К основным показателям подруливающих устройств относятся тип движителя, тип электродвигателя, номинальная мощность, относительный упор.
В качестве движителей используются водометные с гребным винтом регулируемого или фиксированного шага, крыльчатые и струйные.
Крыльчатые движители, как и винты регулируемого шага, позволяют изменять направление и силу тяги путем поворота лопастей двигателя без изменения направления и частоты вращения двигателя, что дает возможность уменьшить его габаритные размеры и упрощает систему управления. Струйные движители применяются редко.
В качестве электродвигателей для подруливающих устройств применяются асинхронные с короткозамкнутым и фазным ротором, двигатель постоянного тока (система Г —Д).
Мощность электродвигателя подруливающего устройства зависит от требуемой силы тяги F, которая определяется на основании опыта эксплуатации построенных судов:
Относительный упор для судов с умеренной маневренностью можно принять f = 0,05 - 0,1 кН/м2, для судов с повышенной маневренностью f = 0,1 - 0,17 кН/м2.
Если скорость истечения воды равна v, то мощность, развиваемая подруливающим устройством, Pп = Fv, а мощность электродвигателя:
Номинальная мощность электродвигателя подруливающего устройства даже при малых значениях f составляет 5—10 % мощности судовой энергетической установки, поэтому он является наиболее мощным приемником электроэнергии.
Рис. 1. Подруливающее устройство теплохода типа «Родина»
Рис. 2. Принципиальная схема управления электродвигателем подруливающего устройства
При использовании асинхронных электродвигателей и работе их в условиях ограниченной мощности судовой электростанции необходимо принимать меры для уменьшения пускового тока. Поэтому в существующих установках применяют следующие способы пуска: переключением обмоток статора со «звезды» на «треугольник»; введением резисторов в цепь ротора двигателей с фазным ротором; введением резисторов в цепь статора; пуск двигателя при пониженном напряжении, приложенном к статору, при питании от отдельного генератора.
Питание электродвигателя подруливающего устройства осуществляется от шин судовой электростанции или отдельного дизель-генератора судовой электростанции. В последнем случае исключаются колебания напряжения в судовой сети, вызванные пусковыми токами двигателя. Однако этот способ возможен лишь тогда, когда единичная мощность генератора превышает мощность подруливающего устройства. Установка специального дизель-генератора, работающего только на подруливающем устройстве, нерациональна, так как последнее работает сравнительно редко.
На рис. 1 показано подруливающее устройство с винтом фиксированного шага, установленное на теплоходе типа «Родина». В этом устройстве гребной винт и ротор короткозамкнутого асинхронного электродвигателя совмещены в одно целое 1. Статор электродвигателя 2 и его ротор находятся в потоке воды, поэтому обмотки двигателя имеют специальную изоляцию, рассчитанную для работы в воде. В такой компактной установке потери минимальные из-за отсутствия сальников и длинных изогнутых трубопроводов. Для выемки и осмотра электродвигателя предусмотрены клинкетные задвижки 3, в закрытом состоянии предотвращающие поступление воды в корпус судна. Бортовые ограждающие решетки 4 препятствуют случайному попаданию крупных предметов в подруливающее устройство и закручиванию потока воды, увеличивая тем самым гидравлический к. п. д.
На рис. 2 приведена схема пуска и управления электродвигателем подруливающего устройства теплохода типа «Родина».
Схема предусматривает пуск асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором переключением обмоток статора со «звезды» на «треугольник».
Схема состоит из следующих элементов: кнопочного поста управления с кнопками S1 — S3; магнитной станции с реверсивными контакторами К1 и К2, пусковыми контакторами К4 и К5, реле времени КЗ и предохранителями F1 — F4, защищающими цепи управления от короткого замыкания.
Для подготовки схемы к действию включается автоматический выключатель F1Q.
Электродвигатель включается нажатием одной из кнопок S1 или S2, при этом подается питание на реверсивный контактор К1 или К2 соответственно. После замыкания силовых контактов К1.1 или К2.1 получает питание катушка К4 контактора, включающего своими контактами К1.4 обмотки статора на «звезду» и катушку КЗ реле времени. По истечении промежутка времени, достаточного для разгона двигателя, контакт КЗ.2 в цепи катушки К4 размыкается, а в цепи катушки К5 замыкается контакт К3.1. Катушка К4 обесточивается, ее контакты К4.1 размыкаются, а вспомогательный контакт К4.2 в цепи катушки К5 замыкается, подавая ей питание. Контактор К5, сработав, замыкает силовые контакты К5.1, соединяя обмотки двигателя «треугольником», а вспомогательным контактом К5.2 обесточивает катушки КЗ и К4. Для остановки двигателя нужно нажать кнопку S3 «Стоп».
От перегрузок и коротких замыканий двигатель защищает автоматический выключатель F1Q. Нулевая блокировка осуществляется контакторами К1 и К2.
