Электрический привод соосных гребных винтов

 

Использование: судостроение. Сущность изобретения: привод содержит сверхпроводниковый униполярный двигатель с двумя соосными цилиндрическими роторами , соединенный посредством гребных валов с соосными винтами противоположного вращения, опоры качения для роторов, сьемные опоры для криостата, а также щеткодержатели с щетками, выполненные в плане по форме сегментов. Щетки выдвигаются в рабочее состояние и убираются внутрь с помощью привода. Щеткодержатели крепятся к статору двигателя посредством съемных радиальных опор и расположены в зазоре между двумя роторами . Охлаждение щеток обеспечивается подачей хладагента через сегменты или зазоры между роторами и отверстиями в дисковой части наружного ротора и корпуса двигателя. Питание электродвигателя осуществляется через токоведущие щетки в держателях , закрепленных на статоре, и связанную с ними через кольца якорную обмотку наружного ротора. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. (Л С

СОЮЗ СОВЕ ТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (ям В 63 Н 23/24. 5/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ I КНТ СССР

3 .

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4904685/11 (22) 24.01.91 (46) 30.10.92. Бюл. ¹ 40 (71) Ленинградское высшее инженерное морское училище им. адмирала С.О.Макарова (72) О.А.Марцынковский. И.Л.Шегалов, В.В.Романовский, В,Г.Новицкий, В.Н.Шахтарин и В.Ф.Ильюхин (56) Заявка Японии ¹ 62-116396. кл. B 63 Н 23/02, опублик. 1987.

Заявка ФРГ ¹ 3808710. кл. В 63 Н 23/34, опублик. 1989.

Conira-Rotating Propellers, Naval

Engineer, Journal. v. 91, ¹ 2, 1979, р. 129130, (54) ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД СООСН ЫХ

ГРЕБНЫХ ВИНТОВ

{57) Использование: судостроение. Сущность изобретения; привод содержит сверхпроводниковый униполярный двигатель с

Изобретение относится к судостроению, в частности к электрическим приводам гребных винтов коаксиального типа, например вращающихся в противоположных направлениях.

Известный электропривод предполагает, что пара гребных винтов вращается в противоположных направлениях от двух коаксиальных гребных валов. При этом наружный вал приводится в движение от второй ступени главного редуктора, а внутренний—

„.,5U„„1772051 А1 двумя соосными цилиндрическими роторами, соединенный посредством гребных валов с соосными винтами противоположного вращения. опоры качения для роторов, съемные опоры для криостата, а также щеткодержатели с щетками, выполненные в плане по форме сегментов. Щетки выдвигаются в рабочее состояние и убираются внутрь с помощью привода. Щеткодержатели крепятся к. статору двигателя посредством сьемных радиальных опор и расположены в зазоре между двумя роторами. Охлаждение щеток обеспечивается подачей хладагента через сегменты или . зазоры между роторами и отверстиями в дисковой части наружного ротора и корпуса двигателя. Питание электродвигателя осуществляется через токоведущие щетки в держателях, закрепленных на статоре. и связанную с ними через кольца якорную обмотку наружного ротора. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. от третьей. В состав редуктора входит топенантный вал, позволяющий несколько демпфировать крутильные колебания и возможные удары.

Известный электропривод предполагает, что передний соосный гребной винт (СГВ) вращается внешним валом от первого двигателя через редукторную передачу, а задний гребной винт приводится во вращение вторым двигателем через промежуточный вал, связанный с внутренним выходным

1772051 валом. Опорами валов служат кормовой подшипник и V-образный рудерпис, выполняющий роль кронштейна гребного вала.

Данным электрическим приводам присущи ряд недостатков, таких как низкие массогабаритные экономические и экологические показатели, пониженная надежность, обусловленная использованием редуктора: низкие виброакустические показатели, Известен привод СГВ, предусматривающий использование униполярнога двигателя двумя полыми цилиндрическими роторами, которые размещаются вокруг неподвижного индуктора, состоящего из криостата с трубопроводами для подачи и отвода хладагента и сверхпроводниковой обмотки возбуждения. Выходные валы роторов соединяются с гребными винтами противоположного вращения с помощью соосных валов, имеющих соединительные муфты, уплотнения и упорные подшипники.

Рассмотренный привод обладает следующими существенными недостатками: пониженные массогабаритные показатели; наличие поперечных колебаний роторов; низкие надежность и ремонтопригодность двигателя.

Цель изобретения — улучшение массогабаритных показателей, путем уменьшения толщины роторов, повышение надежности работы и увеличение ремонтопригодности привода гребных соосных винтов, В предлагаемом изобретении поставленная цель достигается следующим образом, В конструкцию сверхпроводникового униполярного двигателя с двумя соосными цилиндрическими роторами вносят ряд существенных отличий, заключающихся в том, что оба ротора со стороны, противоположной СГВ,опираются на катящиеся опоры, размещенные в ряде секторов по окружности статора с промежутками между ними.

Это позволит снизить поперечные колебания роторов и, тем самым, уменьшить их сечения, Через свободные секторы, образованные между опорами роторов, в зазор между двумя роторами вставлены сегменты с закрепленными на них щетками. соединяющие кольца или коллектора двух роторов.

При этом, щетки выдвигаются в рабочее состояние и убираются в корпус сегментов с помощью привода, например, пневматического, а охлаждение обеспечивается подачей хладагента через сегменты или зазоры между роторами и отверстиями в дисковой части наружного ротора и корпуса двигателя, Тем самым улучшается ремонтопригодность щеточного узла. так как контроль и замену щеток можно производить непос15

50 редственно после демонтажа задних фланцев двигателя и выдвижения сегментов са щетками из зазора между роторами, Питание электродвигателя осуществляется через таковедущие щетки в держателях; закрепленных на статоре и связанные са щетками через кольца или коллектора стержни якорных обмоток роторов. Наряду с этим, в предлагаемом техническом решении предусмотрена существенное, связанное с креплением индуктора отличие, позволяющее повысить надежность электропривода за счет возможности быстрой замены вышедшего из строя криостата новым.

Индуктор, состоящий из криастата, сверхпроводниковой обмотки возбу>кдения и трубопроводов,крепится к радиальным опорам.

Последние размещены в секторах с катящимися упорами роторов и закреплены на корпусе (статоре) двигателя консольно.

Таким образом, предлагаемое техническое решение электрапривода соосных гребных винтов обладает существенными отличиями, которые позволяют добиться дополнительного эффекта, состоящего в следующем; значительное снижение поперечных колебаний роторов и, за счет этого, уменьшение их массогабаритов и увеличение надежности привода в целом; повышение ремонтопригодности электропривода, благодаря возможности быстрой замены индуктара и отработанных щеток.

На фиг.1 изображен предлагаемый привод. продольный разрез; на фиг.2 — то же, поперечный разрез; на фиг,3 — схема распределения тока па стержням якорных обмоток двух роторов электродвигателя.

Злектропривод предлагаемой конструкции состоит из индуктора в виде сверхпроводниковых катушек 1 и криостата 2, внутреннего ротора 3, наружного ротора 4, статора 5, Внутренний ротор 3 — полый, цилиндрический, со стержнями (цилиндрами) якорной обмотки б, концы которых подсоединены к контактным кольцам или каллекторным пластинам 7. Наружный ротор 4— полый, цилиндрический, имеет рабочие стержни 0 и контактные кольца (коллектор)

9, закрепленные с внутренней стороны, Оба ротора 3 и 4, кроме подшипников 10, так же опираются на катящиеся опоры 11 со стороны задних фланцев 12 корпуса двигателя.

Криостат 2 со СПОВ 1 расположен в полости внутреннега ротора 3 и закреплен со стороны, противоположной СГВ13, с помощью радиальных опор 14, которые закреплены на статаре 5 кансольно. Подача и отбор хладагента в криостате 2 абеспечива.1772051

10

20

35

50 ется с помощью трубопроводов 15, выходящих сквозь задние фланцы 12.

Опоры 11 и 14 роторов 3 и 4 и криостата

2 соответственно расположены в ряде секторов по окружности статора 5 с промежутками между ними, Через эти свободные от опор 11 и 14 сектора, в зазоры между двумя роторами 3 и 4 вставлены сегменты 16 с закрепленными на них щетками 17, которые крепятся к статору 5 с помощью держателей

18 и соединяют кольца (коллектора) 7 и 9 двух роторов 3 и 4. Щетки 17 должны убираться в корпус сегментов 16 и выдвигаться в рабочее состояние, например, с помощью пневмопривода.

На внешнем роторе 4 закреплены контактные кольца 19, которые соединены с токоведущими щетками 20, закрепленными в щеткодер>кателях 21 на статоре 5. Охлаж дение щеток 17 и 20 обеспечивается с помощью хладагента через сегменты 16 или зазоры между роторами 3 и 4 и отверстия 22 и 23 в дисковой части наружного ротора 4 и корпуса двигателя. При этом отверстия 22 и

23 могут служить как смотровые окна для текущего контроля износа щеток 17 и 20 соответственно.

Задние фланцы 12, опоры 11 и 14, держатели 18 выполнены сьемными посредством креплений 24, 25, 26 и 27 соответственно.

Привод СГВ работает следующим образом.

Постоянное напряжение заданной полярности от источника подводится к щеткам

20. Ток (i) протекает от токоведущих щеток

20 одной полярности по контактному кольцу (коллектору) 19, первому рабочему стержню (цилиндру) 8 внешнего ротора 4, контактному кольцу (коллектору) 9 через щетки 17 сегментов 16 по контактному кольцу (коллектору) 7 и первому стержню (цилиндру) 6 внутреннего ротора 3. Затем, поочередно через токосьем 7, 17 и 9 течет по второму стержню (цилиндру) 8 наружного ротора 4. через токосьем 9, 17 и 7 по второму стержню (цилиндру) 6 якорной обмотки внутреннего ротора 3 и замыкается через токосьем 7, 17 и 19 на токоведущие щетки 20 другой полярности. В результате, рабочий ток (!) протекает па стержням 8 и 6 якорных обмоток роторов 4 и 3 в разных направлениях, тем самым обеспечиваются противоположные вращения роторов относительно друг друга.

Гребные соосные валы 28, непосредственно связанные с роторами 3 и 4, приводят в движение СГВ 13.

При питании электродвигателя напряжением обратной полярности, так(!) в стержнях (цилиндрах) 6 и 8 будет распределяться в направлениях,противоположных описанным выше. обеспечивая реверс гребных соосных винтов 13.

При необходимости замены отработавших щеток 17, задние фланцы 12 разобщаются со статором 5 с помощью креплений

24, а удерживающие упоры 18 с помощью креплений 27. Сегменты 16 со щетками 17 выдвигаются из зазора между роторов 3 и 4 через свободные сектора для ремонта или технического обслуживания.

В случае замены криостата 2 или СПОВ

1, так же отдаются задние фланцы 12 и радиальные упоры 14. Криастат 2 выдвигается и заменяется новым с обратной последовательностью действий.

Использование предлагаемого технического решения электропривода соосных гребных винтов позволяет значительно улучшить его массогабаритные показатели, одновременно улучшая его ремонтопригодность и надежность в целом.

Формула изобретения

1. Электрический привод соосных гребных винтов, содержащий унипалярный электродвигатель с двумя соосными цилиндрическими роторами и со сверхпроваднико вой обмоткой возбуждения, расположенной в неподвижном криастате с трубопроводами подачи и отвода хладагента, закрепленном на корпусе электродвигателя, отличающийся тем, что, с целью снижения массогабаритных показателей путем уменьшения толщины роторов, повышения надежности работы и увеличения ремонтопригодности привода, роторы электродвигателя со стороны, противоположной гребным винтам, снабжены опорами качения, установленными на равномерно закрепленных по окружности л на внутренней поверхности статора основаниях, выполненных в плане па форме секторов, а электродвигатель снабжен щеткодер>кателями со щетками, выполненными в плане по форме сегментов, установленных между роторами в просветах между основаниями опор качения и закрепленных на упорах, соединенных со статором, причем щетки установлены с наружных и внутренних сторон щеткадержателей с возможностью взаимодействия с контактными кольцами коллекторами обоих роторов, при этом щетки снабжены приводом для их перемещения в радиальном направлении относительно щеткодержателей, а токоподводящие щетки в держателях закреплены на статоре с возможностью их взаимодействия с контактными кольцами, закрепленными на внешнем Роторе, причем в дисковых частях наружнага ротора и кар177? 051

11 пуса электродвигателя выполнены отверстия для охлаждения и контроля упомянутых щеток, 2. Привод по п.1, отличающийся тем, что он снабжен радиальными опорами, закрепленными на внутренней поверхности статора между опорами качения и фланцем корпуса электродвигателя, причем криостат установлен на упомянутых опорах.

1772051

Составитель О.Марцинковский

Техред М.Моргентал Корректор M.ÀHäðóøåíêo

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3809 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5