Дистанционное управление рулем, двигателем, узлами на катерах и яхтах
Основное требование, которое предъявляется к дистанционному
управлению,- надежность передачи команд от водителя к органам управления двигателя,
реверсредуктора и рулевого устройства в 1$енне длительного времени.
Усилие, прилагаемое двигателем к рукояткам управления, не должно
превышать
6-12 кгс; эти ограничения связаны с тем, о мощность, длительно
развиваемая человеком средней физической силы, составляет приблизительно
7,5 кгс-м/с. При этом рабочий орган, приводимый в движение руками
человека, должен быть расположен в удобном для водителя месте.
Штурвальное колесо приспособлено для удержания его в положении "прямо" в
течение практически неограниченного времени. Однако в условиях движения
по извилистому форватеру или волнения непрерывные манипуляции рулем
требуют затраты значительной работы, что приводит к усталости и
появлению погрешностей в управлении. В связи с этим целесообразно
уменьшить усилие Р на штурвале до 3-4 кгс, а мощность N, необходимую для
поворота колеса, ограничить значением 3-4 кгс-м/с.
Если среднее усилие на штурвале принять равным 3 кгс, то при диаметре
штурвального колеса 360 мм путь за 1 оборот будет составлять 1,13 м.
В случаях, если усилие на штурвале будет больше 4 кгс, необходимо либо
принять меры к уменьшению силы, либо увеличить число оборотов штурвала
между крайними положениями. Естественно, что увеличение числа оборотов
штурвала ухудшает маневренность катера. Уменьшить силу, действующую на
штурвал, можно путем изменения формы руля (см. 21) или повышения КПД
передачи на руль. Такие конструктивные мероприятия, как установка
блоков, баллера, оси штурвала на подшипниках качения, уменьшение
диаметра штуртроса (до 4-5 мм), способствуют повышению КПД передачи.
Усилия от штурвала к тросу передаются при помощи барабана с винтовой
канавкой (диаметр которого, как и диаметры блоков, должен быть не менее
20-кратного диаметра троса) либо при помощи мотоциклетной или
велосипедной цепи и звездочки. Усилия от троса к румпелю могут
передаваться непосредственно с помощью тросов, а также велосипедной или
мотоциклетной цепью. Последний вариант предпочтителен в случае, если
перо руля или специальный рулевой комплекс должны поворачиваться на угол
значительно более 30-40°. В этом случае на баллер руля насаживают
звездочку большого диаметра, соответствующую используемой цепи
(например, ведущую звездочку велосипеда или ведомую мотоцикла); угол
поворота руля при этом ограничен практически только длиной цепи.
Схемы поворота румпеля при помощи троса приведены на рис. 39, а.
Простейший одно- и двухрычажный румпель 8 следует применять при углах
перекладки руля до 30, располагая ролики проводки троса на возможно
большем расстоянии от румпеля для уменьшения углового перемещения троса
в горизонтальной плоскости.
Однорычажный румпель целесообразно использовать на катере с транцевой
кормой, а двухрычажный обычно навешивается на руль при вельботной корме;
натяжение троса регулируется винтовым талрепом. Существенным
усовершенствованием однорычажного румпеля следует считать румпель,
выполненный в виде сектора. При этом концы троса крепятся на самом
секторе на специальных опорах, выполненных в виде болтов, приваренных к
нижней плате румпеля. Для предотвращения самопроизвольного высвобождения
троса из опор их следует сверху закрепить гайками через широкие шайбы.
Румпель лучше всего закрепить на баллере с помощью клиновой шпонки;
место посадки румпеля желательно выполнить в виде конуса со стандартным
углом 2°51'51". В этом случае обеспечивается плотность безлюфтовая
посадка и большая надежность соединения. Если такую посадку выполнить
трудно, можно использовать упрощенное цилиндрическое Соединение,
показанное на рис. 39,5; при этом румпель крепится корончатой гайкой с
мелкой резьбой.
Передача момента осуществляется точеным болтом 12, установленным в
отверстии, просверленном и развернутом после соединения румпеля с
баллером. Гайка болта шплинтуется или раскернивается.
Минимальный диаметр баллера в районе крепления румпеля- 25 мм,
а при площади руля более 0,2 м2 - 30 мм.
Использование секторного румпеля позволяет сохранить постоянное
передаточное отношение от штурвального колеса к рулю, устраняет угловые
колебания троса в горизонтальной плоскости в процессе перекладки руля и
допускает весьма близкое расположение роликов тросовой проводки.
Натяжение троса в этом случае проще всего регулировать с помощью ролика,
поворачивающего трос в обратном направлении и установленного на длинном
резьбовом штыре, который с помощью ганки и контргайки крепится к
переборке, кронштейну или иному жесткому элементу набора. Натяжение
троса производится лишь в одной ветви управления, что приводит к
изменению положения штурвала при нахождении руля в ДП. Это оказывается
неудобным, если в качестве штурвала используется автомобильное рулевое
колесо с несимметричным расположением спиц, так как после регулировки
рулевое колесо окажется повернутым вправо или влево.
Часто возникает вопрос, какой использовать штурвал: со спицами и
торчащими рукоятками ("под старину") или автомобильное рулевое колесо.
Однозначного ответа на этот вопрос дать нельзя. Очевидно, если
проектируется парусномоторное судно, внешний вид которого вызывает
ассоциации со старинными парусниками, то штурвал целесообразно выполнить
с деревянной окантовкой и торчащими рукоятками. На быстроходном
комфортабельном катере современных форм целесообразно использовать
автомобильный руль. Если катер выполняется со "спортивным уклоном", то
соответствующее ему "спортивное" рулевое колесо лучше изготовить
самостоятельно, причем диаметр его может быть уменьшен до 350-320 мм.
Кроме того, следует отметить, что "старинный" штурвал позволяет водителю
в случае необходимости развивать гораздо большие усилия в процессе
перекладки руля (что характерно для катера большого водоизмещения).
"Старинный" штурвал лучше использовать в том случае, если водитель при
управлении судном в основном находится в положении стоя, если же
водитель сидит, целесообразно использовать автомобильное рулевое колесо.
Это особенно удобно при движении по взволнованной акватории, где
требуется постоянная перекладка руля па некоторый угол для компенсации
зарыскивания. Наличие выступающих рукояток не только не способствует
улучшению управляемости, но, наоборот, приводит к частьм ударам
рукоятками по пальцам руки, что при длительном переходе вызывает
ухудшение работоспособности.
Существует также ряд других схем передачи вращения от руля к румпелю -
например, с помощью вращающегося вала и конических шестерен. Однако
такая схема сложна и в последнее время почти не применяется.
Управление газом и реверсом проще всего осуществлять с помощью
простейших рукояток рычажного типа и тросовой или штанговой проводки,
причем рукоятки газа и реверса желательно располагать на одной оси у
борта. Ось располагается на расстоянии 400-420 мм впереди спинки сидения
водителя и на 50-80 мм выше горизонтальной части сидения, причем длина
рычага от оси до рукоятки должна составлять 250--280 мм. В этом случае
высота расположения рукояток над сидением составляет 310- 330 мм, что
следует признать наиболее удобным.
Максимальное усилие допускается лишь на рукоятках, имеющих не более
одного среднего фиксированного положения,- например, для рукоятки
управления реверсом, у которой два крайних положения (вперед-назад) и
одно среднее (нейтраль); для рукоятки привода дроссельной заслонки
максимально допустимое усилие перемещения должно быть существенно
уменьшено (до 0,5-1 кгс). Это связано с тем, что положение дроссельной
заслонки и соответственно частоту вращения двигателя необходимо
устанавливать достаточно точно, точная же установка рукоятки возможна
лишь при небольшом прикладываемом усилии. Кроме того, рукоятка газа
должна надежно фиксироваться в выбранном положении и легко выходить из
него. Фиксация рукоятки в любом положении возможна с помощью различного
вида фрикционных или стопорных устройств, представленных на рис. 39, б.
Частоту вращения увеличивают усилием руки водителя путем перемещения
рукоятки 1 в сторону, обозначенную стрелкой. Фиксация в необходимом
положении осуществляется рычагом 2, сцепляющимся с зубчатым сектором 3.
Усилие на рычаг дроссельной заслонки 6 передается тонким гибким тросиком
5. Тросики дистанционного привода газа, реверса и других органов должны
иметь минимальное удлинение под действием прикладываемого усилия.
Уменьшение частоты вращения осуществляется усилием пружины 7,
установленной непосредственно на рычаге привода заслонки. Прежде чем
переместить рукоятку в сторону уменьшения газа, необходимо сжать рукой
стопорный рычаг 2 с рукояткой 1; при этом нижний конец рычага выйдет из
зацепления с зубчатым сектором и освободит рукоятку. Для более точной
фиксации рукоятки на секторе 3 должно быть сделано не менее 10-15
зубцов. Направление движения рукоятки для открывания дроссельной
заслонки нужно выбирать таким образом, чтобы при внезапном обрыве
тросика заслонка усилием пружины возвращалась в положение холостого
хода.
В качестве привода управления дросселем можно использовать штатное
дистанционное управление подвесными моторами. К достоинствам его следует
отнести простоту установки, надежность и компактность. Эти системы имеют
кроме привода газа еще и привод реверса, сблокированный с рукояткой
газа. Блокировка ограничивает перемещение рукоятки газа при положении
рукоятки реверса, соответствующем заднему ходу и нейтрали.
Рукоятка привода реверса может иметь три фиксированных положения,
которые необходимо согласовывать с положением фиксаторов рабочего органа
реверсредуктора путем изменения длины установленных на нем рычагов.
Указанные приводы не приспособлены для управления реверсивными
механизмами, которые переключаются без отжима сцепления (например,
реверсредуктором типов УРР и СРР).
В большинстве случаев целесообразно отказаться от фиксаторов,
установленных на рукоятках дистанционного управления, и ограничиться
фиксаторами, установленными на реверсредукторе. В случае достаточно
жесткого привода работа фиксаторов исполнительного механизма на
реверсредукторе будет четко передаваться на рукоятку дистанционного
управления и ощущаться водителем.
К недостаткам выпускаемых систем дистанционного управления следует
отнести малое количество зубцов на секторе управления газом, что не
позволяет достаточно точно регулировать частоту вращения двигателя, а
также малую жесткость рычагов.
Выпускаемый привод управления поворотом подвесного мотора имеет хороший
внешний вид. Однако малая жесткость крепления подшипникового узла,
тонкие тросы, небольшой диаметр роликов не позволяют использовать этот
привод без существенных переделок.
Усилие от рукоятки к исполнительному механизму помимо тросового привода
может быть передано штанговым, гидравлическим или электромеханическим
приводом, которые, как правило, являются более жесткими, но
конструктивно более сложными, чем тросовый привод. Жесткость привода
определяется не только жесткостью его элементов, но и жесткостью опор, к
которым эти элементы крепятся. Жесткость набора современных быстроходных
катеров весьма невелика. Поэтому для повышения жесткости опор элементы
привода необходимо крепить к нескольким элементам набора (двум
стрингерам и шпангоуту), а для разгрузки от моментов - применять жесткие
раскосы. Жесткость установки можно считать удовлетворительной, если при
действии максимальной нагрузки (например, при вывернутом до упора
штурвале) перемещение кронштейнов блока не превышает 0,5 мм.
Чтобы устранить вредное влияние амортизаторов двигателя на общую
жесткость привода, необходимо полностью разгрузить амортизаторы от
внешних усилий со стороны привода. Это означает, что опора привода
исполнительного механизма должна быть расположена непосредственно на
амортизированном узле. Перенос опоры привода на подвижное основание, т.
е. на двигатель, возможен с помощью тросов в гибких оболочках. Лучше
всего использовать боуденовские тросы, применяемые для привода ножного
тормоза мотоцикла. Эти тросы имеют малую длину, но большую жесткость и
прочную заделку концов, поэтому они предпочтительны для привода реверса
и сцепления. На современных автомобильных двигателях привод сцепления -
гидравлический; его целесообразно оставить, особенно если двигатель
установлен на амортизаторах.
Особый интерес представляет проблема ручного запуска двигателя на
катере, которая может возникнуть при выходе из строя аккумуляторной
батареи или ее разряде во время длительной стоянки при интенсивном
пользовании электроприборами. Основное неудобство связано с тем, что ось
коленчатого вала
расположена на небольшом расстоянии от днища, поэтому использовать обычную
рукоятку ручного заявка неудобно. Кроме того, зачастую перед двигателем
не оказывается достаточного места для размещения водителя с рукояткой. В
этом случае применяют механическую передачу, позволяющую удобнее
разместить водителя. Обычно это съемная цепная передача, дающая
возможность с палубы произвести запуск двигателя, расположенного в
машинном отделении под ногами водителя. Однако конструкция такой
передачи бывает весьма неудобной, громоздкой и трудоемкой в исполнении.
Кроме того, расположение ее на катере требует дополнительного места. На
рис. 40, а даны схема аварийного запуска двигателя и чертеж шкива,
позволяющего вручную запустить двигатель. Такой привод не требует места,
имеет минимальную трудоемкость в изготовлении и достаточно прост в
работе.
Принцип работы аналогичен запуску подвесного мотора с помощью шнура. Для
размещения пускового шнура вытачивают комбинированный шкив (рис. 40, б).
Ручей А служит для размещения 1- 1,5 витков шнура, ручей Б - для привода
насоса забортной воды, ручей В стандартного размера -для привода штатных
генератора и водяного насоса внутреннего контура. Диаметр ручья А выбран
из расчета размещения на нем 600-700 мм шнура, - для запуска исправного
двигателя этого бывает достаточно. Усилие, затрачиваемое водителем при
пуске, составляет 20-30 кгс при диаметре шкива 250-300 мм.
