Требования к рулевому устройству

Основными конструктивными элементами рулевого устройства судов являются:

- баллер;

- румпель (кривошип) или сектор;

- перо руля;

- комплекс подшипников.

Требования распространяются на рулевые устройства с простыми (пластинчатыми) перьями рулей, гидродинамическими перьями, полубалансирными перьями с поворотными насадками, а также на подруливающие устройства.

Каждое вновь спроектированное рулевое устройство должно обеспечивать заданную Т3 на судно управляемость и должно подтверждаться необходимыми расчетами или модельными испытаниями. В свою очередь, результаты расчетов и модельных испытаний должны впоследствии подтверждаться натурными испытаниями.

Консольные рулевые устройства

Прочность баллера должна быть проверена на действие максимальных усилий, создаваемых рулевыми машинами и механизмами в случае заклинивания пера руля. В этом случае расчётное напряжение в конструкции рулевого устройства не должно превышать 0,8 предела текучести материала баллера.

У судов, предназначенных для эксплуатации в битом льду, минимальные диаметры расчетных поперечных сечений баллеров должны быть увеличены на 15 %.

Конструктивно баллер должен проходить сквозь корпус судна внутри гельмпортовой трубы, в которой должны быть установлены подшипники и, если верхняя часть трубы не выходит на главную палубу, в ней должно быть установлено уплотнительное устройство, не позволяющее забортной воде попадать внутрь корпуса судна. В этом случае гельмпортовая труба должна иметь высоту внутри корпуса не ниже 0,75 высоты надводного борта на шпангоуте, на котором установлена гельмпортовая труба.

Допускается использование гельмпортовых труб из искусственных материалов при соблюдении следующих ограничений:

1) подшипники баллера должны быть неподвижно закреплены «в» или «на» трубе, или других силовых конструкциях корпуса судна;

2) гарантирована водонепроницаемость установки подшипников и мест соединения гельмпортовой трубы с элементами корпуса судна.

Способы соединения баллера с пером руля

Соединение баллера с пером руля должно быть равнопрочно баллеру. Допустимы три способа соединения: фланцевое с применением призонных болтов с гайками, приварное и конструктивное встраивание баллера в перо руля. Приварной способ соединения заключается в приваривании баллера к верхней или передней кромке пера руля. Приварной способ соединений допускается только на пожарных судах, имеющих длину между ││ не более 7 м.

При использовании фланцевого соединения пера руля с баллером соединительные плоскости фланцев должны устанавливаться параллельно «ватерлинии в грузу».

Диаметр болтов, соединяющих фланец баллера с фланцем пера руля, должен определяться на основании учета максимальных перерезывающих нагрузок от расчетного гидродинамического усилия с коэффициентом перегрузки не менее 2. Количество использующихся призонных болтов с гайками должно быть:

для судов с длиной между ││ до 10 м - не менее 6 штук;

для судов с длиной между ││ до 24 м - не менее 8 штук.

Гайки после их затяжки должны быть надежно застопорены. Применение гроверных шайб для законтривания гаек НЕДОПУСТИМО.

По меньшей мере два болта (по одному с каждого борта) должны устанавливаться перед осью вращения баллера.

Расстояние оси болтов по каждому борту от наружного края фланца не должно быть менее 1,3 диаметров болтов.

Материал болтов и гаек должен или совпадать с материалом баллера или иметь физико-химические и прочностные характеристики не ниже характеристик баллера.

Фланцы должны изготавливаться из той же стали, что и баллер. Верхний фланец должен быть приварен к баллеру, причём приварной конец баллера должен входить во фланец на величину, равную толщине фланца, и привариваться по контуру с наружной и внутренней сторон фланца с последующей зачисткой этих швов. Диаметр баллера в месте входа во фланец должен быть не менее d + 10 % d_o = 1,1 d_o. В месте накладки сварочного шва диаметр баллера должен быть увеличен по сравнению с 1,1 d_o на величину 1,2 t_k, где t_k - катет сварочного шва, величина которого рассчитывается из условия прочности сварного соединения.

Примечание: допускается в месте приварки верхнего фланца к баллеру, если позволяет расстояние между верхней кромкой пера руля и днищем (краем или фланцем гельмпортовой трубы), установка в ДП судна двух вертикальных книц (в нос и в корму от баллера), вертикальные и горизонтальные катеты которых привариваются к баллеру и верхней кромке пера соответственно.

Толщина каждого фланца должна быть не меньше расчетного диаметра призонного болта. Гайки должны быть шестигранные нормальной высоты, диаметр описанной около шестигранника окружности должен быть не менее 2d болта.

Основные требования к конструктивному исполнению пера руля и его соединения с баллером:

- перья рулей должны быть эффективным средством стабилизации судна на курсе независимо от скорости его поступательного движения вперед или назад, а также служить надежным средством для изменения курса движения судна при движении как вперед, так и назад, даже при достаточно малых скоростях этого движения;

- в поперечном направлении перья должны быть достаточно прочными, чтобы выдерживать нагрузки, возникающие в процессе его работы, а в продольном направлении перья должны создавать минимальные сопротивления движению судна, т.е. быть хорошо обтекаемыми;

- перья должны обладать минимальным весом.

Удовлетворение перечисленным требованиям обеспечивается пером, у которого должна быть внутренняя жёсткая рама, состоящая из продольных и поперечных ребер жесткости, к которым прикрепляется обшивка. Если баллер конструктивно встраивается в перо, то он должен рассматриваться как основное (или одно из основных) ребро жёсткости.

Примечание - Рекомендуется, чтобы перья рулей, отсоединяемые от баллеров, или перья рулей с нижними частями разъёмных баллеров, находясь в воде, обладали бы небольшой, не более (4 ± 1) кг, отрицательной плавучестью, т.е. вес пера, полностью погружённого в воду, был бы не более 5 кг. Это существенно увеличивает их ремонтоосуществимость, т.е. позволяет снимать повреждённые перья, их ремонт и последующую их установку на штатное место без выемки судна из воды или использования дока.

Верхний и нижний листы обшивки перьев рулей должны иметь толщины, превышающие толщины боковых листов на величину от 20 % до 25 %.

Толщина носовых листов обшивки гидродинамического обтекателя у перьев, располагающихся сразу же за гребными винтами, должна быть не меньше толщин листов наружной обшивки судна в кормовой части.

Толщина листов обшивки пера руля по верхней части передней его кромки и по верхним частям боковых поверхностей у судов, предназначенных для работы в битом льду, должна быть увеличена на 20 % против рекомендуемой настоящим стандартом.

Во внутренних рёбрах рамного набора пера руля должны быть предусмотрены технологические вырезы для обеспечения проникновения заполнителя.

При любых положениях перо руля не должно выступать за габариты корпуса судна. При невозможности выполнения этого требования на надводной части корпуса судна должны быть предусмотрены ограждающие кринолины.

На судах, предназначенных для работы на мелководных акваториях, рулевые устройства должны иметь нижнюю опору пятки баллера руля, установленную на прочном кронштейне скега или рудерписа.

Рулевое устройство должно быть снабжено двумя приводами: основным и вспомогательным (аварийным).

Эти два привода должны быть устроены таким образом, чтобы повреждение основного привода не влияло на работоспособность вспомогательного (аварийного) привода и наоборот. Системы управления обоими приводами должны быть независимыми друг от друга, в том числе, и по электропитанию.

Аварийный рулевой привод должен обеспечивать все основные характеристики по тем же показателям, что и основной рулевой привод.

Независимо от вида рулевого привода, принятого за основной, переход на аварийный привод должен быть не более 3-х минут.

Посты управления основным и аварийным рулевыми приводами должны быть оборудованы аксиометрами на всех судах длиной 8 и более метров.

Аварийный рулевой привод должен обеспечивать перекладку руля с 35 одного борта на 35 другого борта за время не более 30 с при скорости переднего хода, равной половине максимальной скорости переднего хода.

Подшипники рулей

Подшипниками рулевых устройств судов могут быть как подшипники скольжения, так и подшипники качения. Удельные давления в подшипниках различных типов не должны превышать давлений, указанных в таблице 5.4.2.

Таблица 5.4.2 - Максимально допустимые значения удельных давлений

Ограничители и предохранительные устройства

Каждое рулевое устройство должно быть снабжено двумя ограничителями максимально допустимого поворота баллера «налево» и «направо», которые прекращают дальнейший его поворот в любую сторону.

Все детали ограничителей (один ограничитель левого борта, другой правого борта) должны выдерживать максимально возможные рабочие нагрузки с коэффициентом перегрузки не менее 3,0. Напряжения в деталях ограничителей не должны превышать величины, равной 0,8 допустимого предела текучести материала. Основной упорный элемент каждого ограничителя поворота должен быть обеспечен возможностью тонкой регулировки и установки угла поворота пера руля (в пределах ± 3°). После установки ограничивающих поворот баллера углов каждый ограничитель должен быть надёжно застопорен. В местах расположения баллеров рулей (при двух и более рулях на судне) и их ограничителей поворотов внутри корпуса судна должно предусматриваться пространство, обеспечивающее возможность доступа к ним человека для осуществления работ по регулировке настроек ограничителей поворотов баллеров.

Подруливающие устройства

Для улучшения маневренных качеств судов, особенно при малых скоростях движения (или даже равных нулю), в носовой оконечности подводной части корпуса судна или в носовой и кормовой частях корпуса в водонепроницаемых отсеках могут устанавливаться подруливающие устройства. Задача этих устройств заключается в создании дополнительных упоров в направлениях, перпендикулярных ДП судна.

Расположение этих устройств должно быть таким, чтобы оно могло работать при всех возможных вариантах загрузки судна.

Исполнительные механизмы подруливающих устройств (гребные винты) должны располагаться в подводной поперечной трубе ниже ватерлинии на глубине, гарантирующей отсутствие подсосов воздуха с поверхности при плавании порожнего судна на волнении. Внутри корпуса для всех механизмов подруливающего устройства должен быть выделен специальный герметичный индивидуальный отсек, отделяющийся от других внутренних помещений судна водонепроницаемыми переборками, в одной из которых устанавливаются водонепроницаемая дверь или окно с водонепроницаемой крышкой.

Управление работой подруливающего устройства сосредотачивается в ходовой рубке судна. Указатели направления тяги винта работающего подруливающего устройства должны располагаться непосредственно перед глазами рулевого в виде светящихся стрелок, однозначно указывающих направление тяги.