El dispositivo de dirección se utiliza para cambiar la dirección de la embarcación o mantenerla en un rumbo determinado. En este último caso, la tarea del dispositivo de gobierno es resistir fuerzas externas, como el viento o la corriente, que pueden hacer que la embarcación se desvíe del rumbo previsto.
Los dispositivos de dirección se conocen desde la aparición de la primera embarcación flotante. En la antigüedad, los dispositivos de dirección eran grandes remos giratorios montados en la popa, a un lado oa ambos lados de la embarcación. Durante la Edad Media, comenzaron a ser reemplazados por un timón articulado, que se colocaba en el codaste en el plano diametral del barco. De esta forma, ha sobrevivido hasta nuestros días. El dispositivo de gobierno consta de un timón, una mecha, un mecanismo de gobierno, un mecanismo de gobierno, una máquina de gobierno y un puesto de control (Fig. 6.1).
El dispositivo de dirección debe tener dos accionamientos: principal y auxiliar.
Engranaje de dirección principal- se trata de mecanismos, actuadores de timón, grupos motopropulsores del aparato de gobierno, así como equipos auxiliares y medios de aplicación de par a la culata (por ejemplo, timón o sector), necesarios para el desplazamiento del timón a fin de gobernar el buque en condiciones normales de funcionamiento.
Engranaje de dirección auxiliar- es el equipo necesario para el gobierno del buque en caso de avería del aparato de gobierno principal, con excepción del timón, sector u otros elementos destinados al mismo fin.
El mando de dirección principal debe garantizar que el timón se mueva de 350 de un lado a 350 del otro lado al calado operativo máximo y la velocidad de avance de la embarcación en no más de 28 segundos.
El mecanismo de gobierno auxiliar deberá ser capaz de cambiar el timón de 150° de un lado a 150° del otro lado en no más de 60 segundos al calado máximo de operación del buque y una velocidad igual a la mitad de su velocidad máxima de operación hacia adelante.
El control del mecanismo de dirección auxiliar debe proporcionarse desde el compartimiento del timón. La transición del accionamiento principal al auxiliar debe realizarse en un tiempo no superior a 2 minutos.
Volante- la parte principal del dispositivo de dirección. Está ubicado en la popa y opera solo en el movimiento de la embarcación. El elemento principal del volante es una pluma, que puede tener forma plana (laminar) o aerodinámica (perfilada).
Según la posición de la pala del timón con respecto al eje de giro de la mecha, se distinguen (Fig. 6.2):
- un volante ordinario: el plano de la pala del timón se encuentra detrás del eje de rotación;
- timón semiequilibrado: solo una gran parte de la pala del timón está detrás del eje de rotación, por lo que hay un par reducido cuando se cambia el timón;
- timón de equilibrio: la pala del timón está ubicada a ambos lados del eje de rotación para que cuando el timón se mueva, no se produzcan momentos significativos.
Según el principio de funcionamiento, se distinguen timones pasivos y activos. Los dispositivos de dirección se denominan pasivos y permiten que la embarcación gire solo durante el curso, más precisamente, durante el movimiento del agua en relación con el casco de la embarcación.
El complejo de timón y hélice de los barcos no les proporciona la maniobrabilidad necesaria cuando se mueven a bajas velocidades. Por lo tanto, para mejorar la maniobrabilidad de muchos barcos, se utilizan medios de control activo que le permiten crear una fuerza de empuje en direcciones distintas a la dirección de la línea central del barco. Estos incluyen: timones activos, propulsores
dispositivos, columnas helicoidales giratorias y boquillas giratorias separadas.
Dirección activa- este es un volante con un tornillo auxiliar instalado en él, ubicado en el borde trasero de la pluma del volante (Fig. 6.3). Un motor eléctrico está integrado en la pala del timón, que impulsa la hélice, que se coloca en una boquilla para protegerla contra daños. Al girar la pala del timón junto con la hélice en un cierto ángulo, se produce un tope transversal, lo que hace que la embarcación gire. El timón activo se utiliza a velocidades bajas de hasta 5 nudos. Al maniobrar en áreas de aguas estrechas, el timón activo se puede utilizar como la hélice principal, lo que garantiza una alta maniobrabilidad de la embarcación. A altas velocidades, la hélice del timón activo se desactiva y el timón cambia al modo normal. 
Boquillas giratorias separadas(Figura 6.4). La boquilla giratoria es un anillo de acero cuyo perfil representa el elemento del ala. El área de entrada de la boquilla es mayor que el área de salida. La hélice se encuentra en su sección más estrecha. La tobera giratoria está montada en la culata y gira hasta 40° a cada lado, reemplazando al timón. En muchos buques de transporte, principalmente de navegación fluvial y mixta, se instalan boquillas giratorias separadas, que les proporcionan una gran maniobrabilidad.
Propulsores(Figura 6.5). La necesidad de crear medios efectivos para controlar la proa de la embarcación ha llevado al equipamiento de barcos con propulsores. PU crea una fuerza de empuje en la dirección perpendicular al plano diametral de la embarcación, independientemente de la operación de las hélices principales y el mecanismo de gobierno. Los propulsores están equipados con una gran cantidad de barcos para diversos propósitos. En combinación con una hélice y un timón, el lanzador proporciona una alta maniobrabilidad de la embarcación, la capacidad de girar en el lugar en ausencia de un movimiento, la retirada o la aproximación al puesto de atraque es prácticamente un tronco.
Recientemente, se ha generalizado el sistema electromotriz AZIPOD (Azimuthing Electric Propulsion Drive), que incluye un generador diesel, un motor eléctrico y una hélice (Fig. 6.6).
El generador diesel, ubicado en la sala de máquinas del barco, genera electricidad, que se transmite a través de conexiones de cables al motor eléctrico. El motor eléctrico que hace girar la hélice se encuentra en una góndola especial. El tornillo está en un eje horizontal, se reduce el número de engranajes mecánicos. La hélice del timón tiene un ángulo de giro de hasta 3600, lo que aumenta significativamente la capacidad de control del barco.
Ventajas de AZIPOD:
– ahorro de tiempo y dinero durante la construcción;
- excelente maniobrabilidad;
- el consumo de combustible se reduce en un 10 - 20%;
- se reduce la vibración del casco del barco;
- debido a que el diámetro de la hélice es más pequeño - se reduce el efecto de la cavitación;
– no hay efecto de resonancia de hélice. 
Un ejemplo del uso de AZIPOD es un petrolero de doble efecto (Fig. 6.7), que se mueve en aguas abiertas como un barco convencional, y en hielo se mueve hacia atrás como un rompehielos. Para la navegación en hielo, la popa del DAT está equipada con refuerzos rompehielos y AZIPOD. 
En la fig. 6.8. se muestra el diagrama de la disposición de los instrumentos y paneles de control: un panel de control para controlar la embarcación cuando avanza, el segundo panel de control para controlar la embarcación cuando avanza de popa y dos paneles de control en las alas del puente.
Finalidad de los controles técnicos
En los barcos VVP y sus tipos.
Los principales requisitos para los controles técnicos de las embarcaciones de navegación interior y mixta (río-mar) están determinados por las normas del Russian River Register (RRR), el organismo federal para la clasificación de embarcaciones de navegación interior y mixta (río-mar). Estos requisitos tienen en cuenta el tipo y la clase de los buques.
Los controles técnicos están diseñados para asegurar el movimiento, control y retención de la embarcación en una línea de derrota dada. Éstos incluyen:
sistema de control del sistema de propulsión;
Aparato de gobierno;
Dispositivos de fondeo y amarre.
Uno de los elementos principales de los controles técnicos es el mecanismo de dirección.
El dispositivo de dirección se utiliza para cambiar la dirección de la embarcación y mantener la embarcación en la línea de un camino dado.
Consiste:
Desde el cuerpo de control (volante, joystick);
sistema de transmisión;
elementos ejecutivos.
La capacidad de control de los barcos se asegura con la ayuda de los elementos de accionamiento de los dispositivos de gobierno. Los siguientes elementos se pueden utilizar como elementos de accionamiento de los dispositivos de gobierno en los barcos de la IWW:
Volantes de varios tipos;
Boquillas de tornillo rotativo;
Dispositivos de propulsión y gobierno por chorro de agua.
Además, en algunos tipos de barcos se pueden utilizar:
Propulsores;
Dispositivos de propulsión y dirección con alas;
Timones activos y de flanqueo.
Timones de embarcaciones, sus formas y tipos.
Los más utilizados como elemento ejecutivo son los volantes de varios tipos.
El timón puede incluir: una pala de timón, soportes, suspensiones, mecha, timón y otros dispositivos auxiliares (sorlin, helmport, ruderpis).
Ru l y dependiendo de su forma y ubicación del eje de rotación se dividen en simples, semi-equilibrados y equilibrados; por el número de soportes: suspendido, soporte único y soporte múltiple. Para un timón simple, toda la pluma se ubica detrás del eje de la mecha, para timones semi balanceados y balanceados, parte de la pluma se ubica frente al eje de la mecha, formando una parte semi balanceada y balanceada (Fig. .4.1).
Según la forma del perfil, los timones se dividen en plástico y aerodinámico (perfilado). Los más extendidos en las embarcaciones de navegación interior son los timones rectangulares aerodinámicos equilibradores.
El volante se caracteriza por: altura caballos de fuerza- la distancia, medida a lo largo del eje de la mecha, entre el borde inferior del timón y el punto de intersección del eje de la mecha con la parte superior del contorno del timón; longitud lp volante; desplazamiento Δ lp parte del área del timón hacia adelante en relación con el eje de la mecha (para timones semiequilibrados, generalmente Δ lp hasta 1/3 lp, para equilibrar Δ lp hasta 1/2 lp).
Fig.4.1 Timones
La característica más importante de la pala del timón es su área total ∑ esp. El área real del timón se caracteriza por la expresión
S p f \u003d h p l p (4.1)
El área de timón total requerida, que asegura la capacidad de control de la embarcación, se expresa mediante la ecuación
∑S p t = LT (4.2)
donde es el coeficiente de proporcionalidad;
L - la eslora del buque;
T - el calado máximo del buque.
Para garantizar la capacidad de control del barco, el área de timón total requerida debe ser igual al área de timón real, es decir,
El dispositivo de gobierno es el principal medio para controlar la embarcación, asegurando su agilidad y manteniéndola en un rumbo determinado. Sus partes principales son:
puesto de control (volante o manipulador eléctrico de dirección);
mecanismo de dirección desde el puesto de control hasta el motor de dirección;
motor de dirección;
accionamiento de dirección desde el motor de dirección hasta la mecha del timón;
un timón o una boquilla giratoria que proporciona directamente el control de la embarcación.
Puesto de mando principal ubicado en la timonera cerca de la brújula de navegación y el repetidor de la brújula giroscópica. El volante o el panel de control de la dirección suele estar montado en la misma columna que el generador del piloto automático. El indicador del timón se coloca en la columna de control y en el mamparo izquierdo de la timonera para que el capitán y el oficial de guardia puedan controlar constantemente la posición de la pala del timón.
Volante o manipulador. El volante es una rueda con manijas, con la ayuda de la cual gira sobre un eje colocado en un gabinete de dirección especial.
Al girar el volante, el timonel pone en marcha todo el sistema de dirección. Para facilitar el control, el volante está diseñado de tal manera que girarlo hacia la derecha corresponde a girar la proa del barco hacia la derecha y viceversa.
El manipulador de dirección eléctrica es un mango montado en un pedestal especial. El movimiento del mango hacia la derecha o hacia la izquierda a través de una transmisión eléctrica acciona el motor de dirección, con el que el volante gira en la dirección adecuada. Los volantes (manipuladores) se instalan en los puestos de control del barco (en la timonera, en la torre de mando, en el puesto central y en el compartimiento de gobierno).
Para garantizar el control sobre la posición del timón, se instalan indicadores de dirección en el pedestal del volante o manipulador o junto a ellos, que muestran el ángulo de desviación del timón.
Aparato de gobierno. Al girar el volante se pone en movimiento el mecanismo de dirección, que sirve para controlar el motor de dirección, normalmente situado en la popa del barco. Hay varios sistemas de engranajes de dirección.
Engranaje de rodillos Consiste en sistemas de rodillos de acero o bronce conectados entre sí por medio de engranajes cónicos o bisagras.
El engranaje de rodillos tiene inconvenientes importantes: los engranajes se resuelven con bastante rapidez, la deformación de las cubiertas y la desviación de los rodillos pueden desactivar todo el dispositivo de dirección.
transmisión hidráulica Es un sistema que consta de dos cilindros interconectados por delgados tubos de cobre. Uno de los cilindros está ubicado en la parte inferior de la columna de dirección y su pistón está conectado al volante. El pistón de otro cilindro, ubicado en la máquina de dirección, está conectado a su carrete. Todo el sistema está lleno de líquido (una mezcla de glicerina con agua o aceite mineral).
Esquema de transmisión de rodillos.
1 - volante, 2 - engranajes cónicos 3- rodillos, 4 - motor de dirección, 5 - volante.
Diagrama de transmisión hidráulica.
1 - volante, 2 - parte del manipulador, 5 - tuberías, 4 - pistón ejecutivo.
Transmisión de shturtros.
Cuando se gira el volante, el pistón del cilindro ubicado en el gabinete de dirección presiona el líquido y lo hace rebosar por los tubos, y como el líquido no se comprime en condiciones prácticas, el pistón del segundo cilindro se mueve.
La transmisión hidráulica no es muy duradera, ya que si se rompe el tubo, la transmisión falla y lleva mucho tiempo restaurarla.
transmisión eléctrica ahora debe ser reconocido como el sistema más avanzado. Se lleva a cabo mediante cables eléctricos. El elemento principal de estas transmisiones son los controladores ubicados en la columna de dirección y conectados por un cable eléctrico especial tendido en las partes más protegidas de la embarcación, con una máquina de dirección eléctrica ubicada en el compartimiento del timón. Los controladores se giran mediante un volante, un balancín manual o manijas especiales y accionan la máquina de dirección eléctrica.
Transmisión por cuerda utilizado en embarcaciones pequeñas. Consiste en cables o cadenas de acero conectados por un lado al volante y por el otro, directamente al mecanismo de dirección. La principal desventaja de la transmisión por cable de dirección es la importante fricción en los rodillos o poleas por donde pasa el cable de dirección, así como su rápido estiramiento, lo que lleva a la formación de holguras.
axiómetro- un dispositivo para indicar la posición del timón con respecto al plano central del barco. Se instala en la columna de dirección o junto a ella. La flecha muestra cuántos grados se desplaza el volante hacia la derecha o hacia la izquierda, mientras que la luz de señal verde o roja se enciende, respectivamente; Cuando el volante está en posición recta, la luz blanca está encendida.
motor de dirección impulsa el mecanismo de dirección. Hay muchos diseños de motores de dirección, pero la mayoría de las veces en los barcos hay máquinas eléctricas y electrohidráulicas.
En caso de daño al motor de dirección, está provisto de un medio conveniente para desconectarlo del sistema de dirección y cambiar a control manual.
Accionamientos de dirección. Los engranajes de dirección se utilizan para transferir las fuerzas desarrolladas por los motores de dirección al volante. Como motores de dirección los barcos cuentan con máquinas eléctricas y electrohidráulicas.
Engranajes de dirección Proporcionar transferencia de esfuerzos del motor de dirección a la culata.
Accionamiento del timón sectorial utilizado en algunos barcos modernos de pequeño tonelaje. En tal propulsión, el timón está rígidamente sujeto a la mecha del timón. El sector, montado libremente en la culata, está conectado al timón con la ayuda de un amortiguador de resorte y al motor de dirección, mediante un engranaje. El motor de dirección mueve el timón a través del sector y el timón, y los amortiguadores amortiguan las cargas dinámicas de las olas.
En barcos modernos máquinas de dirección se combinan con accionamientos de dirección, lo que permite lograr una alta eficiencia de todo el dispositivo.
El más utilizado de estos dispositivos combinados son las máquinas electrohidráulicas.
En la construcción naval doméstica utilizan Máquinas electrohidráulicas de émbolo. En ellos, la presión del fluido de trabajo se convierte en el movimiento de traslación del émbolo, que luego se convierte a través de una transmisión mecánica en el movimiento de rotación del timón. El aceite mineral se utiliza como fluido de trabajo en tales máquinas. Las máquinas están disponibles en versiones de dos y cuatro cilindros.
En un coche de este tipo con una culata de timón 1 timón atado duro 2 y un control deslizante está instalado en él , conectado a émbolos 3 de dos cilindros 4. Los cilindros están conectados por tuberías a una bomba 6 impulsada por un motor eléctrico 5 . El aceite bombeado de un cilindro a otro por medio de una bomba hace que los pistones se muevan hacia adelante, haciendo girar la culata a través del timón. El amortiguador es una válvula de derivación 7, que está conectada a ambos cilindros por medio de una tubería adicional. Cuando la voluntad golpea la pala del timón, se crea una presión excesiva en uno de los cilindros. Luego, la válvula se abre ligeramente y el aceite se mueve de un cilindro a otro. En las motonaves de gran capacidad, suelen instalar máquinas electrohidráulicas de cuatro cilindros, generando grandes torques.
en el baller 1 el timón está firmemente plantado 2, que a través de los rastreadores 3 conectado a émbolos 4 cilindros hidráulicos 5. Motores eléctricos 6 se accionan bombas de pistones radiales de desplazamiento variable 7. Palanca de control 8, impulsado por telemotores 9 desde el puesto de control mediante tracción 10 con amortiguadores 11, se ajustan las bombas. Al girar a la derecha, las bombas suministran el fluido de trabajo (aceite) a los cilindros de proa derecha y popa izquierda. Mediante la presión del aceite a través de los émbolos, los deslizadores y el timón, el par, como lo indican las flechas sólidas, se transferirá a la culata y el timón girará hacia la derecha. Las flechas discontinuas muestran la dirección del flujo de aceite cuando se gira el volante hacia la izquierda.
Al cambiar las válvulas en la caja de válvulas, se pueden poner en funcionamiento cuatro o dos cilindros (pares de proa o popa). Se pueden incluir dos bombas o una de ellas. El cambio se realiza en el compartimiento del timón. En algunos barcos, el cambio se puede hacer desde el puente. Como regla general, en aguas confinadas, en lugares estrechos, en los accesos a los puertos, ambas bombas están encendidas. En alta mar, suele haber uno en acción.
El timón se cambia usando el timón de control de emergencia desde el compartimiento del timón, donde está instalado el repetidor de girocompás. Tal sistema tiene una bomba manual de emergencia instalada fuera del compartimiento del timón y tiene una tubería separada que no se muestra en la figura. Cuando la bomba manual está funcionando, solo un par de cilindros está activo.
Las ventajas de las máquinas electrohidráulicas son: obtención de grandes fuerzas y pares con pequeñas masas y tamaños por unidad de potencia, cambio de velocidad suave y silencioso en un amplio rango, alta eficiencia, lubricación confiable de las piezas en fricción con aceite utilizado como fluido de trabajo, la posibilidad de protección confiable contra sobrecargas y durabilidad al duplicar los nodos principales.
Al operar máquinas electrohidráulicas, se debe tener en cuenta que su funcionamiento depende de la calidad de las bombas hidráulicas. Todos los fallos de funcionamiento observados en el funcionamiento de tales máquinas suelen estar relacionados con las bombas y los elementos del sistema de control. Por lo tanto, el aceite sin filtrar en el sistema, las incrustaciones que quedan en las tuberías y las virutas de metal en las cavidades internas de las piezas pueden causar fallas en las bombas y en el sistema de control de la máquina. La unidad de émbolo en sí es confiable y duradera.
De acuerdo con los requisitos del Registro de la Federación Rusa, el mecanismo de gobierno de las embarcaciones marinas debe tener tres accionamientos: principal, de repuesto y de emergencia.
Accionamiento principal debe garantizar un cambio continuo del timón de un lado a otro a la máxima velocidad de avance, mientras que el tiempo de cambio del timón desde la posición extrema de 35 ° en un lado a 30 ° en el otro no debe exceder los 28 s.
Engranaje de dirección de repuesto debe asegurar el movimiento continuo del timón de un lado a otro a una velocidad de avance igual a la mitad del máximo, pero no menos de 7 nudos. El mecanismo de gobierno de repuesto funcionará independientemente del principal y se instalará en todos los buques, excepto en los buques con mandos manuales principales con timón de emergencia, los buques con varios timones controlados por separado y los buques con un mecanismo de gobierno electrohidráulico con dos mecanismos de gobierno independientes. bombas hidraulicas La transición de la dirección principal a la de emergencia debe completarse en un tiempo no superior a 2 minutos.
Engranaje de dirección de emergencia debe prever el cambio del timón de un lado a otro a una velocidad de avance de al menos 4 nudos. El equipo de emergencia no estará situado debajo de la cubierta de cierre. No se requiere su instalación si las unidades principal y de emergencia están ubicadas en una habitación que está completamente por encima de la línea de flotación de carga más alta.
Se permite que los mecanismos de dirección principal, de repuesto y de emergencia o dos unidades de transmisión principal tengan algunas partes comunes, por ejemplo, un timón, un sector, una caja de cambios o un bloque de cilindros, pero con la condición de que las dimensiones estructurales de estas partes sean aumentado de acuerdo con los requisitos del Registro de la URSS.
Los polipastos de timón solo pueden considerarse como mecanismo de gobierno de repuesto o de emergencia para buques de hasta 500 toneladas de arqueo bruto por año. t; si pueden conectarse a un cabrestante o cabrestante eléctrico, entonces se considerarán como una unidad de respaldo alimentada por una fuente de energía.
El dispositivo de gobierno debe tener un sistema limitador de giro del timón que permita cambiarlo a un ángulo de no más de 36,5°. El sistema de control del aparato de gobierno debe ser tal que el cambio del timón se detenga antes de que el timón alcance el limitador y, en cualquier caso, no más tarde del momento correspondiente a su cambio de 35°.
Debe haber un indicador de posición de la pala del timón cerca de cada puesto de control del mecanismo de gobierno. Dichos indicadores también deben estar en el compartimiento del timón. La precisión de las lecturas relativas a la posición real de la pala del timón debe ser por lo menos: Ã - cuando el timón está en el plano central; 1,5° - en ángulos de cambio de 0 a 5°; 2,5° - en ángulos de cambio de 5 a 35°.
Bigote daliniano. El timón es esa parte del sistema de gobierno que, bajo la acción del agua que circula alrededor del barco, hace que éste realice giros.
Los volantes son ordinarios, equilibrados y semiequilibrados.
Volantes ordinarios y semibalanceados, consiste en una pluma 1 ruderpnea 4 y baller 2 . Para facilitar la pluma se hace en forma de marco de hoja, cubierto con hojas de acero.
Ruderpiece tiene una serie de bucles 5 en el que se insertan los pines 6 . El poste del timón tiene lazos con agujeros para colgar el volante. La mecha del timón pasa a través de un agujero en el casco del barco llamado puerto de mando. Para evitar que entre agua en el barco, el puerto del timón está sellado con un sello de aceite. 9 . La parte superior de la culata se llama cabeza de timón.
Volante normal.
1 - pala del timón, 2 - stock, 3- cabeza de timón, 4 - ruderpiece, 5 - bucles, 6 pines, 7- tacón, 8 - ruderpost, 9- caja de porquerías.
rueda de balance no tiene timón. Se apoya con salientes especiales en los lazos que encajan dentro del barco.
Acción del volante. Cuando el barco está parado, mover el timón hacia un lado o hacia el otro no tendrá ningún efecto en el barco. En movimiento, si el timón está recto, es decir, en el plano longitudinal medio (diametral), el barco irá recto. Esto se debe al hecho de que un chorro de agua que se aproxima fluye uniformemente alrededor del casco desde ambos lados.
Volante en posición adelantada. a - derecha, b - izquierda.
barco y pala del timón. Pero tan pronto como el timón se coloca en el rumbo delantero hacia el costado, por ejemplo, hacia la derecha, los chorros de agua que corren a lo largo del costado de estribor se encontrarán con la pala del timón en su camino y comenzarán a ejercer presión sobre ella. Desde el lado izquierdo, el agua no encontrará ningún obstáculo. Bajo la presión de los chorros de agua a la derecha, el timón, y con él la popa, comenzarán a moverse hacia la izquierda, la proa irá en la dirección opuesta y el barco se balanceará hacia la derecha.
Con la posición del timón a la izquierda, observaremos la desviación de la popa a la derecha, y la proa a la izquierda.
A la inversa, ocurrirá lo contrario: cuando el timón se desplaza hacia la derecha, los chorros de agua que se aproximan presionarán el lado izquierdo de la pala del timón y empujarán la popa hacia la derecha y la proa hacia la izquierda, mientras se desplaza el timón. a la izquierda, la popa irá a la izquierda y la proa a la derecha.
Posición del volante en reversa. a - derecha, b - izquierda.
De esto se deduce que en el rumbo hacia adelante, el barco se balancea en la misma dirección en la que se coloca el timón y en la dirección inversa, en la dirección opuesta a la posición del timón.
Razones para la agilidad. Al gobernar un barco, es necesario tener en cuenta la influencia en la agilidad del funcionamiento de las hélices, la inercia, el balanceo, el viento y las olas.
Al analizar el efecto del funcionamiento de la hélice en la agilidad de un barco, debe conocer el nombre del paso de la hélice. Una hélice que gira en el sentido de las agujas del reloj cuando se ve de popa a proa se llama hélice de paso derecho (Fig. 147); un tornillo que gira en sentido contrario a las agujas del reloj - un tornillo de mano izquierda (Fig. 148).
En los barcos de un solo tornillo, colocan hélices de paso derecho, yo en las de doble tornillo para que funcionen hacia afuera, es decir, a la derecha, la hélice del paso derecho, y a la izquierda, la izquierda (Fig. 149 ).
Bajo la acción de la hélice derecha, un barco de un solo rotor tiende a evadir con el morro a la derecha: un poco en el rumbo de proa y fuertemente en la parte trasera. Por lo tanto, al girar en un área estrecha, lo mejor es girar a la derecha, si es posible.
En dos barcos de hélice, la acción de las hélices se equilibra mutuamente si trabajan con la misma fuerza.
Un accesorio de hélice, instalado en lugar de un timón, mejora significativamente la agilidad de la embarcación. Su uso también proporciona un aumento en la velocidad del barco en un 4-5% a una potencia constante del motor principal. Boquilla presenta
un anillo puesto en una hélice y fijado en una baller, que se despliega en un plano horizontal. El chorro lanzado por la hélice crea una fuerza reactiva que asegura la rotación de la embarcación. En la sección de cola de la tobera en el plano del eje de la culata hay un estabilizador que mejora la acción de dirección de la tobera
Además de los controles básicos también se pueden instalar medios de control activo (ACS), y algunos de ellos no solo mejoran la agilidad, sino que también aseguran el movimiento de la embarcación con retraso.
Los medios de activación de control (ACS) son muy utilizados en la flota, ya que, por un lado, facilitan la maniobra del buque a bajas velocidades y, por otro lado, mejoran la maniobrabilidad del buque durante el amarre.
Los ACS más comunes en los barcos incluyen: timones activos (AR), propulsores (PU), propulsión auxiliar y columnas de dirección (ADR).
El timón activo tiene un tornillo auxiliar en una boquilla en el borde de salida del timón de popa. El motor eléctrico de la hélice auxiliar está encerrado en una carcasa en forma de gota, está alimentado por una culata hueca y el control se lleva a la timonera. En algunos barcos, este motor, montado al final de la culata, está ubicado en el compartimiento del timón y está conectado a la hélice por medio de un eje ubicado dentro de la culata. Durante la operación del tornillo auxiliar, se crea una fuerza de parada.
Girar el timón activo en un cierto ángulo con respecto a la línea central crea un momento que gira la popa en la dirección opuesta al cambio de timón. Al mismo tiempo, el diámetro de la circulación se reduce mucho y la agilidad del buque no depende de la velocidad:
es posible que la hélice del motor principal no gire en absoluto.
Con el timón en posición recta, el tornillo auxiliar del timón activo proporciona a la embarcación una velocidad de hasta 3 nudos.
El propulsor (PU) es un propulsor encerrado en un túnel transversal por debajo de la línea de flotación y que crea una parada en una dirección perpendicular al plano diametral. El túnel suele estar situado en la proa del barco, pero en algunos barcos el propulsor y el túnel están dispuestos tanto en la proa como en la popa; en este caso, el barco puede moverse de lado a lado. El cuerpo de trabajo del lanzador puede ser hélices (simples y emparejadas), hélices aladas o bombas. Las entradas del túnel se cierran con persianas, y en la tubería del túnel se colocan un reductor y dos tornillos, que giran en diferentes direcciones. El motor eléctrico reversible transmite la rotación a los árboles de transmisión de PU a través de la caja de cambios.
Columna giratoria de dirección de propulsión retráctil que, junto con la hélice y la boquilla, se puede girar en todo el horizonte, lo que permite crear un énfasis en cualquier dirección. En el movimiento de la embarcación, el dispositivo se retira en un eje especial en el casco y no proporciona resistencia adicional al movimiento de la embarcación.
El dispositivo de gobierno está diseñado para garantizar la capacidad de control de la embarcación (estabilidad en el rumbo y agilidad).
La vista general del dispositivo de dirección se muestra en la Fig.6.20. La estructura del dispositivo de dirección incluye un volante, un accionamiento de dirección, un accionamiento de control.
Vrul incluye pala de timón y culata. La base de la pala del timón es un poderoso haz vertical: ruderpiece. Los refuerzos horizontales y los bucles están conectados a la pieza del timón. Según la sección transversal, los timones se dividen en lamelares y aerodinámicos. Timón aerodinámico: la sección transversal hueca tiene forma de lágrima, mejora el manejo, aumenta la eficiencia de la hélice, tiene su propia
Arroz. 6.19 Principales tipos de timones: a- ordinario desequilibrado; b- equilibrio; en- equilibrador suspendido; GRAMO- semi-equilibrada semi-suspendida.
flotabilidad, reduce la carga sobre los cojinetes. Debido a estas ventajas, prácticamente todas las embarcaciones marinas tienen timones aerodinámicos. Según la posición del eje de rotación, los timones se dividen en: desequilibrados, semiequilibrados y equilibrados, según el método de fijación al casco del barco: ordinario, suspendido y semisuspendido (Fig. 6.19). En el caso de timones equilibrados y semiequilibrados, parte del área del timón (hasta el 20 %) se ubica hacia delante del eje de rotación del timón, lo que reduce el momento y la potencia necesarios para girar el timón y la carga sobre los cojinetes.
La culata se utiliza para transmitir par a la pala del timón y girarla. Baller: una varilla recta o curva, que se une en un extremo a la pala del timón mediante una brida o un cono, y el otro extremo ingresa al casco del barco a través de un tubo de puerto de timón y un prensaestopas. La culata está soportada por cojinetes y está montada en su extremo superior. caña del timón- Palanca de un brazo o de dos brazos.
El accionamiento de dirección conecta la mecha del timón con la máquina de dirección y consta de una caña y una transmisión correspondiente a la misma desde la máquina de dirección. El accionamiento hidráulico del émbolo fig. 6.21 y la máquina de dirección con cilindros oscilantes fig. 6.23. Se utilizan el accionamiento de sector de engranajes (tipo obsoleto), timón y tornillo (Fig. 6.22).
Arroz. 6.20. Aparato de gobierno.
1 - pluma de timón; 2 - ruderpis; 3 - jugador de pelota; 4 - cojinete inferior; 5 - máquina de dirección; 6 - tubo de ayuda.
La seguridad de la embarcación depende del aparato de gobierno, por lo que se requiere que, además del motor principal, haya uno de repuesto. El accionamiento principal debe garantizar que el timón gire a toda velocidad de 35° de un lado a 30° del otro lado en 28 segundos (limitador mecánico del timón a 35° y el interruptor de límite a 30°). La transmisión de repuesto debe ser capaz de cambiar el timón a la mitad de la velocidad (pero no menos de 7 nudos) de 20° a 20° del otro lado en 60 segundos. Se debe proporcionar una conducción de emergencia si cualquier línea de flotación pasa por encima de la plataforma de timón (el espacio donde se encuentra el mecanismo de gobierno).
Dada la importancia particular del aparato de gobierno para la seguridad del barco, los barcos modernos suelen instalar dos transmisiones idénticas que cumplen los requisitos para la transmisión principal (Fig. 6.21). Esto aumenta significativamente la confiabilidad del dispositivo de dirección, ya que en este caso es posible el reemplazo mutuo de nodos.
Con un accionamiento hidráulico, el volante se gira suministrando aceite a alta presión a uno de los cilindros hidráulicos y, bajo la acción del émbolo, el timón y el volante giran (el aceite se drena libremente del cilindro hidráulico opuesto).
Arroz. 6.21. Vista general (a) y esquema de funcionamiento de la máquina de dirección electrohidráulica (b): 1 bola, 2 - timón, 3 - cilindro, 4 - émbolo, 5 - motor eléctrico, 6 - bomba de aceite, 7 - puesto de control .
Arroz. 6.22. Engranajes de dirección: a- timón; b- tornillo; en- sector.
1- pluma de timón; 2 jugadores; 3- timón; 4- shturtros; sector de 5 dientes; Amortiguador de 6 resortes;
husillo de 7 tornillos; 8- deslizador.
Accionamiento manual del timón (Fig. 6.22. a) se utiliza en barcos. Dado que los cables están enrollados en el tambor en direcciones opuestas, cuando gira el volante con el tambor, un cable se alarga y el segundo se acorta, lo que hace que el timón y el volante giren.
Accionamiento por tornillo (Fig. 6.22. b) se utiliza en embarcaciones pequeñas. Dado que la rosca del husillo está en el área de las correderas de la dirección opuesta, cuando el husillo gira en una dirección, las deslizaderas se acercan entre sí, y cuando giran en la otra dirección, se alejan entre sí. Esto hace que la caña y el timón giren.
El accionamiento del sector de engranajes se usaba ampliamente anteriormente (Fig. 6.22. en). Es accionado por un motor eléctrico a través de una caja de cambios. En esta transmisión, el timón, como siempre, está firmemente plantado en el material y el sector del engranaje gira libremente sobre el material. El timón está conectado al sector por un amortiguador de resorte, que suaviza el impacto de las ondas transmitidas desde la pala del timón a la caja de cambios.
El accionamiento de control del mecanismo de dirección conecta el volante ubicado en la timonera y el mecanismo de dirección. Los más comunes son los accionamientos eléctricos e hidráulicos.
Arroz. 6.23. Engranaje de dirección con cilindros oscilantes
En espacios estrechos a baja velocidad, el barco no obedece bien al timón, ya que la baja velocidad del flujo en el timón reduce drásticamente la fuerza hidrodinámica transversal en el timón. Por ello, en estos casos, se suele recurrir a la ayuda de remolcadores o se instalan medios de control activo (ACS) en el buque: propulsores, columnas retráctiles de tornillo rotativo, timones activos, toberas rotativas.
Los propulsores (Fig. 6.24.a) generalmente se instalan en la proa del barco y, a veces, en la popa. Para que el nicho en el casco no cree resistencia adicional mientras el barco se mueve, se cierra con persianas.
La columna de dirección retráctil brinda soporte en cualquier dirección, por lo que a menudo se usa en botes pequeños y botes para mantenerla en un lugar a grandes profundidades. A poca profundidad, la columna puede dañarse.
Un volante activo (Fig. 6.25) es un pequeño tornillo instalado en el volante y accionado por un motor eléctrico o un motor hidráulico ubicado en una cápsula integrada en el volante. En algunos casos, la hélice es impulsada por un motor eléctrico ubicado en el timón a través de un eje que pasa a través de una culata hueca. Cuando el motor principal no está funcionando, el volante puede girar hasta 90° y crear un énfasis en la dirección correcta cuando el tornillo auxiliar está funcionando. En ocasiones se utiliza esta opción ACS cuando es necesario asegurar una baja velocidad del buque del orden de 2 - 4 nudos
Arroz. 6.24. Propulsor (a) y columna de dirección de propulsión giratoria retráctil (b).
La boquilla giratoria (Fig. 6.25.b) es un cuerpo anular aerodinámico, dentro del cual gira el tornillo. Cuando se gira la boquilla, el chorro de agua lanzado por la hélice se desvía, lo que hace que la embarcación gire. La boquilla giratoria mejora significativamente la agilidad a bajas velocidades y especialmente en marcha atrás. Esto se debe a que todo el chorro de agua es desviado por la boquilla tanto hacia delante como hacia atrás, a diferencia del volante. Además, en algunos casos, la boquilla le permite aumentar la eficiencia de la hélice.
A
Fig.6.25 Timón activo (a) y tobera rotatoria (b): 1-pala del timón; 2- tornillo auxiliar; 3- motor eléctrico, 4- baller; 5- cable eléctrico; 6- hélice; Rotativo de 7 boquillas.
Los complejos de azimut AZIPOD, que instalo en barcos de pasajeros e incluso en barcos árticos, están ganando cada vez más popularidad. Un diseño típico incluye: dos posiciones en popa, hélices giratorias que sostienen góndolas, acomodando motores eléctricos adaptados para girar hélices de "tracción" (PRP) (Fig. 6.26). La potencia de cada columna es de hasta 24.000 kW.
Figura 6.26. Hélices de timón AZIPOD
Un accionamiento hidráulico especial asegura la rotación de cada una de las góndolas en 360° con una velocidad angular de hasta 8° por segundo. El control de rotación del tornillo permite seleccionar cualquier modo de operación en el rango de "totalmente hacia adelante" a "totalmente hacia atrás". Es fundamental que se pueda proporcionar al buque el modo “plena popa” sin girar las góndolas 180°.
“Modo de conducción"-utilizado cuando el barco se mueve a una velocidad relativamente alta; las góndolas giran sincrónicamente (ángulos de retransmisión conjunta dentro de ±35°). Se observa la alta eficiencia hidrodinámica de un complejo de gobierno de este tipo: la capacidad de control de la embarcación sigue siendo aceptable incluso cuando se detiene la rotación de las hélices. El modo de marcha permite el frenado de emergencia (por marcha atrás - sin girar las columnas);
“Modo de maniobra” (forma suave)- se utiliza cuando el buque se desplaza a una velocidad relativamente baja. En este modo, una de las góndolas conserva la función de un dispositivo de "marcha", la segunda se gira 90 °, obligándola a funcionar como un potente propulsor de popa;
“Modo de maniobra” (forma dura) - las hélices desplazadas a estribor y babor (+45° y -45°) las hacen girar “hacia delante” o “hacia atrás”. Si el tornillo de la góndola derecha funciona "adelante", el izquierdo - "atrás", hay una fuerza de control transversal en la dirección del lado de estribor; en una situación simétrica - en la dirección del babor.
El dispositivo de dirección está diseñado para mantener la embarcación en curso o cambiar la dirección de su movimiento. Proporciona capacidad de control del buque.
En los barcos se utilizan timones: ordinarios, equilibrados y semiequilibrados.
El volante es normal.- Este es un volante, cuya pluma está ubicada detrás del eje de rotación.
Por diseño, se distinguen 2 tipos de timones: de 1 capa o planos, basados en nervaduras conectadas a la pieza del timón, y de 2 capas o aerodinámicos, en los que la pala del timón consiste en un marco revestido con láminas de acero. El espacio vacío se rellena con madera o arpis para evitar la corrosión.
Para colgar un volante ordinario, se hacen bucles en el ruderpier y el ruderpost. Los orificios de las bisagras en el pilar del timón son cónicos, mientras que los del poste del timón son cilíndricos. El lazo inferior del poste del timón no tiene orificio pasante y es un soporte que soporta el peso del volante. En el cojinete de empuje, se coloca una "lenteja" debajo del pasador. Durante el funcionamiento, cuando se desgastan, se reemplazan las lentejas. Para que el volante no se levante y se desprenda de las bisagras por el impacto de la ola, 1 de los pasadores, normalmente el de arriba, tiene cabeza. Este diseño le permite quitar el volante sin ingresar al muelle.
Para evitar que el timón se desplace a un ángulo superior a 35 °, se instalan limitadores: repisas en el muelle del timón y poste del timón, cadenas, repisas en la cubierta.
La parte superior del ruderpier está conectada a la culata. Los métodos de conexión pueden ser diferentes, pero se debe cumplir la 1ª condición indispensable: el timón se debe quitar sin un desplazamiento vertical de la culata. La más común es la conexión de brida atornillada. El extremo superior de la culata se muestra en la cubierta donde se encuentra el mecanismo de gobierno.
Para evitar la entrada de agua en el casco del buque a través del corte para el paso de la culata, ésta se coloca en un tubo de babor del timón, cuya conexión con el revestimiento exterior y la cubierta es estanca.
El uso de timones aerodinámicos le permite reducir la resistencia al agua cuando la embarcación está en movimiento. Esto aumenta la capacidad de control de la embarcación y reduce la potencia gastada en el cambio de timón.
El marco de un manillar hueco consta de un pilar de timón, un borde exterior y varias nervaduras. Las láminas de revestimiento están conectadas al marco mediante soldadura.
Colgar un timón ordinario de 2 capas se hace de la misma manera que uno de 1 capa, pero se hacen 2 pasadores, lo que le permite acercar la pala del timón lo más cerca posible del poste del timón (también se hace aerodinámico). Es una parte fija de la pala del timón: el contratimón. Este diseño le permite aumentar la velocidad de la embarcación en un 5-6%.
a) Volante plano ordinario tiene un eje de rotación en el borde delantero del volante. La pala del timón 9, hecha de una gruesa chapa de acero, está reforzada en ambos lados con rigidizadores 8. Están fundidos o forjados integralmente con el borde vertical engrosado del timón - el reperforador 7 - con bisagras 6, en las que los pasadores 5 de el timón, colgado en las bisagras 4 del poste del timón 1, están firmemente fijados. Los pasadores están revestidos de bronce y los lazos del timón son casquillos de retroceso. El pasador inferior del muelle del timón ingresa al rebaje del talón de la popa 10, en el que se inserta un casquillo de bronce con una lenteja de acero endurecido en la parte inferior para reducir la fricción. El talón de popa a través de las lentejas adquiere la presión del volante.
Para evitar que el volante se mueva hacia arriba, uno de los pasadores, generalmente el superior, tiene una cabeza en el extremo inferior. La parte superior del pilar del timón está conectada a la mecha 2 del timón mediante una brida especial 3. La brida está ligeramente desplazada del eje de rotación, por lo que se forma un hombro y se facilita la rotación de la pala del timón. El desplazamiento de la brida permite, durante la reparación de la pala del timón, sacarla de las bisagras del timón sin levantar la culata, separando la brida y girando la pala y la culata en diferentes direcciones.
Los timones planos ordinarios tienen un diseño simple y fuerte, pero crean mucha resistencia al movimiento de la embarcación, por lo que se requiere mucho esfuerzo para moverlos. En los barcos modernos se utilizan timones aerodinámicos, equilibrados y semiequilibrados.
b) Pluma dirección aerodinámica es un marco impermeable de metal soldado revestido con chapa de acero.
A Perú se le da una forma aerodinámica y, a veces, se le instalan accesorios especiales adicionales: carenados. Ruderpost también se simplifica.
en) A rueda de balance parte de la pluma se desplaza del eje de rotación hacia la proa del barco. El área de esta parte, llamada parte de equilibrio, es del 20 al 30% del área total de la pluma. Cuando se cambia el timón, la presión de los flujos de agua que se aproximan en la parte equilibradora de la pluma ayuda a girar el timón, lo que reduce la carga en la máquina de dirección.
d) Rueda semibalanceada se diferencia del de equilibrio en que su parte de equilibrio tiene una altura más baja que la principal.
Volantes equilibrados y semiequilibrados- estos son timones en los que la pala del timón se encuentra a ambos lados del eje de rotación. Estos timones requieren menos esfuerzo para cambiar. Parte del área ubicada hacia adelante desde el eje de rotación es la parte de equilibrio del timón. La relación del área de la parte de equilibrio con el resto es el grado de equilibrio y se expresa en%. En barcos modernos, el grado de equilibrio es del 20-30%
El volante se llama equilibrio si la altura de su parte de equilibrio es igual a la altura de la parte principal del volante. Si la parte de equilibrio tiene una altura más baja a lo largo del eje de la culata que la parte principal, entonces dicho volante: semi-equilibrado.
El volante de equilibrio se cuelga de un poste de popa que no tiene poste de timón. El timón está colgado de 2 bisagras en la parte superior y el cojinete de empuje, pero puede haber otro diseño: el timón está sujeto por la culata, que tiene un cojinete de empuje en la parte inferior del puerto del timón. A menudo hay un volante externo equilibrado. La pluma de un volante de este tipo no tiene ningún soporte y está sostenida solo por una culata, que a su vez se encuentra sobre cojinetes de empuje y empuje.
Dirección activa Es un volante aerodinámico equipado con una pequeña hélice. Cuando se cambia el timón, la fuerza de parada de la hélice se suma a la fuerza que se produce en el voladizo. Para mejorar la eficiencia, el tornillo se coloca en una boquilla guía. El tornillo gira desde un motor eléctrico colocado en un accesorio en forma de gota en el volante. La potencia de la instalación va desde los 50 hasta los 700cv. En caso de accidente de las máquinas principales, se puede utilizar el tornillo de cola, la embarcación mantendrá una velocidad de 4-5 nudos.
Hélices de proa. En la proa de la embarcación se realizan túneles transversales, en los que se colocan pequeñas hélices. El diámetro de los propulsores alcanza los 2 m, la potencia del motor es de hasta 800 hp. Para cambiar la dirección del chorro se utiliza un sistema de amortiguadores, además de invertir la hélice.
Los propulsores brindan capacidad de control a velocidades bajas y en reversa, lo que le permite moverse incluso con un retraso. Se puede utilizar en una variedad de barcos.
Accionamiento sectorial con transmisión por cable de dirección. En lugar de un timón recto, se fija un sector en el baller. Cada rama del cable de dirección corre alrededor del sector a lo largo de una ranura especial y está unida a su cubo. Con este diseño, se elimina la holgura en la rama que no funciona del cable de dirección. El valor del ángulo central del sector debe ser tal que el cable de dirección no tenga grandes torceduras. Suele ser igual al doble del ángulo del timón, es decir 70 o.
Al reparar un timón en el mar, debe fijarse en una posición determinada. Para esto, el mecanismo de dirección tiene un freno. Se instala un arco de freno en el sector, al que se presiona la zapata de freno mediante un tornillo.
A unidad de sector con engranaje los dientes están situados a lo largo del arco del sector y engranan con el engranaje asociado al mecanismo de dirección. El sector dentado se asienta libremente sobre la culata y está conectado a un timón recto fijado rígidamente a la culata a través de resortes amortiguadores. Tal conexión protege los dientes del sector y los engranajes de roturas cuando la ola golpea la pala del timón.
En la actualidad, es muy utilizado accionamientos hidraulicos, que son una especie de accionamiento del timón. Se instala un control deslizante en un timón longitudinal recto, que está conectado por varillas a los pistones de los cilindros. Los cilindros están conectados a una bomba accionada por un motor eléctrico. Al bombear líquido del primer cilindro a otro, los pistones se mueven y giran el timón. Se incluye una válvula de derivación en el sistema de accionamiento. Cuando una ola golpea la pala del timón, se crea un exceso de presión en el primero de los cilindros, el líquido ingresa al otro cilindro a través de una tubería adicional a través de la válvula de derivación, igualando la presión. Así, se suavizan los tirones del timón.
Las máquinas de vapor y los motores eléctricos se utilizan para accionar los mecanismos de dirección. En barcos grandes, por regla general, se utilizan accionamientos manuales, instalados en la timonera. Para facilitar el desplazamiento del volante entre el volante y el tambor de la máquina de dirección, se incluye un engranaje o tornillo sinfín.
\u003d Clase marinero II (pág. 56) \u003d
