Рассмотрим работу одной из типовых ГРМ (рис. 12.1) при различных эксплуатационных режимах и возможных типовых ситуациях.
Основными элементами гидравлической системы являются: плунжерный привод с цилиндрами Ц1-Ц4, главные насосы регулируемой подачи 3 с приводными электродвигателями 4, следящие гидроусилители (1-2), блок клапанов 7, вспомогательные насосы постоянной подачи 5 и 25, аварийный насос регулируемой подачи 31 с электроприводом, расходные и запасные цистерны 23, 34 и 36, а также различная предохранительная, регулирующая и запорная гидравлическая аппаратура.
Гидравлическими узлами схемы являются: силовой контур (обозначен жирными линиями), включающий плунжерный привод, главные насосы 3 и блоки клапанов 6 и 7; контуры управления главными насосами, состоящие из вспомогательных насосов 5, приводимых в действие электродвигателями главных насосов, золотников 1 и цилиндров 2; система подпитки силового контура от насоса 25 и контур аварийного насоса 31.
В основном режиме перекладки руля, например, от правого главного насоса, гидравлическая система работает следующим образом. Сигнал на перекладку руля поступает от электрической системы управления на правый исполнительный механизм ИМ, выходной валик которого механически соединен с золотником 1. При перемещении золотника из нулевого положения, например, вправо, на некоторую величину рабочая жидкость сливается из правой полости цилиндра гидроусилителя в расходную цистерну 23, а дифференциальный поршень 2 под давлением (0,8-1,5) МПа (регулируется редукционным клапаном 24) в левой полости цилиндра перемещается вправо до перекрытия рабочих каналов золотника (т. е. на величину хода золотника), создавая эксцентриситет правого главного насоса 3.
Рабочая жидкость силового контура от насоса 3 через клапаны 8, 13 и 15 подается в цилиндры Ц1 и Ц4, руль при этом перекладывается по часовой стрелке. Поворот руля происходит до тех пор, пока обратные связи Ch и Са не возвратят золотник 1 в среднее (нулевое) положение. Это же положение займут вместе с золотником дифференциальный поршень 2 и регулируемый орган насоса 3.
Для возвращения руля в нулевое положение (в диаметральную плоскость) необходим новый электрический сигнал (поворот штурвала) той же величины, но противоположный по знаку. При этом золотник переместится из нулевого положения влево и рабочая жидкость контура управления поступит в правую полость цилиндра. Дифференциальный поршень 2 при этом переместится влево, создавая эксцентриситет насоса 3 противоположного знака, а рабочая жидкость поступит от насоса 3 через клапаны 9, 14, 16 в цилиндры Ц2 и ЦЗ, поворачивая руль против часовой стрелки. Руль остановится, когда те же обратные связи вновь возвратят золотник 1 в среднее положение. Клапаны 17, 18, 19 и 20 являются байпасными и при нормальной работе ГРМ должны быть закрыты, а клапаны 8-11- всегда открыты. Работа ГРМ с другим (левым) главным насосом осуществляется аналогичным образом. Возможна также одновременная работа обоих главных насосов для увеличения (примерно в 2 раза) скорости перекладки руля.
При работе одним главным насосом второй во избежание вращения в режиме гидромотора отсекается от силового контура гидрозамком или затормаживается храповиком, размещенным на валу соединения с электродвигателем 4. На схеме показан гидрозамок 32 аварийного насоса.
Для компенсации внешних утечек силовой контур имеет систему подпитки, состоящую из вспомогательного насоса 25 с электродвигателем М, фильтра 26 и гидравлической магистрали с клапанами: предохранительным 27, редукционным (0,2-0,3 МПа) 28, запорными 29 и обратными 30. Можно также подпитывать силовой контур через обратные клапаны 22 при выходе из строя насоса 25. В других конструкциях ГРМ нередко функции насоса 25 передаются вспомогательному насосу 5. При этом несколько изменяется контур подпитки.
В процессе эксплуатации ГРМ возможны различные отклонения от нормального режима работы. Некоторые из таких отклонений имеют типовой характер, поэтому в гидравлической системе предусматриваются для исключения возможных аварий специальные предохранительные устройства и переключения клапанов.
В случае выхода из строя электрической дистанционной системы управления можно пользоваться местным управлением главными насосами с помощью штурвала (рукоятки) ИМ, воздействующего непосредственно на золотник 1.
При обесточивании судна или выходе из строя обоих главных насосов рулевой машиной можно управлять также с помощью аварийного агрегата, включающего насос регулируемой подачи 31, электродвигатель с питанием от аварийной сети, гидрозамок 32, клапаны подпитки 33 и бак 34. Пополнение расходных емкостей 23 и бака 34 осуществляется ручным насосом 35 из запасной емкости 36.
Четырехцилиндровый привод может работать при различных сочетаниях двух цилиндров: ЦЗ и Ц1, Ц2 и Ц4, Ц1 и Ц2, ЦЗ и Ц4, а также при действии всех четырех цилиндров. При этом должны быть переключены соответствующим образом (согласно существующим инструкциям) запорные клапаны 13-16 и байпасные клапаны 17-20.
При плавании во льдах, навалах рулем на препятствие, сильных ударах волн о перо руля возникают значительные пики давления в силовом контуре, которые могут повредить руль и скрутить баллер руля. Для предотвращения такой серьезной аварии предусмотрен сдвоенный предохранительно-перепускной клапан 12, давление подрыва которого соответствует 1,5 номинального (наибольшего эксплуатационного) давления. При срабатывании этого клапана руль сползает с заданного положения, но обратная связь Са, механически соединенная с баллером руля, задает сигнал в электрическую систему управления и далее через ИМ и гидроусилитель (1-2) на главный насос 3 для возвращения руля в заданное положение после снятия аварийного внешнего воздействия. Следует заметить, что, несмотря на наличие клапана 12, во всех современных конструкциях ГРМ еще имеют место серьезные аварии с рулевыми устройствами из-за отказа этого клапана по причине неправильного ухода за ним и очень редкой проверки эксплуатационниками его нормального срабатывания.
Резкое повышение давления в силовом контуре также опасно для главных насосов, поэтому для их защиты в системе предусмотрены сдвоенные предохранительные клапаны 6. У вспомогательных насосов также имеются свои предохранительные клапаны 24 и 27 от перегрузки. При выходе из строя одного из двух вспомогательных насосов предусмотрена их взаимозаменяемость путем открытия клапана 21.
При работе одного насоса возникают перетечки рабочей жидкости через другой насос, которые могут переполнять один из баков 23, поэтому предусмотрено их сообщение специальным трубопроводом.
Для проведения ремонтных и профилактических работ, заполнения гидросистемы рабочей жидкостью или ее удаления из системы предусматриваются различные переключения запорных клапанов, которые специально оговариваются в инструкции по эксплуатации ГРМ.
