Что такое врш на судне
Что такое врш на судне
Водный транспорт, теория и практика, все о морских и речных судах
Управление судном и безопасность мореплавания
19.05.2015 17:43
дата обновления страницы
Влияние работы движетелей на управляемость судна
1 6 / 04 /20 07
Управление судами с винтом регулируемого шага (ВРШ)
На некоторых судах (буксиры, ледоколы, паромы и т. д.) вместо гребного винта фиксированного шага (ВФШ) ставят ВРШ. Использование ВРШ дает ряд преимуществ по сравнению с ВФШ. А именно, можно изменить движение судна с переднего хода на задний, сохранив направление и частоту вращения двигателя. Это позволяет использовать в качестве СЭУ нереверсивный двигатель. Отпадает необходимость иметь турбину заднего хода. Применение ВРШ позволяет при неизменной частоте вращения двигателя получить любое значение скорости на любом ходу от нулевой до максимальной путем разворота лопастей винта. При длительном ходовом режиме можно установить наивыгоднейшее сочетание шага винта и частоты вращения главного двигателя. Сокращается до 40 % время изменения направления движения судна с упрощением самого реверса, заключающего в себе разворот лопастей. Увеличивается моторесурс двигателя из-за уменьшения числа пусков и его остановок, особенно при плавании в сложных условиях и при швартовных операциях. Швартовные и буксировочные операции упрощаются из-за большого диапазона изменения скоростей, уменьшения времени торможения и длины тормозного пути вследствие ускоренного реверса. Большая часть судов с ВРШ имеет возможность дистанционного поворота лопастей с мостика без подачи команд в ЦПУ.
Рассмотрим влияние ВРШ с правым шагом вращения на управляемость судна.
Судно движется назад, винт работает назад (рис. 172, б). На заднем ходу у судна с ВРШ направление вращения винта сохраняется. Под действием сил Сi и Di корма пойдет вправо Если переложить руль вправо, к указанным силам добавляются А1 и В и корма пойдет вправо быстрее. Если же переложить руль влево, то при большой скорости движения назад корма пойдет влево, так как суммарное действие сил А1 и В больше действия сил С i и D).
Судно движется вперед, винт работает назад (рис. 173, а). В этом случае корма резко пойдет вправо под действием суммы сил С, D и Ь. Если руль переложить вправо, то сила встречного потока А, которая имеет большое значение в начале разворота лопастей на задний ход (реверс), может оказаться больше сил С1, D1 и Ь, в результате вначале корма пойдет влево
Однако гашение инерции переднего хода происходит быстро, сила А будет уменьшаться и корма вновь пойдет вправо. При перекладке руля влево в начале реверса корма пойдег вправо еще быстрее, так как к силам С1, D1 и b добавится действие силы А.
При перекладке руля вправо дополнительно появится сила А а сумма сил А1 и D значительно больше суммы сил С и Свс и корма еще больше пойдет вправо. С уменьшением инерции заднего хода уменьшается и действие силы А\ и соотношение сил начнет меняться, т. е. сумма сил С и Свс будет больше суммы А\ и D и корма пойдет влево.
Если руль переложить влево, то в начале реверса (разворота лопастей на передний ход) корма пойдет влево, так как сумма сил А\ и С больше суммы сил D и CBt. С уменьшением силы А\ корма пойдет вправо, так как силы D и Свс будут оказывать большее воздействие, чем силы А\ и С. Как только инерция заднего хода полностью погасится и судно получит движение вперед, корма вновь начнет уклоняться влево, как было объяснено в положении установившегося переднего хода.
Чистка ультразвуком 
Чистка ультразвуком 
Чистка инжектора, форсунок 
Очистка инжектора, форсунок 
Винт регулируемого шага
Винт регулируемого шага (ВРШ) — это гребной винт, у которого регулируется угол разворота лопастей. Лопасти такого винта разворачиваются специальным механизмом в любое положение в диапазоне «полный вперед — стоп—полный назад», т. е. в зависимости от степени разворота лопастей, не изменяя работы главного двигателя, судну можно придать или движение вперед, или остановиться на месте, или создать движение назад. При эксплуатации всех видов ВРШ применяется принципиально одинаковая система управления. Гидравлическая система управления ВРШ дает возможность широко использовать в качестве главного двигателя нереверсивные силовые установки (турбины, дизели большой мощности и т. д.). Внедрение ВРШ на судах позволяет улучшить маневренные качества судов. К ним в первую очередь относится уменьшение тормозного пути (за счет быстрого перевода лопастей винта на режим работы заднего хода) и периода торможения. Гашение инерции начинается почти немедленно после дачи команды «Полный назад» (отдельные суда с полного хода останавливаются за 1 мин при тормозном пути 1—1,5 корпуса). На судах с ВРШ облегчается выполнение многих видов маневров при съемке с якоря и постановке на якорь, при швартовке судна к причалу и лагом к другому судну, при расхождении судов для предотвращения столкновений и т. д. Для выяснения влияния ВРШ на управляемость судна рассмотрим различные режимы его работы.
Судно неподвижно относительно воды. Прямо руль. При даче При перекладке руля вправо или влево судно будет уклоняться в сторону переложенного руля. С разворотом лопастей в диапазоне переднего хода меняется сила попутного потока и сила набрасываемой струи от винта на руль, в результате чего будет изменяться скорость движения судна вперед, а следовательно, и управляемость.
Судно имеет ход вперед, винт работает назад. Руль прямо. Струя от винта (вращающегося в прежнюю сторону, но имеющего повернутые лопасти, соответствующие заднему ходу) будет действовать не в правый подзор, как у фиксированного винта, а в левый, уклоняя корму вправо, а нос — влево. Уклонение кормы вправо будет увеличиваться еще за счет того, что сила набрасываемого спирального потока начнет действие на перо руля и кормовой подзор слева. Дополнительно сила попутного потока будет воздействовать на винт, уклоняя также корму вправо. Под суммарным воздействием этих сил корма резко пойдет вправо, а нос — влево.
Судно имеет ход назад, винт работает назад. При установившемся движении судна назад и положенном прямо руле на поведение судна оказывает влияние струя воды от винта ВРШ, которая действует в левый подзор, отклоняя постоянно корму вправо. Судно имеет ход назад, винт работает вперед. При переходе с заднего хода на передний (реверс ВРШ) основное влияние на судно будет оказывать струя от винта, набрасываемая на руль справа, в результате корма пойдет влево, а нос — вправо. При перекладке руля влево или вправо нос судна всегда будет уклоняться в сторону переложенного руля.
Анализ эксплуатационной деятельности различных судов с ВРШ (буксиров, БМРТ, пассажирских судов и др.) показывает значительные преимущества их перед судами с фиксированными винтами, так как ВРШ: • дает возможность изменять направление движения судна без изменения направления вращения винта, что важно при нереверсивных двигателях; • позволяет применять дистанционное управление ходами с мостика; • дает возможность сократить время на реверс судна до 30%; • увеличивает моторесурс дизельных установок уменьшением числа реверсов двигателя; • дает возможность использовать при торможении полную мощность двигателя на заднем ходу. Однако ВРШ имеет и серьезные недостатки, например трудность технического выполнения надежного устройства для разворота лопастей и др.
Что такое врш на судне
Конструкция ВРШ промыслового судна
На больших морозильных рыболовных траулерах (БМРТ) устанавливают ВРШ типа ВР-394С.
На рис.1 показано общее расположение основных узлов ВРШ на БМРТ.
Винт с поворотными лопастями (ВПЛ) 2 крепится за ахтерштевнем 1 к фланцу гребного вала 4, проходящего в дейдвудной трубе 3. Перед дейдвудом на гребном валу имеется букса масловвода 5, представляющая собой подшипник скольжения, удерживаемый от разворота реактивной штангой 10. Через буксу по внутреннему каналу вращающегося вала смазочное масло из напорного бака поступает в ступицу ВПЛ.
Рис. 1. Общее расположение ВРШ на БМРТ.
Валопровод вращается в опорных подшипниках 6 и имеет полумуфту 7 для соединения с цилиндром МИШ 8.
В цилиндре, который крепится к кормовым концам промежуточного вала, находится поршень, соединенный штангой, расположенной внутри пустотелого гребного вала, с механизмом поворота лопастей (МПЛ) в ступице ВПЛ. Силовое масло подается в одну из полостей гидроцилиндра МИШ через масло-буксу 9 и перемещает поршень внутри цилиндра в ту или иную сторону, обеспечивая через штангу и МПЛ разворот лопастей винта.
Конструкция ВПЛ с механизмом поворота лопастей МПЛ ВР-394С показана на рис. 2.
Рис. 2. Гребной винт с поворотными лопастями (ВПЛ) и механизмом поворота лопастей (МПЛ) ВР-394С.
Корпус ступицы 3, выполненный из морской латуни или бронзы, имеет три радиальные расточки под углом 120°, в которых монтируются подшипники скольжения лопастей. Узел подшипника лопасти состоит из шайбы 6 лопасти, кольцевой шайбы 4 и упорной шайбы 11, которая закреплена в корпусе ступицы. Шайбы 4 и6 стянуты вместе шестью длинными болтами 5 с гайками, утопленными в комле лопасти. Механизм поворота лопастей (МПЛ) — кулисного типа. Он состоит из ползуна 8 с тремя пазами. В пазы входят сухари 9, через которые возвратно-поступательное движение ползуна передается на пальцы 10; совершая вращательное движение, пальцы поворачивают лопасти.
Ползун перемещается в шлицевой втулке 2 и опорном подшипнике 7, который центрируется в корпусе ступицы; при этом шлицевая втулка не дает ползуну проворачиваться. В кормовой части ступицы находится компенсатор объема 13, закрытый кожухом 14. Компенсатор состоит из цилиндра и поршня с уплотнительными манжетами, соединенного шарнирной штангой с головкой стягивающего болта. Поршень компенсатора объема вытесняет или принимает такой же объем, как и выходящая из ступицы или входящая в нее штанга гребного вала.
Таким образом, в ступице поддерживается постоянный объем масла, что необходимо для предотвращения образования там вакуума или повышенного давления, и, следовательно, исключает возможность подсоса воды или вытеснения масла через уплотнения лопасти. При просачивании масла в полость между обтекателем 1 и кожухом 14 в случае повышения давления болee 4 кгс/см 2 срабатывает предохранительный клапан 12, перепуская масло в полость ступицы. Уплотнение подшипников лопастей позволяет в аварийных случаях производить смену поврежденной лопасти под водой.
Рис. 3. Механизм изменения шага (МИШ) ВР-394С.
Гидравлический цилиндр образован фланцем вала, цилиндром 6 и кормовой крышкой 3. Поршень 8 закреплен на штанге 13 гайкой 9, самоотвинчивание которой предотвращается штифтом. Штанга 13 соединена штифтами со штоком 22 обратной связи. На кормовом конце штанги 13 навернут фланец 1, соединенный с фланцем штанги, проходящей внутри гребного вала к МПЛ. Под давлением силового масла, поступающего через маслобуксу 24 в носовую полость цилиндра по сверлениям вала 12 и по центральному сверлению в штанге 13, поршень перемещается в цилиндре в ту или другую сторону. На валу 12 имеется два гидравлических фиксатора 11, которые запирают масло в полостях цилиндра при падении давления в маслоподводящей магистрали, удерживая тем самым в заданном положении поршень 8 и, следовательно, стопорят МПЛ, фиксируя лопасти на заданном угле поворота.
Соединительная муфта 19 удерживается на валу разъемным упорным кольцом 28, вставленным в проточку вала. К муфте при помощи конусных болтов крепится промежуточный цилиндр 20. В муфте 19 и цилиндре 20 имеются отверстия для тяг 17, которые соединены с диском 23 обратной связи. В сверлении вала размещены штанги 13 МИШ и обратной связи 22, лежащей в резиновых подшипниках 18. В носовой части вала для этой цели имеется выточка, в которой находится корпус носового подшипника. Носовая часть вала закрыта уплотнением 29.
Носовая часть штанги 13 соединена штифтами со штангой обратной связи 22, которая в свою очередь через крестовину 21 и тяги жестко связана с диском 23 обратной связи. При перемещении вдоль вала диск нажимает на рамки каретки 16, которая, двигаясь по направляющим, перемещает зубчатую рейку 15 и передает через шестерню вращение валику датчика 14 указателя шага.
Трущаяся поверхность маслобуксы облицована баббитом и смазывается маслом, просачивающимся из ее рабочих полостей и отводимым в маслосборники 27. Маслобукса охлаждается маслом, которое самотеком поступает из основного маслобака через рубашку 25 маслобуксы в бак сбора утечек.
Рис. 4. Установка лопастей ВПЛ на передний ход отжимными болтами.
В случае выхода из строя уплотнений поршня МИШ, фиксаторов шага или гидросистемы лопасти винта могут быть зафиксированы в положении переднего хода отжимными болтами 2, как показано на рис. 4. Болты проходят через отверстие с резьбой в местах соединения полумуфты 1 гребного вала и кормовой крышки 3 гидроцилиндра с пробками 4. Болты 2 упираются в поршень 5 и перемещают его от кормового подшипника 6 до носового 7. Поршень, двигаясь в нос, перемещает штангу МИШ и, воздействуя на МПЛ в ВПЛ, разворачивает лопасти на передний ход.
На промысловых судах меньшей мощности устанавливаются в качестве движителя винты регулируемого шага ВР-503, имеющие следующие основные технические данные:
Конструкция винта с поворотными лопастями (ВПЛ) ВР-503 показана на Рис. 5. Корпус 16 имеет три радиальные расточки, расположенные под углом 120°, в которые монтируются подшипники лопастей. В носовую часть ввернуто восемь шпилек 11, служащих для крепления ступицы к фланцу гребного вала. Крутящий момент передается четырьмя цилиндрическими штифтами 14. Стык ступицы и фланца гребного вала уплотнен круглым резиновым кольцом.
Рис. 5. Гребной винт с поворотными лопастями (ВПЛ) ВР-503.
В кормовой части корпус 16 ступицы закрыт обтекателем 1, стык между ними уплотнен резиновым кольцом. Для стравливания воздуха из полостей ступицы при заливке и сливе масла установлены две пробки 19.
Узел подшипника лопасти состоит из шайбы лопасти 7 и пальцевой шайбы 5, которые центруются между собой штифтами 9. Шайба лопасти 7 и пальцевая шайба 5 смонтированы на упорном бурте корпуса ступицы и стянуты резьбовой втулкой 18. Узел подшипника лопасти уплотнен резиновыми манжетами, расположенными в манжетодержателе 6. Манжетодержатель крепится к шайбе лопасти 7 болтами. Лопасть 10 центруется на двух штифтах 9 и крепится к подшипнику лопасти шестью болтами 8.
В ступице расположен кулисный механизм (ползун 15, сухарь 17, пальцевая шайба 5), преобразующий при изменении шага винта возвратно-поступательное движение ползуна в поворотное движение лопастей, установленных на подшипнике скольжения. Ползун 15 перемещается в шлицевой шайбе 12 и в кормовом подшипнике 3, установленном в кормовой стенке 4, и удерживается от поворота шлицевой втулкой 13.
Ползун имеет три паза, в которых расположены сухари 17. Внутри ползуна проходит стяжной болт 2, соединяющий ползун 15 со штангой гребного вала.
Кормовая стенка 4 отделяет полость ступицы со смазочным маслом от воздушной полости обтекателя 1.
Кормовой конец ползуна 15 (при движении в корму) выходит из масляной полости в воздушную полость обтекателя 1. Поскольку диаметр кормового конца ползуна равен диаметру носового конца штанги гребного вала, то общий объем полости вала ступицы не изменяется.
Таким образом, полость обтекателя является компенсатором объема. Для предотвращения обрыва обтекателя в случае, если полость его окажется заполненной постепенно просачивающейся через уплотнения жидкостью (маслом или водой), в кормовой стенке 4 установлено два клапана 20, предназначенных для стравливания просачивающейся жидкости из воздушной полости обтекателя во внутреннюю полость ступицы.
Конструкция механизма изменения шага (МИШ) ВР-503 дана на рис. 6. Основными узлами и деталями МИШ являются: вал, стенка цилиндра, цилиндр, поршень, маслобукса, фиксаторы шага, подшипник обратной связи.
Рис. 6. Механизм изменения шага (МИШ) ВР-503.
Гидравлический цилиндр образован фланцем вала 14 с отверстиями 4, цилиндром 17 и стенкой цилиндра 18.
Поршень перемещается давлением масла, которое поступает через маслобуксу 13. Вал 14 имеет сверления для подвода масла под давлением в носовую полость цилиндра. В кормовую полость масло подводится по центральному сверлению в штанге поршня 16.
На валу МИШ крепятся два гидравлических фиксатора шага 5, запирающих масло в полостях цилиндра при падении давления в маслоподводящей магистрали. В средней части вала 14 имеется бурт, удерживающий своими торцами маслобуксу от продольного смещения на валу. Четыре резьбовых отверстия, закрытых пробками 2, предназначены для слива масла и стравливания воздуха, а также для подсоединения штуцеров гибких шлангов ручного насоса.
В стенке цилиндра 18 и кормовом фланце вала МИШ имеется по три резьбовых отверстия 1, закрытых заглушками. Отверстия предназначены для установки винтовых домкратов при аварийной фиксации лопастей. Поршень 16 уплотнен резиновыми кольцами и центруется в корпусах носового 15 и кормового 3 подшипников, являющихся одновременно опорами носовой и кормовой штанг поршня. Носовая часть поршня (штанга) соединена болтами со штангой 12 обратной связи. Через траверсу 11 с направляющей 6 и подшипник 7 обратной связи штанга соединена с шестерней 8 датчика указателя шага. Подшипник уплотнен на валу кольцом 9. Носовое отверстие вала имеет заглушку 10.
Управление судами с винтом регулируемого шага (ВРШ)
На некоторых судах (буксиры, ледоколы, паромы и т. д.) вместо гребного винта фиксированного шага (ВФШ) ставят ВРШ. Использование ВРШ дает ряд преимуществ по сравнению с ВФШ. А именно, можно изменить движение судна с переднего хода на задний, сохранив направление и частоту вращения двигателя. Это позволяет использовать в качестве СЭУ нереверсивный двигатель. Отпадает необходимость иметь турбину заднего хода. Применение ВРШ позволяет при неизменной частоте вращения двигателя получить любое значение скорости на любом ходу от нулевой до максимальной путем разворота лопастей винта. При длительном ходовом режиме можно установить наивыгоднейшее сочетание шага винта и частоты вращения главного двигателя. Сокращается до 40 % время изменения направления движения судна с упрощением самого реверса, заключающего в себе разворот лопастей. Увеличивается моторесурс двигателя из-за уменьшения числа пусков и его остановок, особенно при плавании в сложных условиях и при швартовных операциях. Швартовные и буксировочные операции упрощаются из-за большого диапазона изменения скоростей, уменьшения времени торможения и длины тормозного пути вследствие ускоренного реверса. Большая часть судов с ВРШ имеет возможность дистанционного поворота лопастей с мостика без подачи команд в ЦПУ.
Однако наряду с достоинствами ВРШ имеют и недостатки: диаметр ступицы ВРШ значительно (до 1,5
раза) больше, чем у ВФШ. Длина ступицы тоже больше, что затрудняет создание обтекаемого комплекса «дейдвуд — ступица — руль», масса ВРШ в 2—2,5 раза больше массы ВФШ с теми же геометрическими элементами лопастей, что требует усиления подшипника, кронштейна и дейдвуда. ВРШ имеет более сложную конструкцию и, следовательно, меньшую надежность.
Рассмотрим влияние ВРШ с правым шагом вращения на управляемость судна.
Судно движется вперед, винт работает вперед. Управляемость судна та же, что и при ВРШ, т. е. корма уклоняется влево, а нос — вправо (рис. а). Суммарное действие сил С и b больше силы D. При перекладке руля судно ведет себя так же, как и с винтом фиксированного шага. С уменьшением шага винта уменьшаются силы С, D и Ь, соответственно уменьшается уклонение кормы влево. С увеличением шага винта увеличиваются силы С, D, особенно Ь из-за увеличения угла атаки винта и скорости попутного потока воды.
Судно движется назад, винт работает назад (рис. б). На заднем ходу у судна с ВРШ направление вращения винта сохраняется. Под действием сил С1 и D1 корма пойдет вправо Если переложить руль вправо, к указанным силам добавляются А1 и В и корма пойдет вправо быстрее. Если же переложить руль влево, то при большой скорости движения назад корма пойдет влево,
так как суммарное действие сил А1 и В больше действия сил С1 и D1.
Судно движется вперед, винт работает назад (рис. а). В этом случае корма резко пойдет вправо под действием суммы сил С, D и Ь. Если руль переложить вправо, то сила встречного потока А, которая имеет большое значение в начале разворота лопастей на задний ход (реверс), может оказаться больше сил С1, D1 и Ь, в результате вначале корма пойдет влево Однако гашение инерции переднего хода происходит быстро, сила А будет уменьшаться и корма вновь пойдет вправо. При перекладке руля влево в начале реверса корма пойдет вправо еще быстрее, так как к силам C1, D1 и b добавится действие силы А.
Судно движется назад, винт работают вперед (рис. б). Судно движется назад, руль прямо, лопасти развернуты на задний ход. В этом случае корма уклоняется вправо, нос — влево. Дали реверс, т. е. винт продолжает вращаться вправо, а лопасти развернули на передний ход. Руль продолжает оставаться в диаметральной плоскости. В первый момент резко возрастет сила D. Она больше силы С, так как поток воды, отбрасываемый винтом, еще слабый, неустойчивый и, скользя, уходит под корму, силы попутного следа еще нет. В результате этого корма пойдет вправо.
При перекладке руля вправо дополнительно появится сила А1 а сумма сил А1 и D значительно больше
суммы сил С и Свс И корма еще больше пойдет вправо. С уменьшением инерции заднего хода уменьшается и действие силы А1 и соотношение сил начнет меняться, т. е. сумма сил С и Свс будет больше суммы А1 и D и корма пойдет влево.
Если руль переложить влево, то в начале реверса (разворота лопастей на передний ход) корма пойдет влево, так как сумма сил А1 и С больше суммы сил D и Cвс. С уменьшением силы А1 корма пойдет вправо, так как силы D и Свс будут оказывать большее воздействие, чем силы А1 и С. Как только инерция заднего хода полностью погасится и судно получит движение вперед, корма вновь начнет уклоняться влево, как было объяснено в положении установившегося переднего хода.