Полезная модель относится к области судостроения в частности, к конструкциям судовых движительно-двигательных установок типа "поворотная колонка". The utility model relates to the field of shipbuilding, in particular, to the design of ship propulsion systems of the "rotary column" type.
Известна судовая движительно-двигательная установка типа "поворотная колонка", содержащая гребной винт, горизонтальную и вертикальную линию приводных валов и двигатель, размещенный в корпусе судна (см. книгу А.В.Гофмана. Движительно-рулевой комплекс и маневрирование судна. Л., "Судостроение", 1988 г., стр.17). Known ship propulsion system of the type of "rotary column" containing a propeller, a horizontal and vertical line of drive shafts and an engine located in the hull of the ship (see book A.V. Hoffmann. Propulsion and steering complex and maneuvering of the vessel. L., Shipbuilding, 1988, p. 17).
Указанное устройство имеет угловую передачу крутящего момента от двигателя к движителю, что уменьшает надежность конструкции, снижает КПД за счет дополнительных механических потерь. Расположение двигателя в корпусе судна уменьшает полезный объем трюмов судна. The specified device has an angular transmission of torque from the engine to the propulsion, which reduces the reliability of the structure, reduces efficiency due to additional mechanical losses. The location of the engine in the hull reduces the useful volume of the holds of the vessel.
Частично указанного недостатка лишена судовая движительно-двигательная установка типа "поворотная колонка", содержащая заключенный в герметичный обтекаемый кожух приводной электродвигатель и соединенный с ним посредством вала гребной винт, причем кожух установлен с возможностью поворота в горизонтальной плоскости (см. журнал "NAVIGATOR", Международный морской журнал N 2/94, стр.8, фото: движитель типа "AZIPOD"). Partially indicated drawback is deprived of the ship's propulsion system of the “rotary column” type, comprising a drive motor enclosed in a sealed streamlined casing and a propeller connected to it by means of a shaft, the casing being mounted for rotation in a horizontal plane (see the journal "NAVIGATOR", International Maritime Journal N 2/94, p. 8, photo: mover like "AZIPOD").
Данная конструкция предусматривает размещение электродвигателя в герметичном обтекаемом кожухе поворотной колонки, что увеличивает полезный объем трюмов судна, а также количество альтернативных вариантов компоновочных решений общего расположения в корпусе судна.This design provides for the placement of the electric motor in a sealed streamlined casing of the rotary column, which increases the useful volume of the ship's holds, as well as the number of alternative layout solutions for the general arrangement in the ship's hull.
Недостатком такой конструкции является пониженный коэффициент полезного действия (КПД) установки вследствие гидродинамических потерь на корпусе обтекателя ступицы гребного винта. The disadvantage of this design is the reduced efficiency (efficiency) of the installation due to hydrodynamic losses on the body of the fairing of the propeller hub.
Указанные потери связаны с разрежением на обтекателе ступицы (результирующая сила направлена против вектора упора), которое возникает из-за наличия ступичного вихря за гребным винтом. Ступичный (осевой) вихрь появляется вследствие индуцированных гребным винтом окружных (тангенциальных) вызванных скоростей потока. Кроме того, следует отметить, что относительный диаметр ступицы гребного винта из-за условий размещения электродвигателя составляет не менее dст/D=0,3. При относительном диаметре ступицы гребного винта dст/D=0,3 потери на обтекателе (уменьшение упора гребного винта) составляют 4-5%.These losses are associated with a rarefaction at the fairing of the hub (the resulting force is directed against the stop vector), which occurs due to the presence of a hub vortex behind the propeller. The hub (axial) vortex appears due to the circumferential (tangential) induced flow velocities induced by the propeller. In addition, it should be noted that the relative diameter of the propeller hub due to the placement conditions of the electric motor is at least d st / D = 0.3. With a relative diameter of the propeller hub d article / D = 0.3, the losses on the fairing (reduction of the propeller stop) are 4-5%.
Частично указанного недостатка лишена конструкция судовой движительно-двигательной установки типа «поворотная колонка» (см. патент Российской федерации № 2119875, кл. B63H 20/00, 20/08, 21/17, 23/24, опубл. 1998), выбранная в качестве прототипа, которая содержит установленный с возможностью поворота в горизонтальной плоскости герметичный обтекаемый кожух с электродвигателем и гребным винтом. Приводной электродвигатель выполнен биротативным с вращающимися в противоположных направлениях статором, соединенным с валом гребного винта, и ротором, соединенным другим валом с установленным за гребнем винтом контрпропеллером, при этом вал последнего установлен внутри выполненного полым вала гребного винта.Partially indicated drawback is deprived of the design of the ship propulsion system of the type "rotary column" (see patent of the Russian Federation No. 2119875, CL B63H 20/00, 20/08, 21/17, 23/24, publ. 1998), selected in as a prototype, which contains installed with the possibility of rotation in a horizontal plane sealed streamlined casing with an electric motor and a propeller. The drive electric motor is made birotative with a stator rotating in opposite directions, connected to the propeller shaft, and a rotor connected to another shaft with a counter-propeller installed behind the screw comb, while the shaft of the latter is installed inside the propeller shaft made hollow.
Недостатком такого решения является то, что контрпропеллер закреплен на валу наружном по отношению к внутреннему валу гребного винта, что ведет к необходимости увеличения размеров ступицы контрпропеллера и, естественно к увеличению размеров контрпропеллера (различным гидродинамическим характеристикам гребного винта и контрпропеллера) и увеличению сопротивления (снижение упора). В конечном итоге к снижению коэффициента полезного действия. The disadvantage of this solution is that the counter-propeller is mounted on the shaft of the propeller outer with respect to the inner shaft of the propeller, which leads to the need to increase the size of the hub of the counter-propeller and, naturally, to increase the size of the counter-propeller (various hydrodynamic characteristics of the propeller and counter-propeller) and increase the resistance (lowering the stop ) Ultimately, a decrease in efficiency.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение коэффициента полезного действия движительно-рулевой колонки. The task to which the utility model is directed is to increase the efficiency of the propulsion-steering column.
Это достигается тем, что валы с гребными винтами располагаются на роторе и статоре соосно, причем один из них тянущий, а второй толкающий. This is achieved by the fact that the shafts with propellers are located on the rotor and stator coaxially, with one of them pulling and the other pushing.
На фиг. 1 представлена конструкция биротативной электродвижительной рулевой колонки, содержащая установленный с возможностью поворота в горизонтальной плоскости герметичный обтекаемый кожух 1, биротативный злектродвигатель 2 с ротором 3 и статором 4, которые соединены с соосно расположенными валами 5 и 6 с установленными на них гребными винтами 7 и 8 соответственно, один из которых является тянущим, а второй толкающим. In FIG. 1 shows the design of a biirotational electromotive steering column, comprising a sealed streamlined casing 1 mounted with the possibility of rotation in a horizontal plane, a biotic motor 2 with a rotor 3 and a stator 4, which are connected to coaxially located shafts 5 and 6 with propellers 7 and 8 mounted on them, respectively , one of which is pulling, and the second pushing.
Работа конструкции осуществляется следующим образом: при подаче напряжения на биротативный электродвигатель статор 4 вместе с валом 3 и гребным винтом 7 начинает вращаться в одном направлении, а ротор 3 с валом 6 и гребным винтом 8 вращается в противоположном направлении. The design is carried out as follows: when voltage is applied to the rotational motor, the stator 4 together with the shaft 3 and the propeller 7 starts to rotate in one direction, and the rotor 3 with the shaft 6 and the propeller 8 rotates in the opposite direction.
Предлагаемое техническое решение является новым: в отличие от прототипа валы с гребными винтами располагаются на роторе и статоре последовательно соосно, причем один из них тянущий, а второй толкающий. The proposed technical solution is new: in contrast to the prototype, shafts with propellers are located on the rotor and stator in series with one another, one of which is pulling and the second is pushing.
Предлагаемое техническое решение позволяет уменьшить гидродинамическое сопротивление и повысить коэффициент полезного действия за счет применения одинаковых по габаритам и техническим характеристикам гребных винтов.The proposed technical solution allows to reduce the hydrodynamic resistance and increase the efficiency due to the use of the propellers of the same dimensions and technical characteristics.
