Ak porovnávate ponuky kormidla a hodnoty krútiaceho momentu kormidlového zariadenia sa od seba líšia o 40 %, nezrovnalosť zvyčajne nie je dodávateľom. Je to typ kormidla zapísaný v špecifikácii. Polovyvážené kormidlo 38 m² zavesené na čape a rýľové kormidlo 38 m² vyzerajú na výkrese identicky, no zaťažujú kormidlovú pažbu úplne odlišným spôsobom: rýľ nesie väčšinu svojej plochy za pažbou a potrebuje menší pohon, zatiaľ čo čepeľ zavesená na čape je podopretá na spodnom okraji a prenáša zaťaženie cez čap.
Odpoveď v jednom riadku: typy kormidiel sú definované dvoma nezávislými osami. Prvým je, ako je čepeľ podopretá - úplne vyvážená, polovyvážená alebo nevyvážená. Druhým je profil čepele — plochá doska, prúdnicový rýľ, rohovina, klapka alebo vysokozdvižný špeciál. Usporiadanie podpery rozhoduje o tom, koľko krútiaceho momentu musí produkovať vaša prevodovka riadenia. Profil rozhoduje o tom, koľko bočnej sily nôž generuje a ako sa správa, keď koleso prudko prejde.
Pomýlite si tieto dve osi a kúpite si nesprávny pohon, nesprávny priemer pažby a kormidlo, ktoré je buď ťažké pri 30 stupňoch, alebo osciluje v malých uhloch, pretože je príliš vyvážené.
Hlavné typy kormidiel v skratke
Päť rodín pokrýva dnes takmer každé kormidlo na hladine a najrýchlejší spôsob, ako zoradiť špecifikáciu, je porovnať ju s ich podporným usporiadaním a typickým dopytom po krútiacom momente.
| Typ kormidla | Usporiadanie podpory | Typické plavidlá | Trend krútiaceho momentu riadenia | Hlavný kompromis |
|---|---|---|---|---|
| Rýľ (plne vyvážený) | Čepeľ je konzolová len na pažbe, bez spodnej podpory | Kontajnerové lode, trajekty, jachty, väčšina nových tonáží | Najnižšia pre danú oblasť čepele | Vynikajúca odozva, žiadna ochrana pred uzemnením |
| Polovyvážené (skeg-hung) | Spodné čapové ložisko na pevnom čape, časť čepele pred pažbou | Rybárske lode, dráhy, prístavné remorkéry | Stredná až vysoká | Skeg chráni čepeľ a vrtuľu, väčší odpor a viac dielov |
| Nevyvážený (klaksón) | Čepeľ zavesená na pevnom klaksóne alebo stĺpiku kormidla, horné a spodné čapy | Staršie nákladné lode s jednou skrutkou, nejaké remorkéry | Najvyššia pre rovnakú oblasť čepele | Jednoduchý, robustný, ťažší prevod a horšie správanie vzadu |
| Klapka / kĺbová | Hlavná čepeľ plus sklopná zadná klapka | Trajekty, Ro-Ro, plavidlá kritické pri manévrovaní | Podobný krútiaci moment, oveľa vyšší zdvih | Viac prepojení a kolíkov na údržbu |
| Vysokozdvižný špeciál | Upevnenie vrtule alebo dýzy vrtule | Vnútrozemské tlačné člny, remorkéry, pracovné člny | Špecifický prípad | Zvyčajne potrebuje testovanie modelu na potvrdenie ziskov |
Vyvážené, polovyvážené a nevyvážené: Os podpory
Pomer vyváženia – podiel plochy listu pred kormidlovou pažbou – je jediné číslo, ktoré najviac mení veľkosť vášho kormidlového zariadenia.
Pomer funguje jednoducho. Oblasť pred pažbou vytvára moment, ktorý je v protiklade s momentom z oblasti za ňou, takže pohon bojuje s menšou čistou silou. Praktické rozsahy používané v komerčnom dizajne sú pomerne konzistentné:
- Plne vyvážený rýľ: približne 20 % až 25 % plochy čepele pred pažbou. Nižšie pomery robia kormidlo ťažké; pretlačenie okolo 30% riskuje preváženie, kde má kormidlo tendenciu samo sa rozbehnúť do plného uhla a pri malých uhloch môže vibrovať.
- Polovyvážený skeg: typicky 10% až 20%, pretože skeg už absorbuje časť zaťaženia.
- Nevyvážený klaksón: malá alebo žiadna plocha pred pažbou, takže plná hydrodynamická sila sa premieňa na krútiaci moment.
Pre kupujúceho je praktický dôsledok jasný. Ak lodenica vymení rýľové kormidlo za kormidlo visiace na tej istej lopatke bez opätovnej kontroly ovládača, kormidlové zariadenie môže skončiť na 80% až 90% svojho menovitého tlaku, len aby udržalo kurz v lúčovom mori. To neponecháva žiadnu rezervu pre požiadavku 35-stupňového tvrdého overenia a skracuje životnosť čerpadla.
Tvar čepele: rýľ, roh, klapka a vysoký zdvih
Rýľové kormidlo
Rýč je predvolenou voľbou pre novú komerčnú tonáž, a to z dobrého dôvodu: produkuje najväčší zdvih pre svoju oblasť a najnižší krútiaci moment pre svoju veľkosť.
Pretože nič nepodporuje list v spodnej časti, kormidlo nesie plný ohybový moment plus krútiaci moment. To znamená hrubšiu pažbu, ťažšie usporiadanie horných ložísk a starostlivo opracovaný kužeľový alebo kľúčový spoj. Časti sú zvyčajne prúdnicové fólie s hrúbkou 18 % až 21 % s tupou zadnou hranou, aby sa zabránilo kavitácii. Kompromisom je ochrana zeme – ak plavidlo chytí dno, poškodenie zvyčajne utrpí čepeľ alebo pažba.
Rohové kormidlo
Rohové kormidlo zostáva bežné na starších nákladných lodiach s jednou skrutkou a na niektorých pracovných člnoch a je zvolené skôr pre robustnosť ako pre efektivitu.
Pevná rohová konštrukcia pred čepeľou nesie spodný čap, takže pažba sa oveľa menej ohýba. Krútiaci moment je vysoký, výkon vzadu je horší, pretože klaksón blokuje prúdenie pri spätnom chode vrtule a celá zostava pridáva odpor. Pri prestavbe je výmena klaksónového kormidla za polovyvážený typ skeg často jednou z lacnejších zmien, ktoré šetria palivo, za predpokladu, že ovládač a pažba sú znova skontrolované.
Polovyvážené kormidlo skeg
Polovyvážené kormidlo skeg je štandardnou odpoveďou všade tam, kde vrtuľa a list potrebujú fyzickú ochranu – rybárske plavidlá pracujúce na plytčinách, malé dráhy a prístavné plavidlá, ktoré pravidelne prichádzajú vedľa.
Sedí medzi ďalšími dvoma na krútiacom momente a poskytuje predvídateľné riadenie, pretože skeg stabilizuje tok do čepele. Ložisko čapu je bod údržby, ktorý treba sledovať: vôľa je zvyčajne špecifikovaná na výkrese schválenom pre danú triedu a opotrebovaný čap sa prejaví ako vibrácie kormidla pri malých uhloch dlho predtým, ako sa prejaví ako ťažké riadenie.
Klapka a kĺbové kormidlá
Klapkové kormidlo pridáva sklopnú zadnú časť, ktorá sa vychyľuje ďalej ako hlavná lopatka, a môže zvýšiť zdvih v podstate pod rovnakým uhlom kormidla - užitočné, keď trajekt musí držať úzky kanál v bočnom vetre.
Krútiaci moment sa automaticky nezvyšuje, pretože klapka tiež oneskoruje zaseknutie hlavnej čepele. Čo sa zvyšuje, počíta sa časť. Spojovacie prvky, čapy a dorazy vyžadujú intervaly kontroly zapísané v plánovanom systéme údržby a uhol klapky musí byť nastavený počas uvádzania do prevádzky tak, aby zodpovedal geometrii schválenej pre danú triedu.
Vysokozdvižné a špeciálne typy
Do tejto skupiny patria baňaté kormidlá s prúdnicovým výstupkom na nábežnej hrane listu a kormidlá namontované za tryskou vrtule.
Vyberajú sa prípad od prípadu, zvyčajne po testovaní CFD alebo modelu, pretože zisk závisí od tvaru trupu a poľa brázdy. Na vnútrozemských tlačných člnoch a remorkéroch dodatočný zdvih priamo zlepšuje brzdnú dráhu v plavebnej komore – argument bezpečnosti, nielen efektivita.
Ako typ kormidla poháňa výber prevodovky riadenia
Akonáhle je typ kormidla pevný, kormidlový mechanizmus sa riadi krútiacim momentom a dve hlavné hydraulické zariadenia pokrývajú takmer celý komerčný rozsah.
Vidlicový ovládač (tiež nazývaný rotačná lopatka alebo vidlica) otáča kormidlovú pažbu cez usporiadanie vidlice a kormidla a je zvyčajne voľbou pre väčšie samostatné kormidlá s výstupom pokrývajúcim zhruba 25 kN·m až do približne 1350 kN·m. Zachováva veľkorysý rozsah uhla kormidla a toleruje vyššie krútiace momenty, ktoré si vyžadujú nevyvážené a veľké kormidlá. Typické inštalácie tohto druhu sú opísané tu: vidlicové ovládacie zariadenia .
Usporiadanie otočného valca využíva jeden alebo dva hydraulické valce, ktoré tlačia kormidlo, a je vhodné pre menšie kormidlá, inštalácie s dvoma kormidlami a priestory, kde záleží na kompaktnom pôdoryse. Bežné sú výkonové rozsahy v rozsahu od 8 kN·m do 600 kN·m.
Hydraulický riadiaci mechanizmus vidlicového typu pre námorné plavidlá Prezrite si varianty vidlicového hydraulického kormidlového zariadenia pre ovládanie námorného a leteckého kormidla s kontaktnými odkazmi na dodávateľa a zoznamom modelov 01 až 09. Zobraziť produkt → Prispôsobenie typu kormidla plavidlu a obchodu
Typ plavidla a obchodný vzor zužujú výber rýchlejšie ako ktorýkoľvek iný vstup.
- Kontajnerové lode a veľké trajekty: plne vyvážené lopatkové kormidlo, niekedy s klapkou, dimenzované na 35-stupňový hard-over pri prevádzkovej rýchlosti.
- Rybárske plavidlá a malé dráhy: polovyvážené kormidlo skeg na uzemnenie a ochranu vrtule, s čapovým ložiskom, ktoré možno kontrolovať na hladine, kde je to možné.
- Prístavné a oceánske remorkéry: vysokozdvižné klapky alebo kormidlá namontované na tryskách, často kombinované s kormidlovým zariadením dimenzovaným na trvalý vysoký krútiaci moment a nie na špičkový krútiaci moment.
- Dvojzávitové pracovné člny a malé plavidlá: kompaktná prevodovka riadenia s výkyvným valcom, pretože dve kormidlá zriedka potrebujú krútiaci moment jedného veľkého rýľa.
- Plachetné a motorové jachty: lopatkové kormidlo, tenké fóliové časti, nízky pomer vyváženia pre udržanie citu pri kormidle.
Pre menšie kormidlá a obmedzené strojovne, valcové ovládanie typu používaného v pohonné jednotky výkyvného pohybu je často praktická cesta, pretože umožňuje presunúť výstroj do priestoru, ktorý je skutočne k dispozícii.
Hydraulický mechanizmus riadenia s výkyvným valcom pre námorné riadenie Stránka produktu pre prevodovku s otočným valcom riadenia, zobrazujúca varianty 01-07 a možnosti kontaktu; vyhovuje veľkým plavidlám, ktoré potrebujú kompaktné ovládanie kormidla s vysokým krútiacim momentom. Zobraziť produkt → Pravidlá, tolerancie a dokumentácia na overenie
O tom, či bude kormidlo a jeho kormidlové zariadenie akceptované, rozhodujú dva dokumenty: trieda schválený výkres kormidla a osvedčenie o typovom schválení kormidlového zariadenia.
Predpis SOLAS II-1/29 stanovuje prevádzkovú obálku, ktorú musí spĺňať každý typ: hlavné kormidlové zariadenie musí posunúť kormidlo od 35 stupňov na jednej strane do 35 stupňov na druhej strane pri maximálnej prevádzkovej rýchlosti a pomocné zariadenie, ak je namontované, musí dosiahnuť 15 stupňov v každom smere v stanovenom čase. Triedne pravidlá postavené na jednotných požiadavkách IACS potom riadia trámy, silu rohoviny a tlak a redundanciu hydraulického systému.
Do objednávky sa oplatí zakomponovať tri kontroly:
- Výpočet priemeru zásob: potvrdiť faktor materiálu a použitý konštrukčný krútiaci moment a že výpočet zodpovedá skutočne objednanému typu kormidla – nie skoršia revízia výkresu.
- Kalibrácia uhla a spätnej väzby: Ukazovatele uhla kormidla a koncové spínače by mali byť nastavené na mechanické dorazy, pričom elektrická nula je zaznamenaná v správe o uvedení do prevádzky.
- Meranie krútiaceho momentu na mori: nameraný krútiaci moment, ktorý sa líši od predpokladanej hodnoty o viac ako približne 10 %, je normálne spúšťačom na opätovnú kontrolu geometrie čepele, pomeru vyváženia a vôle ložiska.
Zvary na spojení medzi pažbou a čepeľou a na zostave nálevky alebo nálevky sú bežne podrobené skúške ultrazvukom alebo penetračným farbivom a protokoly patria do dodacej dokumentácie spolu s certifikátmi materiálu.
Úskalia obstarávania, ktoré neskôr stoja peniaze
Väčšina problémov s kormidlom, ktoré sa objavia po dodaní, má pôvod v niekoľkých rozhodnutiach urobených vo fáze cenovej ponuky.
- Porovnanie kormidiel len podľa plochy listu. Oblasť nehovorí nič o krútiacom momente; pomer vyváženia a profil do.
- Ignorovanie nadmernej rovnováhy. Kormidlo, ktoré sa riadi príliš ľahko v malých uhloch, môže loviť, nerovnomerne zaťažovať prevod a opotrebovať čap alebo horné ložisko.
- Opätovné použitie existujúceho ovládača pri výmene kormidla. Nový profil čepele s vyšším koeficientom zdvihu môže prekročiť tlakovú rezervu starého prevodu, aj keď sa oblasť nezmení.
- Preskočenie kresby rozhrania. Kužeľ, drážka pre pero, uloženie kormidla a stredy ložísk musia byť dohodnuté medzi dodávateľmi kormidla a kormidlového zariadenia pred ich výrobou.
- Za predpokladu, že schválenie triedy pokrýva celú zostavu. Kormidlo, pažba, klaksón a kormidlové zariadenie môžu mať samostatné schválenia; kombinácia ešte potrebuje kontrolu oproti zápisu triedy plavidla.
FAQ
Ktorý typ kormidla je najúčinnejší?
Plne vyvážené lopatkové kormidlo vo všeobecnosti produkuje najvyšší zdvih pri najmenšom krútiacom momente, a preto dominuje novej komerčnej tonáži. Účinnosť v hydrodynamickom zmysle však nie je rovnaká ako vhodnosť - rýľ neposkytuje žiadnu ochranu, ak plavidlo pracuje v plytčine.
Čo vlastne znamená "vyvážený" na kormidle?
Vzťahuje sa na podiel plochy listu umiestnenej pred osou kormidla. Táto oblasť vytvára opačný moment, takže vyvážené kormidlo potrebuje menší krútiaci moment na otáčanie pri rovnakej veľkosti listu. Pre lopatkové kormidlá sú typické pomery vyváženia v oblasti 20 % až 25 %.
Môžem nahradiť klaksónové kormidlo rýľovým?
Áno, je to bežná oprava, ale musí sa znova skontrolovať pažba, ložiská, kormidlové zariadenie a konštrukcia trupu. Rýľ kladie na pažbu ohybové zaťaženie, ktoré predtým niesla roh, takže sa zvyčajne mení aj usporiadanie pažby a horného ložiska.
Aký veľký uhol kormidla by mal poskytnúť kormidlový mechanizmus?
SOLAS vyžaduje, aby hlavné kormidlové zariadenie vychýlilo kormidlo o 35 stupňov na každú stranu pri maximálnej prevádzkovej rýchlosti, s pomocnými prostriedkami o 15 stupňov v každom smere ako núdzové. Mnoho konštruktérov nastavilo mechanické dorazy mierne za toto, takže elektrické limity sa vždy spustia pred kovovým kontaktom.
