Глава 2 Оборудование рулевой машины, гидравлическая схема, требования Регистра.

Государственная морская академия

Им. адм. С.О. Макарова

Кафедра «Теплотехника, судовые котлы и вспомогательные установки»

 

Курсовая работа

 

На тему: «Расчет гидравлической рулевой машины»

 

 

Учебная группа М-453

Курсант Конторин Н.А.

 

Руководитель Подволоцкий Н.М.

 

Санкт - Петербург

 

 

Содержание курсовой работы.

 

Глава 1 Задание. с.3

Глава 2 Оборудование рулевой машины, гидравлическая схема, требования Регистра.

2.1 Оборудование плунжерной рулевой машины. с.4

2.2 Требования Регистра. с.7

Глава 3 Определение рабочих параметров, построение характеристик.

3.1 Расчет, определение размеров руля. с.9

3.2 Расчет гидродинамических сил, момента на баллере руля. с.10 3.3 Расчет рулевого привода, мощности насоса. с.13 3.4 Построение характеристик. с.16

Глава 4 Указание по эксплуатации рулевой машины. с.19

Список используемой литературы. с.21

 

Глава 1 Задание.

Исходные данные для расчетов

 

№ варианта	Дедвейт судна DW, т	Мощность гл. двигателя N , кВт	Длина судна L, м	Диаметр гребного винта D, м	Осадка судна Т, м	Скорость судна v, уз
			120,0	7,7	3,95	16,0

 

 

Профиль руля: НЕЖ

Относительное удлинение: 2,0

 

 

Глава 2 Оборудование рулевой машины, гидравлическая схема, требования Регистра.

 

2.1 Оборудование плунжерной рулевой машины.

Основными элементами гидравлической схемы являются: плун­жерный привод с цилиндрами Ц1—Ц4, главные насосы 3 регулируе­мой подачи с приводными электродвигателями 4, следящие гидроуси­лители (У, 2), блок клапанов 7, вспомогательные насосы постоянной подачи, аварийный насос регулируемой подачи 31. пополнительные ба­ки 23, 34 и резервная цистерна 36, а также различная предохранитель­ная, регулирующая и запорная гидравлическая аппаратура.

Гидравлическими узлами схемы являются: силовой контур (обо­значен жирными линиями), состоящий из плунжерного привода, глав­ных насосов 3 и блоков клапанов 6 и 7; контуры управления главными насосами, состоящие из вспомогательных насосов 5, приводимых в дей­ствие электродвигателями главных насосов, золотников 1 и цилинд­ров 2; система подпитки силового контура от насоса 25 и контур ава­рийного насоса 31.

В основном режиме перекладки руля, например от правого глав­ного насоса, гидравлическая схема работает следующим образом. Сиг­нал на перекладку руля поступает от электрической системы управле­ния на правый исполнительный механизм ИМ, выходной валик кото­рого механически соединен с золотником 1.. При перемещении золот­ника из нулевого положения, например вправо на некоторое расстоя­ние, рабочая жидкость сливается из правой полости цилиндра гидро­усилителя в пополнительный бак 23, а дифференциальный поршень цилиндра 2 под давлением 0,8—1,5 МПа (регулируется редукционным клапаном 24) в левой полости цилиндра перемещается вправо до пере­крытия рабочих каналов золотника (т.е. на расстояние хода золот­ника), задавая эксцентриситет правого главного насоса 3.

Рабочая жидкость силового контура от насоса 3 через клапаны 8. 13 и 15 подается в цилиндры Ц1 и Ц4, руль при этом перекладывается по часовой стрелке. Поворот руля происходит до тех пор, пока - обратные связи Сh и Со (связь Со входит в состав рулевого датчика РД, не возвратят золотник / в среднее (нуле-вое) положение. Это же положение займут вместе с золотником пор­шень 2 и регулируемый орган насоса 3.

Для возвращения руля в нулевое положение (в диаметральную плоскость) необходим новый электрический сигнал (поворот штурвала) того же значения, но противоположный по знаку. При этом золотник перемещается из нулевого положения влево и рабочая жидкость кон­тура управления поступает в правую полость цилиндра. Дифференци­альный поршень при этом перемещается влево, создавая эксцентриси­тет насоса 3 противоположного знака, а рабочая жидкость поступает от насоса 3 через клапаны 9, 14, 16 в цилиндры ЦЗ и Ц2, поворачивая руль против часовой стрелки. Руль останавливается, когда те же об­ратные связи вновь возвратят золотник / в среднее положение.

Клапаны 17—20 являются байпасными и при нормальной работе ГРМ должны быть закрыты, а клапаны 8—// — всегда открыты.

Работа ГРМ с другим (левым) главным насосом осуществляется ана­логичным образом. Возможна также одновременная работа обоих главных насосов для увеличения, (примерно в 2 раза) скорости пере­кладки руля.

При работе одним главным насосом второй во избежание вращения в режиме гидродвигателя отсекают от силового контура гидрозамком или затормаживают храповиком, размещенным на валу соединения с электродвигателем 4. На схеме показан гидрозамок 32 аварийного на­соса.

Для компенсации внешних утечек из силового контура имеется сис­тема подпитки, состоящая из вспомогательного насоса 25, фильтра 2-6 и гидравлической магистрали с клапанами: предохранительным 27, редукционным (0,2—0,3 МПа) 28, запорными 29 и обратными 30. Мож­но также подпитывать силовой контур через обратные клапаны 22 при выходе из строя насоса 25, В других конструкциях ГРМ нередко функции этого насоса передаются вспомогательному насосу 5.

В процессе эксплуатации ЭГРМ возможны различные отклонения от нормального режима работы, поэтому в гидравлической схеме пре­дусматриваются для исключения возможных аварий специальные пре­дохранительные устройства и переключения клапанов.

В случае выхода из строя обеих линий электрической дистанцион­ной системы управления можно пользоваться местным управлением главными насосами с помощью штурвала (рукоятки) ИМ, воздейст­вующего непосредственно на золотник /.

При выходе из строя обоих главных насосов рулевой машиной мож­но управлять с помощью аварийного агрегата, состоящего из насоса 31 регулируемой подачи, электродвигателя с питанием от аварийной сети, гидрозамка 32, клапанов подпитки 33 и бака 34. Баки 23 и 34 по­полняют с помощью ручного насоса 35 из запасной емкости 36.

Четырехплунжерный привод может работать при различных соче­таниях двух цилиндров: ЦЗ и Ц1, Ц2 и Ц4, Ц/ и Щ, ЦЗ и Ц4, а также при действии всех четырех цилиндров. При этом должны быть пере­ключены соответствующим образом (согласно существующим инструк­циям) запорные клапаны цилиндров 13—/б и байпасные клапаны 17-20.

f При плавании во льдах» навалах рулем на препятствие, сильных ударах волн о перо руля возникают значительные пики давления в си­ловом контуре, которые могут повредить руль и скрутить баллер руля. Для предотвращения такой серьезной аварии предусмотрен сдвоенный предохранительно-перепускной клапан 12, давление подрыва которого настраивают выше номинального (наибольшего эксплуатационного) давления на 25—50 %. При срабатывании этого клапана руль сползает с заданного положения, но обратная связь, расположенная в приборе РД, механически соединенная с баллером руля, задает сигнал в элект­рическую систему управления и далее через ИМ и гидроусилитель (7, 2) на главный насос Для возвращения руля в заданное положение после снятия аварийного внешнего воздействия. Несмотря на наличие клапана 12 во всех современных конструкциях ГРМ, еще случаются серьезные аварии с рулевыми устройствами из-за отказа этого клапана по причине неправильного ухода за ним и очень редкой проверки его нормального срабатывания.

Резкое повышение давления в силовом контуре также опасно для главных насосов» поэтому для их защиты в системе предусмотрены сдвоенные предохранительные клапаны 6, У вспомогательных насосов также имеются свои предохранительные клапаны 24 и 27 от пере­грузки. При выходе из строя одного из двух вспомогательных насосов предусмотрена их взаимозаменяемость путем открытия клапана 21.

При работе одного насоса возникают перетечки рабочей жидкости через другой насос, которые могут переполнять один из баков 23, по­этому предусмотрено их сообщение специальным трубопроводом.

Для проведения ремонтных и профилактических работ, заполне­ния гидросистемы рабочей жидкостью или ее удаления из системы предусматриваются различные переключения запорных клапанов, кото­рые специально оговариваются в инструкции по эксплуатации ГРМ.

 

 

2.2 Требования Регистра.

 

Суда должны быть снабжены главным и вспомогательным рулевым приводом, если специально не указано иное.

Главный рулевой привод должен обеспечивать перекладку полностью погруженного руля или полностью погруженной поворотной насадки с 35⁰ одного борта на 35⁰ другого борта при максимальной скорости переднего хода, относящегося к этой осадке. При тех же условиях должна быть обеспечена перекладка руля или поворотной насадки с 35⁰ одного борта на 30⁰ другого борта за время, не более 28 секунд при параметрах, не превышающих номинальных параметров привода.

Вспомогательный рулевой привод должен обеспечивать перекладку полностью погруженного руля или полностью погруженной поворотной насадки с 15⁰ одного борта на 15 ⁰ другого борта не более чем за 60 секунд, при скорости судна на переднем ходу, равной половине его максимальной, относящейся к этой осадка скорости или 7 уз., в зависимости от того, какое из значений больше.

На нефтеналивных, комбинированных судах, на газовозах и химовозах валовой вместимостью 10000 рег. т и более, а также на всех атомных11 и на остальных судах валовой вместимостью 70000 рег. т и более главный рулевой привод должен включать в себя два или более одинаковых силовых агрегата, удовлетворяющих требованиям 2.9.7. (см. также 6.2.1.8. и 6.2.1.9. части IX «Механизмы»).

Если главный рулевой привод включает в себя два или более силовых агрегата, вспомогательный рулевой привод не обязателен в следующих случаях:

а) на пассажирских и атомных судах главный привод обеспечивает выполнение требований 2 при бездействующем любом одном из силовых агрегатов;

б) на грузовых судах главный рулевой привод обеспечивает выполнение требований 2 при всех действующих силовых агрегатах;

в) главный рулевой привод устроен так, что при единичном повреждении в системе его трубопровода или в одном из силовых агрегатов это повреждение может быть изолировано для поддержания или быстрого восстановления управляемости судна.

Если главный и вспомогательный рулевые приводы находятся в помещении, полностью или частично расположенном ниже самой высокой грузовой ватерлинии, то должен быть предусмотрен аварийный рулевой привод, который необходимо расположить выше палубы переборок. Аварийный рулевой привод должен обеспечивать перекладку полностью погруженного руля или полностью погруженной поворотной насадки с борта на борт при скорости переднего хода не менее 4 уз.

Переход с главного рулевого привода на вспомогательный при аварии должен

выполняться за время не более 2 мин.

Управление главным рулевым приводом должно обеспечиваться с ходового мостика и из румпельного отделения. Предусматриваются две отдельные линии управления, получающие питание непосредственно от ГРЩ, но одна из них может запитываться через АРЩ.

В рулевой рубке и ЦПУ должна быть световая и звуковая сигнализация: об исчезновении напряжения, обрыве фазы и перегрузке в цепи питания, исчезновения напряжения в системе управления и минимальном уровне масла в расходном баке.

Около каждого поста управления, а также в румпельном помещении должны быть указатели положения руля. Ошибка в показаниях не должна быть более:

1⁰- при положении руля в диаметральной плоскости;

1,5⁰- при углах перекладки от 0⁰ до 5⁰;

2,5⁰- при углах перекладки от 5⁰ до 35⁰.

Рулевое устройство должно иметь систему ограничителей поворота руля, допускающую его перекладку на каждый борт только до угла, который:

(a⁰ + 1⁰) £ b ⁰ £ (a⁰ + 1,5⁰)

где a - максимальных угол перекладки руля, на который настроена система управления, но не более 35⁰.