Рули повышенной эффективности (РПЭ)

В ряде случаев требуемые показатели управляемости не могут быть обеспечены при помощи обычных рулей или поворотных насадок. Возникает задача — при малом отличии в габаритах и приводе существенно увеличить создаваемую рулевым устройством боковую силу.

В современных РПЭ используются в основном два известных принципа повышения коэффициента подъемной силы крыла С_у. Первый из них заключается в установке поворотного закрылка, площадь которого составляет 20—30% общей площади крыла. При неизменном угле атаки отклонение закрылка приводит к возрастанию С_у, причем максимальное значение этого коэффициента может увеличиться на 50% по сравнению с немеханизированным крылом.

Во втором случае используется уже известный нам (см. § 4.1) эффект Магнуса, возникающий при обтекании вращающегося цилиндра — ротора — поперечным потоком.

11одъемная сила крыла, передняя кромка которого совмещена с вращающимся цилиндром, существенно возрастает, увеличивается и критический угол атаки, до которого крыло обтекается безотрывно.

Оба эти принципа повышения боковой силы используются при создании механизированных РПЭ — это рули с закрылками и роторные рули. Совмещение обоих принципов привело к созданию роторного руля с закрылком (рис. 6.3).

Рис. 6.3. Роторный руль с закрылком.

В передней кромке пера руля установлен вертикальный цилиндр, в задней — поворотный закрылок. Все элементы устройства образуют общий крыльевой профиль и при неподвижном цилиндре и неотклоненном закрылке РПЭ работает как обычный руль. Когда включены все средства механизации рассматриваемого РПЭ, создаваемая им боковая сила резко возрастает, существенно увеличивается и критический угол атаки (рис. 6.4). Как правило, включается ротор и отклоняется закрылок только при значительных углах перекладки руля, поэтому все приведенные на рис. 6.4 зависимости С_у{а) исходят из начала.

Рис. 6.4. Коэффициент подъемной силы:

1 — обычный руль; 2 — роторный; 3 — роторный с закрылком координат, соответствующего неработающему ротору и неотклоненному закрылку. Эффективность механизации руля иллюстрируется следующими данными: по сравнению с обычным руль с закрылком уменьшает диаметр циркуляции вдвое; роторный — в 2,5 раза; роторный руль с закрылком — более чем в 3 раза. Еще большей эффективности можно ожидать от предложенного в С.-Петербургском государственном морском техническом университете руля, оборудованного двумя роторами, на входящей и выходящей кромках.

Следует, однако, отметить, что из-за сложности всех описанных выше РПЭ они не находят широкого применения на судах.