судовая движительно-двигательная установка типа "поворотная колонка"
Классы МПК: | B63H5/125 смонтированных подвижно по отношению к корпусу судна, например положение которых регулируется по направлению B63H23/24 электрическим |
Автор(ы): | Бедекер В.Ф., Тогуняц А.Р. |
Патентообладатель(и): | Государственный научно-исследовательский и проектно- конструкторский институт по развитию и эксплуатации флота "Гипрорыбфлот" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1996-06-25 публикация патента:
20.07.1998 |
Изобретение относится к судостроению, к движителям типа "поворотная колонка". Сущность изобретения заключается в том, что в поворотной колонке с электродвигателем, размещенным в герметичном обтекаемом корпусе, и гребным винтом, за последним установлен контрпропеллер, выполненный с возможностью вращения от своего электродвигателя. Вал контрпропеллера размещен внутри полого вала гребного винта. Гребной винт и контрпропеллер могут размещаться в направляющей насадке. Использование изобретения повышает коэффициент полезного действия поворотной колонки. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.
Рисунок 1
Формула изобретения
1. Судовая движительно-двигательная установка типа "поворотная колонка", содержащая заключенный в герметичный обтекаемый кожух приводной электродвигатель и соединенный с ним посредством вала гребной винт, причем кожух установлен с возможностью поворота в горизонтальной плоскости, отличающаяся тем, что за гребным винтом соосно с ним установлен контрпропеллер, выполненный с возможность вращения и снабженный автономным электродвигателем, при этом последний размещен перед приводным электродвигателем, а его вал установлен внутри выполненного полым и проходящего сквозь закрепленную на его конце ступицу вала гребного винта и соединен другим своим концом со ступицей контрпропеллера, причем боковая поверхность последней в кормовом и носовом торцевых сечениях плавно сопряжена соответственно с поверхностью концевого обтекателя контрпропеллера и посредством боковой поверхности ступицы гребного винта - с поверхностью кормовой части кожуха и образует с последними гидродинамически обтекаемое тело. 2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что контрпропеллер с приводом выполнен с возможностью реверса. 3. Установка по пп.1 и 2, отличающаяся тем, что гребной винт и контрпропеллер размещены в направляющей насадке, прикрепленной, например, к корпусу кожуха при помощи профилированных кронштейнов.Описание изобретения к патенту
Изобретение относится к области судостроения, в частности к конструкциям судовых движительно-двигательных установок типа "поворотная колонка". Известна судовая движительно-двигательная установка типа "поворотная колонка", содержащая гребной винт, горизонтальную и вертикальную линию приводных валов и двигатель, размещенный в корпусе судна (А.Д.Гофман. Движительно-рулевой комплекс и маневрирование судна. -Л.: Судостроение, 1988, с 17). Указанное устройство имеет угловую передачу крутящего момента от двигателя к движителю, что уменьшает надежность конструкции, снижает КПД за счет дополнительных механических потерь. Расположение двигателя в корпусе судна уменьшает полезный объем трюмов судна. Наиболее близким техническим решением к заявляемому, принятым за прототип изобретения, является судовая движительно-двигательная установка типа "поворотная колонка" с электродвигателем, размещенным в обтекаемом корпусе колонки (гондоле) (журнал "Navigator", Международный морской журнал N 2/94, с. 8, фото-движитель типа "Azipod"). Конструкция прототипа предусматривает размещение электродвигателя в герметичном обтекаемом кожухе поворотной колонки, что увеличивает полезный объем трюмов судна, а также количество альтернативных вариантов компоновочных решений общего расположения в корпусе судна. Недостатком прототипа являются пониженный коэффициент полезного действия установки вследствие гидродинамических потерь на корпусе обтекателя ступицы гребного винта. Указанные потери связаны с разряжением на обтекателе ступицы (результирующая сила направлена против вектора упора), которое возникает из-за наличия ступичного вихря за гребным винтом. Ступичный (осевой) вихрь появляется вследствие индуцированных гребным винтом окружных (тангенциальных) вызванных скоростей потока. Кроме того, следует отметить, что, относительный диаметр ступицы гребного винта устройства - прототипа из-за размещения электродвигателя составляет не менее dст/D = 0,3. При относительном диаметре ступицы гребного винта dст/D = 0,3 потери на обтекателе (уменьшение упора гребного винта) составляют 4 - 5% (А.А. Русецкий. Гидродинамика винтов регулируемого шага. -Л.: Судостроение, 1968, с.28 рис. 23, 24). Предлагаемое изобретение направлено на увеличение коэффициента полезного действия движительно-двигательной установки типа "поворотная колонка". При этом решена задача создания конструкции судовой движительно-двигательной установки типа "поворотная колонка", позволяющей за счет максимально возможного устранения гидродинамических потерь и создания дополнительного упора обеспечить увеличение КПД последней, преимущественно при ее использовании в качестве главной пропульсивной установки, с одновременным улучшением возможностей управляемости и маневренности судна при минимальных энергетических затратах. Это достигается тем, что в предлагаемой судовой движительно-двигательной установке типа "поворотная колонка", содержащей заключенный в герметичный обтекаемый кожух приводной электродвигатель и соединенный с ним посредством вала гребной винт, причем кожух установлен с возможностью поворота в горизонтальной плоскости, в отличие от прототипа, за гребным винтом соосно с ним установлен контрпропеллер, выполненный с возможностью вращения и снабженный автономным электродвигателем, при этом последний размещен перед приводным электродвигателем, а его вал установлен внутри выполненного полым и проходящего сквозь закрепленную на его конце ступицу вала гребного винта и соединен другим своим концом со ступицей контрпропеллера, причем боковая поверхность последней в кормовом и носовом торцевых сечениях плавно сопряжена, соответственно, с поверхностью концевого обтекателя контпропеллера и посредством боковой поверхности ступицы гребного винта с поверхностью кормовой части кожуха и образует с последним гидродинамически обтекаемое тело. В качестве приводного и автономного двигателей используют два электродвигателя переменного тока, в зависимости от мощности либо синхронных, либо асинхронных короткозамкнутых (при меньшей мощности), каждый из которых соединен со своим автономным статическим преобразователем частоты. Ступица гребного винта, его вал и вал приводного электродвигателя соединены последовательно и выполнены насквозь по всей длине полыми, в этом полом по всей длине валопровода пространстве размещен второй вал вращения, на кормовом конце которого непосредственно за гребным винтом закреплен контрпропеллер, а носовой частью вал контрпропеллера соединен с ротором своего автономного электродвигателя. Вращающийся за гребным винтом контрпропеллер, образуя с гребным винтом соосную пару противоположного вращения, устраняет гидродинамические потери, свойственные прототипу, и дополнительно повышает КПД устройства благодаря утилизации энергии закрученной струи за гребным винтом. Кроме того, необходимо отметить, что при фиксированном соотношении числа оборотов гребного винта n1 и контрпропеллера n2 (обычно n1=n2=n и D1=D2, где D1 - диаметр гребного винта, D2 - диаметр контрпропеллера), условие максимальной гидродинамической эффективности достигается при определенной гидродинамической нагрузке, при которой момент на гребном винте M1 равен моменту на контрпропеллере M2. При нагрузках, для которых M1![судовая движительно-двигательная установка типа](/images/patents/356/2115094/8800.gif)
Класс B63H5/125 смонтированных подвижно по отношению к корпусу судна, например положение которых регулируется по направлению