شرح أنواع الدفة: المتوازنة، وشبه المتوازنة، والأشياء بأسمائها الحقيقية، والقرن، والرفرف، والرفع العالي

إذا كنت تقارن عروض أسعار الدفة وكانت أرقام عزم دوران جهاز التوجيه متباعدة بنسبة 40%، فإن التناقض ليس هو المورد عادةً. إنه نوع الدفة المكتوب في المواصفات. تبدو الدفة شبه المتوازنة التي تبلغ مساحتها 38 مترًا مربعًا والمعلقة على شقلبة ودفة الأشياء بأسمائها الحقيقية التي تبلغ مساحتها 38 مترًا مربعًا متطابقتين على ورقة الرسم، ومع ذلك فإنهما تحملان الدفة بطرق مختلفة تمامًا: تحمل الأشياء بأسمائها الحقيقية معظم مساحتها خلف المخزون وتحتاج إلى مشغل أصغر، في حين يتم دعم الشفرة المعلقة على شفة من حافتها السفلية وتنقل الحمولة إلى الهيكل من خلال عمود محوري.

الجواب في سطر واحد: يتم تحديد أنواع الدفة من خلال محورين مستقلين. الأول هو كيفية دعم الشفرة – متوازنة بالكامل، أو شبه متوازنة، أو غير متوازنة. والثاني هو شكل الشفرة — لوحة مسطحة، أو مجرفة انسيابية، أو قرن، أو رفرف، أو خاص عالي الرفع. يحدد ترتيب الدعم مقدار عزم الدوران الذي يجب أن ينتجه جهاز التوجيه الخاص بك. يحدد الملف الشخصي مقدار القوة الجانبية التي تولدها الشفرة وكيف تتصرف عندما تتحرك العجلة بقوة.

اخلط بين هذين المحورين واشتري المحرك الخاطئ، وقطر المخزون الخاطئ، والدفة التي إما تكون ثقيلة عند 30 درجة أو تتأرجح بزوايا صغيرة لأنها متوازنة بشكل زائد.

أنواع الدفة الرئيسية في لمحة

تغطي خمس عائلات تقريبًا كل دفة طافية اليوم، وأسرع طريقة لفرز المواصفات هي مطابقتها مع ترتيبات الدعم والطلب النموذجي لعزم الدوران.

متوازن وشبه متوازن وغير متوازن: محور الدعم

نسبة التوازن — حصة مساحة الشفرة الموجودة أمام مجموعة الدفة — هي الرقم الوحيد الذي يغير حجم جهاز التوجيه الخاص بك أكثر من غيره.

النسبة تعمل ببساطة. المنطقة التي أمام السهم تنتج عزمًا يعارض العزم من المنطقة التي خلفه، لذلك يحارب المشغل قوة صافية أصغر. النطاقات العملية المستخدمة في التصميم التجاري متسقة إلى حد ما:

• مجرفة متوازنة بالكامل: ما يقرب من 20٪ إلى 25٪ من مساحة الشفرة قبل المخزون. النسب المنخفضة تجعل الدفة ثقيلة. إن تجاوز ما يقرب من 30٪ يخاطر بإفراط في التوازن، حيث تميل الدفة إلى دفع نفسها إلى الزاوية الكاملة ويمكن أن تهتز بزوايا صغيرة.
• سكيج شبه متوازن: عادة ما يكون من 10% إلى 20%، لأن السكيج يمتص بالفعل جزءًا من الحمل.
• القرن غير المتوازن: مساحة صغيرة أو معدومة أمام المخزون، لذلك يتم تحويل القوة الهيدروديناميكية الكاملة إلى عزم الدوران.

بالنسبة للمشتري، فإن النتيجة العملية واضحة ومباشرة. إذا استبدلت ساحة ما دفة الأشياء بأسمائها الحقيقية بدفة معلقة من نفس منطقة الشفرة دون إعادة فحص المشغل، يمكن أن ينتهي الأمر بجهاز التوجيه بالعمل بنسبة 80٪ إلى 90٪ من ضغطه المقدر فقط للحفاظ على مساره في بحر الشعاع. وهذا لا يترك أي هامش لمتطلبات الصلابة البالغة 35 درجة ويقصر عمر المضخة.

أشكال الشفرة: الأشياء بأسمائها الحقيقية، والقرن، والرفرف، والرفع العالي

الدفة بأسمائها الحقيقية

تعتبر الأشياء بأسمائها الحقيقية الخيار الافتراضي للحمولة التجارية الجديدة، وذلك لسبب وجيه: فهي تنتج أعلى رفع بالنسبة لمساحتها وأقل عزم دوران بالنسبة لحجمها.

نظرًا لأنه لا يوجد شيء يدعم الشفرة الموجودة في الأسفل، فإن مخزون الدفة يحمل لحظة الانحناء الكاملة بالإضافة إلى عزم الدوران. وهذا يعني مخزونًا أكثر سمكًا وترتيب محمل علوي أثقل ومخروط مُشكل بعناية أو اتصال بمفتاح. المقاطع عادة ما تكون عبارة عن رقائق انسيابية في المنطقة التي يتراوح سمكها من 18% إلى 21%، مع حافة خلفية حادة لتجنب التجويف. والمقايضة هي حماية الأرض - إذا وصلت السفينة إلى القاع، فإن الشفرة أو المخزون عادة ما يتحمل الضرر.

الدفة القرن

تظل الدفة القرنية شائعة في سفن الشحن القديمة ذات اللولب الفردي وفي بعض قوارب العمل، ويتم اختيارها للقوة بدلاً من الكفاءة.

يحمل هيكل القرن الثابت الموجود أمام الشفرة المحور السفلي، لذلك يرى السهم انحناءًا أقل بكثير. عزم الدوران مرتفع، والأداء الخلفي ضعيف لأن البوق يمنع التدفق عندما تنعكس المروحة، وتضيف المجموعة بأكملها مقاومة. عند التجديد، غالبًا ما يكون استبدال الدفة البوقية بنوع skeg شبه متوازن أحد التغييرات الأرخص في توفير الوقود، بشرط إعادة فحص المشغل والمخزون.

الدفة skeg شبه متوازنة

إن الدفة شبه المتوازنة هي الحل القياسي عندما تحتاج المروحة والشفرة إلى حماية مادية - سفن الصيد التي تعمل في الأراضي الضحلة، والوقايات الصغيرة، ومراكب الموانئ التي تأتي جنبًا إلى جنب بانتظام.

إنه يقع بين الاثنين الآخرين على عزم الدوران ويعطي توجيهًا يمكن التنبؤ به لأن skeg يعمل على تثبيت التدفق إلى الشفرة. إن محمل المحور هو نقطة الصيانة التي يجب مراقبتها: عادةً ما يتم تحديد الخلوص في الرسم المعتمد للفئة، ويظهر المحور المحوري المهترئ كاهتزاز الدفة بزوايا صغيرة قبل وقت طويل من ظهوره كتوجيه ثقيل.

رفرف والدفات المفصلية

تضيف الدفة ذات الرفرف قسمًا خلفيًا مفصليًا ينحرف أبعد من الشفرة الرئيسية، ويمكنها رفع الرفع بشكل كبير بنفس زاوية الدفة - وهو أمر مفيد عندما تضطر العبارة إلى الاحتفاظ بقناة ضيقة في رياح متقاطعة.

لا يزداد عزم الدوران تلقائيًا، لأن اللسان يؤخر أيضًا توقف الشفرة الرئيسية. ما يزيد هو عدد الأجزاء. تحتاج الوصلات والمسامير والتوقفات إلى فترات فحص مكتوبة في نظام الصيانة المخطط لها، ويجب ضبط زاوية الرفرف أثناء التشغيل لتتناسب مع الهندسة المعتمدة في الفئة.

الرفع العالي والأنواع الخاصة

تنتمي الدفات المنتفخة ذات المصباح الانسيابي عند الحافة الأمامية للشفرة، والدفات المثبتة خلف فوهة المروحة، إلى هذه المجموعة.

يتم اختيارها كل حالة على حدة، عادةً بعد اختبار العقود مقابل الفروقات أو النموذج، لأن الكسب يعتمد على شكل الهيكل ومجال الاستيقاظ. في قوارب الدفع والقاطرات الداخلية، يعمل الرفع الإضافي على تحسين مسافة التوقف في الهويس بشكل مباشر - وهي حجة تتعلق بالسلامة، وليست مجرد حجة تتعلق بالكفاءة.

كيف يدفع نوع الدفة اختيار ترس التوجيه

بمجرد تثبيت نوع الدفة، يتبع جهاز التوجيه عزم الدوران، ويغطي الترتيبان الهيدروليكيان الرئيسيان النطاق التجاري بأكمله تقريبًا.

يقوم المحرك من نوع الشوكة (يُسمى أيضًا الريشة الدوارة أو الشوكة) بتدوير مخزون الدفة من خلال ترتيب الشوكة والمحراث وعادةً ما يكون الخيار الأمثل للدفات المفردة الأكبر حجمًا، حيث يغطي الخرج ما يقرب من 25 كيلو نيوتن متر حتى حوالي 1350 كيلو نيوتن متر. إنها تحافظ على نطاق زاوية الدفة سخيًا وتتحمل عزم الدوران الأعلى الذي تتطلبه الدفات الكبيرة غير المتوازنة. يتم وصف التركيبات النموذجية من هذا النوع هنا: أجهزة التشغيل من نوع الشوكة .

يستخدم ترتيب الأسطوانة المتأرجحة أسطوانة هيدروليكية واحدة أو اثنتين تدفع ذراع الحارث، وهي تناسب الدفات الأصغر حجمًا، والمنشآت ذات الدفة المزدوجة، والمساحات التي يكون فيها البصمة المدمجة أمرًا مهمًا. نطاقات الإخراج في المنطقة من 8 كيلو نيوتن متر إلى 600 كيلو نيوتن متر شائعة.

مطابقة نوع الدفة للسفينة والتجارة

يؤدي نوع السفينة ونمط التداول إلى تضييق نطاق الاختيار بشكل أسرع من أي مدخلات أخرى.

• سفن الحاويات والعبارات الكبيرة: دفة بأسمائها الحقيقية متوازنة تمامًا، أحيانًا مع رفرف، بحجم 35 درجة عند سرعة الخدمة.
• سفن الصيد والوقايات الصغيرة: دفة skeg شبه متوازنة للتأريض وحماية المروحة، مع محمل محوري يمكن فحصه واقفا على قدميه حيثما أمكن ذلك.
• قاطرات الميناء والمحيطات: رفرف عالي الرفع أو الدفات المثبتة على الفوهة، وغالبًا ما يتم دمجها مع ترس توجيه بحجم مناسب لعزم دوران مرتفع مستدام بدلاً من ذروة عزم الدوران.
• قوارب العمل ذات اللولب المزدوج والمراكب الصغيرة: جهاز توجيه ذو أسطوانة متأرجحة مدمجة، لأن الدفة نادرًا ما تحتاج إلى عزم دوران الأشياء بأسمائها الحقيقية الكبيرة.
• اليخوت الشراعية والمحركات: دفة بأسمائها الحقيقية، وأجزاء رقيقة من الرقائق المعدنية، ونسبة توازن منخفضة للحفاظ على الشعور بالدفة.

بالنسبة للدفات الأصغر حجمًا وغرف المحركات المحصورة، يتم التشغيل القائم على الأسطوانات من النوع المستخدم في وحدات قيادة الحركة المتأرجحة غالبًا ما يكون هذا هو الطريق العملي، لأنه يسمح بنقل الترس إلى المساحة المتوفرة بالفعل.

القواعد والتسامح والوثائق للتحقق منها

هناك وثيقتان تقرران ما إذا كان سيتم قبول الدفة ومعدات التوجيه الخاصة بها: رسم الدفة المعتمد من الفئة وشهادة الموافقة على نوع جهاز التوجيه.

تحدد لائحة SOLAS II-1/29 نطاق التشغيل الذي يجب أن يفي به أي نوع: يجب أن يقوم جهاز التوجيه الرئيسي بتحريك الدفة من 35 درجة على جانب واحد إلى 35 درجة على الجانب الآخر بأقصى سرعة خدمة، ويجب أن يصل جهاز التوجيه المساعد، عند تركيبه، إلى 15 درجة في كل اتجاه خلال فترة زمنية محددة. قواعد الفئة المبنية على متطلبات IACS الموحدة تحكم بعد ذلك شح المخزون وقوة البوق وضغط النظام الهيدروليكي وتكراره.

هناك ثلاثة شيكات تستحق الدمج في أمر الشراء:

1. حساب قطر المخزون: تأكد من عامل المادة وعزم الدوران التصميمي المستخدم، وأن الحساب يتطابق مع نوع الدفة المطلوب بالفعل - وليس مراجعة سابقة للرسم.
2. معايرة الزاوية وردود الفعل: يجب ضبط مؤشرات زاوية الدفة ومفاتيح الحد مقابل التوقفات الميكانيكية، مع تسجيل الصفر الكهربائي في تقرير التشغيل.
3. قياس عزم الدوران التجريبي البحري: عادةً ما يكون عزم الدوران المقاس الذي يختلف عن الرقم المتوقع بأكثر من 10% بمثابة حافز لإعادة التحقق من هندسة الشفرة ونسبة التوازن وخلوص المحمل.

عادةً ما تخضع اللحامات الموجودة على وصلة المخزون إلى الشفرة وعلى مجموعة البوق أو السكيغ لفحص اختراق الموجات فوق الصوتية أو الصبغة، وتندرج التقارير في وثائق التسليم إلى جانب شهادات المواد.

مخاطر الشراء التي تكلف المال في وقت لاحق

تعود معظم مشكلات الدفة التي تظهر بعد التسليم إلى عدد قليل من القرارات التي تم اتخاذها في مرحلة عرض الأسعار.

• مقارنة الدفة حسب مساحة الشفرة وحدها. المنطقة لا تقول شيئا عن عزم الدوران. نسبة التوازن والملف الشخصي تفعل.
• تجاهل الإفراط في التوازن. يمكن للدفة التي تتجه بسهولة شديدة بزوايا صغيرة أن تصطاد، وتحميل المعدات بشكل غير متساوٍ، وتؤدي إلى تآكل المحمل العلوي أو المحوري.
• إعادة استخدام المحرك الموجود عند تغيير الدفة. يمكن لشكل الشفرة الجديد الذي يتمتع بمعامل رفع أعلى أن يتجاوز هامش ضغط الترس القديم على الرغم من عدم تغيير المنطقة.
• تخطي رسم الواجهة. يجب أن يتم الاتفاق على استدقاق المخزون، ومجرى المفتاح، وملاءمة المحراث، ومراكز المحمل بين موردي الدفة ومعدات التوجيه قبل تصنيع أي منهما.
• بافتراض أن موافقة الفصل تغطي التجميع بأكمله. قد تحصل كل من الدفة، والمخزون، والبوق، ومعدات التوجيه على موافقات منفصلة؛ لا تزال المجموعة بحاجة إلى التحقق من تدوين فئة السفينة.

الأسئلة الشائعة

أي نوع من الدفة هو الأكثر كفاءة؟

تنتج الدفة المجرف المتوازنة بشكل عام أعلى قوة رفع بأقل عزم دوران، ولهذا السبب تهيمن على الحمولة التجارية الجديدة. ومع ذلك، فإن الكفاءة بالمعنى الهيدروديناميكي ليست هي نفس الملاءمة، فالأشياء بأسمائها الحقيقية لا توفر أي حماية إذا كانت السفينة تعمل في المياه الضحلة.

ماذا يعني "متوازن" في الواقع على الدفة؟

ويشير إلى حصة مساحة الشفرة الموضوعة أمام محور مخزون الدفة. تخلق هذه المنطقة لحظة معاكسة، لذا تحتاج الدفة المتوازنة إلى عزم دوران أقل لتدور بنفس حجم الشفرة. تعتبر نسب التوازن في المنطقة من 20% إلى 25% نموذجية بالنسبة لدفات الأشياء بأسمائها الحقيقية.

هل يمكنني استبدال الدفة القرنية بدفة بأسمائها الحقيقية؟

نعم، وهي عملية تجديد شائعة، ولكن يجب إعادة فحص المخزون والمحامل ومعدات التوجيه وهيكل الهيكل. تضع الأشياء بأسمائها الحقيقية أحمال الانحناء في المخزون الذي كان يحمله البوق سابقًا، لذلك عادةً ما يتغير ترتيب المخزون والمحمل العلوي أيضًا.

ما مقدار زاوية الدفة التي يجب أن يوفرها جهاز التوجيه؟

تتطلب SOLAS من جهاز التوجيه الرئيسي أن يقوم بتأرجح الدفة بمقدار 35 درجة لكل جانب بأقصى سرعة خدمة، مع وسيلة مساعدة تبلغ 15 درجة في كل اتجاه كاحتياطي. يقوم العديد من المصممين بتعيين نقاط التوقف الميكانيكية إلى ما هو أبعد قليلاً من ذلك بحيث يتم تشغيل الحدود الكهربائية دائمًا قبل الاتصال بالمعادن.