Co sprawdzić w Łopatkowa maszyna sterowa.
W łopatkowej maszynie sterowej wirnik jest zaklinowany wprost na trzonie sterowym, a wystające z wirnika łopatki dzielą otaczającą obudowę stojana na komory robocze. Olej hydrauliczny podawany po jednej stronie każdej łopatki i odprowadzany po drugiej wytwarza różnicę ciśnień działającą na trzon bezpośrednio jako moment obrotowy. Nie ma jarzma, kwadrantu, drążka ani nurnika zamieniającego siłę liniową na obrót — i właśnie to odróżnia ten typ od maszyn dwu- lub czteronurnikowych, spotykanych na większości dużych tankowców i masowców. W efekcie powstaje zwarta, samodzielna jednostka siedząca na kokerze steru, zamiast rozciągać się po…
Co wyróżnia konstrukcję łopatkową
W łopatkowej maszynie sterowej wirnik jest zaklinowany wprost na trzonie sterowym, a wystające z wirnika łopatki dzielą otaczającą obudowę stojana na komory robocze. Olej hydrauliczny podawany po jednej stronie każdej łopatki i odprowadzany po drugiej wytwarza różnicę ciśnień działającą na trzon bezpośrednio jako moment obrotowy. Nie ma jarzma, kwadrantu, drążka ani nurnika zamieniającego siłę liniową na obrót — i właśnie to odróżnia ten typ od maszyn dwu- lub czteronurnikowych, spotykanych na większości dużych tankowców i masowców. W efekcie powstaje zwarta, samodzielna jednostka siedząca na kokerze steru, zamiast rozciągać się po pomieszczeniu maszyny sterowej — za cenę bardziej wymagającego uszczelnienia na każdym wierzchołku i każdej ścianie bocznej łopatki.
Główne elementy
Zespół wirnika i łopatek
Wirnik niesie trzy lub cztery łopatki, wykonane w całości albo skręcane w promieniowych rowkach. Każda łopatka uszczelnia się o otwór stojana i piastę wirnika; układ uszczelnień — zwykle połączenie uszczelek wierzchołkowych z nakładką PTFE i uszczelek bocznych — jest częścią najbardziej narażoną na zużycie, bo pracuje pod obciążeniem przy każdym ruchu steru.
Obudowa stojana
Stojan to ciężki odlewany lub spawany pierścień przykręcony do konstrukcji kokera, podzielony na komory stałymi zderzakami, które zarazem służą jako mechaniczne ograniczniki wychylenia steru. Musi przenieść pełny moment utyku maszyny, gdyby ster został naparty na twardy zderzak albo przeszkodę.
Agregat hydrauliczny
Podwójne zespoły pompowe — na większych wielkościach zwykle osiowe pompy tłokowe o zmiennej wydajności, na mniejszych pompy o stałej wydajności z rozdzielaczami elektromagnetycznymi — zasilają komory robocze. SOLAS wymaga, by zasilanie główne i pomocnicze były niezależne, tak aby awaria pojedynczej pompy, silnika czy rury nie mogła odebrać sterowania.
Zawory zwrotne, przelewowe i buforowe
Zawory przelewowe chronią obudowę przed skokami ciśnienia, gdy ster trafi na przyjętą wodę albo nieoczekiwane obciążenie; zawory buforowe wyhamowują wirnik przy dochodzeniu do zderzaków mechanicznych, by łopatki nie waliły w nie przy pełnym wychyleniu.
Nadajnik kąta
Zespół sprzężenia zwrotnego na wirniku lub trzonie melduje rzeczywisty kąt steru do wskaźnika na mostku i do autopilota. Rozosiowanie objawia się kątem wskazywanym, który nie zgadza się ze sterem widzianym naprawdę z rufy.
Dobór i wymiarowanie
Maszynę dobiera się według momentu utyku, nie samej powierzchni steru: moment zależy od powierzchni steru, kwadratu maksymalnej prędkości eksploatacyjnej naprzód i typu steru, bo ster podwieszony o dużej sile nośnej potrzebuje większego momentu niż zwykły ster płytowy tej samej powierzchni. Ciśnienie robocze i liczbę łopatek ustala się potem tak, by ten moment zmieścił się w średnicy obudowy, na jaką pozwala koker.
- Moment znamionowy przy maksymalnym ciśnieniu roboczym, z zapasem na przekładanie steru w biegu
- Zakres kąta steru, zwykle 35 stopni na każdą burtę, ze zderzakami mechanicznymi tuż za tym
- Czas przełożenia z burty na burtę przy znamionowej wydajności pomp
- Średnica obudowy wobec miejsca dostępnego w pomieszczeniu maszyny sterowej i kokerze
Przepisy i klasa
Rozdział II-1 konwencji SOLAS wymaga, by główna maszyna sterowa przekładała ster z 35 stopni na jednej burcie na 30 stopni na drugiej w nie więcej niż 28 sekund przy maksymalnej prędkości eksploatacyjnej naprzód i największym zanurzeniu, oraz wymaga niezależnego urządzenia pomocniczego zdolnego samodzielnie sterować statkiem. Maszynę sterową testuje się przed wyjściem w morze, a towarzystwa klasyfikacyjne badają ją okresowo, łącznie z próbą szczelności i działania oraz kontrolą sprzęgła trzonu sterowego i uszczelnień.
Typowe usterki
| Usterka | Skutek |
|---|---|
| Zużycie uszczelek wierzchołkowych lub bocznych łopatek | Wewnętrzny przeciek między komorami, ster pełznie z kursu, gdy zostaje w położeniu środkowym |
| Awaria uszczelnień zewnętrznych lub o-ringów | Ubytek oleju hydraulicznego, alarm niskiego poziomu w zbiorniku, w końcu utrata ciśnienia w jednym układzie |
| Zacinający się zawór zwrotny | Spadek ciśnienia przy przełączaniu z pompy głównej na pomocniczą |
| Rozosiowanie nadajnika kąta | Wskaźnik na mostku kłóci się z rzeczywistym położeniem steru, groźne podczas pilotażu |
| Przeciążenie obudowy stojana od kontaktu z gruntem | Pęknięcia przy zderzakach komór, naprawa dopiero w doku |
Na co zwrócić uwagę u dostawcy
- Świadectwo próby typu uznanego towarzystwa klasyfikacyjnego, zestawiające moment znamionowy z rzeczywistym obliczeniem momentu steru, a nie tylko z wartością z tabliczki
- Komplety uszczelnień i uszczelki wierzchołkowe łopatek jako części magazynowe, bo to elementy zużywalne o określonej trwałości
- Wyjście nadajnika kąta zgodne z istniejącym okablowaniem autopilota i wskaźnika na mostku
- Sieć serwisowa docierająca do statku także dla agregatu hydraulicznego, nie tylko dla zespołu łopatek
Powolne, równomierne pełznięcie steru przy kole w położeniu środkowym i bez alarmu to zwykle zużycie uszczelek łopatek, nie usterka układu sterowania — wykonajcie próbę przed wyjściem i obserwujcie tempo dryfu, zanim obwinicie autopilota.