Для правильного выбора электродвигателя рулевого устройства необходимо знать характер изменения нагрузки на его валу. Момент на баллере руля, а, следовательно, и на валу электродвигателя, зависит от типа руля, площади пера руля и его положения относительно диаметральной плоскости судна, а также от скорости потока, набегающего на перо руля, и определяется по законам гидродинамики.

Расчётные формулы момента сопротивления на баллере балансирных рулей

Нм –при переднем ходе судна (1.1)

Нм –при заднем ходе судна (1.2)

где ,,- безразмерные гидродинамические коэффициенты для переднего и заднего хода судна.

Значения безразмерных гидродинамических коэффициентов в зависимости от угла поворота пера руля даются в учебной и справочной литературе в виде графиков или таблиц /2/.

ρ=1000 кг/м- массовая плотность воды,

F- площадь пера руля (м);

V- скорость потока, набегающего на перо руля (м/сек);

b- длина пера руля (м);

a- расстояние от оси баллера до передней кромки балансирных рулей (м).

Для определения площади пера одного руля можно воспользоваться следующей формулой:

(1.3)

где n-количество рулей;

L и T- соответственно длина и осадка судна по ватерлинии (м);

μ=0.06- коэффициент, определенный по данным однотипных судов, управляемость которых признана хорошей.

Для расчета моментов на баллере необходимо определить и ряд других параметров руля. Высота руля не должна превышать величину осадки судна:

(1.4)

Длина прямоугольного пера руля:

(1.5)

Относительное удлинение пера руля должно находиться в пределах 0.25÷2.0 и находится по формуле:

(1.6)

Для снижения моментов на баллере необходимо выбирать перо руля с большими значениями λ. Балансирные рули характеризуются значением коэффициента компенсации .

(1.7)

где -площадь балансирной части пера руля, м

Рекомендуемые значения =0.15÷0.3. Расстояние от передней кромки руля до оси баллера

(1.8)

При правильном выборе коэффициента компенсации максимальный момент на баллере руля при переднем ходе должен быть примерно равен максимальному моменту на баллере при заднем ходе

(1.9)

расхождение не должно превышать 10% от большого момента.

Скорость потока при переднем ходе судна можно рассчитать по формуле:

(1.10)

где ψ=0.18- коэффициент попутного потока;

β=1.12- коэффициент расширения насадки;

=3÷4- коэффициент нагрузки по упору движителей в насадках;

V- скорость при переднем ходе судна , м/с.

Скорость потока при заднем ходе принимается равной 0.5÷0.6 скорости судна при переднем ходе:

(1.11)

Расчет моментов на баллере руля производится для значений углов α от 0до 35через 5 градусов. При этом угол считается положительным при отклонении пера руля от диаметральной плоскости судна к борту, а от борта к ДП- отрицательным. Момент считается положительным, если он действует против движения пера руля.

Результаты вычислений, а также значения безразмерных гидродинамических коэффициентов (С, С,,) для соответствующих углов α заносятся в таблицу 1.

Таблица 1 Зависимость момента на баллере от угла перекладки пера руля

Передний ход судна

Угол перекладки руля α, градус

Задний ход судна

Гидродинамические коэффициенты

Скорость судна V, м/с

Момент на баллере Мб, Нм

Гидродинамические коэффициенты

Скорость судна V, м/с

Момент на баллере Мб, Нм

Сn

Cd

Сn

Cd

0

0

3,6

0

0

0

0

3,6

0

0,28

0,15

3,6

-352,55

5

0,4

0,32

3,6

3212

0,51

0,19

3,6

-214,05

10

0,85

0,31

3,6

4370

0,74

0,21

3,6

310,58

15

0,9

0,3

3,6

4722

0,98

0,235

3,6

1440

20

0,83

0,29

3,6

4442

1,18

0,26

3,6

2970

25

0,7

0,28

3,6

3819

1,32

0,29

3,6

4980

30

0,61

0,29

3,6

3264

1,33

0,287

3,6

4850

35

0,6

0,3

3,6

3148

Пример расчета при максимальном значении момента Мб для переднего хода судна.

При максимальном угле перекладки 35 градусов, значения гидродинамических коэффициентов равно Сn=1.33 Cd=0.287, а скорость судна равна 3.6 м/с. Значения площади пера руля, длина пера руля, расстояние от оси баллера до передней кромки балансирных рулей, скорость потока при переднем ходе судна рассчитаны выше.

Момент сопротивления на баллере балансирных рулей находится по формуле:

По результатам расчетов строим графики для переднего и заднего хода судна Мб=f(α).

Рис.1 График зависимости момента сопротивления на баллере от угла перекладки пера руля при переднем ходе судна

Рис.1.1 График зависимости момента сопротивления на баллере от угла перекладки пера руля при заднем ходе судна

Другое по теме:

Железнодорожный транспорт
Выбор транспорта для перевозки груза является порой главным фактором для обеспечения скорости доставки, надежности транспортировки и минимизации затрат клиента. Службы доставки и курьерские службы сегодня предлагают своим клиентам возможность самим выбрать, каким видом транспорта следует ...

Инвестиции в развитие железнодорожного транспорта
Ресурсы Земли истощаются, а потребности землян растут, что побуждает к поиску новых возможностей жизнеобеспечения. Это обстоятельство в значительной степени обусловило ход интеграционных процессов в мире: на Американском континенте, в Азиатско-Тихоокеанском, Центрально-азиатском реги ...

Анализ и поиски путей совершенствования работы предприятия "Фортуна" на основе экспертного анализа работы предприятий автосервиса
За последние десять лет произошли серьезные изменения в автомобильном парке г. Находка. Увеличение масштабов производства автомобилей приводит к росту абсолютного объема ремонтных работ, и, как следствие этого, к росту предприятий, занимающихся обслуживанием и ремонтом автомобилей. Особен ...