Материал: Рулевой электропривод судна

. Возможность стоянки исполнительного электрического двигателя под током в течение одной минуты с нагретого состояния (только для рулей с электрическим приводом);

. Непрерывную работу в течение одного часа при наибольшей эксплуатационной скорости переднего хода и при перекладке руля на угол, обеспечивающий 350 перекладок в час.

8.      В схеме управления рулевого электрического привода должны быть предусмотрены конечные выключатели, ограничивающие перекладку руля или насадки на левый и правый борт. При срабатывании одного из них должна обеспечиваться возможность перекладки руля в обратном направлении.

9.      Коммутационная и пускорегулирующая аппаратура в цепях электрических приводов, не является одновременно защитным устройством от токов КЗ, должна выдерживать ток КЗ который может протекать в месте её установки, в течении времени, необходимого для срабатывания защиты. Применяемая пускорегулирующая аппаратура должна допускать возможность пуска электрического двигателя только из нулевого положения.

.        Простота обслуживания и эксплуатации.

.        Высокие экономические показатели.

. Определение моментов на баллере руля

. Определяем площадь пера руля по формуле:

, где

μ - коэффициент, значение которого берут на основе практических данных, в зависимости от типа судна (в нашем случае берем значение, равное 0,2),

L - длина судна между перпендикулярами

T - осадка судна, (м).

. Выбираем прямоугольный балансирный руль обтекаемого профиля со степенью компенсации , что приблизительно равно заданному значению (0,12).

Из параметров судна, и приложения к проекту находим значение относительной толщины (α=0,15).

Следует заметить, что эта формула справедлива только для судов среднего водоизмещения.

. Найдем ширину b пера руля:

.

. Найдем относительный размах руля λ₂:

. Найдем площадь S₁ и ширину b₁ балансирной части руля:

где c - степень компенсации руля (задана по умолчанию)

. Для принятой величины α=15%, соответствующей профилю №4, определяем гидродинамические коэффициенты и пересчитываем их на расчетные значения λ₂ = 2,086, для чего подставляем в формулы:

. Значения  и :

. Момент М_б1 на баллере балансирного руля находим по формуле:

Где ρ =104,8 кГˑсек²/м⁴

 = 0,514ˑ11,6 = 5,96 м/сек

k находим по формуле (c_y cos α + c_x sin α)

9. Момент М_б2 заднего хода находим по формуле

. Все найденные значения заносим в таблицы:

Моменты переднего хода

Моменты заднего хода

. Расчет и выбор исполнительного электродвигателя

. Максимальный момент на баллере руля M_бmax=6293 кГ∙м. Руль - балансирный; угол перекладки, соответствующий M_б=0, α₁=10° = 0,174 рад. Нагрузочным моментом в пределах угла α₁ можно пренебречь. Максимальный угол перекладки руля α_max=34°. Время перекладки руля с борта на борт T=28 сек. Управление рулевым приводом осуществляется по системе Г-Д. Судовая электросеть работает на переменном токе напряжением 380 В.

. Максимальный момент на валу двигателя:

- передаточное число машины;

η - КПД рулевой машины.

. Момент на валу двигателя при отсутствии нагрузочного момента на баллере руля:

. Момент заторможенного двигателя:

. Для заданного времени перекладки руля, определим скорость идеального холостого хода двигателя:

где t_з = 2-3 сек; α_max = 0,5934 рад.

. Находим номинальную расчетную мощность:

. По справочной литературе выбираем двигатель:

Электродвигатель типа П54-М с параметрами:

·        Номинальная мощность P_н = 4 кВт

·        Номинальная частота вращения n_н = 750 об/мин.

·        Номинальное напряжение U_н = 220 В

·        Номинальный ток I_н = 20 А

·        КПД - 70%

·        GD²_дв - 1,3

Для построения механической характеристики выбранного двигателя и дальнейших расчетов определяем:

. Номинальный момент выбранного двигателя:

. Скорость холостого хода двигателя:

. Скорость, соответствующую моменту M₀:

12.         Скорость, соответствующую моменту M_max:

. Проверка выбранного электродвигателя на время перекладки руля

. Определим скорость двигателя при пуске в момент выхода на соответствующую характеристику (принимая M_п = M_н):

. Время разгона двигателя до выхода на естественную характеристику:

. Время разгона двигателя на естественной характеристике определяем по формуле:

. Угол перекладки руля за время разгона электродвигателя:

. Время работы двигателя с моментом M₀:

6. Время работы двигателя с моментом, изменяющемся от M₀ до M_max:

. Время торможения двигателя:

. Полное время перекладки руля:

. Таким образом, полученное время перекладки руля меньше допустимого:

. Проверка выбранного электродвигателя на нагрев

. Определим среднеквадратичный момент двигателя при перекладке руля с борта на борт:

2. Время работы двигателя с момента M₀ при следовании судна по курсу (по заявлению α_ср = 7°=0,1221 рад.) определяем по формуле:

. Определим суммарное время работы двигателя за цикл:

. Определим время цикла, где Z=320- количество включений (перекладок) за 1 час:

. Определим время паузы:

. Определим среднеквадратический момент двигателя при следовании судна по курсу:

где α и β - коэффициенты, учитывающие ухудшение условий охлаждения.

. Таким образом, выбранный двигатель удовлетворяет условиям нагрева как в режиме маневрирования, так и режиме удержания судна на заданном курсе:_экв1 = 5,055 кГ∙м < M_н = 5,2 кГ∙м_экв2 = 3,12 кГ∙м < M_н = 5,2 кГ∙м

. Расчет и выбор преобразователя

. Определим мощность генератора:

Где

коэффициент загрузки двигателя, .

.Выбираем генератор типа П-59М с данными:

·        P_н = 7 кВт;

·        U = 220 В;

·        I = 31,8 A;

·        n = 1450 об/мин;

·        η = 81 %;

·        Исполнение - брызгонепроницаемое.

. По мощности возбуждения: