45-metrová dráha, ktorá sa spustila do plavebnej komory na tri uzly, je najjasnejším testom kormového kormidla. Pri tejto rýchlosti trup sám tlačí príliš málo vody za lopatku na riadenie a plavidlo odpovedá len na koleso, pretože vrtuľa poháňa rýchly, vírivý stĺpec vody priamo cez fóliu.
Tento jediný fakt vysvetľuje logiku dizajnu aj rozhodnutie o kúpe. Kormové kormidlo je profilovaná lopatka zavesená na osi plavidla na zadnej strane lodnej skrutky a otáča trup vytváraním bočného zdvihu, a nie "blokovaním" vody. Krátka odpoveď pre každého, kto ju špecifikuje: použite vyváženú alebo polovyváženú lopatku s približne 20 až 28 percentami svojej bočnej plochy pred osou pažby, obmedzte pohyb na 35 stupňov na každú stranu a dimenzujte kormidlové zariadenie od krivky krútiaceho momentu kormidla pri maximálnom kormidle, v spiatočke aj vpred, namiesto od dĺžky trupu. Nasledujúce časti vysvetľujú, prečo na týchto číslach záleží a kde ich možno bezpečne upraviť.
Prečo zadná pozícia porazí veslo namontované na boku
Kormové kormidlo prekonáva bočné kormidlové veslo hlavne preto, že funguje vo vnútri vrtule, kde je rýchlosť vody cez fóliu najvyššia.
Výťah stúpa so štvorcom rýchlosti prúdenia. Keď vrtuľa zrýchľuje vodu okolo listu, lokálna rýchlosť cez otvor kormidla sa môže zhruba zdvojnásobiť a bočná sila pri rovnakom uhle kormidla sa môže niekoľkonásobne zvýšiť. To je fyzikálny dôvod, prečo stredové kormové kormidlo premiestnilo bočné veslo naprieč severnou Európou medzi zhruba 1200 a 1500, teda potom, čo ho už čínske lodenice prijali. Druhým dôvodom je symetria: radlica na stredovej línii vytvára rovnakú silu na ľavej a pravej strane, zatiaľ čo bočné veslo sa správa inak ako pätky trupu.
| Aspekt | Kormové kormidlo | Bočné veslo |
|---|---|---|
| pozícia | Stredová čiara priamo za vrtuľou | Jedna štvrtina odsadená od línie hriadeľa |
| Hlavný zdroj sily | Hydrodynamický zdvih plus vrtuľový závod | Prietok trupu a uhol sklonu vesla |
| Autorita pri nízkej rýchlosti | Vysoká aj pri nulovej rýchlosti člna s vytočeným motorom | Chudák, pokiaľ veslo nie je fyzicky pozametané |
| Správanie pri podpätku | Predvídateľné, sila zostáva symetrická | Asymetrické, ťažšie opraviteľné |
| Štrukturálny dopyt | Pažba kormidla, ložisko krku, čap alebo vnútorné ložiská | Čepel vesla, oporný bod a zosilnenie na strane trupu |
Ako čepeľ vlastne otáča trup
Kormové kormidlo sa riadi vytváraním vztlaku a vztlak závisí oveľa viac od uhla nábehu ako od samotnej plochy listu.
Uhol nábehu a zastavenia
Až do zhruba 30 až 35 stupňov bočná sila stúpa takmer lineárne s uhlom kormidla. Za týmto bodom sa prúdenie oddeľuje od nízkotlakovej strany, zdvih klesá, odpor stúpa a čepeľ začne vibrovať. To je dôvod, prečo sa takmer každý komerčný systém riadenia zastaví na 35 stupňoch na každej strane a prečo klasifikačné pravidlá vyžadujú, aby prevodovka otočila kormidlo z 35 stupňov na jednej strane na 30 stupňov na druhej strane za maximálne 28 sekúnd pri menovitých podmienkach.
Preteky vrtule a riadenie zastavenej rýchlosti
Kormidlo priamo za vrtuľou vytvára silu pri otáčaní motora, aj keď je trup v pokoji. Kotvenie a ťahanie sa spoliehajú na toto: lopatka neriadi loď, ale riadi umývanie. Poloha listu vzhľadom k otvoru vrtule je preto dôležitá rovnako ako tvar listu. Príliš veľká medzera a obeh sa rozlieva okolo hrán čepele; príliš malá medzera a erózia hrotu sa zrýchľuje.
Bilančný pomer a skladová pozícia
Vyvažovací pomer je podiel bočnej plochy umiestnenej pred osou pažby a je to jediný najefektívnejší spôsob zníženia krútiaceho momentu riadenia. Posunutie stredu tlaku bližšie k osi prerezáva rameno páky, takže dobre vyvážená čepeľ môže potrebovať len zlomok krútiaceho momentu nevyváženej čepele rovnakej plochy. Typické komerčné čepele vyvažujú 20 až 28 percent plochy pred pažbou; Polovyvážené čepele podopreté skegom používajú podobný údaj, zatiaľ čo skeg nesie zaťaženie ložiska, ktoré by inak zaťažilo pažbu.
Typy zadných kormidiel a kde sa každé hodí
Štyri rodiny pokrývajú takmer všetky komerčné práce a rozhodujúcim rozdielom je spôsob podopretia čepele, nie obrys fólie.
| Typ | Podpora a pivot | Typické plavidlá | Hlavný kompromis |
|---|---|---|---|
| Nevyvážený, skeg-ovešaný | Pažba na prednej hrane, celá zadná časť | Malé plavidlá, pomalé pracovné člny, člny | Jednoduché a robustné, ale najvyšší krútiaci moment riadenia vo svojej oblasti |
| Polovyvážené | Časť plochy pred pažbou, podopretá kolíkom, rohom alebo vnútornými ložiskami | Tácky, rybárske plavidlá, remorkéry, podpora na mori | Mierny krútiaci moment s užitočnou ochranou vrtule |
| Plne vyvážený rýľ | Zásoby sú jedinou podporou, 20 až 30 percent plochy vpredu | Rýchle trajekty, jachty, hliadkové a námorné plavidlá | Najnižší krútiaci moment a najčistejší prietok, ale žiadna ochrana, ak kotúč narazí na zem alebo nečistoty |
| Chlopňa alebo sklopná zadná hrana | Hlavná čepeľ plus sklopná klapka na odtokovej hrane | Trajekty a plavidlá vyžadujúce vysoký zdvih pri miernom kormidle | Väčší zdvih na stupeň kormidla, ale ďalšie spoje a ložiská na údržbu |
Prispôsobenie krútiaceho momentu kormidla k kormidlovému mechanizmu
Prevodka riadenia by mala byť dimenzovaná podľa maximálneho krútiaceho momentu kormidla a pre vyváženú lopatku sa tento vrchol zvyčajne objavuje niekde medzi 25 a 35 stupňami kormidla, vpredu a vzadu, nie v strede lode.
Krútiaci moment kormidla je normálna sila pôsobiaca na list vynásobená vzdialenosťou od jeho stredu tlaku k osi pažby. Toto rameno páky sa mení s uhlom, takže krivka krútiaceho momentu stúpa, splošťuje sa a môže opäť klesať pred dosiahnutím maximálneho kormidla. Do každej otázky patria dve čísla: krútiaci moment pri 35 stupňoch s loďou v plnej rýchlosti vpred a krútiaci moment pri spätnom chode, ktorý je často prehliadaný a často dochádza k preťaženiu pohonu. Väčšina staviteľov používa konštrukčnú rezervu približne 1,5-násobku vypočítaného predného krútiaceho momentu na pokrytie znečistenia, kormidla a prechodných nárazových zaťažení a samotný výstroj musí byť certifikovaný klasifikačnou spoločnosťou plavidla.
Pre väčší krútiaci moment kormidla je konvenčným riešením kormidlové rameno poháňané dvoma protiľahlými piestami, usporiadaním pokrytým v vidlicové ovládacie zariadenia a široko používaný na nákladných plavidlách a remorkéroch. Menšie čepele alebo inštalácie, kde je priestor okolo pažby tesný, zvyčajne lepšie poslúži rotačný pohon.
Dodávatelia hydraulického riadenia vidlicového typu Produkty Tongzhou postupne získali uznanie od veľkých inšpekcií lodí, ako sú ZC, CCS, ZY, BV, ABS, LR, DNV, NK, KR, BKI atď. Výrobky sa vyvážajú... Zobraziť produkt → Kapacita krútiaceho momentu je prvým filtrom, ale nie jediným. Zdvih, montážna stopa a poloha kormidla rozhodujú o tom, či je možné fyzicky nainštalovať kormidlový alebo rotačný agregát. Publikované rozsahy od výrobcu jednopodlažných strojov sa pohybujú od 25 kN·m do 1350 kN·m pre vidlicový hydraulický mechanizmus riadenia a od 8 kN·m do 600 kN·m pre jednotky s výkyvným valcom, čo ukazuje, ako výrazne sa tieto dve rodiny delia podľa veľkosti plavidla.
Dodávatelia hydraulického riadenia s výkyvným valcom Produkty Tongzhou postupne získali uznanie od veľkých inšpekcií lodí, ako sú ZC, CCS, ZY, BV, ABS, LR, DNV, NK, KR, BKI atď. Výrobky sa vyvážajú... Zobraziť produkt → Bez ohľadu na to, aký je pohon, krútiaci moment, ktorý dokáže dodať, je potrebné porovnať s ovládacie jednotky s vysokým krútiacim momentom špecifikáciu pri menovitom tlaku systému, nie pri nastavení poistného ventilu, a čerpacia súprava musí udržiavať tento tlak nepretržite počas dlhej zákruty v mori.
Osem čísel, ktoré je potrebné zaznačiť pred objednávkou
Príkaz kormidla sa pokazí, keď špecifikácia nechá číslo otvorené a osem z nich predstavuje väčšinu sporov.
- Dĺžka pravidla, zápis triedy a spoločnosť, ktorá bude svedkom testu, pretože kormidlový mechanizmus potrebuje svoj vlastný certifikát.
- Pomer plochy kormidla, typicky medzi asi 1/50 a 1/70 ponorenej bočnej plochy (dĺžka krát ponor) pre jednozávitovkové nákladné plavidlo, stúpajúci na 1/40 alebo viac pre remorkéry a plavidlá vyžadujúce tesné manévrovanie.
- Maximálny uhol kormidla a uhlová rýchlosť, zvyčajne 35 stupňov na každú stranu s časom výkyvu meraným podľa požiadavky pravidla.
- Priemer pažby, trieda materiálu a detail spojky, či už kužeľ s kľúčom, bezkľúčové trenie alebo príruba.
- Krútiaci moment v každom špecifikovanom uhle, vpredu aj vzadu, s explicitne uvedeným konštrukčným rozpätím.
- Typ ložiska a mazanie, samomazacie puzdro alebo maznica plus interval výmeny.
- Systém povrchovej úpravy a anóda pre navlhčenú čepeľ a oblasť otvoru.
- Súbor dokumentácie: materiálové certifikáty, protokoly o nedeštruktívnom testovaní, záznam o preberacom teste z výroby a súprava náhradných tesnení.
Inštalácia, tolerancie a body opotrebenia, na ktorých záleží
Väčšina sťažností na kormidlo v prevádzke sa týka zarovnania a vôle ložísk pri inštalácii, a nie samotnej fólie.
Pažba musí sedieť vertikálne v rámci tolerancie výrobcu pred pripojením pohonu a kormidlo alebo rotačný náboj by sa mali namontovať po dokončení zvarov trupu, pretože deformácia zvárania posúva prstenec plošiny a predpína ložisko krku. Akonáhle je hydraulický okruh uzavretý, spúšťací tlak, filtrácia a odvod vzduchu rozhodujú o tom, či prevodovka beží roky ticho, alebo sa bude chveť od prvej plavby.
Výrobcovia hydraulických agregátov Produkty Tongzhou postupne získali uznanie od veľkých inšpekcií lodí, ako sú ZC, CCS, ZY, BV, ABS, LR, DNV, NK, KR, BKI atď. Výrobky sa vyvážajú... Zobraziť produkt → | Kontrolný bod | Prečo na tom záleží | Typická akcia |
|---|---|---|
| Vertikálnosť pažby a zarovnanie ložísk krku | Nesúososť zaťažuje ložisko a tesnenie pohonu | Overte pred pripojením, vystružovaním alebo podložkou po zváraní |
| Vôľa čapov a čapov | Slack sa prejavuje ako mŕtva skupina za volantom a ako klepanie | Obnovte krík, keď hra prekročí limit výrobcu; položka triedneho prieskumu |
| Medzera medzi lopatkou a clonou | Príliš malá medzera urýchľuje kavitačnú eróziu na ostrí čepele | Udržujte vôľu výkresu a skontrolujte okraje pri každom ukotvení |
| Povlak a anódy | Jamky na nábežnej hrane prerastajú do praskania | Opravte pri každom suchom dokovaní, vymeňte anódy podľa plánu |
| Stav hydraulického oleja | Vniknutie vody alebo zaťaženie časticami opotrebováva čerpadlá a ventily | Odoberajte vzorky v pevne stanovených intervaloch, vymeňte filtre podľa dôkazov, nie podľa zvyku |
Riziká obstarávania, ktoré sa oplatí oceniť
Drahé chyby pri obstarávaní kormidla sú medzery v špecifikáciách, nie cenové rozdiely medzi dodávateľmi.
- Uvádzanie krútiaceho momentu len pri 35 stupňoch a potom zistenie, že spätný krútiaci moment prekračuje menovitý výkon ovládača počas manévrovania v prístave.
- Objednávanie kormidlového zariadenia a kormidla od rôznych dodávateľov bez spoločného výkresu rozhrania pre priemer pažby, drážku pre pero a vŕtanie kormidla.
- Prijatie továrenského testu pri zníženom tlaku, ktorý skrýva čerpadlový agregát, ktorý nedokáže udržať menovitý krútiaci moment pri trvalom otáčaní.
- Vynechanie svedectva klasifikačnej spoločnosti z objednávky, takže certifikát príde po okne prieskumu plavidla.
- Zabudnutie na zoznam opotrebiteľných dielov, ktorý premení rutinnú výmenu tesnenia na týždňový nákup.
Často kladené otázky
Je kormové kormidlo to isté ako vyvážené kormidlo?
č. Stern popisuje, kde je čepeľ namontovaná; Balanced popisuje, aká veľká časť jeho plochy je pred akciovou osou. Kormové kormidlo môže byť nevyvážené, polovyvážené alebo plne vyvážené a veľkosť kormidlového zariadenia určuje rozhodnutie o vyvážení.
Dokáže kormové kormidlo riadiť loď, ktorá sa nehýbe?
Áno, pokiaľ sa vrtuľa točí a list sedí v závode. Sila potom pochádza skôr zo zrýchleného umývania než z rýchlosti trupu, a preto sa postupy pri kotvení spoliehajú skôr na krátke záblesky motora než na samotné kormidlo.
Prečo je koleso uvoľnené v strednej časti lode?
Strata pohybu v blízkosti neutrálnej polohy zvyčajne poukazuje na opotrebovanie čapového puzdra, ložiska krku alebo spojenia kormidla alebo na vzduch v hydraulickom okruhu. Je to symptóm mechanického čistenia a zriedkavo problém fólie.
Záleží na profile kormidla viac ako na ploche kormidla?
Oblasť nastavuje strop podľa dostupnej sily, zatiaľ čo profil rozhoduje o tom, koľko z tohto stropu možno dosiahnuť, kým sa prietok zastaví. Dobre profilovaná čepeľ pri 35 stupňoch zvyčajne prekoná väčšiu plochú platňu zatlačenú do rovnakého uhla.
Ako často by sa mala vykonávať údržba prevodovky riadenia?
Dodržiavajte príručku výrobcu a cyklus prieskumu triedy: analýza oleja v pevných intervaloch, filtre na dôkazoch a úplná kontrola ložísk, tesnení a spojov pri každom suchom dokovaní.
Získajte pomer vyváženia, krivku krútiaceho momentu a rozhranie ovládača priamo vo fáze vyšetrovania a kormidlo sa stane jednou z najmenej problematických položiek na plavidle. Nechajte ktorýkoľvek z nich otvorený a kormidlovňa to pocíti pri prvom pristátí vo vetre.
