RU2053166C1

RU2053166C1 - Attached thruster

Info

Publication number: RU2053166C1
Application number: RU92001868A
Authority: RU
Inventors: Анатолий Александрович Кеслер
Original assignee: Анатолий Александрович Кеслер
Priority date: 1992-10-22
Filing date: 1992-10-22
Publication date: 1996-01-27

Abstract

FIELD: shipbuilding. SUBSTANCE: attached thruster has propulsive unit 5 secured in end portion of beam 2 which is articulated to ship's hull and suspended from ropes 7 connected with their drive. Propulsive unit 5 is connected with beam 2 by means of rigid profiled ring 3 which is connected in its turn with unit 5 for relative angular motion about axis parallel to plane of ring due to rollers arranged between unit and ring. Unit 5 is connected with ropes 7 at two diametrically opposite points which are most distant from its axis of rotation. Housing of unit 5 is made in form of water- tight volume where motor for driving the propeller is located. Secured on bottom of unit 5 are two walls which form U-shaped nozzle for propeller together with bottom. Swivel rudders directly adjoin the nozzle. EFFECT: enhanced reliability. 2 cl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к судостроению, в частности к судовым устройствам для управления судном. The invention relates to shipbuilding, in particular to ship devices for controlling a ship.

Известно подруливающее устройство, выполненное в виде водометного устройства (авт. св. СССР N 1211146, кл. В 63 Н 25/46, 1986), содержащее водозаборник, осевой насос и два выходных канала, с помощью которых обеспечивается выброс воды в сторону левого или правого борта. В каналах установлены заслонки, которые также могут быть использованы в качестве направляющих лопаток. Подруливающее устройство жестко крепится либо в корпусе, либо на поверхности судна в его подводной части. Known bow thruster made in the form of a water-jet device (ed. St. USSR N 1211146, class B 63 N 25/46, 1986), containing a water intake, an axial pump and two outlet channels, with the help of which water is ejected towards the left or starboard. Flaps are installed in the channels, which can also be used as guide vanes. The thruster is rigidly mounted either in the hull or on the surface of the vessel in its underwater part.

Данное устройство с точки зрения его гидромеханической эффективности имеет существенные недостатки: перемещение жидкости в искривленном канале сопряжено с потерями напора в потоке; значительное искривление набегающего потока и, следовательно, повышенное сопротивление на входе в водомет при движении судна по криволинейной траектории (на повороте); поскольку устройство является стационарным, для его осмотра и ремонта необходимо осушать оконечность судна. This device from the point of view of its hydromechanical efficiency has significant disadvantages: the movement of fluid in a curved channel is associated with pressure losses in the flow; significant curvature of the incoming flow and, therefore, increased resistance at the entrance to the water jet when the vessel moves along a curved path (at a bend); since the device is stationary, for its inspection and repair it is necessary to drain the tip of the vessel.

Наиболее близким к предлагаемому является подруливающее устройство навесного типа (патент США N 2359382, кл. В 63 Н 25/42, опубл. 1944), содержащее пропульсивный блок, закрепленный в оконечности балки, второй конец которой связан с корпусом судна, причем пропульсивный блок посредством тросов соединен с приводом его подъема. Closest to the proposed one is a hinged-type bow thruster (US Pat. No. 2,359,382, class B 63 H 25/42, publ. 1944), comprising a propulsion block fixed at the tip of the beam, the second end of which is connected to the hull of the vessel, the propulsion block being ropes connected to the drive of its lifting.

Конструкцией устройства предусмотрено, что плоскость действия винта в любом случае остается неизменной (она параллельна диаметральной плоскости судна). Из этого следует, что при поступательном движении судна направление набегающего на винт потока перпендикулярно оси его вращения, то есть винт работает с минимальной эффективностью. The design of the device provides that the plane of action of the screw in any case remains unchanged (it is parallel to the diametrical plane of the vessel). From this it follows that with the progressive movement of the vessel, the direction of the flow incident on the screw is perpendicular to the axis of its rotation, that is, the screw works with minimal efficiency.

Сущность изобретения заключается в следующем. The invention consists in the following.

Навесное подруливающее устройство, содержащее пропульсивный блок, закрепленный в оконечности балки, второй конец которой связан с корпусом судна, причем пропульсивный блок посредством тросов соединен с приводом его подъема, снабжено жестким профилированным кольцом, которым пропульсивный блок соединен с балкой, причем жесткое профилированное кольцо связано с пропульсивным блоком с возможностью их относительного углового перемещения вокруг оси, перпендикулярной плоскости кольца, а с балкой кольцо связано с возможностью их относительного углового перемещения вокруг оси, параллельной плоскости кольца, при этом пропульсивный блок соединен с вышеупомянутыми тросами в двух диаметрально противолежащих и наиболее удаленных от его оси вращения точках, выполнен с П-образной насадкой и снабжен двумя рулями. A hinged thruster comprising a propulsion unit fixed at the tip of the beam, the second end of which is connected to the hull of the vessel, the propulsion unit being connected via cables to the drive of its lifting, equipped with a rigid profiled ring, by which the propulsion block is connected to the beam, and the rigid profiled ring is connected with a propulsive block with the possibility of their relative angular movement around an axis perpendicular to the plane of the ring, and with the beam the ring is connected with the possibility of their relative th angular movement about an axis parallel to the plane of the ring, wherein the propulsion unit is connected to the aforementioned cables in two diametrically opposite and most distant from its axis of rotation points is configured U-shaped piece and provided with two rudders.

Кроме того, устройство снабжено приводом углового перемещения пропульсивного блока относительно жесткого профилированного кольца, причем привод включает гибкую тягу, а его механизм размещен в полости упомянутой балки. In addition, the device is equipped with a drive for angular movement of the propulsive block relative to the rigid shaped ring, the drive including flexible traction, and its mechanism is placed in the cavity of the said beam.

На фиг. 1 изображен состав, образованный из толкача и двух барж, причем на головной барже установлено подруливающее устройство; на фиг.2 навесное подруливающее устройство, вид сбоку; на фиг.3 то же, вид сверху; на фиг.4 разрез А-А на фиг.2; на фиг.5 вид Б на фиг.4; на фиг.6 разрез В-В на фиг.4; на фиг. 7 разрез Г-Г на фиг.5; на фиг.8 разрез А-А на фиг.2 после поворота пропульсивного блока относительно кольца на угол α на фиг.9 узел I на фиг.3; на фиг.10 разрез Д-Д на фиг.9. In FIG. 1 shows a train formed from a pusher and two barges, with a thruster installed on the head barge; figure 2 hinged thruster, side view; figure 3 is the same, a top view; in Fig.4 a section aa in Fig.2; figure 5 view B in figure 4; in Fig.6 section BB in Fig.4; in FIG. 7 section GG in figure 5; in Fig.8 a section aa in Fig.2 after the rotation of the propulsive block relative to the ring at an angle α in Fig.9 node I in Fig.3; figure 10 section DD in figure 9.

Навесное подруливающее устройство установлено, например, в носовой оконечности несамоходного судна 1. Устройство включает балку 2, выполненную в виде рамы, у которой одна оконечность шарнирно закреплена на корпусе судна 1, а другая также шарнирно связана с жестким профилированным кольцом 3 посредством закрепленных на нем двух цилиндрических кронштейнов 4. A hinged thruster is installed, for example, in the bow of a non-self-propelled vessel 1. The device includes a beam 2 made in the form of a frame in which one tip is pivotally mounted on the hull of the vessel 1, and the other is also pivotally connected to a rigid shaped ring 3 by means of two attached to it cylindrical brackets 4.

Кольцо 3 охватывает корпус пропульсивного блока 5, у которого по окружности выполнено соответствующее кольцу 3 углубление. Между поверхностями кольца 3 и блока 5 заключены ролики 6. Это создает возможность углового перемещения (поворота) блока 5 относительно кольца 3 вокруг оси, перпендикулярной плоскости кольца 3. Такой поворот выполняется как в правую, так и в левую сторону с помощью гибких тяг 7, у которых один конец закреплен в диаметральной плоскости блока 5 (точки крепления F и К на фиг.4), а другой связан с брусом 8, имеющим отверстие с винтовой нарезкой и перемещающимся вдоль червячного вала 9 при работе двигателя 10. Поворот блока 5 осуществляется стравливанием одной из тяг 7 и одновременным натяжением другой. Ring 3 covers the housing of the propulsion unit 5, in which a recess corresponding to ring 3 is made around the circumference. Rollers 6 are enclosed between the surfaces of the ring 3 and block 5. This creates the possibility of angular movement (rotation) of the block 5 relative to the ring 3 around an axis perpendicular to the plane of the ring 3. This rotation is performed both to the right and left sides using flexible rods 7, in which one end is fixed in the diametrical plane of block 5 (fastening points F and K in Fig. 4), and the other is connected to a beam 8 having a screw-threaded hole and moving along the worm shaft 9 when the engine 10 is running. The block 5 is rotated by etching about the bottom of the rods 7 and simultaneously pulling another.

Гибкие тяги 7 проходят по поверхности блока 5 и через отверстие (прорезь) 11 и в торцовой части балки 3 пропущены в полость последней, где находится механизм привода. Flexible rods 7 pass along the surface of the block 5 and through the hole (slot) 11 and in the end part of the beam 3 are passed into the cavity of the latter, where the drive mechanism is located.

Привод гибких тяг 7 может быть упрощен, если обе тяги 7 присоединить к одному (общему) механизму. The drive of flexible rods 7 can be simplified if both rods 7 are connected to one (common) mechanism.

Подруливающее устройство также включает жесткую объемную консоль 12, которая закреплена на корпусе судна 1 и располагается над пропульсивным блоком 5. На консоли 12 размещен барабан 13 системы привода тросов 14, концы которых закреплены на блоке 5 в двух диаметрально противолежащих и наиболее удаленных от оси вращения блока 5 точках. The thruster also includes a rigid volumetric console 12, which is mounted on the hull of the vessel 1 and is located above the propulsive block 5. On the console 12 there is a drum 13 of the cable drive system 14, the ends of which are fixed on the block 5 in two diametrically opposite and most remote from the axis of rotation of the block 5 points.

Корпус пропульсивного блока 5 выполнен в виде водонепроницаемого объема, в котором размещен мотор 15 привода гребного винта 16. В качестве мотора 15 может быть использован гидромотор. На днище корпуса блока 5 закреплены две стенки, образующие вместе с днищем П-образную насадку 17 гребного винта 16. Поворотные рули 18 непосредственно прилегают к насадке 17. Привод поворота рулей 18 не показан. The housing of the propulsive block 5 is made in the form of a waterproof volume, in which the motor 15 of the propeller drive 16 is placed. As a motor 15, a hydraulic motor can be used. Two walls are fixed on the bottom of the case of block 5, forming together with the bottom a U-shaped nozzle 17 of the propeller 16. The steering wheels 18 are directly adjacent to the nozzle 17. The drive for turning the steering wheels 18 is not shown.

Источником энергии для подруливающего устройства может служить двигатель (электрическая установка 19), размещенный на палубе судна 1. Энергетическая установка 19 связана с гидромашиной 20, а также через муфту сцепления (не показана) и цепную передачу с барабаном 13. С помощью гидромашины 20 рабочая жидкость (масло) по трубопроводам 21 прокачивается через мотор 15, от которого вращающий момент через систему валов подается к гребному винту 16. The thruster can be powered by an engine (electrical installation 19) located on the deck of ship 1. The power installation 19 is connected to the hydraulic machine 20, as well as through a clutch (not shown) and a chain gear with the drum 13. Using the hydraulic machine 20, the working fluid (oil) through pipelines 21 is pumped through motor 15, from which torque is supplied through the shaft system to the propeller 16.

При реализации описанной системы передачи вращающего момента от энергетической установки 19 к гребному винту 16 возникает сложность в конструктивном исполнении трубопровода 21 в местах шарнирных соединений: судно-балка, балка-кольцо, кольцо-блок. В рассматриваемом техническом решении в этих местах (узлах) предусмотрены гибкие, свернутые по винтовой линии (в виде спирали) участки трубопровода 21. При относительном угловом перемещении звеньев устройства в отмеченных местах спиральные участки трубопровода 21 сворачиваются или разворачиваются. Жесткие участки трубопровода 21 закреплены в полости балки 2 и в специальном кожухе 22. When implementing the described system of transmitting torque from the power plant 19 to the propeller 16, there is a difficulty in the design of the pipe 21 in places of articulation: a beam ship, a beam beam, a ring block. In the considered technical solution, in these places (nodes), flexible sections of the pipeline 21 are provided that are rolled along a helical line (in the form of a spiral). With relative angular movement of the device links in the marked places, the spiral sections of the pipeline 21 are folded or unfolded. Hard sections of the pipe 21 are fixed in the cavity of the beam 2 and in a special casing 22.

Шарнирное крепление балки 2 на корпусе судна 1 целесообразно выполнить с амортизирующим звеном. В качестве такого звена предусмотрена резиновая втулка 23. The hinged mounting of the beam 2 on the hull of the vessel 1, it is advisable to perform with a shock absorbing link. A rubber sleeve 23 is provided as such a link.

Подруливающее устройство используется следующим образом. The thruster is used as follows.

На период стоянки несамоходного судна 1 или при движении толкаемого состава на водохранилище (озеро) в условиях безветрия пропульсивный блок 5 вместе с балкой 2 с помощью тросов 14 поднимается из воды и крепится в верхнем положении под консолью 12 (детали крепления не показаны). В этих случаях нет необходимости в использовании подруливающего устройства, в то же время в поднятом положении обеспечивается лучшая его сохранность и исключается сопротивление движению, создаваемое устройством. For the period of the non-self-propelled vessel 1 staying or when the pushed train moves to the reservoir (lake) in calm conditions, the propulsion unit 5, together with the beam 2, is lifted out of the water with the help of cables 14 and mounted in the upper position under the console 12 (mounting details not shown). In these cases, there is no need to use a thruster, while at the same time in the raised position, its best safety is ensured and the movement resistance created by the device is excluded.

В работу подруливающее устройство вводится с целью обеспечения необходимой траектории и направления движения состава в условиях бокового ветра, при прохождении поворотов реки, маневрировании на рейде и у причала, прохождении каналов и шлюзов. Для приведения подруливающего устройства в рабочее положение блок 5 освобождается от крепления к консоли 12, а затем стравливанием тросов 14 с барабана 13 пропульсивный блок 5 погружается в воду до необходимой осадки, при этом сила веса балки 2 и блока 5 частично уравновешивается силой плавучести погруженного объема блока 5 и частично силой натяжения тросов 14. A thruster is put into operation in order to provide the necessary trajectory and direction of the train in crosswind conditions, when cornering the river, maneuvering on the roads and at the berth, passing canals and locks. To bring the thruster to the working position, block 5 is released from attachment to the console 12, and then by etching the cables 14 from the drum 13, the propulsion block 5 is immersed in water until the precipitation is necessary, while the weight of the beam 2 and block 5 is partially balanced by the buoyancy force of the submerged block volume 5 and partially by the tension of the cables 14.

После погружения винта 16 в воду с помощью системы привода, включающей энергетическую установку 19, гидромашину 20 и мотор 15, винт 16 включается в работу. Затем с использованием гибких тяг 7, бруса 8, червячного вала 9 и двигателя 10 блок 5 поворачивается относительно кольца 3 на необходимый угол. Например, если поворот судна 1 осуществляется в сторону правого борта, то блок 5 поворачивается таким образом, чтобы входное отверстие П-образной насадки 17 также было обращено в сторону правого борта судна 1 (на фиг.8 показан поворот на угол α). На необходимый угол также перекладываются рули 18. В итоге на пропульсивном блоке 5 генерируется подруливающая сила, стремящаяся развернуть носовую оконечность судна 1 в сторону правого борта. After the screw 16 is immersed in water using a drive system including a power plant 19, a hydraulic machine 20 and a motor 15, the screw 16 is turned on. Then, using flexible rods 7, timber 8, worm shaft 9 and engine 10, block 5 is rotated relative to ring 3 by the required angle. For example, if the rotation of the vessel 1 is carried out towards the starboard side, then the block 5 is rotated so that the inlet of the U-shaped nozzle 17 also faces the starboard side of the vessel 1 (Fig. 8 shows a rotation through angle α). Steering wheels 18 are also shifted to the required angle. As a result, a thrusting force is generated on the propulsive block 5, which tends to turn the bow of the vessel 1 towards the starboard side.

Подруливающая сила включает две составляющие: реактивную, которая создается работающим гребным винтом 16 и направлена по его оси, и активную, которая возникает в результате воздействия набегающего потока на вертикальные стенки П-образной насадки 17 и рули 18. Вторая составляющая это по сути "классическая" рулевая сила. The driving force includes two components: the reactive, which is created by the working propeller 16 and is directed along its axis, and the active, which arises as a result of the impact of the incident flow on the vertical walls of the U-shaped nozzle 17 and the steering wheels 18. The second component is essentially "classic" steering power.

Подруливающая сила передается на судно 1 через кольцо 3 и балку 2. Поскольку вектор подруливающей силы, зарождающейся на блоке 5, не совпадает с плоскостью кольца 3, то возникает дестабилизирующий момент, стремящийся повернуть блок 5 вместе с кольцом 3 относительно балки 2 вокруг оси шарнирного соединения балки 2 и кольца 3. Действие дестабилизирующего момента нейтрализуется силами натяжения тросов 14. Кроме того, после поворота блока 5 на угол α (фиг.8) дестабилизирующий момент также воспринимается (нейтрализуется) моментом от сил реакции в узлах шарнирного соединения кольца 3 и балки 2. В итоге во всех случаях обеспечивается необходимая и стабильная посадка пропульсивного блока 5. The thrusting force is transmitted to the vessel 1 through the ring 3 and the beam 2. Since the thrusting vector originating on the block 5 does not coincide with the plane of the ring 3, a destabilizing moment arises, which tends to rotate the block 5 together with the ring 3 relative to the beam 2 about the axis of the articulation beams 2 and rings 3. The action of the destabilizing moment is neutralized by the tension forces of the cables 14. In addition, after the block 5 is turned through an angle α (Fig. 8), the destabilizing moment is also perceived (neutralized) by the moment from the reaction forces in the assembly swivel ring 3 and beams 2. As a result, in all cases, provided the necessary and stable landing propulsion unit 5.

Подруливающее устройство может быть применено как для смещения оконечности судна 1 в сторону того или иного борта, так и при движении состава прямым курсом. The thruster can be used both to shift the tip of the vessel 1 towards one side or another, and when the train is moving in a straight course.

Claims

1. A hinged thruster, comprising a propulsion unit fixed at the tip of the beam, the second end of which is pivotally connected to the hull of the vessel, the propulsion unit being connected via cables to the lifting drive thereof, characterized in that it is provided with a rigid profiled ring that connects the propulsion unit to beam, and a rigid shaped ring is connected with the propulsion unit with the possibility of their relative angular movement around an axis perpendicular to the plane of the ring, and with the beam, the ring with it is knitted with the possibility of their relative angular movement around an axis parallel to the plane of the ring, while the propulsion block is connected to the said cables at two points diametrically opposed and farthest from its axis of rotation, made with a U-shaped nozzle and equipped with two rudders.

2. The device according to claim 1, characterized in that it is provided with a drive for angular movement of the propulsive block relative to the rigid shaped ring, the drive including a flexible rod, and its mechanism is placed in the cavity of the said beam.