Результат интеллектуальной деятельности: СУДОВОЕ РУЛЕВОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к области судостроения, в частности к конструкциям рулевых устройств судов.

Известно судовое рулевое устройство, содержащее профилированное перо руля, состоящее из основной части, закрепленной на баллере, установленном в вертикальной продольной плоскости судна, кормовой части, расположенной позади основной части по ходу судна и сообщенной с ней посредством шарнира с вертикальной осью поворота, причем баллер снабжен приводом поворота кормовой части (см. http://becker-marine-systems.com/05_downloads/zzpdf/product_pdf/Becker_Product_Brochure.pdf).

В качестве ближайшего аналога принято судовое рулевое устройство (см. патент РФ №144777, МПК B63H 25/08, дата публикации 27.08.2014), содержащее профилированное перо руля, состоящее из основной части, закрепленной на баллере, установленном в вертикальной продольной плоскости судна, и кормовой части, расположенной позади основной части по ходу судна и сообщенной с ней посредством шарнира с вертикальной осью поворота, причем баллер снабжен приводом поворота кормовой части, баллер жестко скреплен с основной частью пера руля, при этом привод поворота кормовой части содержит поворотный вал, ось поворота которого размещена в одной вертикальной продольной плоскости судна с осью поворота баллера, при этом конец поворотного вала снабжен втулкой, ось которой перпендикулярна оси поворота поворотного вала, через которую пропущен с возможностью возвратно-поступательного движения шток, конец которого снабжен отгибом, жестко скрепленным с кормовой частью.

Недостатком аналогов является низкая эффективность управления судном.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является разработка конструкции рулевого устройства с высокой эффективностью управления, в том числе при малых скоростях движения судна.

Технический результат, который достигается при решении поставленной задачи, выражается в повышении эффективности управления судном, в том числе при малых скоростях движения, за счет следующих факторов:

- формирование более эффективного вогнуто-выпуклого профиля, обуславливающего наибольшую эффективность управления судном;

- снижение значения угла перекладки рулевого устройства для создания необходимого разворачивающего момента;

- повышение скорости реакции судна на поворот рулевого устройства;

- уменьшение радиуса циркуляции судна.

Поставленная задача решается тем, что в судовом рулевом устройстве, содержащем профилированное перо руля, состоящее из основной части, жестко закрепленной на баллере, установленном в вертикальной продольной плоскости судна, и кормовой части, расположенной позади основной части по ходу судна и сообщенной с ней посредством шарнира с вертикальной осью поворота, при этом баллер снабжен приводом поворота кормовой части, который содержит поворотный вал, ось поворота которого размещена в одной вертикальной продольной плоскости судна с осью поворота баллера, при этом конец поворотного вала снабжен втулкой, ось которой перпендикулярна оси поворота поворотного вала, через которую пропущен с возможностью возвратно-поступательного движения шток, конец которого снабжен отгибом, жестко скрепленным с кормовой частью, перо руля дополнительно содержит поворотную носовую часть, расположенную впереди основной части по ходу судна и сообщенную с ней посредством шарнира с вертикальной осью поворота, при этом привод поворота носовой части состоит из минимум двух горизонтальных связей, выполненных с возможностью совместного поворота относительно вертикальных осей поворота шарниров, для чего основная часть пера руля снабжена полостью, один из концов каждой связи жестко закреплен на торцевой поверхности соответственно кормовой и носовой частей, а свободные концы пропущены в полость основной части пера руля через сквозные отверстия, расположенные на ее торцевых поверхностях, при этом свободный конец одной из связей снабжен вертикальным выступом, выполненным с возможностью сопряжения со сквозным отверстием свободного конца другой горизонтальной связи, для чего связи расположены с зазором относительно друг друга в вертикальной плоскости и нахлестом их свободных концов в горизонтальной плоскости, а площадь поперечного сечения вертикального выступа меньше площади сквозного отверстия.

Кроме того, торцевая поверхность вертикального выступа контактирует с обращенной к ней торцевой поверхностью сквозного отверстия.

Кроме того, высота вертикального выступа превышает толщину горизонтальной связи, снабженной сквозным отверстием, по меньшей мере на величину зазора между горизонтальными связями.

Сопоставительный анализ совокупности существенных признаков предлагаемого технического решения и совокупности существенных признаков прототипа и аналогов свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».

При этом отличительные признаки формулы изобретения решают следующие функциональные задачи.

Признаки «перо руля дополнительно содержит поворотную носовую часть, расположенную впереди основной части по ходу судна и сообщенную с ней посредством шарнира с вертикальной осью поворота» обеспечивают возможность поворота носовой части пера руля относительно основной части пера руля с формированием более эффективного вогнуто-выпуклого профиля, обуславливающего наибольшую эффективность управления судном.

Признаки «привод поворота носовой части состоит из минимум двух горизонтальных связей, выполненных с возможностью совместного поворота относительно вертикальных осей поворота шарниров» организуют кинематическую связь между носовой и кормовой частями пера руля.

Признаки «основная часть пера руля снабжена полостью, один из концов каждой связи жестко закреплен на торцевой поверхности соответственно кормовой и носовой частей, а свободные концы пропущены в полость основной части пера руля через сквозные отверстия, расположенные на ее торцевых поверхностях» обеспечивают возможность поворота горизонтальных связей совместно с носовой и кормовой частями пера руля.

Признаки «свободный конец одной из связей снабжен вертикальным выступом, выполненным с возможностью сопряжения со сквозным отверстием свободного конца другой горизонтальной связи, для чего связи расположены с зазором относительно друг друга в вертикальной плоскости и нахлестом их свободных концов в горизонтальной плоскости» организуют подвижное соединение свободных концов горизонтальных связей и их совместную работу.

Признак «площадь поперечного сечения вертикального выступа меньше площади сквозного отверстия» предотвращает «вырывание» вертикального выступа из сквозного отверстия даже при достижении максимального значения угла перекладки рулевого устройства.

Признаки зависимых пунктов формулы обеспечивают более эффективное сопряжение вертикального выступа со сквозным отверстием.

На фиг. 1 изображен общий вид судового рулевого устройства.

На фиг. 2 изображен горизонтальный разрез судового рулевого устройства при прямом ходе судна.

На фиг. 3 изображена схема работы судового рулевого устройства при повороте судна вправо.

На чертежах показаны: основная часть 1 пера руля, баллер 2, кормовая часть 3 пера руля, шарниры 4 и 5 с вертикальной осью поворота, поворотный вал 6, втулка 7 и шток 8 привода поворота кормовой части 3, отгиб 9 штока 8, носовая часть 10 пера руля, горизонтальные связи 11 и 12, полость 13 основной части 1 пера руля, свободные концы 14 и 15 горизонтальных связей 11 и 12 соответственно, вертикальный выступ 16 свободного конца 15 и сквозное отверстие 17 свободного конца 14.

На чертежах показан вариант с выполнением горизонтальных связей в виде трех рычагов, один из которых закреплен в промежутке между двумя другими.

Основная часть 1 пера руля жестко закреплена на баллере 2 и снабжена полостью 13.

Баллер 2 установлен в вертикальной продольной плоскости судна и снабжен приводом поворота кормовой части 3.

Кормовая часть 3 пера руля расположена позади основной части 1 по ходу судна и сообщена с ней посредством шарнира 4 с вертикальной осью поворота.

Привод поворота кормовой части 3 пера руля содержит поворотный вал 6, ось поворота которого размещена в одной вертикальной продольной плоскости судна с осью поворота баллера 2, а конец поворотного вала 6 снабжен втулкой 7, ось которой перпендикулярна оси поворота поворотного вала 6. Через втулку 7 пропущен с возможностью возвратно-поступательного движения шток 8, конец которого снабжен отгибом 9, жестко скрепленным с кормовой частью 3.

Кроме того, на торцевой поверхности кормовой части 3 пера руля жестко закреплен конец горизонтальной связи 12, свободный конец 15 которой снабжен вертикальным выступом 16, площадь поперечного сечения которого меньше площади сквозного отверстия 17.

Носовая часть 10 пера руля расположена впереди основной части 1 по ходу судна и сообщена с ней посредством шарнира 5 с вертикальной осью поворота. Кроме того, на торцевой поверхности носовой части 10 пера руля жестко закреплен конец горизонтальной связи 11, свободный конец 14 которой снабжен сквозным отверстием 17.

Горизонтальные связи 11 и 12 выполнены с возможностью совместного поворота относительно вертикальных осей поворота шарниров 4 и 5, для чего свободные концы 14 и 15 пропущены в полость 13 основной части 1 пера руля через сквозные отверстия, расположенные на ее торцевых поверхностях (не показаны).

Кроме того, вертикальный выступ 16 свободного конца 15 выполнен с возможностью сопряжения со сквозным отверстием 17 свободного конца 14, для чего связи 11 и 12 расположены с зазором относительно друг друга в вертикальной плоскости и нахлестом их свободных концов 14 и 15 в горизонтальной плоскости. Кроме того, торцевая поверхность вертикального выступа 16 контактирует с обращенной к ней торцевой поверхностью сквозного отверстия 17, при этом высота вертикального выступа 16 превышает толщину горизонтальной связи 11, снабженной сквозным отверстием 17, по меньшей мере на величину зазора между горизонтальными связями 11 и 12.

Устройство работает следующим образом.

При движении судна по прямой (прямой ход) основная 1, кормовая 3 и носовая 10 части пера руля расположены в одной диаметральной плоскости судна и образуют симметричный профиль.

Для поворота судна поворачивают баллер 2 и жестко скрепленную с ним основную часть 1 пера руля вокруг его оси поворота. Поворот баллера 2 вокруг его оси приводит к изменению расстояния между точкой крепления отгиба 9 штока 8 к кормовой части 3 и поворотным валом 6 за счет возвратно-поступательного движения штока 8 во втулке 7.

В результате происходит поворот кормовой части 3 относительно основной части 1 пера руля на определенный угол, величина которого зависит от угла перекладки основной части 1 пера руля и взаимного расположения по длине судна оси баллера 2 и оси втулки 7. При этом кормовая часть 3 разворачивается в ту же сторону, что основная часть 1.

При повороте кормовой части 3 одновременно происходит поворот жестко скрепленной с ней горизонтальной связи 12 относительно вертикальной оси поворота шарнира 4, как следствие за счет сопряжения вертикального выступа 16 со сквозным отверстием 17 происходит поворот горизонтальной связи 11 относительно вертикальной оси поворота шарнира 5 в сторону, противоположную направлению поворота горизонтальной связи 12.

Так как при отклонении во время поворота горизонтальных связей 11 и 12 от диаметральной плоскости судна в любую сторону расстояние между осями шарниров 4 и 5 и продольной осью вертикального выступа 16 (не показана) увеличивается, вертикальный выступ 16 перемещается вдоль торцевой поверхности сквозного отверстия 17.

Поворот горизонтальной связи 11 приводит к повороту носовой части 10 в сторону, противоположную повороту основной части 1 пера руля, за счет жесткого закрепления конца горизонтальной связи 11 на торцевой поверхности носовой части 10.

В результате основная 1, кормовая 3 и носовая 10 части пера руля при его перекладке поворачиваются таким образом, что образуют наиболее эффективный вогнуто-выпуклый профиль.

Углы поворота кормовой 3 и носовой 10 частей пера руля относительно друг друга зависят от соотношения длин соответствующих горизонтальных связей 12 и 11.

В описанном варианте конструкции роль ведущей поворотной части пера руля играет кормовая часть 3, которая имеет самостоятельный привод, а роль ведомой поворотной части - носовая часть 10. Очевидно, что предлагаемое техническое решение может быть применено и в случае, если ведущей частью с самостоятельным приводом станет носовая часть 10 пера руля, а ведомой - кормовая часть 3.