Используемые на транспортных судах рулевые электроприводы отличаются боль­шим многообразием. Это связано с конструктивными особенностя­ми рабочего органа, режимом работы основного электрооборудо­вания, видом механических связей между исполнительным элект­родвигателем и рулем, степенью автоматизации управления и т. д.

Ниже приводится разделение рулевых электроприводов по группам в соответствии со следующими основными признаками:

1. По гидродинамическим особенностям руля.

Руль определяет не только управляемость судна, но и нагрузку рулевого электропривода и возможные режимы его работы.

На морских транспортных судах в ка­честве кормовых рулей в настоящее время чаще используются обыкно­венные рули, которые разделяются по таким признакам:

а ) по форме пера и степени компенса­ции:

1. простые;

2. балансирные;

3. полубалансирные.

б ) по профилю руля:

1. пластинчатые;

2. удобообтекаемые ( профильные ).

Профильность руля сравнительно мало влияет на нагрузочные характеристики привода, но является важным элементом, улучшающим ходкость судна, уменьшая общее сопротивление его движению.

Ком­пенсация руля используется для общего уменьшения момента на баллере, что облегчает условия работы рулевого электропривода.

Вместе с тем при компенсированном руле ограничивается количество точек закрепления пера руля, что снижает прочность и надежность рулевого комплекса.

Поэтому на судах ледового плавания, ледоколах стремятся применять простые рули, ось вращения которых проходит по передней кромке, что обеспечивает возможность увеличения числа подшипни­ков на рудерпосте для создания наиболее прочного подвижного сочле­нения.

2. По типу механической передачи между рабочим органом и рулевым

 исполнительным двигателем (ИД).

Вид передаточного механизма определяет характер работы рулевого ИД, степень его энергетического использования и особенности электрифицирован­ной системы управления.

Рулевые электромеханические (РЭМ) приводы - секторные, редукторные. В них рулевой ИД жестко через кине­матический механизм связан с баллером руля.

Управление переклад­кой производится непосредственным включением и отключением дви­гателя, характер работы которого прерывистый.

Регулирование пере­кладки производится посредством изменения частоты вращения рулево­го ИД.

Рулевые электрогидравлические ( РЭГ ) при­воды. В них рулевой ИД непрерывно вращает насос, от которого при необходимости перекладки происходит управляемая подача рабочей жидкости на гидравлическую рулевую машину.

В настоящее время ис­пользуются рулевые машины плунжерные, лопастные, с качающимися цилиндрами.

В зависимости от принятого принципа регулирования пода­чи масла на рулевую машину (объемного или дроссельного) применя­ются насосы переменной или постоянной подачи.

Для более мощных систем характерен объемный принцип регулирования, осуществляемый посредством специального электрического или электромеханического сервопривода.

В кинематике сервопривода для целей эффективности регулирования подачи масла насосом применяются: рычажные, кулач­ковые и электрические дифференциалы.

При дроссельном регулирова­нии подача масла происходит включением золотника с ручным или электромагнитным приводом.

Таким образом, в РЭГ-приводах регулирование перекладки руля происходит на гидравлической стороне механизма передачи при посто­янном вращении вала исполнительного электродвигателя. В качестве последних применяются наиболее простые и дешевые асинхронные ма­шины с короткозамкнутым ротором. Управление ими заключается толь­ко в дистанционном пуске при изготовке рулевого приводя к действию.

3. По степени автоматизации управления рулевые электропри­воды разделяются

на приводы:

1. простого;

2. следящего;

3. автоматиче­ского действия.

Простое действие или управление по времени.

При простом управления в качестве органов управления используют кнопки «Лево руля», «Право руля» или вертикально расположенный рычаг управления ( «джостик» ).

Руль перекладывается все то время, пока нажата одна из кнопок или рычаг выведен из нейтрального положения ( наклонен в нужную сторону ). Перекладка пре­кращается, если отпустить кнопку или вернуть рукоятку поста в исходное - нулевое по­ложение. Отсюда название – управление по времени.

Об угловом состоянии руля в каждый момент времени судят по рулевому указателю - аксиометру.

       Таким образом, простое управление является неавтоматизированным.

Следящее действие или управление по пути.

 При следящем управления в качестве органа управления используют штурвал поста управления в рулевой рубке.

При повороте штурвала на определенный угол в необходимую сторону ( влево или вправо относительно нулевого положения ) перо руля повернется на такой же ( или пропорциональный ) угол и автоматически остановится.

Иначе говоря, перо руля повторяет поворот штурвала, как бы следит за движением штурвала, отсюда название – следящее управление.

       При этом угол поворота пера руля тем больше, чем больше угловое расстояние ( путь ) , описанное штурвалом, отсюда второе название – управление по пути.

Из сказанного следует, что у каждому положению штурвала после отработки соответствует определен­ное положение руля.

Таким образом, следящее управление является полуавтоматическим – на первом этапе управления участвует человек ( поворачивает вручную штурвал ), на втором - используются элементы автоматики ( сельсин-датчик руля в румпельном отделении ), обеспечивающие автоматическую ( без участия человека ) остановку руля.

Аксиометр является средством дополнительного контроля положения руля.

Автоматическое действие. Рулевой привод обеспе­чивает выполнение заданной программы перемещения судна. В част­ном, наиболее простом случае, решается задача стабилизации судна на прямом курсе.

В качестве органов управления используются элементы автоматики: сельсины-трансформаторы ( поста управления в рулевой рубке, пера руля в румпельном отделении, насоса Холла в исполнительном механизме ), тахогенераторы и др. .

4. По роду тока в системе питания, ИД и схемы управления.

Принципиально рулевые электроприводы могут комплектоваться для работы как

от сети переменного, так и от сети постоянного тока.

В рулевых электромеханических приводах ( РЭМ-при­водах или секторных ) широко используется система генератор - двигатель.

При фор­мировании управляющего сигнала в автоматическом и следящем режи­мах в современных схемах предпочтительнее применяются элементы переменного тока

( сельсины-трансформаторы, магнитные усилители и т.п. ).

       2. Электромеханические передачи

Обычно применяют механические приводы трех типов: винтовые, секторные и штуртросовые. На морских судах основное применение получили секторные передачи (рис. 10.3 ).

Рис. 10.3. Рулевой электропривод с секторной передачей

Электродвигатель 1 через червяк 2 и червячное колесо 3 вращает цилиндрическую шестерню 5, входящую в зацепление с зубчатым сектором 6. Сектор надет на верхнюю часть баллера руля 8 и свободно на нем поворачивается влево и вправо от диаметраль­ной, плоскости на 35-40°.

Ниже сектора на баллер надет и закреплен шпонкой румпель 7, который соединен с сектором двумя буферны­ми пружинами 4, играющими роль амортизаторов. Они защища-

ют механизм от динамических усилий, возникающих при ударах волн о перо руля.

  Аварийный ручной привод руля выполнен при помощи штурвальных колес 13, враща

ющих вертикальный вал, на котором находится шестерня 14. Маховичком 15 ее вводят в зацепление с малым сектором 12, соединенным с баллером шпонкой.

Румпель можно закрепить неподвижно в любом положении стопорными колодка-

ми 10, прижимаемыми к ее секторной части винтом 9 с рукояткой-трещоткой 11. Это бывает нужно в случае выхода из строя рулевою механизма.

Червячная пара - самотормозящаяся, так как КПД ее равен 0,5. Эта непременная особенность рулевых приводов вызвана необходи­мостью удержать руль, переложенный на борт во время движения судна в том положении, в каком он оказался после остановки ЭД.

Передаточное число для секторных приводов находится в пределах 1500-2500. Об-

щий КПД передачи обычно составляет 0, 4…0,5, а мощность рулевого ЭД не превышает 70 кВт.

Секторные передачи распространены на судах среднего и малого водоизмеще-

ния.