Рулевое устройство судна Советский патент 1993 года по МПК B63B25/08 

ЬЁ

I iJizrfr

В

, Л

I

fe

Изобретение относится к судостроению, в частности к рулевым устройствам судна.

Известно рулевое устройство, содержащее перо руля, закрепленное на баллере.

Недостатком данного устройства является то, что величина момента на баллере может достигать больших значений, что требует значительных затрат мощности рулевой машины.

Известно рулевое устройство судна, содержащее баллер, перо руля симметричного профиля присоединенное к баллеру кронштейнами, с возможностью поворота вокруг оси параллельной оси баллера и принадлежащей плоскости симметрии профиля пера, и одновременного перемещения по дополнительной опоре в направлении перпендикулярном оси баллера.

Недостатком этого устройства является незначительное уменьшение момента на баллере вследствие перераспределения этого момента между баллером и дополнительной подвижной опорой.

Целью изобретения является повышение эффективности управления судном путем уменьшения гидродинамического момента относительно оси вращения баллера и уменьшения времени перекладки руля.

Цель достигается тем, что баллер выполнен из двух шарнирно связанных между собой соосных частей, одна из которых связана с указанным приводом перекладки, а другая - с пером руля, установленным с возможностью перемещения в плоскости, проходящей через плоскость симметрии пера руля и ось поворота баллера.

На фиг.1. изображен разрез рулевого устройства судна вдоль оси вращения баллера, здесь же показана схема гидравлической системы; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 - вид В на фиг.1; на фиг.5 - основные положения элементов рулевого устройства при перекладке руля.

Рулевое устройство содержит баллер, состоящий из двух соосных, цилиндрических, полых частей, верхней 1 и нижней 2, которые размещены с возможностью вращения относительно оси 3 в полости 4 кормовой части судна. Присоединенная к рулевой машине (не показана) часть 1 баллера в месте прохода сквозь днища судна установлена на подшипнике 5. На этой же части баллера установлен кулачок 6. Нижняя часть 2 баллера соосно верхней части 1 установлена на подшипнике 7 так, что патрубок 8 находится внутри верхней части 1. Здесь же расположен пружинный демпфер, состоящий из двух пружин 9, закрепленных

на днище верхней части 1 и рычаге 10, который установлен на патрубке 8. Кроме этого, здесь установлен датчик момента на баллере, представляющий собой гидроцилиндр

11, корпус которого, как и пружины 9, закреплен на днище, а поршень кулисным механизмом 12 соединен с патрубком 8. Внутри нижней части 2 баллера размещен сервомотор, представляющий собой гидро0 цилиндр 13, поршень которого соединен.с верхней частью пера руля 15, имеющей форму тавра. Верхняя часть руля 15 установлена с возможностью перемещения по плоскопараллельным направляющим 16,

5 которые вместе с примыкающими к ним стенками 17 герметично отделяют внутреннюю полость нижней части 2 баллера от воды.

Гидравлическая система, обеспечиваю0 щая работу рулевого устройства (фиг.1) состоит из известных элементов и их комбинаций. Система содержит насос 18 постоянной производительности с одним направлением потока и управляющий блок

5 19. Управляющий блок 19 содержит, объединенные в одно устройство, четырехпоточ- ный трехпозиционный гидрораспределитель 20 с соединением нагнетательной л инии на насос 18 и заперты0 ми отводами при среднем положении золотника. Гидрораспределитель 20 подключен к независимому управляющему потоку, регулируемому по времени срабатывания при помощи двух дросселей

5 21 и 22 с обратными клапанами, двумя двух- поточными двухпозиционными гидрораспределителями 23 и 24 с пружинным возвратом. Гидрораспределители 23 и 24 могут управляться кулачком 6. Полости гид0 роцилиндра 11 подключены параллельно к гидрораспределителям 23 и 24, а полости гидроцилиндра 13 - к запертым отводам гидрораспределителя 20. Эти подключения, а также подключения элементов управляю5 щего блока 19 между собой, выполнены соединительными трубопроводами, которые, как и полости гидроцилиндров 11 и 13, предварительно заполнены рабочей жидкостью, например, маслом. Исходное положение

0 поршня 14 гидроцилиндра 13 выбрано так, что в диапазон его положений, а следовательно и положений пера руля, входиттакое положение, при котором проекция центра давления равнодействующей гидродинами5 ческих сил совпадает с осью вращения баллера.

Устройство работает следующим образом.

При перекладке руля рулевая машина поворачивает верхнюю часть 1 баллера на

заданный угол перекладки А. Возникающий при этом момент передается через демпфер нижней части 2 баллера и поворачивает ее на угол В А - С, где С - угол поворота нижней части 2 баллера относительно верхней части 1, который подбором жесткости пружин 9 демпфера может быть отрегулирован до величины лежащей в пределах от О до 2°. Вследствие относительного вращения верхней 1 и нижней 2 частей баллера поршень гидроцилиндра 11 перемещается относительно его корпуса, вытесняя масло в один из соединительных трубопроводов. Возникающая при этом в полостях гидроцилиндра 11 разность давлений перемещает .золотник трехпозиционного гидрораспределителя 20 из среднего положения в одно из рабочих положений, которое сохраняется в течение времени определяемого сечениями дросселей 21 и 22. В течение этого времени насос 18, подавая масло в одно из полостей гидроцилиндра 13, перемещает его поршень, а следовательно и перо руля 15 в положение, при котором проекция центра давления равнодействующей гидродинамических сил, действующих на перо руля 15, совмещается с осью 3 баллера, чем и достигается практически полное устранение гидродинамического момента относительно оси вращения баллера. Точность выполнения вышеописанных процессов может быть достигнута подбором необходимых сечений дросселей 21 и 22 и жесткости пружин 9 демпфера.

По окончании времени работы гидроцилиндра 13, давление между полостями гидроцилиндра 11 выравнивается, вследствие чего золотник трехходового гидрораспределителя 20 возвращается в среднее положение под действием одной из пружин, отключая при этом насос 18 от гидроцилиндра 13 и прекращая, тем самым, перемещение пера руля 15.

Идентичную работу устройства при перекладке руля как вправо, так и влево относительно диаметральной плоскости судна, обеспечивают двухпозиционные гидрорас- пределители 23 и 24, подключенные параллельно к гидроцилиндру 11, которые управляются кулачком б, установленным на верхней части 1 баллера.

Основные положения поршня гидроцилиндра 11, золотников гидрораспределителей 20, 23, 24 поршня 14 гидроцилиндра 13 и пера руля 15 приведены на фиг.5.

В случае необходимости изменить направление движения поршня на обратные приведенным на фиг.5 при тех же положениях золотников гидрораспределителей 20, 23, 24 достаточно реверсировать основной поток создаваемый насосом 18. Реверсирование можно осуществить путем применения, вместо насоса 18, насоса с реверсированием основного потока. Такая возможность делает предлагаемое рулевое устройство применимым к любым зависимостям момента на баллере от угла перекладки, имеющим место на различных судах.

Формула изобретения Рулевое устройство судна, содержащее баллер с приводом перекладки и перо руля, отличающееся тем, что, с целью повышения эффективности управления судном путем уменьшения гидродинамическо- го момента относительно оси вращения баллера, баллер выполнен из двух шарнир- но связанных между собой соосных частей, одна из которых связана с указанным приводом перекладки, а другая - с пером руля, установленным с возможностью перемещения в плоскости, проходящей через плоскость симметрии пера руля и ось поворота баллера.

Фиг. 4.

Лолохенле пера 15 и поршня гидроцилиндра II

Положение золотников гидрорас- пределнтелей

Использование: судостроение. Сущность изобретения: рулевое устройство содержит баллер, состоящий из двух соосных цилиндрических полых частей: верхний 1 и нижней 2, которые размещены с возможностью вращения относительно оси 3 в полости 4 кормовой части судна. Верхняя часть 1 баллера связана с приводом перекладки, а нижняя часть 2 с пером руля 15. 5 ил.

23 2Q

24