Подруливающее устройство плавсредства

 

Изобретение относится к судостроению и может быть использовано на плавсредствах, преимущественно маломерных, и для работы на мелководье, в качестве полноповоротного главного движителя или средства активного управления. Подруливающее устройство содержит основное и дополнительное рабочие колеса противоположного вращения, установленные в кольцевой насадке с поворотным изогнутым водоотводящим патрубком. Насадка размещена соосно в кольцевом корпусе подруливающего устройства и образует с последним кольцевой водоподводящий канал. Статор и ротор электропривода дополнительного рабочего колеса установлены в кольцевой насадке. Достигается увеличение тяги и обеспечение устойчивой эксплуатации подруливающего устройства при малом его заглублении и плавании на мелководье. 1 ил.

Изобретение относится к области водного транспорта, в частности к подруливающим устройствам плавсредств, и может использоваться в качестве движителя и средства активного управления, в т.ч. при плавании на мелководье.

Известны подруливающие устройства плавсредств, содержащие рабочее колесо, установленное в кольцевой насадке, имеющей поворотный изогнутый водоотводящий патрубок и соосно размещенной в кольцевом корпусе, образующем с указанной насадкой кольцевой водоподводящий канал и соединяющемся с корпусом плавсредства конической обечайкой /см. патент РФ 2060205, В 63 Н 11/113, 24.09.1992 г./.

Однако известное устройство обладает недостаточно высокими тяговыми и эксплуатационными характеристиками.

Остаточная закрутка потока за рабочим колесом существенно снижает тягу и создает дополнительные трудности при управлении плавсредством вследствие возникновения неуравновешенного крутящего момента на водоотводящем патрубке.

Кроме того, увеличение тяги устройства требует увеличения заглубления рабочего колеса и применения средств спрямления потока, что существенно увеличивает осевые /вертикальные/ размеры устройства, препятствует применению его на мелкосидящих судах вследствие неустойчивой работы /забросы воздуха при качке/ и плохой заполняемости кольцевого корпуса водой. Увеличение же скорости воды в кольцевом водоподводящем канале приводит к увеличению гидродинамических потерь на входе, "присасыванию" корпуса плавсредства к дну и втягиванию посторонних предметов при плавании на мелководье.

Реализация мощности приводного двигателя рабочим колесом, работающим на пределе навигационного режима /перегрузки движителя/, препятствует увеличению тяги подруливающего устройства данного типа.

Задача, решаемая данным изобретением, заключается в увеличении мощности, реализуемой рабочим органом, и тяги подруливающего устройства за счет исключения закрутки потока за рабочим органом без увеличения осевых размеров устройства.

Ожидаемым техническим результатом является увеличение тяги и обеспечение устойчивой эксплуатации подруливающего устройства при малом его заглублении и плавании на мелководье.

Для решения указанной задачи подруливающее устройство плавсредства, содержащее рабочее колесо, установленное в кольцевой насадке, имеющей поворотный изогнутый водоотводящий патрубок и соосно размещенной в кольцевом корпусе, образующем с указанной насадкой кольцевой водоподводящий канал и соединяющемся с корпусом плавсредства конической обечайкой, снабжено дополнительным рабочим колесом, установленным соосно основному в упомянутой насадке и имеющим привод противоположного основному рабочему колесу вращения.

Кроме того, привод дополнительного рабочего колеса выполнен в виде электродвигателя, статор которого установлен в кольцевой насадке, а ротор соединен с лопастями дополнительного рабочего колеса.

На чертеже схематически изображено подруливающее устройство в разрезе.

Подруливающее устройство плавсредства содержит кольцевой корпус 1, соединяющийся с корпусом 2 плавсредства конической обечайкой 3 и образующий с соосно установленной на пилонах 4 кольцевой насадкой 5 кольцевой водоподводящий канал 6.

Насадка 5 имеет изогнутый водоотводящий патрубок 7, установленный с возможностью поворота от привода 8 посредством решетки 9 в подшипнике 10.

В насадке 5 установлены основное 11 и дополнительное 12 рабочие колеса противоположного вращения. Привод основного рабочего колеса 11 выполнен в виде приводного двигателя 13, редуктора 14 и гребного вала 15 с соответствующими подшипниковыми и уплотнительными узлами. Приводом дополнительного рабочего колеса 12 является электродвигатель, статор 16 и ротор 17 которого размещены в кольцевой насадке 5. Ротор 17 установлен в подшипниках 18 и соединен с лопастями дополнительного рабочего колеса. С источником энергии /не показан/ статор 16 соединен кабелями 19. Возможны и другие исполнения привода.

При работе подруливающего устройства энергия главного двигателя плавсредства /не показан/ передается кабелями 19 и приводным двигателем 13 соответственно дополнительному 12 и основному 11 рабочим колесами противоположного вращения. Поток воды из-под днища корпуса 2 плавсредства с относительно малой скоростью через решетку 9, препятствующую всасыванию крупных предметов, поступает по кольцевому водоподводящему каналу 6 к противовращающимся рабочим колесам 12 и 11. После них ускоренный и практически выровненный в осевом направлении поток поступает в изогнутый водоотводящий патрубок 7, преобразуется в нем по давлению и скорости и направляется под коническую обечайку 3 и /под минимальным углом/ под днище плавсредства, создавая тягу подруливающего устройства.

Направление тяги без ограничения угла поворота задается поворотом водоотводящего патрубка 7 приводом 8, а упор передается решеткой 9 и подшипником 10 на корпус 2 плавсредства. При этом тяга всегда направлена вдоль радиуса подруливающего устройства, что существенно облегчает управление плавсредством.

Двойной подвод мощности и максимальное спрямление потока в осевом направлении противовращающимися рабочими колесами позволяют с максимальным кпд реализовать в минимальных осевых габаритах максимальную тягу подруливающего устройства. При этом спрямление потока влечет возрастание статического давления /т.е. увеличение порога кавитации/ и позволяет увеличить частоту вращения рабочих колес и перерабатываемую ими мощность с дополнительным увеличением тяги подруливающего устройства.

Детали последнего не выступают за плоскость днища плавсредства, а малая входная скорость воды исключает всасывание предметов и "подсос" плавсредства к грунту при плавании на мелководье. Минимальные вертикальные размеры подруливающего устройства обеспечивают хорошее заполнение его корпуса водой, устойчивую работу водоподводящего канала и высокую эффективность подруливающего устройства на мелкосидящих плавсредствах.

Формула изобретения

Подруливающее устройство, содержащее рабочее колесо, установленное в кольцевой насадке, имеющей поворотный изогнутый водоотводящий патрубок и соосно размещенной в кольцевом корпусе, образующем с указанной насадкой кольцевой водоподводящий канал и соединенном с корпусом плавсредства конической обечайкой, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительным рабочим колесом, установленным соосно с основным в упомянутой насадке, имеющим привод противоположного основному рабочему колесу вращения, выполненный в виде электродвигателя, статор которого смонтирован в кольцевой насадке, а ротор соединен с лопастями дополнительного рабочего колеса, причем указанный патрубок установлен с возможностью поворота от привода посредством решетки, прикрепленной к патрубку и размещенной в подшипнике.

РИСУНКИ

Рисунок 1