Двигательно-движительная установка подводного аппарата
Владельцы патента RU 2557291:
Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (RU)
Изобретение относится к судостроению, а именно к конструкциям двигательно-движительных установок подводных аппаратов, работающих на больших глубинах. Двигательно-движительная установка подводного аппарата содержит высокоскоростной электродвигатель, редуктор, магнитную муфту и движитель. Магнитная муфта установлена между электродвигателем и редуктором. Магнитопроницаемая перегородка магнитной муфты является герметизирующим уплотнительным элементом и разделяет внутреннее пространство установки на воздушную полость и полость, которая заполнена жидкостью. Электродвигатель расположен в воздушной среде и соединен с ведущей магнитной полумуфтой, а ведомая магнитная полумуфта соединена с редуктором. Редуктор размещен в полости с жидкой средой и соединен с валом движителя. Достигается повышение эффективности эксплуатации подводного аппарата. 3 ил.
Изобретение относится к области морской подводной техники, а именно к конструкциям двигательно-движительных установок подводных аппаратов, работающих на больших глубинах.
В настоящее время наибольшее распространение получили двигательно-движительные установки подводных аппаратов с высокоскоростным электродвигателем и редуктором, в которых высокие моментные характеристики достигаются за счет понижения частоты вращения ротора пропорционально передаточному отношению редуктора.
Данные технические решения реализованы в двигательно-движительных установках одного из лидеров в области разработки и изготовления двигательно-движительных установок - фирмы «Tecnadyne», которая обеспечивает серийный выпуск установок с очень широким диапазоном тяговых характеристик (от 5,4 кг до 230 кг) при малой массе (от 0,7 до 12,9 кг), незначительном диаметре и различном напряжении питания (от 48 до 330 В) (www.tecnadyne.com).
Ближайшей по конструкции двигательно-движительной установкой является модель 1060 фирмы «Tecnadyne», в состав которой входят синхронный высокоскоростной электродвигатель, планетарный редуктор, магнитная муфта для обеспечения герметизации и передачи вращающего момента от выходного вала редуктора к валу движителя через немагнитную оболочку, движитель (www.tecnadyne.com).
До глубины 1500 м внутренние полости указанной двигательно-движительной установки находятся в воздушной среде, а при использовании подводного аппарата на глубине свыше 1500 м из-за возможного разрушения немагнитного разделителя сред магнитной муфты эта полость заполняется нейтральной жидкостью. При этом происходит соответствующее падение КПД двигателя и редуктора.
Общим недостатком данных конструкций двигательно-движительных установок является отсутствие возможности форсировки двигательно-движительной установки (режим ускорения для подводного аппарата в целом), так как при превышении крутящего момента магнитные полумуфты начнут проскальзывать друг относительно друга и выходная частота вращения гребного винта не изменится. Режим форсировки двигательно-движительной установки особенно важен при выполнении подводным аппаратом экстренных маневров уклонения или обхода препятствий.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение эффективности эксплуатации подводного аппарата за счет расширения его функциональных возможностей без увеличения массогабаритных характеристик.
Технический результат заключается в создании конструкции двигательно-движительной установки подводного аппарата, позволяющей обеспечить возможность кратковременного режима форсирования с сохранением прежних габаритов двигательно-движительной установки.
Указанный технический результат достигается тем, что в двигательно-движительной установке подводного аппарата, содержащей высокоскоростной электродвигатель, редуктор, магнитную муфту и движитель, магнитная муфта установлена между электродвигателем и редуктором. При этом магнитопроницаемая перегородка магнитной муфты является герметизирующим уплотнительным элементом и разделяет внутреннее пространство установки на воздушную полость и полость, заполненную жидкостью. Электродвигатель расположен в воздушной среде и соединен с ведущей магнитной полумуфтой, а ведомая магнитная полумуфта соединена с редуктором, который размещен в полости с жидкой средой и соединен с валом движителя.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведена конструкция двигательно-движительной установки подводного аппарата, построенная по традиционной схеме; на фиг. 2 приведена конструкция предлагаемой двигательно-движительной установки подводного аппарата, а на фиг. 3 - блок-схема предлагаемой двигательно-движительной установки.
Предложенная двигательно-движительная установка подводного аппарата содержит высокоскоростной электродвигатель 1, который расположен в воздушной среде, редуктор 2, размещенный в жидкой среде. Между электродвигателем 1 и редуктором 2 установлена магнитная муфта 3. При этом магнитопроницаемая перегородка 4 магнитной муфты 3 является герметизирующим уплотнительным элементом и разделяет внутреннее пространство двигательно-движительной установки на воздушную полость и полость, заполненную жидкостью. Электродвигатель 1 соединен с ведущей магнитной полумуфтой 5, а ведомая магнитная полумуфта 6 соединена с редуктором 2, вал которого соединен с валом движителя 7.
При работе двигательно-движительной установки высокооборотный электродвигатель 1 приводит во вращение вал и ведущую полумуфту 5, которая за счет сил магнитного взаимодействия приводит в движение ведомую полумуфту 6 и передает вращающий момент к валу редуктора 2. Так как электродвигатель 1 находится в воздушной среде, то сохраняются его высокие энергетические характеристики.
В режиме форсирования, благодаря тому, что магнитная муфта перенесена на низкомоментное звено передачи, она имеет запас по передаваемому моменту, равный передаточному отношению редуктора, поэтому ведущая полумуфта 5 и ведомая полумуфта 6 не проскальзывают друг относительно друга, а вращающий момент передается к валу редуктора 2, в котором происходит изменение момента и частоты вращения до величин, оптимальных для движителя 7. Далее вращающий момент через выходной вал редуктора 2 поступает на движитель 7 подводного аппарата. Движитель 7 в свою очередь обеспечивает поступательное движение подводного аппарата.
Выполненные экспериментально-теоретические работы показали, что предложенная двигательно-движительная установка подводного аппарата обеспечивает работу в кратковременном режиме форсирования с пятикратной перегрузкой по крутящему моменту.
Таким образом, предлагаемая компоновка двигательно-движительной установки позволяет с прежними массогабаритными характеристиками обеспечить работу двигательно-движительной установки в кратковременном форсированном режиме. Такое конструктивное решение позволяет повысить эффективность эксплуатации подводного аппарата за счет расширения его функциональных возможностей и расширить область задач, решаемых подводным аппаратом, в целом.
Двигательно-движительная установка подводного аппарата, содержащая высокоскоростной электродвигатель, редуктор, магнитную муфту и движитель, отличающаяся тем, что магнитная муфта установлена между электродвигателем и редуктором, при этом магнитопроницаемая перегородка магнитной муфты является герметизирующим уплотнительным элементом и разделяет внутреннее пространство установки на воздушную полость и полость, заполненную жидкостью, электродвигатель расположен в воздушной среде и соединен с ведущей магнитной полумуфтой, а ведомая магнитная полумуфта соединена с редуктором, который размещен в полости с жидкой средой и соединен с валом движителя.
