45metrová dráha, která se spouští do zdymadla rychlostí tří uzlů, je nejjasnějším testem záďového kormidla. Při této rychlosti trup sám tlačí příliš málo vody za lopatku, aby bylo možné řídit, a plavidlo reaguje na kolo pouze proto, že vrtule žene rychlý, vířící sloupec vody přímo přes fólii.
Tato jediná skutečnost vysvětluje jak logiku designu, tak nákupní rozhodnutí. Záďové kormidlo je profilovaná čepel zavěšená na středové ose plavidla za vrtulí a otáčí trup tím, že vytváří boční vztlak spíše než „blokováním“ vody. Krátká odpověď pro každého, kdo ji specifikuje: použijte vyvážený nebo polovyvážený list se zhruba 20 až 28 procenty jeho boční plochy před osou pažby, omezte pohyb na 35 stupňů na každou stranu a dimenzujte převodku řízení od křivky točivého momentu kormidla při maximálním kormidle, při zpětném chodu i dopředu, místo od délky trupu. Níže uvedené části vysvětlují, proč na těchto číslech záleží a kde je lze bezpečně upravit.
Proč pozice na zádi poráží boční veslo
Záďové kormidlo překonává boční kormidelní veslo hlavně proto, že funguje uvnitř vrtule, kde je rychlost vody přes fólii nejvyšší.
Výtah stoupá s druhou mocninou rychlosti proudění. Když vrtule zrychluje vodu kolem listu, může se místní rychlost otvorem kormidla zhruba zdvojnásobit a boční síla při stejném úhlu kormidla se může několikanásobně zvýšit. To je fyzikální důvod, proč středové záďové kormidlo přemístilo boční veslo napříč severní Evropou zhruba mezi 1200 a 1500, tedy dlouho poté, co je čínské loděnice již přijaly. Druhým důvodem je symetrie: list na středové linii vytváří stejnou sílu na levoboku a na pravoboku, zatímco boční veslo se chová odlišně jako paty trupu.
| Aspekt | Záďové kormidlo | Boční veslo |
|---|---|---|
| Pozice | Středová osa, přímo za vrtulí | Jedna čtvrtina, odsazená od linie hřídele |
| Hlavní zdroj síly | Hydrodynamický zdvih plus vrtule | Průtok trupu a úhel sklonu vesla |
| Autorita při nízké rychlosti | Vysoká i při nulové rychlosti lodi s točícím motorem | Chudák, pokud není veslo fyzicky zameteno |
| Chování při podpatku | Předvídatelné, síla zůstává symetrická | Asymetrické, hůře opravitelné |
| Strukturální poptávka | Pažba kormidla, ložisko krku, čep nebo vnitřní ložiska | Čepel vesla, opěrný bod a zesílení na straně trupu |
Jak vlastně čepel otáčí trup
Záďové kormidlo řídí generováním vztlaku a vztlak závisí mnohem více na úhlu náběhu než na samotné ploše listu.
Úhel náběhu a zastavení
Až do zhruba 30 až 35 stupňů, boční síla stoupá téměř lineárně s úhlem kormidla. Za tímto bodem se proudění oddělí od nízkotlaké strany, zdvih odpadne, odpor stoupá a čepel začne vibrovat. To je důvod, proč se téměř každý komerční systém řízení zastaví na 35 stupních na každou stranu a proč klasifikační pravidla vyžadují, aby zařízení otočilo kormidlo z 35 stupňů na jedné straně na 30 stupňů na druhé za ne více než 28 sekund při jmenovitých podmínkách.
Závod vrtule a zastavení rychlosti řízení
Kormidlo přímo za vrtulí vytváří sílu při otáčení motoru, i když trup stojí. Na tom spoléhají kotvení a tahání: čepel neřídí loď, ale řídí mytí. Poloha listu vzhledem k otvoru vrtule je proto důležitá stejně jako tvar listu. Příliš velká mezera a kroužek se rozlévá kolem hran čepele; příliš malá mezera a eroze špičky se zrychluje.
Poměr bilance a pozice akcií
Vyvažovací poměr je podíl boční plochy umístěné před osou pažby a je to jediný nejúčinnější způsob, jak snížit točivý moment řízení. Přesunutí středu tlaku blíže k ose řeže rameno páky, takže dobře vyvážená čepel může potřebovat jen zlomek točivého momentu než nevyvážená čepel stejné plochy. Typické komerční nože vyvažují 20 až 28 procent plochy před pažbou; Polovyvážené čepele nesené skegem používají podobnou hodnotu, zatímco skeg nese zatížení ložiska, které by jinak zatížilo pažbu.
Typy záďových kormidel a kam se každé hodí
Čtyři rodiny pokrývají téměř všechny komerční práce a rozhodující rozdíl je v tom, jak je čepel podepřena, nikoli v obrysu fólie.
| Typ | Podpora a pivot | Typické nádoby | Hlavní kompromis |
|---|---|---|---|
| Nevyvážený, skeg-visel | Pažba na náběžné hraně, celá plocha vzadu | Malá plavidla, pomalé pracovní čluny, čluny | Jednoduché a robustní, ale ve své oblasti nejvyšší kroutící moment řízení |
| Polovyvážený | Část plochy před pažbou, nesená skegem, rohem nebo vnitřními ložisky | Tácky, rybářská plavidla, remorkéry, podpora na moři | Mírný točivý moment s užitečnou ochranou vrtule |
| Plně vyvážený rýč | Akcie jsou jedinou podporou, 20 až 30 procent plochy před námi | Rychlé trajekty, jachty, hlídky a námořní plavidla | Nejnižší točivý moment a nejčistší průtok, ale žádná ochrana, pokud kotouč narazí na zem nebo nečistoty |
| Klapka nebo sklopná zadní hrana | Hlavní čepel plus odklápěcí klapka na odtokové hraně | Trajekty a plavidla vyžadující vysoký zdvih při mírném kormidle | Větší zdvih na stupeň kormidla, ale další spoje a ložiska je třeba udržovat |
Přizpůsobení krouticího momentu kormidla převodovce řízení
Kormidelní zařízení by mělo být dimenzováno podle maximálního točivého momentu kormidla a u vyváženého listu se tento vrchol obvykle objevuje někde mezi 25 a 35 stupni kormidla, vpředu a znovu vzadu, ne ve středu lodi.
Točivý moment kormidla je normálová síla působící na list vynásobená vzdáleností od středu jeho tlaku k ose pažby. Toto rameno páky se mění s úhlem, takže křivka točivého momentu stoupá, zplošťuje se a může znovu klesat, než dosáhne maximálního kormidla. Ke každému dotazu patří dvě čísla: kroutící moment při 35 stupních s lodí plnou rychlostí vpřed a kroutící moment vzad, který je často přehlížen a často dochází k přetížení pohonu. Většina stavitelů používá návrhovou rezervu asi 1,5 násobku vypočteného točivého momentu vpředu, aby pokryla znečištění, povětrnostní kormidlo a přechodné nárazové zatížení a samotné zařízení musí být certifikováno klasifikační společností plavidla.
Pro větší krouticí moment kormidla je konvenčním řešením kormidelní rameno poháněné dvěma protilehlými písty, uspořádání zakryté v vidlicová ovládací zařízení a široce používán na nákladních lodích a remorkérech. Menším lopatkám nebo instalacím, kde je prostor kolem pažby těsný, obvykle lépe poslouží rotační pohon.
Dodavatelé hydraulického řízení vidlicového typu Produkty Tongzhou postupně získaly uznání od hlavních inspekcí lodí, jako jsou ZC, CCS, ZY, BV, ABS, LR, DNV, NK, KR, BKI atd. Výrobky jsou vyváženy... Zobrazit produkt → Momentová kapacita je prvním filtrem, ale ne jediným. Zdvih, montážní půdorys a poloha kormidla rozhodují o tom, zda lze fyzicky nainstalovat jednotku poháněnou kormidlem nebo rotační jednotku. Publikované rozsahy od výrobce jednopodlažních strojů se pohybují od 25 kN·m do 1350 kN·m pro vidlicové hydraulické řízení a od 8 kN·m do 600 kN·m pro jednotky s výkyvným válcem, což ukazuje, jak ostře se tyto dvě rodiny dělí podle velikosti plavidla.
Dodavatelé hydraulického řízení s otočným válcem Produkty Tongzhou postupně získaly uznání od hlavních inspekcí lodí, jako jsou ZC, CCS, ZY, BV, ABS, LR, DNV, NK, KR, BKI atd. Výrobky jsou vyváženy... Zobrazit produkt → Bez ohledu na to, jaký aktuátor je, musí být porovnán moment, který dokáže dodat ovládací jednotky s vysokým točivým momentem specifikaci při jmenovitém tlaku systému, nikoli při nastavení pojistného ventilu, a čerpací agregát musí tento tlak udržovat nepřetržitě během dlouhého obratu v moři.
Osm čísel, které je třeba před objednávkou označit
Příkaz záďového kormidla se pokazí, když specifikace nechá číslo otevřené a osm z nich představuje většinu sporů.
- Délka pravidla, zápis třídy a společnost, která bude svědkem testu, protože kormidelní zařízení potřebuje svůj vlastní certifikát.
- Poměr plochy kormidla, typicky mezi asi 1/50 a 1/70 ponořené boční plochy (délka krát ponor) pro nákladní loď s jedním šroubem, stoupá na 1/40 nebo více pro remorkéry a plavidla vyžadující těsné manévrování.
- Maximální úhel kormidla a úhlová rychlost, obvykle 35 stupňů na každou stranu s dobou výkyvu měřenou podle požadavku pravidla.
- Průměr polotovaru, jakost materiálu a detail spojky, ať už se jedná o klínový kužel, bezklíčové tření nebo přírubu.
- Točivý moment v každém určeném úhlu, vpředu i vzadu, s výslovně uvedenou konstrukční rezervou.
- Typ a mazání ložiska, samomazné pouzdro nebo maznice plus interval výměny.
- Povlakový systém a přídavek anody pro smáčenou čepel a oblast otvoru.
- Sada dokumentace: materiálové certifikáty, protokoly o nedestruktivních zkouškách, záznam o přejímací zkoušce z výroby a sada náhradního těsnění.
Instalace, tolerance a body opotřebení, na kterých záleží
Většina stížností na záďové kormidlo v provozu vede spíše k vyrovnání a vůli ložisek při instalaci než k fólii samotné.
Pažba musí sedět svisle v rámci tolerance výrobce před připojením pohonu a oj nebo rotační náboj by měly být namontovány po dokončení svarů trupu, protože deformace svařování posouvá prstenec paluby a předpíná ložisko krku. Jakmile je hydraulický okruh uzavřen, tlak při uvedení do provozu, filtrace a odvod vzduchu rozhodují o tom, zda převodovka poběží roky tiše, nebo se bude klepat od první plavby.
Výrobci hydraulických agregátů Produkty Tongzhou postupně získaly uznání od hlavních inspekcí lodí, jako jsou ZC, CCS, ZY, BV, ABS, LR, DNV, NK, KR, BKI atd. Výrobky jsou vyváženy... Zobrazit produkt → | Kontrolní bod | Proč na tom záleží | Typická akce |
|---|---|---|
| Vertikálnost pažby a vyrovnání ložisek krku | Nesouosost zatěžuje ložisko a těsnění pohonu | Ověřte před připojením, vystružováním nebo podložkou po svařování |
| Vůle čepu a čepele | Slack se projevuje jako mrtvá kapela za volantem a jako klepání | Obnovte keř, když hra překročí limit výrobce; položka třídního průzkumu |
| Mezera mezi lopatkou a clonou | Příliš malá mezera urychluje kavitační erozi na ostří čepele | Zachovejte mezeru pro výkres a zkontrolujte okraje na každém ukotvení |
| Povlak a anody | Důlkování na náběžné hraně přerůstá v praskání | Opravte při každém suchém dokování, vyměňte anody podle plánu |
| Stav hydraulického oleje | Vniknutí vody nebo zatížení částicemi opotřebovává čerpadla a ventily | Odebírejte vzorky v pevně stanovených intervalech, měňte filtry podle důkazů, ne podle zvyku |
Rizika nákupu, která stojí za to nacenit
Drahé chyby při nákupu záďového kormidla jsou mezery ve specifikacích, nikoli cenové rozdíly mezi dodavateli.
- Uvedení točivého momentu pouze při 35 stupních a poté zjištění, že obrácený točivý moment překračuje jmenovitý výkon ovladače během manévrování v přístavu.
- Objednávání kormidelního zařízení a kormidla od různých dodavatelů bez společného výkresu rozhraní pro průměr pažby, drážku pro pero a vrtání kormidla.
- Přijetí továrního testu při sníženém tlaku, který skryje čerpací agregát, který nemůže udržet jmenovitý točivý moment při trvalém otáčení.
- Vynechání svědectví klasifikační společnosti z objednávky, takže certifikát dorazí po okně průzkumu plavidla.
- Zapomeňte na seznam opotřebitelných dílů, který mění rutinní výměnu těsnění na týdenní nákup.
Často kladené otázky
Je záďové kormidlo totéž jako vyvážené kormidlo?
č. Stern popisuje, kde je čepel upevněna; vyvážený popisuje, jak velká část jeho plochy leží před osou akcií. Záďové kormidlo může být nevyvážené, polovyvážené nebo plně vyvážené a rozhodnutí o vyvážení určuje velikost kormidelního zařízení.
Může záďové kormidlo řídit loď, která se nehýbe?
Ano, pokud se vrtule točí a list sedí v závodě. Síla pak pochází spíše ze zrychleného mytí než z rychlosti trupu, což je důvod, proč postupy kotvení spoléhají spíše na krátké záblesky motoru než na samotné kormidlo.
Proč se kolo cítí uvolněné ve střední části lodi?
Ztráta pohybu v blízkosti neutrální polohy obvykle ukazuje na opotřebení pouzdra čepu, ložiska krku nebo spojení oje nebo na vzduch v hydraulickém okruhu. Je to symptom mechanické vůle a zřídka problém fólie.
Záleží na profilu kormidla více než na ploše kormidla?
Plocha nastavuje strop podle dostupné síly, zatímco profil rozhoduje, jak velké části stropu lze dosáhnout, než se průtok zastaví. Dobře profilovaná čepel pod úhlem 35 stupňů obvykle překoná větší plochou desku zatlačenou do stejného úhlu.
Jak často by se mělo provádět údržbu převodky řízení?
Dodržujte manuál výrobce a cyklus průzkumu třídy: analýza oleje v pevných intervalech, filtry na důkazech a úplná kontrola ložisek, těsnění a spojů při každém suchém dokování.
Získejte poměr vyvážení, křivku točivého momentu a rozhraní ovladače přímo ve fázi dotazu a záďové kormidlo se stane jednou z nejméně obtížných položek na lodi. Nechte kteroukoli z nich otevřenou a kormidelna to ucítí při prvním kotvení ve větru.
