Что такое носовое подруливающее устройство

Подруливающие устройства для яхт и катеров

Маневры при швартовке на ограниченных акваториях требуют высокой точности и мастерства в управлении яхтой, так вот, подруливающее устройство служит для облегчения этого процесса и ему подобных.

Сейчас мы расскажем основные факторы в рамках темы и рассмотрим продукцию компании Vetus, и сразу скажем – что это отличный выбор. Обьясним почему. И самое главное: интернет-магазин «Яхтенные товары» легко за Вас, или вместе с Вами, выберет правильное, подходящее подруливающее устройство.

Для правильного выбора ПУ следует учесть такие факторы как:

Воздействие ветра. Сила, с которой ветер воздействует на судно, зависит от: скорости ветра, угола атаки ветра и парусности судна. Давление ветра пропорцианально квадрату скорости ветра. Максимальное воздействие на судно ветер оказывает при угле атаки в 90°. Форма и размеры надводной части судна определяют его парусность. Благодаря обтекаемым обводам надстройки, при вычислении силы воздействия ветра площадь сопротивления ветру (парусность судна), как правило, умножают на коэффициент 0,75.

Момент. Момент воздействия ветра на судно определяется как произведение силы воздействия ветра и расстояния между точкой приложения силы ветра (А) и осью вращения судна. Для простоты можно считать, что в большинстве случаев этот момент равен произведению силы ветра на половину длины судна.

Сила упора. Именно сила упора определяет эффективность ПУ, а не мощность на валу электромотора, измеряемая в кВт или л.с. Сила упора определяется комбинацией таких факторов как номинальная мощность электрического мотора (для электрических ПУ), формой винта, потерями мощности в туннеле, а также степенью зарядки аккумуляторов и слишком длинными и/или слишком тонкими электрическими проводами (от аккумулятора до электромотора).

Именно эти факторы являются основополагающими в выборе ПУ. Свяжитесь со специалистом интернет-магазина «Яхтенные товары» для точного определения всех характеристик, и мы поможем Вам.

Преимущества подруливающих устройств Vetus:

• Только один винт создает меньшую турбулентность потока воды в туннеле

• Уникальная конструкция лопастей винта существенно снижает шум кавитации

• Геликоидальный редуктор минимизирует шум трансмиссии

• Эластичная муфта между редуктором и электромотором снижает вибрацию

• Обтекаемая форма хвостовой части уменьшает турбулентность

• Винт из синтетического материала высокой прочности, никакой коррозии

• Простая установка, полная и подробная инструкции по установке и использованию

• Новая линейка высококачественных панелей управления, взаимозаменяемых со старыми моделями.

• Удовлетворяют требованиям по электромагнитной совместимости

Это не просто бесполезная мена предосторожности. Вы подумаете: «Зачем? Кругом же вода?» Смотрите:

Одновременное использование бензинового двигателя и электрического носового или кормового ПУ может быть очень опасным из-за возможности возгорания паров бензина, вызванного искрами от мотора. Для того, чтобы сделать такую комбинацию оборудования безопасной, Vetus разработал специальное приспособление, которое

защищает электрические ПУ до такой степени, что они удовлетворяют требованиям Морского стандарта ISO 8846 («противопожарное исполнение»). Это защитное приспособление состоит из водо-непроницаемого кожуха для мотора и реле, всех необходимых уплотнений, разъемов и крепежа. Оно также включает в себя автоматический предохранитель, расположенный так, что при его замене защитный кожух снимать не надо.

Подруливающее устройство с увеличенным временем непрерывного действия

Более тридцати лет назад Vetus был первым, кто вывел на рынок прогулочного и малого коммерческого флота подруливающие устройства. С тех пор установка носового подруливающего устройства стала практически обязательной для обеспечения приемлемой маневренности судна. Однако, всегда есть возможность предложить еще что-то, и вот появилась линейка подруливающих устройств Vetus с увеличенным временем непрерывного действия. Как мы уже говорили ранее, швартовкой без ПУ должен заниматься человек, который обладает большим опытом и мастерством в управлении яхтой, но даже у таких людей, иногда, случаются неосторожности. «Слабым местом» существующих подруливающих устройств является время их непрерывного действия в течение одного часа. 2 – 5 минут в час в ряде случаев может и не хватить, особенно для любителей, управляющих своими собственными или арендованными судами. ПУ такого типа обеспечивают время непрерывного действия в течение часа не менее 7 мин., а большинство подруливающих устройств могут работать без перегрева целых 10 мин.

Согласитесь – это великолепный выбор, ведь больше времени – больше возможностей.

В этом ПУ винт служит одновременно и ротором электромотора, а статор, содержащий электрическую обмотку, расположен в туннеле. В результате мы получаем чрезвычайно компактное подруливающее устройство. Характерной особенностью этого ПУ является его винт: комбинация имеющих специальную форму лопастей с кольцом вокруг них. Благодаря такой конструкции винта практически отсутствует зазор между лопастями винта и туннелем, что приводит к отсутствию кавитации и шума. Во время его работы Вы можете слышать только журчание воды. Другой особенностью этого ПУ является возможность плавного изменения упора. Вы всегда имеете тот упор, какой Вам нужен в конкретных обстоятельствах. Еще одно его большое преимущество по сравнению с традиционными подруливающими устройствами – практически неограниченное время работы, оно ограничено лишь емкостью ваших АКБ.

Кормовое подруливающее устройство

Установкой кормового ПУ должен заниматься профессионал. Интернет-магазин «Яхтенные товары» поможет Вам выбрать и установить кормовое подруливающее устройство.

Выдвижное гидравлическое подруливающее устройство

Для носовых подруливающих устройств выбор места расположения не является проблемой. В одномоторном судне кормовое подруливающее устройство часто устанавливается в киле непосредственно над гребным валом и частично в корпусе судна.

Это расположение очень эффективно для подруливающего устройства. Однако, в случае судна с двумя двигателями мы имеем дело с двумя более маленькими килями (водорезами) и центральный киль отсутствует.

Помните фильмы о Джеймсе Бонде? Не напоминает?

Хотим заметить, что процесс установки этого ПУ требует высокой квалификации, в противном случае можно нанести ущерб судну. Обратитесь к специалисту, например к специалисту нашего интернет-магазина «Яхтенные товары». Мы с радостью поможем Вам в установке и этого ПУ.

АКСЕССУАРЫ ДЛЯ ПОДРУЛИВАЮЩИХ УСТРОЙСТВ

Панель управления типа BP

Эти новые панели для ПУ поставляются в двух видах: из алюминия и из синтетического материала. Оба типа устанавливаются в круглое отверстие 52 мм. Пластиковая версия имеет круглую форму и такой же вид, как и другие приборы Vetus, что делает удобным ее использование вместе с ними. Она также может быть установлена в приборную панель двигателя.

Комбинированная панель управления

Эта панель управления с одной простой в использовании много- функциональной ручкой заменяет два джойстика. Простые и интуитивно ясные движения этой ручки делают всю процедуру одновременного управления носовым и кормовым ПУ легкой. Принцип действия этой новой панели основан на использовании эффекта Холла, вследствие чего она не имеет отверстий и поэтому является полностью водонепроницаемой.

Пульт беспроводного управления

С помощью радиосвязи ПУ могут управляться с одного из пультов управления Vetus без прокладывания кабелей от пульта управления до ПУ. Благодаря этому установка ПУ на

уже готовых судах может быть выполнена проще и быстрее.

Это устройство может быть использовано для дистанционного управления ПУ, якорными лебедками или другим электрическим оборудованием. Имеются две модели этого устройства:

Модель Vetus RCM2 состоит из одного приемника и одного ручного пульта радио управления с 2 кнопками, может быть использована для управления одним устройством например, ПУ или лебедкой.

Модель RCM4 состоит из одного приемника и одного ручного пульта радио управления с 4 кнопками, может быть использована для управления двумя устройствами, например, носовым и кормовым ПУ или одним ПУ и лебедкой. При использовании этой модели двумя ПУ можно управлять одновременно.

В завершении темы хочется сказать: неважно опытный вы капитан или нет. Подруливающее устройство – это определенно шаг к удобству, комфорту и эргономичности. Установив ПУ на свое судно, Вы обезопасите себя от лишних неприятностей, которые могут возникнуть при швартовке или на сложных участках, что встретятся у Вас на пути. А также, обратитесь в интернет-магазин «Яхтенные товары». Наши специалисты проконсультируют Вас по ключевым вопросам, помогут выбрать ПУ для судна, и качественно установят его.

Источник

Общие сведения о средствах управления судами

Подруливающее устройство предназначенно для активного управления судном; рабочий орган (винт) в сквозном канале, проходящем от одного борта судна к другому борту, перпендикулярно его диаметральной плоскости. Управляемость судна, т. е. способность следовать по заданной траектории или изменять направление движения по воле судоводителя, является одним из важных мореходных качеств, определяющих не только эксплуатационные возможности судна, но и в значительной мере безопасность плавания.

Изначально основным средством управления судном был кормовой руль. Однако действие руля проявляется только при наличии некоторой скорости хода, развить которую в определенных условиях эксплуатации (на ограниченном фарватере, на швартовых, при маневрировании и т. д.) невозможно. Отсутствие должной управляемости явилось причиной большинства аварий судов:

Все средства управления судном могут быть подразделены на главные (ГСУ) и вспомогательные (ВСУ).

ГСУ предназначены для обеспечения управляемости судна при наличии скорости хода и ими обязательно снабжается каждое судно. К ним относятся:

ГСУ как правило приводятся в действие энергией, получаемой от работы главных двигателей.

ВСУ предназначены для управления судном на предельно малых скоростях хода и без хода. Они могут создавать боковую силу при любой, сколь угодно малой скорости судна. ВСУ снабжаются собственными приводными двигателями. По характеру воздействия на судно ВСУ подразделяются на подруливающие устройства (ПУ) и вспомогательные движительно-рулевые устройства (ВДРУ).

ПУ называется средство управления судном, способное создавать полезный боковой упор и представляющее собой движитель (импеллер), расположенный в поперечном канале, идущем от борта до борта судна (рис. 1). Боковой упор создаётся путем засасывания воды и выбрасывания её в перпендикулярном по отношению к ДП судна направлении.

Рис. 1 Вид носового ПУ

В отличие от подруливающих устройств ВДРУ предназначены для создания не только рулевой силы, но и тяги для поступательного движения судна. Они создают полезный упор, направление которого может меняться в широких пределах относительно ДП судна. К ВДРУ относятся крыльчатые движители, поворотные винторулевые колонки (ПВРК), активные рули (АР).

Крыльчатый движитель – это система вертикальных лопастей, расположенных на вращающемся барабане, размещенном заподлицо с днищем судна (рис. 2).

Рис. 2 Крыльчатый движитель судна

Вращение барабана с одновременным изменением угла установки лопастей позволяет судоводителю задавать величину и направление тяги движителя и тем самым одновременно осуществлять движение и управление судном.

ПВРК это средство активного управления, состоящее из гребного винта или комплекса винт – насадка и устройства, позволяющего поворачивать его вокруг вертикальной оси на 360° (рис. 3).

Рис. 3 Движительно-рулевая колонка судна

ПВРК позволяют изменять направление тяги без реверсирования приводного двигателя и могут быть установлены в любом районе судна. Чтобы не увеличивать сопротивление воды движению судна на полных скоростях хода (во время работы основных движителей) ПВРК выполняются откидывающимися или выдвижными, что позволяет убрать устройство внутрь корпуса судна (рис. 4).

Рис. 4 Схема установки на судне вспомогательной откидной колонки

Расположение ПВРК в нише корпуса судна вызывает необходимость установки специальной заслонки или створок для её закрытия и восстановления обтекаемой формы корпуса, что значительно усложняет конструкцию.

Активный руль представляет собой винт, размещенный на пере руля. Винт приводится во вращение от электродвигателя, вмонтированного в перо руля (рис. 5). В зависимости от угла перекладки руля изменяется и направление упора.

Рис. 5 Общий вид активного руля

Для обеспечения управляемости на заднем ходу привод АР делается реверсивным, а величина упора регулируется изменением частоты вращения приводного двигателя. Направление вращения гребного винта АР противоположно направлено вращению основного гребного винта. При ходе судна под главными движителями винт АР застопорен или свободно вращается. Часто АР применяют в комбинации с носовым ПУ, что обеспечивает судну высокую маневренность, в частности, движение лагом.

Классификация и общая характеристика конструкций ПУ

Подруливающие устройства можно классифицировать по типу рабочего органа, типу и количеству каналов, месторасположению устройства на судне, по расположению и типу приводного двигателя.

По типу рабочего органа различают ПУ с гребными винтами (водометные), крыльчатыми движителями (ротаторные) и насосами различных типов.

Гребные винты монтируются на гондоле, расположенной вдоль оси канала (рис. 6). Внутри гондолы могут размещаться приводной двигатель Обслуживающие системы главного дизеля либо механизм передачи мощности. Используются винты фиксированного шага (ВФШ) и винты регулируемого шага (ВРШ). При использовании ВФШ управление величиной и направлением упора ПУ достигается изменением частоты вращения приводного двигателя и его реверсом. При установке ВРШ управление упором производится поворотом лопастей, что приводит к изменению шага винта при постоянной частоте вращения. Поскольку ПУ должно обеспечивать равные значения упора на правый и левый борт, то при проектировании ПУ обычно применяется симметричный профиль лопасти гребного винта.

Рис. 6 Схема ПУ с гребным винтом

С целью повышения эффективности ПУ в качестве рабочего органа может применяться комплекс из двух разновращающихся винтов (рис. 7). Распределение общей нагрузки на два движителя позволяет изменить диаметр канала или частоту вращения, тем самым достигается повышение кпд ПУ на 10-15%. Схема с парными винтами допускает проектирование винтов как с симметричным, так и с несимметричным профилем лопасти. Во втором случае один винт проектируется исходя из работы на правый борт, другой – на левый.

Рис. 7 Схема ПУ с двумя разновращающимися винтами

В качестве рабочего органа в ПУ нашли применение крыльчатые движители (рис.8). Отличительной особенностью этих ПУ является создание упора любой величины от максимального до нуля на любой борт без изменения направления вращения. Основной недостаток крыльчатого движителя – это сложность его конструкции.

Рис. 8 Схема ПУ с крыльчатым движителем

Получили распространение ПУ, которые для создания бокового упора оборудуются насосами. В этих ПУ используются центробежные, осевые насосы, эжекторы.

В ряде случаев находят применение ПУ, в которых в качестве рабочего органа используются насосы общесудовых систем и специального назначения (водоотливные, пожарные, грузовые, рефулёрные и др.). Такие ПУ не нуждаются в специальных приводных двигателях. Для обеспечения их работы предусматриваются только допол­нительные выводы на оба борта в соответствующей общесудовой системе (грузовой, противопожарной и пр.) (рис. 9).

Рис. 9 Схема ПУ с использованием грузовых насосов танкера.
1 — привод заслонки; 2 — бортовые отверстия; 3 — бор­товые трубопроводы; 4 — вертикальный трубопровод; 5 — палубные трубопроводы; 6 — заслонка; 7 — перепускной клапан

Вода нагнетается насосами по палубным трубопроводам 5 в вертикальный трубопровод 4, затем по трубам 3 поступает на правый или левый борт. Направление и величина упора регулируются заслонками 6. Вследствие гидравлических потерь, обусловленных изгибами трубопроводов, такие ПУ обладают сравнительно низкой эффективностью.

По типу канала различают устройства с прямым и изогнутым каналом. В случае прямого канала требуется применение угловой передачи (конического редуктора) или погружного двигателя, что увеличивает стоимость и усложняет эксплуатацию ПУ. Изогнутый канал позволяет установить гребной винт непосредственно на вал приводного двигателя. Однако изгиб канала приводит к росту гидравлического сопротивления и снижает эффективность ПУ. На практике применяются ПУ с различной формой канала (S-, T-, Z-образной (рис. 10, 11, 12).

Рис. 10 ПУ с S-образным каналом.
1 — приводной двигатель; 2 — заслонка; 3 — импеллер; 4 — канал Рис. 11 ПУ с каналом Т-образной формы и заслонками.
1 — импеллер; 2 — канал; 3 — заслонка; 4 — приводной двигатель Рис. 12 ПУ с Z-образным каналом и поворотным полуцилиндром:
а – выброс воды в сторону правого борта; б – ПУ упор не создает; в – выброс воды в сторону левого борта

Наиболее распространённой формой сечения канала для ПУ с гребными винтами, является круглая и прямоугольная для ПУ с крыльчатыми движителями.

По числу каналов ПУ разделяются на одно- и двухканальные. Наиболее распространены одноканальные ПУ с симметричной конструкцией, предназначенные для работы на оба борта.

Двухканальные ПУ представляют собой комбинацию двух ПУ одностороннего действии (рис. 13). Эти ПУ позволяют повысить эффективность, но требуют больше места для размещения, кроме того увеличивается стоимость устройства.

Рис. 13 Двухканальное судовое ПУ

По месту расположения различают носовые и кормовые ПУ (рис. 14).

Рис. 14 Размещение ПУ на судне.
1 — кормовое ПУ; 2 — носовое ПУ

Для обеспечения максимального плеча поперечной силы ПУ размещают на возможно большем расстоянии от миделя. Обычно кормовое ПУ (КПУ) устанавливают в дополнение к носовому для обеспечения судну движения лагом, поворота на месте и других маневров. Наличие валопровода Ремонт валопроводов и судовых гребных винтов затрудняет размещение КПУ, что вызывает усложнение его конструкции и снижение эффективности (рис. 15).

Рис. 15 Схемы размещения каналов КПУ в обход валопровода.
1 — выше туннеля валопровода; 2 — ниже туннеля валопровода

На судах с большой осадкой канал КПУ может размещаться ниже линии гребного вала.

Предлагается к прочтению: Режимы малого хода судна

Возможны случаи, когда устанавливают несколько ПУ в носовой и кормовой части судна, располагая их одно за другим для обеспечения достаточного упора (рис. 16).

Рис. 16 Схема расположения ПУ.
1 — кормовые ПУ; 2 — носовые ПУ

По месту расположения привода ПУ их разделяют на 2 группы:

К первой группе относятся ПУ, приводимые во вращение от электродвигателя, расположенного непосредственно в канале ПУ (рис. 17).

Рис. 17 ПУ с водопогружным электродвигателем

Величина и направление упора ПУ регулируется соответственно изменением частоты вращения и реверсированием электродвигателя.

Большая длина водопогружных электродвигателей затрудняет их размещение в узкой носовой оконечности судна. Возможно применение водопогружных электродвигателей небольшой длины, выполненных в виде единого двигательно-движительного агрегата с кольцевым ротором, внутри которого размещен гребной винт (рис. 18). Ротор-винт закреплен на валу, который вращается в подшипниках, закрепленных в корпусе статора электродвигателя.

Рис. 18 Конструкция ПУ речных судов типа «Родина».
1 — защитные решётки; 2 — клинкетные задвижки; 3 — водопогружной электродвигатель; 4 — канал ПУ

Данная конструкция отличается небольшой длинной, однако её недостатками являются повышенные потери энергии на трение ротора о воду, а также возможность повреждения статорной обмотки механическими частицами, содержащимися в воде.

При использовании погружных гидравлических двигателей возможно создание более компактных конструкций ПУ (рис. 19).

Рис. 19 ПУ с низкооборотным гидродвигателем

В этом устройстве гребной винт Влияние гребного винта регулируемого шага (ВРШ) и руля на управляемость судна приводится во вращение от специального низкооборотного гидродвигателя. В сравнении с электродвигателями гидродвигатели обладают значительно более высокой удельной мощностью. Коэффициент полезного действия гидравлической передачи не уступает к.п.д. электропередачи и достигает 90 %.

Применение погружных гидродвигателей для привода ПУ затрудняется тем обстоятельством, что серийно выпускаемые промышленностью гидродвигатели рассчитаны на высокую частоту вращения. В этом случае высокооборотный гидромотор, устанавливаемый в гондоле, соединяется с гребным винтом через понижающий планетарный редуктор (рис. 20).

Рис. 20 ПУ с высокооборотным гидродвигателем.
1 — уплотнение; 2 — планетраный редуктор; 3 — аксиальнопоршневой гидромотор; 4 — герметичная гондола; 5 — аксиально-поршневой насос

Гидромотор питается от аксиально-поршневого насоса переменной производительности, который позволяет осуществлять бесступенчатое регулирование скорости вращения гидромотора, его реверс и, следовательно, величину и направление упора ПУ, что является существенным преимуществом гидропривода.

В ПУ с приводным двигателем, расположенным вне канала, передача мощности к гребному винту осуществляется через редуктор, посредством конической зубчатой передачи (рис. 21).

Рис. 21 Конструкция одновинтового ПУ с использованием конического зубчатого редуктора.
1 — уплотнение гребного вала; 2 — трубка для откачки масла; 3 — коническое зубчатое колесо; 4 — гребной вал; 5 — коническая шестерня; 6 — соединительная муфта; 7 — гребной винт

Двигатель соединяется с редуктором с помощью эластичной муфты или с помощью промежуточного вала, например, карданного.

В зависимости от принятой компоновки ПУ и условий размещения на судне приводной двигатель может быть с горизонтальным или вертикальным расположением (рис. 22).

Наиболее распространены схемы «а» и «б», позволяющие выполнить ПУ в едином блоке. Размещение по схеме «в» обычно используется, когда не удается разместить привод из-за недостатка места. При использовании схемы «г» приходится устанавливать дополнительную коническую передачу.

Рис. 22 Схемы возможного размещения ПУ и приводного двигателя.
1 — приводной двигатель; 2 — канал; 3 — коническая передача

Регулирование величины и направления упора ПУ с ВФШ производится изменением частоты вращения и реверсом приводного двигателя, что затрудняет использование дизельного привода.

В некоторых случаях регулирование частоты вращения и реверсирование гребного винта выполняется с помощью специальных муфт и реверс-редукторов (рис. 23).

Рис. 23 ПУ с реверс-редуктором.
1 — гребной винт; 2 — реверс-редуктор с гидравлическими муфтами; 3 — электродвигатель; 4 — вертикальный валопровод

В данном ПУ упор по величине регулируется изменением частоты вращения электродвигателя, а реверс обеспечивается специальным реверс-редуктором с гидравлическими муфтами, которые позволяют разобщить двигатель и редуктор. Такая конструкция облегчает наиболее тяжелые режимы работы электродвигателя – пуск и реверс.

При установке ПУ с ВРШ величина и направление упора, как отмечалось ранее, регулируются поворотом лопастей при постоянной частоте вращения приводного двигателя. Поворот лопастей осуществляется посредством гидравлического или электромеханического привода. В этом случае схема ПУ упрощается, т. к. возможно использование нереверсивного приводного двигателя.

Для привода ПУ с ВФШ применяют асинхронные электродвигатели с фазным ротором и с короткозамкнутым ротором. Запуск электродвигателя с фазным ротором осуществляется по нескольким пусковым ступеням. Пусковой ток обычно составляет 1,2—1,4 номинального. Последние пусковые ступени используются для ступенчатой регулировки частоты вращения электродвигателя от 50 до 100 % номинальной. Привод электродвигателя с короткозамкнутым ротором осуществляется с помощью транзисторного преобразователя частоты.

Условиям работы с ВРШ отвечают асинхронные короткозамкнутые электродвигатели. Пусковой ток в этом случае может быть ограничен введением в цепь ротора на период пуска дополнительных сопротивлений. Это возможно благодаря малому пусковому моменту ВРШ при установке лопастей в положение нулевого шага.

Электродвигатели постоянного тока используют, в основном, на дизель-электроходах с гребными двигателями постоянного тока (на землесосах, промах, ледоколах).

Преимущественное применение электропривода в ПУ объясняется удобством его обслуживания в эксплуатации и сравнительно простой системой управления и контроля. Управление ПУ с электроприводом может производиться в ручном режиме, автоматическом, а также с дистанционного пульта.

С экономической точки зрения более выгодным приводом для ПУ является дизельный. В этом случае исключаются потери на двукратное преобразование энергии, отпадает необходимость в двух электрических машинах и коммутационной аппаратуре. Однако применение дизельного привода осложняется из-за необходимости создания установки, расположенной далеко от МО.

Основные характеристики ПУ ряда транспортных судов представлены в таблице.

Судовой гидравлический движительно-рулевой комплекс (видео)

Источник