10.2. Характерні відмови рульових машин при спільній роботі насосів
10.2.1. Відмова грм при наявності насосів регульованої подачі
Режим спільної роботи насосів вимагає підвищеної уваги судноводіїв до справності дії рульових машин, хороших знань їх конструктивних і експлуатаційних особливостей, а також міцних навичок вмілого їх використання при будь-яких умовах плавання. Суднові механіки повинні забезпечити належне технічне обслуговування рульових машин.
Інструкції (вітчизняні і зарубіжні) з експлуатації рульових машин та інші керівні технічні матеріали не визначають жодних обмежень на використання режимів роботи рульових машин. Проведені ж дослідження виявили деякі характерні явища (автоколивання, порушення синхронності роботи насосів), які слід враховувати при експлуатації.
Розглянемо коротко ситуації, пов'язані з порушенням синхронності роботи насосів. Такі порушення можливі в електрогідравлічних рульових машинах, що працюють в поєднанні з *авторульовими машинами таких типів, як* «Këpenik», «Decca Pilot 757», «Аист» і деякими іншими системами управління, що не мають механічних зв'язків між насосами. При хорошому технічному обслуговуванні цих рульових машин неузгодженість насосів – дуже рідкісне явище, проте воно може виникнути випадково (наприклад при поломці пружин і т. д.), тому має враховуватися в експлуатації.
На рис. 10.6 показані характеристики і схеми взаємодії насосів регульованої подачі при порушенні синхронності їх роботи.
Характеристики насосів q1 = f1(e) і q2 = f2(e) можна зобразити приблизно прямими лініями. Вони показують, що подача насосів (вони однакові, як правило) збільшується зі збільшенням ексцентриситету (або кута нахилу люльки) «е».
При нормальній роботі насосів їх характеристики q1 = f1(e) і q2 = f2(e) збігаються одна з одною, і подачі q1 і q2 при цьому рівні й однакові за знаком, тобто вони підсумовуються. Якщо виникає неузгодженість ексцентриситетом (або кутів нахилу люльок) насосів Δе, то порушується синхронність їх роботи.
Рис 10.6 Характеристики і схеми взаємодії насосів регульованої подачі при порушенні синхронності їх роботи
Так, наприклад, в позиції «a» q1 > q2, але знаки їх однакові, і до рульового приводу подається сумарний потік робочої рідини (див. схему «а»).
В позиції «б» q1 > 0, a q2 = 0, до рульового приводу подається рідина тільки від насоса 1. У позиції «в» q1 > 0, a q2 < 0, тобто до рульового приводу подається різниця потоків рідини від насосів 1 і 2, і руль уповільнює свій рух.
У позиції «г» q1 = q2, але знаки їх різні, отже насос 2 буде повністю споживати подачу насоса 1, а до рульового приводу робоча рідина надходити не буде, і руль зупиниться в деякому проміжному положенні, не виконавши задану штурвалом команду (див. схему «г»). Цієї позиції і схемі взаємодії насосів буде відповідати наступна навігаційна ситуація.
Нехай штурвалом задана команда, наприклад «праворуч 20°», але руль виконав «праворуч 10°» і далі практично не йде. Така ситуація оцінюється як відмова рульової машини. При цьому судноводій буде перемикати насоси, прагнучи визначити несправний. Після виключення одного з насосів (наприклад, 1) руль почне переміщатися або до діаметральної площини судна, або далі на правий борт (заздалегідь це невідомо) під дією працюючого другого насоса, що в умовах обмеженого простору плавання може призвести до тяжких наслідків.
Якщо вимкненим виявився несправний насос, то при всіх наступних завданнях штурвала рульова машина буде працездатною. В іншому випадку відмова може тривати, і для її усунення потрібно ще одне оперативне перемикання насосів (вимкнути насос 2 і включити 1). Можливо відмова зникне так само несподівано, як і виникла, якщо причиною заклинювання насосів було «легке» заїдання золотника гідропідсилювача, і ніяких поломок (наприклад, пружин) не було.
Навмисно повторити ситуацію такої відмови при хорошій навігаційній обстановці, як правило, не вдається. Дії судноводія з оперативного перемикання насосів при такому характері відмови є правильними, але мета буде досягнута швидше, якщо він при цьому добре знає експлуатаційні особливості рульової машини.
Описана характерна відмова ГРМ не є «надуманою» автором цієї книги. Така відмова виникає (і буде виникати) на багатьох суднах, тому що вона пов'язана з конструктивними особливостями ГРМ. Це повинні знати і враховувати в експлуатації як судноводії, так і механіки.
Зауважимо, що таких відмов не було (і не може бути!) на суднах, де встановлені ГРМ з механічними зв'язками між регульованими блоками насосів. Такі зв'язки є елементами важільних механізмів управління подачею насосів. Типовий механізм показаний, наприклад, на рис. 9.1
Механічний зв'язок 17 перешкоджає неузгодженості насосів. Можливі тільки незначні неузгодженості, які знижують точність перекладки руля, але не можуть викликати характерні відмови. Для усунення незначних неузгодженостей існують гвинтові талрепи 15 і 16.
Характерні відмови ГРМ можливі також при наявності насосів постійної подачі. При цьому тип рульового приводу може бути будь-яким: плунжерний, лопатевий або поршневий. Така відмова розглянуто вище.
Поряд з описаними експлуатаційними особливостями рульових машин існують і інші. Наприклад, автоколивання.
Це нове явище, яке раніше експлуатаційників не турбувало. Пов'язане воно перш за все з удосконаленням гідравлічного обладнання та електричних систем управління сучасних рульових машин, поліпшенням їх характеристик, підвищенням точності роботи і швидкодії. З огляду на новизну явища автоколивання поки не регламентуються документами ІМО і класифікаційних товариств, відсутні норми запасу стійкості ГРМ (ЕГРМ).
Однак експлуатаційники не можуть нехтувати цим явищем в своїй роботі, так як воно може призводити до відмов і навіть поломок рульових машин.
Динамічні властивості ГРМ (ЕГРМ) і, зокрема, їх автоколивання, розглянуті в роботах [7-10]. Однак в даному параграфі акцентуємо увагу на характері прояву автоколивань і їх можливих наслідків.
Автоколивання рульових машин є недоліком проектування, а їх прояв залежить від конструктивних особливостей.
В усіх типах ГРМ (ЕГРМ) амплітуда коливань руля становить 0,5 ÷ 1,5°, а частота 2-3 Гц. Автоколивання ЕГРМ відбуваються плавно, без ударів в насосах і підшипниках рульового пристрою. При цьому безпосередньої загрози відмови, здавалося б, не існує, але тривала робота рульової машини при наявності автоколивань може привести до інтенсивного зносу елементів системи управління з наступними відмовами.
Характерною особливістю таких автоколивань є ймовірність їх виникнення при роботі рульової машини з одним (правим або лівим) насосом і тим більше – при спільній їх дії. Для зменшення негативних наслідків суднові фахівці повинні якісно регулювати гідравлічну та електричну частини рульової машини.
Проте існують й автономні ГРМ, в яких автоколивання супроводжуються сильними гідравлічними і механічними ударами в самій машині і рульовому пристрої. Прикладом є рульові машини на суднах серій «Пула», «Дубровник», «Спліт». Амплітуда і частота автоколивань руля аналогічні наведеним вище, але робота рульової машини в таких умовах неможлива через загрозу поломок відповідальних деталей з подальшою відмовою машини.
Особливістю такого виду автоколивань є те, що вони виникають тільки при спільній роботі насосів і загасають при виключенні одного з них.
Усунення автоколивань в таких ГРМ можливо тільки шляхом їх модернізації.
Імовірність виникнення автоколивань всіх типів рульових машин може бути перевірена заздалегідь на стоянці судна за допомогою спеціальних випробувань, при яких визначається запас стійкості. Методика таких випробувань викладена в роботах [7-10].