Руля направления является первичной поверхности управления , используемый , чтобы направить на судно , катер , подводная лодка , судно на воздушной подушке , воздушное судно или другое транспортное средство , движется через текучей среды (обычно воздух или вода). На самолетах руль направления используется в первую очередь для противодействия неблагоприятному рысканию и р-фактору и не является основным средством управления, используемым для поворота самолета. Руль направления работает, перенаправляя жидкость мимо корпуса (гидроцикла) или фюзеляжа , тем самым сообщая судну поворот или рыскание . В основном, руль направления представляет собой плоскую плоскость или лист материала, прикрепленный с помощьюпетли к корме , хвосту или корме корабля . Часто рули направления имеют такую форму, чтобы минимизировать гидродинамическое или аэродинамическое сопротивление . На простых гидроциклах , A культиватора -essentially, палка или полюс , действующий в качестве рычага рычажной может быть прикреплена к верхней части руля направления , чтобы позволить этому быть повернуто с помощью рулевого . На более крупных судах для соединения рулей с рулевыми колесами могут использоваться тросы, толкатели или гидравлика. В типичном самолете руль управляется педалями с помощью механических рычагов или гидравлики.
Обычно руль - это «часть рулевого устройства лодки или корабля, которая закреплена за пределами корпуса», то есть все различные типы весел, лопастей и рулей. [1] Более конкретно, рулевой механизм древних судов можно разделить на боковые и кормовые рули, в зависимости от их расположения на корабле. Третий термин, рулевое весло , может обозначать оба типа. В средиземноморском контексте боковые рули более конкретно называются четвертными рулями, поскольку более поздний термин более точно обозначает место, где был установлен руль направления. Установленные на корме рули равномерно подвешены в задней части корабля в центральном положении. [2] [3]
Хотя некоторые [a] классифицируют рулевое весло как руль, другие [b] утверждают, что рулевое весло, используемое в Древнем Египте и Риме, не было истинным рулем, и определяют только руль, установленный на корме, который использовался в древней китайской династии Хань, как истинный руль. Рулевое весло способно мешать управлению парусами (ограничивая любой потенциал для длительных океанских путешествий), в то время как оно больше подходило для небольших судов на узком и быстром водном транспорте; руль не мешал управлению парусами, потреблял меньше энергии для управления рулевым , лучше подходил для больших судов, идущих по океану, и впервые появился в древнем Китае в I веке нашей эры. [7][9] [10] [11] [12] [13] [14] Что касаетсяиспользования рулевого весла без руля в Средиземном море древними финикийцами (1550–300 до н.э.), Лео Блок (2003) пишет:
Одиночный парус имеет тенденцию поворачивать судно по ветру или по ветру, и требуется действие руля, чтобы держаться прямым курсом. В то время использовалось рулевое весло, потому что руль направления еще не был изобретен. При одиночном парусе требовалось частое движение рулевого весла, чтобы держать прямой курс; это замедлило движение судна, потому что корректировка курса рулевого весла (или руля направления) действует как тормоз. Второй парус, расположенный впереди, можно было обрезать, чтобы уравновесить тенденцию к повороту грота и свести к минимуму необходимость корректировки курса рулевым веслом, что существенно улучшило бы характеристики паруса. [15]
Рулевое весло или рулевой борт - это весло или доска увеличенного размера для управления направлением корабля или другого плавсредства до изобретения руля. Обычно он прикрепляется к правому борту на больших судах, хотя на меньших судах он прикрепляется редко, если вообще когда-либо.
Гребные весла, предназначенные для управления рулем, появились на больших египетских судах задолго до Менеса (3100 г. до н.э.). [16] В Древнем Царстве (2686 г. до н.э. - 2134 г. до н.э.) с каждой стороны пассажирских судов находилось по пять рулевых весел. [16] культиватор , на первом небольшую контактную перспективе через запас рулевого весла, можно отнести к пятой династии (2504-2347 до н.э.). [17] И румпель, и установка вертикальной рулевой колонки на корме уменьшили обычное количество необходимых рулевых весел до одного с каждой стороны. [18] Одинарные рулевые весла на корме можно найти в нескольких моделях гробниц того времени, [19] особенно во времяСреднее царство, когда рельефы на гробницах предполагают, что они обычно использовались в судоходстве по Нилу . [20] Первое литературное упоминание появляется в трудах греческого историка Геродота (484–424 гг. До н.э.), который провел несколько месяцев в Египте : «Они делают один руль, и он проходит сквозь киль », что, вероятно, означает промежность в конце киля (см. правый рисунок «Могила Менны»). [21] [22]
В Иране весла, установленные на борту кораблей для управления рулем, задокументированы с 3-го тысячелетия до нашей эры в произведениях искусства, деревянных моделях и даже на остатках настоящих лодок.
Римское мореплавание использовало рулевые весла sexillie Quarter, которые прошли в Средиземном море долгий период постоянного совершенствования и усовершенствования, так что к римским временам древние суда достигли необычайных размеров. [23] Сила рулевого весла заключалась в его сочетании эффективности, адаптируемости и простоты. [23] Римские системы крепления рулевого весла в основном сохранились в средневековье. [23]
К первой половине I века нашей эры рулевой механизм, установленный на корме, также был довольно распространен в римских речных и портовых судах, что подтверждается рельефами и археологическими находками ( Zwammerdam , Woerden 7). На надгробной доске эпохи Адриана изображен портовый буксир в Остии с длинным кормовым веслом для лучшего рычага. [24] Лодка уже была оснащена шприцем , что добавляло мобильности гаванскому судну. [25] Дальнейшее засвидетельствованное использование римскими кормовыми рулевыми веслами включает буксируемые баржи, транспортные суда для винных бочек и различные другие типы судов. [26] [27] [28]Кроме того, на известной находке Цваммердам , большой речной барже в устье Рейна, был установлен большой рулевой механизм, установленный на корме. [29] [30] Согласно новому исследованию, современные корабли Nemi , дворцовые баржи императора Калигулы (37-41 гг. Н.э.), могли иметь 14-метровые рули. [31]
Самое древнее известное в мире изображение руля, установленного на корме, можно увидеть на керамической модели китайского барахла, датируемой I веком нашей эры во времена династии Хань , на тысячу лет раньше, чем они появились на Западе. [7] [10] [32] В Китае миниатюрные модели кораблей с рулевыми веслами датируются периодом Воюющих царств (ок. 475–221 гг. До н.э.). [7] Руль, установленный на штанге, начал появляться на китайских моделях кораблей, начиная с I века нашей эры. [7] Однако китайцы продолжали использовать рулевое весло еще долго после того, как они изобрели руль, поскольку рулевое весло все еще находило практическое применение для внутренних быстрых речных путешествий. [10]Одно из старейших известных изображений китайского руля, установленного на корме ( duò 舵), можно увидеть на керамической модели хлама высотой 61 см, датируемой I веком нашей эры, во времена династии Хань (202 г. до н.э. - 220 г. н.э.). ). [8] [33] Он был обнаружен в Гуанчжоу в ходе археологических раскопок, проведенных провинциальным музеем Гуандун и Академией Синика на Тайване в 1958 году. [8] [33] В течение десятилетий несколько других моделей кораблей династии Хань с рулями были найдены в археологические раскопки. [34]Первое прочное письменное упоминание об использовании руля без рулевого весла относится к V веку. [32]
Китайские рули прикреплены к корпусу с помощью деревянных челюстей или розеток, [35] в то время , как правило , более крупные из них были приостановлены сверху веревкой решить систему так , чтобы они могли быть подняты или опущены в воду. [35] Кроме того, многие джонки включали «окончатые рули» (рули с отверстиями, предположительно позволяющие лучше управлять). Подробные описания китайских джонок в средние века известны от различных путешественников по Китаю, таких как Ибн Баттута из Танжера , Марокко и Марко Поло из Венеции , Италия . Поздний китайский энциклопедист Сун Инсин(1587–1666) и европейский путешественник 17-го века Луи Леконт с энтузиазмом и восхищением описали конструкцию барахла и его использование руля направления. [36]
Пол Джонстон и Шон МакГрейл заявляют, что китайцы изобрели «средний, вертикальный и осевой» руль направления, установленный на кормовом штыре, и что такой тип руля предшествовал штифтово-поршневому рулю, найденному на Западе примерно на тысячелетие. [32]
Новый рулевой механизм впервые изображен на печати Chandraketugarh (Западная Бенгалия), датированной 1–3 веками нашей эры корабля под названием «Индра океана» (Jaladhisakra), что указывает на то, что это было морское судно. [37] [38]
Арабские корабли также использовали руль, установленный на корме. [39] На их кораблях «руль управляется двумя стропами, каждая из которых прикреплена к крестовине, установленной на руле направления перпендикулярно плоскости руля направления». [39] Самые ранние свидетельства взяты из Ahsan al-Taqasim fi Marifat al-Aqalim («Лучшие подразделения для классификации регионов»), написанного аль-Мукаддаси в 985 году:
Весла, установленные на борту кораблей, превратились в четвертные рулевые весла, которые использовались в Европе с древности до конца средневековья . По мере увеличения размеров судов и высоты надводного борта четвертные рулевые весла становились громоздкими и были заменены более прочными рулями с цапфой и поршнем . В то время как рулевые весла были найдены в Европе на самых разных судах со времен Римской империи, в том числе на легких военных галерах в Средиземном море, [9] [32] самое древнее известное изображение пиноли-пескоструйного руля можно найти на церковной резьбе Зедельгема. и Винчестер, датируемый примерно 1180 годом. [9][32]
В то время как ранее рули устанавливались на корме с помощью рулевых столбов или талей, железные петли впервые позволили прикрепить руль по всей длине к кормовому штырю на постоянной основе. [41] Тем не менее, его полный потенциал мог быть реализован только после введения вертикальной кормовой стойки и корабля с полным такелажем в 14 веке. [42] Начиная с эпохи открытий , европейские корабли с пиноли-пескоструйными рулями успешно плавали во всех семи морях. [42] Многие историки сходятся во мнении, что технология кормового руля в Европе и исламском мире, которая была представлена путешественниками в средние века, была перенесена из Китая. [7] [8] [32]
Обычные рули направления практически не изменились с тех пор, как Isambard Kingdom Brunel представила сбалансированный руль на SS Great Britain в 1843 году [43] и рулевой двигатель на SS Great Eastern в 1866 году. [44] Если судну требуется дополнительная маневренность на малых скоростях, то руль направления может быть дополнен маневренным подруливающим устройством в носовой части [45] или полностью заменен азимутальными подруливающими устройствами .
Руль лодки может быть как подвесным, так и внутренним. Подвесные рули подвешиваются на корме или транце. Внутренние рули подвешены к килю или скегу и, таким образом, полностью погружены под корпус и связаны с рулевым механизмом стойкой руля, которая проходит через корпус на уровень палубы, часто в кабину. Внутренние килевые рули (которые являются продолжением задней задней кромки полного киля) традиционно считаются наиболее устойчивыми к повреждениям рулями для оффшорного плавания. Лучшую производительность и более быструю управляемость могут обеспечить подвесные рули на лодках с меньшим килем киля.
Расположение рулевой колонки и мачты определяет разницу между кечем и рысканием, поскольку эти двухмачтовые суда похожи. Рыскание определяется как наличие бизань-мачты за рулевой стойкой (т. Е. «За»); Кечи определяются как имеющие бизань-мачту впереди поста руля.
Руль для небольших лодок, которые можно поворачивать более или менее перпендикулярно продольной оси корпуса, эффективно тормозит, когда их толкают «до упора». Однако такие термины, как «перевернуть», «с трудом перейти на правый борт» и т. Д. Означают разворот с максимальной скоростью для более крупных судов. Руль, подвешенный на транце, или рули направления, подвешенные на дальней корме, создают больший момент и обеспечивают более быстрый поворот, чем более передние килевые рули. Руль на небольших судах может управляться с помощью румпеля, который вставляется в баллер руля, который также образует крепления к ленте руля. Судно, длина румпеля которого может препятствовать движению руля, можно разделить резиновым универсальным шарниром, а часть, примыкающую к румпелю, называется удлинением румпеля. Культиваторы можно дополнительно удлинить с помощью регулируемого телескопического удлинителя с поворотной блокировкой.
Существует также руль направления ствольного типа , в который заключен судовой винт, который можно поворачивать для управления судном. Конструкторы утверждают, что этот тип руля на меньшем судне быстрее откликнется на штурвал. [46]
В этом разделе отсутствует информация о других типах рулевого механизма, например о поворотном рулевом механизме. ( Июнь 2021 г. ) |
На больших судах (валовой вместимостью более 10 000 тонн) есть требования по времени оборота руля. Чтобы соответствовать этому, используются органы управления рулем направления с высоким крутящим моментом. [47] Одной из широко используемых систем является рулевой механизм цилиндрического типа . Он использует четыре гидроцилиндра для вращения баллера руля (ось вращения), в свою очередь вращая руль направления. [48]
На самолете руль направления является управляемой поверхностью вместе с рулевым механизмом руля высоты (обычно прикрепленным к горизонтальной конструкции хвостового оперения, если не рулем высоты) и элеронами (прикрепленными к крыльям), которые контролируют тангаж и крен, соответственно. Руль направления обычно прикреплен к киле (или вертикальному стабилизатору ), что позволяет пилоту управлять рысканием относительно вертикальной оси, то есть изменять горизонтальное направление, в котором указывает нос.
В отличие от корабля, органы управления элеронами и рулем направления используются вместе для поворота самолета, причем элероны определяют крен, а руль направления - рыскание, а также компенсирует явление, называемое неблагоприятным рысканием . Сам по себе руль направления поворачивает обычный самолет с неподвижным крылом, но гораздо медленнее, чем если бы элероны также использовались вместе. Иногда пилоты могут намеренно управлять рулем направления и элеронами в противоположных направлениях в маневре, называемом скольжением или боковым скольжением. Это может быть сделано для преодоления бокового ветра и удержания фюзеляжа на одной линии с взлетно-посадочной полосой, или для снижения высоты за счет увеличения лобового сопротивления, или и того, и другого.
Другой метод управления рысканием, используемый на некоторых бесхвостых самолетах и летающих крыльях , заключается в добавлении одной или нескольких поверхностей, создающих сопротивление, таких как разделенные элероны, на внешней секции крыла. Использование одной из этих поверхностей создает сопротивление крылу, вызывая рыскание самолета в этом направлении. Эти поверхности часто называют тормозными рулями.
Посмотрите руль направления в Викисловаре, бесплатном словаре. |
Викискладе есть медиафайлы по теме рулей . |