Расчет основных элементов руля

Таблица 4

№П\П	Определяемая величина	Обозначение	Размерность	Формула или источник и численное значении величины	Результат
1.	Тип судна	-	-	Из задания
2.	Длина судна	L	м	Из задания
3.	Осадка судна	T	м	Из задания
4.	Скорость судна	V	м/с	Из задания
5.	Число винтов	n	ед.	Из задания
6.	Тип руля	-	-	Из задания
7.	Тип рулевого привода	-	-	Из задания
8.	Практический коэффициент	µ	-	Из таблицы 5
9.	Суммарная площадь рулей
10.	Площадь одного руля
11.	Коэффициент погружения руля			Принимаем.
12.	Отстояние нижней кромки руля от основной линии		м	Принимаем.
13.	Высота пера руля		м
14.	Относительное удлинение		-	Принимаем (см. указания)
15.	Коэффициент компенсации( для балансирных рулей)		-	Принимаем (см. указания)

Гидродинамические силы, действующие на руль (рис.7)

Для установления оптимальных размеров элементов рулевого устройства необходимо определить силы, действующие на руль и момент на его баллере.

Равнодействующая гидродинамических сил Р приложена в точке О – центре давления воды на руль, расположенном в плоскости симметрии руля.

Равнодействующая гидродинамических сил раскладывается на составляющие:

- по осям связанным с рулем:

1) нормальную силу ;

2) тангенциальную силу ;

- по осям связанным с набегающим на руль потоком:

1) Подъемную силу ;

2) лобовое сопротивление .

Для определения гидродинамических сил, действующих на руль, момента на баллере руля пользуются гидродинамическими коэффициентами для изолированных рулей.

Гидродинамические силы, действующие на руль величина которых зависит от угла перекладки α, могут быть представлены в виде безмерных коэффициентов:

- коэффициента подъемной силы

- коэффициента лобового сопротивления

- коэффициента нормальной силы

- коэффициента тангенциальной силы

- коэффициента момента на баллере руля

Для не балансирных рулей .

Для остальных

Безразмерная координата центра давления выражается отношением:

Где - средняя ширина руля (для прямоугольных рулей )

Рис. 7 Гидродинамические силы, действующие на руль.

Таблица 5

Тип судна	µ
Большие грузовые одновинтовые морские	0,015 – 0,019
Большие грузовые и пассажирские двухвинтовые морские, земснаряды	0,023 – 0,055
- с одним рулем	0,015 -0,028
- с двумя рулями	0,020 – 0,032
Танкеры	0,013 – 0,034
Быстроходные лайнеры	0,012 – 0,017
Малые грузовые и пассажирские	0,017 – 0,023
Каботажного плавания	0,023 – 0,033
Рыболовные	0,025 – 0,055
Морские буксиры	0,030– 0,060
Лоцманские и паромы	0,025 – 0,040

Гидродинамический момент на баллере руля относительно баллера создает сила ,кН.

Где - коэффициент влияния корпуса

Ψ = 0,22-0,26 (сухогрузы)

Ψ = 0,22-0,24 (буксиры)

- коэффициент, учитывающий влияние винта

Где - площадь винта омываемая потоком винта, .

- коэффициент нагрузки винта по упору,

При отсутствии данных можно принять

Момент на баллере руля относительно оси баллер равен, кН.м;

- для прямоугольных небалансирных рулей

;

- Для остальных рулей

Где - состояние оси баллера от передней кромки руля (рис.4).

Расчеты нормальных сил и моментов на баллере руля выполняют для переднего и заднего хода при углах перекладки α равных 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35°. Расчет осуществляют в табличной форме(табл.4 и 5). По результатам расчета строят график

Для переднего и заднего хода. .

Профиль NACA Наибольшая относительная толщина -

Таблица 6

λ	Коэффициент	Угол перекладки руля

1,0		0,045	0,070	0,115	0,195	0,330	0,440	-
	0,165	0,330	0,515	0,695	0,984	0,920	-
	0,180	0,205	0,230	0,270	0,295	0,315	-
1,5		0,0255ициентадки руля ная толщина	0,055	0,095	0,150	0,230	0,325	0,405
	0,195	0,395	0,590	0,780	0,940	0,840	0,565
	0,190	0,193	0,200	0,215	0,260	0,375	0,370
2,0		0,025	0,045	0,090	0,165	0,250	0,340	0,430
	0,215	0,460	0,680	0,905	0,975	0,725	0,530
	0,195	0,200	0,205	0,220	0,270	0,340	0,390
2,5		0,030	0,060	0,110	0,180	0,300	0,360	0,460
	0,280	0,580	0,840	0,970	0,630	0,620	0,620
	0,220	0,210	0,220	0,230	0,370	0,380	0,380

Таблица 7 Расчет момента на баллере руля (передний ход)

№пп	Определяемая величина	Размерность	Формула или источник	Угол перекладки пера руля α°

1.		-	-	0,0872	0,174	0,259	0,342	0,423	0,500	0,574
2.		-	-	0,996	0,985	0,966	0,940	0,906	0,866	0,819
3.		-	По таблице 6
4.		-	По таблице 6
5.		-
6.		кН	*
7.		-	По табл.6
8.		м
9.	α	м	α=
10.		м	= α
11.	Мn	кН.м
12.	Мб	кН.м