5.5 Расчет изгибающих моментов и реакций опор руля

Рисунок 5.3 – Линейные размеры для расчёта изгибающих моментов

1. Расчетное значение нагрузки Q₁ и Q₂ определяется по формуле:

Q₁ = F –Q₂;

,

где: А_Н ― часть площади полуподвесного руля, расположенная ниже нижнего штыря (ниже сечения 4 на рис.), м2. Так как нагруза F₃ больше нагрузки F, то в расчётах вместо нагрузки F принимается F₃, а значение нагрузки F₂ принимается равным 0.

138,96 кН

Q₁ = F –Q₂=214-138,96=75,04 кН

2. Поперечная сила P, кН, создаваемая на баллере рулевым приводом:

Для рулевых приводов, крутящий момент от которых передается на баллер парой или парами сил (четырехплунжерные, лопастные и т.п.), принимается

P = P_I = P_II = 0

3. Расчетный изгибающий момент M₁=0, кН/м

4. Расчетный изгибающий момент M₂, кН/м, действующий в сечении 2 баллера (у нижнего подшипника определяется по формуле:

где: где Q1 и Q2 ― нагрузки;

P_I и P_II=0 ― силы;

h, c, l7, l8 ― линейные размеры;

k5 - k9 ― коэффициенты, определяемые по формулам:

где e, l1 и l2 - линейные размеры;

I_б - среднее значение момента инерции поперечного сечения баллера, см4;

см⁴

I_р - среднее значение момента инерции поперечного сечения пера руля на участке между сечениями 2 -4, см4;

где

м

м

тогда

м⁴=414320см⁴

a₄ - коэффициент, определяемый в соответствии с указаниями в зависимости от типа рулевого устройства, м3/см4

Расчёт:

4.1) е=0

4.2) h=l₂-е=0,614 м

4.3) ,

где

l₅ - линейный размер (см. рис);

I₁ - момент инерции поперечного сечения кронштейна руля у его основания относительно оси, параллельной диаметральной плоскости судна, см4;

b_kp= 0.2b_p=0.2*1.81=0.36 м

t_kp= t_p=0.32 м

0,00098304 м⁴=98304см⁴

b_к0 - максимальная ширина горизонтального сечения кронштейна руля у нижнего штыря, м;

b_к0 = t_p / 2 = 0,32 / 2 = 0,16 м

b_к1 - максимальная ширина горизонтального сечения кронштейна руля у его основания, м;

b_к1= t_p=0,32 м

I₂ - момент инерции поперечного сечения кронштейна при кручении у его основания, см4, определяемый по формуле:

, где

A_кр - площадь, охватываемая средней линией обшивки кронштейна руля (при поперечном сечении у основания кронштейна), см;

l_0i - длина средней линии обшивки кронштейна руля (в поперечном сечении у основания кронштейна) данной толщины, см;

S_0i - толщина рассматриваемого участка обшивки кронштейна руля длиной l_0i, см; n - число участков обшивки кронштейна длиной l_0i и толщиной S_0i.

6 м²

l_oi= м

S_oi= 2см

n=1

тогда:

м⁴ = _71180см4

тогда:

4.4)

4.5) К₆ =

4.6) К₇=

М₂ = кН*м

5. Расчетный изгибающий момент M4, кН/м, действующий в сечении 4 пера рулей типов I, II, VII и III, определяется по формуле M4 = Q₂c.

Где с – линейный размер с рисунка 5.3

кН*м

Для типа руля на данном судне величина M₄ принимается в качестве расчетного изгибающего момента, действующего в любом поперечном сечении пера руля, расположенном выше опоры 4 рулевого устройства.

6. Расчетная реакция R₁ опоры 1 рулевого устройства (верхнего подшипника), кН, определяется по формуле:

= кН

7. Расчетная реакция R₂ опоры 2 рулевого устройства, кН, (верхнего штыря рулей данного типа) определяется по формуле:

=

= -181,1 кН

8. Расчетная реакция R₄ опоры 4 рулевого устройства, кН, (нижнего штыря) определяется по формуле:

=

=

кН

Расчетный изгибающий момент M_р, кН/м, действующий в рассматриваемом сечении нижней части полуподвесного руля, определяется по формуле:

= кН◦м

10. Приведенный момент:

(5.8)

где М_i – момент в расчётном сечении.

Приведенный момент в сечении 2:

154,8 кН·м.

Приведенный момент в сечении 4:

125,3 кН·м.