Для чего нужен штурвал на корабле

18.04.202221.04.2022 admin 0 Comments

История штурвала

Силуэт штурвала стал использоваться в отраслях, далеких от мореплавания: в производстве дизайнерской одежды и оформлении интерьеров. Но когда-то именно появление штурвала стало началом важных перемен в мировом кораблестроении.

Первые штурвалы: колесо времени

Самые первые штурвалы стали появляться на судах настолько давно, что о точном времени их введения, как и о том, кто был изобретателем первого рулевого колеса, сейчас очень сложно сказать что-то определенное. Считается, что впервые штурвалы стали использоваться на голландских торговых судах – флейтах, первое из которых вышло в открытое море в 1595 году, а сконструировал его мастер-корабел Питер Янсзон Лиорн из городка Хорн.

Эти парусные корабли были очень технологичными для своего времени. У них был вполне необычный конструктивный дизайн: длина корпуса значительно превышала ширину (что снижало коэффициент сопротивления флейта при движении, улучшая его ходкость), мачты были увеличены в высоте, а реи, напротив, стали менее длинными, поэтому на флейтах стали использоваться более дешевые и удобные узкие паруса.

Особенно тяжело обстояли дела с управлением судов с высокими палубами, когда на румпель насаживался еще и колдершток. Во время сильного волнения ведение флейта стало бы невозможным, поэтому со временем новые модели торговых судов стали оснащаться системами блоков и тросов, ведущими к колесу со спицами.

Покорить весь мир: революция в судоходстве

Распространение нового типа рулевого управления произошло именно из-за моды на флейты. Потрясающая работоспособность, маневренность и универсальность сделали голландские суда востребованными по всему миру. Через десяток лет после выхода первого флейта на воду аналогичные торговые судна стали строить в Германии.

Массовое появление рулевого колеса на плавательных средствах началось после 1664 года, и, опять же, произошло это благодаря нидерландскому судостроению. В Голландии свершился зрелищный выход в море военного корабля «Королева Екатерина», оснащенного 100 пушками. А примерно через столетие у берегов Свири и в водах Финского залива постройкой флейт займется и император Петр Первый.

Но первые упоминания о штурвале на Руси можно встретить и раньше запуска императорского строительства. Архангелогородские поморы применяли конструкции, похожие на рулевые колеса, для управления своими небольшими кочами. В то время, как царский фрегат «Орел», построенный по указу Алексея Михайловича, имел на борту стремительно устаревающий колдершток. Оказалось, что частное строительство более прогрессивно, чем официальное мореходное дело.

Уже в XVIII веке о штурвале прекрасно знали корабельные мастера из Англии. Свидетельство наличия ранней модели штурвала имеется в задокументированном проекте перестройки военного корабля, английского 90-пушечного «Оссори». Уже в 1711 году «Оссори» отправился в плавание в обновленной конфигурации, с рулевым колесом на борту.

Еще более интересная модель судна имеется в Гринвиче, постройка которой относится к 1706 году: в ее конструкции есть и опора для колдерштока на палубе, и штурвал. О времени происхождения другого корабля из Гринвича нет точных сведений (хотя историки утверждают, что это произошло не позже времен правления королевы Анны – до 1714 года), но на его конструкцию также, вероятно, повлияло изобретение штурвала. Для путешествия на этом корабле было необходимо приспособление, имеющее вид лебедки с двумя рукоятями, и соединяющееся с румпелем тем же образом, что и в предыдущей модели.

Штурвал, тем не менее, не сразу пришел на смену колдерштоку. В английских печатных изданиях середины XVIII века есть упоминания и о первом, и о втором устройствах. В испанской морской практике штурвал также долгое время соперничал с колдерштоком, окончательно вытеснив его только к началу XIX века. Удивительно, что в морском словаре, изданном во Франции в 1765 году, нет никакого упоминания о рулевом типе управления, хотя колдерштоку в нем посвящен целый параграф.

Эволюция штурвала до наших дней

Принцип работы первых штурвалов был очень простым. Прочный канат оборачивался в несколько узлов и закреплялся на оси рулевого колеса. Оба конца каната опускались вниз сквозь палубы, проходили через блоки и крепились к румпелю. Когда штурвал поворачивался, один конец каната натягивался и перемещал румпель: так менялся курс корабля.

Управление штурвалом нельзя было назвать легкой работой. Из-за громоздкой конструкции и крайне ненадежных блоков вести корабль приходилось вдвоем, а для больших судов требовалась команда из четырех человек.

Со временем конструкция штурвалов претерпевала многие изменения. В XIX веке управлять судном стало проще за счет внедрения рулевых машин и уменьшения диаметра колеса. Еще позднее тросы заменили на шестерни и гидравлические усилители.

Современные яхты лишены той конструкции штурвала, которую мы привыкли видеть на изображениях: электрические и гидравлические манипуляторы обеспечивают более точное управление. Штурвалы, выпускаемые сейчас, по размеру не отличаются от автомобильного руля.

На некоторых современных крейсерских яхтах присутствует не один, а целых два штурвала. Такое решение позволяет путешественнику видеть курс на разных галсах, при этом паруса не будут мешать обзору.

Источник

ШТУРВАЛ: Происхождение : гол. stuurwiel, от stuur — руль и wiel — колесо
Инструмент управления движением судна по курсу, представляет собой колесо с рукоятками, соединенное приводами различных конструкций с рулем. Вращение Штурвала вызывает поворот пера руля (перекладку) на соответственный угол, чем достигается поворот судна. Штурвалы впервые появились на голландских парусных флейтах в конце XVI — начале XVII в. и приводились в движение двумя матросами. С ростом размеров парусников и увеличением усилия, необходимого для перекладки руля, стали устанавливать спаренный Штурвал большого диаметра; его вращали уже 4 человека. В XIX в. для передачи вращения от Штурвалу к рулю стали применять рулевые машины, и диаметр Штурвала резко уменьшился. На современных судах Штурвал заменен гидравлическими и электрическими манипуляторами, которые автоматически взаимодействуют со следящей системой управления судном.

В 1595г. В голландском городе Хоорн сошло со стапеля первое судно типа флейт. Верхняя палуба этих судов поднималась к корме, образуя наклонную плоскость. Носовая часть оканчивалась почти прямоугольной поперечной переборкой, простирающейся по высоте от палубы до полубака. На полукруглой корме высилась заимствованная у коггов и каравелл надстройка. В оснастке оно почти не отличалось от своих предшественников – трехмачтовик с четырехугольными парусами.
На флейтах было впервые установлено новое рулевое устройство, ибо управлять этим большим судном при помощи одного только румпеля (поперечного бруса, насаженного на верхнюю часть руля) было чрезвычайно утомительно.

Для этой же цели на одной оси размещали по 2 штурвала, т.к. корабли становились все больше и управлять ими в сложных ситуациях приходилось вдвоем. Чтобы корабельные штурвалы выдерживали такие нагрузки, по обеим сторонам ставили металлические кольца.

Шло время, техника развивалась, совершенствовалось и рулевое управление. На смену тросам пришли шестерни, редукторы и гидравлические усилители. На современных судах вы не увидите больших штурвалов – в них нет необходимости. В наши дни корабельный штурвал имеет размеры автомобильного руля. Да и управлять многотонным судном физически не тяжелее.

Классический морской штурвал потерял функциональное значение, но приобрел другое – символическое.

Источник

«Штурвал рулит» : немного об управлении яхтой

Термин «штурвал» произошел от нидерландского stuurwiel: «stuur» — руль и «wiel» — колесо.

Колесо из прошлого
Появление штурвала относят к 1595 году в провинции Северная Голландия, расположенной в нескольких десятках километрах от Амстердама. Здесь, в городке Хоорн, был построен первый парусник-флейт. До этого вместо него использовался колдершток – вертикальный рычаг, соединенный с концом румпеля. Поворот руля осуществлялся наклоном колдерштока.

Маневрирование большим парусником требовало значительных физических усилий, поэтому на них устанавливали сдвоенные и строенные штурвалы, которыми управляли несколько рулевых. Так, даже на паруснике «Товарищ» (Gorch Fock), построенном в 1933 году в Германии, был установлен сдвоенный деревянный штурвал с элементами из меди диаметром более метра. В сильный шторм штурвалом управляла четверка рулевых.

Управление моторной яхтой сегодня

На современных судах устанавливают рулевые машины, которые выполняют перекладку руля по дистанционной команде с мостика. Поэтому размер штурвала практического значения не имеет: может быть от нескольких сантиметров до метра, как бывало на старых судах – все зависит от желания будущего судовладельца.

На яхтах, как и на первых парусниках, мускульное усилие рулевого на руль передается через штуртрос. Для колеса большего размера требуется меньшее приложение силы. Штуртрос состоит из гибких стальных оцинкованных тросов диаметром от 3 мм и более. Если конструктивные особенности яхты позволяют и это целесообразно, применяют цепи. Синтетические тросы к использованию не допускаются.

Какой-то период времени использовались винтовые рулевые машины. Работая на самоторможение, они не давали возможность рулевому чувствовать судно, поэтому не прижились.

На крейсерских и гоночных яхтах использование штурвала большого диаметра, тросовой передачи и редуктора отвечает требованиям хорошей морской практики. На яхтах небольшого размера можно устанавливать штурвал малого диаметра с увеличенным передаточным числом редуктора при размещении кокпита в центральной части судна.

Что же лучше?

Что предпочесть – штурвал или румпель? Вопрос применим только к тем случаям, когда для управления яхтой допустимо использование и штурвала, и румпеля. Управляя румпелем, рулевой лучше чувствует яхту. Хорошо отцентрованная яхта длиной до 30 футов не требует значительных усилий для выполнения маневра. На небольших яхтах румпель – самое надежное рулевое устройство. Использование штурвалов на таких яхтах является, скорее всего, данью моде или просто личными предпочтениями яхтсмена.

По отзывам опытных яхтсменов, управлять румпелем на длительных морских переходах просто тяжело. На парусной яхте управление штурвалом в таких случаях намного легче. Однако использование авторулевого сводит на нет это преимущество.

Другое дело, что у всех штурвал ассоциируется с символом моря или морской профессией. Со временем штурвал теряет в какой-то степени свое функциональное значение, но приобретает символическое. Ушедшая романтическая эпоха парусного флота… Современные штурвалы, изготовленные из дуба, красного дерева или тика, имеют очень впечатляющий вид и являются важной составляющей дизайна. Для кого-то такой штурвал поднимает собственный статус.

Нередко на крейсерских яхтах устанавливают два штурвала. Это объясняется тем, что на разных галсах надо видеть курс, а паруса мешают обзору.

Вопрос любопытной туристки, путешествующей на пассажирском лайнере, к проходящей у борта на традиционном управлении парусной яхте:
— Ребята, почему вы ходите под парусами? Это для того, чтобы сэкономить деньги на топливе? А почему рулевое колесо такое большое?
— Чтобы во время сильного шторма всем успеть ухватиться и не вылететь за борт.
Как верно заметил юморист, в каждой шутке есть доля шутки, а остальное – правда.

Источник

Как управлять судном?

С помощью рулевого устройства можно изменять направление движения судна или удерживать его на заданном курсе. В последнем случае задачей рулевого устройства является противодействие внешним силам, таким как ветер или течение, которые могут привести к отклонению судна от заданного курса. Рулевые устройства известны с момента возникновения первых плавучих средств. В древности рулевые устройства представляли собой большие распашные весла, укрепленные на корме, на одном борту или на обоих бортах судна. Во времена средневековья их стали заменять шарнирным рулем, который помещался на ахтерштевне в диаметральной плоскости судна. В таком виде он и сохранился до наших дней.

Типы рулей

а — обыкновенный руль; b —балансирный руль; с — полубалансирный руль (полуподвесной); d — балансирный руль (подвесной); е — полубалансирный руль (полуподвесной); f — активный руль; g — носовое подруливающее устройство (гребные винты противоположного вращения); h — носовое подруливающее устройство (реверсивный гребной винт)

В зависимости от принципа действия различают пассивные и активные рули. Пассивны ми называются рулевые устройства, позволяющие производить поворот судна только во время хода, точнее сказать, во время движения воды относительно корпуса судна. В отличие от него активный руль позволяет осуществлять поворот судна независимо от того, движется оно или стоит. Пассивное рулевое устройство состоит из штурвальной колонки с передачей, рулевой машины и пера руля. В старых конструкциях использовались однослойные рули. В настоящее время главным образом применяют профильные фигурные рули (рис. а). Перо такого руля состоит из двух выпуклых наружных оболочек, имеющих с внутренней стороны ребр а и вертикальные диафрагмы для повышения жесткости. В целом конструкция пера руля цельносварная и полая внутри. Существуют различные способы крепления руля. Его можно на шарнирах прикрепить к ахтерштевню (рис. а) или установить в подпятнике (рис. b). Другие способы закрепления показаны на рисунках с, е.

По положению пера руля относительно оси вращения баллера различают:

— обыкновенный руль — плоскость пера руля расположена за осью вращения;

— полубалансирный руль — только большая часть пера руля находится позади оси вращения, за счет чего возникает уменьшенный момент вращения при перекладке руля;

— балансирный руль — перо руля так расположено по обеим сторонам оси вращения, что при перекладке руля не возникают какие-либо значительные моменты.

Типы рулей

f — активный руль; g — носовое подруливающее устройство (гребные винты противоположного вращения); h — носовое подруливающее устройство (реверсивный гребной винт)

Пример рулевого устройства с активным рулем приведен на рисунке f. В перо руля встроен электродвигатель, приводящий во вращение гребной винт, который для защиты от повреждений помещен в насадку. За счет поворота пера руля вместе с гребным винтом на определенный угол возникает поперечный упор, обусловливающий поворот судна. Активный руль выполняет свои функции и тогда, когда судно стоит на якоре. Такой руль используется на специальных судах, таких как плавучие рыбозаводы, китобойные, ремонтные и вспомогательные. Кроме того, активный руль можно применять как аварийный двигатель. Рули, как правило, помещаются в корме судна. Только в особых случаях (например, на речных паромах или на судах для каналов) используют также носовые рули. Для повышения маневренности судна довольно часто применяют подруливающие устройства, относящиеся к группе активных рулей без пера. Носовые или кормовые подруливающие устройства устанавливают поперек судна в туннеле. В этом туннеле находятся также два гребных винта или ротор осевого насоса. При вращении одного гребного винта вода течет через туннель. За счет этого возникает упор, и корпус судна совершает движение. В подруливающих устройствах все чаще вместо двух гребных винтов или одного ротора осевого насоса используют гребные винты с переменным шагом. Как уже было указано, для того чтобы рулевая установка действовала, перо пассивного руля должно стоять под определенным углом. Баллер руля приводится во вращение рулевой машиной, установленной под палубой в корме судна. Существуют паровые, электрические и гидравлические рулевые машины.

Рулевое устройство с электрическим приводом

а — расположение рулевого устройства

1 — рулевая машина; 2 — рулевой штырь; 3 — полубалансирный руль; 4 — баллер руля

b — секторная рулевая передача с электрическим приводом

1 — ручной штурвальный привод (аварийный привод); 2 — румпель; 3 — редуктор; 4 — рулевой сектор; 5 — двигатель; 6 — пружина; 7 — баллер руля; 8 — профильный фигурный руль; 9 — сегмент червячного колеса и тормоза; 10 — червяк

На рис. b показана устаревшая конструкция электрической рулевой машины. Электродвига тель через редуктор приводит в движение рулевой сектор, который крепится на баллере руля. Две пружины, воспринимающие удары волн о перо руля, соединяют сектор руля с румпелем; последний в свою очередь через призматическую шпонку соединен с баллером руля, на котором помещен профильный руль. Если необходимо повернуть перо руля, нужно запустить мотор с определенной частотой вращения. При неисправности электрической рулевой машины руль приводится в движение с помощью управляемого вручную механизма, состоящего из штурвальной тумбы и штурвала. Путем поворота штурвала приводятся в движение червячное колесо и взаимодействующий с ним аварийный приводной сегмент, укрепленный непосредственно на баллере руля. Штурвальная тумба аварийной рулевой установки обычно монтируется в корме на верхней палубе судна. На современных судах, как правило, применяют гидравлические рулевые машины. При вращении рулевого колеса на мостике срабатывает датчик телемотора, Протекающее под давлением в трубопроводе масло вызывает перемещение приемника телемотора, за счет чего рулевой насос приводится в движение в соответствующем направлении.

Рулевое устройство с гидравлическим приводом

а — схема гидропривода рулевого устройства типа Атлас с телемоторами; b — поршень гидравлической рулевой машины

1 — подключение к бортовой сети; 2 — кабельные соединения; 3 — запасная кани стра; 4 — рулевой насос; 5 — рулевая колонка с датчиком телемотора; 6 — индикаторный прибор; 7 — приемник телемоторов; 8 — двигатель; 9 — гидравлическая рулевая машина; 10 — баллер руля; 11 — датчик указателя положения руля

Источник