Розрахунок рульового пристрою судна

Вихідні дані

У зв’язку з тим, що між рульовою рубкою та румпельним відділенням знаходиться машинне відділення, виникає необхідність використання двох напрямних блоків з кожного борту. Як штуртрос використовується сталевий трос діаметром
. Радіус сектора приймаємо
. Радіус штуртросового барабана
.

Розрахунок зусиль у кермовому механізмі.

Крутний момент на барабані:
.

Оскільки барабан обертається на двох підшипниках необхідно додати 1% на втрату на кутах тертя:
.

За правилами Морського Регістру Судноплавства сила на рульовому колесі не повинна перевищувати 0,12 кН, отже:

З метою зменшення радіуса кермового колеса має сенс зменшити радіус штуртросового барабана:

Розрахунок міцності вузлів і деталей рульового механізму.

Розрахункові навантаження.

Принципова схема кермового механізму представлена ​​на рис.4.1.1

Умовний мінімальний момент, що діє на кермовий механізм.

=

.

У подальших розрахунках замість навантаження F приймається F₃, а значення F₂ приймається рівним нулю.

Поперечна сила на балері:

Розрахунковий згинальний момент:

Розрахунковий згинальний момент

Балер керма у першому наближенні.

Момент інерції балера:

Розрахунок елементів пера руля.

Товщина зовнішньої обшивки.

на 0,35 довжини від носика

на 0,65 довжини від хвостика

Мінімальна товщина обшивки:

Приймаємо товщину обшивки пера руля

Товщина ребер та діафрагм пера керма.

Товщина ребер і діафрагм приймається рівною товщині обшивки.

Розрахункова схема представлена ​​на рис.

Випрямлення умовних поясів дає додатковий запас міцності.

Момент інерції:

Момент опору:

Розрахунковий згинальний момент

Розрахунковий згинальний момент

Розрахункова реакція опори 1.

Розрахункова реакція опори 2.

5.1.9. Розрахункова реакція опори 4.

Розрахунковий згинальний момент, що діє в будь-якому перерізі балера.

Момент опору, площі поперечного перерізу пера руля.

Момент опору, площі поперечного перерізу пера руля повинен бути не меншим:

Момент опору задовольняє вимоги
.

Балер керма

Діаметр голови балера.

Баллер повинен задовольняти вимоги:

Баллер не відповідає вимогам.

Приймемо

Баллер відповідає вимогам.

Момент інерції балера:

Діаметр балера в районі підшипників

Діаметр у районі підшипників збільшуємо на 10-15% для можливої ​​розточування в процесі експлуатації.

Приймемо діаметр у районі підшипників рівний

З’єднання балера з пером керма.

Приймається схема болтового з’єднання із горизонтальними фланцями.

Діаметр з’єднання болтів повинен бути не меншим:

має бути не менше 0,9 діаметра балера у районі з’єднання.

-прийнято конструктивно

Діаметр болта в різьбовому з’єднанні має бути не меншим:

прийнято конструктивно.

.

Болт задовольняє вимогу.

Товщина сполучних фланців має бути не меншою:

Приймаємо

Відстань центрів болтів від краю фланців приймаємо рівну товщині фланця.

Штир керма.

Діаметр штиря має бути не меншим:

Приймаємо

Довжина циліндричної частини має бути:

Довжина конічної частини має бути:

Приймаємо
.

Конусність по діаметру має бути не більше

Приймаємо діаметр у вершини конусної частини

Нарізна частина: діаметр повинен бути не меншим:.

Приймаємо

Гайка.

Зовнішній діаметр повинен бути не меншим:.

Висота гайки не менше:
.

Довжина нарізної частини.

Довжина нарізної частини уточнюється у процесі виготовлення або за кресленням.

Перевірка штиря за питомими тисками.

прийнято конструктивно.

Штир задовольняє вимогам для пари, що труться: сталь по бронзі при змащуванні водою.

.

Товщина матеріалу петлі має бути не менше 0,5 діаметра штиря. Остаточний розмір уточнюється за кресленням.

Вибір площі кермового пристрою у першому наближенні:

Визначення висоти брускового кіля.

Визначення висоти пера керма.

Визначення ефективності кермового пристрою:

, якщо
менше 0,866.

дані знято з теоретичного креслення.

Визначення площі кермового пристрою у другому наближенні.

Таким чином приймаємо

Розрахунок гідродинамічних характеристик керма:

.

Т.к.
то судно є середньошвидкісним, з чого випливає, що для пера руля необхідно вибрати профіль НАСА.

Розрахунок нормальної сили та моменту на балері керма.

Т.к.
, Перерахунок гідродинамічних коефіцієнтів робити непотрібно.

Результати гідродинамічного розрахунку керма показані: передній хід – таб.3.1.1. та таб.3.1.2.

задній хід — таб.3.1.3. та таб.3.1.4.

Коефіцієнт компенсації методом послідовних наближень (рис.3.1.1) обраний

Момент на балері керма графічно представлений (рис.3.1.2.), нормальна сила на (рис.3.1.3.).

Максимальне значення моменту на передньому ході
Для вибору кермової машини попередньо додамо 30% на втрату у вузлах тертя:
,округлюємо до
.

З графіка на рис.3.1.2. слід, що максимальний кут перекладки на задньому ході дорівнює
.

Розрахунок кермової машини.

Оскільки момент, що виникає на балері, відносно малий, то з економічного погляду оптимальною рульовою машиною є машина з ручним приводом, а саме штуртросовий привід. Розрахункова схема представлена ​​на рис.4.1.1.

Підшипник балера.

На рис. у перерізі 1 буде встановлений опорно-упорний підшипник, а в перерізі 2 опорний підшипник.

Опорний підшипник.

Як опорний підшипник буде встановлений підшипник ковзання. Схема представлена ​​рис.

Підшипник повинен задовольняти таку умову:

— Діаметр балера разом із вкладишем.

— Довжина втулки підшипника.

Значення
узгоджується з регістром.

Товщина підшипника.

Приймаємо

Верхній опорно-упорний підшипник.

Верхній підшипник приймаємо за ОН9-668-67 тип 2.

Навантаження, що діє на опору.

вага пера керма.

вага балера.

Підшипник може витримати навантаження
, Отже цей підшипник нас задовольняє.

Аварійний кермовий пристрій.

Як аварійний рульовий пристрій застосовуємо важіль, який через отвір у палубі одягається на балер.

Розрахунок моменту на балері.

За Правилами Морського Регістру Судноплавства розрахунок повинен вестись на швидкостях не менше 4 вузлів.

;

Таким чином

Додамо 30% на втрату у вузлах тертя.

За правилами зусилля на аварійному приводі має бути більше 0,18 кН; таким чином довжина румпеля буде:

З метою зменшення зусилля приймемо

© Реферат плюс