Гребное колесо для судов

 

Класс 6) 1 ., 3

М 41369

ОПИСАНИЕ гребного колеса для судов.

К авторскому свидетельству H. И. Кабачинского, заявленному 11 декабря 1932 года (спр. о перв. М 12010б).

0 выдаче авторского свидетельства опубликовано 31 января 1935 года. (387) Гребное колесо ягляется основным типом, движения для речных судов. Несмотря на значительное усовершенствование гребных винтов, последние, в условиях работы речного судна, все же оказываются менее выгодными, нежели ! гребные колеса.

В предлагаемом гребном колесе для судов с поворотными относительно свсих ссей плицами. последние выполнены полыми и состоящими из двух частей, соедикенных шарниром и голучаюших различные углы поворота от ссобого механизма, для обеспечения входа в году и гыхода из воды плиц под наивыгоднейшим углом.

На чертеже фиг. 1 изображает сечение П ебно1о колеса для судов перпендикулярно к оси его; фиг. 2 — и;.одольный разрез колеса; фиг. 3—

6 — плицы гребного колеса; фиг. 7 — разрез по линии АВ на фиг. 6; фиг. 8 — продольный разрез гребного колеса по валу его; фиг. 9 — то же поперечный разрез; фиг. 10 — деталь: фиг. 11—

14 — обод и спицы колеса; фиг. 15 — поперечный разрез муфты для соединения вала колеса с главной машиной или редуктором; .фиг. 16 — то же продольный разрез, В предлагаемом гребном колесе для судов, с целью обеспечения максимального коэфицие та полезного действия колеса за счет у|еличения до максимума сечения отбрасываемой струи, длина и ширина плиц значительно увеличена по отношению к диаметру колеса.

Плицы (фиг. 1) выполняются разделенными на две части 2 и 4. Часть 2 вращается отнссительно несущей конструкции колеса около центра 5. Части 4 плицы соединяются с частями2 шарнирно и в цроцессе работы гребного колеса поворачиваются относительно части 2. Часть 2 имеет неподвижно с ней связанное колено 5 — 6.

Это колено связывается помощью поводка 6 — 7 — 8 с эксцентриком 8. Последний имеет вращение около центра 9, который располагается ниже центра вала 10, или на одном с ним уровне.

Эксцентрик 8 снабжается двумя неподвижно с ним связанными и смещенными около центра 9, примерно на 90о, коленами 1. Каждое из последних снабжено в точке 12 шарниром и при наличии шатунов 3, имеющих длину, равную эксцентриситету 10 — 9, приводится с помощью означенных шатунов во вращение от основной несущей конструкции гребного колеса. Поводки 6 — 7 — 8 имеют в точках 7 шарниры, к которым присоединяются тяги 7, другим концом шарнирно связанные с частями 4плиц, ближними к центру вала 10.

Нз фиг. 1 стрелка 15 обозначает направление хода судна вперед, а стрелка 16 — направление вращения колес; при показанном на данном чертеже размеще ии шарниров плица получает как бы свойство гибкости и обращена при входе выпуклостью вперед,. а при выходе — выпуклостью назад.

Прн таком устройстве колеса, выбирая для заданных скоростей буксира и вращения колеса соответствующее соотношение размеров механизма поворота плип, можно добиться выполнения следующих положений.

При начале вступления плицы в воду вход делается со1ершенно без удара, так чтобы направление скорости входа по отношению к воде совпадало с биссектором касательных к профилю плицы в ее вершине. В течение бсльшей части второй половины цикла, соответствующей выходу плицы нз годы, напрагление указанного биссектора дается таким, чтобы в течение этой части цикла пляпа перемещалась в воде по направлению указанного биссектора. Проводя такой же биссектор касательным к вершине 4т профиля части 4 плицы, можно добиться при указанном устройстве, чтобы и лопасть плицы 4 в течение бсльшей части >ыхода; особенно в течение его последней части, была повернута так, чтобы ука;аннгяй и.:сс ктор совпадал с направлением скорости относительной к воде вершины 4т профиля. В течение входа часть 4 плицы располагается. так, чтобы в начальной части вступления ее в воду указанный биссектор по возможности располагался по направлению скорости вступления в воду центра тяжести погруженной в воду части профиля.

При выполнении у казанных положений предполагается свесги до минимума потери вследствие ударов и подъема воды за колесом и получить наивысшее значение коэфициента полезного действия, Помимо того, при даняом устройстве величины усилий, действующих на шарниры, получают наименьшее значение и соответственно сокращаются расходы по ремонту механизма поворота лопастей. При большом диаметрз эксцентрика по центрам шарниров и при большой длине колен 5 — 6 эти педостатки особ- íío усиливаются.

В предлагаемом устройстве они избегнуты, так как при приводе эксц нтрика шатунами его вращение получается вполне равномерным. Для того, чтобы удовлетворить вышеуказанным условиям режима движения лопастей в воде, а также для того,. чгоуы получигь малые усилия в шарнирах, надо дзицу колен 5 — 8 увеличивать, делать большое соотношение эксцентриситета (расстояние от точки 10 до 9) к длине колена (расстояние or точки 5 до 6). Это сопряжено с увеличением диаметра эксцентрика; чтобы свести до минимума потери трения эксцентрика, последний может оыть установлен на трех бегунках 17, окружность катания которых показана на фиг. 1 пунктиром. На внутренней стороне эксцентрик8 снабжается бандажем, котооый представляет собой кольцевой рельс, катящийся по бегункам (один из этих бегунков 17 показан у левого эксцентрика на фиг. 2). Вышеуказанное усгройство может быть выполнено как в колесах, имеющих по длине колеса один ряд плиц, так и в колесах, имеющих два ряда их (фиг. 2), Для упрощения чертежа поводок 8 — 6, колено 1 эксцентрика и шатун 3 показаны только на одном эксцентрике. с1ругой эксцентрик получает при двух рядах плиц по длине колеса совершенно аналогичный вышеописанному и действующий независимо от первого привод эксцентрика и поворот лопастей.

Основной особенностью конструкции плиц, помимо разделения их по ширине на две части, является устройство их в виде полых профилей, выполняемых посредством сварки. П ри этом профиле получается большой момент сопротивления как изгибу, так и кручению при сравнительно малой затрате материала. Обыкновенные желобчатые плицы из листового железа плохо работают на кручение; поэтому обычно применяются так называемые валики, которые не только утяжеляют конструкцию, но и ухудшают гидромеханические качества движителя, так как при опускании плиц в воду и при их выходе из воды на сопротивление валиков затрачивается значи. тельная мощность. Кроме того, полому. профилю плицы может быть придано наиболее выгодное со стороны гидромеханических требований сечение профиля. острое снизу и постоянно расгпиряющееся кверху.

Примерная конструкция такой плицы пред ставлена детально на фиг. 3 — 5. Так как особенно большая прочность требуется от наружной кромки 18 лопастей, то последняя усиляется вваркой полосового железа. Для укрепления пальцев 19 (фиг. 6) шарнира5 к тыловой стороне части 2 лопасти привариваются планки 20, заменяющие собой обычные бабки. Эги планки, в месте посадки пальцев 19, усиливаются наваркой накладок 21. Нижняя часть 2 лопастей, непосредственво воспринимающая всякие удары, выполняется особо прочной. Верхняя часть 4 может быть весьма легкой, так как она значительно меньшз подвергается ударам и, в процессе нормальной работы, нагружается давлением воды в значительно меньшей степени, чем часть 2.

В том случае, если соединение частей 2 и 4 плиц выполняется удоборазбираемым при осенней работе буксира во льду, до выхода в осенний рейс верхние части 4 могут быть заблоговрзменно сняты, При этом коэфициент полезного действия несколько снижается, но благодаря большому отношению длины колена 5 — 6 к ширине оставшейся узкой части 2 лопасти, вероятность повреждений сравнительно с обычзой конструкцией, значигельно сокращается. Верхняя часть 4 плицы тоже выполняется сваркой пустотелого профиля. Эта часть, в зависимости от условий плавания буксира, может быть двух вариантов: или эта часть делается целой такой же длины, как и часть 2; при атом в сисгеме обода-спиц расстояние от вершин многоугольника центров полос обода 22 — 22 до шарниров 5 должно быть увеличено против показанного на фиг. 1, чтобы дать возможность поворачиваться частям 4. Или же часть 4плиц выполняется с подразделением на части (фиг. 6). В последнем случае система обода-спиц может быть значительно облегчена. Так как при этом непосредственный поворот с помощью тяг 7i получает лишь одна из частей этой разделенной лопасти, то для передачи крутящего момента слу-жат скобы 23, одновременно являющиеся шарнирами, при помощи которых осуществляется взаимное фиксирование частей 2 и 4 лопасти. К часги 2 лопасти привариваются сегменты 24 (фиг. 5), окончательная обработка коих делается уже после сварки. Эти сегменты охватываются соответственной формы скобами 23. Крайние скобы 25 с частями 4 плиц соединяются намертво.

Остальные скобы 23 с частями 4 плиц соединяются подвижно благодаря тому, что скобы 23 имеют швеллерные профили (фиг. 7), в промежуток между полками которых части 4 плицы могут свободно задвигаться. переме;цаясь поступательно по направлению длины лопасти.

Скобы 23 могут вращаться на цилиндрической цапфе, образуемой сегментами 24, но в то же время могут свободно сдвигаться поступательно, перемещаясь по длине указанной цапфы. Последнее дает большое удобство для разборки скобы 23, для чего она должна предварительно сдвигаться на ширину сегмента 24, после чего может быть свободно снята. Самостоятельный сдвиг частей 4 лопастей по длине вала в процессе работы обеспечивается крайними скобами 25, связанными с частями 2 плиц- дополнительно при помощи стопоров 26 (фиг. 4), могущих оыть выполненными в виде шпил к, ввер.аугых в часть 2 плицы. айка против самоогвинчивания столори ся винтом, лри отвертывании этой гайки получается возможность отъема всей части 4 плицы.

Вал гребного колеса. в виду большой длины его, изготовляется в виде полой сварной -,ðóá:,I (фиг. 8). В ллэскостях средних рядов спиц трубчатое сечение может быть усилено приваркой .внутри колец 27 (фиг. 2). цапфы вала выполняются из более плотного металла в виде отливок или путем сварки. При этом бортовая цапфа 28 .скреплена со стальной трубчатой частью вала намертво. Цапфа 29, со стороны обноса, иа фиг.2 показана отъемной, соединяющейся со стальной трубчатой частью вала лри помощи шпилек, ввернутих в кольцо 30, соединенное со стальной трубчатой частью вала намертво. Этим самым .обеспечивается возможность доступа внутрь вала лри его изготовлении. Применение вала трубчатого сечения дает зыачигельную экономию метал а и веса колес сравнительно с обычным устройством последних. Кроме того, изготовление такого вала в трубчатой его части вполне досfóïíî мало оборудованныммастерским иисключает необходимость постановки дорогостоя щих и тяжелых латроновобычной конструкции колеса.

При этом наибольшее облегчение конструкции кол.са получается при конфигурации системы .спиц обода, показанной на фиг. 1.

Особенностью данного устройства является раоота спиц только на сжатие при движении судна вперед и на растяжение — лри ходе назад.

Э го достигается, с одной стороны, тангенциальным и окружности 31 — 31 внутренних центров шарниров спиц, а не радиальным, как обычно, расположением спиц, с другой стороны, — тем, что сое инениг спиц 31 — 32 с ободом и с взлом осуществляется лри помощи шарниров. Благодаря последнему спицы не передают изгибающих моментов и могут быть выполнены весьма легкими. Наибольшее облегчение спиц может быть получено лри выполнении их из тоуб, как показано более детально на фиг. 11 — 14, На данном чертеже представлена конструкция шарнира спицы, соединяющая последнюю с валом, в двух вариантах: с помощью шаровой цапфы и с помощью вилки. Соединение послгдних с трубчатой частью спицы осуществляется лри помощи приварки к последней втулки ЗЗ, с которой детали предварительно свинчиваются при помощи нарезалной части их хвоста. Регулировка длины спиц может происходить путем выдвигания или вдвигания втулки 33 из трубы до сварки. В зависимости от условий .монтажа н эксплоатации упоры 34, к которым присоединяются шарниры спиц, могут быть связаны с валом не намертво, а сделаны передвижными, с регулировкой при помощи клиньев, как это показано на фиг. 11 — 14.

Обод (фиг. 1) может быть выполнен луггм приварки головок Зо к многоугольнику 22 — 22, сваренному из лолосовой стали. Последние могут быть либо стального литья, либо сварные.

В последнем случае они выр.заются газовой ргзкой из листового ж леза, причем утолщения и частях шарниров 5 полу.чаются наваркой круглых отрезков. С внутренней стороны к многоугольнику 22 — 22 привариваются упоры шарниров 32 спиц. Таким образом, стыки многоугольника обода компенсируются, с одной стороны, головками 36, а с другрй — упорами шарниров 32спиц. Головки36, работающие на изгиб, передают в соединении с многоугольником 22—

22 изгибающий момент весьма длинными стыками, ч=м и обеспечивается достаточная надежность этого соединения. Для удобства монтажа и ремонтов, обод раздела тся минимум на две части.

Стыки свертываются на планкаi болтамл. 1!рл таком устройстве обода и спиц, усилия, действующие на ту или иную головку, передаются сразу, непосредственно, без всяких промежуточных болтов, на весь обод, а с последнего — на вал всей системой спиц. Для обеспечения сопротивляемости колеса усилиям, случайно д.йствующим вдоль плиц, один из средних ободьев. помимо спиц 31 — 32, соединяется с валом системой распорок 38 — 39 (фиг. 2). Означенные упоры располагаются в параллельных оси вала плоскостях, проведенных чергз спицы. Соединение концов этих упоров с валом и с ободом может бить обеспечено шарнирами аналогичной с показанной на фиг. 11 конструкции, шарниров 31 спиц.

Г1ри разделении часгей 2 плиц по длине нз две части означенными упорами 38 — 39 снабжается ближний к борту средний обод (фиг. 2); лри этом положение наружного ряда частей 2 ллицфиксируется посредством серег 40. 41, соединяющих раз ьемно соответствующие половины частей 2 ллиц.

Обносный подшипник, для умгньшеиия трения и упрощения эксплоатации, в данном устройстве выполнен роликовым, с целью перекоса вала н незначительного осевого леремещ ния подшипника по длине его корпуса. Внутреннее кольцо подшипника плотно насаживается на цапфу.

Со стороны бор га подшипник делается раз.ьемным. На фиг. а изображен специальный для данных условий тлл подшипника,. помимо самоустанавливаемости, допускающий оезвредно значительную разверку валовой IHHHH, благодаря особенной системе смазки и предохран.иию от проникновения воды в подшипник. Для этих иглей к буртам 43 вала, фиксирующим колесо в основном направлении, лри ертываются рифленые облицовки 44 и 4б. Гребенки 46 имеют назнач нием иодъем ма "ла из сточной влнны 47, куда стекает смазка при помощи не показанной на чертеже соединительной трубки, также и из ванны 48, обратно на смазку подшил ика. Для этой цели гребенки делаются большой плошади, что достигается их большим диаметром и глубиной зубцов гребенки. С этой гребенки смазка на переднем ходу соскабливагтся скребком 49, а с последнего, через воронкообразный сток, стекает в канал э0, по которому подается в кана: и ретиего хода. Il,)и заднем ходе скребок 49 откидывается до ограничителя 51 лод действием пружиняиего рычага 52, нажимающего на боковую плоскость гребенки ползуичика 53 (фиг. 10).

При заднем ходе начииаег работать симметричное устройство 54. расположенное на лротивололожлой стороне гребенки 46. Указанное устройство заменяет специальный смазочный насос и может дать количество смазки, обеспечивающее несоприкосновение металла цапфы и подшипника или, по крайней мере, гяинимальный износ последних.

Во избежание утечки смазки по цалфе из подшипника облицовки 44 и 45 снабжаются гребенками 55. С последних масло всегда соскабливается скребками 56 в ванны 47 и 48; скребки сидят на пальцах 57, а нажим обеспечива тся контргрузиками 58 (фиг. 9). Во избежание порчи смазки от воды попадающая по цапфе в подшипник вода снимается совершенно аналогичными устройствами с гребенок 59 и дальше, из соответствующей ванны, стекает из подшипника самотеком.

Для облегчения веса уcTBHGFRH и парализсвания влияния искривления галовой линии соединение вала колеса с главней машиной или с редуктором осущестгляется с помощью трубчатых валов 60 (фиг. 2) и гибких муфт (фиг. 15 и 16), специально выработанных для предлагаемого устройства гребных колес. Передача крутящего момента на передний ход осуществляется при помощи трех сухарей 61 переднего хода. Эти сухари по концам навариваются шайбами из сверхтвердого сплава и обрабатываются по сфере, описанной из одного центра. Сдним.концом эти сухари опираются в шайбы 62,помещенные во втулках 63, вставленных в гнезда цапфы 28 вала. Другим кснцом сухари 61 опираются в шайбу 64,, лежащую во втулке 65, угираюшейся через прокладку 66 r; гайку 67, вьернутую в корпус 68, свернутый прп помощи болтов с фланцем, приваренным к промежуточному трубчатому валу 60. Под действием крутящего момента положение оси промежуточного вала 60 фиксируется вполне, определенным образом, причем нагрузка на сухари распределяется по трем сухарям :равномерно. Регулировкой гаек 67 можно ось вала 60 смещать и -тим центрировать валы.

Прокладка 66 имеет целью смягчить удары и вибрации. При перекосе осей валов 60 и 10 сухари при ращении колс с покачиваются. При заднем ходе сухари 61 слабгут, а крутящий момент передается другими тремя анологичными сухарями 70. Так как усилие передается шаровымн поверхностями нз сверхтвердсго сплава и без скольжения, то износ в данной муфте сведен до минимума.

Для восприятия осевых усилий по валу 60 в цапфе 28 монтируется при помощи шарового шарнира упорная тарелка 72 (фвг. 16), в которую сдирается соответстг ующая плоскость корпуса 68.

С главной машиной или с редуктором промежу точный вал 60 соединяется такой же муфтой.

Благодаря применению самоустанавливаюшихся подшипников и муфт предполагается парализовать вредное глияние искривления валовой линии, обусловливающее поломки валов, вызывающие простой судов. Этимне только удешевляется ремонт, но, кроме того. обеспечивается возможность значительного облегчения и удешевления поперечных креплений буксира.

Предмет изобретения.

Гребное колесо для судов с поворотными относительно своих осей плицами, отличающееся тем, что каждая из глиц выполнена из двух полых поворотных одна относительно другой частей 2, 4 с целью обеспечения путем их относительного поворота наивыгоднейшего угла. входа в воду и выхода кз воды плиц гребного колеса р

K авторскому свидетельству Н. Н. Иабачинекого Ю 41369 ивой

9Ar5 ."и Й

Эксперт Г. Н.(Волков

1ып.,йроипояиграф . Тамбовская, 12, Зак. 2056

Редактор Ю. H. Герман 1-"