Podmetač od 45 metara koji se spušta u zavoj pri tri čvora najjasniji je test krmenog kormila. Pri toj brzini sam trup gura daleko premalo vode pored lopatice da bi mogao upravljati, a plovilo odgovara samo kotaču jer propeler pokreće brzi, kovitlajući stup vode ravno preko krila.
Ta jedina činjenica objašnjava i logiku dizajna i odluku o kupnji. Krmeno kormilo je profilirana lopatica obješena na središnju crtu plovila iza propelera, a okreće trup generiranjem bočnog uzgona, a ne "blokiranjem" vode. Kratki odgovor za svakoga tko ga navede: upotrijebite uravnoteženu ili polu-balansiranu lopaticu s otprilike 20 do 28 posto svoje bočne površine ispred osi kundaka, ograničite hod na 35 stupnjeva sa svake strane i odredite veličinu kormila prema krivulji momenta kormila pri maksimalnom kormilu, unatrag kao i naprijed, umjesto prema duljini trupa. Odjeljci u nastavku objašnjavaju zašto su ti brojevi važni i gdje se mogu sigurno prilagoditi.
Zašto je krmeni položaj bolji od bočnog vesla
Krmeno kormilo nadmašuje bočno kormilarsko veslo uglavnom zato što radi unutar prstena propelera, gdje je brzina vode preko krila najveća.
Uzgon raste s kvadratom brzine protoka. Kada propeler ubrzava vodu pored lopatice, lokalna brzina kroz otvor kormila može se otprilike udvostručiti, a bočna sila pod istim kutom kormila može porasti nekoliko puta. To je fizički razlog zbog kojeg je središnje krmeno kormilo zamijenilo bočno veslo diljem sjeverne Europe između otprilike 1200. i 1500. godine, znatno nakon što su ga kineska brodogradilišta već usvojila. Drugi razlog je simetrija: lopatica na središnjoj liniji proizvodi istu silu lijevo i desno, dok se bočno veslo ponaša drugačije dok se trup naginje.
| Aspekt | Krmeno kormilo | Bočno veslo |
|---|---|---|
| Pozicija | Središnja linija, neposredno iza propelera | Jedna četvrtina, pomaknuta od linije vratila |
| Glavni izvor sile | Hidrodinamičko dizanje plus trka propelera | Strujanje trupa i kut zamaha vesla |
| Autoritet pri maloj brzini | Visoko, čak i pri nultoj brzini broda s uključenim motorom | Jadno osim ako veslo nije fizički pometeno |
| Ponašanje kada je peta | Predvidljivo, sila ostaje simetrična | Asimetrična, teža za korekciju |
| Strukturna potražnja | Kundak kormila, vratni ležaj, igla ili unutarnji ležajevi | Oštrica vesla, oslonac i ojačanje na strani trupa |
Kako oštrica zapravo okreće trup
Krmeno kormilo upravlja generiranjem uzgona, a uzgon mnogo više ovisi o napadnom kutu nego samo o površini lopatice.
Napadni kut i zastoj
Do otprilike 30 do 35 stupnjeva, bočna sila raste gotovo linearno s kutom kormila. Iza te točke protok se odvaja od strane niskog tlaka, uzgon opada, otpor se penje i lopatica počinje vibrirati. To je razlog zašto se gotovo svaki komercijalni kormilarski sustav zaustavlja na 35 stupnjeva sa svake strane i zašto klasifikacijska pravila zahtijevaju da zupčanik okrene kormilo od 35 stupnjeva s jedne strane do 30 stupnjeva s druge strane za ne više od 28 sekundi u nazivnim uvjetima.
Brzina propelera i upravljanje zaustavljenom brzinom
Kormilo neposredno iza propelera nastavlja proizvoditi silu dok se motor okreće čak i kada trup miruje. Posao privezivanja i tegljača oslanja se na ovo: lopatica ne upravlja brodom, ona upravlja pranjem. Položaj lopatice u odnosu na otvor propelera stoga je važan jednako kao i oblik lopatice. Preveliki razmak i trka se razlijeva oko rubova oštrice; premali razmak i ubrzava se erozija vrha.
Omjer bilance i stanje dionica
Omjer ravnoteže je udio bočne površine ispred osi kundaka i to je jedini najučinkovitiji način za smanjenje momenta upravljanja. Pomicanje središta pritiska bliže osi reže krak poluge, tako da dobro uravnotežena oštrica može trebati samo djelić okretnog momenta neuravnotežene oštrice identične površine. Tipične komercijalne oštrice uravnotežuju 20 do 28 posto površine ispred kundaka; polu-uravnotežene oštrice koje podupiru skeg koriste sličnu figuru dok skeg nosi opterećenje koje bi inače opteretilo kundak.
Vrste krmenih kormila i gdje koje odgovara
Četiri obitelji pokrivaju gotovo sve komercijalne poslove, a odlučujuća je razlika u tome kako je oštrica oslonjena, a ne obrisi folije.
| Vrsta | Potpora i stožer | Tipične posude | Glavni kompromis |
|---|---|---|---|
| Neuravnotežen, na skegu | Kundak na prednjem rubu, cijelo područje na krmi | Mala plovila, spori radni čamci, teglenice | Jednostavan i robustan, ali s najvećim momentom upravljanja za svoje područje |
| Polu-uravnotežen | Dio područja ispred kundaka, poduprt skegom, rogom ili unutarnjim ležajevima | Podmetači, ribarski brodovi, tegljači, pučinska podrška | Umjereni okretni moment s korisnom zaštitom propelera |
| Potpuno uravnotežen pik | Zaliha je jedini oslonac, 20 do 30 posto površine ispred | Brzi trajekti, jahte, patrolna i pomorska plovila | Najniži okretni moment i najčišći protok, ali bez zaštite ako oštrica udari u tlo ili krhotine |
| Poklopac ili stražnji rub sa šarkama | Glavna oštrica plus preklop na šarkama na stražnjem rubu | Trajekti i plovila kojima je potrebno visoko dizanje pri umjerenom kormilu | Više uzgona po stupnju kormila, ali dodatne veze i ležajevi za održavanje |
Usklađivanje okretnog momenta kormila s kormilarskim uređajem
Kormilarski uređaj treba biti dimenzioniran prema najvećem okretnom momentu kormila, a za uravnoteženu lopaticu taj se vrhunac obično pojavljuje negdje između 25 i 35 stupnjeva kormila, naprijed i nazad, a ne na sredini broda.
Okretni moment kormila je normalna sila na lopatici pomnožena s udaljenošću od središta pritiska do osi kundaka. Taj krak poluge mijenja se s kutom, tako da se krivulja zakretnog momenta podiže, izravnava i može ponovno pasti prije nego što se dosegne maksimum kormila. Dvije brojke pripadaju svakom upitu: okretni moment pri 35 stupnjeva s brodom u punoj brzini naprijed i okretni moment unatrag, koji se često zanemaruje i često je slučaj da preopterećuje pokretač. Većina graditelja primjenjuje projektiranu marginu od oko 1,5 puta izračunatog momenta naprijed kako bi se pokrilo onečišćenje, vremensko kormilo i prolazna udarna opterećenja, a sama oprema mora biti certificirana od strane klasifikacijskog društva plovila.
Za veći okretni moment kormila, konvencionalno rješenje je rudo rudo koje pokreću dva nasuprotna cilindra, raspored pokriven u viljuškasti uređaji za pokretanje opsega i široko se koristi na teretnim brodovima i tegljačima. Manji noževi ili instalacije gdje je prostor oko kundaka tijesan obično se bolje koriste rotacijskim pokretačem.
Dobavljači hidrauličkih kormilarskih uređaja tipa vilice Tongzhou proizvodi sukcesivno su dobivali priznanja od strane glavnih brodskih inspekcija kao što su ZC, CCS, ZY, BV, ABS, LR, DNV, NK, KR, BKI itd. Proizvodi se izvoze... Pogledajte proizvod → Kapacitet zakretnog momenta prvi je filter, ali ne i jedini. Hod, montažni otisak i položaj trupa kormila odlučuju o tome hoće li se fizički moći ugraditi rudo pogonjeno ili rotacijska jedinica. Objavljeni rasponi od jednog proizvođača palubnih strojeva kreću se od 25 kN·m do 1350 kN·m za hidraulički kormilarski mehanizam tipa vilice i od 8 kN·m do 600 kN·m za jedinice s okretnim cilindrom, što pokazuje koliko su dvije obitelji oštro podijeljene prema veličini plovila.
Dobavljači hidrauličkih upravljačkih mehanizama zakretnog cilindra Tongzhou proizvodi sukcesivno su dobivali priznanja od strane glavnih brodskih inspekcija kao što su ZC, CCS, ZY, BV, ABS, LR, DNV, NK, KR, BKI itd. Proizvodi se izvoze... Pogledajte proizvod → Bez obzira na aktuator, okretni moment koji može isporučiti mora se usporediti s jedinice za pokretanje s velikim momentom specifikaciji pri nazivnom tlaku sustava, a ne pri postavci sigurnosnog ventila, a pumpni set mora održavati taj tlak neprekidno tijekom dugog zaokreta u morskom putu.
Osam brojeva koje treba prikvačiti prije naručivanja
Redoslijed krmenog kormila pogriješi kada specifikacija ostavi broj otvoren, a njih osam čini većinu sporova.
- Duljina pravila, oznaka klase i društvo koje će svjedočiti testu, budući da kormilarski uređaj treba vlastiti certifikat.
- Omjer površine kormila, tipično između oko 1/50 i 1/70 potopljene bočne površine (dužina puta gaz) za teretni brod s jednim vijkom, raste do 1/40 ili više za tegljače i plovila kojima je potrebno usko manevriranje.
- Maksimalni kut kormila i kutna brzina, obično 35 stupnjeva sa svake strane s vremenom zamaha izmjerenim u skladu sa zahtjevima pravila.
- Promjer zaliha, vrsta materijala i detalj spojke, bez obzira na to je li konus s klinom, frikcija bez ključa ili prirubnica.
- Zakretni moment pod svakim određenim kutom, naprijed i nazad, s izričito navedenom granicom dizajna.
- Vrsta ležaja i podmazivanje, samopodmazujuća čaura ili mazalica, plus interval zamjene.
- Sustav premaza i dodatak anode za navlaženu oštricu i područje otvora.
- Komplet dokumentacije: potvrde o materijalu, izvješća o ispitivanju bez razaranja, zapisnik o tvorničkom prijemnom ispitivanju i komplet rezervnih brtvi.
Ugradnja, tolerancije i točke habanja koje su važne
Većina pritužbi na krmeno kormilo u servisu odnosi se na poravnanje i razmak ležaja pri ugradnji, a ne na samu foliju.
Kundak mora sjediti okomito unutar tolerancije proizvođača prije nego što se aktuator spoji, a rudo ili rotacijsku glavčinu treba postaviti nakon što su zavari trupa dovršeni, jer deformacija uslijed zavarivanja pomiče palubni prsten i predopterećuje vratni ležaj. Nakon što se zatvori hidraulički krug, tlak pri puštanju u pogon, filtracija i uklanjanje zraka odlučuju hoće li zupčanik godinama raditi tiho ili će brbljati od prvog putovanja.
Proizvođači hidrauličkih pogonskih jedinica Tongzhou proizvodi sukcesivno su dobivali priznanja od strane glavnih brodskih inspekcija kao što su ZC, CCS, ZY, BV, ABS, LR, DNV, NK, KR, BKI itd. Proizvodi se izvoze... Pogledajte proizvod → | Kontrolna točka | Zašto je to važno | Tipična akcija |
|---|---|---|
| Vertikalnost kundaka i poravnanje ležaja vrata | Neusklađenost opterećuje ležaj i brtvu pokretača | Provjerite prije spajanja, razvrtajte ili podložite nakon zavarivanja |
| Zazor igle i klina | Slack se pojavljuje kao mrtva zona za volanom i kao lupanje | Obnovite uložak kada igra premaši ograničenje proizvođača; predmet razredne ankete |
| Razmak između oštrice i otvora blende | Premali razmak ubrzava kavitacijsku eroziju na rubu oštrice | Održavajte udaljenost od crteža i pregledajte rubove na svakom spajanju |
| Prevlaka i anode | Udubljenje na prednjem rubu prerasta u pucanje | Dopravite pri svakom suhom spajanju, zamijenite anode prema rasporedu |
| Stanje hidrauličkog ulja | Ulazak vode ili opterećenje česticama troši pumpe i ventile | Uzorkujte u fiksnim intervalima, mijenjajte filtre na temelju dokaza, a ne navike |
Rizici nabave vrijedni cijene
Skupe pogreške u nabavi krmenog kormila su praznine u specifikacijama, a ne razlike u cijenama između dobavljača.
- Navođenje okretnog momenta samo pri 35 stupnjeva, a zatim otkrivanje da okretni moment premašuje snagu aktuatora tijekom manevriranja u luci.
- Naručivanje kormilara i kormila od različitih dobavljača bez zajedničkog crteža sučelja za promjer kundaka, utor za klin i provrt rudilice.
- Prihvaćanje tvorničkog ispitivanja pri sniženom tlaku, što skriva pumpni set koji ne može održati nazivni zakretni moment kroz trajan okret.
- Ostavljanje klasifikacijskog društva koje svjedoči izvan narudžbenice, tako da potvrda stiže nakon prozora za pregled broda.
- Zaboravljanje popisa potrošnih dijelova, koji rutinsku zamjenu brtvila pretvara u višetjednu vježbu nabave.
Često postavljana pitanja
Je li krmeno kormilo isto što i uravnoteženo kormilo?
Ne. Stern opisuje gdje je oštrica montirana; uravnoteženo opisuje koliki dio njegove površine nalazi se ispred osi zaliha. Krmeno kormilo može biti neuravnoteženo, poluuravnoteženo ili potpuno uravnoteženo, a odluka o ravnoteži je ono što određuje veličinu kormilara.
Može li krmeno kormilo upravljati brodom koji se ne kreće?
Da, sve dok se propeler okreće i lopatica je u trku. Sila tada dolazi od ubrzanog pranja, a ne od brzine trupa, zbog čega se postupci pristajanja oslanjaju na kratke udare motora, a ne samo na kormilo.
Zašto je kotač labav oko sredine broda?
Gubitak gibanja u blizini neutralnog položaja obično ukazuje na istrošenost čahure igle, ležaja vrata ili priključka rude ili na zrak u hidrauličnom krugu. To je simptom mehaničkog čišćenja i rijetko problem folije.
Je li profil kormila važniji od površine kormila?
Područje postavlja strop na raspoloživu snagu, dok profil odlučuje koliko se tog stropa može dosegnuti prije nego što protok stane. Dobro profilirana oštrica pod kutom od 35 stupnjeva obično će nadmašiti veću ravnu ploču gurnutu pod istim kutom.
Koliko često treba servisirati upravljački uređaj?
Slijedite priručnik proizvođača i ciklus ispitivanja klase: analiza ulja u fiksnim intervalima, filtri na dokaze i potpuni pregled ležajeva, brtvila i spojeva pri svakom suhom dokovanju.
Dobijte omjer ravnoteže, krivulju zakretnog momenta i sučelje aktuatora odmah u fazi upita, a krmeno kormilo postaje jedna od najmanje problematičnih stavki na plovilu. Ostavite bilo koju od njih otvorenu i kormilarnica će to osjetiti pri prvom vjetrovitom pristajanju.
