방향타 유형 설명: 균형, 세미 균형, 스페이드, 혼, 플랩 및 하이 리프트

방향타 견적을 비교할 때 스티어링 기어 토크 수치가 40% 차이가 나는 경우 일반적으로 불일치는 공급업체의 문제가 아닙니다. 사양서에 기재된 러더형식입니다. 스케그에 매달린 38m² 반균형 방향타와 38m² 스페이드 방향타는 도면 시트에서 동일해 보이지만 완전히 다른 방식으로 방향타 스톡에 하중을 가합니다. 스페이드에는 스톡 뒤에 대부분의 영역이 있고 더 작은 액추에이터가 필요한 반면, 스케그에 매달린 블레이드는 아래쪽 가장자리에 지지되어 핀틀을 통해 하중을 선체로 전달합니다.

한 줄에 답이 있습니다. 방향타 유형은 두 개의 독립적인 축으로 정의됩니다. 첫 번째는 블레이드가 지지되는 방식입니다(완전 균형, 반 균형, 불균형). 두 번째는 블레이드 프로파일(평판, 유선형 스페이드, 혼, 플랩 또는 하이 리프트 스페셜)입니다. 지지 장치 배열에 따라 스티어링 기어가 생성해야 하는 토크의 양이 결정됩니다. 프로필은 블레이드가 생성하는 측면 힘의 양과 휠이 세게 넘어갈 때 작동하는 방식을 결정합니다.

이 두 축을 혼동하면 잘못된 액추에이터, 잘못된 스톡 직경, 그리고 균형이 너무 잡혀서 30도에서 무겁게 느껴지거나 작은 각도에서 진동하는 방향타를 구입하게 됩니다.

주요 방향타 유형 개요

오늘날 해상에 있는 거의 모든 방향타에는 5개 제품군이 포함되며, 사양을 분류하는 가장 빠른 방법은 지원 배열 및 일반적인 토크 요구 사항에 맞춰 사양을 맞추는 것입니다.

균형, 반균형, 불균형: 지지축

균형 비율(방향타 스톡 앞에 있는 블레이드 영역의 비율)은 스티어링 기어 크기를 가장 많이 변경하는 단일 숫자입니다.

비율은 간단하게 작동합니다. 스톡 앞쪽 영역은 뒤쪽 영역의 모멘트와 반대되는 모멘트를 생성하므로 액추에이터는 더 작은 순 힘과 싸웁니다. 상업용 디자인에 사용되는 실제 범위는 상당히 일관됩니다.

• 완전히 균형 잡힌 스페이드: 재고보다 블레이드 면적이 대략 20%~25% 더 많습니다. 비율이 낮을수록 투구가 무거워집니다. 약 30%를 초과하면 방향타가 전체 각도로 자체적으로 구동되는 경향이 있고 작은 각도에서 진동할 수 있는 균형 초과 위험이 있습니다.
• 세미 밸런스 스케그: 일반적으로 스케그가 하중의 일부를 흡수하기 때문에 일반적으로 10%~20%입니다.
• 불균형 경적: 스톡보다 앞선 영역이 거의 또는 전혀 없으므로 전체 유체 역학적 힘이 토크로 변환됩니다.

구매자에게 실질적인 결과는 간단합니다. 야드에서 액츄에이터를 다시 확인하지 않고 스페이드 방향타를 동일한 블레이드 영역의 스케그에 매달린 방향타로 교체하면 스티어링 기어는 빔 바다에서 항로를 유지하기 위해 정격 압력의 80%~90%에서 작동하게 될 수 있습니다. 이는 35도 하드오버 요구 사항에 대한 여백을 남기지 않으며 펌프 수명을 단축시킵니다.

블레이드 모양: 스페이드, 혼, 플랩 및 하이 리프트

스페이드 방향타

스페이드는 새로운 상업용 톤수에 대한 기본 선택이며 그럴 만한 이유가 있습니다. 해당 면적에 대해 가장 높은 양력을 생성하고 크기에 대해 가장 낮은 토크를 생성합니다.

바닥의 ​​블레이드를 지지하는 것이 없기 때문에 방향타 스톡은 전체 굽힘 모멘트와 토크를 전달합니다. 이는 더 두꺼운 스톡, 더 무거운 상부 베어링 배열 및 신중하게 가공된 원뿔 또는 키 연결을 의미합니다. 섹션은 일반적으로 두께가 18%~21%인 유선형 포일이며 캐비테이션을 방지하기 위해 끝부분이 뭉툭합니다. 트레이드 오프는 지상 보호입니다. 선박이 바닥을 차지하면 일반적으로 블레이드 또는 스톡이 손상을 입습니다.

혼 방향타

뿔 방향타는 구형 단일 나사 화물선과 일부 작업선에서 일반적으로 사용되며 효율성보다는 견고성을 위해 선택됩니다.

블레이드 앞쪽의 고정된 혼 구조는 하부 핀틀을 운반하므로 스톡이 훨씬 덜 휘어집니다. 토크는 높고, 프로펠러가 후진할 때 혼이 흐름을 차단하고 전체 어셈블리가 저항을 추가하기 때문에 후진 성능이 더 나쁩니다. 수리 시 경적 방향타를 세미 밸런스 스케그 유형으로 교체하는 것은 액추에이터와 재고를 다시 점검하는 경우 연료를 절약하는 가장 저렴한 변경 사항 중 하나입니다.

반균형 스케그 방향타

반균형 스케그 방향타는 프로펠러와 블레이드에 물리적 보호가 필요한 곳(예: 모래톱에서 작업하는 어선, 작은 코스터, 정기적으로 나란히 이동하는 항만 선박)에서 표준 대답입니다.

스케그는 블레이드로의 흐름을 안정화시키기 때문에 토크에 있어 다른 두 개 사이에 위치하며 예측 가능한 조향을 제공합니다. 핀틀 베어링은 주의해야 할 유지 관리 지점입니다. 간격은 일반적으로 등급 승인 도면에 지정되어 있으며 마모된 핀틀은 무거운 조향으로 나타나기 훨씬 전에 작은 각도에서 방향타 진동으로 나타납니다.

플랩 및 연결 방향타

플랩 방향타는 메인 블레이드보다 더 많이 편향되는 힌지식 후미 부분을 추가하고 동일한 방향타 각도에서 양력을 실질적으로 높일 수 있습니다. 이는 페리가 측풍에서 좁은 수로를 유지해야 할 때 유용합니다.

플랩이 메인 블레이드의 실속을 지연시키기 때문에 토크가 자동으로 증가하지 않습니다. 증가하는 것은 부품 수입니다. 링키지, 핀 및 정지 장치에는 계획된 유지 관리 시스템에 기록된 검사 간격이 필요하며 시운전 중에 클래스 승인 형상과 일치하도록 플랩 각도를 설정해야 합니다.

하이 리프트 및 특수 유형

블레이드 앞쪽 가장자리에 유선형 전구가 있는 구상 방향타와 프로펠러 노즐 뒤에 장착된 방향타가 이 그룹에 속합니다.

이득은 선체 형태와 후류장에 따라 달라지기 때문에 일반적으로 CFD 또는 모델 테스트 후에 사례별로 선택됩니다. 내륙 푸시 보트 및 예인선에서 추가 리프트는 단순히 효율성 문제가 아닌 안전 문제인 갑문의 정지 거리를 직접적으로 향상시킵니다.

방향타 유형이 조향 기어 선택을 유도하는 방법

방향타 유형이 고정되면 조향 기어가 토크를 따르며 두 가지 주류 유압 장치가 거의 전체 상용 범위를 포괄합니다.

포크형(로터리 베인 또는 포크라고도 함) 액츄에이터는 포크와 틸러 배열을 통해 방향타 스톡을 회전시키며 일반적으로 더 큰 단일 방향타에 선택되며 출력 범위는 약 25kN·m에서 최대 약 1350kN·m입니다. 이는 방향타 각도 범위를 넉넉하게 유지하고 불균형 및 대형 스페이드 방향타가 요구하는 더 높은 토크를 허용합니다. 이러한 종류의 일반적인 설치는 다음과 같습니다. 포크형 작동 장치 .

스윙 실린더 배열은 틸러 암을 밀어내는 하나 또는 두 개의 유압 실린더를 사용하며 작은 방향타, 트윈 방향타 설치 및 컴팩트한 설치 공간이 중요한 공간에 적합합니다. 8kN·m ~ 600kN·m 범위의 출력 범위가 일반적입니다.

선박 및 무역에 맞는 방향타 유형

선박 유형과 거래 패턴은 다른 입력보다 빠르게 선택 범위를 좁힙니다.

• 컨테이너선 및 대형 페리: 완전히 균형 잡힌 스페이드 방향타(때로는 플랩 포함), 서비스 속도에서 35도 하드오버 크기.
• 어선 및 소형 컵받침: 가능한 경우 해상에서 검사할 수 있는 핀틀 베어링이 포함된 접지 및 프로펠러 보호를 위한 반균형 스케그 방향타.
• 항구와 바다 예인선: 하이 리프트 플랩 또는 노즐 장착 방향타는 종종 최대 토크보다는 지속적인 높은 토크를 위한 크기의 조향 기어와 결합됩니다.
• 트윈 스크류 작업선 및 소형 선박: 두 개의 방향타가 하나의 큰 스페이드의 토크를 필요로 하는 경우가 거의 없기 때문에 소형 스윙 실린더 조향 기어입니다.
• 세일링 및 모터 요트: 스페이드 러더, 얇은 포일 섹션, 낮은 밸런스 비율로 조종감 유지.

더 작은 방향타와 제한된 엔진실의 경우 다음과 같은 종류의 실린더 기반 작동이 사용됩니다. 스윙 모션 드라이브 유닛 실제로 사용 가능한 공간으로 기어를 이동할 수 있기 때문에 종종 실용적인 경로입니다.

확인할 규칙, 공차 및 문서

방향타와 조타 장치의 허용 여부를 결정하는 두 가지 문서는 등급 승인을 받은 방향타 도면과 조타 장치 형식 승인 인증서입니다.

SOLAS 규정 II-1/29는 모든 유형이 충족해야 하는 작동 범위를 설정합니다. 주 조향 기어는 최대 서비스 속도에서 방향타를 한쪽 35도에서 다른 쪽 35도까지 움직여야 하며, 보조 기어(장착된 경우)는 정의된 시간 내에 각 방향으로 15도를 달성해야 합니다. IACS 통합 요구사항을 기반으로 구축된 클래스 규칙은 재고 치수, 혼 강도, 유압 시스템의 압력 및 중복성을 관리합니다.

구매 주문에 세 가지 확인 사항을 추가할 가치가 있습니다.

1. 스톡 직경 계산: 사용된 재료 계수와 설계 토크를 확인하고 계산이 이전 도면 개정이 아닌 실제로 주문한 방향타 유형과 일치하는지 확인합니다.
2. 각도 및 피드백 교정: 방향타 각도 표시기와 제한 스위치는 기계적 정지 장치에 맞춰 설정되어야 하며 전기적 영점은 시운전 보고서에 기록되어야 합니다.
3. 해상 시험 토크 측정: 예상 수치와 약 10% 이상 다른 측정된 토크는 일반적으로 블레이드 형상, 균형 비율 및 베어링 간극을 다시 확인하는 계기가 됩니다.

스톡-블레이드 연결부와 혼 또는 스케그 어셈블리의 용접부는 일반적으로 초음파 또는 염료 침투 검사를 받으며, 보고서는 재료 인증서와 함께 배송 문서에 포함됩니다.

나중에 비용이 발생하는 조달의 함정

배송 후 표면에 나타나는 대부분의 방향타 문제는 견적 단계에서 내린 몇 가지 결정으로 거슬러 올라갑니다.

• 블레이드 면적만으로 러더를 비교합니다. 영역은 토크에 대해 아무 것도 말하지 않습니다. 밸런스 비율과 프로필이 그렇습니다.
• 오버밸런스를 무시합니다. 작은 각도에서 너무 쉽게 조종되는 방향타는 기어를 고르지 않게 로드하고 핀틀이나 상부 베어링을 마모시킬 수 있습니다.
• 방향타 변경 시 기존 액추에이터를 재사용합니다. 양력 계수가 더 높은 새로운 블레이드 프로파일은 면적이 변하지 않더라도 기존 기어의 압력 여유를 초과할 수 있습니다.
• 인터페이스 그리기를 건너뜁니다. 기본 테이퍼, 키홈, 틸러 맞춤 및 베어링 센터는 방향타와 조향 장치 공급업체 간에 제조되기 전에 합의되어야 합니다.
• 수업 승인이 전체 어셈블리에 적용된다고 가정합니다. 방향타, 개머리판, 경적 및 조타 장치는 각각 별도의 승인을 받을 수 있습니다. 조합은 여전히 ​​선박의 등급 표기와 대조하여 확인해야 합니다.

FAQ

어떤 방향타 유형이 가장 효율적입니까?

완전히 균형 잡힌 스페이드 방향타는 일반적으로 최소한의 토크로 가장 높은 양력을 생성하므로 새로운 상업용 톤수를 지배합니다. 그러나 유체역학적 의미의 효율성은 적합성과 동일하지 않습니다. 선박이 얕은 물에서 작동하는 경우 삽은 보호 기능을 제공하지 않습니다.

방향타에서 "균형"이란 실제로 무엇을 의미합니까?

러더 스톡 축 앞쪽에 위치한 블레이드 영역의 비율을 나타냅니다. 이 영역은 반대 순간을 생성하므로 균형 잡힌 방향타는 동일한 블레이드 크기에 대해 회전하는 데 더 적은 토크가 필요합니다. 스페이드 방향타의 경우 20%~25% 범위의 균형 비율이 일반적입니다.

혼 러더를 스페이드 러더로 교체할 수 있나요?

예, 일반적인 수리입니다. 하지만 스톡, 베어링, 조향 기어 및 선체 구조를 모두 다시 점검해야 합니다. 스페이드는 이전에 혼이 운반했던 스톡에 굽힘 하중을 가하므로 일반적으로 스톡과 상부 베어링 배열도 변경됩니다.

스티어링 기어는 어느 정도의 방향타 각도를 전달해야 합니까?

SOLAS는 주 조향 기어가 최대 서비스 속도에서 방향타를 양쪽으로 35도 회전하도록 요구하며 보조 수단은 폴백으로 각 방향으로 15도입니다. 많은 설계자들은 기계적 정지 장치를 이보다 약간 높게 설정하므로 전기적 제한은 항상 금속 접촉 전에 트리거됩니다.