RU2115590C1 - Комбинированный электродвигатель - гребной винт - Google Patents
Комбинированный электродвигатель - гребной винт Download PDFInfo
- Publication number
- RU2115590C1 RU2115590C1 RU96111715A RU96111715A RU2115590C1 RU 2115590 C1 RU2115590 C1 RU 2115590C1 RU 96111715 A RU96111715 A RU 96111715A RU 96111715 A RU96111715 A RU 96111715A RU 2115590 C1 RU2115590 C1 RU 2115590C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- propeller
- electric motor
- stator
- chamber
- tread ring
- Prior art date
Links
Landscapes
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
Использование: судостроение, при создании судовых систем электродвижения с погружными гребными электродвигателями. Сущность изобретения: в электродвигателе-гребном винте, содержащем гребной винт, насадку, в теле которой имеется кольцевая полость, открытая в сторону проточного канала, входящее в эту полость и охватывающее лопасти гребного винта бандажное кольцо с установленной на нем системой возбуждения, закрепленный на стенке полости статор электровдигателя и крепящуюся к телу насадки опорную систему вала винта, статор разделен на две части, которые имеют форму плоских колец, закрепленных на противоположных стенках полости, между которыми размещено бандажное кольцо с полюсами системы возбуждения, расположенными по окружности бандажного кольца с чередующейся полярностью, причем плоскости торцевых активных поверхностей кольцевых статоров перпендикулярны оси вращения гребного винта. Использование изобретения допускает большие величины радиального и аксиального смещения ротора, не приводящие к потери работоспособности устройства, и приводит к снижению махового момента и нагрузки на опорные подшипники на 20-25%. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано при создании судовых систем электродвижения с погружными (размещаемыми непосредственно в забортной воде) гребными электродвигателями.
Вынос электродвигателя из корпуса судна позволяет более рационально размещать оборудование и грузы в судовых помещениях, исключить проход вала гребного винта сквозь корпус, уменьшить массообъемные показатели двигателя.
Наиболее компактной является автономная комбинированная конструкция гребного винта с погружным электродвигателем, в которой отсутствует соединительный вал между двигателем и винтом, а ротор двигателя размещен непосредственно на бандажном кольце, охватывающем лопасти гребного винта.
Известен ряд устройств подобного типа (авт.св. СССР N 1654126, патент РФ N 5044285, разработки фирм ФРГ и США, изложенные в сборниках "Судостроение за рубежом", Л. : Судостроение, 1987, N 8, с. 63-67, 1990, N 10, c. 54-58; статье Jorg Heinemann "Elektrischer Motorpropeller-Stand der Entwicklung und Anwendung". Jahrbuch der Schiffbau technischen. Gesellschaft. Berlin. J. Springer. 1992.bd.86, z.88-94.
Конструкция комбинированного электродвигателя-гребного винта разработки фирм ФРГ в модификации, представленной в сборнике Jahrbuch der Schiffbau technischen. Gesellschaft. 1992. bd. 86, является наиболее близкой по техническим признакам к заявляемому устройству и принята в качестве прототипа.
В указанном устройстве - комбинированном электродвигателе-гребном винте, на бандажном кольце, охватывающем лопасти винта, размещены постоянные магниты, создающие радиально направленные магнитные потоки возбуждения синхронного электродвигателя, и железный магнитопровод, образующий сердечник (ярмо) ротора, по которому потоки возбуждения замыкаются в тангенциальном направлении.
Бандажное кольцо вместе с системой возбуждения входит в образованную в теле насадки кольцеобразную полость, открытую в сторону проточного канала. На внутренней поверхности этой полости установлен цилиндрический статор электродвигателя.
Вал винта вращается в опорах, которые при помощи стоек крепятся к телу насадки.
Недостатком этого устройства является снижение его надежности в случае несоосного положения вала гребного винта по отношению к цилиндрической поверхности статора, а также ухудшение маневренных характеристик гребного привода вследствие размещения на бандажном кольце массивных элементов - постоянных магнитов и ярма ротора.
Несоосность (эксцентриситет) может возникнуть при сборке устройства вследствие наличия конструктивных и технологических допусков, а также в результате износа подшипников и деформаций опорных стоек.
Заполненный водой зазор между статором и ротором является одновременно и радиальным немагнитным зазором электрической машины. Величина зазора влияет как на гидравлические потери от трения поверхности ротора о воду, так и на значение требуемой МДС системы возбуждения электродвигателя, и, следовательно, ее массу, габариты (а в случае использования электромагнитной системы возбуждения - также и расход мощности в обмотках). Выбор рабочего зазора в подобном устройстве требует одновременного учета ряда факторов, и его величина является, в значительной степени, компромиссным решением.
В частности, немецкими разработчиками устройства-прототипа для гребных установок большой мощности рекомендованы оптимальные величины зазора порядка 5 мм ("Судостроение за рубежом", 1987, N 8, с. 66).
Однако применяемые в настоящее время технологии монтажа винта в насадке допускают отклонения в соосности, соизмеримые с указанной величиной. Так, согласно действующим нормам (Ф. М.Кацман, Г.М.Кудреватый. Конструирование винторулевых комплексов морских судов. - Л.: Судостроение, 1974, с. 331) при диаметре винта в 3 м величина эксцентриситета может составить 4 мм. Если при этом в качестве опорных (радиальных) применить водосмазываемые подшипники скольжения (капролоновые, резиновые), износ которых при диаметре вала 200-300 мм может составить -2,5 мм на одну сторону (см. ОСТ5.4183-76. Подшипники гребных и дейдвудных валов капролоновые), то суммарное смещение оси вала превысит величину зазора. В связи с этим для реализации подобных устройств необходима разработка таких конструктивных решений крепления оси винта и технологий монтажа, которые позволили бы существенно уменьшить получаемую при сборке несоосность. При этом малый эксплуатационный износ может быть получен только при использовании маслосмазываемых подшипников, что затрудняется размещением устройства в воде вне корпуса судна, особенно в случае его применения в составе поворотных (вращающихся вокруг вертикальной оси) движительно-рулевых колонок.
Смещение ротора в расточке статора приводит к появлению сил одностороннего магнитного тяжения, создающих дополнительные нагрузки на подшипники (И. Г.Шубов. Шум и вибрация электрических машин. - Л: Энергоатомиздат. 1986, с. 63). Как показывают расчетные оценки, даже в случае использования подшипников качения и значительном (приблизительно, вдвое) уменьшении конструктивно-монтажного допуска на соосность при возможном эксцентриситете порядка 2 мм на вал устройства-прототипа будет действовать сила одностороннего тяжения, соизмеримая по величине с нагрузкой на радиальные подшипники от веса винта и приводящая к их ускоренному износу. В то же время, увеличение зазора с целью уменьшения влияния указанных факторов приведет к ухудшению показателей системы возбуждения.
Заявляемое изобретение направлено на повышение надежности комбинированного электродвигателя-гребного винта и улучшение его маневренных характеристик.
Для этого в известном комбинированном электродвигателе-гребном винте, содержащем гребной винт, насадку, в теле которой имеется кольцевая полость, открытая в сторону проточного канала, входящее в эту полость и охватывающее лопасти гребного винта бандажное кольцо с установленной на нем системой возбуждения, закрепленный на стенке полости статор электродвигателя и крепящуюся к телу насадки опорную систему вала винта, его статор разделен на две части, которые имеют форму плоских колец, закрепленных на противоположных стенках полости, между которыми размещено бандажное кольцо с полюсами системы возбуждения, расположенными по окружности бандажного кольца с чередующейся полярностью, причем плоскости торцевых активных поверхностей кольцевых статоров перпендикулярны оси вращения гребного винта.
В предлагаемой конструкции устройства может быть допущена большая радиальная несоосность, чем у устройства-прототипа, без возникновения значительных сил одностороннего магнитного тяжения, а следовательно, и дополнительной нагрузки на подшипники.
Разделение статора на две части, между которыми размещено бандажное кольцо с полюсами системы возбуждения, позволяет сохранить работоспособность гребного привода (на частичной мощности) в случае выхода из строя одного из них.
Аксиальные перемещения и неточность положения бандажного кольца (ротора) по отношению к статорам не изменяют величины суммарного магнитного потокосцепления потока возбуждения с обмотками статора и не будут приводить к появлению аксиальных сил магнитного тяжения.
Указанные обстоятельства позволяют снизить требования к точности положения вала по отношению к: статору, а также создают условия для применения водосмазываемых подшипников скольжения, не нуждающихся в наличии систем масляной смазки.
В результате использования предлагаемых технических решений надежность устройства может быть существенно повышена. Отсутствие на роторе специального магнитопровода (ярма) для замыкания магнитных потоков позволяет снизить момент инерции ротора и тем самым улучшить маневренные характеристики гребного привода, а также уменьшить весовую нагрузку на опорные подшипники.
Предложенное устройство имеет по сравнению с прототипом следующие отличительные признаки:
1. Применение торцевой конструкции электродвигателя, в которой рабочая поверхность плоского кольцевого статора перпендикулярна оси вращения, а не соосна с ней.
1. Применение торцевой конструкции электродвигателя, в которой рабочая поверхность плоского кольцевого статора перпендикулярна оси вращения, а не соосна с ней.
2. Разделение статора на две части, располагаемые по обоим сторонам ротора.
3. Аксиальное, а не радиальное расположение полюсов ротора и отсутствие на нем специального магнитопровода (ярма), для замыкания потока в тангенциальном направлении.
Эти признаки в совокупности и только при их совместном введении в предложенное техническое решение, позволяют достигнуть поставленной задачи - повысить надежность и улучшить маневренные характеристики устройства.
Сущность изобретения поясняется рисунками, где на фиг. 1 приведена конструктивная схема комбинированного электродвигателя-гребного винта (продольный вид), а на фиг.2 - схема расположения полюсов ротора (поперечный вид).
Устройство содержит гребной винт 1, вал которого вращается в опоре 2, крепящейся к телу насадки 3 при помощи стоек 4.
Гребной электродвигатель синхронного типа имеет два статора, выполненные в виде плоских колец 5, установленных на противоположных стенках 6 кольцевой полости 7 в теле насадки 3.
Винт охвачен бандажным кольцом 8, на котором аксиально по окружности расположены, например, постоянные магниты 9, образующие в тангенциальном направлении систему чередующихся магнитных полюсов. Снаружи статоры с якорными обмотками 10 и постоянные магниты 9 ротора защищены соответствующими покрытиями от воздействия окружающей воды (на чертеже не показано).
Система возбуждения электродвигателя может быть также выполнена в виде электромагнитов, питание к обмоткам которых должно подводиться при помощи вращающегося трансформатора и расположенного на роторе выпрямителя.
Устройство работает следующим образом. При подаче многофазного (трехфазного) переменного тока в обмотки статоров, в них образуются бегущие синхронно в одном направлении волны токов. Они взаимодействуют с магнитными полями возбуждения, создаваемыми, например, постоянными магнитами и проходящими сквозь ротор от одного статора к другому.
Возникающий магнитный момент приводит во вращение бандажное кольцо 8, на котором закреплена система возбуждения 9, и охватываемый им гребной винт 1. Частота вращения винта регулируется путем изменения частоты переменного тока.
Как показали проектно-расчетные проработки, по сравнению с прототипом, допустимая величина радиальной несоосности статора и ротора в предлагаемой конструкции может быть увеличена приблизительно вдвое без ухудшения характеристик системы возбуждения; при этом наличие эксцентриситета или осевого смещения ротора не приводит к появлению значительных сил одностороннего магнитного тяжения как в радиальном, так и в аксиальном направлениях. В результате конструкция устройства может быть упрощена, а его надежность повышена.
Общий маховый момент гребного привода типа комбинированный электродвигатель-гребной винт и нагрузка на опорные подшипники уменьшаются на 20-25% вследствие уменьшения массы элементов, установленных на бандажном кольце.
Claims (1)
- Комбинированный электродвигатель - гребной винт, содержащий гребной винт, насадку с открытой в сторону проточного канала кольцевой полостью, входящее в эту полость и охватывающее лопасти гребного винта бандажное кольцо с установленной на нем системой возбуждения, закрепленный на стенке полости статор электродвигателя и крепящуюся к теле насадки опорную систему винта, отличающийся тем, что его статор разделен на две части, имеющие форму плоских колец, закрепленных на противоположных стенках полости, между которыми размещено бандажное кольцо с полюсами системы возбуждения, расположенными по окружности бандажного кольца с чередующейся полярностью, причем плоскости торцевых активных поверхностей кольцевых статоров перпендикулярны оси вращения гребного винта.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96111715A RU2115590C1 (ru) | 1996-06-11 | 1996-06-11 | Комбинированный электродвигатель - гребной винт |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU96111715A RU2115590C1 (ru) | 1996-06-11 | 1996-06-11 | Комбинированный электродвигатель - гребной винт |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2115590C1 true RU2115590C1 (ru) | 1998-07-20 |
RU96111715A RU96111715A (ru) | 1998-10-10 |
Family
ID=20181799
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU96111715A RU2115590C1 (ru) | 1996-06-11 | 1996-06-11 | Комбинированный электродвигатель - гребной винт |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2115590C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2649838C1 (ru) * | 2017-01-27 | 2018-04-04 | Леонид Александрович Тарасов | Лопастный электромагнитный движитель |
RU2673214C1 (ru) * | 2018-01-11 | 2018-11-22 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" | Установка гребного электродвигателя в корпус подводной лодки |
-
1996
- 1996-06-11 RU RU96111715A patent/RU2115590C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Jahrbuch der Schiffbau technischen. Gessellshaft. Berlin. J. Springer, 1992, рис. 86, с. 88 - 94. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2649838C1 (ru) * | 2017-01-27 | 2018-04-04 | Леонид Александрович Тарасов | Лопастный электромагнитный движитель |
RU2673214C1 (ru) * | 2018-01-11 | 2018-11-22 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Крыловский государственный научный центр" | Установка гребного электродвигателя в корпус подводной лодки |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0566787B1 (en) | Dual propeller shock resistant submersible propulsor unit | |
US8851942B2 (en) | Thrust generating apparatus | |
US5607329A (en) | Integrated motor/marine propulsor with permanent magnet blades | |
US8299669B2 (en) | Rim driven thruster having transverse flux motor | |
US3708251A (en) | Gearless drive method and means | |
KR100351342B1 (ko) | 동기모터를 갖는 유선형 선박 추진장치 | |
JP4143033B2 (ja) | 超電導技術による海軍船舶用回転電機 | |
US5078628A (en) | Marine propulsor | |
US20120093668A1 (en) | Rim driven thruster having propeller drive modules | |
CN101546931B (zh) | 一种集成推进器 | |
KR930007040A (ko) | 해양선박용 전기추진모터 | |
JP5631494B2 (ja) | 可変ピッチプロペラまたはリペラ | |
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 | |
JP2007513593A (ja) | 回転子/固定子の軸方向整列位置を変動可能なブラシレス永久磁石車輪モータ | |
KR101215619B1 (ko) | 선박용 추진장치 및 이를 포함하는 선박 | |
EP2594477A1 (en) | Rim driven thruster having transverse flux motor | |
CN114524074A (zh) | 磁悬浮永磁电机轮缘驱动推进器 | |
US20040248479A1 (en) | Electrical drive device for a ship with elastically supported electric motor | |
WO2000037308A1 (en) | Turnable propeller device for a ship, an offshore structure or equivalent | |
RU2115590C1 (ru) | Комбинированный электродвигатель - гребной винт | |
EP2594479A1 (en) | Rim driven thruster having propeller drive modules | |
KR20240007579A (ko) | 레트로피트 하이브리드 추진 시스템들을 위한 분할식 전기 기계 | |
CN109625246B (zh) | 一种螺旋桨用内励磁自动平衡装置 | |
US20070046131A1 (en) | Boat drive | |
KR101258941B1 (ko) | 하이브리드 추진장치를 구비하는 선박 |