Nếu bạn đang so sánh báo giá bánh lái và số liệu mô-men xoắn của bánh lái cách nhau 40% thì sự khác biệt thường không phải là do nhà cung cấp. Đó là loại bánh lái được ghi trong thông số kỹ thuật. Một bánh lái bán cân bằng 38 mét vuông được treo trên một chiếc xiên và một bánh lái thuổng 38 mét vuông trông giống hệt nhau trên bản vẽ, tuy nhiên chúng tải phần bánh lái theo những cách hoàn toàn khác nhau: chiếc thuổng mang phần lớn diện tích của nó phía sau bánh lái và cần một bộ truyền động nhỏ hơn, trong khi lưỡi xiên treo được đỡ ở cạnh dưới của nó và truyền tải trọng vào thân tàu thông qua một chốt.
Câu trả lời chỉ trong một dòng: các loại bánh lái được xác định bởi hai trục độc lập. Đầu tiên là cách hỗ trợ lưỡi dao - cân bằng hoàn toàn, bán cân bằng hoặc không cân bằng. Thứ hai là hình dạng lưỡi dao - tấm phẳng, thuổng được sắp xếp hợp lý, sừng, nắp hoặc một loại đặc biệt có lực nâng cao. Sự sắp xếp hỗ trợ quyết định thiết bị lái của bạn phải tạo ra bao nhiêu mô-men xoắn. Cấu hình quyết định lực bên mà lưỡi dao tạo ra và cách nó hoạt động khi bánh xe đi mạnh.
Làm cho hai trục đó bị nhầm lẫn và bạn mua sai bộ truyền động, sai đường kính cổ và bánh lái có cảm giác nặng ở 30 độ hoặc dao động ở những góc nhỏ vì nó quá cân bằng.
Sơ lược về các loại bánh lái chính
Năm dòng bao gồm hầu hết mọi bánh lái hiện nay và cách nhanh nhất để sắp xếp một thông số kỹ thuật là khớp nó với các bố trí hỗ trợ và nhu cầu mô-men xoắn điển hình của chúng.
| Loại bánh lái | Sắp xếp hỗ trợ | Tàu điển hình | Xu hướng mô men lái | Sự đánh đổi chính |
|---|---|---|---|---|
| Spade (cân bằng hoàn toàn) | Lưỡi dao chỉ được đúc hẫng trên báng, không có giá đỡ phía dưới | Tàu container, phà, du thuyền, trọng tải mới nhất | Thấp nhất cho một diện tích lưỡi nhất định | Phản ứng tuyệt vời, không có bảo vệ khỏi nối đất |
| Bán cân bằng (xiên treo) | Ổ trục chốt dưới trên một xiên cố định, một phần của lưỡi dao phía trước báng | Tàu cá, tàu lượn, tàu kéo bến cảng | Trung bình đến cao | Skeg che chắn lưỡi dao và cánh quạt, nhiều lực cản hơn và nhiều bộ phận hơn |
| Không cân bằng (còi) | Lưỡi dao được treo trên một cọc còi hoặc bánh lái cố định, chốt trên và dưới | Tàu chở hàng trục vít đơn cũ hơn, một số tàu kéo | Cao nhất cho cùng một diện tích lưỡi cắt | Đơn giản, mạnh mẽ, thiết bị nặng hơn và khả năng di chuyển chậm hơn |
| Nắp / khớp nối | Lưỡi chính cộng với nắp kéo có bản lề | Phà, Ro-Ro, tàu điều động quan trọng | Mô-men xoắn tương tự, lực nâng cao hơn nhiều | Nhiều liên kết và chân hơn để duy trì |
| Thang máy đặc biệt | Gắn lưỡi hành hoặc vòi phun chân vịt | Xuồng đẩy, tàu kéo, xuồng công tác nội địa | Trường hợp cụ thể | Thường cần thử nghiệm mô hình để xác nhận lợi nhuận |
Cân bằng, Bán cân bằng và Không cân bằng: Trục hỗ trợ
Tỷ lệ cân bằng - phần diện tích lưỡi dao nằm phía trước bánh lái - là con số duy nhất làm thay đổi kích thước thiết bị lái của bạn nhiều nhất.
Tỷ lệ này hoạt động đơn giản. Khu vực phía trước cổ phiếu tạo ra một mô men đối lập với mô men từ khu vực phía sau nó, do đó bộ truyền động chống lại một lực ròng nhỏ hơn. Phạm vi thực tế được sử dụng trong thiết kế thương mại khá nhất quán:
- Thuổng cân bằng hoàn toàn: khoảng 20% đến 25% diện tích lưỡi dao phía trước phôi. Tỷ lệ thấp hơn làm cho bánh lái nặng hơn; vượt quá khoảng 30% có nguy cơ mất cân bằng quá mức, trong đó bánh lái có xu hướng tự lái đến một góc tối đa và có thể rung ở những góc nhỏ.
- Xiên bán cân bằng: thường là 10% đến 20%, vì xiên đã hấp thụ một phần tải.
- Sừng không cân bằng: có rất ít hoặc không có diện tích phía trước cổ xe nên toàn bộ lực thủy động được chuyển thành mômen xoắn.
Đối với người mua, hậu quả thực tế là đơn giản. Nếu sân đổi bánh lái thuổng lấy bánh lái treo xiên có cùng diện tích lưỡi mà không kiểm tra lại bộ truyền động, thì thiết bị lái có thể chạy ở mức 80% đến 90% áp suất định mức chỉ để giữ hướng trong biển dầm. Điều đó không có giới hạn cho yêu cầu vượt quá 35 độ và rút ngắn tuổi thọ của máy bơm.
Hình dạng lưỡi: Spade, Horn, Flap và High-Lift
bánh lái thuổng
Thuổng là lựa chọn mặc định cho trọng tải thương mại mới và vì lý do chính đáng: nó tạo ra lực nâng cao nhất cho diện tích của nó và mô-men xoắn thấp nhất cho kích thước của nó.
Vì không có gì đỡ lưỡi ở phía dưới nên báng bánh lái chịu toàn bộ mômen uốn cộng với mô men xoắn. Điều đó có nghĩa là báng dày hơn, bố trí ổ trục phía trên nặng hơn và kết nối hình nón hoặc khóa được gia công cẩn thận. Các mặt cắt thường là các lá kim loại được sắp xếp hợp lý trong vùng có độ dày từ 18% đến 21%, có cạnh sau cùn để tránh tạo bọt. Sự đánh đổi là khả năng bảo vệ mặt đất - nếu con tàu chạm đáy, lưỡi hoặc cổ tàu thường bị hư hại.
bánh lái còi
Bánh lái còi vẫn còn phổ biến trên các tàu chở hàng trục vít đơn cũ hơn và trên một số thuyền công tác, và nó được chọn vì độ bền hơn là hiệu quả.
Một cấu trúc sừng cố định phía trước lưỡi dao mang chốt dưới, do đó cổ đàn ít bị uốn cong hơn nhiều. Mô-men xoắn cao, hiệu suất lùi kém hơn do còi chặn dòng chảy khi cánh quạt đảo chiều và toàn bộ cụm lắp ráp tăng thêm lực cản. Trong quá trình tái trang bị, việc thay thế bánh lái còi bằng loại nghiêng bán cân bằng thường là một trong những thay đổi tiết kiệm nhiên liệu rẻ hơn, miễn là bộ truyền động và cổ phiếu được kiểm tra lại.
Bánh lái nghiêng bán cân bằng
Bánh lái xiên bán cân bằng là câu trả lời tiêu chuẩn ở bất cứ nơi nào chân vịt và cánh quạt cần được bảo vệ vật lý - các tàu đánh cá làm việc ở bãi cạn, tàu lượn nhỏ và tàu cập cảng thường xuyên đi kèm.
Nó nằm giữa hai cái còn lại về mô-men xoắn và cho khả năng lái có thể dự đoán được vì xiên ổn định dòng chảy vào lưỡi dao. Ổ trục chốt là điểm bảo trì cần chú ý: khe hở thường được chỉ định trong bản vẽ được phê duyệt theo cấp, và chốt trục bị mòn biểu hiện dưới dạng rung động của bánh lái ở các góc nhỏ rất lâu trước khi nó biểu hiện dưới dạng tay lái nặng.
Cánh tà và bánh lái có khớp nối
Bánh lái cánh bổ sung thêm một phần kéo có bản lề làm lệch xa hơn cánh chính và nó có thể nâng lực nâng đáng kể ở cùng một góc bánh lái - hữu ích khi phà phải đi qua một luồng hẹp khi có gió chéo.
Mô-men xoắn không tự động tăng lên vì cánh đảo gió cũng làm chậm quá trình dừng của lưỡi dao chính. Những gì tăng lên là số phần. Các mối liên kết, chốt và điểm dừng cần có khoảng thời gian kiểm tra được ghi vào hệ thống bảo trì theo kế hoạch và góc nắp phải được đặt trong quá trình vận hành để phù hợp với hình dạng đã được phê duyệt.
Loại nâng cao và loại đặc biệt
Các bánh lái hình củ hành có bầu thuôn thuôn ở mép đầu cánh quạt và các bánh lái gắn phía sau vòi cánh quạt thuộc nhóm này.
Chúng được chọn theo từng trường hợp, thường là sau khi thử nghiệm CFD hoặc mô hình, vì mức tăng phụ thuộc vào hình dạng thân tàu và trường nhiễu sóng. Trên các tàu đẩy và tàu kéo nội địa, lực nâng bổ sung trực tiếp cải thiện khoảng cách dừng trong âu thuyền — một lập luận về an toàn, không chỉ là về hiệu quả.
Cách lựa chọn loại bánh lái dẫn động bánh lái
Sau khi loại bánh lái được cố định, thiết bị lái sẽ hoạt động theo mô-men xoắn và hai cơ cấu thủy lực chính thống bao trùm gần như toàn bộ phạm vi thương mại.
Bộ truyền động kiểu càng nâng (còn gọi là cánh gạt hoặc càng nâng) quay bánh lái thông qua sự sắp xếp càng và máy xới và thường là sự lựa chọn cho các bánh lái đơn lớn hơn, với công suất đầu ra khoảng 25 kN·m đến khoảng 1350 kN·m. Nó giữ cho phạm vi góc bánh lái rộng rãi và chịu được mô-men xoắn cao hơn mà bánh lái thuổng lớn và không cân bằng yêu cầu. Cài đặt điển hình của loại này được mô tả ở đây: thiết bị truyền động kiểu nĩa .
Việc bố trí xi-lanh xoay sử dụng một hoặc hai xi-lanh thủy lực đẩy một tay lái và nó phù hợp với các bánh lái nhỏ hơn, lắp đặt bánh lái đôi và những không gian cần diện tích nhỏ gọn. Phạm vi đầu ra trong vùng từ 8 kN·m đến 600 kN·m là phổ biến.
Thiết bị lái thủy lực loại nĩa cho tàu biển Duyệt qua các biến thể thiết bị lái thủy lực dạng nĩa để điều khiển bánh lái hàng hải và hàng không, với các liên kết liên hệ của nhà cung cấp và danh sách mẫu từ 01 đến 09. Xem sản phẩm → Kết hợp loại bánh lái với tàu và thương mại
Loại tàu và mô hình giao dịch thu hẹp lựa chọn nhanh hơn bất kỳ đầu vào nào khác.
- Tàu container và phà lớn: bánh lái thuổng cân bằng hoàn toàn, đôi khi có nắp, có kích thước để nghiêng 35 độ ở tốc độ vận hành.
- Tàu cá và tàu lót ly nhỏ: bánh lái xiên bán cân bằng để nối đất và bảo vệ cánh quạt, với một ổ đỡ trục nhỏ có thể được kiểm tra nổi nếu có thể.
- Tàu kéo cảng và tàu biển: cánh nâng cao hoặc bánh lái gắn trên vòi phun, thường được kết hợp với một thiết bị lái có kích thước để duy trì mô-men xoắn cao hơn là mô-men xoắn cực đại.
- Thuyền làm việc trục vít đôi và tàu nhỏ: thiết bị lái dạng xi-lanh xoay nhỏ gọn, vì hai bánh lái hiếm khi cần mô-men xoắn của một xẻng lớn.
- Thuyền buồm và du thuyền có động cơ: bánh lái thuổng, các phần lá mỏng, tỷ lệ cân bằng thấp để giữ cảm giác cầm lái.
Đối với các bánh lái nhỏ hơn và buồng máy hạn chế, loại dẫn động dựa trên xi lanh được sử dụng trong đơn vị truyền động chuyển động xoay thường là con đường thực tế vì nó cho phép thiết bị được di chuyển vào không gian thực sự có sẵn.
Thiết bị lái thủy lực xi lanh xoay cho lái biển Trang sản phẩm dành cho thiết bị lái xi-lanh xoay có tấm chắn, hiển thị các biến thể 01-07 và các tùy chọn liên hệ; phù hợp với các tàu lớn cần điều khiển bánh lái nhỏ gọn, mô-men xoắn cao. Xem sản phẩm → Các quy tắc, dung sai và tài liệu cần xác minh
Hai tài liệu quyết định xem bánh lái và thiết bị lái của nó có được chấp nhận hay không: bản vẽ bánh lái được phê duyệt theo cấp và giấy chứng nhận phê duyệt kiểu thiết bị lái.
Quy định II-1/29 của SOLAS đặt ra phạm vi vận hành mà bất kỳ loại nào cũng phải đáp ứng: thiết bị lái chính phải di chuyển bánh lái từ 35 độ ở một bên sang 35 độ ở phía bên kia ở tốc độ vận hành tối đa và thiết bị phụ, nếu được trang bị, phải đạt được 15 độ mỗi chiều trong một thời gian xác định. Các quy tắc phân loại được xây dựng dựa trên các yêu cầu thống nhất của IACS sau đó chi phối số lượng nguyên liệu, độ bền của còi cũng như áp suất và mức dự phòng của hệ thống thủy lực.
Ba bước kiểm tra đáng được đưa vào đơn đặt hàng:
- Tính toán đường kính cổ phiếu: xác nhận hệ số vật liệu và mô-men xoắn thiết kế được sử dụng và tính toán phù hợp với loại bánh lái thực tế được đặt hàng - không phải là bản sửa đổi trước đó của bản vẽ.
- Hiệu chỉnh góc và phản hồi: Các chỉ báo góc bánh lái và các công tắc giới hạn phải được đặt dựa vào các điểm dừng cơ học, với điểm 0 về điện được ghi trong báo cáo vận hành.
- Đo mô-men xoắn thử nghiệm trên biển: mô-men xoắn đo được khác với con số dự đoán hơn khoảng 10% thường là yếu tố kích hoạt để kiểm tra lại hình dạng lưỡi dao, tỷ lệ cân bằng và khe hở vòng bi.
Các mối hàn trên phần kết nối từ phôi tới lưỡi và trên cụm vành hoặc xiên thường phải được kiểm tra bằng siêu âm hoặc chất thẩm thấu bằng thuốc nhuộm và các báo cáo sẽ nằm trong tài liệu giao hàng cùng với các chứng chỉ vật liệu.
Cạm bẫy mua sắm khiến tốn tiền sau này
Hầu hết các vấn đề về bánh lái xuất hiện sau khi giao hàng đều bắt nguồn từ một số quyết định được đưa ra ở giai đoạn báo giá.
- Chỉ so sánh bánh lái theo diện tích cánh. Khu vực không nói gì về mô-men xoắn; cân bằng tỷ lệ và hồ sơ làm.
- Bỏ qua sự cân bằng quá mức. Bánh lái bị bẻ lái quá dễ dàng ở những góc nhỏ có thể bị lệch, tải bánh răng không đều và làm mòn chốt hoặc ổ đỡ phía trên.
- Tái sử dụng bộ truyền động hiện có khi thay đổi bánh lái. Cấu hình lưỡi mới có hệ số nâng cao hơn có thể vượt quá giới hạn áp suất của bánh răng cũ mặc dù diện tích không thay đổi.
- Bỏ qua phần vẽ giao diện. Các tâm côn, rãnh then, lắp máy xới và tâm ổ trục phải được thỏa thuận giữa các nhà cung cấp bánh lái và thiết bị lái trước khi chúng được sản xuất.
- Giả sử phê duyệt lớp bao gồm toàn bộ hội đồng. Mỗi bánh lái, cổ, còi và thiết bị lái có thể có các phê duyệt riêng biệt; sự kết hợp vẫn cần được kiểm tra theo ký hiệu cấp của tàu.
Câu hỏi thường gặp
Loại bánh lái nào hiệu quả nhất?
Bánh lái thuổng cân bằng hoàn toàn thường tạo ra lực nâng cao nhất với mô-men xoắn ít nhất, đó là lý do tại sao nó chiếm ưu thế trong trọng tải thương mại mới. Tuy nhiên, hiệu quả theo nghĩa thủy động lực không giống như sự phù hợp - một chiếc thuổng không có tác dụng bảo vệ nếu tàu hoạt động ở vùng nước nông.
"Cân bằng" thực sự có nghĩa là gì trên bánh lái?
Nó đề cập đến phần diện tích cánh được định vị phía trước trục bánh lái. Khu vực đó tạo ra mômen đối lập, do đó, bánh lái cân bằng cần ít mô-men xoắn hơn để quay đối với cùng một kích thước cánh. Tỷ lệ cân bằng trong khoảng từ 20% đến 25% là điển hình cho bánh lái thuổng.
Tôi có thể thay bánh lái sừng bằng bánh lái thuổng được không?
Có, và đây là một cuộc tân trang thông thường, nhưng cổ phiếu, vòng bi, thiết bị lái và kết cấu thân tàu đều phải được kiểm tra lại. Một cái thuổng đặt tải trọng uốn vào báng mà sừng đã mang trước đó, do đó, cách sắp xếp cổ và ổ đỡ phía trên cũng thường thay đổi.
Bánh lái nên tạo góc lái bao nhiêu?
SOLAS yêu cầu thiết bị lái chính quay bánh lái 35 độ sang mỗi bên ở tốc độ vận hành tối đa, với phương tiện phụ là 15 độ mỗi chiều làm phương tiện dự phòng. Nhiều nhà thiết kế đặt các điểm dừng cơ học vượt xa mức này một chút để giới hạn điện luôn được kích hoạt trước khi tiếp xúc với kim loại.
