корабельная пропульсивная установка и относящиеся к ней способ и средства

Формула изобретения

1. Несущая система для судовой пропульсивной установки, содержащая модульную корпусную конструкцию, например, в форме двигательного модуля (1), расположенную вне корпуса судна, несущую двигатель (1) и гребной винт (5) и выполненную с возможностью состыковки со конструкцией (3), прикрепленной к корпусу судна, отличающаяся тем, что корпусная конструкция (1) на своем конце (7), противоположном гребному винту (5), имеет стыковочные средства, выполненные с возможностью состыковки в продольном направлении с ответными стыковочными средствами (6, 6а, 8, 11, 12, 20, 20а), установленными на указанной конструкции (3), прикрепленной к корпусу судна.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что указанная корпусная конструкция (1) выполнена в виде закрытого двигательного модуля, состыкованного с ответными стыковочными средствами (6, 6а, 8, 11, 12, 20, 20а), по меньшей мере, некоторые (12) из которых выполнены в виде каналов (13, 14, 15) для линий/трубопроводов, обеспечивающих функции питания, управления и мониторинга двигателя (25) и связанных с ним устройств, расположенных в корпусной конструкции (1).

3. Система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что стыковочные средства (12), имеющиеся на корпусной конструкции (1), расположены на ее торцевой стенке (7), противоположной по отношению к гребному винту (5).

4. Система по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что ответные стыковочные средства (6, 6а, 8, 11, 12, 20, 20а), установленные на конструкции (3), прикрепленной к корпусу судна, содержат соединительные средства, которые сопрягаются с взаимодействующими с ним средствами, имеющимися на корпусной конструкции (1), с образованием указанных каналов (13, 14, 15).

5. Система по п.4, отличающаяся тем, что указанные стыковочные средства содержат штыревые соединители (18) с гибкими стыковочными проводящими средствами (22), окруженными изоляционным материалом (17), образующим упругое средство, входящее в состав указанных упругих и проводящих средств и предпочтительно действующее как основной изолятор, изолирующий окружающий объем от электрического тока и текучей среды, протекающих через стыковочное устройство (18).

6. Система по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что стыковочные средства (8, 11, 12, 20, 20а), установленные на указанной конструкции (3), прикрепленной к корпусу судна, содержат стыковочную деталь (6, 6а), на одной стороне или на двух противоположных сторонах которой имеются монтажные компоненты (8, 11, 20, 20а), сопрягаемые с крепежными средствами на корпусной конструкции (1) и предпочтительно включающие в себя фланцы (20, 20а) или аналогичные элементы для установки болтов, вводимых в корпусную конструкцию (1) со стороны стыковочной детали (6, 6а)

7. Система по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что подшипник (24) для вала (26), связанного с указанным двигателем (25), установленным в корпусной конструкции (1), установлен с возможностью, по меньшей мере, частичного охлаждения водой, находящейся снаружи пропульсивной установки, с предпочтительным расположением подшипника вблизи торцевой стенки (7), при этом указанная стыковочная деталь (6, 6а) конструкции (3), прикрепленной к корпусу судна и выполненной предпочтительно в форме консольной конструкции, выступающей наружу из корпуса судна, снабжена отверстиями (10) для впуска воды, обеспечивающими поступление охлаждающей воды во внутренний объем (21) указанной стыковочной детали и/или к подшипнику (24).

8. Способ монтажа двигательного модуля (1) пропульсивной установки, содержащего двигатель на конструкции, (3), прикрепленной к корпусу судна и предпочтительно выполненной в форме консольной конструкции, выступающей наружу из корпуса судна, и демонтажа указанного модуля с указанной конструкции, отличающийся тем, что двигательный модуль (1) пристыковывают к стыковочной детали (6, 6а), входящей в состав указанной конструкции или прикрепленной к ней, причем пристыковку или демонтаж двигательного модуля производят, перемещая его в продольном направлении, по существу, параллельно валу (26), связанному с двигателем, таким образом, что сопрягаемые штыревые соединители (18), установленные на стыковочной детали (6, 6а) и на торцевой стенке (7) двигательного модуля (1), образуют электрическое соединение между конструкцией (3), прикрепленной к корпусу судна, и двигательным модулем (1) для подачи электропитания к двигателю или соответственно размыкают указанное соединение.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что одновременно с образованием или размыканием электрического соединения для подачи электропитания производят образование или соответственно размыкание соединений (14, 15), необходимых для осуществления функций управления двигателем или аналогичных функций, а также для снабжения двигателя требуемой текучей средой.

10. Штыревой соединитель (18) для передачи в сложных эксплуатационных условиях энергии, в особенности электроэнергии, и/или текучей среды между двумя устройствами, состыкованными с возможностью расстыковки, отличающийся тем, что содержит гибкие стыковочные проводящие средства (22), окруженные изоляционным материалом (17), образующим упругое средство, входящее в состав указанных гибких и проводящих средств.

11. Соединитель по п.10, отличающийся тем, что указанный изоляционный материал (17) дополнительно представляет собой изолятор, изолирующий окружающий объем от электрического тока и текучей среды, протекающих через соединитель.

Описание изобретения к патенту

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к монтажу компонентов судовой пропульсивной установки, описанной в ограничительной части п.1 формулы изобретения. Пропульсивная установка содержит модульную корпусную конструкцию или структуру, например, в виде двигательного модуля, расположенную вне корпуса судна. Данный двигательный модуль, который содержит двигатель и винт, монтируется на конструкции, связанной с судном, предпочтительно на конструкции консольного типа, выступающей наружу из корпуса судна. Настоящее изобретение относится также к способу, который описан в ограничительной части п.8 формулы изобретения. Согласно этому способу двигательный модуль пропульсивной установки монтируют на конструкции, связанной с судном, и соответственно демонтируют с указанной конструкции, которая предпочтительно является конструкцией консольного типа, выступающей наружу из корпуса судна. Настоящее изобретение относится также к штыревому соединителю, описанному в ограничительной части п.10 формулы изобретения и предназначенному преимущественно для передачи, в сложных эксплуатационных условиях, электроэнергии и/или текучей среды между двумя устройствами, которые могут быть связаны между собой и соответственно отсоединены друг от друга. Данный штыревой соединитель разработан для обеспечения возможности реализации несущей системы для пропульсивной установки и соответственно способа монтажа в соответствии с настоящим изобретением.

Уровень техники

Судовые пропульсивные установки, гребной винт которых монтируется на конструкции, отделенной от корпуса судна, хорошо известны применительно к морским судам. В большинстве случаев данная конструкция имеет возможность поворачиваться, причем за счет такого поворота поток, отходящий от винта, может быть ориентирован в заданном направлении. Таким образом, пропульсивная установка, выполненная описанным образом, одновременно функционирует и как судовая пропульсивная система, и как главное рулевое устройство. Наиболее удачный вариант подобной пропульсивной установки предусматривает наличие отдельной корпусной конструкции, так называемой "гондолы" (pod), которой в большинстве случаев придается профиль, оптимизированный в отношении обтекающего потока воды. Внутри гондолы установлен гребной двигатель, в большинстве случаев являющийся электродвигателем. В качестве примера описанной компоновки пропульсивной установки может быть упомянута схема, известная под торговым наименованием AZIPOD (ТМ). В функциональном отношении конструкция в соответствии с данной схемой обладает рядом важных достоинств; поэтому соответствующая компоновка была адаптирована применительно к большинству типов судов.

Пропульсивные установки данного типа до настоящего времени монтировались таким образом, что двигатель, гребной вал, связанный с двигателем, и другие функционально необходимые устройства размещались в уже существовавшей корпусной конструкции, расположенной вблизи конца гребного вала, после чего обеспечивалась водонепроницаемость указанной корпусной конструкции. Однако подобный монтаж непосредственно на объекте в некоторых случаях представляется непрактичным. В связи с этим в финской патентной заявке FI-20000191, принадлежащей заявителю настоящего изобретения, была описана пропульсивная установка, содержащая двигательный модуль, который соединен с отдельной консольной конструкцией, входящей в состав пропульсивной установки.

Сущность изобретения

Задача, решаемая настоящим изобретением, заключается в разработке несущей системы, приспособленной для монтажа единственного или, альтернативно, двух или более двигательных модулей, имеющих предпочтительно модульную конструкцию на соответствующей конструкции судна, предпочтительно (но не исключительно) на выступающей из корпуса судна конструкции типа консоли, которая предпочтительно выполнена с возможностью поворота относительно судна.

Как любые технические устройства, судовые пропульсивные установки требуют проведения с определенной периодичностью мероприятий по их техническому обслуживанию, которые наиболее удобно выполнять в сухих условиях. Как следствие, существует потребность в монтаже двигательного модуля на судне и соответственно в его демонтаже для того, чтобы можно было легко и безопасно провести переборку и/или ремонт данного модуля и вернуть его на судно. В данном контексте существует также потребность в проведении соответствующих испытаний установки.

Соответственно, еще одна задача, поставленная перед изобретением, заключается в разработке несущей системы для пропульсивной установки, которая облегчает монтаж и соответственно демонтаж двигательного модуля.

Дальнейшая задача состоит в создании такой несущей системы, которая позволяет осуществлять испытания, монтаж и соответственно демонтаж двигательного модуля, не вскрывая его.

Следующая задача заключается в разработке несущей системы, которая делает возможной замену ее частей путем замены всего двигательного модуля в целом.

Еще одной задачей, решаемой изобретением, является создание несущей системы установки, позволяющей минимизировать количество входящих в нее устройств, требующих отдельного обслуживания или специальных средств питания.

Решение перечисленных задач в соответствии с настоящим изобретением достигнуто использованием признаков, включенных в прилагаемую формулу изобретения. Более конкретно, несущая система для судовой пропульсивной установки по изобретению характеризуется тем, что указанная корпусная конструкция содержит на своем конце, противоположном винту, первые стыковочные средства, обеспечивающие состыковку указанной корпусной конструкции в продольном направлении с ответными стыковочными средствами, установленными на указанной конструкции, связанной с судном.

Соответственно, способ согласно изобретению характеризуется тем, что указанный двигательный модуль пристыковывают к стыковочной детали, входящей в состав указанной конструкции, связанной с судном, или отделяют от данной детали при осуществлении монтажа или, соответственно, демонтажа путем перемещения двигательного модуля в продольном направлении, по существу, параллельно валу двигателя. При этом штыревые соединители на стыковочной детали и на одной из торцевых стенок двигательного модуля приводят во взаимное сопряжение с образованием электрического соединения между конструкцией, прикрепленной к корпусу судна, и двигательным модулем для подачи электропитания к двигателю или, соответственно, размыкают указанное соединение.

Штыревые соединители в соответствии с настоящим изобретением характеризуются тем, что содержат гибкие стыковочные и проводящие средства, окруженные изоляционным материалом, образующим упругое средство, входящее в состав указанных гибких и проводящих средств.

Перечень чертежей

Далее настоящее изобретение будет описано более подробно со ссылками на предпочтительные варианты его выполнения и на прилагаемые чертежи.

На фиг.1 показан общий перспективный вид пропульсивной установки согласно изобретению, один двигательный модуль которой смонтирован на консольной конструкции, выступающей наружу из корпуса судна (не изображено).

На фиг.2 установка, изображенная на фиг.1, показана на виде сбоку.

На фиг.3 установка, изображенная на фиг.1 и 2, показана на виде сверху.

Фиг.4 соответствует перспективному изображению консольной конструкции согласно одному из вариантов выполнения изобретения, предназначенной для монтажа одного двигательного модуля.

На фиг.5 приведен вид сзади на консольную конструкцию со стыковочным устройством, показанную на фиг.4.

На фиг.6 конструкция, изображенная на фиг.5, показана на виде сбоку.

На фиг.6а на частичном виде в увеличенном масштабе иллюстрируется сопряжение стыковочного устройства с консольной конструкцией по фиг.5.

На фиг.7 консольная конструкция по фиг.5 представлена на виде снизу.

Фиг.8 схематично иллюстрирует, на виде спереди, один из вариантов выполнения стыковочного устройства по настоящему изобретению.

На фиг.9 устройство, представленное на фиг.8, схематично показано на виде сбоку.

На фиг.10 дано перспективное перевернутое изображение нижней части консольной конструкции, причем эта часть выполняет функцию стыковочной детали для двигательного модуля.

На фиг.11, также в перевернутом перспективном изображении, показана часть консольной конструкции, ответная по отношению к ее части по фиг.10.

На фиг.12 дано перспективное изображение консольной конструкции для двух двигательных модулей в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения.

На фиг.13 консольная конструкция по фиг.12 изображена на виде сзади.

На фиг.14 консольная конструкция по фиг.12 и 13 изображена на виде сбоку.

Фиг.15 представляет собой вид сбоку на штыревой соединитель по настоящему изобретению.

На фиг.16 штыревой соединитель по фиг.15 показан в продольном сечении.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Как показано на фиг.1, пропульсивная установка по изобретению содержит двигательный модуль 1, имеющий в своем составе корпусную конструкцию. В двигательном модуле имеется также электродвигатель 25, схематично изображенный на фиг.2. С данным электродвигателем соединен удлиненный гребной вал 26, снабженный на одном своем конце упорным подшипником 24. К противоположному концу 2 гребного вала известным образом прикреплен гребной винт 5. Согласно предпочтительному варианту осуществления изобретения двигательный модуль 1 состыкован с консольной конструкцией 3. В предпочтительном варианте консольная конструкция 3 прикреплена известным образом, с возможностью разворота к днищу корпуса судна (не изображен), например, с использованием адаптерного кольца 4.

Из фиг.2 видно также, что двигательный модуль 1 своим концом, противоположным по отношению к гребному винту 5, состыкован с адаптерным компонентом консольной конструкции 3, предпочтительно выполненным в виде отдельной стыковочной детали и соответствующим, например, нижней части 6 данной консольной конструкции 3. Эта нижняя часть 6 в соответствии с изобретением снабжена монтажными отверстиями 8 под крепежные болты (не изображены), которые вводятся снаружи в торцевую стенку 7 двигательного модуля 1. Желательно, чтобы торцевая стенка 7 закрытого двигательного модуля 1 представляла собой также стенку нижней части 6 консольной конструкции 3. В этом случае поток воды, поступающий во внутренний объем 21 нижней части 6 со стороны, противоположной гребному винту, охлаждает двигательный модуль 1 и особенно упорный подшипник 24 гребного вала 26.

На фиг.2 показано также, что нижняя часть 6 консольной конструкции предпочтительно снабжена, по меньшей мере, одним отверстием 9 для целей технического обслуживания. Это отверстие, которое обычно является открытым, предпочтительно используется также в качестве отверстия для впуска охлаждающей воды, через которое наружная вода может поступать в нижнюю часть 6 консольной конструкции и вытекать из нее. В нижней части 6 предпочтительно имеются также отверстия 10 (см. фиг.3), специально предназначенные для впуска охлаждающей воды. Эти сами по себе известные отверстия своими внутренними концами открыты в корпус упорного подшипника 24, входящего в состав двигательного модуля 1. Желательно снабдить упорный подшипник 24 охлаждающими фланцами. В одном из вариантов изобретения он расположен непосредственно на торцевой стенке 7 двигательного модуля 1 и выступает внутрь нижней части 6 консольной конструкции. В этом случае отверстия для впуска охлаждающей воды одновременно могут служить и в качестве монтажных отверстий под упомянутые болты. Из фиг.3 видно также, что установка в целом и особенно консольная конструкция 3 сконструированы таким образом, чтобы ее поперечное сечение, перпендикулярное встречному потоку воды, было малым, насколько это возможно.

Один из предпочтительных вариантов выполнения консольной конструкции 3 представлен на фиг.4 в перспективном изображении, на фиг.5 - на виде со стороны устанавливаемого в нее двигательного модуля, на фиг.6 и 6а - на виде сбоку, а на фиг.7 - на виде снизу. Как показано на фиг.7, периферийный обод 20 нижней части 6 консольной конструкции 3 снабжен равномерно распределенными монтажными отверстиями 11 под болты, служащие для закрепления двигательного модуля 1.

Согласно одному из особо предпочтительных вариантов изобретения положение этих монтажных отверстий 11 стандартизовано, так что каждый судовой двигательный модуль 1 соответствующего размера снабжен идентичным набором монтажных отверстий 11. Аналогично, прочие крепежные и стыковочные средства двигательного модуля 1, включая стыковочное устройство 12, также расположены в стандартизованных положениях, предпочтительно на одном конце 7 двигательного модуля. Благодаря этому любой двигательный модуль 1 может быть, по существу, идентичным образом закреплен на односторонней консольной конструкции 3, показанной на фиг.5, или на двусторонней консольной конструкции, представленной на фиг.12-14 и описанной далее. При реализации данного варианта изобретения двигательный модуль 1 стандартных размеров может быть установлен без вскрытия этого модуля, поскольку все действия, необходимые для его закрепления, в частности ввод и затягивание крепежных болтов, могут быть выполнены со стороны нижней части 6 консольной конструкции 3.

На фиг.5 и 6а иллюстрируется важный аспект предпочтительного варианта осуществления изобретения, относящегося к стыковочному устройству 12, представленному также на фиг.8 и 9. Благодаря использованию штыревого соединителя согласно изобретению (особо предпочтительный вариант которого будет описан далее) все необходимые каналы для линий питания, необходимого для функционирования двигательного модуля 1, в том числе для кабеля 13 электропитания, линий 14 для управления работой двигательного модуля 1, а также трубопровода 15 для подачи смазки или хладагента и т.д., могут быть соединены за одну операцию подключения. Эта операция выполняется предпочтительно одновременно с установкой двигательного модуля. Благодаря тому что подключение двигательного модуля может быть выполнено за одну операцию, обеспечивается возможность очень быстрой замены двигательного модуля (в случае его предполагаемого повреждения) запасным двигательным модулем 1. Это же преимущество, естественно, реализуется и при первоначальном монтаже двигательного модуля 1. Другими словами, установка стандартизованного двигательного модуля на судно может быть осуществлена очень быстро.

Использование настоящего изобретения позволяет получить еще одно преимущество, а именно удобство при проведении испытаний нового, демонтированного или прошедшего техническое обслуживание двигательного модуля 1 перед его установкой на судно. Поскольку все присоединительные разъемы, необходимые для функционирования и управления двигательным модулем 1, стыкуются во время единственной простой операции типа "plug-and-play", обеспечивающей немедленную готовность к работе, пристыковка двигательного модуля может быть осуществлена практически в любом месте, как только потребуется проведение испытаний. Поскольку после завершения испытаний не требуется проводить никаких операций внутри закрытого двигательного модуля, можно быть абсолютно уверенным, что прошедший испытания двигатель находится в рабочем состоянии.

На фиг.8 и 9 представлен пример выполнения стандартизованного стыковочного устройства, соответствующего одному из вариантов изобретения. Видно, что стыковочное устройство 12 предпочтительно снабжено собственным уплотнением 16. При этом каждая стыковочная зона, предназначенная для размещения соответствующего разъема, дополнительно окружена отдельным уплотнением 16а. С данным стыковочным устройством могут применяться штыревые соединители 18, например в варианте, более подробно описанном далее со ссылкой на фиг.15 и 16, т.е. снабженные собственным влагонепроницаемым уплотнением 17. Благодаря описанному выполнению собственные ответные штыревые соединители на двигательном модуле 1 (не изображены) могут быть введены внутрь штыревых соединителей 18 в ходе единственной операции, обеспечивающей надежные подсоединения, которые необходимы для осуществления питания, функционирования и управления.

На фиг.10 и 11 показано, что настоящее изобретение может быть реализовано в таком варианте, когда нижняя часть 6 консольной конструкции 3 представляет собой отдельный адаптерный компонент, который включает в себя описанные стандартизованные элементы и компоненты 8, 11 и 12 для пристыковки двигательного модуля 1. В этом случае нижняя часть 6 соответствующим образом прикрепляется к основной части консольной конструкции 3, которая прикреплена к корпусу судна, предпочтительно с возможностью разворота относительно него. При этом консольная конструкция 3 и ее нижняя часть 6 выполнены с возможностью плотной взаимной стыковки, например, с использованием отдельных сопрягающих элементов 19 и/или других взаимно согласованных по форме деталей.

На фиг.12-14 представлен альтернативный вариант осуществления консольной конструкции 3 для осуществления настоящего изобретения. В данном варианте нижняя часть 6а консольной конструкции выполнена двусторонней. Благодаря этому в любой момент времени один двигательный модуль 1 может быть закреплен на ее конце 7, который является противоположным по отношению к гребному винту 5, а именно на противолежащих установочных поверхностях 20, 20а. Эти установочные поверхности 20, 20а предпочтительно расположены идентичным образом по отношению к отверстиям 11 под крепежные болты и по отношению к стыковочному устройству 12. Благодаря этому стандартный двигательный модуль 1 может быть установлен на любом конце консольной конструкции. В данном случае монтажные отверстия 8 для крепежных болтов, предпочтительно расположенные на, по существу, цилиндрической нижней части 6а консольной конструкции 3, целесообразно выполнить заглубленными в наружную поверхность нижней части 6а. Эти отверстия могут быть выполнены таким образом, чтобы затягивание болтов относительно торцевой стенки 7 двигательного модуля 1 можно было произвести со стороны внутреннего объема 21 нижней части 6а консольной конструкции.

В соответствии с предпочтительным вариантом осуществления изобретения предусмотрены также средства охлаждения упорного подшипника 24, противолежащего гребному винту 5, входящему в состав двигательного модуля 1. Упорный подшипник известной конструкции охлаждается водой, протекающей через нижнюю часть 6, 6а консольной конструкции 3. С этой целью нижняя часть 6, 6а снабжена отверстиями 9, 10 для впуска воды, поступление воды через которые может быть интенсифицировано с помощью соответствующего насоса или аналогичного устройства (не изображено). Благодаря охлаждению подшипника 24 непосредственно водой, окружающей консольную конструкцию, как правило, удается устранить необходимость в технически сложной системе его охлаждения с циркуляцией масла.

Для осуществления изобретения предлагается также специальный штыревой соединитель 18, представленный на фиг.15 и 16. Данный соединитель содержит противолежащие контактные губки 22 известной конструкции, обладающие определенной гибкостью, а также некоторой упругостью. Между этих губок входит с усилием взаимодействующая с ними пластина сопрягающего соединителя (не изображен) ответной части стыковочного устройства 12, установленной на торцевой стенке двигательного модуля 1. В результате обеспечивается электрическое соединение.

В отличие от известных вариантов штыревого соединителя, штыревой соединитель по изобретению построен таким образом, что его часть 17, выполненная из изоляционного материала, используется в качестве влагонепроницаемого уплотнения формируемого сопряжения. Целесообразно придать этой части 17 форму манжетного уплотнения 23, причем она одновременно действует и как упругая часть контактных губок 22. Таким образом, согласно изобретению часть 17 штыревого соединителя одновременно действует в качестве уплотнения и обеспечивает замыкание между контактными элементами путем оказания на контактные губки 22 давления с двух противоположных сторон по отношению к взаимодействующей с ними пластине.

Настоящее изобретение было описано выше в контексте консольной конструкции, которая выступает наружу из корпуса судна и которая предпочтительно выполнена поворотной, например, вокруг вертикальной оси. Однако для специалиста в соответствующей области должно быть понятно, что настоящее изобретение может быть реализовано и во многих других вариантах, охватываемых прилагаемой формулой изобретения. Так, должно быть понятно, что изобретение может быть реализовано и в установке, в которой двигательный модуль установлен внутри конструкции, жестко закрепленной относительно судна. Такая конструкция может, например, заменять снятый узел традиционного гребного винта, т.е. находиться внутри корпуса судна. Альтернативно, она может быть установлена на специальном согласующем компоненте, закрепленном на корпусе судна и соответствующем нижней части 6 описанной консольной конструкции.