§ 40. НАЗНАЧЕНИЕ РУЛЕВОГО УСТРОЙСТВА СУДНА. ТИПЫ РУЛЕЙ
Рулевое устройство является основным средством, обеспечивающим
управляемость судна. Во время движения судна рулевое устройство
постоянно находится в действии; от надежности его работы зависит
управляемость судном и безопасность его плавания. По этой причине к
деталям рулевого устройства предъявляются требования, обеспечивающие
надежность его конструкции и простоту обслуживания. Знание деталей руле:
вого устройства и их взаимодействие, а также обслуживание и уход за ними
являются обязательными для экипажа судна и распределяются между палубной
и машинной командами.
В зависимости от формы и расположения пера по отношению к оси его
вращения рули подразделяются на обыкновенные, балансирные и
полубалансирные. Кроме того, по конструкции самого пера рули делятся на
плоские (однослойные) и пустотелые (двухслойные).
Рис. 101. Обыкновенный плоский руль:
а — верхнее соединение петель; б — среднее соединение петель; в — нижнее
соединение пятки руля с подпятником
Обыкновенный плоский руль. Наиболее простым
является обыкновенный плоский руль (рис. 101), ось вращения которого
находится у передней кромки пера. Он состоит из стального листа,
называемого пером руля 1, прикрепленного к ребрам 2, отлитым или
откованным вместе с основной вертикальной частью пера — рудерписом 8.
Ребра служат для придания жесткости перу руля и идут попеременно с одной
и с другой его стороны. На рудерписе расположены петли 3 с коническими
отверстиями. В эти отверстия вставляют штыри 6,
верхняя часть которых имеет коническую форму, сходную с отверстиями в
рудерписе, а нижняя часть — цилиндрическую. Штыри сверху затягивают
гайками, создавая жесткое крепление с рудерписом. Гайки после этого
шплинтуют.
При помощи этих штырей и нижнего штыря 4, который называют пяткой руля,
руль навешивают на рудерпост. В петли 5 рудерпоста 7 штыри вставляют с
небольшим зазором для свободного вращения. Цилиндрическая часть штырей
имеет бронзовую облицовку, а отверстия петель рудерпоста снабжены
бакаутовыми втулками. При такой конструкции штырей вес руля полностью
передается через пятку руля на подпятник, представляющий собой гнездо,
высверленное в нижней части рудерпоста. Один из штырей 6 (обычно
верхний) делают с головкой для предотвращения от вертикального смещения
руля
В подпятник для уменьшения трения вставляют бронзовую или бакаутовую
втулку 13, а на дно его кладут стальную закаленную прокладку 14,
называемую чечевицей. Верхняя сторона чечевицы, на которую опирается
пятка руля, имеет сферическую форму. Для удобства выталкивания
сработанной чечевицы в дне подпятника просверливается сквозное отверстие
15 небольшого диаметра.
Некоторые петли рудерписа имеют выступы (закраинки), которые, упираясь в
рудерпост, ограничивают поворот руля в допустимых пределах. Верхняя
часть пера соединяется своим рудерписом с баллером руля 10 при помощи
фланца (замка) 9. Этот фланец обычно несколько смещен относительно оси
вращения руля, что позволяет во время ремонта снимать руль, не вынимая
баллера, который проходит через вертикальное отверстие в подзоре —
гельмпорт 12. Верхняя часть баллера, к которой приложен момент вращения,
называется головой руля 11. Руль может вращаться только в том случае,
когда центры головы руля, всех штырей и пятки будут лежать строго на
одной линии (вертикали).
Обыкновенный руль обладает наибольшей прочностью по сравнению с другими
системами рулей, но требует большого усилия для его вращения.
Балансирные и полубалансирные рули. Балансирный руль, плоскость пера
которого расположена по обе стороны от оси вращения, показан на рис.
102, а. Часть пера балансир-ного руля, расположенная в нос от оси
вращения, является балансирной частью. Отношение площади балансирной
части к остальной площади пера руля называется степенью балансировки,
или коэффициентом компенсации, и выражается в процентах. Степень
балансировки обычно принимается равной 20—30%'.
При движении судна на руль, выведенный из прямого положения, оказывает
давление струя воды. Это давление воды на балансирную часть будет
содействовать повороту руля и потребует меньшего усилия, необходимого
для поворота руля. Балансирные рули, не имеющие нижней опоры, называются
подвесными балансирными рулями (рис. 102,6). Они обычно устанавливаются
на судах со срезанным кормовым дейдвудом.
Полубалансирный руль (рис. 102, в) представляет собой сочетание двух
типов рулей: обыкновенного и балан-сирного. Его балансирная часть имеет
меньшую высоту, чем все перо руля, и расположена только в нижней части.
Остальная часть пера руля крепится на петлях и пятке. Полубалансирный
руль устанавливается на судах с сильно срезанным кормовым дейдвудом.
Балансирные и полубалансирные рули, обладающие свойством более быстрой
перекладки по сравнению с обыкновенными рулями, получили широкое
применение на современных быстроходных судах, где особое внимание
уделяется поворотливости судна.
Пустотелые (двухслойные рули). В настоящее время широко применяются
пустотелые рули, которые могут быть обыкновенными, балансирными и
полубалансирными.
Пустотелый руль состоит из рамы, с двух сторон обшитой листовой сталью.
Перу пустотелого руля придают обтекаемую форму, что понижает
сопротивление воды движению судна.
В этом заключается основное преимущество пустотелых рулей.
Перо пустотелого руля имеет водонепроницаемую конструкцию, однако после
длительной эксплуатации оно может потерять герметичность и заполниться
забортной водой. Это вызывает усиленную коррозию, а при низких
температурах приводит к размораживанию пера руля. Для предотвращения
подобных случаев пространство пустотелых рулей заполняют каким-либо
смолистым веществом.
Для большего понижения сопротивления воды движению судна придают
обтекаемую форму так же и рудерпосту.
Такой рудерпост, являющийся как бы неподвижной частью обыкновенного
пустотелого руля, называют контррулем. Применение обтекаемых рулей с
контррулями (рис. 103) позволяет, не увеличивая мощность силовой
установки, повысить скорость судна и улучшить его управляемость.
Установлено, что максимальное давление воды на рули современной
конструкции, а следовательно, и наибольший вращающий момент,
поворачивающий судно, достигается путем перекладки руля на угол, не
превышающий 35° от диаметральной плоскости судна на тот или иной борт.
Дальнейшая перекладка рулей никакой пользы для поворотливости не
приносит. Исключение составляют активные рули.
Активные рули (рис. 104). В последнее время находят
широкое применение. Их конструктивная особенность заключается в наличии
вспомогательного гребного винта, установленного на пере руля, который
приводится в движение электродвигателем, помещенным внутри пера руля. Во
время работы вспомогательного винта создается упор, который передается
судну под углом, соответствующим углу перекладки руля. Этот упор
увеличивает момент, поворачивающий судно. С увеличением угла перекладки
момент, создаваемый упором вспомогательного винта также увеличивается.
Поэтому угол перекладки активного руля не ограничивается и в необходимых
случаях может доходить до 90°.
Активные рули значительно улучшают поворотливость
судна, что облегчает маневрирование в узкостях, при швартовках, а также
при расхождении с судами. Кроме того, при выходе из строя главного
двигателя ход судна в какой-то мере может поддерживаться работой
вспомогательного винта активного руля.
Площадь пера руля рассчитывается в зависимости от погруженной в воду
площади диаметральной плоскости судна, так как последняя оказывает
главное сопротивление повороту судна.
При одинаковых площадях высокий узкий руль более эффективен, чем широкий
низкий. Это объясняется тем, что с увеличением глубины увеличивается
гидростатическое давление воды, действующее на руль.