Подруливающие устройства.

Для НК подруливающие устройства обычно устанавливаются так, как это показано на рис.5.3

Рис.4.3

Тогда сила, создаваемая подруливающими устройствами вдоль оси определяется выражением,, если.

Момент относительно оси у

,, если.

ПУ широко применяются в задачах позиционирования буровых судов, трубоукладчиков, разворота больших танкеров в узкостях.

Тяга, создаваемая подруливающим устройством определяется по формуле, аналогичной формуле тяги гребного винта в насадке.

(4.4)

Поворотные движительно-рулевые колонки. Представляют собой винты в насадках на поворотных консолях, рис.5.4. По мощности соизмеримы с гребными винтами (от 450 до 4500 кВт).

Рис.4.4

, При повороте колонки на угол, проекции тяг в связанной системе координат имеют вид

.

Модель динамики исполнительных устройств рулей, подруливающих устройств и движительно-рулевых (винторулевых) колонок.

Обычно современные рулевые машины, подруливающие устройства и винторулевые колонки представляют собой гидравлические системы объемного регулирования типа «ГН-ГМ». Выходной регулируемой координатой i-го движителя является тягаf_i, которая зависит от скорости вращения винтаn_i, а в случае ВРК еще и угол разворота ее тяги(разворот тяги осуществляется как реверсом тяги, так и поворотом рулей).

При исследовании скорость движителя определялась из уравнения

, (4.5)

где - постоянная времени движителя,- обратная рабочая характеристика движителя, определяемая зависимостью установившейся скорости вращения винта от расчетной тяги.

При моделировании зависимость тяги винта от скорости его вращения определялась по прямой рабочей характеристике

,

где n- частота вращения винта,D– его диаметр,- коэффициент засасывания.

На рис.4.5 приведен пример рабочей характеристики ВРК бурового судна.

Рис.4.5

Тогда аналитическая зависимость тяги от частоты вращения винтаимеет вид

Аналогично для подруливающего устройства

Соответственно обратные характеристики

- для ВРК ;

- для ПУ .

-расчетная тяга для ВРК определяется по формуле

.

Расчетный угол разворота тяги ВРК в полярной системе координат определяется из соотношения

(4.4)

Динамика разворота тяги ВРК на угол обычно определяется уравнением инерционного звена

, (4.5)

где - постоянная времени привода ВРК,- расчетный угол разворота тяги ВРК.

Значения расчетных тяг ограничено. Так для бурового судна (W=5000т.), использующего ПУ ВРК фирмы «MarineRolls-Roice» эти ограничения имели значения

- для ВРК кН;

- для ПУ кН.