Pokud porovnáváte nabídky kormidla a hodnoty točivého momentu převodky řízení se od sebe liší o 40 %, nesrovnalost obvykle není dodavatelem. Je to typ kormidla zapsaný ve specifikaci. Polovyvážené kormidlo 38 m² zavěšené na skegu a rýčové kormidlo 38 m² vypadají na výkresu identicky, přesto zatěžují pažbu kormidel zcela odlišným způsobem: rýč nese většinu své plochy za pažbou a potřebuje menší akční člen, zatímco čepel zavěšená na skegu je podepřena spodní hranou a přenáší zatížení do čepu.
Odpověď na jednom řádku: typy kormidel jsou definovány dvěma nezávislými osami. První je, jak je čepel podepřena – plně vyvážená, polovyvážená nebo nevyvážená. Druhým je profil čepele — plochý plech, proudnicový rýč, rohovina, klapka nebo vysokozdvižný speciál. Uspořádání podpěry rozhoduje o tom, jaký točivý moment musí vaše převodka řízení produkovat. Profil rozhoduje o tom, jakou boční sílu čepel generuje a jak se chová, když kolo prudce přejede.
Nechte si ty dvě osy splést a koupíte si špatný pohon, špatný průměr pažby a kormidlo, které je buď těžké při 30 stupních, nebo kmitá v malých úhlech, protože je příliš vyvážené.
Přehled hlavních typů kormidel
Pět rodin dnes pokrývá téměř každé kormidlo na hladině a nejrychlejší způsob, jak seřadit specifikaci, je sladit ji s jejich podpůrným uspořádáním a typickým požadavkem na točivý moment.
| Typ kormidla | Uspořádání podpory | Typické nádoby | Trend točivého momentu řízení | Hlavní kompromis |
|---|---|---|---|---|
| Rýč (plně vyvážený) | Čepel je vykonzolovaná pouze na pažbě, bez spodní podpory | Kontejnerové lodě, trajekty, jachty, většina nových tonáží | Nejnižší pro danou oblast čepele | Výborná odezva, žádná ochrana před uzemněním |
| Polovyvážené (skeg-hung) | Spodní čepové ložisko na pevném čepeli, část čepele před pažbou | Rybářská plavidla, horské dráhy, přístavní remorkéry | Střední až vysoká | Skeg chrání čepel a vrtuli, větší brzdu a více dílů |
| Nevyvážený (houkačka) | List visel na pevném klaksonu nebo sloupku kormidla, horní a spodní čepy | Starší nákladní lodě s jedním šroubem, nějaké remorkéry | Nejvyšší pro stejnou oblast čepele | Jednoduchý, robustní, těžší převod a horší chování vzadu |
| Klapka / kloubová | Hlavní čepel plus odklápěcí zadní klapka | Trajekty, Ro-Ro, plavidla kritická pro manévrování | Podobný točivý moment, mnohem vyšší zdvih | Více spojů a čepů pro údržbu |
| Vysokozdvižný speciál | Montáž baňatého listu nebo vrtule-tryska | Vnitrozemské tlačné čluny, remorkéry, pracovní čluny | Případově specifické | Obvykle potřebuje testování modelu k potvrzení zisků |
Vyvážené, polovyvážené a nevyvážené: Osa podpory
Poměr vyvážení — podíl plochy listu před kormidelníkem — je jediné číslo, které nejvíce mění velikost vašeho kormidelního zařízení.
Poměr funguje jednoduše. Oblast před pažbou vytváří moment, který je v protikladu k momentu z oblasti za ní, takže aktuátor bojuje s menší čistou silou. Praktické rozsahy používané v komerčním designu jsou poměrně konzistentní:
- Plně vyvážený rýč: zhruba 20 % až 25 % plochy čepele před pažbou. Nižší poměry dělají kormidlo těžké; tlačení kolem 30% riskuje převážení, kdy má kormidlo tendenci se samo rozjet do plného úhlu a může vibrovat v malých úhlech.
- Polovyvážený skeg: typicky 10% až 20%, protože skeg již absorbuje část zátěže.
- Nevyvážený klakson: malá nebo žádná plocha před pažbou, takže plná hydrodynamická síla se přemění na točivý moment.
Pro kupujícího je praktický důsledek jasný. Pokud yard vymění rýčové kormidlo za kormidlo zavěšené na stejné ploše listu, aniž by znovu zkontroloval aktuátor, kormidelní zařízení může skončit na 80 % až 90 % svého jmenovitého tlaku, jen aby udrželo kurz v paprskovém moři. To neponechává žádné rezervy pro požadavek 35stupňového hard-overu a zkracuje životnost čerpadla.
Tvary čepelí: rýč, roh, klapka a vysoký zdvih
Rýčové kormidlo
Rýč je výchozí volbou pro novou komerční tonáž, a to z dobrého důvodu: produkuje největší zdvih pro svou plochu a nejnižší krouticí moment pro svou velikost.
Protože nic nepodpírá list ve spodní části, pažba kormidla nese plný ohybový moment plus krouticí moment. To znamená silnější pažbu, těžší uspořádání horních ložisek a pečlivě opracovaný kuželový nebo perový spoj. Sekce jsou normálně proudnicové fólie o tloušťce 18 % až 21 % s tupou zadní hranou, aby se zabránilo kavitaci. Kompromisem je ochrana země – pokud plavidlo unese dno, obvykle utrpí poškození čepel nebo pažba.
Rohové kormidlo
Rohové kormidlo zůstává běžné na starších nákladních lodích s jedním šroubem a na některých pracovních lodích a je zvoleno spíše pro robustnost než účinnost.
Pevná rohovinová struktura před čepelí nese spodní čep, takže pažba se mnohem méně ohýbá. Kroutící moment je vysoký, výkon vzadu je horší, protože houkačka blokuje průtok při reverzaci vrtule a celá sestava přidává odpor. Při repasování je výměna klaksonového kormidla za polovyvážený typ skeg často jednou z levnějších změn šetřících palivo, za předpokladu, že je znovu zkontrolován pohon a pažba.
Polovyvážené kormidlo skeg
Polovyvážené kormidlo skeg je standardní odpovědí všude tam, kde vrtule a list potřebují fyzickou ochranu – rybářská plavidla pracující na mělčině, malé dráhy a přístavní plavidla, která pravidelně připlouvají vedle.
Sedí mezi dalšími dvěma na točivém momentu a poskytuje předvídatelné řízení, protože skeg stabilizuje tok do čepele. Ložisko čepu je bod údržby, který je třeba sledovat: vůle je obvykle uvedena na výkresu schváleném pro třídu a opotřebený čep se při malých úhlech projeví jako vibrace kormidla dlouho předtím, než se projeví jako těžké řízení.
Klapka a kloubová kormidla
Klapkové kormidlo přidává odklápěcí zadní část, která se vychyluje dále než hlavní list, a může zvednout vztlak v podstatě pod stejným úhlem kormidla – užitečné, když má trajekt držet úzký kanál v bočním větru.
Kroutící moment se automaticky nezvyšuje, protože klapka také zpomaluje zablokování hlavního listu. Co se zvyšuje, je počet částí. Spoje, čepy a dorazy vyžadují intervaly kontrol zapsané v systému plánované údržby a úhel klapky musí být během uvádění do provozu nastaven tak, aby odpovídal geometrii schválené třídy.
Vysokozdvižné a speciální typy
Do této skupiny patří baňatá kormidla s proudnicovou baňkou na náběžné hraně listu a kormidla namontovaná za tryskou vrtule.
Vybírají se případ od případu, obvykle po CFD nebo modelovém testování, protože zisk závisí na tvaru trupu a na poli brázdy. U vnitrozemských tlačných člunů a remorkérů extra zdvih přímo zlepšuje brzdnou dráhu v plavební komoře – argument bezpečnosti, nejen efektivita.
Jak typ kormidla řídí výběr převodky řízení
Jakmile je typ kormidla pevný, kormidelní zařízení vyplývá z točivého momentu a dvě hlavní hydraulická uspořádání pokrývají téměř celý komerční rozsah.
Pohon vidlicového typu (také nazývaný rotační lopatkový nebo vidlicový) pohon otáčí kormidelní pažbou prostřednictvím uspořádání vidlice a kormidla a je obvykle volbou pro větší jednotlivá kormidla s výkonem pokrývajícím zhruba 25 kN·m až asi 1350 kN·m. Udržuje velkorysý rozsah úhlu kormidla a toleruje vyšší krouticí momenty, které vyžadují nevyvážená a velká kormidla. Typické instalace tohoto druhu jsou popsány zde: vidlicová ovládací zařízení .
Uspořádání kyvných válců využívá jeden nebo dva hydraulické válce, které tlačí kormidlo, a hodí se pro menší kormidla, dvoukormidlové instalace a prostory, kde záleží na kompaktním půdorysu. Běžné jsou výstupní rozsahy v oblasti 8 kN·m až 600 kN·m.
Hydraulické řízení vidlicového typu pro námořní plavidla Prohlédněte si varianty vidlicového hydraulického kormidelního zařízení pro ovládání námořních a leteckých kormidel s kontaktními odkazy na dodavatele a seznamy modelů 01 až 09. Zobrazit produkt → Přizpůsobení typu kormidla plavidlu a obchodu
Typ plavidla a obchodní vzor zužují výběr rychleji než jakýkoli jiný vstup.
- Kontejnerové lodě a velké trajekty: plně vyvážené rýčové kormidlo, někdy s klapkou, dimenzované na 35stupňový hard-over při provozní rychlosti.
- Rybářská plavidla a malé dráhy: polovyvážené skegové kormidlo pro uzemnění a ochranu vrtule, s čepovým ložiskem, které lze kontrolovat na hladině, kde je to možné.
- Přístavní a oceánské remorkéry: vysokozdvižná klapka nebo kormidla namontovaná na tryskách, často kombinovaná s kormidelním zařízením dimenzovaným pro trvalý vysoký točivý moment spíše než pro maximální točivý moment.
- Dvoušroubové pracovní lodě a malá plavidla: kompaktní kormidelní zařízení s výkyvným válcem, protože dvě kormidla zřídka potřebují točivý moment jednoho velkého rýče.
- Plachetní a motorové jachty: lopatkové kormidlo, tenké fóliové sekce, nízký poměr vyvážení pro udržení citu u kormidla.
Pro menší kormidla a stísněné strojovny, ovládání válcem typu používaného v pohonné jednotky výkyvného pohybu je často praktická cesta, protože umožňuje přesunout zařízení do prostoru, který je skutečně k dispozici.
Hydraulické řízení s otočným válcem pro námořní řízení Produktová stránka pro převodku řízení s otočným válcem, zobrazující varianty 01-07 a možnosti kontaktu; vyhovuje velkým plavidlům vyžadujícím kompaktní ovládání kormidla s vysokým točivým momentem. Zobrazit produkt → Pravidla, tolerance a dokumentace k ověření
O tom, zda bude kormidlo a jeho kormidelní zařízení přijato, rozhodují dva dokumenty: třída schválený výkres kormidla a osvědčení o schválení typu kormidelního zařízení.
Předpis SOLAS II-1/29 stanoví provozní obálku, kterou musí splňovat každý typ: hlavní kormidelní zařízení musí posunout kormidlo z 35 stupňů na jedné straně do 35 stupňů na druhé při maximální provozní rychlosti a pomocné zařízení, pokud je namontováno, musí dosáhnout 15 stupňů v každém směru během definované doby. Třídová pravidla postavená na jednotných požadavcích IACS pak upravují trámování pažby, sílu rohu a tlak a redundanci hydraulického systému.
Do objednávky se vyplatí zabudovat tři kontroly:
- Výpočet průměru zásob: potvrdit faktor materiálu a použitý návrhový krouticí moment a že výpočet odpovídá skutečně objednanému typu kormidla – nikoli dřívější revize výkresu.
- Kalibrace úhlu a zpětné vazby: Ukazatele úhlu kormidla a koncové spínače by měly být nastaveny proti mechanickým dorazům s elektrickou nulou zaznamenanou ve zprávě o uvedení do provozu.
- Měření točivého momentu na moři: naměřený krouticí moment, který se liší od předpokládané hodnoty o více než asi 10 %, je obvykle spouštěčem pro překontrolování geometrie lopatek, vyvážení a vůle ložiska.
Svary na spoji pažba a čepel a na sestavě trychtýře nebo čepele jsou běžně podrobeny ultrazvukové nebo penetrační zkoušce a protokoly patří do dodací dokumentace vedle materiálových atestů.
Nástrahy při zadávání veřejných zakázek, které později stojí peníze
Většina problémů s kormidlem, které se vynoří po dodání, má původ v několika rozhodnutích učiněných ve fázi nabídky.
- Porovnání kormidel pouze podle plochy listu. Area neříká nic o točivém momentu; poměr vyvážení a profil děl.
- Ignorování převahy. Kormidlo, které se řídí příliš snadno v malých úhlech, může lovit, nerovnoměrně zatěžovat převod a opotřebovávat čep nebo horní ložisko.
- Opětovné použití stávajícího pohonu při výměně kormidla. Nový profil radlice s vyšším koeficientem zdvihu může překročit tlakovou rezervu starého převodu, i když se oblast nezměnila.
- Přeskočení výkresu rozhraní. Kužel pažby, drážka pro pero, uložení kormidla a středy ložisek musí být dohodnuty mezi dodavateli kormidel a kormidelního zařízení před jejich výrobou.
- Za předpokladu, že schválení třídy pokryje celou sestavu. Kormidlo, pažba, klakson a kormidelní zařízení mohou mít samostatné schválení; kombinace ještě potřebuje kontrolu podle zápisu třídy plavidla.
FAQ
Jaký typ kormidla je nejúčinnější?
Plně vyvážené lopatkové kormidlo obecně produkuje nejvyšší vztlak při nejmenším točivém momentu, což je důvod, proč dominuje nové komerční tonáži. Účinnost v hydrodynamickém smyslu však není totéž jako vhodnost – rýč neposkytuje žádnou ochranu, pokud plavidlo pracuje v mělčině.
What does "balanced" actually mean on a rudder?
Vztahuje se k podílu plochy listu umístěné před osou kormidla. Tato oblast vytváří opačný moment, takže vyvážené kormidlo potřebuje menší točivý moment k otáčení při stejné velikosti listu. Pro lopatková kormidla jsou typické poměry vyvážení v oblasti 20 % až 25 %.
Can I replace a horn rudder with a spade rudder?
Ano, je to běžná oprava, ale pažba, ložiska, převodka řízení a konstrukce trupu musí být znovu zkontrolovány. Rýč vnáší do pažby ohybové zatížení, které předtím nálevka nesla, takže se obvykle také mění uspořádání pažby a horního ložiska.
Jak velký úhel kormidla by měl dodávat kormidelní mechanismus?
SOLAS vyžaduje, aby hlavní kormidelní zařízení vychýlilo kormidlo o 35 stupňů na každou stranu při maximální provozní rychlosti, s pomocnými prostředky 15 stupňů v každém směru jako nouzový. Mnoho konstruktérů nastavilo mechanické dorazy mírně za toto, takže elektrické limity se vždy spouštějí před kovovým kontaktem.
