RU179428U1 - Винтолопастной электромагнитный движитель глубоководного применения - Google Patents
Винтолопастной электромагнитный движитель глубоководного применения Download PDFInfo
- Publication number
- RU179428U1 RU179428U1 RU2017127581U RU2017127581U RU179428U1 RU 179428 U1 RU179428 U1 RU 179428U1 RU 2017127581 U RU2017127581 U RU 2017127581U RU 2017127581 U RU2017127581 U RU 2017127581U RU 179428 U1 RU179428 U1 RU 179428U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- rotor
- sea water
- propeller
- winding
- stator core
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H1/00—Propulsive elements directly acting on water
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Abstract
Предлагаемая полезная модель относится к объектам подводного перемещения: лодкам и телеуправляемым необитаемым подводным аппаратам.Движитель содержит в неподвижной части цилиндрический корпус из карбида кремния с размещенным внутри него шихтованным ферромагнитным сердечником статора с трехфазной капсулированной обмоткой, пропитанной специальной смолой из диэлектрика, устойчивого к повреждению морской водой. Внутри сердечника статора, с зазором по радиальному направлению, расположен шихтованный ферромагнитный сердечник ротора, имеющий полюса из постоянных ниодимовых магнитов, и стержневую короткозамкнутую обмотку. Во внутренней цилиндрической полой части ротора на трубчатой конструкции размещены без центральной ступицы винтолопастные элементы движителя.Внутри полых частей ротора и корпуса размещены сетчатые фильтры грубой и тонкой очистки морской воды.Технический результат заключается в повышении экономичности преобразования электроэнергии и экономии материальных ресурсов на изготовление с применением существующей технологии электромашиностроения с исключением возможных специальных мер по компенсации давления морской воды на больших глубинах. 2 ил.
Description
Полезная модель относится к основным элементам подводного электрооборудования, а именно к движителям и предназначена для пространственного перемещения водных объектов различного назначения в морской воде по системе прямого привода, например, таких как подводные лодки и необитаемые телеуправляемые подводные аппараты инспекции трубопроводов, подводных конструкций, для поиска затонувших технических устройств.
Известно согласно [1] устройство, предназначенное для перемещений в жидкой среде, состоящее из приводного двигателя и винта, осуществляющее поступательное движение за счёт преобразования электроэнергии в двигателе и передачи её лопастному винту. При этом двигатель и винт пространственно разделены и последний находится в жидкой среде.
Недостатком такого устройства является наличие вала, соединяющего винт и приводной двигатель, что не только увеличивает массу устройства и количество деталей трения, но и снижает коэффициент полезного действия (КПД). Наряду с этим не предусмотрены конструктивные меры обеспечения глубоководного применения.
Известно также [2] устройство, которое содержит конструкцию, аналогичную синхронному электродвигателю без демпферной (пусковой) обмотки, но явнополюсного магнитоэлектрического возбуждения. При этом рабочие элементы движителя, создающие тягу (усилие) поступательного перемещения в виде винтовых лопастей из металла или углепластика закреплены во внутренней цилиндрической части самого шихтованного сердечника ротора.
Описанная конструкция имеет следующие недостатки:
1. Любой вариант крепления лопастей в шихтованном сердечнике ротора нарушает магнитопроводимость ферромагнетика и вызывает дополнительные потери энергии при её преобразовании.
2. Отсутствие демпферной обмотки на роторе усложняет процесс пуска в работу синхронного двигателя и может нарушить его работу при динамических операциях по нагрузке.
3. Использование электрической редукции ограничивает универсальность использования устройства так как, с одной стороны требует разработку новой технологической оснастки, отличной от широко используемой для серийно выпускаемых различными производителями электродвигателей, а с другой накладывает определенные ограничения на выбор количества чисел пар полюсов машины, зубцов сердечников статора и ротора и соответственно рабочие скорости объекта движения.
Наиболее близким техническим решением к заявляемой полезной модели является один из вариантов, описанных в [3], а именно КЭДД-кольцевой электродвигатель движитель с гребным винтом без ступицы. Он представляет собой синхронный электродвигатель с возбуждением от постоянных магнитов (СДПМ). Подвес ротора в нем выполнен на керамических подшипниках скольжения, смазываемых и охлаждаемых забортной водой, имеется модульное герметичное исполнение обмоток и сегментная конструкция гребного винта (ГВ) из композиционного материала, позволяющая производить замену лопастей из композиционного материала без проведения демонтажа самой установки.
Основным недостатком описанной конструкции является невозможность использования её в условиях глубоководного погружения из-за возможной большой разницы давлений внутри и снаружи корпуса синхронного электродвигателя, что может привести к разрушению элементов обмотки статора. Кроме этого возможное отсутствие у СДПМ демпферной обмотки приводит с одной стороны к росту уровня динамических колебаний в скорости вращения винтолопастных элементов движителя, а с другой стороны к необходимости принятия дополнительных мер по обеспечению начального пускового момента.
Целью предлагаемой полезной модели является увеличение коэффициента полезного действия в установившемся режиме, надежное обеспечение начального пускового момента и повышение устойчивости в работе при динамических изменениях нагрузки.
Задачей, на которую направлено конструктивное решение заявляемой полезной модели, является максимальное использование существующих технологий изготовления серийно выпускаемых электродвигателей и исключение возможных специальных мер по компенсации давления морской воды при глубоководном применении.
Для достижения указанной цели предложен винтолопастной электромагнитный движитель глубоководного применения, содержащий синхронный электродвигатель магнитоэлектрического возбуждения с шихтованным ферромагнитным цилиндрическим сердечником статора с капсулированной трехфазной обмоткой, пропитанной водостойкой от морской воды изоляцией, отличающийся тем, что вращающийся шихтованный ферромагнитный сердечник ротора электродвигателя имеет неодимовые постоянные магниты радиальной намагниченности и короткозамкнутую пусковую (демпферную) обмотку, размещен с зазором радиального направления внутри сердечника статора на трубчатой цилиндрической конструкции, внутри которой расположены винтовые сегментированные лопасти без центральной ступицы, при этом винтолопастной электромагнитный движитель оснащён сетчатыми фильтрами грубой и тонкой очистки морской воды, охлаждающей обмотки и сердечники статора и ротора.
Технический результат заключается в повышении экономичности преобразования электроэнергии и экономии материальных ресурсов на изготовление с применением существующей технологии электромашиностроения с исключением возможных специальных мер по компенсации давления морской воды на больших глубинах.
Технический результат достигается совокупностью всех признаков, заявленных в формуле полезной модели.
В отличие от прототипа, в котором размещение лопастей движителя внутри сердечника ротора электродвигателя исключает использование вала, что удешевляет конструкцию, однако нарушает магнитопроводимость ферромагнетика и вызывает дополнительные потери энергии при её преобразовании, в предлагаемой полезной модели лопасти размещены в трубчатой конструкции, что исключает такие потери.
В заявляемой полезной модели, так же, как и в прототипе, используется электродвигатель магнитоэлектрического возбуждения, но в прототипе не предусмотрена демпферная обмотка, что ведёт к возникновению неустойчивости в работе при динамических скачках нагрузки. Такое устранено в заявляемой полезной модели за счет введения в конструкцию короткозамкнутой пусковой (демпферной) обмотки. Именно действие этой обмотки позволяет устранять отмеченную неустойчивость.
В заявляемой полезной модели, в отличие от прототипа, предусмотрена возможность глубоководного применения с охлаждением морской водой за счет прохождения её через сетчатые фильтры грубой и тонкой очистки при вращении сегментообразных лопастей от работы синхронного электродвигателя магнитоэлектрического возбуждения с пусковой (демпферной) короткозамкнутой обмоткой на сердечнике ротора.
Предлагаемая полезная модель винтолопастного электромагнитного движителя глубоководного применения устроена согласно чертежу на фиг. 1 и фиг. 2 следующим образом.
В цилиндрическом корпусе 1, из карбида кремния, размещен шихтованный из листов электротехнической стали сердечник статора 8, в пазах которого располагается трехфазная капсулированная электропроводящая обмотка 7, пропитанная водостойкой изоляцией. Внутри сердечника статора 8 на расстоянии рабочего зазора радиального направления расположен шихтованный из листов электротехнической стали сердечник ротора 5 с пазами для полюсов 9 постоянных ниодимовых магнитов Nd-Fe-B и пазами для размещения электропроводящих стержней 15 пусковой обмотки с короткозамыкающими кольцами 6, 12. Сердечник ротора напрессован на трубчатую конструкцию 4 из карбида кремния, внутри которого размещены сегментообразные винтовые лопасти 14 без центральной ступицы из композиционного материала. Внутри статора подвес ротора обеспечен работой двух керамических подшипников скольжения 3, 16, смазываемых и охлаждаемых забортной водой и размещенных в двух щитах 2, 19, фиксируемых по окружности болтами 11 с резьбой. Винтовые лопасти с двух противоположных сторон осевого направления защищены сетчатыми фильтрами 15 грубой очистки морской воды, и они фиксируются по внутренней поверхности цилиндра подвесок.
Рабочий зазор между сердечниками статора и ротора, с двух противоположных сторон осевого направления, защищены сетчатыми фильтрами 13 тонкой очистки морской воды, и они фиксируются к внутренней цилиндрической части корпуса модели, а сам корпус 1 опирается и фиксируется на опорной раме 18.
В сердечнике ротора имеются цилиндрические сквозные отверстия 17, параллельные стержням короткозамкнутой обмотки ротора, и они служат для циркуляции морской воды при работе модели, улучшая теплоотвод и поддерживая допустимую рабочую температуру элементов модели.
Для возможности транспортировки всей конструкции имеется рым-болт 10, фиксируемый к корпусу.
Описываемый винтолопастной электромагнитный движитель глубоководного применения работает следующим образом. При подаче трехфазного напряжения промышленной частоты или частоты обусловленной работой специального преобразователя на обмотку 7 статора от возникающего тока появляется бегущее вдоль окружности магнитное поле. Магнитный поток от этого поля замыкается через сердечники статора 8 и ротора 5, проходя дважды через рабочий зазор 8. Во встречном направлении по аналогичному контуру замыкается магнитный поток, создаваемый двумя соседними постоянными магнитами радиальной намагниченности, а также поток, создаваемый током короткозамкнутой обмотки 15, 6, который проходит по ней от индуктированной электродвижущей силы. Взаимодействие перечисленных потоков приводит к появлению тангенциальных электромагнитных сил, совокупные действия которых создает результирующий электромагнитный момент, вращающий ротор и лопасти винта. Ввиду кривизны поверхностей лопастей винта образуются силы реакции морской воды осевого направления, совокупное действие которых приводит к поступательному перемещению объекта, на котором посредством опорной рамы 18 зафиксирован (закреплен) движитель.
В заключении отметим, что в прототипе хотя и используется синхронный электродвигатель магнитоэлектрического возбуждения, вращающий в своем сердечнике ротора винт в виде сегментообразных лопастей, обеспечивая поступательное перемещение объекта, но в сравнении с заявляемой моделью не обеспечивает устойчивость в работе при динамических колебаниях нагрузки, не предусматривает возможность глубоководного применения и охлаждения обмотки морской водой одновременной возможностью очистки её за счет фильтров и периодических реверсов в направлении вращения.
1. Справочник по теории корабля. Под редакцией Войткунского Я.И. Том 1. - Л.: Судостроение, 1985, с 432.
2. Электромагнитный движитель в жидких средах с электрической редукцией. Патент РФ № 2421373, В63Н 1/26.
3. Бочаров Л.Ю. Характеристики зарубежных технологий создания кольцевых электродвигателей - движителей для необитаемых подводных аппаратов и кораблей. // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2014, т. 7, №2, стр. 88 (с. 86-90).
Claims (1)
- Винтолопастной электромагнитный движитель глубоководного применения, содержащий синхронный электродвигатель магнитоэлектрического возбуждения с шихтованным ферромагнитным цилиндрическим сердечником статора с капсулированной трехфазной обмоткой, пропитанной водостойкой от морской воды изоляцией, отличающийся тем, что вращающийся шихтованный ферромагнитный сердечник ротора электродвигателя имеет неодимовые постоянные магниты радиальной намагниченности и короткозамкнутую пусковую (демпферную) обмотку, размещен с зазором радиального направления внутри сердечника статора на трубчатой цилиндрической конструкции, внутри которой расположены винтовые сегментированные лопасти без центральной ступицы, при этом винтолопастной электромагнитный движитель оснащён сетчатыми фильтрами грубой и тонкой очистки морской воды, охлаждающей обмотки и сердечников статора и ротора.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017127581U RU179428U1 (ru) | 2017-08-01 | 2017-08-01 | Винтолопастной электромагнитный движитель глубоководного применения |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017127581U RU179428U1 (ru) | 2017-08-01 | 2017-08-01 | Винтолопастной электромагнитный движитель глубоководного применения |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU179428U1 true RU179428U1 (ru) | 2018-05-15 |
Family
ID=62151797
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017127581U RU179428U1 (ru) | 2017-08-01 | 2017-08-01 | Винтолопастной электромагнитный движитель глубоководного применения |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU179428U1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114750922A (zh) * | 2022-05-13 | 2022-07-15 | 江南造船(集团)有限责任公司 | 一种控制船舶行驶的动力装置及船舶 |
RU222322U1 (ru) * | 2023-10-23 | 2023-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Судоимпэкс" | Погружной высокооборотный многофазный кольцевой электродвигатель |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2605606A (en) * | 1950-05-19 | 1952-08-05 | Alfred M Pilz | Variable pitch tube propeller |
WO2003082669A1 (en) * | 2002-03-29 | 2003-10-09 | Alstom Schilling Robotics | Thruster for submarine vessels |
RU2349494C2 (ru) * | 2005-11-30 | 2009-03-20 | Фарит Файзович Уразов | Винторулевая колонка с безвальным электромагнитным движителем |
-
2017
- 2017-08-01 RU RU2017127581U patent/RU179428U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2605606A (en) * | 1950-05-19 | 1952-08-05 | Alfred M Pilz | Variable pitch tube propeller |
WO2003082669A1 (en) * | 2002-03-29 | 2003-10-09 | Alstom Schilling Robotics | Thruster for submarine vessels |
RU2349494C2 (ru) * | 2005-11-30 | 2009-03-20 | Фарит Файзович Уразов | Винторулевая колонка с безвальным электромагнитным движителем |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Бочаров Л.Ю. "Характеристика зарубежных технологий создания кольцевых электродвигателей-движителей для необитаемых подводных аппаратов и кораблей". Фундаментальная и прикладная гидрофизика, 2014, т.7, с.86-90. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114750922A (zh) * | 2022-05-13 | 2022-07-15 | 江南造船(集团)有限责任公司 | 一种控制船舶行驶的动力装置及船舶 |
CN114750922B (zh) * | 2022-05-13 | 2023-09-12 | 江南造船(集团)有限责任公司 | 一种控制船舶行驶的动力装置及船舶 |
RU222322U1 (ru) * | 2023-10-23 | 2023-12-20 | Общество с ограниченной ответственностью "Судоимпэкс" | Погружной высокооборотный многофазный кольцевой электродвигатель |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Yan et al. | A review of progress and applications of ship shaft-less rim-driven thrusters | |
Kirtley et al. | Motors for ship propulsion | |
EP0566787B1 (en) | Dual propeller shock resistant submersible propulsor unit | |
US8299669B2 (en) | Rim driven thruster having transverse flux motor | |
CN102803064B (zh) | 推力发生装置 | |
Shen et al. | Design of novel shaftless pump-jet propulsor for multi-purpose long-range and high-speed autonomous underwater vehicle | |
CN212172503U (zh) | 一种水润滑轴承支撑的周向多电机驱动的环形电力推进器 | |
CN102195403B (zh) | 一种大气隙低噪声机桨一体化永磁推进装置 | |
CN104326073A (zh) | 船用永磁电机推进器螺旋桨 | |
RU2722873C1 (ru) | Движительный комплекс с кольцевым электродвигателем для подводных аппаратов большой автономности | |
CN105270594A (zh) | 一种永磁电机推进技术 | |
RU179428U1 (ru) | Винтолопастной электромагнитный движитель глубоководного применения | |
EP2594477A1 (en) | Rim driven thruster having transverse flux motor | |
CN112688454B (zh) | 一种交替极转子表面形状优化的永磁容错游标轮缘推进电机 | |
KR20120063367A (ko) | 선박용 추진 장치 및 이를 포함하는 선박 | |
CN107521646A (zh) | 一种磁轴承轮缘式电机驱动的对转螺旋桨驱动装置 | |
US20070046131A1 (en) | Boat drive | |
CN210297357U (zh) | 一种轮缘电机 | |
CN212958930U (zh) | 一种管道发电装置 | |
Cao et al. | Research on the structure and principle of axial-radial flux switched reluctance rim driven motor | |
CN203921179U (zh) | 对转螺旋桨驱动装置 | |
WO2022160514A1 (zh) | 无换向装置超导直流电机 | |
FI76748C (fi) | Till fartyg fast ansluten motorpropeller. | |
Yu et al. | Preliminary design of rim-electric driven propeller and effect factor analysis on cogging torque | |
Tuohy et al. | Induction rim-drive for a marine propulsor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20180802 |