Dacă comparați cotațiile cârmei și cifrele cuplului transmisiei de direcție revin cu 40%, de obicei discrepanța nu este de la furnizor. Este tipul de cârmă scris în specificație. O cârmă semi-echilibrată de 38 m², atârnată pe un strop și o cârmă de 38 m², arată identice pe o foaie de desen, totuși ele încarcă stocul cârmei în moduri complet diferite: zăpada își poartă cea mai mare parte a zonei în spatele stocului și are nevoie de un dispozitiv de acționare mai mic, în timp ce lama suspendată este susținută de marginea inferioară și transferă sarcina în carcasă.
Răspunsul într-o singură linie: tipurile de cârmă sunt definite de două axe independente. Primul este modul în care este susținută lama - complet echilibrată, semi-echilibrata sau dezechilibrat. Al doilea este profilul lamei - placă plată, cazma raționalizată, claxon, clapetă sau o specială cu ridicare mare. Aranjamentul de sprijin decide cât de mult cuplu trebuie să producă sistemul de direcție. Profilul decide cât de multă forță laterală generează lama și cum se comportă atunci când roata trece greu.
Încurcă acele două axe și cumperi dispozitivul de acționare greșit, diametrul greșit de stoc și o cârmă care fie se simte grea la 30 de grade, fie oscilează la unghiuri mici, deoarece este supraechilibrată.
Principalele tipuri de cârmă dintr-o privire
Cinci familii acoperă aproape fiecare cârmă aflată la plutire astăzi, iar cea mai rapidă modalitate de a sorta o specificație este să o potriviți cu aranjamentele lor de sprijin și cu cererea tipică de cuplu.
| Tip cârmă | Aranjament suport | Vase tipice | Tendința cuplului de direcție | Principalul compromis |
|---|---|---|---|---|
| Spade (complet echilibrat) | Lama în consolă numai pe stoc, fără suport inferior | Nave de containere, feriboturi, iahturi, majoritatea tonaj nou | Cel mai mic pentru o anumită zonă a lamei | Răspuns excelent, fără protecție împotriva împământului |
| Semi-echilibrat (agățat) | Rulment inferior pe un skeg fix, o parte a lamei înaintea stocului | Nave de pescuit, coasters, remorchere portuare | Moderat spre mare | Skeg protejează lama și elicea, mai multă rezistență și mai multe piese |
| dezechilibrat (corn) | Lama atârnată de un corn fix sau de un stâlp de cârmă, pinte de sus și de jos | Nave de marfă mai vechi cu un singur șurub, câteva remorchere | Cel mai înalt pentru aceeași zonă a lamei | Unelte simple, robuste, mai grele și un comportament mai slab la popa |
| Clapa / articulata | Lama principală plus o clapă articulată | Feriboturi, Ro-Ro, nave de manevră critice | Cuplu similar, ridicare mult mai mare | Mai multe legături și știfturi de întreținut |
| Specială pentru ridicare mare | Montarea lamei bulboase sau a elicei-duză | Ambarcațiuni de împingere în interior, remorchere, bărci de lucru | Specific de caz | De obicei, necesită testarea modelului pentru a confirma câștigurile |
Echilibrat, semi-echilibrat și dezechilibrat: axa de sprijin
Raportul de echilibru - ponderea suprafeței lamei care se află în fața stocului cârmei - este singurul număr care modifică cel mai mult dimensiunea sistemului de cârmă.
Raportul funcționează simplu. Zona dinaintea stocului produce un moment care se opune momentului din zona din spatele acestuia, astfel încât actuatorul luptă cu o forță netă mai mică. Gamele practice utilizate în designul comercial sunt destul de consistente:
- Spaga complet echilibrata: cu aproximativ 20% până la 25% din suprafața lamei înaintea stocului. Raporturi mai mici fac cârma grea; împingerea peste aproximativ 30% riscă supra-echilibrare, unde cârma tinde să se conducă la unghi maxim și poate vibra la unghiuri mici.
- Skeg semi-echilibrat: de obicei, 10% până la 20%, deoarece skeg-ul absoarbe deja o parte din sarcină.
- corn dezechilibrat: zonă mică sau deloc în fața stocului, astfel încât forța hidrodinamică completă este convertită în cuplu.
Pentru un cumpărător, consecința practică este simplă. Dacă o curte schimbă o cârmă cu cazmă cu o cârmă suspendată din aceeași zonă a lamei fără a verifica din nou dispozitivul de acționare, mecanismul de cârmă poate ajunge să funcționeze la 80% până la 90% din presiunea sa nominală doar pentru a menține cursul într-o mare rază. Acest lucru nu lasă nicio marjă pentru cerința de 35 de grade și scurtează durata de viață a pompei.
Forme ale lamei: Spade, Corn, Flap și High-Lift
Cârmă spade
Spaga este alegerea implicită pentru noul tonaj comercial și din motive întemeiate: produce cea mai mare portanță pentru zona sa și cel mai mic cuplu pentru dimensiunea sa.
Deoarece nimic nu susține lama din partea inferioară, suportul cârmei suportă momentul de încovoiere complet plus cuplul. Aceasta înseamnă un material mai gros, un aranjament superior al rulmentului mai greu și un con sau o conexiune cu cheie prelucrate cu grijă. Secțiunile sunt în mod normal folii aerodinamice în regiunea de 18% până la 21% grosime, cu o margine de fugă tocită pentru a evita cavitația. Compartimentul este protecția solului - dacă nava ia fundul, lama sau stocul preia de obicei daune.
Cârmă de corn
Cârma cu corn rămâne obișnuită pe navele de marfă mai vechi cu un singur șurub și pe unele bărci de lucru și este aleasă mai degrabă pentru robustețe decât pentru eficiență.
O structură fixă a cornului înaintea lamei poartă pinul inferior, astfel încât stocul vede mult mai puțin îndoirea. Cuplul este mare, performanța la popa este mai slabă deoarece claxonul blochează fluxul atunci când elicea se inversează, iar întregul ansamblu adaugă rezistență. La o remontare, înlocuirea unei cârme de claxon cu un tip skeg semi-echilibrat este adesea una dintre modificările mai ieftine care economisesc combustibil, cu condiția să fie re-verificate actuatorul și stocul.
Cârmă skeg semi-echilibrată
Cârma skeg semi-echilibrată este răspunsul standard oriunde elicea și lama au nevoie de protecție fizică - nave de pescuit care lucrează pe bancuri, coastere mici și ambarcațiuni portuare care vin în mod regulat alături.
Se așează între celelalte două pe cuplu și oferă o direcție previzibilă, deoarece skeg-ul stabilizează fluxul în lamă. Rulmentul cu pinț este punctul de întreținere care trebuie urmărit: spațiul liber este de obicei specificat în desenul aprobat de clasă, iar un pin uzat apare ca vibrație a cârmei la unghiuri mici cu mult înainte de a apărea ca o direcție grea.
Flap și cârme articulate
O cârmă cu clapete adaugă o secțiune trasă articulată care se deflectează mai mult decât lama principală și poate crește sustentația substanțial la același unghi al cârmei - util atunci când un feribot trebuie să țină un canal îngust într-un vânt transversal.
Cuplul nu crește automat, deoarece clapeta întârzie și blocarea lamei principale. Ceea ce crește este numărul de părți. Legăturile, știfturile și opritoarele necesită intervale de inspecție înscrise în sistemul de întreținere planificat, iar unghiul clapetei trebuie setat în timpul punerii în funcțiune pentru a se potrivi cu geometria aprobată de clasă.
Highlift și tipuri speciale
Cârmele bulboase cu un bec aerodinamic la marginea anterioară a lamei și cârmele montate în spatele duzei elicei aparțin acestui grup.
Acestea sunt selectate de la caz la caz, de obicei după testarea CFD sau model, deoarece câștigul depinde de forma carenei și câmpul de trezire. La barcile de împingere și remorcherele interioare, liftul suplimentar îmbunătățește direct distanța de oprire într-o ecluză - un argument de siguranță, nu doar unul de eficiență.
Cum conduce tipul cârmei selecția mecanismului de direcție
Odată ce tipul cârmei este fixat, mecanismul de cârmă urmează din cuplu, iar cele două aranjamente hidraulice principale acoperă aproape toată gama comercială.
Dispozitivul de acționare de tip furcă (numit și paletă rotativă sau furcă) transformă stocul cârmei printr-un aranjament cu furcă și bară și este, în mod normal, alegerea pentru cârmele simple mai mari, cu putere care acoperă aproximativ 25 kN·m până la aproximativ 1350 kN·m. Menține unghiul cârmei generos și tolerează cuplurile mai mari pe care le solicită cârmele dezechilibrate și mari. Instalațiile tipice de acest fel sunt descrise aici: dispozitive de acţionare de tip furcă .
Aranjamentul cilindrului basculant folosește unul sau doi cilindri hidraulici care împing un braț de timă și se potrivește cârmelor mai mici, instalațiilor cu două cârme și spațiilor în care contează o amprentă compactă. Intervalele de ieșire în regiunea 8 kN·m până la 600 kN·m sunt comune.
Sistem de cârmă hidraulic de tip furcă pentru nave maritime Răsfoiți variantele de mecanisme de direcție hidraulice cu furcă pentru controlul cârmei maritime și aviatice, cu link-uri de contact ale furnizorilor și liste de modele de la 01 la 09. Vizualizare produs → Potrivirea tipului cârmei la navă și comerț
Tipul navei și modelul de tranzacționare restrâng alegerea mai rapid decât orice altă intrare.
- Nave de containere și feriboturi mari: cârmă complet echilibrată, uneori cu clapetă, dimensionată pentru o suprafață de 35 de grade la viteza de serviciu.
- Nave de pescuit și coasters mici: cârmă skeg semi-echilibrată pentru împământare și protecția elicei, cu un lagăr cu pin care poate fi inspectat la plutire acolo unde este posibil.
- Remorchere portuare și oceanice: clapete cu ridicare ridicată sau cârme montate pe duze, adesea combinate cu un mecanism de direcție dimensionat pentru un cuplu ridicat susținut, mai degrabă decât cuplul maxim.
- Bărci de lucru cu două șuruburi și ambarcațiuni mici: Sistem de cârmă compact cu cilindru de leagăn, deoarece două cârme rareori au nevoie de cuplul unei cazmale mari.
- Iahturi cu vele și motor: cârmă de cazmă, secțiuni de folie subțire, raport de echilibru scăzut pentru a menține senzația la cârmă.
Pentru cârmele mai mici și sălile motoarelor închise, acţionarea pe bază de cilindri de tipul celor utilizate în unități de acționare cu mișcare de balansare este adesea calea practică, deoarece permite mutarea echipamentului în spațiul care este efectiv disponibil.
Cilindru de balansare hidraulic mecanism de direcție pentru direcția navală Pagina de produs pentru mecanismul de direcție cu cilindru oscilant, care prezintă variantele 01-07 și opțiunile de contact; se potrivește navelor mari care necesită un control compact al cârmei, cu un cuplu ridicat. Vizualizare produs → Reguli, toleranțe și documentație de verificat
Două documente decid dacă o cârmă și un mecanism de cârmă vor fi acceptate: desenul cârmei omologat de clasă și certificatul de omologare de tip a mecanismului de cârmă.
Regulamentul SOLAS II-1/29 stabilește anvelopa de funcționare pe care trebuie să-l îndeplinească orice tip: mecanismul de cârmă principal trebuie să miște cârma de la 35 de grade pe o parte la 35 de grade pe cealaltă la viteza maximă de serviciu, iar angrenajul auxiliar, acolo unde este prevăzut, trebuie să atingă 15 grade în fiecare sens într-un timp definit. Regulile de clasă construite pe cerințele unificate IACS guvernează apoi scăderea stocului, rezistența claxonului și presiunea și redundanța sistemului hidraulic.
Trei cecuri merită incluse în comanda de cumpărare:
- Calculul diametrului stocului: confirmați factorul material și cuplul de proiectare utilizat și că calculul se potrivește cu tipul de cârmă comandat efectiv - nu o revizuire anterioară a desenului.
- Calibrare unghi și feedback: indicatoarele de unghi ale cârmei și întrerupătoarele de limită trebuie să fie poziționate față de opritoarele mecanice, cu zeroul electric înregistrat în raportul de punere în funcțiune.
- Măsurarea cuplului de probă pe mare: cuplul măsurat care diferă de cifra estimată cu mai mult de aproximativ 10% este în mod normal un declanșator pentru a verifica din nou geometria lamei, raportul de echilibrare și jocul lagărului.
Sudurile pe racordul stoc-lamă și pe ansamblul cornului sau skeg-ului sunt în mod normal supuse examinării cu ultrasunete sau a vopselei penetrante, iar rapoartele aparțin documentației de livrare alături de certificatele de material.
Capcane în achiziții care costă bani mai târziu
Cele mai multe probleme ale cârmei care apar după livrare provin din câteva decizii luate în etapa de cotație.
- Comparând cârmele numai în funcție de zona lamei. Area nu spune nimic despre cuplu; raportul de echilibru și profilul do.
- Ignorarea excesului de echilibru. O cârmă care se virează prea ușor la unghiuri mici poate vâna, încărca angrenajul în mod neuniform și poate purta pinul sau rulmentul superior.
- Reutilizarea unui actuator existent la schimbarea cârmei. Un nou profil de lamă cu un coeficient de ridicare mai mare poate depăși marja de presiune a angrenajului vechi, chiar dacă zona este neschimbată.
- Sari peste desenul interfeței. Conicitatea stocului, canalul de cheie, potrivirea tijei și centrele lagărelor trebuie convenite între furnizorii de cârmă și mecanisme de guvernare înainte de fabricarea fiecăreia.
- Presupunând că aprobarea de clasă acoperă întregul ansamblu. Cârma, stocul, claxonul și mecanismul de cârmă pot deține fiecare aprobări separate; combinația trebuie încă verificată în raport cu notația de clasă a navei.
Întrebări frecvente
Ce tip de cârmă este cel mai eficient?
O cârmă complet echilibrată produce, în general, cea mai mare portanță pentru cel mai mic cuplu, motiv pentru care domină noul tonaj comercial. Eficiența în sensul hidrodinamic nu este aceeași cu adecvarea, totuși - un cazma nu oferă protecție dacă nava lucrează în apă de un banc.
Ce înseamnă de fapt „echilibrat” pe o cârmă?
Se referă la ponderea suprafeței lamei poziționată înaintea axei cârmei. Zona respectivă creează un moment opus, așa că o cârmă echilibrată are nevoie de mai puțin cuplu pentru a se întoarce pentru aceeași dimensiune a lamei. Rapoartele de echilibru în regiunea de 20% până la 25% sunt tipice pentru cârmele cu pică.
Pot înlocui o cârmă cu corn cu o cârmă de cazmă?
Da, și este o reparație obișnuită, dar stocul, rulmenții, mecanismul de direcție și structura carenei trebuie să fie verificate din nou. Un cazma pune sarcini de încovoiere în stocul pe care claxonul o transporta anterior, astfel încât stocul și aranjamentul lagărului superior se schimbă, de obicei, de asemenea.
Cât de mult unghiul cârmei ar trebui să ofere sistemul de cârmă?
SOLAS cere ca mecanismul de cârmă principal să balanseze cârma cu 35 de grade pe fiecare parte la viteza maximă de serviciu, cu un mijloc auxiliar de 15 grade în fiecare sens ca o rezervă. Mulți designeri stabilesc opritoarele mecanice puțin peste aceasta, astfel încât limitele electrice să se declanșeze întotdeauna înainte de contactul cu metalul.
