В соответствии с требованиями разработаны зарубежными фирмами двухконтурные ГРМ, удовлетворяющие так называемому критерию «единичного отказа». Согласно ему единичное повреждение в гидравлической системе ГРМ должно быть локализовано автоматически (а также вручную) и восстановлена управляемость судна в течение 45 с. Эти требования распространяются на танкеры, химо- и газовозы водоизмещением 10 тыс. peг. т и более, а также сухогрузные суда водоизмещением более 70 тыс. peг. т.
Принципиальной особенностью гидравлической системы российской двухконтурной ГРМ типизированного ряда (рис. 12.3) являются два идентичных силовых гидравлических контура. В каждый из них (например, левый) входят главный насос Н1 регулируемой подачи, два цилиндра Ц1, Ц2 четырехплунжерного рулевого привода, блок клапанов привода БК1, клапан кольцевания КК1, сдвоенный предохранительный клапан 3 насоса (в блоке БКЗ) и два гидрозамка ГЗ.
В блоке БК1 располагаются запорные клапаны 1-7 и сдвоенный предохранительный клапан 8. Из них клапаны 1-4 постоянно открыты, а 5-7 - закрыты. Байпасный клапан 5 открывают при необходимости сообщения между собой соосных цилиндров (ремонт, аварийная ситуация), а клапаны 6, 7 - при заправках и осушении привода. Клапан 8 обеспечивает защиту ГРМ и рулевого устройства при максимальных нагрузках (удар волны, навал льдин), осуществляя автоматически перепуск рабочей жидкости из напорных цилиндров в сливные.
Гидрозамки ГЗ (отсечные клапаны) сообщают главный насос с силовым контуром при его включении и разобщают при выключении. Таким путем исключается вращение насоса в режиме гидродвигателя под действием напора, создаваемого другим насосом. Гидрозамки автоматически открываются давлением рабочей жидкости во вспомогательном контуре и закрываются пружинами при падении этого давления.
Клапаны кольцевания КК1 и КК2 служат для автоматического разобщения двух силовых контуров при аварийных утечках рабочей жидкости из гидросистемы. Каждый из них выполнен в виде блока, состоящего из вспомогательного золотника 1 с электроуправлением и основного золотника 2 с гидравлическим управлением от вспомогательного золотника 1.
Каждый силовой контур обслуживается вспомогательным гидравлическим контуром (управления и подпитки). Он (например, левый) состоит из вспомогательного насоса В1 шестеренного типа с приводом от электродвигателя главного насоса, фильтра Ф, блока клапанов БКЗ, маслоохладителя 4 и пополнительного бака Б1. Корпус насоса Н1 также является емкостью для рабочей жидкости. Фильтр Ф имеет предохранительный клапан, перепускающий рабочую жидкость при значительном засорении фильтра. В состав блока БКЗ входят подпиточные невозвратные клапаны 1 и предохранительный клапан 2.
Вспомогательный контур наряду с подпиткой обеспечивает работу средств гидроавтоматики: блока управления БУ подачей главного насоса, гидрозамков ГЗ и клапана кольцевания КК1. На трубопроводе подпитки установлен датчик давления pv который в случае падения давления (при больших утечках из системы) подает аварийный сигнал. В случае менее интенсивных утечек возникает также сигнал от датчика аварийного уровня А, установленного на баке Б1. На нем имеются еще два датчика уровней: нижнего Н и предельного П. Обобщенный сигнал «Неисправность гидросистемы» поступает на мостик в виде звукового и светового сигналов. Он также является управляющим электрическим сигналом для клапана кольцевания КК1 (аналогично КК2).
На центральный пост управления поступает обобщенный сигнал, сочетающий падение давления p1, предельный уровень П в баке и максимальную температуру рабочей жидкости перед охладителем 4 (от датчика Т). Это позволяет контролировать работу ГРМ и принимать своевременные меры для обеспечения ее надежности.
Рассмотрим эксплуатационные особенности и возможности данной ГРМ. Управляющий электрический сигнал при режимах «Автомат», «Следящий» или «Простой» поступает с мостика на прибор ИМ-2 и далее на блок управления БУ подачей насоса. Этот блок представляет собой следящую гидравлическую систему управления (см. далее). Значению и знаку управляющего сигнала соответствуют угол наклона люльки насоса, его подача и, следовательно, угол и направление перекладки руля.
При нормальной работе используют один главный насос (например, Н1) и четыре цилиндра рулевого привода. Силовые контуры сообщены открытыми клапанами 1-4 в блоках БК1, БК2 и клапанами кольцевания КК1, КК2 (см. жирный контур), а насос Н2 отсечен от силового контура своими гидрозамками ГЗ.
В случае возникновения аварийного электрического сигнала он поступает на катушку золотника 1 клапана КК1 и сдвигает золотник вправо, преодолевая действие его пружины. Рабочая жидкость из контура управления поступает через открывшийся золотник 1 к торцу основного золотника 2 и сдвигает его вправо. Исполнение этого действия сигнализируется на мостик с помощью конечного выключателя. При этом левый силовой контур отсекается, оставаясь некоторое время работоспособным, а правый переходит на режим кольцевания, т. е. байпасирования цилиндров ЦЗ и Ц4. В противном случае руль был бы заклинен гидравлическим затвором и наступил бы отказ ГРМ. Одновременно автоматически включается насос Н2, открываются его гидрозамки, но он работает сам на себя, так как забайпасирован золотником 2 клапана КК1.
Далее происходит поиск неисправности. Если негерметичность оказалась в контуре насоса Н2, то датчик р2 показывает пониженное давление, а давление р1 в контуре подпитки насоса Н1 стабилизируется. При этом щит управления выдает сигнал на остановку насоса Н2. Если же место утечки находится в контуре насоса Н1, то стабилизируется давление в контуре управления насоса Н2. Тогда поступает сигнал на отключение насоса Н1 и его клапана КК1, а клапан КК2 включается. При этом золотник 2 клапана КК2 отсекает исправный силовой контур насоса Н2 от неисправного контура Н1. ГРМ остается работоспособной. Руль перекладывается с удвоенной скоростью и развивает момент, меньший в 2 раза.
При отказе автоматической системы разделения силовых контуров, возможно ручное дистанционное разделение с мостика, а при отказе последней системы это возможно в румпельном помещении на щите управления или рукояткой на самих клапанах КК1 и КК2.
Разумеется, рассмотренная автоматическая система обеспечивает поддержание частичной работоспособности ГРМ при единичной неисправности в одном из силовых контуров, но этого может оказаться достаточно для предотвращения аварии судна (столкновения, посадки на мель и т. д.). Одновременно должны быть предприняты энергичные меры для восстановления полной работоспособности ГРМ, а именно: необходимо устранить негерметичность и заполнить гидросистему рабочей жидкостью. Для этой цели предусмотрен блок заправки БЗ, состоящий из насосного агрегата 10, предохранительного клапана 11, фильтра 12, клапанов 1-9 и двух резервных цистерн 13 и 14, заполненных рабочей жидкостью и оборудованных необходимыми стационарными трубопроводами. При нормальной эксплуатации блок заправки БЗ также может быть использован для заправки и осушения гидросистемы.
Аварийный агрегат АА состоит из насоса 1 регулируемой подачи, вспомогательного насоса 2 постоянной подачи, фильтра 3, подпиточных невозвратных клапанов 4, сдвоенного предохранительного клапана 5, запорных клапанов 6 и емкости 7 рабочей жидкости. Такой агрегат устанавливают на судне, если главный и вспомогательный рулевые приводы находятся в помещении, полностью или частично расположенном ниже самой высокой грузовой ватерлинии. Сам агрегат расположен в помещении выше палубы переборок. Он должен обеспечивать перекладку полностью погруженного руля при скорости переднего хода не менее 4 уз. Как видим, аварийный агрегат не дублирует двухконтурную ГРМ. Он предназначен для обеспечения частичной управляемости судна на малом ходу в случае полного выхода из строя (например, при заливе румпельного помещения) ГРМ.
В данных рулевых машинах используют рабочую жидкость - масло Т46. Допускается замена: Тп46, веретенное АУ, индустриальное И-20А, а также АУП. Рабочая температура 3-59°С, максимальная (в течение не более 10 мин.) - 70°С.
На схеме (рис. 12.3) обозначены буквами а, b, с манометровые трубы, причем линии b и c имеют разрывы для упрощения.
