Комбинированный двигательно-движительный комплекс судна



Комбинированный двигательно-движительный комплекс судна
Комбинированный двигательно-движительный комплекс судна
Комбинированный двигательно-движительный комплекс судна
Комбинированный двигательно-движительный комплекс судна

 


Владельцы патента RU 2617310:

Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к области судостроения и касается вопроса повышения эффективности использования водометных движителей для водоизмещающих судов. Комбинированный двигательно-движительный комплекс судна содержит корпус в виде осесимметричной судовой кольцевой насадки с размещенным в нем реверсивным электродвигателем погружного исполнения и оснащен размещенным вниз по потоку за рабочим колесом, соосно с ним, гребным винтом. Реверсивный электродвигатель имеет вмонтированный в корпус статор и подвижно размещенный в корпусе ротор. Бесступичное рабочее колесо состоит из лопастей, которые закреплены на внутренней стороне кругового кольца. Круговое кольцо подвешено на опорно-упорных конструкциях и закреплено внутри ротора упомянутого электродвигателя. Гребной винт расположен на конце гребного вала, который проходит наряду с дейдвудом. Гребной винт и рабочее колесо оборудованы приводами, которые выполнены с возможностью обеспечения им противоположного вращения и оснащены автономными стопорами, которые выполнены с возможностью обеспечения остановки их вращения независимо друг от друга. Достигается повышение КПД двигательно-движительного комплекса судна на всех режимах эксплуатации судна. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области судостроения и касается вопроса повышения эффективности использования водометных движителей для водоизмещающих судов.

Известен водометный двигательно-движительный комплекс (ВДДК), содержащий осесимметричный корпус в виде судовой кольцевой насадки и размещенный в нем реверсивный электродвигатель погружного исполнения со статором и подвижно установленным круговым кольцом с закрепленными на его внутренней стороне лопастями, представляющим собой рабочее колесо (РК) движителя, и выполненным как единое целое с ротором упомянутого электродвигателя, закрепленным на круговом кольце с наружной стороны кольца, причем круговое кольцо зафиксировано на опорно-упорных устройствах. Длина лопастей РК составляет 0,4-0,5 внутреннего радиуса кругового кольца, а образующая внутренней поверхности носовой части корпуса на входе потока имеет синусоидальную форму (Патент РФ №2204502 от 20.05.2003 г.) - прототип.

Недостатком известного движительного комплекса является довольно низкий кпд вследствие того, что при работе РК ВДДК часть энергии потока затрачивается на его неизбежную закрутку за РК, что является негативным фактором, приводящим к потерям энергии. Кроме того, сами двигатели подобных движителей имеют значительные ограничения по мощности, что не позволяет их применять на судах среднего и большого водоизмещения в качестве основного двигателя-движителя.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение кпд двигательно-движительного комплекса судна на всех режимах эксплуатации судна, в том числе на судах среднего и большого водоизмещения, за счет сохранения энергии потока, затрачиваемой на закрутку потока, путем устранения указанной закрутки.

Это достигается тем, что комбинированный двигательно-движительный комплекс (КДДК) судна, содержащий корпус в виде осесимметричной судовой кольцевой насадки с размещенным в нем реверсивным электродвигателем погружного исполнения, имеющим вмонтированный в корпус статор и подвижно размещенный в корпусе ротор, бесступичное рабочее колесо, состоящее из лопастей, закрепленных на внутренней стороне кругового кольца, подвешенного на опорно-упорных конструкциях и закрепленного внутри ротора упомянутого электродвигателя, с которым круговое кольцо выполнено как единое целое, по изобретению оснащен размещенным вниз по потоку за рабочим колесом, соосно с ним, гребным винтом (ГВ), расположенным на конце гребного вала, проходящего наряду с дейдвудом сквозь просвет между внутренними концами лопастей рабочего колеса и соединенного с приводным двигателем, размещенным в корпусе судна. Гребной винт установлен с минимальным зазором между концами его лопастей и внутренней поверхностью кольцевой насадки. Причем гребной винт и рабочее колесо оборудованы приводами, выполненными с возможностью обеспечения им противоположного вращения. При этом гребной винт и рабочее колесо оснащены автономными стопорами, выполненными с возможностью обеспечения остановки их вращения независимо друг от друга.

Кроме того, в предпочтительном варианте исполнения зазор между концами лопастей гребного винта и внутренней поверхностью кольцевой насадки составляет 0,01-0,015 радиуса лопасти.

Введение в состав КДДК установленного вниз по потоку за рабочим колесом, соосно с ним, гребного винта, закрепленного на конце приводного вала, проходящего сквозь рабочее колесо в круговом просвете между внутренними концами лопастей рабочего колеса, который соединен с приводным двигателем, позволяет при стопорении ГВ и при работающем РК обеспечить раскрутку потока после рабочего колеса, то есть гребной винт выполняет функцию спрямляющего аппарата потока за рабочим колесом, и тем самым устранить потери энергии потока на его закрутку. При вращении же гребного винта в сторону, противоположную от направления вращения рабочего колеса при застопоренном РК, последний выполняет функцию направляющего аппарата, закручивающего перед гребным винтом набегающий на него поток в направлении, противоположном вращению ГВ. В результате поток на выходе из ГВ оказывается без закрутки. Благодаря этому в обоих режимах работы РК и ГВ обеспечивается сбережение энергии на закрутку потока и, как следствие, - повышение кпд КДДК. В случае одновременного вращения ГВ и РК (в противоположные стороны) при надлежащем выборе частоты вращения РК и ГВ обеспечивается снижение интенсивности закрутки потока. Преимущество такого режима работы движителя состоит в обеспечении высокого значения полной скорости хода судна за счет повышения потребляемой мощности от двух упомянутых двигателей.

Установка ГВ с минимальным зазором между концами его лопастей и внутренней поверхностью корпуса насадки, составляющим 0,01-0,015 радиуса лопасти, позволяет повысить эффективность работы ГВ.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен общий вид предлагаемого комбинированного двигательно-движительного комплекса судна, на фиг. 2 - разрез по А-A на фиг. 1 и на фиг. 3 - разрез по Б-Б на фиг. 1.

КДДК судна имеет корпус 1 в виде осесимметричной судовой кольцевой насадки, в котором размещен реверсивный электродвигатель погружного исполнения, состоящий из вмонтированного в корпус 1 статора 2 и подвижно размещенного в корпусе 1 ротора 3 реверсивного электродвигателя (фиг. 1). Внутри кольцевой насадки установлено бесступичное рабочее колесо 4, состоящее из лопастей 5, закрепленных на внутренней стороне кругового кольца 6, подвешенного на опорно-упорных конструкциях (на рисунке не показаны). Круговое кольцо 6 закреплено внутри ротора 3 упомянутого электродвигателя, с которым круговое кольцо 6 выполнено как единое целое (фиг. 1, 2). Вниз по потоку за рабочим колесом 4, соосно с ним, размещен лопастной гребной винт 7, который расположен на гребном валу 8, консольно выходящем из приводного двигателя (не показан), размещенного в корпусе судна, и проходящем наряду с дейдвудом сквозь просвет между внутренними концами лопастей 5 рабочего колеса 4. Гребной винт 7 установлен с минимальным зазором между концами его лопастей 9 и внутренней поверхностью корпуса 1 насадки, составляющим 0,01-0,015 радиуса лопасти 9 (фиг. 1). Гребной винт 7 и рабочее колесо 4 оборудованы приводами (не показаны) для обеспечения их противоположного вращения и автономными стопорами (не показаны) для остановки их вращения. Число лопастей гребного винта 7 и рабочего колеса 4 выбирается из условия выполнения требований получения наивысшего кпд.

Дейдвуд 11 предназначен для прохождения вала 8.

Кольцевая насадка крепится к корпусу судна посредством кронштейнов 10.

Работа КДДК судна осуществляется следующим образом. На больших режимах (полной скорости) эксплуатации судна вращается рабочее колесо 4, работающее от реверсивного электродвигателя, на который подается электропитание; гребной винт 7 за рабочим колесом 4 при этом тоже вращается, но в противоположную сторону с помощью гребного вала 8 и приводного электродвигателя, расположенного в корпусе судна. При вращении РК 4 полезный упор создается по аналогии с традиционным гребным винтом. Лопасти противоположно вращающегося ГВ 7 также создают полезный упор, при этом одновременно происходит утилизация энергии потока, идущей на его закрутку от работающего РК 4, что в итоге приводит к существенному повышению кпд КДДК и тяги.

На малых скоростях движения судна по первому варианту работы КДДК, когда вращается только РК 4 от реверсивного электродвигателя, а ГВ 7 за РК 4 застопорен, поток за РК 4 закручивается, что является негативным фактором, свидетельствующим о потерях энергии и, соответственно, о понижении кпд движителя. Одновременно при обтекании потоком воды системы лопастей застопоренного ГВ 7, расположенного за РК 4, на лопастях ГВ 7 также создается упор, а закрутка потока устраняется.

При втором варианте движения судна на малой скорости РК 4 застопорено и предварительно закручивает поток перед вращающимся ГВ 7. В этом случае за счет закрутки потока, противоположной направлению вращения ГВ 7, на последнем создается упор, больший, чем при отсутствии РК 4, и, как следствие, необходимая скорость хода достигается при пониженной частоте вращения ГВ.

При правильно спроектированном ГВ 7 достигается полное устранение закрутки потока, что обеспечивает получение наивысшего кпд.

Число оборотов гребного винта и рабочего колеса при их автономном или совместном вращении выбирается для каждого режима движения судна из условия достижения наибольшей тяги.

Предлагаемый КДДК судна позволяет в зависимости от решаемой задачи снизить энергопотребление или увеличить скорость движения, повышая при этом его кпд в том числе и на судах среднего и большого водоизмещении, что выгодно отличает его от прототипа.

1. Комбинированный двигательно-движительный комплекс судна, содержащий корпус в виде осесимметричной судовой кольцевой насадки с размещенным в нем реверсивным электродвигателем погружного исполнения, имеющим вмонтированный в корпус статор и подвижно размещенный в корпусе ротор, бесступичное рабочее колесо, состоящее из лопастей, закрепленных на внутренней стороне кругового кольца, подвешенного на опорно-упорных конструкциях и закрепленного внутри ротора упомянутого электродвигателя, с которым круговое кольцо выполнено как единое целое, отличающийся тем, что он оснащен размещенным вниз по потоку за рабочим колесом, соосно с ним, гребным винтом, расположенным на конце гребного вала, проходящего наряду с дейдвудом сквозь просвет между внутренними концами лопастей рабочего колеса и соединенного с приводным двигателем, размещенным в корпусе судна, гребной винт установлен с зазором между концами его лопастей и внутренней поверхностью кольцевой насадки, причем гребной винт и рабочее колесо оборудованы приводами, выполненными с возможностью обеспечения им противоположного вращения, при этом гребной винт и рабочее колесо оснащены автономными стопорами, выполненными с возможностью обеспечения остановки их вращения независимо друг от друга.

2. Комбинированный двигательно-движительный комплекс судна по п.1, отличающийся тем, что зазор между концами лопастей гребного винта и внутренней поверхностью кольцевой насадки составляет 0,01-0,015 радиуса лопасти гребного винта.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области судостроения, а именно к водометным движителям. Водометный двигательно-движительный комплекс включает осесимметричный корпус в виде судовой кольцевой насадки, в котором размещены статор электродвигателя и подвижно установленное круговое кольцо.

Изобретение относится к области морской подводной техники, а именно к конструкциям движительно-рулевых устройств подводных аппаратов. Движительно-рулевое устройство содержит гребной винт, который размещен в направляющей насадке.

Изобретение относится к области судостроения, а именно к созданию движительно-рулевых комплексов, обеспечивающих движение и маневрирование судна в ледовых условиях.

Изобретение относится к области судостроения и касается конструкции, а также технологии монтажа и демонтажа узла пропульсивной установки судна. Судно содержит корпус и двигатель, причем двигатель включает по меньшей мере один туннельный элемент и по меньшей мере один узел движителя.

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано в конструкциях винтовых движителей и устройствах активного управления плавательными средствами.

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано в конструкциях винтовых движителей и устройствах активного управления плавательными средствами.

Изобретение относится к судостроению, авиастроению, построению аэроглиссеров, судов на воздушной подушке и касается конструкций гребных и воздушных винтов в кольцевых насадках.

Изобретение относится к судовому движительному комплексу. .

Изобретение относится к области водного транспорта, а именно к транспортировке автомобилей, другой колесной техники и пассажиров между берегами рек с ограниченной судоходностью.

Изобретение относится к винтовым движителям транспортных средств и может быть использовано на судах с гребными винтами и иных транспортных средствах, оснащенных воздушными винтами, а также на вентиляторах.

Изобретение относится к области судостроения, а именно к малошумящим движителям для надводного и подводного транспорта. Для работы винтового движителя лопасти устанавливают с нулевым углом атаки для совершения колебательных движений в виде реверсивных угловых перемещений относительно оси вращения, при этом лопасти имеют симметричную форму относительно плоскости, проходящей через ось вращения и оси лопастей.

Изобретение относится к судостроению и может быть использовано на плавсредствах, как на надводных судах, так и на подводных судах. V-образно спаренный шнековый движитель для плавсредств в варианте надводного судна содержит в кормовой части на транцевой плите расположенные под углом шнеки, управляемые мотор-редукторами скорости и направления вращения шнеков.

Изобретение относится к плавсредствам, предназначенным для использования на реках. Плавсредство на реке состоит из нескольких плавсредств с закреплёнными на них турбинами для отбора кинетической энергии из течения реки.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к плавучему средству гусеничного типа с землеройным оборудованием. Плавучее средство гусеничного типа содержит плавучий корпус, землеройное оборудование с энергоблоком, кабиной и силовой установкой, установленные на опорной площадке, две гусеницы, валы ведомый и ведущий.

Изобретение относится к внедорожной транспорной технике, но может быть использовано как на строительных работах, так и в сельском хозяйстве. Шнековый движитель содержит шнек, выполненный в виде полого цилиндра с винтовыми гребнями на наружной поверхности, подшипниковые опоры по торцам шнека и приводной механизм вращения шнека.

Изобретение относится к области судостроения, касается конструирования судов туннельно-скегового типа и может быть использовано при постройке десантных судов. Предложено судно туннельно-скегового типа, содержащее корпус, имеющий днище с продольным туннелем, выполненным с верхним подковообразным сводом с образующими, параллельными диаметральной плоскости судна, в носовой и кормовой оконечностях установлены подвижные ограждения, в корпусе установлен нагнетатель воздуха высокого давления, в плоскости конструктивной ватерлинии смонтированы бортовые роторно-винтовые движители, имеющие стационарную оболочку, закрывающую верхнюю часть движителя, и оболочку, подвижную вокруг оси движителя, закрывающую нижнюю часть движителя при движении судна в режиме крейсерской скорости.

Изобретение относится к области охраны окружающей среды и может быть использовано при разливе нефти (нефтепродуктов) под ледяным покровом преимущественно арктических водоемов.

Изобретение относится к движителям подводного транспорта, а именно к движителям подводных роботов. Движитель с подвижными спицами содержит цилиндрический обод, приводной вал обода и радиальные спицы и оборудован эксцентриком и приводным валом эксцентрика.

Изобретение относится к судостроению и, в частности, к корабельным винтовым движителям. Гребной винт содержит ступицу с лопастями, которые соединены бандажным кольцом.

Изобретение относится к области судостроения, а именно к речным паромным переправам, с возможностью их работы в ледовых условиях. Предложен самоходный паром, содержащий понтон с размещенными на нем аппарелями, причем паром имеет ледокольные оконечности с подруливающими устройствами, ледовый пояс в районе переменной ватерлинии, главный двигатель, установленный в средней части корпуса и через трансмиссии соединенный с гребными колесами, расположенными по бортам в нишах с прорезями, исключающими попадание крупных льдин к гребным колесам, при этом гребные колеса вращаются независимо друг от друга.

Изобретение относится к судовым движителям, в частности к устройствам привода судового движителя с рабочим органом в виде колеблющегося крыла. Плавниковый движитель плавучего средства содержит корпус плавучего средства, по меньшей мере, одно крыло с отклоняемой частью и ось колебаний крыла. Вместо пружины используется магнитный рычаг, отсутствует движущая тяга, а в качестве движущей установки используется цепь электромагнитов, которые установлены на корпусе плавучего средства и расположены вдоль дуги, концентричной оси колебаний крыла. Достигается упрощение конструкции и повышение надежности плавучего средства. 1 ил.
Наверх