5.2 Определение расчётных нагрузок и крутящих моментов

Условная расчётная нагрузка F, кН действующая на перо руля на переднем ходу определяется по формуле:

F = F₁ + F₂

,

, (5.1)

где k₁ – коэффициент равный 0,95 – полуподвесные рули;

k₂ – коэффициент равный 1 – для рулей за гребным винтом;

λ – относительное удлинение пера руля;

b₁ – величина равная: 2.2 – для рулей в ДП;

δ – коэффициент общей полноты;

А_р – площадь пера руля;

υ – скорость переднего хода в узлах;

А_в = D_в·b_р = 2,15·1,81 = 3,89 м² – часть площади пера руля, попавшая в непереложенном состоянии в струю винта,

Р – упор винта.

Упор винта фиксированного шага принимаем из расчётов гидродинамических характеристик винта:

47,03 кН,

135 кН,

F = 47,03 + 135 = 182 кН.

Условная расчётная нагрузка F не должна приниматься меньше нагрузки F₃:

где k₃ – коэффициент равный 53 для Arc4.

кН.

Принимаем условную нагрузку F = 214 кН, так как F₃ ˃F.

Условный крутящий момент М_к действующий на рулевое устройство на переднем ходу:

(5.3)

где А₁ – часть площади пера руля, расположенная в нос от оси его вращения,

м², по чертежу

Тогда 88,05 кН·м.

Однако, согласно Правилам [1] крутящий момент должен приниматься не менее:

135.6 кН·м

Условный расчётный крутящий момент, действующий на рулевое устройство на заднем ходу:

, (5,4)

где k₄ = 0.185– для рулей за гребным винтом;

узла,

40,67 кН·м.

Условная расчётная нагрузка F_зх, действующая на перо руля на заднем ходу:

41,04 кН

5.3 Определение диаметра циркуляции судна

Приближенно диаметр циркуляции можно найти по формуле:

,

где V – объёмное водоизмещение; А_р – суммарная площадь рулей;

,

где S_б = 0.96LT = 0.96∙74,57∙3,07= 219,77 м²,

0,343

1,55 −Безразмерный коэффициент

где α = 0.611 рад (35º) – угол перекладки руля,

λ – относительное удлинение пера руля.

Тогда диаметр циркуляции:

323м

Диаметр циркуляции не должен превышать 3…4 длин судна.

Диаметр циркуляции 4,34L незначительно отличается от заданного значения L, поэтому, по согласованию с руководителем проекта оставляем полученное значение. Следовательно, выбранные рули обеспечат удовлетворительную управляемость, т.к.:

1. Расчет носит приближенный характер.

2. Приближенно критический угол атаки для выбранного руля составляет 26 град. Таким образом максимальный угол перекладки составляет порядка 26 град (дальнейшее увеличение угла приводит к падению подъемной силы на руле) и диаметр циркуляции при этом 295м.

Скорость хода судна на установившейся циркуляции:

2,19 м/с

5.4 Выбор рулевой машины

Мощность рулевой машины выбирается по зависимости:

(5.6)

где М_к – условный крутящий момент, больший из М_к и М_зх;

η_р = 0.82 – КПД рулевой машины,

τ = 28 с – время перекладки руля с 35º одного борта на 35º другого борта.

6,15 кВт.

Рулевую машину подбираем исходя из мощности 6,15 кВт и крутящего момента 125 кН·м.

Выбираем лопастную рулевую машину TENFJORD SR662(Норвегия), внешний вид которой приведен на рисунке 5.2.

A=1185мм

В=715 мм

Масса = 1200 кг

Углы перекладки рулей(град):

37,5; 47,5; 72;

Рабочий момент = 170 кН*м

Баллер max = 280 мм.

Рисунок 5.2 – Лопастная рулевая машина