Рульове пристрій - сукупність механізмів, агрегатів і вузлів, які забезпечують управління судном. Основними конструктивними елементами будь-якого рульового пристрою є:
- робочий орган - перо керма (кермо) або поворотна напрямна насадка;
- баллер, що з'єднує робочий орган з рульовим приводом;
- рульовий привід, що передає зусилля від рульової машини до робочого органу;
- рульова машина, що створює зусилля для повороту робочого органу;
- привід управління, що зв'язує рульову машину з постом управління.
На сучасних судах встановлюють пустотілі обтічні керма, що складаються з горизонтальних ребер і вертикальних діафрагм, покритих сталевою обшивкою (рис. 4). Обшивку кріплять до рами електрозаклепкамі. внутрішній простір керма заповнюють смолистими речовинами або самовспенівающімся пінополіуретаном ППУ3С.
Кермо буває в залежності від розташування осі обертання:
1) балансирні (рис. 4, 6), вісь обертання проходить через перо керма;
2) небалансірние (рис. 5), вісь обертання збігається з передньою кромкою пера;
3) полубалансірние керма.
Момент опору повороту балансирного або полубалансірние керма менше, ніж небалансірного, і відповідно менше необхідна потужність рульової машини.
За способом кріплення керма поділяють на:
1) Підвісні, які кріплять горизонтальним під фланцеве з'єднання до баллером і встановлюють тільки на малих і малих маломірних видобувних судах.
2) прості.
Простий одноопорний балансовий кермо (див. Рис. 4) штирем впирається в завзятий стакан п'яти ахтерштевня. Для зменшення тертя циліндрична частина штиря має бронзову облицювання, а в п'яту ахтерштевня вставлена \u200b\u200bбронзова втулка. З'єднання керма з баллером - горизонтальне фланцеве на шести болтах або конусное. При конусному з'єднанні конічна кінцева частина баллера вставляється в конусний отвір верхньої торцевої діафрагми керма і щільно затягується гайкою, доступ до якої забезпечується через кришку, поставлену на гвинтах, що входять в обшивку керма. Вигнутий баллер дає можливість роздільного демонтажу керма і баллера (при їх взаємному розвороті).
Простий двухопорний небалансірний кермо (рис. 5) зверху закритий листової діафрагмою і литий головкою, що має фланець для з'єднання керма з баллером і петлю під верхню штиркової опору. У петлю рудерпоста вставляють бакаутового, бронзові або інші втулки.
Недостатня жорсткість нижньої опори балансирних рулів часто стає причиною вібрації корми судна і керма. Цей недолік відсутній у балансирного керма зі знімним рудерпоста (рис. 6). В перо такого керма вмонтована труба, через яку проходить знімний рудерпоста. Нижній кінець рудерпоста закріплюють конусом в п'яті ахтерштевня, а верхній кріплять фланцем до ахтерштевня. Усередині труби встановлюють підшипники. Рудерпоста в місцях проходження через підшипники має бронзову облицювання. Кріплення керма до баллером - фланцеве.
У пере активного керма (рис. 7) поміщений допоміжний гребний гвинт. При перекладанні керма напрямок упору допоміжного гвинта змінюється і виникає додатковий момент, що повертає судно.
Напрямок обертання допоміжного гвинта протилежно напрямку обертання основного. Електродвигун розміщується в пере керма або в румпельному відділенні. В останньому випадку електродвигун безпосередньо з'єднаний з вертикальним валом, передає обертання редуктора рушія. Гвинт активного керма може забезпечити судну ско-кість до 5 уз.
На багатьох судах промислового флоту замість керма встановлюють поворотну напрямну насадку (рис. 8), яка створює таку ж, як і кермо, бічну силу при менших кутах перекладки. Причому момент на Баллере насадки приблизно в два рази менше моменту на Баллере керма. Для забезпечення стійкого становища насадки при перекладки і збільшення її рульового дії до хвостової частини насадки в площині осі баллера кріплять стабілізатор. Конструкція і кріплення насадки аналогічні конструкції і кріплення балансирного керма.
Рис.4 Робочі органи рульових пристроїв: кермо одноопорний балансовий.
1 - баллер; 2 - фланець; 3 - обшивка пера керма; 4 - надялинки-обтічник; 5 - вертикальна діафрагма; 6 - горизонтальне ребро; 7 - п'ята ахтерштевня; 8 - гайка; 9 - шайба; 10 - рульової штир; 11 - бронзова облицювання штиря; 12 - бронзова втулка (підшипник); 13 - завзятий стакан; 14 - канал для демонтажу наполегливої \u200b\u200bсклянки. 
Рис.5. Робочі органи рульових пристроїв: кермо двухопорний небалансірний.
1 - баллер; 2 - фланець; 3 - обшивка пера керма; 7 - п'ята ахтерштевня; 8 - гайка; 9 - шайба; 10 - рульової штир; 11 - бронзова облицювання штиря; 12 - бронзова втулка (підшипник); 15 - гельмпортовая труба; 17 - рудерпоста; 18 - бакаут. 
Рис.6 Руль балансовий зі знімним рудерпоста.
1 - баллер; 3 - обшивка пера керма; 7 - п'ята ахтерштевня; 11 - бронзова облицювання штиря; 12 - бронзова втулка (підшипник); 15 - гельмпортовая труба; 19 - фланець рудерпоста; 20 - знімний рудерпоста; 21 - вертикальна труба. 
Мал. 7 Активний кермо.
3 - обшивка пера керма; 4 - надялинки-обтічник; 23 - редуктор з обтічником; 24 - стабілізатор;
Баллер - вигнутий або прямий сталевий циліндричний брус, виведений через гельмпортовую трубу в румпельне відділення. З'єднання гельмпортовой труби із зовнішньою обшивкою і настилом палуби - водонепроникне. У верхній частині труби встановлюють ущільнювальний сальник і підшипники баллера, які можуть бути опорними і наполегливими.
Рульове пристрій повинен мати приводи: головний і допоміжні-ний, а в разі їх розташування нижче вантажної ватерлінії додатковий аварійний, розміщений вище палуби перегородок. Замість допоміжного приводу допускається установка здвоєного головного, що складається з двох автономних агрегатів. Всі приводи повинні діяти незалежно один від одного, але, як виняток, допускається наявність у них деяких загальних деталей. Головний привід повинен працювати від джерел енергії, допоміжний може бути ручним.
Конструкція приводу керма залежить від типу рульової машини. На судах промислового флоту встановлюють електричні і електрогідравлічні кермові машини. Перші виконують у вигляді електродвигуна постійного струму, Другі - у вигляді комплексу електродвигун - насос в поєднанні з плунжерним, лопатевим або гвинтовим гідравлічним приводом. Ручні кермові машини в поєднанні з штуртросовим, Валікова або гідравлічним рульовим приводом зустрічаються тільки на малих і маломірних видобувних судах.
Дистанційне керування рульової машиною з рульової рубки забезпечують теледінаміческіе передачі, звані керманичами телепередача-ми або керманичами телемоторамі. На сучасних промислових судах знайшли застосування гідравлічні і електричні кермові телепередачі. Часто вони дублюються або комбінуються в електрогідравлічні.
Електрична телепередача складається зі спеціального контролера, розташованого в рульовій тумбі і пов'язаного електричною системою з пусковим пристроєм рульової машини. Управління контролером осу-ється за допомогою штурвала, рукоятки або кнопки.
Гідравлічна телепередача складається з ручного насоса, що приводиться в роботу штурвалом, і системи трубок, що зв'язують насос з пусковим пристроєм рульової машини. Робочою рідиною системи служать незамерзаюча суміш води з гліцерином або мінеральне масло.
Управління головним і допоміжним керманичами приводами незалежно і проводиться з ходового містка, а також з румпельне відділення. Час переходу з головного на допоміжний привід не повинно перевищувати 2 хв. При наявності постів управління головним керманичем приводом в рульовій і промисловий рубках вихід з ладу системи управління з одного поста не повинен перешкоджати управлінню з іншого поста.
Кут перекладки керма визначають за встановленим у кожного поста управління аксіометру. Крім того, на секторі рульового приводу чи інших деталях, жорстко пов'язаних з баллером, наносять шкалу для визначення дійсного стану керма. Автоматичну узгодженість між швидкістю, напрямком обертання і положенням штурвала і швидкістю, стороною і кутом перекладки керма забезпечує сервомотор.
Гальмо (стопор) керма призначений для утримання керма при аварійному ремонті або при переході з одного приводу на інший. Найбільш часто застосовують стрічковий стопор, затискає безпосередньо баллер керма. Секторні приводи мають колодкові стопори, в яких гальмівна колодка притискається до спеціальної дузі на секторі. У гідравлічних приводах роль стопора виконують клапани, що перекривають доступ робочої рідини до приводів.
Утримання судна на заданому курсі при сприятливих погодних умовах без участі рульового забезпечує Авторульовий, принцип роботи кото-рого заснований на застосуванні гірокомпаса або магнітного компаса. Органи звичайного управління пов'язані з авторульовим. Коли судно лягає на заданий курс, кермо по аксіометру встановлюють в нульове положення і включають Авторульовий. Якщо під дією вітру, хвилювання або течію судно відхиляється від заданого курсу, електродвигун системи, отримавши імпульс від датчика компаса, забезпечує повернення судна на заданий курс. При зміні курсу або маневруванні Авторульовий відключають і переходять на звичайне рульове управління.
Загальні вимоги Регістру до рульового пристрою наступні:
- Кожне судно, за винятком суднових барж, має мати надійне пристрій, що забезпечує його повороткість і стійкість на курсі: рульовий пристрій, пристрій з поворотною насадкою та інші;
- З урахуванням призначення і особливою експлуатації судна допускається використання зазначених пристроїв спільно із засобами активного управління судном (САУС).
- Час перекладки повністю зануреного керма або поворотною насадки головним приводом (при максимальній швидкості руху вперед) з 35 ° одного борту на 30 ° іншого не повинно перевищувати 28 с, допоміжним (при швидкості, що дорівнює половині максимальної швидкості руху вперед або 7 вузлів, в залежності від того, яке значення більше) з 15 ° одного борту на 15 ° іншого - 60 с, аварійним (при швидкості не менше 4 вузлів) не обмежується.
У Реєстрі Частини III Глави 2 викладені вимоги, що пред'являються до всіх елементів рульового пристрою, дані формули для розрахунку ефективної-ності і рулів і поворотних насадок.
Поворот судна виконується за допомогою керма, який встановлений в кормі судна. При відхиленні або, як прийнято говорити, під час перекладання керма на той чи інший борт на кермо буде діяти сила тиску води. Ця сила створює крутний момент, що повертає судно в бік того борту, на який був перекладений кермо. Щоб перекласти кермо, до нього прикладають деякий момент, величина якого, а отже, і потужність рульової машини залежать від сили тиску води на кермо і отстояния точки прикладання рівнодіючої сил тиску від осі обертання.
Залежно від розташування осі обертання керма діляться на два типи (рис. 73): небалансірние і балансирні. Вісь обертання небалансірного керма проходить по передній кромці пера керма, а балансирного - через перо керма. У балансирного керма точка докладання зусиль тиску знаходиться ближче до осі обертання, тому для його перекладки потрібна менша потужність, що є суттєвою перевагою.
Перо керма на судах старої споруди виконували з товстого сталевого листа, підкріпленого кованими ребрами. Такі плоскі керма під час руху судна створювали значний опір і зараз застосовуються рідко (на потужних криголамах).
Мал. 73. Типи рулів: а - небалансірний; б - балансовий
Сучасні суду в основному мають пустотілі (обтічні) рулі (рис. 74), перо яких складається з рами, з двох сторін обшили лист\u003e -вой сталлю. Така конструкція зменшує опір води руху судна. Для ще більшого зменшення опору потоку води до пера керма на рівні гребного валу додається іноді обтічник у вигляді грушоподібної надялинки.
Рама пустотілого керма складається з горизонтальних ребер і вертикальних діафрагм. Зверху і знизу перо керма закрито торцовими листами. Внутрішній простір для забезпечення водонепроникності і захисту від корозії заповнюють смолистим речовиною або самовспенівающімся пінополіуретаном.
У верхній частині перо керма на фланцях або за допомогою конуса пов'язане з баллером. При фланцевому з'єднанні на нижньому кінці баллера і в верхній частині пера керма є горизонтальні фланці, скріплені болтами. Іноді баллер внизу конусний і вставлений в такий самий отвір верхньої частини пера керма. Так як фланець зазвичай дещо зміщений відносно осі обертання, то утворюється плече, що полегшує поворот керма.
Верхній кінець баллера виведений на одну з палуб, на якій розташований рульовий привід. Щоб вода не проникала в корпус судна через виріз для пропуску баллера, останній поміщають в гельмпортовую трубу, з'єднання якої з зовнішньою обшивкою і настилом палуби водонепроникно. У верхній частині труби встановлюють сальник, запобігає потраплянню води в корпус судна. Вище сальника ставлять підшипник, який є верхньою опорою баллера керма. Залежно від способу кріплення до корпусу судна рулі бувають навісні, підвісні, полуподвесние і зі знімним рудерпоста.
Мал. 74. Перо пустотілого керма: 1 баллер; 2 Фланьо; 3 торцевий лист; 4-грушоподібної надялинки-обтічник; 5 вертикальні діафрагми; б - горизонтальні ребра; 7-обшивка
Мал. 75. Рулі; а-навісний; б - підвісний; в - полуподвесной, г - зі знімним рудерпоста; / -Гельмпортовая труба; 2 баллер; 3 фланець; 4 рульова петля, 5 знімний кожух; 6 рудерпоста; 7- подпятник; 8- перо керма; 9-гайка; 10 шайба; 11- рульової штир; 12- бронзова облицювання; 13- бакаут; 14- бронзова втулка; 15- завзятий стакан; 16- упорно-опорний підшипник; 17- гельмпортовая труба; 18- упор; 19- підшипник; 20 корпус; 21- сальник; 22- упорно-опорний підшипник; 23- обтічник; 24- конус баллера; 25- конусное гніздо пера керма; 26- фланець рудерпоста; 27-знімний рудерпоста; 28- вертикальна труба
Навісний кермо (рис. 75, а) навішують на рудерпоста за допомогою рульових штирів. Нижня частина штиря має циліндричну форму, а верхня - конічну з невеликим ухилом. Частина штиря, розташована вище конуса, має різьблення. Штир конічної частиною вводять в отвір рульової петлі і затягують гайкою, що забезпечує його щільну посадку. В петлі рудерпоста штирі ставлять з невеликим проміжком, тому вони можуть вільно обертатися. Для зменшення тертя циліндрична частина штиря має бронзову облицювання, а петля рудерпоста - втулку з бакаута або текстоліту. У подпятник для зменшення тертя під штир ставлять завзятий стакан, який сприймає вертикальне навантаження.
Обтічний навісний кермо зазвичай навішують на рудерпоста на двох штирях, що дає можливість майже впритул наблизити перо керма до рудерпоста і зменшити вихреобразование в зазорі між рудерпоста і кермом. Рудерпоста в цьому випадку має обтічну форму, що додатково зменшує опір води. На криголамах кермо навішують на 3-4 штиря, що підвищує надійність кріплення.
Перо підвісного керма (рис. 75, б) не має опор і підтримується тільки баллером, який спирається на опорні і наполегливі підшипники, встановлені усередині корпусу.
Перо полуподвесного керма (рис. 75, в) має тільки один штир в нижній частині пера керма. У верхній частині перо керма підтримується баллером. Вертикальне навантаження у полуподвесного керма може передаватися як на штир, так і на баллер. У першому випадку штир в подпятнике Д9лжен спиратися на завзятий стакан, а в другому баллер постачають наполегливим підшипником.
Останнім часом все більш широке поширення набувають керма зі знімним рудерпоста (рис. 75, г). Перо такого керма має відкриту
Вертикальну трубу, через яку проходить знімний рудерпоста. Нижнім кінцем рудерпоста закріплюють конусом в подпятнике, а верхнім фланцем кріплять до ахтерштевня. Так як рудерпоста в цьому випадку є віссю, на якій обертається кермо, то всередині труби встановлюють підшипники, а рудерпоста в цих місцях має бронзову облицювання.
Рульова машина забезпечує поворот керма відповідно до сигналом з містка і є складовою частиною рульового пристрою.
Рульове пристрій складається з чотирьох частин:
- системи управління,
- силового агрегату,
- рульового приводу,
Силовий агрегат і рульовий привід утворюють власне рульову машину.
Система управління або телепередача передає з містка сигнал на поворот керма і забезпечує роботу силового агрегату і рульового приводу до тих пір, поки не буде досягнутий заданий кут повороту керма. Силовий агрегат створює зусилля, необхідне для повороту керма на заданий кут. Рульовий привід - це пристрій, за допомогою якого здійснюється рух безпосередньо керма.
Рульове пристрій повинен відповідати таким вимогам:
- мати два незалежних засоби перекладки керма (при наявності двох силових агрегатів, допоміжний або резервний силовий агрегат не потрібно);
- потужність і крутний момент агрегату повинні бути такими, щоб перекладання керма з 35 одного борту на 30 іншого здійснювалася при максимальної швидкості судна за час не перевищує 28 с;
- допоміжний рульовий привід повинен забезпечувати перекладку керма з 15 одного борту на 15 іншого не більше ніж за 60 с при швидкості руху вперед, яка дорівнює половині максимальної, але не менше 7 вузлів;
- рульова машина повинна бути захищена від ударних навантажень;
- повинно бути передбачено аварійне управління рульової машиною з румпельне відділення;
- танкери, що мають валову місткість більше 10 000 Р.Т, повинні мати дві незалежні системи управління рульової машиною з містка.
Кермові машини можуть мати паровий, електричний і гідравлічний привід.
На сучасних морських судах використовуються кермові машини з гідравлічним плунжерним або лопатевим приводом.
5.10.2. Електрогідравлічні кермові машини
Електрогідравлічні кермові машини складаються з наступних основних вузлів:
- гідравлічного рульового приводу - пристрою, що повертає баллер керма;
- насосного агрегату (насос і двигун), що забезпечує харчування гідравлічних рульових приводів робочої рідиною;
- органів розподілу робочої рідини і системи управління насосами і розподілом робочої рідини;
- системи трубопроводів харчування, запобіжних клапанів, компенсаторів; динамічних навантажень, обмежувачів потужності і інших елементів в залежності від конструкції рульової машини.
Гідравлічні кермові приводи - це гідродвигуни, що забезпечують обмежені кути повороту виконавчого валу, яким є баллер керма. Найбільш широкого поширення набули плунжерні приводи. Залежно від значення необхідного крутного моменту застосовується дво- або чотирьох плунжерний привід. Принципова схема такого приводу показана на рис. 74.
Мал. 74. Принципова схема плунжерного приводу:
1 електродвигун насоса, 2 насос, 3 запобіжний клапан, 4 муфта, 5 румпель, 6 циліндр, 7 цистерна
Плунжери рухаються в гідравлічних циліндрах, повертаючи румпель шарнірної хрестовини, що знаходиться в розвилці плунжеров. Привід обслуговується двома насосами змінної подачі. Кожен з насосів повідомляється трубопроводами з усіма гідравлічними циліндрами рульового приводу для всмоктування і нагнітання масла.
Поруч з циліндрами знаходиться масляна цистерна, яка забезпечена безповоротними клапанами для автоматичного поповнення витоків масла з системи. Байпасний клапан об'єднаний із запобіжним клапаном і відкривається для перепуску масла в разі сильних ударів хвилі в перо керма. В цьому випадку плунжера зміщуються, що в свою чергу, викликає зміну подачі насоса, який нагнітає масло в відповідний циліндр, і перо керма повертається в попереднє положення. Для захисту від поломки важелів управління при ударному навантаженні використовується буферна пружина. При звичайних умовах експлуатації працює один з насосів. Якщо потрібно забезпечити прискорену перекладку керма, обидва насоса можуть використовуватися одночасно.
На рис. 75 показано пристрій 4-х плунжерній електрогідравлічною рульової машини.
Така машина створює більший крутний момент і має підвищену надійність в разі виходу з ладу різних частин установки. Кожен насос може працювати на всі циліндри або на два циліндра правого або лівого борту.
Наявність блоку клапанів управління, що об'єднує запобіжні клапани, запірні клапани насосів і циліндрів, байпасні клапани, підвищує живучість рульової машини.
при нормальних умовах один насос може забезпечити роботу всіх циліндрів. В аварійній ситуації можуть бути використані два насоси з ручним керуванням для роботи двох плунжерів правого борта, двох - лівого борту, двох носових або двох кормових плунжеров.
Мал. 75. 4-х плунжерна електро-гідравлічна рульова машина:
1, 23,25 - насоси змінної подачі, 2,9,19,22 - запірні клапани циліндрів, 3,10,18,21 - гідравлічні циліндри з плунжерами, 4,8,17,24 - повітряні і манометровие запірні клапани, 5 , 7,40,47,48 - масляні трубопроводи циліндрів, 6,16,20 - електродвигуни, 11,27 - байпасні клапани, 12,37 - сполучні ланки, 13,26 - плаваючі важелі, 14 - тяга буферної пружини, 15 - румпель, 28 - маховик місцевого поста управління, 29,30,31,32,33,34 - безповоротні усмоктувальні доповнювальних клапани, 35 - приймач телемотора, 36- сполучна тяга насосів, 38,39,49,50,51,52 - запірні клапани насосів, 41,42,43, 44,45,46,53,54 - масляні трубопроводи між клапанами, 55 - цистерна поповнення масла.
Для того, щоб система була готова до роботи, необхідно заповнити маслом кожен циліндр рульового приводу, потім встановити на місце наповнювальні пробки і закрити повітряні крани. Байпасні клапани при цьому повинні бути відкриті, а цистерна для поповнення заповнена. Повітряні крани на насосах залишають відкритими до тих пір, поки що випливає масло містить бульбашки повітря. Використовуючи механізм ручного управління, насоси ставлять в положення мінімальної подачі і провертають їх вручну, видаляючи повітря спочатку з однією а потім з іншого пар циліндрів. Після цього включають електродвигун насоса і приступають до перевірки рульової машини в дії. При цьому ще раз видаляють повітря з циліндрів і насосів через відповідні крани.
В електрогідравлічних рульових машинах з роторним лопатевим приводом рис. 76 лопатевої ротор міцно закріплений на Баллере.
Мал. 76. Лопатевої електро-гідравлічний привід:
а - принципова схема, б - розріз, 1 - електродвигун, 2 - насоси, 3 - запобіжний клапан, 4 - корпус, 5 - баллер, 6 - ротор, 7 - масляна порожнину, 8 - масляна цистерна, 9 - кришка
Ротор може повертатися в корпусі, який кріпиться до суднового набору. Простір між лопатями ротора і перемичками корпусу утворюють порожнини, об'єм яких змінюється при повороті ротора. Порожнини ущільнені спеціальною набивкою. З обох сторін поворотних лопатей підведені трубопроводи, кожен з яких має кільцевої колектор. При подачі масла в усі порожнини з лівого боку поворотних лопатей і при всмоктуванні масла з усіх порожнин з правого боку забезпечується поворот ротора за годинниковою стрілкою. Для повороту в протилежному напрямку всмоктування і нагнітання міняються місцями.
Привід зазвичай має три лопаті, завдяки чому забезпечується перекладка керма на 70 0.
Перемички корпусу виконують функцію стопорів, що обмежують поворот керма.
Рульове пристрій є основним засобом, що забезпечує надійне управління судном при будь-яких умовах плавання. Його конструкція повинна задовольняти вимогам Річкового Регістру, що пред'являються до судна даного типу. Воно складається з керма, рульового приводу, рульової машинки, аксіометра, а іноді і рульового покажчика. В даний час на судах знаходять застосування поворотні насадки, активні керма і підрулюють пристрою.
Рулі в залежності від форми і розташування пера по відношенню до осі обертання поділяються на прості, балансирні і полубалансірние (рис. 33).
Простим називається кермо, у якого перо розташоване по одну сторону осі обертання (баллера). За формою профілю в плані прості рулі можуть бути плоскими (пластинчастими) і обтічними. Балансирним називається кермо, у якого перо розташоване по обидва боки баллера. Передня по відношенню до баллером частина пера називається балансирной частиною. Залежно від конструкції кормової частини судна балансирні керма можуть мати нижню опору кріплення або бути підвісними. Підвісна балансовий кермо кріпиться на палубі або в корпусі судна (ахтерпик) на спеціальному фундаменті.
Полубалансірние відрізняється від балансирного керма тим, що його балансирная частина менше по висоті, ніж всі перо керма, і розташована тільки в нижній частині.
Для забезпечення керованості на задньому ходу штовхачі обладнуються кермом заднього ходу (так званими фланкуючими), які встановлюються попереду гребних гвинтів з таким розрахунком, щоб потік води, що виникає при роботі гвинтів на задній хід, Був направлений на ці рулі.
Поворотна насадка (рис. 34) являє собою металевий циліндр, усередині якого знаходиться гребний гвинт судна. Своєю верхньою частиною циліндр кріпиться до баллером, за допомогою якого його можна повертати щодо гребного гвинта.
У вихідного отвору насадки, для більшої ефективності її дії на керованість судна, укріплений пластинчастий кермо, який часто називають стабілізатором. З цією ж метою на додаток до стабілізатора іноді насадки обладнуються радіальними ребрами жорсткості і шайбами.
Підрулюючий пристрій являє собою трубу, встановлену поперек корпусу судна, через яку з борта на борт прокачується забортної вода за допомогою відцентрового насоса або гвинта. У першому випадку підрулюючий пристрій називають насосним, а в другому-тунельним. Вихідні отвори в бортах мають профільовану надялинки і решітки для захисту труби (тунелю) від попадання сторонніх предметів. Принцип дії пристрою полягає в тому, що при перекачуванні (прогоні) води з одного борту на інший внаслідок реакції викидається струменя створюється упор, перпендикулярний діаметральної площині судна, що сприяє переміщенню судна вправо або вліво. При зміні напрямку викиду струменя буде змінюватися і напрямок переміщення судна.
Кермові приводи служать для передачі зусиль від рульової машини на баллер керма. Найбільшого поширення набули приводи секторного типу з гнучкою або жорсткої передачею.
.jpg)
Мал. 37. Схема електрогідравлічного рульового пристрою
При гнучкій передачі, яка отримала назву штуртросовой, зусилля з рульової машини на сектор передається за допомогою ланцюга, сталевого гнучкого троса або сталевого прута. Ланцюг зазвичай ставлять на ділянці, що проходить через зірочку рульової машини, а на прямих ділянках - сталевий трос або пруток. Для з'єднання окремих ділянок штуртроса застосовуються замки, затискачі і талрепи. Щоб змінити напрямок штуртроса, на криволінійних ділянках ставлять напрямні блоки-роульсами, а для запобігання штуртроса від стирання об палубу - палубні катки.
Останнім часом на судах знаходять все більше застосування жорсткі передачі - валикові і шестерні.
Валікова передача (рис. 35) являє собою систему жорстких ланок валиків, з'єднаних між собою універсальними шарнірами або конічними зубчастими шестерними передачами.
Шестерна передача являє собою систему шестерень і валиків, при цьому зусилля рульової машини передається на сектор керма за допомогою черв'яка через шестерню.
На суднах, що мають два і більше рулів, рульовий привід має більш складну конструкцію.
Кермові машини за своєю конструкцією поділяються на ручні, парові, електричні і гідравлічні.
Ручні кермові машини прості за конструкцією, тому їх встановлюють на невеликих судах (катерах) і на несамохідних флоті. Основними елементами ручних рульових машин є штурвальне колесо і пов'язаний з ним барабан, на який намотується ланцюг або трос (при штуртросной передачі). Якщо на судні застосовується не штуртросная, а Валікова передача зусиль від рульової машини до керма, то штурвальне колесо з'єднується з шестерним або черв'ячним приводом, який механічно пов'язаний з цією Валікова передачею.
Парові кермові машини ставляться на пароплавах в якості основних.
На більшості сучасних теплоходів знайшли застосування електричні кермові машини. Вони встановлюються в рульовій рубці або в румпельному відділенні, що знаходиться в кормовому відсіку судна. Електродвигун наводиться в дію з пульта управління з рульової рубки. Пульт управління має маніпулятор. Поворотом рукоятки маніпулятора вправо або вліво включаються відповідні контакти, і вал електродвигуна починає обертатися в праву або в ліву сторону, змінюючи положення керма судна. Якщо рулі повернуться на той чи інший борт до свого крайнього положення, контакти розмикаються і електродвигун автоматично вимикається.
.jpg)
Мал. 38. Схема гідравлічного рульового пристрою теплохода "Метеор":
1-циліндр-виконавець; 2-гідропідсилювач; 3-штурвал; 4-циліндр-датчик; 5-рульова машина; 6-видатковий бачок; 7-балон з повітрям; 8-річний аварійний насос; 9-гидронасос; 10-гідроакумулятор
На замітку: Київська Штурман проводить навчання водінню і підвищення водійських навичок.
При установці електричних рульових машин в обов'язковому порядку передбачається резервний (запасний) ручний привід рульового пристрою. Щоб не виконувати будь-яких перемикань, при переході на ручне керування застосовують диференціал Федоріцкого.
Цей диференціал (рис. 36) влаштований і працює наступним чином. Черв'ячні шестерні (колеса) 2 і 5 вільно обертаються на вертикальному валу 6. Внутрішні торцеві поверхні цих черв'ячних шестерень жорстко пов'язані з конічними шестернями. На вертикальному валу за допомогою шпоночно з'єднання закріплена хрестовина 4, на кінці якої вільно обертаються конічні шестерні-сателіти 3, пов'язані з конічними шестернями черв'ячних коліс 2 і 5. На верхній кінець вала 6 посаджена на шпонке циліндрична шестерня 7, що входить в зачеплення із зубчастим сектором рульового приводу.
Черв'ячний гвинт 9 обертається електродвигуном рульового пристрою. Черв'ячний гвинт 8 пов'язаний з ручним запасним приводом і при роботі електродвигуна нерухомий. Внаслідок цього виявляється застопореними червячная шестерня 5 з прикріпленою до неї знизу конічної шестернею. Черв'ячна шестерня 2 обертається гвинтом 9, а її конічна верхня шестерня змушує обертатися шестерні-сателіти 3. Але оскільки шестерня 5 застопорена, то шестерні 3 оббігає по її конічної частини, повертаючи хрестовину 4, пов'язаний з нею вал 6 і шестерню 7. Зубчастий сектор, з'єднаний шестернею 7, повертається.
При ручному управлінні застопореними виявляється червячная шестерня 2. Тоді при обертанні черв'ячного гвинта 9 шестерні-сателіти оббігає конічну шестерню черв'ячного колеса 2, за рахунок чого відбувається поворот валу 6.
Диференціал Федоріцкого є одночасно і регулятором, що знижує число обертів вала 6 в порівнянні з оборотами валу електродвигуна (т. Е. Черв'ячного гвинта 9). Регулятор укладений в корпус 1.
Гідравлічні кермові машини, незважаючи на цілий ряд позитивних якостей, отримали на річковому флоті менше поширення. Вони встановлюються головним чином на великих і швидкісних судах з підводними крилами. Принцип їх роботи полягає в наступному (рис. 37): електродвигун 1 пускає в хід насос 2, що перекачує масло в правий 5 або лівий 3 гідравлічний циліндр, в результаті чого в циліндрах переміщається поршень 6 і з'єднаний з ним румпель 4 рульового приводу, який здійснює поворот рулів судна.
Гідравлічний рульовий привід теплохода на підводних крилах «Метеор» представлено на рис. 38. Він складається з силової системи і системи управління гідропідсилювачем.
У силову (відкриту) систему входять гидронасос з електроприводом, гідропідсилювач, гідроакумулятори, видатковий бак, фільтри, балон з повітрям ємністю 8 л з тиском 150 кгс / см2, ручний аварійний насос, арматура і трубопроводи.
Система управління гідропідсилювачем (закрита) складається з циліндрів-датчиків, що приводяться в дію від штурвала рульової машини, циліндрів-виконавців, заполнітельного бачка, арматури і трубопроводів.
В якості робочої рідини в системі застосовується авіаційна суміш АМГ-10 (авіаційне масло для гідравліки).
У рульовому приводі передбачено комбінування ручного і гідравлічного управління, що дає можливість в разі відмови гідравлічного управління негайно перейти на ручне.
Всі великі судна незалежно від того, чи мають вони парові, електричні або гідравлічні машини, Повинні мати запасне ручне управління. Час переходу з основного управління кермом на запасне не повинно перевищувати 1 хв.
Зусилля на рукоятці штурвала ручних рульових приводів не повинно перевищувати 12 кгс.
Тривалість перекладки керма з борту на борт на самохідних суднах з механічними або електричними машинами не повинна перевищувати 30 с, а з ручними - 1 хв. Аксіометр - механічний або електричний прилад, службовець для вказівки кута відхилення пера керма. На нових суднах аксіометр встановлюється на пульті управління.
Кермові покажчики конструктивно пов'язані тільки з головкою баллера керма, вони показують дійсний стан керма незалежно від роботи рульових приводів. Показання електричного рульового покажчика може бути виведено безпосередньо в рульову рубку судна.
Рульове пристрій включає рульова машину з Румпельное, секторних, гвинтовим або гідравлічним приводом і власне кермо, основний і ручний (запасний) привід керма.
До основних вимог, що пред'являються до рульовим пристроїв, відносять:
Максимальний кут перекладки керма для морських судів має дорівнювати 35 градусам, а для суден річкового флоту може досягати 45 градусів;
Тривалість перекладки керма з одного борту до іншого борту повинна бути не більше 28 с;
Кермові машини повинні забезпечувати надійну роботу рульового пристрою в умовах качки судна з креном до 45 градусів, тривалого крену - до 22,5 градусів і дифферента - до 10 градусів.
Дефектоскопія й ремонт. До характерних дефектів рульового пристрою відносять:
Зношування шийок баллера керма, його вигин і скручування;
Зношування підшипників, штирів, сочевиці;
Пошкодження з'єднання баллера з пером керма;
Корозійні і ерозійні руйнування, тріщини пера керма;
Порушення центрування керма.
Технічний стан рульового пристрою визначають перед кожним черговим оглядом судна (на плаву або в доці), до і після ремонту судна і при підозрі про появу несправності.
Дефектоскопію рульового пристрою проводять в два етапи.
На першому етапі, без будь-яких демонтажних робіт, визначають загальний технічний стан рульового пристрою методом зовнішнього огляду (зі шлюпки і водолазний огляд): відповідність положення пера керма і покажчиків (для визначення величини скручування баллера керма); зазори в підшипниках і висоту від п'яти ахтерштевня до пера керма (Н) (просідання керма):
На другому етапі рульовий пристрій демонтують і розбирають.
Демонтаж, розбирання. Перед демонтажем керма в кормовій частині встановлюють настил, підвішують талі, готують стропи, домкрати і необхідний інструмент. Розбирання включає наступні операції:
Розбирають ручний привід керма, гальмівний пристрій і виводять із зачеплення зубчастий сектор механічного приводу;
Знімають з головної частини баллера керма зубчастий сектор, румпель;
Розбирають підшипники баллера керма, роз'єднують і роз'єднують баллер з рудерписом;
Піднімають і виводять перо керма з кормового подзор і опускають на палубу дока, судна або на причал;
Опускають застропованого баллер через гельмпортовую трубу на палубу;
Вибивають сочевицю з гнізда п'яти ахтерштевня через отвір, що має в ній.
Втулку-підшипник, запресовану в п'яті ахтерштевня, в разі великого зношування, розрізають по довжині і після зминання її країв вибивають з гнізда.
При розбиранні рульового пристрою найбільшу складність представляє демонтаж румпеля з баллера керма. Як правило, румпель напрессован на головну частину баллера в гарячому стані з натягом. Іноді головку румпеля для зняття розрізають газовим різаком під час розбирання і проводять детальну дефектоскопію з подальшим ремонтом деталей рульового пристрою.
Зношування шийок баллера усувають проточкою (допустиме зменшення діаметра шийки баллера - не більше 10% номінального значення), або електронаплавленням з наступною механічною обробкою.
Вигнутий баллер правлять в гарячому стані з нагріванням до температури 850-900 С, а після редагування його піддають відпалу і нормалізації. Точність правки вважається задовільною, якщо биття баллера в місці вигину буде перебувати в межах 0,5-1 мм. Після редагування та нормалізації площину фланця баллера і шийки протачивают на токарному верстаті.
При скручуванні баллера до 15 градусів заварюють старий шпонковий паз, виконують термообробку цієї ділянки для зняття напружень скручування, розмічають і фрезерують новий шпонковий паз в площині пера керма.
При зношуванні втулки-підшипника і сочевиці їх замінюють. Сочевицю виготовляють зі сталі з наступним загартуванням.
Дефект фланцевого з'єднання баллера з пером керма усувають їх проворачиванием, шабрением паза і установкою нової шпонки.
До найбільш частих пошкоджень пера керма відносять вм'ятини і розриви листів обшивки пера керма. При загальному зношуванні обшивки пера керма (більше 25% товщини) листи замінюють.
Тріщини і корозійні руйнування зварних швів усувають обробленням і зварюванням. Перед заміною обшивки пера керма з її внутрішньої порожнини видаляють варпек (продукт перегонки кам'яного вугілля), який являє собою тверду склоподібну масу чорного кольору. Після ремонту у внутрішню порожнину пера керма знову заливають варпек в гарячому стані (при нагріванні варпек стає рідким).
До постановки простого керма на місце перевіряють центрування отворів петель ахтерштевня методом натягнутою струни. За базу при центруванні петель ахтерштевня приймають осі гельмпортового підшипника і підшипника п'яти ахтерштевня.
Якість ремонту і монтажу рульового пристрою оцінюють за результатами центрування, величиною настановних зазорів в підшипниках, відповідності положень пера керма і покажчиків.
критерієм загального технічного стану рульового пристрою є час перекладки керма під час ходових випробувань судна, яке не повинно перевищувати 28 с. Випробування рульового пристрою повинні проходити при хвилюванні моря не більше 3 балів, на повному передньому ходу судна при номінальній частоті обертання гребного валу.
Методика контролю рульового пристрою за технічним станом.
Методика передбачає визначення загального технічного стану рульового пристрою на основі його зовнішніх оглядів без будь-яких демонтажних робіт (огляд зі шлюпки, водолазний огляд) і контролю таких параметрів:
Рівня віброприскорення баллера керма; .
Часу перекладки керма з борту на борт;
Тиску рідини в гідравлічних циліндрах для електрогідравлічних рульових машин;
Сили робочого струму виконавчого електродвигуна для електричних рульових машин;
Наявності металевих і абразивних продуктів зношування в робочої рідини.
За рівнем віброприскорення баллера керма контролюють стан зазорів в підшипниках керма.
Періодичність контролю параметрів рульового пристрою наведені в таблиці:
Досягнення гранично-допустимого значення хоча б одним з параметрів говорить про необхідність проведення технічне обслуговування (Ремонту) рульового пристрою.
На основі контролю фактичного технічного стану рульового пристрою можуть виконуватися такі роботи: заміна або поповнення мастила в підшипниках, заміна підшипників, плунжерних пар; крім того, вирішується питання про необхідність постановки судна в док для демонтажу баллера через збільшених зазорів в його підшипниках і пошкоджень пера керма.
