§ 31. Timoneria

Il dispositivo di governo serve a cambiare la direzione del movimento della nave, fornendo lo spostamento della pala del timone di un certo angolo in un dato periodo di tempo.

Gli elementi principali del dispositivo di guida sono mostrati in fig. 54.

Volante- il corpo principale che assicura il funzionamento del dispositivo. Opera solo sulla rotta della nave e nella maggior parte dei casi si trova a poppa. Di solito la nave ha un timone. Ma a volte, per semplificare la progettazione del timone (ma non il dispositivo di governo, che diventa più complicato), vengono installati diversi timoni, la cui somma delle aree dovrebbe essere uguale all'area stimata della pala del timone .

L'elemento principale del volante- piuma. A seconda della forma della sezione trasversale, la pala del timone può essere: a) lamellare o piatta, b) aerodinamica o profilata.

Il vantaggio di una pala del timone profilata è che la forza di pressione su di essa supera (del 30% o più) la pressione sul timone lamellare, il che migliora l'agilità della nave. La distanza del centro di pressione di un tale timone dal bordo in entrata (anteriore) del timone è inferiore, e anche il momento richiesto per girare un timone profilato è inferiore a quello di un timone a piastra. Di conseguenza, sarà necessaria anche una macchina sterzante meno potente. Inoltre, un timone profilato (aerodinamico) migliora il funzionamento dell'elica e crea meno resistenza al movimento della nave.

La forma della proiezione della pala del timone sul DP dipende dalla forma della formazione poppiera dello scafo e l'area dipende dalla lunghezza e dal pescaggio della nave (L e T). Per le navi marittime, l'area della pala del timone è selezionata entro l'1,7-2,5% della parte sommersa dell'area del piano centrale della nave. L'asse del calcio è l'asse di rotazione della pala del timone.

Asta del timone entra nella fessura di poppa dello scafo attraverso il tubo del timone. Sulla parte superiore del calcio (testa) è attaccata una leva alla chiave, chiamata timone, che serve a trasmettere la coppia dalla trasmissione attraverso il calcio alla pala del timone.

Riso. 54. Dispositivo di sterzo. 1 - piuma del timone; 2 -baller; 3 - timone; 4 - macchina sterzante con timoneria; 5 - tubo timone; 6 - connessione a flangia; 7 - azionamento manuale.

I timoni delle navi sono generalmente classificati secondo i seguenti criteri (Fig. 55).

Secondo il metodo di fissaggio della pala del timone allo scafo della nave, si distinguono i timoni:

A) semplice - con supporto all'estremità inferiore del volante o con molti supporti sull'asse del timone;

B) semisospeso - supportato su un'apposita staffa in un punto intermedio lungo l'altezza della pala del timone;

C) sospeso - appeso a un ballerino.

In base alla posizione dell'asse di rotazione rispetto alla pala del timone, si distinguono i timoni:

A) pebalapsyriye - con un asse situato sul bordo anteriore (in entrata) della penna;

B) semibilanciato - con un asse situato a una certa distanza dal bordo d'attacco del timone, e l'assenza di un'area nella parte superiore della pala del timone, davanti all'asse di rotazione;

Riso. 55. Classificazione dei timoni delle navi in ​​​​base al metodo di fissaggio allo scafo e alla posizione dell'asse di rotazione: a - sbilanciato; b- bilanciamento. 1 - semplice; 2 - semisospeso; 3 - appeso.

c) bilanciamento - con un asse posizionato allo stesso modo di quello di un volante semibilanciato, ma con l'area della parte di bilanciamento della penna per l'intera altezza del volante.

Il rapporto tra l'area della parte di bilanciamento (prua) e l'intera area del timone è chiamato coefficiente di compensazione, che per le navi marittime è compreso tra 0,20 e 0,35 e per le navi fluviali 0,10- 0,25.

Sterzoè un meccanismo che trasmette al volante le forze sviluppate nei motori e nelle macchine sterzanti.

macchina sterzante sulle navi è alimentato da motori elettrici o elettroidraulici. Sulle navi di lunghezza inferiore a 60 m è consentito installare azionamenti manuali anziché una macchina. La potenza della timoneria viene selezionata in base al calcolo dello spostamento del timone fino a un angolo massimo di 35 ° da un lato all'altro in 30 secondi.

La timoneria è progettata per trasmettere i comandi dal navigatore dalla timoneria alla timoneria nel vano timone. Le più utilizzate sono le trasmissioni elettriche o idrauliche. Sulle piccole imbarcazioni vengono utilizzate trasmissioni a rulli o cavi, in quest'ultimo caso questa trasmissione è chiamata trasmissione a cavo sterzante.

Riso. 56. Volante attivo: a - con un ingranaggio conico sulla vite; b - con un motore elettrico di una versione ad acqua.

dispositivi di controllo monitorare la posizione dei timoni e il corretto funzionamento dell'intero dispositivo.

I dispositivi di controllo trasmettono gli ordini al timoniere durante la guida manuale del volante. La timoneria è uno dei dispositivi più importanti che garantiscono la sopravvivenza della nave.

In caso di incidente, la timoneria dispone di una timoneria di riserva, costituita da un volante e da un comando a mano, situata nel vano timone o in prossimità di essa.

A basse velocità, i dispositivi di governo diventano insufficientemente efficaci e talvolta rendono la nave completamente incontrollabile.

Per aumentare la manovrabilità su navi moderne di alcuni tipi (pesca, rimorchiatori, navi passeggeri e speciali e navi), vengono installati timoni attivi, ugelli rotanti, propulsori o eliche a palette. Questi dispositivi consentono alle navi di eseguire autonomamente manovre complesse in alto mare, nonché di passare senza rimorchiatori ausiliari di ristrettezza, entrare nell'area acquatica della rada e del porto e avvicinarsi agli ormeggi, voltarsi e allontanarsi da essi, risparmiando tempo e i soldi.

Sterzo attivo(Fig. 56) è una pala del timone aerodinamica, sul cui bordo d'uscita è presente un ugello con un'elica azionata da un ingranaggio conico a rulli che passa attraverso un fusto cavo e ruota da un motore elettrico montato sulla testa del fusto. Esiste un tipo di timone attivo con rotazione dell'elica da un motore elettrico alimentato ad acqua (funzionante in acqua) montato nella pala del timone.

Quando il timone attivo viene spostato a bordo, l'elica che lavora al suo interno crea un arresto che fa ruotare la poppa rispetto all'asse di rotazione della nave. Quando l'elica del timone attivo è in funzione mentre la nave è in movimento, la velocità della nave aumenta di 2-3 nodi. Quando i motori principali vengono fermati dal funzionamento dell'elica del timone attivo, alla nave viene data una bassa velocità fino a 5 nodi.

Ugello girevole, installato al posto del timone, quando viene spostato a bordo, devia un getto d'acqua lanciato dall'elica, la cui reazione provoca una virata dell'estremità poppiera della nave. Gli ugelli rotanti sono utilizzati principalmente su navi fluviali.

Propulsori vengono solitamente eseguiti sotto forma di tunnel che passano attraverso lo scafo, nel piano dei telai, nelle estremità di poppa e di prua della nave. I tunnel ospitano un'elica, un'elica o un getto d'acqua, che creano getti d'acqua, le cui reazioni, dirette da lati opposti, fanno girare la nave. Quando i dispositivi di poppa e prua funzionano su un lato, la nave si muove con un ritardo (perpendicolare al piano diametrale della nave), il che è molto conveniente quando la nave si avvicina o si allontana dal muro.

Anche le eliche a palette installate alle estremità dello scafo aumentano la manovrabilità della nave.

Il dispositivo di governo del sottomarino offre qualità di manovra più diverse. Il dispositivo è progettato per fornire la controllabilità dei sottomarini nei piani orizzontale e verticale.

Il controllo del sottomarino sul piano orizzontale garantisce la navigazione della barca su una determinata rotta e viene eseguito verticali e timoni, la cui area è leggermente più grande dell'area dei timoni delle navi di superficie ed è determinata entro il 2-3% dell'area della parte sommersa del piano diametrale della barca.

Il controllo del sottomarino nel piano verticale a una determinata profondità è fornito da timoni orizzontali.

Sterzo timoni orizzontali consiste di due coppie di timoni con le loro trasmissioni e ingranaggi. I timoni sono realizzati in coppia, cioè su un albero orizzontale, due penne del timone identiche si trovano sui lati della barca. I timoni orizzontali lo sono foraggio e nasale a seconda della posizione lungo la lunghezza della barca. L'area dei timoni orizzontali di poppa è 1,2-1,6 volte più grande dell'area dei timoni di prua. Per questo motivo, l'efficienza dei timoni orizzontali di poppa è 2-3 volte superiore all'efficienza dei timoni di prua. Per aumentare il momento creato dai timoni orizzontali di poppa, di solito si trovano dietro le eliche.

I timoni orizzontali di prua sui moderni sottomarini sono ausiliari, vengono fatti collassare e installati nella sovrastruttura di prua al di sopra della linea di galleggiamento in modo da non creare ulteriore resistenza e non interferire con il controllo della barca utilizzando i timoni orizzontali di poppa ad alte velocità sott'acqua.

Di solito, a piena e media velocità sott'acqua, il sottomarino è controllato utilizzando solo i timoni orizzontali di poppa.

A bassa velocità, il controllo della barca con i timoni orizzontali di poppa diventa impossibile. Viene chiamata la velocità alla quale la barca perde il controllo velocità inversa. A questa velocità, la barca deve essere governata simultaneamente dai timoni orizzontali di poppa e di prua.

I componenti principali del dispositivo di governo dei timoni orizzontali e dei timoni verticali sono dello stesso tipo.

Il dispositivo di governo è progettato per garantire la controllabilità della nave (stabilità sulla rotta e agilità).

La vista generale del dispositivo di guida è mostrata in Fig.6.20. La struttura del dispositivo di sterzo comprende un volante, un azionamento dello sterzo, un azionamento di controllo.

Vrul include una pala del timone e un calcio. La base della pala del timone è un potente raggio verticale - ruderpiece. Gli irrigidimenti orizzontali e gli anelli sono collegati al ruderpiece. Secondo la sezione trasversale, i timoni sono divisi in lamellari e aerodinamici. Timone aerodinamico - cavo nella sezione trasversale ha una forma a goccia, migliora la manovrabilità, aumenta l'efficienza dell'elica, avendo il suo

Riso. 6.19 Principali tipi di timoni: un- ordinario squilibrato; b- bilanciamento; in- bilanciatore sospeso; G- semibilanciato semisospeso.

galleggiabilità, riduce il carico sui cuscinetti. A causa di questi vantaggi, praticamente tutte le navi marittime hanno timoni aerodinamici. In base alla posizione dell'asse di rotazione, i timoni si dividono in: sbilanciati, semibilanciati ed equilibrati, secondo il metodo di attacco allo scafo della nave - ordinari, sospesi e semisospesi (Fig. 6.19). Per i timoni bilanciati e semibilanciati, parte dell'area del timone (fino al 20%) si trova in avanti rispetto all'asse di rotazione del timone, il che riduce il momento e la potenza necessari per girare il timone e il carico sui cuscinetti.

Il calcio viene utilizzato per trasmettere la coppia alla pala del timone e farla girare. Baller - un'asta diritta o curva, che è attaccata a un'estremità alla pala del timone usando una flangia o un cono, e l'altra estremità entra nello scafo della nave attraverso un tubo del timone e un premistoppa. Il calcio è supportato da cuscinetti ed è montato sulla sua estremità superiore. timone- leva a un braccio oa due bracci.

L'azionamento dello sterzo collega l'asta del timone con la macchina dello sterzo ed è costituito da una barra del timone e da una trasmissione corrispondente ad essa dalla macchina dello sterzo. L'azionamento del pistone idraulico fig. 6.21 e la macchina sterzante a cilindri oscillanti fig. 6.23. Vengono utilizzati l'azionamento del settore degli ingranaggi (tipo obsoleto), il timone e la vite (Fig. 6.22).

Riso. 6.20. Sterzo.

1 - piuma del timone; 2 - ruderpis; 3 - ballerino; 4 - cuscinetto inferiore; 5 - macchina sterzante; 6 - tubo di aiuto.

La sicurezza della nave dipende dalla timoneria, pertanto è necessario che, oltre alla trasmissione principale, ci sia una riserva. L'azionamento principale deve garantire che il timone sia ruotato a piena velocità da 35° da un lato a 30° dall'altro in 28 secondi (limitatore meccanico del timone a 35° e finecorsa a 30°). La trasmissione di riserva deve essere in grado di spostare il timone a velocità dimezzata (ma non inferiore a 7 nodi) da 20° a 20° dall'altra parte in 60 secondi. Deve essere fornita una trasmissione di emergenza se una qualsiasi linea di galleggiamento passa sopra il ponte del timone (lo spazio in cui si trova la timoneria).

Data la particolare importanza della macchina di governo per la sicurezza della nave, le navi moderne installano solitamente due trasmissioni identiche che soddisfano i requisiti per la trasmissione principale (Fig. 6.21). Ciò aumenta notevolmente l'affidabilità del dispositivo di guida, poiché in questo caso è possibile la sostituzione reciproca dei nodi.

Con un azionamento idraulico, il volante viene girato fornendo olio ad alta pressione a uno dei cilindri idraulici e, sotto l'azione dello stantuffo, la barra del timone e il volante girano (l'olio fuoriesce liberamente dal cilindro idraulico opposto).

Riso. 6.21. Vista generale (a) e schema di funzionamento della macchina sterzante elettroidraulica (b): 1 baller, 2 - timone, 3 - cilindro, 4 - stantuffo, 5 - motore elettrico, 6 - pompa dell'olio, 7 - posto di comando .

Riso. 6.22. Timonerie: un- timone; b- vite; in- settore.

1- piuma del timone; 2 giocatori; 3- timone; 4- shturtros; Settore a 5 denti; Ammortizzatore a 6 molle;

mandrino a 7 viti; 8- cursore.

Azionamento manuale del timone (Fig. 6.22. un) viene utilizzato sulle barche. Poiché i cavi sono avvolti sul tamburo in direzioni opposte, quando il volante con il tamburo ruota, un cavo si allunga e il secondo si accorcia, il che fa girare la barra e il volante.

Avvitamento a vite (Fig. 6.22. b) viene utilizzato su piccole imbarcazioni. Poiché la filettatura sul mandrino si trova nell'area dei cursori della direzione opposta, quando il mandrino ruota in una direzione, i cursori si avvicinano l'uno all'altro e, quando vengono ruotati nell'altra direzione, si allontanano l'uno dall'altro. Questo fa girare la barra e il timone.

La trasmissione del settore degli ingranaggi era precedentemente ampiamente utilizzata (Fig. 6.22. in). È azionato da un motore elettrico tramite un cambio. In questa trasmissione, il timone, come sempre, è saldamente piantato sul calcio e il settore degli ingranaggi ruota liberamente sul calcio. La barra del timone è collegata al settore da un ammortizzatore a molla, che attutisce l'impatto delle onde trasmesse dalla pala del timone al cambio

L'unità di controllo della timoneria collega il volante situato nella timoneria e la timoneria. I più comuni sono gli azionamenti elettrici e idraulici.

Riso. 6.23. Timoneria con cilindri oscillanti

In spazi ristretti a bassa velocità, la nave non obbedisce bene al timone, poiché la bassa velocità del flusso sul timone riduce drasticamente la forza idrodinamica trasversale sul timone. Pertanto, in questi casi, di solito ricorrono all'ausilio di rimorchiatori o installano sulla nave mezzi di controllo attivo (ACS): propulsori, colonne a elica rotante retrattile, timoni attivi, ugelli rotanti.

I propulsori (Fig. 6.24.a) sono solitamente installati a prua della nave e talvolta a poppa. Affinché la nicchia nello scafo non crei ulteriore resistenza mentre la nave è in movimento, viene chiusa con persiane.

Il piantone dello sterzo retrattile fornisce supporto in qualsiasi direzione, quindi viene spesso utilizzato su piccole imbarcazioni e barche per tenerlo in un posto a grandi profondità. A basse profondità, la colonna potrebbe essere danneggiata.

Un volante attivo (Fig. 6.25) è una piccola vite installata nel volante e azionata da un motore elettrico o da un motore idraulico situato in una capsula incorporata nel volante. In alcuni casi, l'elica è azionata da un motore elettrico situato nella barra del timone attraverso un albero che passa attraverso un ceppo cavo. Quando il motore principale non è in funzione, il volante può ruotare fino a 90 ° e creare un'enfasi nella giusta direzione quando è in funzione la vite ausiliaria. A volte questa opzione ACS viene utilizzata quando è necessario garantire una bassa velocità della nave dell'ordine di 2 - 4 nodi

Riso. 6.24. Propulsore (a) e piantone dello sterzo a propulsione rotante retrattile (b).

L'ugello girevole (Fig. 6.25.b) è un corpo anulare aerodinamico, all'interno del quale ruota la vite. Quando l'ugello viene ruotato, il getto d'acqua lanciato dall'elica viene deviato, provocando la virata della nave. L'ugello girevole migliora notevolmente l'agilità a basse velocità e soprattutto in retromarcia. Ciò è dovuto al fatto che l'intero getto d'acqua viene deviato dall'ugello sia in avanti che in retromarcia, a differenza del volante. Inoltre, in alcuni casi, l'ugello consente di aumentare l'efficienza dell'elica.

Per

il ripper mover, come mostrato nella prima parte, permette alla nave di muoversi in qualsiasi direzione.

Fig.6.25 Timone attivo (a) e ugello rotante (b): 1- pala del timone; 2- vite ausiliaria; 3- motore elettrico, 4- baller; 5- cavo elettrico; 6- elica; Rotativo a 7 ugelli.

I complessi azimutali AZIPOD, che installo su navi passeggeri e persino su navi artiche, stanno guadagnando sempre più popolarità. Un layout tipico comprende: due posizioni a poppa, eliche rotanti che sostengono le gondole, che ospitano motori elettrici adatti a far ruotare le eliche "tiranti" (PRP) (Fig. 6.26). La potenza di ogni colonna è fino a 24.000 kW.

Fig.6.26. Eliche del timone AZIPOD

Uno speciale azionamento idraulico assicura la rotazione di ciascuna delle gondole di 360° con una velocità angolare fino a 8° al secondo. Il controllo della rotazione della vite consente di selezionare qualsiasi modalità di funzionamento nell'intervallo da "tutto avanti" a "tutto indietro". È essenziale che la modalità "tutto indietro" possa essere fornita alla nave senza ruotare le gondole di 180°.

“Modalità di guida"-utilizzato quando la nave si muove a una velocità relativamente elevata; le gondole vengono ruotate in modo sincrono (angoli di rotazione del giunto entro ±35°). Si nota l'elevata efficienza idrodinamica di un tale complesso di governo: la controllabilità della nave rimane accettabile anche quando la rotazione delle eliche si arresta. La modalità di marcia consente la frenata di emergenza (a causa della retromarcia - senza girare le colonne);

“Modalità di manovra” (forma morbida)- utilizzato quando la nave si muove a una velocità relativamente bassa. In questa modalità, una delle gondole mantiene la funzione di dispositivo "in marcia", la seconda viene ruotata di 90 °, costringendola a funzionare come un potente propulsore di poppa;

“Modalità di manovra” (hard form) - le eliche spostate a dritta ea sinistra (+45° e -45°) le fanno ruotare “avanti” o “indietro”. Se la vite della gondola destra funziona "in avanti", la sinistra - "indietro", c'è una forza di controllo trasversale nella direzione del lato di tribordo; in una situazione simmetrica - in direzione del lato sinistro.

Timoneria: un insieme di meccanismi, assiemi e assiemi che forniscono il controllo della nave. I principali elementi strutturali di qualsiasi dispositivo di guida sono:
- corpo di lavoro - pala del timone (timone) o ugello guida rotante;
- baller che collega il corpo di lavoro con lo sterzo;
- una macchina di governo che trasmette la forza dalla macchina sterzante al corpo di lavoro;
- una macchina sterzante che crea uno sforzo per ruotare il corpo di lavoro;
- un azionamento di controllo che collega la macchina sterzante con il posto di comando.
Sulle navi moderne sono installati timoni aerodinamici cavi, costituiti da nervature orizzontali e diaframmi verticali rivestiti con guaina in acciaio (Fig. 4). La pelle è fissata al telaio con rivetti elettrici. Lo spazio interno del volante è riempito con sostanze resinose o schiuma poliuretanica autoschiuma PPU3S.
I timoni dipendono dalla posizione dell'asse di rotazione:
1) bilanciamento (Fig. 4, 6), l'asse di rotazione passa attraverso la pala del timone;
2) sbilanciato (Fig. 5), l'asse di rotazione coincide con il bordo d'attacco della lama;
3) timoni semibilanciati.
Il momento di resistenza alla rotazione di un volante bilanciato o semibilanciato è inferiore a quello di uno sbilanciato e, di conseguenza, la potenza richiesta alla macchina sterzante è inferiore.
Secondo il metodo di attacco, i timoni sono divisi in:
1) Sospesi, che sono fissati con una connessione a flangia orizzontale allo stock e installati solo su navi da miniera piccole e piccole.
2) semplice.
Un semplice volante bilanciato monocuscinetto (vedi Fig. 4) poggia con un perno contro il fermavetro del tallone del montante di poppa. Per ridurre l'attrito, la parte cilindrica del perno ha un rivestimento in bronzo e una boccola in bronzo è inserita nel tallone del montante di poppa. Il collegamento del timone con l'asse è flangiato orizzontalmente su sei bulloni o conico. Con una connessione conica, la parte terminale conica del calcio viene inserita nel foro conico del diaframma dell'estremità superiore del timone e serrata saldamente con un dado, il cui accesso è fornito tramite un coperchio montato su viti incluse nella pelle del timone. Il calcio curvo permette di separare lo smontaggio del timone e del calcio (quando sono reciprocamente ruotati).
Un semplice timone sbilanciato a due cuscinetti (Fig. 5) è chiuso dall'alto con un diaframma in lamiera e una testa in ghisa, che ha una flangia per collegare il timone al calcio e un anello per il supporto del perno superiore. Back-out, bronzo o altre boccole sono inserite nell'anello ruderpost.
L'insufficiente rigidità del supporto inferiore dei timoni di equilibrio provoca spesso vibrazioni della poppa della nave e del timone. Questo svantaggio è assente nel timone bilanciato con timone amovibile (Fig. 6). Un tubo è incorporato nella penna di un tale volante, attraverso il quale passa un palo del timone rimovibile. L'estremità inferiore del palo del timone è fissata con un cono nel tallone del palo di poppa e l'estremità superiore è fissata con una flangia al palo di poppa. I cuscinetti sono installati all'interno del tubo. Ruderpost nei punti di passaggio attraverso i cuscinetti ha un rivestimento in bronzo. Il timone è fissato al calcio con una flangia.
Un'elica ausiliaria è posta nel timone attivo (Fig. 7). Quando il timone viene spostato, la direzione dell'arresto dell'elica ausiliaria cambia e si verifica un ulteriore momento che fa girare la nave.
Il senso di rotazione della vite ausiliaria è opposto al senso di rotazione della vite principale. Il motore elettrico si trova nel volante o nel vano del timone. In quest'ultimo caso, il motore elettrico è direttamente collegato ad un albero verticale che trasmette la rotazione al riduttore di propulsione. L'elica del timone attivo può fornire alla nave una velocità fino a 5 nodi.
Su molte navi della flotta peschereccia, invece del timone, è installato un ugello guida rotante (Fig. 8), che crea la stessa forza laterale del timone ad angoli di spostamento più piccoli. Inoltre, il momento sul calcio dell'ugello è circa due volte inferiore al momento sul calcio del timone. Per garantire una posizione stabile dell'ugello durante lo spostamento e aumentare la sua azione di sterzata, uno stabilizzatore è fissato alla sezione di coda dell'ugello nel piano dell'asse dell'albero. Il design e il fissaggio dell'ugello sono simili al design e al fissaggio del volante di bilanciamento.

Fig. 4 Organi di lavoro dei dispositivi di sterzo: bilanciamento monocuscinetto del volante.
1 - magazzino; 2 - flangia; 3 - rivestimento del volante; 4 - rivestimento della carenatura; 5 - diaframma verticale; 6 - costola orizzontale; 7 - tacco di poppa; 8 - dado; 9 - rondella; 10 - perno dello sterzo; 11 - rivestimento in bronzo del perno; 12 - boccola in bronzo (cuscinetto); 13 - vetro resistente; 14 - canale per lo smontaggio della coppa di spinta.

Fig.5. I corpi di lavoro dei dispositivi di sterzo: il volante è a due cuscinetti, sbilanciato.
1 - magazzino; 2 - flangia; 3 - rivestimento del volante; 7 - tacco di poppa; 8 - dado; 9 - rondella; 10 - perno dello sterzo; 11 - rivestimento in bronzo del perno; 12 - boccola in bronzo (cuscinetto); 15 - tubo timone; 17 - ruderpost; 18 - ritiro.

Fig.6 Bilanciere con asta del timone rimovibile.
1 - magazzino; 3 - rivestimento del volante; 7 - tacco di poppa; 11 - rivestimento in bronzo del perno; 12 - boccola in bronzo (cuscinetto); 15 - tubo timone; 19 - flangia ruderpost; 20 - ruderpost rimovibile; 21 - tubo verticale.

Riso. 7 Volante attivo.
3 - rivestimento del volante; 4 - rivestimento della carenatura; 23 - cambio con carenatura; 24 - stabilizzatore;

Baller - una trave cilindrica d'acciaio curva o diritta, portata fuori attraverso il tubo del timone nel vano del timone. Il collegamento del tubo del timone con la pelle esterna e il piano di calpestio è a tenuta stagna. Nella parte superiore del tubo sono installati un premistoppa di tenuta e cuscinetti di serie, che possono essere di supporto e spinta.
La timoneria deve avere le trasmissioni: principale e ausiliaria, e se si trovano al di sotto della linea di galleggiamento del carico, un'ulteriore emergenza situata sopra il ponte delle paratie. Invece di un azionamento ausiliario, è consentito installare un doppio azionamento principale, costituito da due unità autonome. Tutte le unità devono funzionare indipendentemente l'una dall'altra, ma in via eccezionale possono avere alcune parti comuni. L'azionamento principale deve essere alimentato da fonti di alimentazione, l'azionamento ausiliario può essere manuale.
Il design dell'azionamento del timone dipende dal tipo di timoneria. Sulle navi della flotta peschereccia sono installati timoni elettrici ed elettroidraulici. I primi sono realizzati sotto forma di un motore elettrico CC, i secondi - sotto forma di un complesso motore-pompa elettrico in combinazione con un azionamento idraulico a stantuffo, a palette o a vite. Le macchine sterzanti manuali in combinazione con un cavo dello sterzo, un rullo o un azionamento dello sterzo idraulico si trovano solo su piccole e piccole navi minerarie.
Il controllo remoto della timoneria dalla timoneria è fornito da trasmissioni teledinamiche, chiamate teletrasmissioni sterzanti o telemotori sterzanti. Sui moderni pescherecci hanno trovato applicazione le teletrasmissioni timonerie idrauliche ed elettriche. Spesso vengono duplicati o combinati in elettroidraulici.
La teletrasmissione elettrica è costituita da un apposito controller posto nel piantone dello sterzo e collegato tramite un impianto elettrico al dispositivo di avviamento della macchina sterzante. Il controller è controllato da un volantino, una maniglia o un pulsante.
La teletrasmissione idraulica è costituita da una pompa a mano azionata da un volante e da un sistema di tubazioni che collegano la pompa all'avviamento dello sterzo. Il fluido di lavoro del sistema è una miscela antigelo di acqua con glicerina o olio minerale.
Il comando degli azionamenti timoneria principale ed ausiliario è indipendente e viene effettuato dalla plancia di comando, oltre che dal vano timone. Il tempo di transizione dall'azionamento principale a quello ausiliario non deve superare i 2 minuti. Se sono presenti postazioni di comando per la timoneria principale nella timoneria e nella cabina commerciale, il guasto del sistema di comando da una postazione non dovrebbe interferire con il controllo da un'altra postazione.
L'angolo del timone è determinato dall'assiometro installato in ogni postazione di comando. Inoltre, viene applicata una scala al settore del timone o ad altre parti rigidamente collegate al calcio per determinare l'effettiva posizione del timone. La coerenza automatica tra velocità, direzione di rotazione e posizione del timone e velocità, lato e angolo del timone è fornita da un servomotore.
Il freno del timone (stopper) è progettato per trattenere il timone durante le riparazioni di emergenza o quando si passa da una trasmissione all'altra. Il più comunemente usato è un fermo a nastro che blocca direttamente l'asse del timone. Le trasmissioni a settore hanno fermi per ganasce in cui la ganascia del freno viene premuta contro un arco speciale sul settore. Negli azionamenti idraulici, le valvole fungono da tappo, bloccando l'accesso del fluido di lavoro agli azionamenti.
Mantenere la nave su una determinata rotta in condizioni meteorologiche favorevoli senza la partecipazione del timoniere è fornita da un pilota automatico, il cui principio di funzionamento si basa sull'uso di una girobussola o di una bussola magnetica. I controlli normali sono collegati all'autopilota. Quando l'imbarcazione si stabilisce su una determinata rotta, il timone viene impostato sulla posizione zero lungo l'assiometro e l'autopilota viene attivato. Se, sotto l'influenza di vento, onde o correnti, l'imbarcazione devia dalla rotta impostata, il motore elettrico del sistema, ricevuto un impulso dal sensore della bussola, assicura che l'imbarcazione ritorni sulla rotta impostata. Quando si cambia rotta o si effettuano manovre, l'autopilota viene disattivato e passa al governo normale.
I requisiti generali del Registro per la macchina di governo sono i seguenti:
- Ogni nave, ad eccezione delle chiatte navali, deve disporre di un dispositivo affidabile che ne garantisca l'agilità e la stabilità sulla rotta: un dispositivo di governo, un dispositivo con un ugello rotante e altri;
- Tenendo conto dello scopo e del funzionamento speciale della nave, è consentito utilizzare questi dispositivi insieme ai mezzi di controllo attivo della nave (AMSS).
- Il tempo per spostare un timone completamente sommerso o un ugello rotante dalla trasmissione principale (alla massima velocità di avanzamento) da 35 ° di un lato a 30 ° dell'altro non deve superare i 28 s, ausiliario (a una velocità pari alla metà la velocità massima di avanzamento o 7 nodi, a seconda del valore maggiore) da 15° da un lato a 15° dall'altro - 60 s, emergenza (a una velocità di almeno 4 nodi) non è limitata.
Il registro della parte III, capitolo 2 stabilisce i requisiti per tutti gli elementi del dispositivo di governo, fornisce formule per il calcolo dell'efficienza sia dei timoni che degli ugelli rotanti.

Il dispositivo di governo fornisce la controllabilità della nave, ovvero consente di mantenere la nave su una determinata rotta e cambiare la direzione del suo movimento. I componenti del dispositivo di sterzo sono: volante, motore dello sterzo, timoneria, posto di comando e timoneria.

Il timone serve direttamente per mantenere o cambiare la direzione della nave. Consiste in una struttura cava piatta o aerodinamica in acciaio - una pala del timone e un albero rotante verticale - un calcio rigidamente collegato alla penna. Sull'estremità superiore del calcio (testa), portato su uno dei ponti, è montato un settore o leva - timone.
Ad esso viene applicata una forza esterna, che fa girare il calcio. Quando si installa la pala del timone nel piano diametrale di una nave in movimento, manterrà la direzione del movimento.
Se la pala del timone viene deviata da questa posizione, la forza della pressione dell'acqua che agisce sul timone creerà una coppia che farà girare la nave. Motore sterzante - macchina a vapore, elettrica, idraulica o elettroidraulica che aziona il volante.
Il motore dello sterzo è installato sul timone ed è collegato ad esso direttamente, senza ingranaggi intermedi, o separatamente dal timone.

La scatola dello sterzo trasmette la potenza dal motore dello sterzo al calcio. Il posto di controllo è installato nella timoneria. Viene utilizzato per il controllo remoto della macchina sterzante tramite il volante, il controller o il controllo a pulsante.
I controlli sono solitamente montati sulla stessa colonna con l'unità autopilota, una bussola magnetica da viaggio e un ripetitore di girobussola sono installati nelle vicinanze. Per controllare la posizione della pala del timone rispetto al piano centrale dell'imbarcazione, sulla colonna di comando e sulla paratia frontale della cabina sono installati indicatori di virata - assiometri.

timoneria serve per collegare il posto di comando con il meccanismo di avviamento del motore dello sterzo. Gli ingranaggi più semplici sono meccanici, collegando direttamente il volante al dispositivo di avviamento del motore dello sterzo.
Ma presentano una serie di inconvenienti significativi (bassa efficienza, richiedono una manutenzione costante, ecc.) E non vengono utilizzati sulle navi moderne. I principali tipi di timonerie sono elettriche e idrauliche.

Riso. 61 Volanti

a - appartamento ordinario; b - semplificato; c - bilanciato, d - semi-bilanciato

Secondo il design della penna, i timoni possono essere piatti e aerodinamici.

Volante piatto regolare ha un asse di rotazione sul bordo anteriore del volante (Fig. 61, a). La piuma del timone 1, realizzata in lamiera d'acciaio di 20-30 mm di spessore, presenta dei rinforzi 2 che corrono alternativamente da un lato all'altro della piuma.
Sono fusi o forgiati integralmente con un bordo verticale ispessito del timone - ruderpiece 3, che ha un numero di anelli 4 con perni 5 fissati saldamente in essi.Con questi perni, il volante è appeso alle cerniere 6 del montante del ruder 9. I perni hanno un rivestimento in bronzo e gli anelli del palo più rudi sono boccole di ritorno. Il perno inferiore del ruderpiece entra nell'incavo del tallone dello sternpost 10, nel quale è inserita una boccola in bronzo o backout con una lenticchia in acciaio temprato nella parte inferiore per ridurre l'attrito. Il tacco severo attraverso le lenticchie assume l'intero peso del volante.
Per evitare che il volante si alzi uno dei perni, solitamente quello superiore, ha una testa all'estremità inferiore. La parte superiore del timone è collegata all'asta del timone 8 mediante una flangia speciale 7. La flangia è leggermente sfalsata rispetto all'asse di rotazione, che forma una spalla e facilita la rotazione della pala del timone.
La flangia disassata consente, durante la riparazione della pala del timone, di rimuoverla dai cardini dell'asta del timone senza sollevare l'asta, separando la flangia e ruotando la pala e l'asta in direzioni diverse.

Timoni piatti ordinari sono semplici nel design, sono durevoli, ma creano molta resistenza al movimento della nave e richiedono molto sforzo per trasferirli. Pertanto, sulle navi moderne, vengono utilizzati timoni aerodinamici anziché timoni piatti.

Volante aerodinamico in piuma(Fig. 61, b) è un telaio metallico saldato rivestito di lamiera d'acciaio (il guscio d'acciaio è impermeabile). Al Perù viene data una forma aerodinamica. Per ridurre la resistenza dell'acqua al movimento della nave, sul timone sono installati raccordi speciali - carenature e danno una forma aerodinamica al palo del timone.
A seconda della posizione della pala del timone rispetto all'asse della sua rotazione, i timoni si dividono in ordinari, o sbilanciati, bilanciati e semibilanciati.

Al bilanciere(Fig. 61, c) parte della piuma si trova a prua della nave dall'asse di rotazione. L'area di questa parte, chiamata parte di bilanciamento, va dal 20 al 30% dell'intera area della piuma. Quando il timone viene spostato, la pressione dell'acqua in arrivo scorre sulla parte di bilanciamento della piuma aiuta a girare il timone, riducendo così il carico sulla macchina timone.
I timoni bilanciati sono generalmente aerodinamici. Il volante semibilanciato (Fig. 61, d) differisce da quello di bilanciamento in quanto la sua parte di bilanciamento ha un'altezza inferiore a quella principale.

Equilibratore di montaggio e timoni semibilanciati eseguito in modi diversi a seconda del design della poppa e del palo di poppa della nave. Oltre ai principali tipi di timoni considerati, alcune navi utilizzano timoni e propulsori speciali, che possono migliorare notevolmente la manovrabilità della nave. Questi includono: timoni attivi, ugelli rotanti, timoni di prua aggiuntivi e propulsori.

I timoni attivi hanno una forma aerodinamica. Un motore elettrico è montato in un attacco a forma di lacrima sul timone, che aziona una piccola elica montata dietro il bordo d'uscita del timone. L'alimentazione viene fornita al motore elettrico attraverso un baller cavo.
Un timone attivo con arresto del rotore di coda consente di virare efficacemente un'imbarcazione che ha una bassa velocità di movimento o non ha rotta, cosa molto importante quando si naviga in spazi ristretti, durante l'ormeggio e in altri casi.

L'ugello rotante è un anello massiccio, fissato sul baller dal tipo di timone di bilanciamento. Quando l'ugello viene ruotato, il getto d'acqua lanciato dall'elica cambia direzione e questo assicura la rotazione della nave.
Tali ugelli sono utilizzati sui rimorchiatori. I timoni di prua di tipo bilanciato sono installati in aggiunta ai timoni principali per migliorare la manovrabilità in retromarcia. Sono utilizzati sui traghetti e su alcune altre navi.

Per migliorare la manovrabilità della nave vengono utilizzati anche i propulsori. Le loro eliche, pompe o eliche a palette creano un'enfasi nella direzione perpendicolare al DP della nave, che contribuisce alla virata effettiva della nave. I propulsori sono controllati dalla timoneria.

Il dispositivo di governo viene utilizzato per cambiare la direzione dell'imbarcazione o mantenerla su una determinata rotta. In quest'ultimo caso, il compito del dispositivo di governo è quello di resistere a forze esterne, come il vento o la corrente, che possono far deviare l'imbarcazione dalla rotta prevista.

I dispositivi di governo sono noti sin dalla comparsa della prima imbarcazione galleggiante. Anticamente, i dispositivi di governo erano grandi remi oscillanti montati a poppa, su un lato o su entrambi i lati della nave. Durante il Medioevo iniziarono ad essere sostituiti da un timone articolato, che veniva posto a poppa nel piano diametrale della nave. In questa forma, è sopravvissuto fino ad oggi. Il dispositivo di governo è costituito da un timone, un calcio, una macchina di governo, una macchina di governo, una macchina di governo e un posto di comando (Fig. 6.1).

Il dispositivo di governo deve avere due azionamenti: principale e ausiliario.
Timoneria principale- si tratta di meccanismi, attuatori del timone, unità di potenza della timoneria, nonché apparecchiature ausiliarie e mezzi per applicare la coppia allo stock (ad esempio barra o settore), necessari per lo spostamento del timone al fine di governare la nave in condizioni operative normali.
Sterzo ausiliario- è l'attrezzatura necessaria per governare la nave in caso di avaria della macchina di governo principale, ad eccezione della barra del timone, del settore o di altri elementi destinati allo stesso scopo.
L'unità di governo principale deve garantire che il timone venga spostato da 350° da un lato a 350° dall'altro al massimo pescaggio operativo e velocità di avanzamento della nave in non più di 28 secondi.
La macchina di governo ausiliaria deve essere in grado di spostare il timone da 150° da un lato a 150° dall'altro in non più di 60 secondi alla massima immersione operativa della nave e ad una velocità pari alla metà della sua massima velocità operativa in avanti.
Il comando della timoneria ausiliaria deve essere fornito dal vano timone. Il passaggio dall'azionamento principale a quello ausiliario deve essere effettuato in un tempo non superiore a 2 minuti.
Volante- la parte principale del dispositivo di guida. Si trova a poppa e funziona solo durante il movimento della nave. L'elemento principale del volante è una piuma, che può essere di forma piatta (lamellare) o affusolata (profilata).
In base alla posizione della pala del timone rispetto all'asse di rotazione del calcio, si distinguono (Fig. 6.2):
- un normale volante - il piano della pala del timone si trova dietro l'asse di rotazione;
- timone semibilanciato - solo una grande parte della pala del timone è dietro l'asse di rotazione, a causa della quale si ha una coppia ridotta quando il timone viene spostato;
- bilanciamento del timone - la pala del timone si trova su entrambi i lati dell'asse di rotazione in modo che quando il timone viene spostato non si verificano momenti significativi.

A seconda del principio di funzionamento, si distinguono timoni passivi e attivi. I dispositivi di governo sono chiamati passivi, consentendo alla nave di virare solo durante la rotta, più precisamente durante il movimento dell'acqua rispetto allo scafo della nave.
Il complesso dell'elica del timone delle navi non fornisce loro la manovrabilità necessaria quando si muovono a bassa velocità. Pertanto, per migliorare la manovrabilità di molte navi, vengono utilizzati mezzi di controllo attivo che consentono di creare una forza di spinta in direzioni diverse dalla direzione della linea centrale della nave. Questi includono: timoni attivi, propulsori
dispositivi, colonne elicoidali orientabili e ugelli orientabili separati.

Sterzo attivo- questo è un volante con una vite ausiliaria installata su di esso, situata sul bordo posteriore della penna del volante (Fig. 6.3). Un motore elettrico è integrato nella pala del timone, che aziona l'elica, che è collocata in un ugello per proteggerla dai danni. Ruotando la pala del timone insieme all'elica di un certo angolo, si verifica un arresto trasversale che fa virare la nave. Il timone attivo viene utilizzato a basse velocità fino a 5 nodi. Durante le manovre in acque ristrette, il timone attivo può essere utilizzato come elica principale, garantendo un'elevata manovrabilità della nave. Ad alte velocità, l'elica attiva del timone è disattivata e il timone viene spostato nella modalità normale.

Ugelli orientabili separati(figura 6.4). L'ugello orientabile è un anello in acciaio il cui profilo rappresenta l'elemento alare. L'area dell'ingresso dell'ugello è maggiore dell'area di uscita. L'elica si trova nella sua sezione più stretta. L'ugello girevole è montato sul calcio e ruota fino a 40° per lato, sostituendo il timone. Ugelli girevoli separati sono installati su molte navi da trasporto, principalmente per la navigazione fluviale e mista, e forniscono loro un'elevata manovrabilità.

Propulsori(figura 6.5). La necessità di creare mezzi efficaci per controllare la prua della nave ha portato all'equipaggiamento delle navi con propulsori. Le PU creano una forza di spinta nella direzione perpendicolare al piano diametrale della nave, indipendentemente dal funzionamento delle eliche principali e della timoneria. I propulsori sono dotati di un gran numero di navi per vari scopi. In combinazione con un'elica e un timone, il lanciatore offre un'elevata manovrabilità della nave, la possibilità di virare sul posto in assenza di movimento, il ritiro o l'avvicinamento all'ormeggio è praticamente un tronco.

Recentemente si è diffuso il sistema elettromotore AZIPOD (Azimuthing Electric Propulsion Drive), che comprende un generatore diesel, un motore elettrico e un'elica (Fig. 6.6).

Il generatore diesel, situato nella sala macchine della nave, genera elettricità, che viene trasmessa tramite collegamenti via cavo al motore elettrico. Il motore elettrico che fa ruotare l'elica si trova in una gondola speciale. La vite è su un asse orizzontale, il numero di ingranaggi meccanici è ridotto. L'elica del timone ha un angolo di virata fino a 3600, il che aumenta significativamente la controllabilità della nave.
Vantaggi di AZIPOD:
– risparmio di tempo e denaro durante la costruzione;
- ottima manovrabilità;
- il consumo di carburante è ridotto del 10 - 20%;
- la vibrazione dello scafo della nave è ridotta;
- a causa del fatto che il diametro dell'elica è più piccolo - l'effetto della cavitazione è ridotto;
– non c'è effetto di risonanza dell'elica.

Un esempio dell'uso di AZIPOD è una petroliera a doppio effetto (Fig. 6.7), che si muove in mare aperto come una nave convenzionale, e nel ghiaccio si muove a poppa come un rompighiaccio. Per la navigazione sul ghiaccio, la poppa del DAT è dotata di rinforzi rompighiaccio e AZIPOD.

Sulla fig. 6.8. viene mostrato lo schema della disposizione degli strumenti e dei pannelli di controllo: un pannello di controllo per il controllo della nave durante la marcia avanti, il secondo pannello di controllo per il controllo della nave quando si sposta la poppa in avanti e due pannelli di controllo sulle ali del ponte.