Рули и подруливающие устройства.

Судовой руль представляет собой крыло симметричного профиля. Как уже говорилось ранее, рули подразделяются: по способу соединения пера руля с корпусом судна на простые, полуподвесные и подвесные; по положению оси вращения относительно пера руля – не балансирные и балансирные. На управление судном оказывают значительное влияние геометрические характеристики пера руля:

1. S_Р – площадь пера руля. В общем случаи составляет 2% от подводной площади судна ( L·d_СР)

2. λ_Р – относительное удлинение руля. ( ; где h_Р высота пера руля.

3. δ_Р – относительная толщина профиля поперечного сечения руля.

          δ_Р= l_Р/b_Р где l_Р – наибольшая толщина профиля,

b_Р – средняя ширина руля.

На одновинтовых судах устанавливается один руль, который располагается за винтом в диаметральной плоскости судна. Двухвинтовые и трех винтовые суда могут иметь один или два руля. В первом случае руль устанавливается в ДП, а во втором случае – симметрично за бортовыми винтами.

Положение руля относительно набегающего потока характеризуется углом перекладки руля a_Р и углом атаки a.

a_{Р -} - угол перекладки руля – называется угол поворота руля, измеренной в плоскости, перпендикулярной к оси баллера (до 35⁰).

a – угол атаки руля – называется угол, образованный плоскостью симметрии руля и плоскостью, проходящей через ось баллера руля и совпадающей с направлением набегающего потока.

К подруливающим устройствам относятся:

· поворотные насадки;

· активный руль;

· подруливающее устройство;

· выдвижная движительно-рулевая колонка;

· поворотная колонка.

Действия этих устройств разбирались в первой части курса.

 

       1.3 Действие руля и гидродинамические силы, возникающие при этом

При перекладке руля на угол a_Р, на передней его плоскости, по закону Бернули, в следствии уменьшения скорости потока возникает область повышенного давления. На задней плоскости, где скорость потока увеличивается, давление понижается. Разность давлений приводит к

РРX

РРY

РР

возникновению результирующей гидродинамической силе Р_Р, направленной почти перпендикулярно к плоскости пера руля и приложенной в центре его давления.

 

Рисунок 1.2 -  Силы действующие руль         

 

       Величина Р_Р зависит от площади пера руля, угла атаки a и

примерно пропорциональна квадрату скорости набегающему на руль потоку воды. Для рассмотрения действия руля на Р_Р - раскладывают на две составляющие в осях координат, неизменно связанных с судном: Р_{Р Y} – поперечная гидродинамическая сила (подъемная сила), Р_{Р X} –продольная гидродинамическая сила (сила лобового сопротивления).

Гидродинамические силы, связанные с равнодействующей следующим отношением (1.1):

                            ,                                               (1.1)

где: Р_{Р Y} – поперечная гидродинамическая сила;

Р_{Р X} –продольная гидродинамическая сила.

            Действие руля на переднем ходу.

Перекладка руля на переднем ходу сопровождается появлением боковой гидродинамической силы «Р_{Р Y}». Прикладывая к центру тяжести судна «G» две равные и противоположно направленные силы (Р_{Р Y}) получаем момент Р_РY·L/2. Действие момента Р_РY·L/2 сопровождается обратным смещением судна и появлением угла дрейфа «α».

G

ℓ

M

РРY

РРY

RY

РРY

L/2

            Рисунок 1.3 -  Действие руля на переднем ходу

Наличие угла дрейфа приводит к изменению направления потока обтекающего подводную часть корпуса судна и появлению поперечной гидродинамической силы на корпусе судна «R_Y», приложенной к центру сопротивления судна и обратной по направлению силе (Р_{Р Y}). Таким образом, разворачивающий момент при движении судна на переднем ходу определяется как сумма моментов от сил Р_{Р Y} и R_Y.

                M= Р_РY·L/2 + R_Y·ℓ,                                             (1.2)

где: R_Y - поперечная гидродинамическая сила;

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: