Судовые устройства и системы

Обшие сведения

Судовые устройства служат для обеспечения нормального функционирования судна в соответствии с его назначением.

Практически на каждом судне, независимо от его типа, имеются рулевое, грузовое, спасательное, якорное, швартовное и буксирное устройства, которые поэтому и называются общесудовыми.

Некоторые суда снабжаются еще и специальными устройствами, предназначенными для выполнения специфических функций. К этой категории относятся промысловые устройства, устройства для крепления леса на палубе, для передачи грузов в море на ходу, крыльевые СПК и т. д.

Большинство механизмов, входящих в состав судовых устройств и обеспечивающих их работу, располагается на верхней палубе, соответственно они называются палубными. Привод этих механизмов может быть электрическим, гидравлическим, электрогидравлическим, паровым или дизельным. Выбор привода определяется как типом и назначением устройства, так и во многом типом главной судовой энергетической установки.

Судовые устройства, устанавливаемые на судах различных назначений, имеют много общего, зачастую они включают стандартные элементы, обеспечивающие высокое качество при относительно небольшой стоимости серийной продукции.

На судах в зависимости от их типа преобладают те или иные устройства; какие-то устройства могут быть широко представлены, какие-то могут вообще отсутствовать. Так, например, буксирные устройства в наибольшей степени характерны для буксирных судов, а на многих других судах его роль выполняет швартовное устройство. Мы будем рассматривать преимущественно общесудовые устройства.

Рулевое устройство

Назначение рулевого устройства — обеспечение управляемости судна. Из всех судовых устройств оно наиболее важное, так как даже кратковременный выход его из строя может привести к катастрофическим последствиям.

Рулевое устройство состоит из рабочего органа: руля, баллера — вала для его поворота, рулевого привода, рулевой машины, поста управления.

Принцип работы и конструкция судового руля рассматривались раньше в гл. 6.

Основной пост управления находится в рулевой рубке у путевого компаса. Штурвал или пульт управления рулем обычно монтируют на одной колонке с авторулевым (см. гл. 6). Указатель угла перекладки руля помещается на колонке управления, его показания дублируются прибором, установленным на лобовой переборке рубки, таким образом капитан и вахтенный помощник имеют возможность постоянно контролировать положение руля.

Связь поста управления с пусковым механизмом исполнительного органа рулевой машины осуществляется посредством рулевой передачи, которая на современных судах обычно выполняется электрической или гидравлической.

В настоящее время рулевые машины, электрические или электрогидравлические, устанавливают непосредственно у румпеля.

Рис. 9.1. Схема секторнорумпельного привода:

1 — сектор; 2 — румпель; 3 — баллер руля без промежуточных приводов.

Передача усилия от рулевой машины к баллеру осуществляется с помощью рулевого привода.

На некоторых небольших судах применяется секторно-румпельный привод (рис. 9.1), в котором румпель жестко скреплен с баллером руля. Сектор свободно насажен на баллер и связан с румпелем с помощью пружинного амортизатора. Перекладка руля выполняется рулевой машиной через зубчатую передачу, поворачивающую сектор. Последний увлекает за собой румпель, при этом динамические нагрузки (например, от ударов волн) гасятся амортизаторами.

На современных судах, как правило, рулевые машины совмещают с рулевым приводом, что позволяет уменьшить габариты комплекса и повысить его КПД. Наибольшее распространение при этом получили электрогидравлические машины плунжерного типа. В этих машинах давление рабочей жидкости преобразуется в поступательное перемещение плунжера, который через механическую передачу поворачивает баллер руля.

Рис. 9.2. Схема электрогидравлической рулевой машины:

• 1 — электродвигатель;
• 2 — насос; 3 — трубопроводы;
• 4 — перепускной клапан;
• 5 — цилиндр; 6 — плунжер;
• 7 — ползун; 8 — румпель;
• 9 — баллер

Машины могут иметь двухи четырехцилиндровое исполнение; в качестве рабочей жидкости в них используется минеральное масло.

Работу рулевого устройства подобного типа можно проследить на рис. 9.2, где представлена схема двухцилиндровой машины. Электродвигатель, включаемый посредством рулевой передачи с пульта управления, приводит в действие насос, который перекачивает масло из одного рабочего цилиндра в другой, приводя плунжеры в поступательное движение. Вместе с ними начинает перемещаться и ползун, поворачивающий баллер через жестко связанный с ним румпель. Перепускной клапан, включенный в гидравлическую систему, является амортизатором. При ударах волн в перо руля в одном из цилиндров давление резко возрастает, клапан приоткрывается и масло из него перемещается в другой цилиндр.

На крупнотоннажных судах для обеспечения большего вращающего момента обычно устанавливают четырехцилиндровые рулевые машины, принцип действия которых не отличается от рассмотренного выше. Особенность таких машин состоит в том, что в действие могут вводиться одна пара цилиндров с собственным насосом или обе. В открытом море работает только один насос, а в стесненных водах, узкостях, портах включают обе пары цилиндров.

Кроме описанных выше существует еще ряд приводов: румпельно-штуртросовый, секторный с валиковой проводкой, винтовой. На современных морских судах в качестве основных они, как правило, не используются.

Рулевую машину обычно размещают в специальном помещении — румпельном отделении, которое находится в непосредственной близости от руля.

Регистр требует, чтобы каждое морское судно имело три привода: основной, запасной и аварийный.

Основной привод должен обеспечивать перекладку руля с борта на борт при максимальной скорости движения. Время перекладки из крайнего положения 35° одного борта до 30° другого не должно быть больше 28 с.

Требования к запасному приводу: перекладка руля с 20° одного борта на 20° другого при скорости, равной половине максимальной (но не менее 7 уз), за время, не превышающее 60 с. При этом переход с основного привода на запасной также лимитируется двумя минутами. Если основной привод состоит из двух агрегатов, способных действовать независимо друг от друга, то запасной привод не требуется.

Аварийный рулевой привод должен обеспечивать перекладку руля при скорости переднего хода не менее 4 уз. Этот привод не должен располагаться ниже водонепроницаемой палубы. Установка его не требуется, если основной и запасной приводы находятся в помещении, расположенном выше грузовой ватерлинии.

Рулевое устройство должно иметь ограничители, не допускающие перекладку руля более чем на 35° на каждый борт.

Особенность подводных судов — необходимость обеспечения управляемости не только в горизонтальной плоскости, но и в вертикальной. Соответственно эти суда снабжаются и горизонтальными рулями, которые обычно располагаются не только в кормовой части судна, но и в носовой, что повышает управляемость на малых скоростях. Горизонтальные рули всегда парные, на оба борта; парными могут быть и вертикальные рули.