Гидроприводы судовых механизмов

На современных судах широко применяется гидравлический способ привода в движение различных механизмов.

Гидроприводом (ГП) называется совокупность источника энергии и устройств для ее преобразования и транспортирования посредством рабочей жидкости к приводимой машине.

В состав ГП входят:

- объемные насосы;

- гидродвигатели (гидромоторы и гидроцилиндры);

- гидроаппаратура, обеспечивающая управление ими и защиту от перегрузок;

- трубопроводы, соединяющие оборудование гидропривода и служащие для передачи энергии на расстоянии.

Область применения ГП на судах:

- рулевые машины;

- успокоители качки;

- винты регулируемого шага;

- якорные и швартовые механизмы;

- промысловые механизмы;

- подъемно-транспортные машины;

- механизмов люковых закрытий трюмов;

- механизмы систем дистанционного управления и другое.

Основные преимущества ГП:

- возможность создания приводов с большими усилиями и крутящими моментами;

- разнообразие видов движения, обеспечиваемых ГП;

- простота осуществления плавного, бесступенчатого и точного регулирования;

- плавность изменения движения при смене его направления и легкость осуществления медленных движений при больших усилиях;

- короткое время разгона и торможения гидроприводов;

- возможность защиты привода и механизма от перегрузок;

- возможность стояночных режимов под полной нагрузкой;

- возможность передачи гидравлической энергии на достаточно большие расстояния;

- возможность осуществления дистанционного управления и автоматизации;

- хорошие массо-габаритные характеристики;

- возможность построения различных систем из стандартных элементов;

- достаточно длительный срок службы и высокая надежность работы в условиях качки, судовой вибрации и ударных нагрузок.

Основные недостатки ГП:

- зависимость основных параметров от теплового состояния рабочей жидкости;

- большая чувствительность к попаданию воздуха в систему;

- более низкий общий КПД по сравнению с электроприводом;

- необходимость высокой чистоты рабочей жидкости;

- возможность утечки рабочей жидкости через неплотности в системе;

- необходимость высокой точности изготовления, ремонта и регулировки;

- сложность монтажа;

- относительно высокая стоимость гидрооборудования.

Классификация судового ГП:

1. По способу регулирования различают: нерегулируемые ГП; ГП с дроссельным регулированием, ГП регулируемые изменением подачи насоса или расхода гидродвигателя.

2. По количеству приводимых механизмов различают: индивидуальные ГП и групповые ГП.

3. В зависимости от давления различают: ГП низкого давления – до 3 МПа, среднего давления – до 10 МПа и высокого давления – свыше 10 МПа.

4. По первичному источнику энергии различают: электрогидравлические ГП, дизель-гидравлические ГП.

5. По конструктивному исполнению насоса и гидродвигателя различают: радиально-поршневые, аксиально-поршневые, пластинчатые, шестеренные и винтовые ГП.

6. По частоте вращения вала насоса и гидродвигателя различают: высокооборотные и малооборотные ГП.

7. По моменту на валу насоса или гидродвигателя различают: низкомоментные и высокомоментные ГП.

Основные требования к судовым объемным гидроприводам:

- надежность;

- обеспечение необходимого ресурса;

- соответствие климатическим условиям эксплуатации;

- соответствие определенным нормам вибрационно-ударных нагрузок;

- возможность работы в условиях качки судна;

- наименьшая масса и размеры;

- возможно меньший уровень шума и вибрация;

- достаточно высокий КПД.

Таблица 2.1 Условные обозначения на гидравлических схемах

Продолжение таб. 2.1 условные обозначения на гидравлических схемах

Раздел 3 Палубные механизмы

Рулевые машины

Рулевое устройство предназначено для обеспечения маневрирования судна и удержания его на курсе. Рулевые механизмы должны обеспечивать безопасную и эффективную работу рулевого устройства.

Рулевое устройство судна состоит из 4-х основных частей (Рис. 1).

1 - баллер; 2 - румпель; 3 - ползун; 4 - гидропоршни; 5 - гидроцилиндры; 6 - ограничитель расхода; 7 - предохранительный клапан; 8 - гидрозамок; 9 - золотник; 10 - сервопривод; 11 - фильтр мала; 12 - насос; 13 - аварийный привод; 14 - насос вспомогательного привода; 15 - насос основного привода; 16 - гидрозамок вспомогательного привода; 17 - штурвал; 18 - цистерна масла; 19 - тумба рулевого привода; 20 - клапаны вспомогательного привода; 21 - клапаны основного привода; 22 - тяги; 23 - рукоятка переключения; 24 - планка с разбивкой; 25 - указатель положения руля; 26 - ползун; 27 - конечные выключатели; 28 - приборы контроля; 29 - байпасный клапан; 30 - цистерна запасного масла; 31 - привод основного насоса; 32 - привод запасного насоса; 32 - привод запасного насоса; 33 - упоры конечных выключателей; 34 - клапан наполнения цистерны; 35 - клапаны насоса основного привода; 36 - клапаны насоса вспомогательного привода; 37 - приёмный клапан насоса.

Руль воспринимает давление воды и изменяет направление движения судна.

Рулевой привод поз. 2, 3 ,4, 5 связывает руль с рулевой машиной и передает вращающий момент для поворота баллера.

Рулевая машина обеспечивает работу рулевого привода - это шестеренный насос постоянной производительности с системой, арматурой, золотником, сервоприводом, цистерной с маслом, контрольно-измерительными приборами (поз. 14, 15, 16, 17, 19, 23).

Требования морского регистра судоходства к рулевому устройству

Рулевое устройство, или устройство с поворотной насадкой, должно иметь два привода: главный и вспомогательный.

При действии главного рулевого привода рулевое устройство должно обеспечить маневрирование судна с перекладкой полностью погруженного руля (насадки) с борта на борт при максимальной скорости переднего хода; при этом время перекладки руля (насадки) с 35° одного борта на 30° другого борта не должно превышать 28 с.

Вспомогательный рулевой привод должен обеспечивать маневрирование судна с перекладкой полностью погруженного руля (насадки) с борта на борт при скорости переднего хода, равной максимальной скорости судна, но не менее 7 уз.; при этом время перекладки руля (насадки) с 15° одного борта на 15° другого борта не должно превышать 60с.

Вспомогательного привода не требуется, если главный рулевой привод состоит из двух независимо действующих агрегатов, каждый из которых удовлетворяет требованиям к главному приводу. Двигатели рулевых приводов должны допускать их перегрузку по моменту не менее 1,5 расчетного момента в течение 1 мин.

Вспомогательный ручной привод должен быть самотормозящим или иметь стопорное устройство. Он должен обеспечить требования к нему при работе не более четырех человек с усилием на рукоятках штурвала не более 160 Н на каждого работающего.

Конструкция приводов должна обеспечивать переход с основного рулевого привода на запасной за время не более 2 мин.

Рулевое устройство должно иметь тормоз или иное приспособление, обеспечивающее удержание руля в любом положении. На рулевом приводе должна быть шкала для определения действительного положения руля с ценой деления не более 1°.

Указатель положения руля должен быть в рулевой и в румпельной, причём точность указателя при положении руля должна быть:

по ДП - не более 1,0°;

при отклонении руля на 5°- не более 1,5°;

при больших углах отклонения – до 2,5°.

Каждый рулевой привод должен иметь конечные выключатели, срабатывающие при перекладке руля на 35° и прекращающие действия источника энергии.

Все детали рулевого привода должны быть рассчитаны на усилия, соответствующие моменту (кНм) на баллере не менее

.

где d — диаметр головки баллера, см; R_ен — верхний предел текучести материала баллера, МПа.

При этом напряжения в деталях привода не должны превышать 0,95 пре­дела текучести материала.

При действии расчетного крутящего момента приведенные напряжения в деталях рулевых приводов не должны превышать 0,4 предела текучести материала.