§ 31. Urządzenie sterujące
Przekładnia kierownicza służy do zmiany kierunku ruchu statku, zapewniając przesunięcie steru o określony kąt w zadanym czasie.Główne elementy urządzenia sterującego pokazano na ryc. 54.
Kierownica- główny organ zapewniający działanie urządzenia. Działa tylko wtedy, gdy statek się porusza i w większości przypadków znajduje się na rufie. Zwykle na statku jest jeden ster. Ale czasami, aby uprościć konstrukcję kierownicy (ale nie urządzenia sterującego, co w tym przypadku staje się bardziej skomplikowane), instaluje się kilka sterów, których suma obszarów powinna być równa szacunkowej powierzchni płetwę steru.
Główny element kierownicy- pióro. W zależności od kształtu przekroju płetwa steru może być: a) płytowa lub płaska, b) opływowa lub profilowana.
Zaletą profilowanej płetwy steru jest to, że siła nacisku na nią przewyższa (o 30% i więcej) nacisk na ster płytowy, co poprawia manewrowość statku. Odległość środka nacisku takiej kierownicy od dochodzącej (przedniej) krawędzi kierownicy jest mniejsza, a moment potrzebny do skręcenia kierownicy profilowanej jest również mniejszy niż w przypadku kierownicy płytowej. W związku z tym wymagana będzie słabsza maszyna sterująca. Dodatkowo wyprofilowany (opływowy) ster poprawia pracę śruby i stwarza mniejsze opory ruchu jednostki.
Kształt występu płetwy steru na DP zależy od kształtu części rufowej kadłuba, a powierzchnia zależy od długości i zanurzenia statku (L i T). W przypadku statków morskich powierzchnię płetwy steru dobiera się w granicach 1,7–2,5% zanurzonej części powierzchni płaszczyzny środkowej statku. Oś kolby jest osią obrotu płetwy steru.
Kolba steru Dochodzi do falbany rufowej kadłuba przez rurę sterową. Na górze kolby (głowicy) znajduje się dźwignia tzw rumpel, który służy do przenoszenia momentu obrotowego z napędu przez kolbę na płetwę steru.
Ryż. 54. Urządzenie sterujące. 1 - płetwa steru; 2 - baler; 3 - rumpel; 4 - maszyna sterowa z przekładnią kierowniczą; 5 - rura portu sterowego; 6 - połączenie kołnierzowe; 7 - napęd ręczny.
Stery statków są zwykle klasyfikowane według następujących cech (ryc. 55).
Ze względu na sposób mocowania płetwy steru do kadłuba statku wyróżnia się stery:
A) prosty - z podparciem na dolnym końcu kierownicy lub z wieloma podporami na słupie steru;
B) półzawieszony – wsparty na specjalnym wsporniku w jednym punkcie pośrednim na wysokości płetwy steru;
C) zawieszony – zawieszony na kolbie.
Ze względu na położenie osi obrotu względem płetwy steru wyróżnia się stery:
A) pebalapsic - z osią umieszczoną na wiodącej (dochodzącej) krawędzi pióra;
B) półwyważony - z osią umieszczoną w pewnej odległości od krawędzi natarcia steru i brakiem obszaru w górnej części płetwy steru, przed osią obrotu;
Ryż. 55. Klasyfikacja sterów statków w zależności od sposobu ich mocowania do kadłuba i położenia osi obrotu: a - niewyważone; b- równoważenie. 1 - prosty; 2 - półzawieszony; 3 - zawieszony.
c) wyważony – z osią umieszczoną analogicznie jak steru półzrównoważonego, ale z obszarem części równoważącej pióra obejmującym całą wysokość steru.
Stosunek powierzchni części balansowej (dziobowej) do całej powierzchni steru nazywany jest współczynnikiem kompensacyjnym, który dla statków morskich mieści się w przedziale 0,20-0,35, a dla statków rzecznych 0,10-0,25.
Przekładnia kierownicza to mechanizm przenoszący na kierownicę siły powstające w silnikach i maszynach sterujących.
Maszyna sterująca na statkach napędzany jest silnikami elektrycznymi lub elektrohydraulicznymi. Na statkach o długości mniejszej niż 60 m zamiast maszyny dopuszcza się instalowanie napędów ręcznych. Moc maszyny sterowej dobierana jest na podstawie obliczeń przesunięcia steru o maksymalny kąt do 35° z boku na bok w ciągu 30 sekund.
Przekładnia sterowa przeznaczona jest do przekazywania poleceń nawigatora ze sterówki do maszyny sterowej w komorze sterownicy. Większość aplikacji znajdź przekładnię elektryczną lub hydrauliczną. Na małych statkach, wałek lub napędy kablowe w tym drugim przypadku popęd ten nazywa się sturtrosovym.
Ryż. 56. Aktywna kierownica: a - z przekładnią stożkową do śmigła; b - z silnikiem elektrycznym na bazie wody.
Urządzenia sterujące monitorować położenie kierownic i prawidłową pracę całego urządzenia.
Urządzenia sterujące przekazują polecenia sternikowi podczas ręcznego kierowania kierownicą. Urządzenie sterujące jest jednym z najbardziej ważne urządzenia zapewnienie żywotności statku.
W razie wypadku urządzenie sterujące posiada zapasowe stanowisko sterowania, składające się z kierownicy i napęd ręczny umieszczony w komorze sterownicy lub w jej pobliżu.
Przy małych prędkościach statku urządzenia sterujące stają się niewystarczająco skuteczne i czasami powodują, że statek staje się całkowicie niekontrolowany.
Aby zwiększyć manewrowość, niektóre typy nowoczesnych statków (statki rybackie, holowniki, statki i statki pasażerskie i specjalne) wyposaża się w aktywne stery, dysze obrotowe, stery strumieniowe lub pędniki skrzydłowe. Urządzenia te umożliwiają statkom samodzielne działanie skomplikowane manewry na otwartym morzu, a także przejść przez wąskie obszary bez pomocniczych holowników, wejść na wody redy i portu i podejść do nabrzeży, zawrócić i oddalić się od nich, oszczędzając czas i pieniądze.
Aktywny układ kierowniczy(ryc. 56) to opływowa płetwa steru, na której krawędzi spływu znajduje się mocowanie ze śmigłem napędzanym przez przekładnię stożkową rolkową przechodzącą przez wydrążoną kolbę i obracającą się z silnikiem elektrycznym zamontowanym na główce kolby. Istnieje rodzaj aktywnego koła sterowego z obrotem śmigła z silnika elektrycznego na bazie wody (pracującego w wodzie) zamontowanego w płetwie steru.
Po przesunięciu steru czynnego na pokład pracująca w nim śruba tworzy ogranicznik obracający rufę względem osi obrotu statku. Podczas pracy śmigło steru aktywnego, gdy statek się porusza, prędkość statku wzrasta o 2-3 węzły. Gdy główne silniki są wyłączone, praca aktywnej śruby steru zapewnia statkowi małą prędkość do 5 węzłów.
Dysza obrotowa montowany zamiast steru, po umieszczeniu na pokładzie odchyla strumień wody wyrzucany przez śrubę napędową, w wyniku czego następuje obrót rufowej części statku. Dysze rotacyjne stosowane są głównie na statkach rzecznych.
Silniki strumieniowe realizowane są najczęściej w formie tuneli przechodzących przez kadłub, w płaszczyźnie wręgów, na rufie i dziobie statku. W tunelach znajduje się napęd śmigłowy, skrzydłowy lub strugowodny, tworzący strumienie wody, których reakcje skierowane z przeciwnych stron powodują obrót statku. Gdy urządzenia rufowe i dziobowe działają z jednej strony, statek porusza się z kłodą (prostopadle do płaszczyzny środkowej statku), co jest bardzo wygodne, gdy statek zbliża się lub odchodzi od ściany.
Śruby skrzydłowe zamontowane na końcach kadłuba zwiększają także zwrotność statku.
Urządzenie sterujące łodzią podwodną zapewnia bardziej zróżnicowaną zwrotność. Urządzenie ma zapewnić sterowność okrętów podwodnych w płaszczyźnie poziomej i pionowej.
Sterowanie łodzią podwodną w płaszczyźnie poziomej zapewnia, że łódź płynie zadanym kursem i jest realizowane pionowe i stery, którego powierzchnia jest nieco większa niż powierzchnia sterów statków nawodnych i jest określona w granicach 2-3% powierzchni zanurzonej części płaszczyzny środkowej łodzi.
Sterowanie łodzią podwodną w płaszczyźnie pionowej na danej głębokości zapewniane jest za pomocą sterów poziomych.
Przekładnia kierownicza stery poziome składa się z dwóch par sterów wraz z napędami i przekładniami. Stery wykonane są parami, to znaczy na jednej poziomej kolbie znajdują się dwie identyczne płetwy steru, umieszczone po bokach łodzi. Istnieją stery poziome rufa I nosowy w zależności od lokalizacji na całej długości łodzi. Powierzchnia tylnych sterów poziomych jest 1,2-1,6 razy większa niż powierzchnia sterów dziobowych. Dzięki temu sprawność sterów poziomych rufowych jest 2-3 razy większa niż sprawność sterów dziobowych. Aby zwiększyć moment wytwarzany przez stery poziome rufy, zwykle umieszcza się je za śrubami napędowymi.
Stery poziome dziobowe współczesnych okrętów podwodnych pełnią funkcję pomocniczą, są przewracane i instalowane w nadbudówce dziobowej powyżej linii wodnej, tak aby nie stawiać dodatkowego oporu i nie przeszkadzać w sterowaniu łodzią za pomocą sterów poziomych rufowych na duże prędkości podwodne przejście.
Zwykle przy pełnym i Średnia prędkość Podczas podróży podwodnej łodzią podwodną steruje się wyłącznie za pomocą sterów poziomych na rufie.
Przy małych prędkościach sterowanie łodzią za pomocą sterów poziomych na rufie staje się niemożliwe. Nazywa się prędkość, przy której łódź traci kontrolę prędkość odwrotna. Przy tej prędkości łódź musi być sterowana jednocześnie sterami poziomymi na rufie i dziobie.
Podstawowy Składowych elementów Urządzenia sterujące sterów poziomych i sterów pionowych są tego samego typu.
Urządzenie sterowe ma za zadanie zapewnić sterowność statku (stabilność kursu i zwrotność).
Ogólny widok urządzenia sterującego pokazano na rys. 6.20. Urządzenie sterujące obejmuje kierownicę, napęd kierowniczy i napęd sterujący.
Ster zawiera płetwę steru i kolbę. Podstawą płetwy steru jest potężna belka pionowa - ster. Poziome usztywnienia i pętle są połączone z sterem. Ze względu na przekrój stery są podzielone na płyty i opływowe. Opływowa kierownica - wydrążona w przekroju ma kształt kropli, poprawia sterowność, zwiększa wydajność śmigła, posiadając własny
Ryż. 6.19.Główne typy sterów: A– zwykłe niezrównoważone; B– równoważenie; V– wyważone zawieszone; G– półzrównoważony, półzawieszony.
wyporność, zmniejsza obciążenie łożysk. Ze względu na te zalety prawie wszystkie statki pełnomorskie mają opływowe stery. Ze względu na położenie osi obrotu stery dzielą się na: niezrównoważone, półwyważone i wyważone.W zależności od sposobu mocowania do kadłuba statku – zwykłe, podwieszone i półzawieszone (rys. 6.19). W sterach wyważonych i półwyważonych część powierzchni koła sterowego (do 20%) znajduje się w dziobie od osi obrotu koła sterowego, co zmniejsza moment obrotowy i moc niezbędną do obrotu koła sterowego oraz obciążenie na łożyskach.
Baller służy do przenoszenia momentu obrotowego na płetwę steru i obracania jej. Kolba to prosty lub zakrzywiony pręt, który z jednej strony jest przymocowany do płetwy steru za pomocą kołnierza lub stożka, a drugi koniec wchodzi do kadłuba statku przez rurę otworu sterowego i uszczelkę olejową. Baller wsparty jest na łożyskach Górny koniec przebity rumpel– dźwignia jednoramienna lub dwuramienna.
Napęd kierowniczy łączy układ kierowniczy z przekładnią kierowniczą i składa się z rumpla oraz odpowiadającej mu przekładni z przekładni kierowniczej. Najczęściej stosowany jest hydrauliczny napęd tłoka. 6.21 i przekładnia kierownicza z siłownikami wahliwymi Rys. 6.23. Stosowane są napędy zębate (przestarzały typ), napędy rumplowe i śrubowe (ryc. 6.22).
Ryż. 6.20. Przekładnia kierownicza.
1 – płetwa steru; 2 – ruderpis; 3 – zapas; 4 – łożysko dolne; 5 – przekładnia kierownicza; 6 – rurka pomocnicza.
Bezpieczeństwo statku zależy od urządzenia sterującego, dlatego wymagane jest, aby oprócz napędu głównego był także zapasowy. Napęd główny musi zapewniać obrót kierownicy cała naprzód statku z 35° w jedną stronę do 30° w drugą burtę w ciągu 28 sekund (mechaniczny ogranicznik przy kierownicy przy 35° i wyłącznik krańcowy przy 30°). Napęd zapasowy musi zapewniać możliwość przesunięcia steru z połową prędkości (ale nie mniejszej niż 7 węzłów) z 20° na 20° w drugą stronę w ciągu 60 sekund. Jeżeli jakakolwiek wodnica wystaje ponad pokład sterowy (pomieszczenie, w którym znajduje się maszyna sterowa), należy przewidzieć napęd awaryjny.
Biorąc pod uwagę szczególne znaczenie urządzenia sterowego dla bezpieczeństwa statku, na współczesnych statkach instaluje się zwykle dwa identyczne napędy, spełniające wymagania dla napędu głównego (rys. 6.21). Znacząco zwiększa to niezawodność urządzenia sterującego, ponieważ w tym przypadku możliwa jest wzajemna wymiana elementów.
W przypadku napędu hydraulicznego kierownica obracana jest za pomocą dopływu oleju wysokie ciśnienie do jednego z cylindrów hydraulicznych i pod działaniem tłoka obraca się sterownica i kierownica (olej swobodnie spływa z przeciwległego cylindra hydraulicznego).
Ryż. 6.21. Formularz ogólny(a) i schemat działania elektrohydraulicznej maszyny sterującej (b): 1-kulista, 2 – sterownica, 3 – cylinder, 4 – tłok, 5 – silnik elektryczny, 6 – Pompa olejowa, 7 – stacja dowodzenia.
Ryż. 6.22. Przekładnie kierownicze: A– sterownica; B- śruba; V– sektorowy.
1- pióro steru; 2- baller; 3- rumpel; 4- linka sterowa; sektor 5-zębowy; 6-sprężynowy amortyzator;
Wrzeciono 7-śrubowe; 8- suwak.
Ręczny napęd dyszla (Rys. 6.22. A) jest używany na łodziach. Ponieważ liny nawijane są na bęben w przeciwnych kierunkach, gdy obraca się kierownica z bębnem, jedna lina wydłuża się, a druga skraca, co powoduje obrót sterownicy i kierownicy.
Napęd śrubowy (ryc. 6.22. B) jest używany na małych statkach. Ponieważ gwinty na wrzecionie w obszarze suwaków są w przeciwnym kierunku, gdy wrzeciono obraca się w jednym kierunku, suwaki zbliżają się do siebie, a przy obrocie w drugim oddalają się od siebie. Powoduje to obrót steru i steru.
Napęd sektorowy był wcześniej szeroko stosowany (ryc. 6.22. V). Napędzany silnikiem elektrycznym poprzez skrzynię biegów. W tym napędzie rumpel jak zawsze jest stabilnie osadzony na kolbie, a sektor przekładni obraca się swobodnie na kolbie. Rumpel połączony jest z sektorem za pomocą amortyzatora sprężynowego, który łagodzi wstrząsy fal przenoszonych ze steru na skrzynię biegów
Napęd sterujący przekładnią kierowniczą łączy kierownicę umieszczoną w sterówce z przekładnią sterową. Najczęściej spotykane są napędy elektryczne i hydrauliczne.
Ryż. 6.23. Przekładnia kierownicza z cylindrami oscylacyjnymi
W wąskich przestrzeniach przy małej prędkości statek nie słucha dobrze steru, ponieważ mała prędkość przepływu uderzającego w ster gwałtownie zmniejsza poprzeczną siłę hydrodynamiczną działającą na ster. Dlatego w takich przypadkach zwykle korzystają z pomocy holowników lub instalują na statku aktywne urządzenia sterujące (ACS): stery strumieniowe, chowane obrotowe kolumny śrubowe, aktywne stery, dysze obrotowe.
Ster strumieniowy (rys. 6.24.a) instaluje się najczęściej na dziobie statku, a czasami na rufie. Aby nisza w kadłubie nie stwarzała dodatkowego oporu podczas ruchu statku, zamykana jest żaluzjami.
Wysuwana kolumna kierownicy zapewnia podparcie w dowolnym kierunku, dlatego często stosuje się ją na małych łodziach i jednostkach pływających, aby utrzymać ją w jednym miejscu na dużych głębokościach. Na małych głębokościach kolumna może ulec uszkodzeniu.
Aktywna kierownica (ryc. 6.25) to małe śmigło zamontowane w kierownicy i napędzane silnikiem elektrycznym lub hydraulicznym umieszczonym w kapsule wbudowanej w kierownicę. W niektórych przypadkach śmigło napędzane jest silnikiem elektrycznym umieszczonym w sterowcu poprzez wał przechodzący przez wydrążoną kolbę. Gdy silnik główny nie pracuje, kierownicę można obrócić o 90° i wytworzyć ciąg w żądanym kierunku, gdy pracuje śmigło pomocnicze. Czasami tę wersję dział samobieżnych stosuje się, gdy konieczne jest zapewnienie małej prędkości statku rzędu 2–4 węzłów
Ryż. 6.24. Ster strumieniowy (a) oraz chowany napęd obrotowy i kolumna kierownicy (b).
Dysza obrotowa (rys. 6.25.b) to opływowy korpus w kształcie pierścienia, w którym obraca się ślimak. Po obróceniu dyszy strumień wody wyrzucany przez śrubę ulega odbiciu, co powoduje obrót statku. Przystawka obrotowa znacznie poprawia zwinność przy niskich prędkościach, a zwłaszcza przy w odwrotnej kolejności. Wyjaśnia to fakt, że cały strumień wody jest odchylany przez dyszę zarówno do przodu, jak i do tyłu, w przeciwieństwie do kierownicy. Ponadto w niektórych przypadkach dysza może zwiększyć wydajność ślimaka.
DO
Rys.6.25 Ster aktywny (a) i mocowanie obrotowe (b): 1- płetwa steru; 2- śruba pomocnicza; 3- silnik elektryczny, 4- kolba; 5- kabel elektryczny; 6- śmigło; Dysza 7-rotacyjna.
Coraz większą popularnością cieszą się kompleksy azymutalne „AZIPOD”, które instaluję na statkach pasażerskich, a nawet na statkach arktycznych. Typowy układ obejmuje: dwie obrotowe kolumny steru zamontowane na rufie, podtrzymujące gondole zawierające silniki elektryczne przystosowane do obracających się śmigieł „ciągnących” (PPP) (Rys. 6.26). Moc każdego głośnika to aż 24 000 kW.
Ryc.6.26. Kolumny kierownicze typu „AZIPOD”
Specjalny napęd hydrauliczny sprawia, że każda z gondoli obraca się o 360° z prędkością kątową do 8° na sekundę. Sterowanie obrotami śrub umożliwia wybór dowolnego trybu pracy w zakresie od „całkowicie do przodu” do „całkowicie do tyłu”. Ważne jest, aby statek mógł pracować w trybie „całkowicie wstecz” bez obracania gondoli o 180°.
“Tryb jazdy"-stosowane, gdy statek porusza się ze stosunkowo dużą prędkością; W tym przypadku gondole obracają się synchronicznie (kąty przełożenia przegubu mieszczą się w granicach ±35°). Odnotowano wysoką wydajność hydrodynamiczną takiego kompleksu sterującego: sterowność statku pozostaje akceptowalna nawet po zatrzymaniu obrotu śmigieł. Tryb jazdy umożliwia hamowanie awaryjne (z powodu cofania - bez obracania kolumn);
“Tryb manewrowania” (forma miękka)– stosowane, gdy statek porusza się ze stosunkowo małą prędkością. W tym trybie jedna z gondoli zachowuje funkcję urządzenia „maszerującego”, druga jest obrócona o 90°, zmuszając ją do pracy jako potężny ster strumieniowy rufowy;
“Tryb manewrowania” (forma sztywna) – śmigła przesunięte w prawo i w lewo (+45° i –45°) wymuszają na nich obrót „do przodu” lub „do tyłu”. Jeżeli śmigło prawej gondoli pracuje „do przodu”, a lewe „do tyłu”, powstaje poprzeczna siła sterująca w kierunku prawej burty; w sytuacji symetrycznej – w kierunku lewej strony.
Urządzenie sterowe to zespół mechanizmów, zespołów i podzespołów zapewniających kontrolę nad statkiem. Głównymi elementami konstrukcyjnymi każdego urządzenia sterującego są:
- korpus roboczy - płetwę steru (ster) lub obrotową dyszę prowadzącą;
- kolba łącząca korpus roboczy z przekładnią kierowniczą;
— napęd kierowniczy, przenoszący siłę z maszyny sterującej na element roboczy;
— maszyna sterująca, która wytwarza siłę obracającą korpus roboczy;
— podłączenie napędu sterującego Przekładnia kierownicza ze stacją kontrolną.
Na współczesnych statkach montuje się wydrążone, opływowe stery, składające się z poziomych żeber i pionowych membran pokrytych stalowym płaszczem (rys. 4). Skóra jest mocowana do ramy za pomocą nitów elektrycznych. Przestrzeń wewnętrzna Kierownica wypełniona jest substancjami żywicznymi lub samospieniającą się pianką poliuretanową PPU3S.
Kierownice dostępne są w zależności od położenia osi obrotu:
1) wyważenie (ryc. 4, 6), oś obrotu przechodzi przez płetwę steru;
2) niezrównoważony (ryc. 5), oś obrotu pokrywa się z przednią krawędzią pióra;
3) stery półzrównoważone.
Moment oporu obrotu wyważonej lub częściowo wyważonej kierownicy jest mniejszy niż w przypadku niewyważonej kierownicy, a zatem wymagana moc maszyny sterującej jest mniejsza.
Według sposobu mocowania stery dzielą się na:
1) Podwieszane, które mocuje się za pomocą poziomego połączenia kołnierzowego z kolbą i instaluje się je tylko na małych i małych statkach górniczych.
2) proste.
Proste pojedyncze wsparcie zrównoważyć kierownicę(patrz rys. 4) sworzeń opiera się o miseczkę oporową pięty tylnicy. Aby zmniejszyć tarcie, cylindryczna część sworznia ma okładzinę z brązu, a w piętę słupka rufowego włożona jest tuleja z brązu. Połączenie steru z kolbą stanowi poziomy kołnierz z sześcioma śrubami lub stożek. W przypadku połączenia stożkowego stożkową końcówkę kolby wkłada się w stożkowy otwór górnej membrany końcowej steru i mocno dokręca nakrętką, do której dostęp zapewnia pokrywa umieszczona na śrubach znajdujących się w obudowie steru. Zakrzywiona kolba umożliwia oddzielny demontaż kierownicy i kolby (przy ich wzajemnym obróceniu).
Prosty, dwunożny niewyważona kierownica(ryc. 5) jest zamknięta od góry blaszaną membraną i odlewaną głowicą, która posiada kołnierz do połączenia steru z kolbą oraz pętlę do mocowania górnego sworznia. W pętlę słupka steru wkłada się tuleje tylne, brązowe lub inne.
Niewystarczająca sztywność dolnego wspornika sterów równoważących często powoduje drgania rufy statku i steru. Wady tej nie ma w sterze równoważącym ze zdejmowanym słupkiem steru (rys. 6). W pióro takiego steru wbudowana jest rura, przez którą przechodzi zdejmowany słupek steru. Dolny koniec słupka steru mocowany jest za pomocą stożka w piętce tylnicy, a górny koniec za pomocą kołnierza do tylnicy. Łożyska są instalowane wewnątrz rury. Trzpień steru, w którym przechodzi przez łożyska, ma okładzinę z brązu. Ster mocowany jest do kolby za pomocą kołnierza.
W kole kierownicy umieszczone jest śmigło pomocnicze (rys. 7). Po przesunięciu steru zmienia się kierunek zatrzymania śruby pomocniczej i pojawia się dodatkowy moment obracający statek.
Kierunek obrotu śruby pomocniczej jest przeciwny do kierunku obrotu śruby głównej. Silnik elektryczny znajduje się w kierownicy lub w komorze rumpla. W tym drugim przypadku silnik elektryczny jest bezpośrednio połączony z pionowym wałem, który przenosi obrót na przekładnię napędową. Aktywna śruba steru może zapewnić statkowi prędkość do 5 węzłów.
Na wielu statkach floty rybackiej zamiast steru montowana jest obrotowa dysza prowadząca (ryc. 8), która przy mniejszych kątach przesunięcia wytwarza taką samą siłę boczną jak ster. Ponadto moment na trzonie dyszy jest około dwa razy mniejszy niż moment na trzonie steru. Aby zapewnić stabilną pozycję dyszy podczas zmiany biegów i zwiększyć jej sterowność, do tylnej części dyszy w płaszczyźnie osi kolby przymocowany jest stabilizator. Konstrukcja i mocowanie mocowania są podobne do konstrukcji i mocowania steru równoważącego.
Rys.4 Korpusy robocze urządzeń sterujących: kierownica jednołożyskowa z balansem.
1 - zapas; 2 - kołnierz; 3 - trymer steru; 4 - owiewka; 5 - membrana pionowa; 6 - poziome żebro; 7 - pięta rufowa; 8 - nakrętka; 9 - podkładka; 10 - sworzeń sterujący; 11 - brązowa okładzina szpilki; 12 - tuleja z brązu (łożysko); 13 - szkło oporowe; 14 - kanał do demontażu misy oporowej. 
Ryc.5. Korpusy robocze urządzeń sterujących: kierownica dwupodporowa niewyważona.
1 - zapas; 2 - kołnierz; 3 - trymer steru; 7 - pięta rufowa; 8 - nakrętka; 9 - podkładka; 10 - sworzeń sterujący; 11 - brązowa okładzina szpilki; 12 - tuleja z brązu (łożysko); 15 - rura steru; 17 - słupek steru; 18 - wycofanie się. 
Rys.6 Wyważona kierownica ze zdejmowanym sztyftem steru.
1 - zapas; 3 - trymer steru; 7 - pięta rufowa; 11 - brązowa okładzina szpilki; 12 - tuleja z brązu (łożysko); 15 - rura steru; 19 - kołnierz słupka steru; 20 — zdejmowany słupek steru; 21 - rura pionowa. 
Ryż. 7 Aktywne sterowanie.
3 - trymer steru; 4 - owiewka; 23 - skrzynia biegów z owiewką; 24 - stabilizator;
Kolba to zakrzywiona lub prosta stalowa belka cylindryczna, poprowadzona przez rurę otworu sterowego do przedziału rumpla. Połączenie rury steru z poszyciem zewnętrznym i pokryciem pokładu jest wodoszczelne. Na górze rury zamontowany jest dławik uszczelniający i łożyska podstawowe, które mogą być podporowe lub oporowe.
Urządzenie sterowe musi posiadać napędy: główny i pomocniczy, a jeżeli zlokalizowane są poniżej wodnicy ładunkowej, dodatkowy awaryjny, umieszczony nad pokładem grodziowym. Zamiast napędu pomocniczego istnieje możliwość zamontowania podwójnego napędu głównego, składającego się z dwóch autonomicznych jednostek. Wszystkie napędy muszą działać niezależnie od siebie, ale w drodze wyjątku mogą mieć pewne wspólne części. napęd główny musi być zasilany ze źródeł energii, pomocnicze może być ręczne.
Konstrukcja napędu kierowniczego zależy od rodzaju maszyny sterującej. Na statkach floty rybackiej instalowane są elektryczne i elektrohydrauliczne urządzenia sterowe. Te pierwsze wykonane są w formie silnika elektrycznego prąd stały, drugi - w postaci silnika elektrycznego - kompleksu pompy w połączeniu z tłokiem, ostrzem lub ślimakowym napędem hydraulicznym. Ręczne urządzenia sterowe w połączeniu z linką sterową, rolką lub hydraulicznym napędem sterującym spotykane są jedynie na małych i niewymiarowych statkach górniczych.
Zdalne sterowanie maszyną sterową ze sterówki zapewniają przekładnie teledynamiczne, zwane teletransmisjami sterującymi lub telemotorami sterującymi. Na nowoczesnych statkach rybackich stosowane są hydrauliczne i elektryczne przekładnie sterowe. Często są one powielane lub łączone w elektrohydrauliczne.
Przekładnia elektryczna składa się ze specjalnego sterownika umieszczonego w kolumnie kierownicy i podłączonego Układ elektryczny z urządzeniem rozruchowym przekładni kierowniczej. Sterowanie kontrolerem odbywa się za pomocą kierownicy, uchwytu lub przycisku.
Przekładnia hydrauliczna składa się z pompy ręcznej napędzanej z kierownicy oraz układu przewodów łączących pompę ze spustem przekładni kierowniczej. Płynem roboczym układu jest niezamarzająca mieszanina wody i gliceryny lub oleju mineralnego.
Sterowanie głównym i pomocniczym napędem kierowniczym odbywa się niezależnie i odbywa się z mostka nawigacyjnego oraz ze sterownicy. Czas przejścia z głównego na napęd pomocniczy nie powinien przekraczać 2 minut. Jeżeli w sterówce i pomieszczeniu rybackim znajdują się stanowiska sterowania główną maszyną sterową, awaria układu sterowania z jednego stanowiska nie powinna zakłócać sterowania z innego stanowiska.
Kąt steru wyznaczany jest za pomocą aksjometru instalowanego na każdym stanowisku sterowania. Dodatkowo na sektor przekładni kierowniczej lub inne części sztywno połączone z kolbą przykładana jest skala w celu określenia rzeczywistego położenia kierownicy. Automatyczną koordynację prędkości, kierunku obrotu i położenia kierownicy z prędkością, bokiem i kątem wychylenia steru zapewnia serwomotor.
Hamulec układu kierowniczego (stoper) ma za zadanie przytrzymać kierownicę podczas napraw awaryjnych lub podczas przełączania z jednego napędu na drugi. Najczęściej stosowana jest stoper taśmowy, który bezpośrednio zaciska trzon steru. Napędy sektorowe posiadają stopery blokowe, w których pedał hamulca naciska na specjalny łuk na sektorze. W napędy hydrauliczne rolę korka pełnią zawory blokujące dostęp Działający płyn do napędów.
Utrzymanie statku na zadanym kursie w sprzyjających warunkach warunki pogodowe bez udziału sternika zapewnia to autopilot, którego zasada działania opiera się na wykorzystaniu żyrokompasu lub kompasu magnetycznego. Normalne elementy sterujące są podłączone do autopilota. Kiedy statek znajduje się na zadanym kursie, ster zostaje ustawiony w pozycji zerowej według aksjometru i zostaje włączony autopilot. Jeżeli pod wpływem wiatru, fal lub prądów statek zboczy z wyznaczonego kursu, silnik elektryczny systemu, otrzymując impuls z czujnika kompasu, dba o to, aby statek powrócił na zadany kurs. Podczas zmiany kursu lub manewrowania autopilot zostaje wyłączony i przełączane jest normalne sterowanie.
Ogólne wymagania Rejestru dotyczące urządzenia sterowego są następujące:
— Każdy statek, z wyjątkiem barek okrętowych, musi posiadać niezawodne urządzenie zapewniające jego zwrotność i stabilność na kursie: urządzenie sterowe, urządzenie z dyszą obrotową i inne;
— Biorąc pod uwagę przeznaczenie i szczególne działanie statku, dozwolone jest stosowanie określonych urządzeń w połączeniu ze środkami aktywna kontrola statek (SAUS).
— Czas na przesunięcie całkowicie zanurzonej kierownicy lub dyszy obrotowej z napędem głównym (z najwyższa prędkość podróż do przodu) od 35° w jedną stronę do 30° w drugą stronę nie powinien przekraczać 28 s, pomocniczy (przy prędkości równej połowie maksymalnej prędkości jazdy do przodu lub 7 węzłów, w zależności od tego, która wartość jest większa) od 15° w jedną stronę do 15° inne - 60 s, awaryjne (przy prędkości co najmniej 4 węzłów) bez ograniczeń.
Rejestr, Część III, Rozdział 2, określa wymagania dla wszystkich elementów urządzenia sterowego oraz podaje wzory do obliczania sprawności zarówno sterów, jak i przystawek obrotowych.
Urządzenie sterowe zapewnia sterowność statku, tj. pozwala na utrzymanie statku na zadanym kursie i zmianę kierunku jego ruchu. składniki Przekładnia kierownicza to: kierownica, silnik sterujący, przekładnia kierownicza, stanowisko sterowania i przekładnia kierownicza.
Ster służy bezpośrednio do utrzymania lub zmiany kierunku ruchu statku. Składa się ze stalowej płaskiej lub opływowej pustej konstrukcji - płetwy steru i pionowego wału obrotowego - kolby, sztywno połączonej z płetwą. Sektor lub dźwignia - rumpel - jest zamontowany na górnym końcu kolby (głowicy), znajdującej się na jednym z pokładów.
Przyłożona jest do niego siła zewnętrzna, obracając kolbę. Gdy płetwa steru zostanie zainstalowana w płaszczyźnie środkowej poruszającego się statku, utrzyma ona kierunek ruchu.
Jeśli płetwa steru zostanie odchylona od tego położenia, siła ciśnienia wody działająca na pióro wytworzy moment obrotowy, który obróci statek. Silnik sterujący - maszyna parowa, elektryczna, hydrauliczna lub elektrohydrauliczna napędzająca kierownicę.
Silnik sterujący montowany jest przy sterownicy i podłączony do niego bezpośrednio, bez przekładni pośrednich, lub oddzielnie od sterownicy.
Przekładnia kierownicza przenosi siłę z silnika sterującego na kolbę. Stacja sterownicza jest zainstalowana w sterówce. Służy do pilot przekładnię kierowniczą poprzez kierownicę, sterownik lub panel sterowania przyciskami.
Elementy sterujące są zwykle montowane na tej samej kolumnie, co autopilot, w pobliżu znajduje się podróżny kompas magnetyczny i wzmacniacz żyrokompasu. Aby kontrolować położenie płetwy steru względem płaszczyzny środkowej statku, na kolumnie sterującej i na przedniej grodzi sterówki instaluje się wskaźniki sterujące - aksjometry.
Przekładnia kierownicza służy do połączenia stanowiska sterującego z mechanizmem rozruchowym silnika sterującego. Bardzo proste przejścia są mechaniczne, bezpośrednio łączące kierownicę z urządzeniem rozruchowym silnika sterującego.
Ale mają numer istotne niedociągnięcia(niska wydajność, wymaga ciągła opieka itp.) i nie są stosowane na nowoczesnych statkach. Główne typy przekładni kierowniczych są elektryczne i hydrauliczne.
Ryż. 61 Ruli
a - zwykłe mieszkanie; b - usprawniony; c - zrównoważony, d - półzrównoważony
Zgodnie z konstrukcją kojca stery mogą być płaskie i opływowe.
Zwykła płaska kierownica ma oś obrotu na przedniej krawędzi kierownicy (ryc. 61, a). Płetwa steru 1, wykonana z blachy stalowej o grubości 20-30 mm, posiada żebra usztywniające 2, biegnące naprzemiennie po jednej i drugiej stronie płetwy.
Są one odlewane lub kute integralnie z pogrubioną pionową krawędzią kierownicy - słupek steru 3, w którym znajduje się rząd pętli 4, w których bezpiecznie zamocowane są kołki 5. Za pomocą tych kołków kierownica jest zawieszona na zawiasach 6 słupka steru 9. Sworznie mają okładzinę z brązu, a pętle słupka steru stanowią tuleje wyporowe. Dolny sworzeń steru wpasowuje się we wgłębienie piętki słupka rufowego 10, w które wstawiona jest tuleja z brązu lub wycofująca z hartowaną stalową soczewicą na dole w celu zmniejszenia tarcia. Pięta słupka rufowego przejmuje cały ciężar steru przez soczewicę.
Aby zapobiec przesuwaniu się kierownicy w górę jeden z kołków, zwykle górny, ma łeb na dolnym końcu. Górna część steru połączona jest z trzonem sterowym 8 za pomocą specjalnego kołnierza 7. Kołnierz jest nieco przesunięty w stosunku do osi obrotu, dzięki czemu tworzy się występ i ułatwia obrót płetwy steru.
Odsunięty kołnierz umożliwia podczas naprawy płetwy steru zdjęcie jej z zawiasów trzonu steru bez podnoszenia kolby, poprzez rozłączenie kołnierza i obrócenie płetwy i kolby w różnych kierunkach.
Zwykłe płaskie kierownice proste w konstrukcji, trwałe, ale stwarzają duży opór dla ruchu statku i wymagają wielki wysiłek za ich przeniesienie. Dlatego na nowoczesnych statkach zamiast płaskich sterów stosuje się opływowe.
Opływowy ster(ryc. 61, b) to spawana metalowa rama pokryta blachą stalową (powłoka stalowa jest wodoodporna). Pióro otrzymuje opływowy kształt. Aby zmniejszyć opór wody dla ruchu statku, na sterze montowane są specjalne mocowania - owiewki, które nadają sterowi opływowy kształt.
W zależności od położenia płetwy steru względem osi jej obrotu stery dzielą się na zwykłe lub niezrównoważone, zrównoważone i półzrównoważone.
Na kierownicy balansującej(ryc. 61, c) część pióra znajduje się w kierunku dziobu statku od osi obrotu. Powierzchnia tej części, zwanej balanserem, wynosi od 20 do 30% całkowitej powierzchni kojca. Podczas przesuwania steru nacisk przeciwprądów wody na równoważącą część pióra sprzyja obrotowi steru, zmniejszając w ten sposób obciążenie maszyny sterowej.
Stery balansujące są zwykle opływowe. Kierownica częściowo wyważona (ryc. 61, d) różni się od wyważonej tym, że jej część wyważająca ma mniejszą wysokość niż główna.
Mocowanie sterów balansera i półbalansu przeprowadza się w różny sposób w zależności od konstrukcji rufy i rufy statku. Oprócz omówionych głównych typów sterów, na niektórych statkach stosowane są specjalne stery i stery strumieniowe, które mogą znacznie poprawić manewrowość statku. Należą do nich: stery aktywne, dysze obrotowe, dodatkowe stery dziobowe i stery strumieniowe.
Aktywne kierownice mają opływowy kształt. W łączniku w kształcie łzy na piórze steru zamontowany jest silnik elektryczny, który obraca małe śmigło zamontowane za tylną krawędzią pióra. Zasilanie jest dostarczane do silnika elektrycznego poprzez wydrążoną kolbę.
Aktywny ster z blokadą śmigła ogonowego pozwala skutecznie zawrócić jednostkę, która ma małą prędkość lub nie porusza się, co jest bardzo ważne podczas żeglugi w wąskich akwenach, podczas cumowania i nie tylko.
Dysza obrotowa to masywny pierścień, zamontowany na kolbie niczym ster równoważący. Po obróceniu dyszy strumień wody wyrzucany przez śrubę zmienia swój kierunek, co zapewnia obrót statku.
Takie osprzęty są stosowane na holownikach. Oprócz głównych, instalowane są stery dziobowe typu równoważącego, aby poprawić sterowność podczas jazdy do tyłu. Są używane na promach i niektórych innych statkach.
Aby poprawić manewrowość statku stosowane są również stery strumieniowe. Ich śmigła, pompy lub pędniki skrzydłowe wytwarzają ciąg w kierunku prostopadłym do DP statku, co przyczynia się do efektywnego obrotu statku. Sterowanie sterami strumieniowymi odbywa się ze sterówki.
Urządzenie sterowe służy do zmiany kierunku ruchu statku lub utrzymania go na zadanym kursie. W tym drugim przypadku zadaniem urządzenia sterowego jest przeciwdziałanie siłom zewnętrznym, takim jak wiatr czy prąd, które mogłyby spowodować zejście statku z zamierzonego kursu.
Urządzenia sterujące są znane od czasu pojawienia się pierwszego statku pływającego. W starożytności urządzeniami sterującymi były duże wiosła montowane na rufie, po jednej lub po obu stronach statku. W średniowieczu zaczęto je zastępować sterem przegubowym, który umieszczano na rufie w środkowej płaszczyźnie statku. W tej formie zachował się do dziś. Urządzenie sterujące składa się z koła kierownicy, kolby, przekładni kierowniczej, przekładni kierowniczej, przekładni kierowniczej i stanowiska sterującego (ryc. 6.1).
Urządzenie sterujące musi mieć dwa napędy: główny i pomocniczy.
Główna przekładnia kierownicza- są to mechanizmy, siłowniki sterujące, jednostki napędowe urządzenie sterowe, a także wyposażenie pomocnicze i środki przykładania momentu obrotowego na trzon (na przykład sterownicę lub wycinek) niezbędne do przesunięcia steru w celu sterowania statkiem w normalnych warunkach eksploatacji.
Pomocnicza przekładnia kierownicza- jest to wyposażenie niezbędne do sterowania statkiem w przypadku awarii głównej maszyny sterowej, z wyjątkiem sterownicy, sektora lub innych elementów przeznaczonych do tego samego celu.
Główny napęd sterowy musi zapewniać możliwość przestawienia steru z 350° na jedną burtę do 350° na drugą stronę przy maksymalnym zanurzeniu roboczym i prędkości statku do przodu w czasie nie dłuższym niż 28 sekund.
Pomocnicze urządzenie sterowe musi umożliwiać przesunięcie steru z położenia 150° na jedną burtę na 150° na drugą burtę w czasie nie dłuższym niż 60 sekund przy maksymalnym zanurzeniu roboczym statku i prędkości równej połowie jego maksymalnej prędkości eksploatacyjnej do przodu.
Pomocnicza przekładnia kierownicza musi być sterowana z przedziału sterownicy. Przejście z napędu głównego na pomocniczy należy wykonać w czasie nie przekraczającym 2 minut.
Kierownica– główna część urządzenia sterującego. Znajduje się na rufie i działa tylko podczas ruchu statku. Głównym elementem kierownicy jest pióro, które może mieć kształt płaski (płytkowy) lub opływowy (profilowany).
Na podstawie położenia płetwy steru względem osi obrotu kolby wyróżnia się je (ryc. 6.2):
- zwykła kierownica - płaszczyzna płetwy steru znajduje się za osią obrotu;
- kierownica częściowo wyważona - tylko duża część płetwy steru znajduje się za osią obrotu, przez co przy przesunięciu kierownicy występuje zmniejszony moment obrotowy;
- ster równoważący - płetwa steru jest tak umiejscowiona po obu stronach osi obrotu, aby przy przesunięciu steru nie powstawały żadne znaczące momenty.
W zależności od zasady działania rozróżnia się stery pasywne i aktywne. Urządzenia sterujące nazywane są pasywnymi, pozwalającymi statkowi na skręcanie tylko w trakcie podróży, a dokładniej podczas ruchu wody względem kadłuba statku.
Układ napędowy statków nie zapewnia im niezbędnej zwrotności podczas poruszania się z małymi prędkościami. Dlatego na wielu statkach w celu poprawy właściwości manewrowych stosuje się aktywne środki sterowania, które umożliwiają wytworzenie trakcji w kierunkach innych niż kierunek płaszczyzny środkowej statku. Należą do nich: stery aktywne, stery strumieniowe
urządzenia, obrotowe kolumny śrubowe i oddzielne dysze obrotowe.
Aktywny układ kierowniczy– jest to ster z zamontowaną na nim śrubą pomocniczą umieszczoną na tylnej krawędzi płetwy steru (rys. 6.3). W płetwę steru wbudowany jest silnik elektryczny napędzający śmigło, które umieszczone jest w mocowaniu chroniącym je przed uszkodzeniem. Obracając płetwę steru wraz ze śrubą napędową pod pewnym kątem, pojawia się ogranicznik poprzeczny, powodujący obrót statku. Aktywny ster jest używany przy małych prędkościach do 5 węzłów. Podczas manewrowania na obszarach o ograniczonej wodzie ster czynny może pełnić funkcję głównego urządzenia napędowego, co zapewnia dużą manewrowość jednostki. Przy dużych prędkościach aktywna śruba steru jest wyłączana i ster przesuwany jest w zwykły sposób. 
Oddzielne dysze obrotowe(ryc. 6.4). Dysza obrotowa to stalowy pierścień, którego profil reprezentuje element skrzydełkowy. Powierzchnia wlotu dyszy jest większa niż powierzchnia wylotu. Śmigło znajduje się w jego najwęższym miejscu. Obrotowe mocowanie jest zamontowane na kolbie i obraca się o 40° w każdą stronę, zastępując ster. Na wielu statkach transportowych, głównie żeglugi rzecznej i mieszanej, instalowane są osobne dysze obrotowe, które zapewniają ich dużą zwrotność.
Silniki strumieniowe(ryc. 6.5). Potrzeba tworzenia Skuteczne środki kontrola dziobu statku doprowadziła do wyposażania statków w stery strumieniowe. Wyrzutnie wytwarzają siłę trakcyjną w kierunku prostopadłym do płaszczyzny środkowej statku, niezależnie od pracy pędników głównych i urządzenia sterowego. Duża liczba statków o różnym przeznaczeniu jest wyposażona w stery strumieniowe. W połączeniu ze śrubą napędową i sterem PU zapewnia dużą manewrowość statku, możliwość zawrócenia w miejscu w przypadku braku ruchu, odpłynięcia lub podejścia do molo z niemal kłodą.
Ostatnio rozpowszechnił się elektryczny układ napędowy AZIPOD (Azimuthing Electric Propulsion Drive), który obejmuje generator diesla, silnik elektryczny i śmigło (ryc. 6.6).
Generator diesla umieszczony w maszynowni statku wytwarza energię elektryczną, która przekazywana jest za pomocą połączeń kablowych do silnika elektrycznego. Silnik elektryczny zapewniający obrót śmigła umieszczony jest w specjalnej gondoli. Śruba znajduje się na osi poziomej, liczba przekładnie mechaniczne. Kolumna sterowa posiada kąt obrotu aż do 3600, co znacznie zwiększa sterowność statku.
Zalety AZIPODA:
– oszczędność czasu i pieniędzy podczas budowy;
– doskonała zwrotność;
– zmniejszenie zużycia paliwa o 10–20%;
– zmniejszone są drgania kadłuba statku;
– dzięki mniejszej średnicy śmigła zmniejsza się efekt kawitacji;
– nie ma efektu rezonansu śmigła. 
Jednym z przykładów zastosowania AZIPOD-u jest cysterna dwustronnego działania (ryc. 6.7), która otwarta woda Porusza się jak zwykły statek, ale w lodzie porusza się najpierw rufą jak lodołamacz. Do nawigacji w lodzie rufa DAT jest wyposażona we wzmocnienie lodowe do łamania lodu i AZIPOD. 
Na ryc. 6.8. pokazano schemat rozmieszczenia przyrządów i pulpitów sterowniczych: jeden pulpit sterowniczy do sterowania statkiem podczas ruchu do przodu, drugi pulpit sterowniczy do sterowania statkiem podczas ruchu rufą do przodu oraz dwa panele sterujące na skrzydłach mostka.
