شيرين الجوهري تكتب حول : معدات التوجيه على متن السفن

 ترجمة : شيرين الجوهري

نحن جميعًا على دراية باستخدام الدفة ، مما يساعدنا على دوران السفينة متى وكيف يتم الاحتياج لذلك. الدفة هي النظام الرئيسي لحركة ومراقبةو التحكم في السفن. لكن لا تنس أن كل عمل الدفة يعتمد على نظام محوري آخر يسمى جهاز التوجيه.

تعرّف أداة التوجيه المدمجة مع نظام الدفة، الآلية الكاملة للتحول الإلزامي لكل سفينة بغض النظر عن الحجم والنوع والتشغيل.

كان نظام الترس التوجيهي جزءًا لا غنى عنه من آلية السفينة منذ بداية ظهور السفن  والتي كانت تعمل يدويًا.

ترس القيادة

الشكل 1: عجلة قيادة تعمل يدويًا على رأس السفن القديمة

مقابض  أسلاك  عجلة حبال منصة شقوق الحبال ركيزة  محور الدوران الحافة الخارجية للعجلة  برميل

نظام التوجيه في السفينة

تعتمد كفاءة أداء معدات التوجيه على بعض الجوانب الرئيسية. هذه المتطلبات الأساسية خلال التروس التوجيهية  تخضع للقواعد التي وضعتها جمعيات التصنيف. يمكن تحديدها بإيجاز على النحو التالي:

وفقًا للمتطلبات القياسية ، يجب أن تكون أداة التوجيه قادرة على توجيه السفينة من 35 درجة ميل إلى 35 درجة يُمني والعكس بالعكس والسفينة تبحر للأمام بسرعة ثابتة وجهاً لوجه للحصول على أقصى سرعة دورة في الدقيقة. وتحميل خط المياه الصيفي خلال فترة زمنية لا تزيد عن 28 ثانية.

مع عدم تشغيل إحدى وحدات الطاقة ، تكون الدفة قادرة على تحويل منفذ 15 درجة ميل إلى 15 درجة يُمني (والعكس بالعكس) في إطار زمني مدته دقيقة واحدة مع تحرك السفينة بنصف سرعتها القصوى المقدرة أو 7 عقدة (أيهما أكبر) في خط الحمل الصيفي.

يجب أن تتكرر وحدات الطاقة الرئيسية وأنظمة التحكم بحيث إذا فشل أحدها ، فيمكن استخدام الآخر كبديل.

مزود الطاقة في حالات الطوارئ: يجب تزويد نظام الترس التوجيهي بوحدة طاقة إضافية (المضخة الهيدروليكية وما إلى ذلك) متصلة بمصدر الطاقة في حالات الطوارئ من مولدات الطوارئ ، والتي ستكون قادرة على تحويل الدفة من 15 درجة من جانب إلى آخر خلال 60 ثانية مع تحرك السفينة بأقصى سرعة خدمة أو 7 عقدة ، أيهما أكبر

أنواع التروس التوجيهية على متن السفن

مع استمرار نمو حجم السفن وأصبحت أسرع ، تم دمج الأنظمة الحديثة لتخفيف الجهد الإنساني. في الأساس ، يوجد نوعان من أنظمة التروس التوجيهية شائعة الاستخدام

هيدروليكي

نوع الكهربائية الهيدروليكية

على الرغم من أن النظام قد مر ببعض التطور الرئيسي ، فإن فيزياء التشغيل الأساسية تظل كما هي.

Figure 2: Modern day advanced steering control at helm

الشكل 2: التحكم في القيادة المتقدمة في العصر الحديث

يتم توفير التحكم الرئيسي في عمليات التوجيه من دفة أي سفينة ، على غرار السيارات التي يتم فيها التحكم الكامل في “قدرة التوجيه” الخاصة بالمركبة على عجلة القيادة للسائق. يتم تشغيل “قوة التحكم” للدوران من على عجلة القيادة التي تصل إلى نظام التوجيه.

يولد نظام الترس التوجيهي قوة الالتواء بمقياس معين والتي بدورها تنتقل إلى مخزون الدفة الذي يدير الدفة. يمكن أن تكون أنظمة التوجيه المتوسطة لسفينة حديثة متعددة الأنواع حيث يكون لكل مكون صغير وظيفته الفريدة. نتجاهل مناقشة كل عنصر من هذه العناصر بالتفصيل.

ويرد في الشكل التالي توضيح أفضل لتسلسل العمل الدقيق لنظام الدفة البسيط.

Figure 3: Primitive Steering Gear System layout – Credits: wikipedia.org

الشكل 3: تخطيط نظام ترس التوجيه البدائي

Figure 4: Representative image of Steering Gear arrangement in a ship

الشكل 4: صورة تمثيلية لترتيب التوجيه في السفينة

يتكون نظام الدفة مما يلي:

محركات الدفة

وحدات الطاقة

المعدات المساعدة الأخرى اللازمة لتطبيق بدوره الدفة من خلال تطبيق عزم الدوران

المضخات الهيدروليكية والصمامات

في الأنظمة الهيدروليكية والكهربائية الهيدروليكية ، يتم تطوير الضغط الهيدروليكي بواسطة المضخات الهيدروليكية التي يتم تشغيلها بشكل رئيسي عن طريق المحركات الكهربائية (الأنظمة الكهربائية الهيدروليكية) أو في بعض الأحيان من خلال الوسائل الميكانيكية البحتة (الأنظمة الهيدروليكية)

ومع ذلك ، فإن الأنظمة الكهروهيدروليكية المتقدمة بشكل رئيسي هي السائدة في السفن هذه الأيام. تلعب هذه المضخات الهيدروليكية دورًا مهمًا في توليد الضغط المطلوب لإنشاء حركات في معدات التوجيه والتي يمكن أن تؤدي إلى لحظات الدوران الضرورية في نظام الدفة.

هذه المضخات هي أساسا من نوعين رئيسيين:

نوع المكبس شعاعي (Hele-Shaw)

نوع المكبس المحوري (لوحة مسح)

يقوم المشغلون بالتوسط في التنسيق بين الضغط الهيدروليكي الناتج من المضخات (مدفوعًا كهربائيًا ، بطبيعة الحال) ومخزون الدفة بتحويله إلى قوة ميكانيكية مما يخلق لحظة تحول للدفة. يتم تشغيل المحركات الكهربائية بشكل رئيسي بواسطة وحدات الطاقة.

هذه المحركات ، بدورها ، يمكن أن تكون من نوعين:

مكبس أو ترتيب أسطواني

دوارة نوع الدوار

تُصور أنواع أنظمة المحركات أنواع التروس التوجيهية الموجودة على السفن ، والتي يتم فصلها أيضًا كترتيبات نوع رام و Rotary Vane وفقًا لذلك.

لنناقشها بإيجاز

رام نوع نظام التوجيه والعتاد

تعد أداة التوجيه من النوع “رام” واحدة من أدوات إنشاء التوجيه المستخدمة بشكل شائع وهي مكلفة للغاية في الإنشاء. المبدأ الأساسي هو نفس مبدأ محرك أو محرك يعمل هيدروليكيًا.

هناك أربع أسطوانات هيدروليكية متصلة بذراعي أسطوانة المشغل ، على كلا الجانبين. يتم ربط هذه الأسطوانات مباشرة بالمضخات الهيدروليكية التي تعمل بالكهرباء والتي تولد الضغط الهيدروليكي عبر الأنابيب.

يضيف حقل الضغط الهيدروليكي الموجود في المضخات الحركة إلى الأسطوانات الهيدروليكية ، والتي تتوافق بدورها مع المشغل للعمل على مخزون الدفة. كما نعلم ، فإن مخزون الدفة هو جزء لا غنى عنه من كامل ترتيب معدات التوجيه للسفن ويملي السلوك الدقيق لاستجابة الدفة.

يتم توجيه إحساس تدوير الدفة بعمل المضخة الهيدروليكية. يمكن تفسير الفيزياء الكامنة وراء وظيفتها بشكل أفضل بمساعدة الشكل التالي.

Figure 5: Ram type steering Gear

الشكل 5: رام نوع القيادة والعتاد

هنا يتم توصيل الأسطوانات المشار إليها A و C بجانب التفريغ للمضخة. هذا يولد ضغط إيجابي في اسطوانات المكبس.

على العكس من ذلك ، يتم توصيل الأسطوانتين الأخريين B و D بجانب الشفط للمضخة. هذا يخلق ضغط سلبي في الاسطوانات. القوات الناتجة تخلق لحظة في اتجاه عقارب الساعة في الدفة. وبعبارة بسيطة ، فإن الضغوط الإيجابية والسلبية من المضخات تولد قوى جانبية على الكباش والتي تعمل ثنائيا لتحويل مخزون الدفة.

وبالمثل ، لوضعها في عكس اتجاه عقارب الساعة تحول ، يتم تنفيذ العكس ، أي. يتم توصيل نهايات تصريف المضخات بالإسطوانتين B و D ، في حين أن جانب الشفط للمضخات هو A و C. يتم تحقيق تدفق الضغط العكسي هذا من المضخات الهيدروليكية بمساعدة صمامات التحكم التي يتم تشغيلها من غرفة القيادة.

ينتج نظام تروس التوجيه من نوع الكبش قيمة عزم الدوران عالية بشكل كبير من أجل قوة مطبقة معينة. يتراوح ضغط الزيت الهيدروليكي من 100 بار إلى 175 بار حسب حجم الدفة وعزم الدوران المطلوب.

دوارة الريح والعتاد

في ترس التوجيه الدوار ، هناك غطاء ثابت تدور فيه دواراتان. السكن جنبا إلى جنب مع دوارات تشكل أربع غرف. تشبه الفيزياء الكامنة وراء عملها نوع الكبش مع اختلاف بسيط.

Figure 6: Rotary Vane type Steering Gear

الشكل 6: دوارة الريح نوع التوجيه والعتاد

عندما يتم ضغط الغرفتين A و C ، يكون هناك دوران عكس اتجاه عقارب الساعة للريش. يتم توصيل A و C بجانب تصريف المضخة بينما يتم توصيل الغرفتين B و D بجانب الشفط للمضخة.

وبالمثل ، عندما يكون الدوران في اتجاه عقارب الساعة مطلوبًا ، يتم توصيل B و D بجانب تصريف المضخة بينما يتم توصيل A و C بجانب الشفط للمضخة. كما ذكر أعلاه ، يتم تشغيل هذا أيضًا بواسطة صمامات تحكم متخصصة.

وبالتالي ، فإن الضغط التفاضلي للغرف يسبب لحظات الدوران في الريشة.

يتم استخدام ترتيب نوع دوارة دوارة عندما يكون متطلبات الضغط من 60 إلى 100 بار لإنتاج عزم الدوران المطلوب. هذه هي الميزة الرئيسية لمعدات التوجيه من نوع دوارة الريح ، والتي تتطلب ضغطًا هيدروليكيًا أقل وبالتالي القدرة على إنتاج نفس مقدار عزم الدوران مثل نوع الكبش.

هناك 3 دوارات ثابتة و 3 دوارات متحركة ، والتي يمكن أن تجعل زوايا الدفة تصل إلى 70 درجة ، أي 35 درجة على كل جانب.

يحتوي هذا الترتيب على العديد من المزايا الأخرى مثل انخفاض تكلفة التثبيت ووزن أقل ومساحة أصغر مطلوبة.

دوارات ثابتة وتدوير هي من الحديد الزهر كروي الجرافيت. غالبًا ما يتم توفير المفاتيح في دوارات دوارة للحصول على قوة وتوجيه مناسبين.