Rudder & Steering Gear

တကယ္ေတာ႔ Rudder ဆိုတာ သိပ္ထူးထူးၿခားၿခားမဟုတ္ပါဘူး။ casting ပံုေလာင္းထားတဲ႔ frame ဒါမွမဟုတ္ fabricated လုပ္ထားတဲ႔ frame ေပါါမွာ၊ plate သံၿပားကို welded ဂေဟေဆာ္ထားတဲ႔ blade သာၿဖစ္ပါတယ္။ frame အၿပင္ ဘက္ကေန၊ သံၿပားနဲ႔ပါတ္လည္အုပ္ထားတဲ႔အတြက္၊ အတြင္းဘက္မွာ hollow ဆိုတဲ႔ ေခါင္းပြ ပံုသဏ႖န္ၿဖစ္ေနၿပီး၊ buoyancy တနည္းအားၿဖင္႔ ေရရဲ႕ ပင္႔အားေႀကာင္႔၊ ေရေပါါမွာေပါါေနနိဳင္ပါတယ္။ တခၽိဳ႕ rudder ေတြမွာေတာ႔၊ foam ေတြကို အတြင္းဘက္မွာ ထည္႔ထားတတ္ပါတယ္။ corrosion မၿဖစ္ေစဖို႔ internal surface အတြင္းပိုင္းမၽက္နွာၿပင္ကို၊ protective coating လုပ္ထားၿပီး၊ အၿပင္ဘက္မွာေတာ႔ zinc anodes ေတြကို တတ္ထားေလ႔ရိွသလို၊ အေႀကာင္းတစံု တခုေႀကာင္႔ hollow housing ထဲေရဝင္ ခဲ႔လၽွင္၊ ေဖာက္ထုတ္လို႔ရေစဇုိ႔ drain plug ကိုလည္း တတ္ထားေလ႔ရိွပါတယ္။

Fig. Type of rudder blade arrangements    

rudder blade arrangements ေတြရဲ႕အေပါါမူကာ၊ Ordinary Type, Hanging Type, Balanced Type , Semi-balance Type နဲ႔ Non-balanced Type ဆိုၿပီးေတြ႔နိဳင္ပါတယ္။ အသံုးအမၽားဆံုး Rudder Type ကေတာ႔၊ Semi-Balanced Type ၿဖစ္ပါတယ္။ Semi-Balanced Type ရဲ႕အဓိကအားသာခၽက္က၊ Rudder Blade ရဲ႕ ေနာက္ဘက္ (၄)ပံု ပံု (၃) ပံုဧရိယာဟာ၊ ၿပားေနတဲ႔အတြက္ Propeller မွယက္ထုတ္လိုက္တဲ႔ ေရရဲ႕ counter acting ဟာ Rudder မွာ သက္ေရာက္မွဳ နည္းသြားပါတယ္။ အဲဒီအခါ၊ Rudder ေရြွ႕လၽားမွဳ၊ ပိုၿမန္လာၿပီး၊ ေပါ႔ပါးေေသးငယ္တဲ႔ Steering Gear Unit ေတြကို၊ တတ္ဆင္အသံုးၿပဳနိဳင္ပါတယ္။

 

Fig. Spade rudder

Fig. Half-speed rudder

Fig. Flap rudder

တခါ Rudder neck arrangement ေပါါမူတည္ၿပီး၊ Spade rudder, Half speed rudder နဲ႔ Flap rudder ဆိုၿပီး ေတြ႔နိဳင္ပါတယ္။ Spade rudder, Half speed rudder နဲ႔ Flap rudder တို႔ဟာ၊ Semi-Balanced Type Rudder ေတြၿဖစ္ႀကပါတယ္။

Fig. Semi-balanced rudder's construction

Spade rudder ကို Ferries သေဘ္ာေတြနဲ႔၊ သေဘ္ာအေသးစားေတြမွာ တတ္ဆင္အသံုးၿပဳၿပီး maneuverability ဆိုတဲ႔ ေရြွ႔႕လၽားခၽဥ္းကပ္နိွဳင္စြမ္းေကာင္းမြန္တာေတြ႔နိဳင္ပါတယ္။ Half speed rudder ေတြကိုေတာ႔ သေဘာ္ႀကီးေတြမွာ တတ္ဆင္အသံုးၿပဳႀကပါတယ္။ Flap rudder မွာ ေနာက္ဖက္ဧရိယာကို rear fin အၿပား ပံုစံတည္ေဆာက္ထားတဲ႔အတြက္၊ maneuverability အေကာင္းဆံုးၿဖစ္ပါတယ္။

      

Fig. Current force, Side force နဲ႔ Gravity force

Rudder အေပါါမွာ၊ Propeller ယက္ထုတ္ရာမွေပါါေပါက္လာတဲ႔ current forces, Rudder ဘယ္၊ ညာေရြ႔႕လၽွား ရာမွၿဖစ္ေပါါလာတဲ႔ side force နဲ႔ gravity force တို႔သက္ေရာက္ၿပီး၊ Rudder အရြယ္အစား၊ blade နဲ႔ neck arrangement တို႔အေပါါ မူတည္ၿပီး၊ current forces, side force နဲ႔ gravity force တို႔ အနည္းနဲ႔ အမၽားကြာၿခား ပါတယ္။

Rudder ကို၊ Steering gear မွ torque တခုနဲ႔ ဘယ္နဲ႔ ညာေရြွ႕လၽားေစပါတယ္။ Torque requirement နဲ႔ ပက္သက္ၿပီး၊ သေဘ္ာရဲ႕ အရြယ္အစား၊ သေဘ္ာရဲ႕ speed နဲ႔ rudder အရြယ္အစားတို႔ေပါါမူတည္ၿပီး၊ သက္ဆိုင္ရာ Classification Societies ေတြမွ သတ္မွတ္ေပးထားပါတယ္။ Rudder ေရြွ႕လၽားေစဖို႔ေဆာင္ ရြက္ေပးတဲ႔ Steering gear ေတြကို၊ Fully hydraulic, Electro-hydraulic နဲ႔ Fully electric Type ဆိုၿပီးေတြ႔ရသလို၊ Electro-hydraulic type steering gear ကိုအသံုးအမၽားဆံုးၿဖစ္ပါတယ္။

တတ္ဆင္အသံုးၿပဳမယ္႔ Steering gear system ဟာ၊ SOLAS Regulation, Chapter II-1 : Construction- structure, stability, installations အပိုင္းမွ၊ Part C - Machinery installations, Regulation 29 အရ၊ သတ္မွတ္ ထားတဲ႔ အခၽက္အလက္ေတြနဲ႔ကိုက္ညီရမွာၿဖစ္ပါတယ္။

 Fig. Minimum rudder angle velocity

steering gear system မွာ၊ blade ဟာ port side ဆိုတဲ႔ ဘယ္ဖက္ (၃၅) ဒီဂရီနဲ႔ star board side ဆိုတဲ႔  ညာဖက္ (၃၅) ဒီဂရီ ဒါမွမဟုတ္ ညာဖက္ (၃၅) ဒီဂရီမွ ဘယ္ဖက္ (၃၅) ဒီဂရီ၊ အတြင္းမွာသာေရြွ႕လၽွားပါတယ္။ SOLAS Regulation အရ၊ (၂၈) စကၠန္႔အတြင္း port side  (၃၅) ဒီဂရီမွ star board side (၃၀) ဒီဂရီ ဒါမွမဟုတ္ star board port (၃၅) ဒီဂရီမွ port (၃၀) ဒီဂရီ သို႔ေရြွ့လၽားနိဳင္ရမွာၿဖစ္ၿပီး၊ minimum rudder angle velocity လို႔ေခါါပါတယ္။

 Fig. Torque capacity

ဒါ႔အၿပင္ သေဘာ္ဟာ full speed ၿဖင္႔သြားလာေနစဥ္၊ torque capacity အေနနဲ႔ port side (၂၅) ဒီဂရီမွ star board side (၂၅) ဒီဂရီ ဒါမွမဟုတ္ star board side (၂၅) ဒီဂရီမွ port side  (၂၅) ဒီဂရီ သို႔ေရြွ့လၽားနိဳင္ရမွာ ၿဖစ္ၿပီး၊ လံုေလာက္တဲ႔ hydraulic oil pressure ရိွရမွာၿဖစ္ပါတယ္။ Torque requirement နဲ႔ ပက္သက္ၿပီး၊ သေဘ္ာရဲ႕ အရြယ္အစား၊ သေဘ္ာရဲ႕ speed နဲ႔ rudder အရြယ္အစားတို႔ေပါါမူတည္ၿပီး၊ သက္ဆိုင္ရာ Classification Societies ေတြမွ သတ္မွတ္ေပးထားပါတယ္။

Rudder ကို၊ Steering gear မွ torque တခုနဲ႔ ဘယ္နဲ႔ ညာေရြွ႕လၽားစပါတယ္။ Steering gear ေတြကို၊ Fully hydraulic, Electro-hydraulic နဲ႔ Fully electric Type ဆိုၿပီးေတြ႔ရသလို၊ Electro-hydraulic type steering gear ကိုအသံုးအမၽားဆံုးၿဖစ္ပါတယ္။ 

Electro-hydraulic Steering Gear system မွာ၊ Tele-motor Unit, Control Unit နဲ႔ Power Unit ဆိုၿပီး အဓိက အစိတ္အပိုင္း (၃) ခု႐ိွပါတယ္။ Tele-motor Unit မွာ၊ Transmitter နဲ႔ Receiver ဆိုတဲ႔ အစိတ္ အပိုင္း (၂) ခု ပါဝင္ပါတယ္။ Transmitter ကို၊ Navigation bridge မွာတတ္ဆင္ထားၿပီး၊ Wheel ကို လွည္႔ရာမွရလာတဲ႔ signal ကို၊ Steering Gear Compartment မွာရိွတဲ႔၊ Receiver ဆီသို႔ ပို႔ေပးပါတယ္။

Fig. Basic electro-hydraulic steering gear system

Receiver ဟာ၊ signal ကို linear motion အေနနဲ႔ convert လုပ္ၿပီး၊ Control Unit ကို အလုပ္လုပ္ေစပါတယ္။ Steering Gear Compartment မွာရိွတဲ႔ Control Unit ဟာ၊ signal ကိုလက္ခံၿပီး၊ ေနာက္ထပ္ signal တစ္ခု မလာမီွ အထိ၊ Rudder ကို Position တစ္ခုမွာ ထိန္းထားပါတယ္။ Tiler ကို Power Unit မွ Rudder Stock နဲ႔ တိုက္ရိုက္ခၽိတ္ဆက္ထားၿပီး၊ Rudder ကို ဘယ္နဲ႕ ညာေရြွ႕လၽားေစမယ္႔အဓိက အစိတ္အပိုင္း ၿဖစ္ပါတယ္။ Hydraulic fluid power ရေစဖို႔၊ electric motor နဲ႔ေမာင္းနွင္တဲ႔ variable displacement pumps ေတြကို အသံုးၿပဳ ပါတယ္။ electric motor နဲ႔ pump ေတြဟာ အဆက္မၿပတ္ေမာင္းနွင္နိဳင္တဲ႔ continuous rating ရိွဖို႔လိုအပ္ ပါတယ္။

Power Unit ကို၊ Ram သို႔မဟုတ္ Cylinder type နဲ႔ Rotary vane type ဆိုၿပီး (၂) မၽိဳးေတြ႔ရပါတယ္။ Ram သို႔မဟုတ္ Cylinder ဟာ tiller ကို hydraulic fluid pressure နဲ႔တြန္းေပးတာၿပီး၊ tiller ကို rudder stock နဲ႔ စြပ္ ထားတဲ႔အတြက္၊ tiller ေရြ႔႕တာနဲ႔ rudder stock ဟာ rotating movement နဲ႔ ဘယ္နဲ႔ ညာလည္ပတ္ပါတယ္။

 

Fig. Ram type steering gear system

ram type ဟာ၊ vane type ထက္ hydraulic fluid pressure ကိုပိုမိုလိုအပ္ပါတယ္။ ဒါ႔အၿပင္ rudder stock မွာ external bearing တတ္ဆင္ဖို႔လိုအပ္သလို၊ rudder blade ဟာ working angle ေနနဲ႔  limited degree တခု အတြင္းမွာသာေရြွ႕လၽွားနိဳင္ပါတယ္။

vane type မွာေတာ႔ rotary vane ကို၊ rudder stock အေပါါမွ rudder hub လို႔ေခါါတဲ႔ boss နဲ႔ စြပ္ထားပါတယ္။ hydraulic fluid pressure အေနနဲ႔ ram type steering gear ေတြေလာက္မလို အပ္သလို၊ working angle အေနနဲ႔ (၃၆၀) ဒီဂရီတပါတ္လည္ရနိဳင္ပါတယ္။ အခုေနာက္ပိုင္းမွာ Tankers ဆိုတဲ႔ ေရနံတင္သေဘ္ာေတြကလြဲလို႔၊ single rudder arrangement  သေဘ္ာေတြမွာ၊ အသံုးၿပဳႀကပါတယ္။

 

Fig. Vane type steering gear system

vane type steering gear ရဲ႕ rudder actuator တခုမွာ အဓိကပါဝင္တဲ႔ အစိတ္အပိုင္းေတြကေတာ႔၊ housing, rotor, stopper, cover, radial bearing နဲ႔ rudder carrier တို႔ၿဖစ္ပါတယ္။

actuator ရဲ႕အေပါါ၊ rudder stock ရဲ႕ထိပ္မွာ rudder angle indicator ရိွပါတယ္။ expansion tank ကို၊ သီးၿခား အၿပင္မွာမတတ္ဆင္ပဲ၊ rudder stock ရဲ႕အေပါါပိုင္းမွာတတ္ဆင္ထားပါတယ္။ rudder stock nut ဟာ၊ rudder stock နဲ႔ rotor တို႔အတြက္ securing nut ၿဖစ္ၿပီး၊ stopper ဟာ pressure chamber ရဲ႕ boundary အၿဖစ္ေဆာင္ ရြက္ေပးပါတယ္။ stopper bolt nuts ေတြကေတာ႔ pressure chamber အၿဖစ္ေဆာင္ရြက္ေပးသလို၊ port နဲ႔ star board side ကိုေရြွ႕လၽွားမယ္႔ rudder blade အတြက္ rudder angle set limit အေနနဲ႔ လည္းေဆာင္ရြက္ေပး ပါတယ္။

upper နဲ႔ lower radial bearings ေတြဟာ၊ bronze bearings ေတြၿဖစ္ၿပီး၊ steering gear ရဲ႕ system hydraulic oil ကို၊ lubricating အေနနဲ႔ၿပန္လည္အသံုးၿပဳထားပါတယ္။ အထက္နဲ႔ေအာက္တတ္ဆင္ထာတဲ႔ bearing ေတြရဲ႕ conjunction မွတဆင္႔၊ radial force ကိုရရိွပါတယ္။

 

Fig. Rotor hub

rotor hub မွာ spring loaded cast iron bars ေတြကို၊ dynamic seal အၿဖစ္အသံုးၿပဳထားပါတယ္။ rotor hub ရဲ႕ တဖက္တခၽက္စီမွာရိွတဲ႔ vane တခုခုကို၊ hydraulic pressure နဲ႔ တြန္းလိုက္တဲ႔အခါ၊ hub ဟာ rotating movement နဲ႔ လည္သြားၿပီး၊ hub ကို rudder stock မွာစြပ္ထားတဲ႔အတြက္၊ rudder မွာလည္း rotating movement ကိုရရိွမွာ ၿဖစ္ပါတယ္။ actuator housing ဟာ outer boundary ၿဖစ္သလို၊ pressure chamber လည္းၿဖစ္ပါတယ္။ brass material ကို အံုးၿပဳထားတဲ႔၊ rudder carrier bearing ဟာ၊ rudder အပါအဝင္၊ steering gear မွ moving parts ေတြအားလံုးရဲ႕ အေလးခၽိန္ကိုထမ္းထားရသလို၊ wave နဲ႔ propeller လည္ပတ္မွဳေႀကာင္႔ေပါါေပါက္ လာတဲ႔ axial force ဟာလည္း၊ rudder carrier bearing ေပါါသက္ေရာက္ပါတယ္။ system oil ေတြ၊ rudder stock မွတဆင္႔ေအာက္ဖက္မွာရိွတဲ႔၊ rudder carrier လို႔ေခါါတဲ႔ rudder post ကိုစီးဆင္းမသြားေစဖို႔၊ lower packing မွ တားဆီးေပးပါတယ္။

Fig. Wheel house system components

steering gear ရဲ႕ system components ေတြကို၊ wheel house, engine control room နဲ႔ steering gear compartment တို႔မွာခြဲၿခားတတ္ဆင္ထားပါတယ္။ steering gear main control panel ကို၊ wheel house မွာတတ္ဆင္ထားၿပီး၊ start/ stop နဲ႕ alarm system ေတြပါဝင္ပါတယ္။ rudder ေရြွ႔လၽွားမွဳကိုသိေစဖို႔၊ wheel house မၽက္နွာကၽက္မွာ panorama 3 way rudder angle indicator ဆိုတဲ႔ (၃) ဖက္ၿမင္ indicator ကိုတတ္ဆင္ထားသလို၊ port နဲ႔ star board side bridge wing တဖက္တခၽက္စီမွာလည္း၊ rudder angle indicator တခုစီတတ္ဆင္ထားပါတယ္။

 Fig. Engine control room arrangement

engine control room မွာေတာ႔၊ rudder angle indicator နဲ႔ alarm panel တို႔ကိုသာ၊ တတ္ဆင္ေလ့ရိွႀကပါတယ္။ steering gear compartment မွာ၊ rudder angle indicator နဲ႔ signal transmitter တို႔ကို၊ actuator အေပါါမွာ တတ္ဆင္ထားၿပီး၊ signal transmitter ဟာ၊ remote rudder indicating နဲ႔ steering gear control system တို႔ အတြက္၊ feed back signal ေပးပို႔ပါတယ္။ ဒါ႔အၿပင္ power unit (၂) စံုတတ္ဆင္ထားတဲ႔အတြက္၊ တခုနဲ႔ တခုဟာ back up အေနနဲ႔ေဆာင္ရြက္ေပးနိဳင္ၿပီး၊ automatic isolating arrangement လို႔ေခါါပါတယ္။

 Fig. Steering gear compartment arrangement

steering gear starter panel လို႔ေခါါတဲ႔ power unit panel ေတြထဲမွ၊ တခုကို colour plate for MCB အရ၊ Essential Load အၿဖစ္သတ္မွတ္ထားၿပီး၊ Mian Switch Board မွာ၊ power မရိွတဲ႔အခါ၊ Emergency Switch Bord မွတဆင္႔ power ရယူနိဳင္ေစဖို႔ စီစဥ္ထားပါတယ္။

steering gear ကို၊ manual လို႔ေခါါတဲ႔ non-follow up တနည္းအားၿဖင္႔ "NFU", variant manual လို႔ေခါါတဲ႔ follow up တနည္းအားၿဖင္႔ "FU" နဲ႔ "Autopilot" mode တို႔နဲ႔၊ ေရြးခၽယ္အသံုးၿပဳပါတယ္။ non-follow up တနည္း အားၿဖင္႔ "NFU" mode ဟာ၊ rudder movement ကို wheel house မွ manually control အေနနဲ႔ေမာင္းနွင္ၿခင္း ၿဖစ္ၿပီး၊ emergency situation ဆိုတဲ႔ အေရးေပါါအေၿခအေနမွာ၊ steering gear compartment မွလည္း၊ ေမာင္းနွင္ နိဳင္ပါတယ္။  follow up တနည္းအားၿဖင္႔ "FU" mode ဟာ၊ rudder ကို၊ fixed angle position တခုမွာ၊ locked လုပ္ၿပီး၊ ေမာင္းနွင္တဲ႔ variant manual control ၿဖစ္ပါတယ္။

ေမာင္းနွင္သြားလာမယ္႔ဦးတည္ရာဆိုတဲ႔ course ကို၊ pre set route အေနနဲ႔ေရြးခၽယ္ၿပီး၊ gyro-compass ကဲ႔သို႔၊ navigational equipment တခုခုနဲ႔ခၽိတ္ဆက္ကာ၊ pre set position အၿဖစ္သတ္မွတ္ေမာင္းနွင္ၿခင္းကို၊ "Autopilot" mode လို႔ေခါါပါတယ္။ အကယ္၍သေဘ္ာဟာ မူလသတ္မွတ္ထားတဲ႔လမ္းေႀကာင္းေၿပာင္းမွ ဦးတည္ရာ course ေၿပာင္းသြားခဲ႔လၽွင္၊ Autopilot ဟာ၊ rudder ကို၊ မူလေရြးခၽယ္ထားတဲ႔ pre set position သို႔၊ အလိုအေလၽွာက္ၿပန္လည္ပို႔ေဆာင္ေပးပါတယ္။




Reference :  Marine Auxiliary Machinery, H.D McGeroge C. Eng, F.I.Mar.E, M.R.I.N.A, M. Phil .
Image credit to : http://marineengineersblog.blogspot.com, http://www.indiamart.com, http://www.japanham.co.jp/, http://www.globmaritime.com,

Remark : All images herein this website are for use of educational purpose only. The owner of this web site is not responsible for the consequences in case of violation to copyright, trademark, patent or other intellectual property rights of any third party.