RU2182099C1

RU2182099C1 - Marine propulsion and steering complex

Info

Publication number: RU2182099C1
Application number: RU2000129039/28A
Authority: RU
Inventors: А.А. Кеслер
Original assignee: Кеслер Анатолий Александрович
Priority date: 2000-11-21
Filing date: 2000-11-21
Publication date: 2002-05-10

Abstract

FIELD: shipbuilding; marine propulsion and steering complexes. SUBSTANCE: swivel and extensible propulsive unit is mounted in ship's tube. In its upper portion propulsive unit is connected with tube by means of frame 11 and axial-radial bearing 12 supported by upper portion of capsule 4. weight force of propulsive unit is taken up by axial bearing fitted at intermediate level of tube. At lower level propulsive unit is connected with tube by means f radial bearing 22. EFFECT: improved service properties of complex due to possibility of holding propulsive unit at three levels in tube. 2 cl, 7 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к области судостроения и, в частности, к движительно-рулевым комплексам судов. The present invention relates to the field of shipbuilding and, in particular, to propulsion and steering complexes of ships.

Известен движительно-рулевой комплекс (ДРК), пропульсивный блок которого размещен в цилиндрической шахте, выполненной в корпусе судна. В рабочем положении блок устанавливается в шахте таким образом, что винт находится ниже днища судна; при этом шахта сверху закрыта крышкой, через которую проходят элементы блока. Для осмотра и ремонта блок поднимается из воды в шахту или извлекается из шахты полностью с помощью подъемного устройства (см. US, патент 3807347, В 63 Н 5/12, 1974 г.). Конструкцией этого ДРК не предусмотрена возможность заглубления винта относительно днища в зависимости от условий эксплуатации судна. Это является недостатком данного технического решения. Known propulsion-steering complex (DRC), the propulsive block of which is located in a cylindrical shaft, made in the hull of the vessel. In the operating position, the unit is installed in the shaft so that the screw is below the bottom of the vessel; while the shaft is closed from above by a cover through which the elements of the block pass. For inspection and repair, the unit rises from the water into the shaft or is completely removed from the shaft with the help of a lifting device (see US patent 3807347, 63 H 5/12, 1974). The design of this DRC does not provide for the possibility of deepening the screw relative to the bottom, depending on the operating conditions of the vessel. This is a disadvantage of this technical solution.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является ДРК, у которого пропульсивный блок образован из капсулы, размещенной в его верхней части, движителя, закрепленного на диске и размещенного в нижней части блока, а также пластинчатых стоек, установленных в средней части блока и жестко связывающих между собой капсулу и диск. Closest to the claimed technical solution is the DRC, in which the propulsive block is formed of a capsule located in its upper part, a propulsor mounted on a disk and placed in the lower part of the block, and also plate racks installed in the middle part of the block and rigidly connecting to each other capsule and disk.

Комплекс также включает жестко закрепленную относительно корпуса судна трубу, в которой блок размещен и с помощью которой обеспечивается возможность вращательных и поступательных перемещений блока в процессе эксплуатации судна. На внутренней поверхности стенки трубы установлены вертикальные и горизонтальные балки; между смежными балками закреплены поворотные опоры для блока (см. RU, патент 2146523, В 63 Н 5/125, 1998 г.). The complex also includes a pipe rigidly fixed relative to the hull of the vessel, in which the block is placed and with which it is possible to rotate and translate the block during operation of the vessel. On the inner surface of the pipe wall, vertical and horizontal beams are installed; between adjacent beams are fixed pivot bearings for the block (see RU, patent 2146523, 63 H 5/125, 1998).

Особенностью конструкции этого комплекса, которая ухудшает его эксплуатационные качества (в частности, надежность), является размещение поворотных опор в нижней оконечности трубы, т.е. на уровне днища судна. В этом случае затруднен доступ к опорам в навигационных условиях для их осмотра и ремонта, а при отрицательной температуре воздуха возможно обмерзание опор, смачиваемых водой. Кроме того, в конструкции рассматриваемого ДРК не представлено техническое решение по обеспечению соосности трубы и пропульсивного блока при эксплуатации комплекса, когда на блок перпендикулярно оси его вращения воздействует сила упора винта. A design feature of this complex, which impairs its performance (in particular, reliability), is the placement of pivot bearings in the lower end of the pipe, i.e. at the bottom of the vessel. In this case, it is difficult to access the supports in navigational conditions for inspection and repair, and at negative air temperatures it is possible to freeze the supports wetted by water. In addition, the design of the DRC under consideration does not provide a technical solution for ensuring the alignment of the pipe and the propulsion unit during operation of the complex when the force of the screw stop acts on the block perpendicular to the axis of its rotation.

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении эксплуатационных качеств движительно-рулевого комплекса с поворотно-выдвижным пропульсивным блоком. The technical problem, which is aimed by the invention, is to improve the performance of the propulsion and steering complex with a rotary-retractable propulsion unit.

Поставленная задача достигается тем, что у судового ДРК, состоящего из трубы, жестко связанной с корпусом судна, и установленного в трубе с возможностью вращения вокруг и перемещения вдоль оси трубы пропульсивного блока с капсулой в его верхней части, а также снабженного поворотными опорами для блока, согласно изобретению блок при работе ДРК удерживается относительно трубы (обеспечивается механическая связь блока с трубой) на трех уровнях по ее высоте: связь блока с трубой на верхнем уровне обеспечивается посредством аксиально-радиального подшипника; на нижнем уровне связь обеспечивается посредством радиального подшипника, установленного у нижнего основания трубы; на промежуточном уровне связь между трубой и блоком обеспечивается посредством аксиального подшипника, выполненного на поворотных опорах. Кроме того, крепление капсулы к остальной части пропульсивного блока выполнено разъемным. The task is achieved in that the ship's DRC, consisting of a pipe rigidly connected to the hull of the vessel and installed in the pipe with the possibility of rotation around and moving along the pipe axis of the propulsive block with a capsule in its upper part, as well as equipped with rotary supports for the block, according to the invention, the block during operation of the DRC is held relative to the pipe (mechanical connection of the block with the pipe is ensured) at three levels along its height: the connection of the block with the pipe at the upper level is ensured by axially radial th bearing; at the lower level, communication is provided by means of a radial bearing mounted at the lower base of the pipe; at the intermediate level, the connection between the pipe and the block is ensured by an axial bearing made on swivel bearings. In addition, the capsule is attached to the rest of the propulsive block detachable.

Здесь необходимо сделать следующее пояснение. The following explanation is necessary here.

Известно определение: "подшипник - это опора вращающейся или качающейся детали" (см. Решетов Д.Н. Детали машин: Учебник для вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1989, с.338). The definition is known: "a bearing is the support of a rotating or swinging part" (see Reshetov D.N. Machine details: Textbook for high schools. - 4th ed., Revised and enlarged. - M.: Mechanical Engineering, 1989, p. 338).

По виду трения подшипники разделяют на подшипники скольжения и качения. В подшипниках качения используются элементы качения (шарики или ролики), работающие на основе трения качения. В подшипниках скольжения происходит скольжение поверхности детали по поверхности подшипника. By type of friction, the bearings are divided into sliding and rolling bearings. Rolling bearings use rolling elements (balls or rollers) that operate on the basis of rolling friction. In sliding bearings, the surface of the part slides along the bearing surface.

Для характеристики заявляемого технического решения признаки - подшипник качения и подшипник скольжения не используются. В качестве признаков также не используется какая-либо конкретная конструктивная разновидность из выпускаемых подшипников. To characterize the claimed technical solution, the signs - a rolling bearing and a plain bearing are not used. As a characteristic also does not use any specific design variety of manufactured bearings.

Подшипники качения и подшипники скольжения образуют единую совокупность (подшипники), которую классифицируют по следующему признаку - по направлению воспринимаемых нагрузок. По этому признаку подшипники разделяют на: радиальные, предназначенные для восприятия нагрузок, перпендикулярных к оси вращения детали (в рассматриваемом случае - к оси вращения пропульсивного блока); аксиальные (упорные) - для восприятия нагрузок по направлению оси вращения детали (блока); аксиально-радиальные - для одновременного восприятия нагрузок по оси вращения и перпендикулярно к ней. Rolling bearings and sliding bearings form a single set (bearings), which are classified according to the following criterion - in the direction of perceived loads. According to this criterion, the bearings are divided into: radial, designed to absorb loads perpendicular to the axis of rotation of the part (in this case, to the axis of rotation of the propulsive block); axial (persistent) - for the perception of loads in the direction of the axis of rotation of the part (block); axial radial - for the simultaneous perception of loads along the axis of rotation and perpendicular to it.

В качестве отличительных признаков заявляемого технического решения используются: направление (схема) действия подшипников (аксиальный, радиальный, аксиально-радиальный), а также их положение по высоте трубы. As distinctive features of the proposed technical solution are used: the direction (pattern) of the bearings (axial, radial, axial-radial), as well as their position along the height of the pipe.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами. The invention is illustrated by drawings.

На фиг.1 и 2 изображен продольный разрез судна, в диаметральной плоскости которого размещен ДРК; при этом труба комплекса показана в разрезе, а поворотно-выдвижной пропульсивный блок - не в разрезе (дан его внешний вид). Figure 1 and 2 shows a longitudinal section of a vessel in the diametrical plane of which is placed the DRC; while the complex pipe is shown in section, and the rotary-retractable propulsion block is not in section (given its appearance).

На фиг.1 представлено судно с полным грузом, имеющее осадку по конструктивную ватерлинию (КВл). Figure 1 shows a vessel with a full load, having draft on the structural waterline (KVL).

На фиг.2 показано судно без груза (порожнее). Пропульсивный блок в этом случае частично находится ниже уровня основной плоскости (О.П.). Figure 2 shows a vessel without cargo (empty). The propulsive block in this case is partially below the level of the main plane (O.P.).

На фиг.3 движительно-рулевой комплекс представлен изолированно от судна при рабочем его положении, показанном на фиг.1. Труба и верхняя часть пропульсивного блока даны в разрезе. In Fig.3, the propulsion and steering complex is presented in isolation from the vessel at its working position, shown in Fig.1. The pipe and the upper part of the propulsive block are given in section.

На фиг.4 дан вид на ДРК по А фиг.2, при этом труба дана в разрезе. Figure 4 is a view of the DRC according to A of figure 2, while the pipe is given in section.

На фиг. 5 показан разрез В-В фиг.4 с изображением трубы и аксиального подшипника по всему периметру трубы, но без пропульсивного блока. In FIG. 5 shows a section B-B of FIG. 4 with the image of the pipe and axial bearing along the entire perimeter of the pipe, but without the propulsive block.

На фиг.6 представлен разрез С-С фиг.5 с показом аксиального подшипника в рабочем положении (штрих-пунктирной линией - в нерабочем положении). Figure 6 shows a section CC of Figure 5 showing the axial bearing in the working position (dashed line in the inoperative position).

На фиг.7 дан разрез Д-Д фиг.4 с показом стенки трубы и подкрепляющих ее балок по всему периметру. Figure 7 is a section DD DD of figure 4 with the showing of the pipe wall and its supporting beams around the perimeter.

ДРК судна 1 включает две основные части: поворотно-выдвижной пропульсивный блок 2 и трубу 3 (фиг.1, 2). Пропульсивный блок 2 содержит: жесткую капсулу 4, закрепленный на диске 5 движитель 6, пластинчатые стойки 7 (фиг. 4), которые снизу закреплены на диске 5, а сверху - на дискообразной платформе 8. На платформе 8 с помощью болтов 9 жестко зафиксировано днище капсулы 4. Внутри капсулы 4 размещен двигатель 10 привода движителя 6. The DRC of the vessel 1 includes two main parts: a rotary-retractable propulsion unit 2 and a pipe 3 (Figs. 1, 2). The propulsive block 2 contains: a rigid capsule 4, a mover 6 mounted on the disk 5, plate racks 7 (Fig. 4), which are mounted on the disk 5 from below and on the disk-shaped platform from above 8. On the platform 8, the bottom is rigidly fixed with bolts 9 capsule 4. Inside the capsule 4 is placed the engine 10 of the drive mover 6.

Пропульсивный блок 2 в его верхней части связан с трубой 3 с помощью рамы 11 и аксиально-радиального подшипника 12 (например, в виде подшипника качения). Подшипник 12 опирается на верхнюю оконечность капсулы 4 (фиг.3, 4). The propulsive block 2 in its upper part is connected to the pipe 3 by means of a frame 11 and an axial radial bearing 12 (for example, in the form of a rolling bearing). The bearing 12 is based on the upper end of the capsule 4 (Fig.3, 4).

На крышке трубы 3 установлена лебедка 13 для перемещения блока 2 по высоте трубы 3. Для этого также используются трос 14 и консоль 15, которая жестко связана с капсулой 4 и проходит через отверстие в раме 11 (фиг.3). A winch 13 is installed on the pipe cover 3 to move the block 2 along the height of the pipe 3. For this, a cable 14 and a console 15 are also used, which is rigidly connected to the capsule 4 and passes through the hole in the frame 11 (Fig. 3).

Вращение блока 2 вокруг оси обеспечивается с помощью установленного на раме 11 силового агрегата 16, передающего вращающий момент на шестерню 17, которая соединена с зубчатым венцом 18, закрепленным в верхней части капсулы 4 (фиг.3). Сила веса пропульсивного блока 2 воспринимается аксиальным подшипником 19 (например, в виде подшипника качения). Подшипник 19 выполнен на поворотных опорах, каждая из которых закреплена между смежными балками 20, установленными на внутренней поверхности трубы 3 (фиг.5). Подшипник 19 включает ролики - 21. The rotation of the block 2 around the axis is provided by means of a power unit 16 mounted on the frame 11, which transmits torque to the gear 17, which is connected to the ring gear 18 fixed in the upper part of the capsule 4 (Fig. 3). The weight force of the propulsive block 2 is perceived by the axial bearing 19 (for example, in the form of a rolling bearing). The bearing 19 is made on swivel bearings, each of which is fixed between adjacent beams 20 mounted on the inner surface of the pipe 3 (figure 5). Bearing 19 includes rollers - 21.

Свободные кромки балок 20 располагаются на описывающей их единой цилиндрической поверхности с радиусом R₀ (фиг.5). Эта поверхность определяет границы проходного просвета трубы 3. Опора аксиального подшипника 19 в рабочем положении повернута в сторону проходного просвета трубы 3 и перекрывает этот просвет на величину Δ = R₀- R₁ (фиг.6). При необходимости перемещения блока 2 по высоте трубы 3 опоры аксиального подшипника 19 приводятся в нерабочее (верхнее) положение; механизм их поворота условно не показан.The free edges of the beams 20 are located on describing them a single cylindrical surface with a radius R ₀ (figure 5). This surface defines the boundaries of the passage of the pipe 3. The support of the axial bearing 19 in the working position is turned toward the passage of the pipe 3 and covers this gap by Δ = R ₀ - R ₁ (Fig.6). If it is necessary to move the block 2 along the height of the pipe 3, the bearings of the axial bearing 19 are brought into an inoperative (upper) position; their rotation mechanism is not conventionally shown.

ДРК оборудован радиальным подшипником 22 (например, в виде подшипника скольжения), который размещен у нижней оконечности трубы 3 (фиг.3). The DRC is equipped with a radial bearing 22 (for example, in the form of a sliding bearing), which is located at the lower end of the pipe 3 (figure 3).

При изменении положения блока 2 по высоте трубы 3 выступы 23, выполненные по периметру рамы 11, перемещаются в вертикальных пазах, образованных балками 20 (фиг. 4, 7). После установки блока 2 в новое положение по высоте трубы 3 оно фиксируется следующим образом. С помощью гидроцилиндра 24 шток-фиксатор 25 вводится в отверстие 26 в выступе 23 (фиг.4, 7), а затем - в отверстие, выполненное в балке 20. When changing the position of the block 2 along the height of the pipe 3, the protrusions 23 made along the perimeter of the frame 11 move in the vertical grooves formed by the beams 20 (Fig. 4, 7). After installing the unit 2 in a new position along the height of the pipe 3, it is fixed as follows. Using the hydraulic cylinder 24, the rod-retainer 25 is inserted into the hole 26 in the protrusion 23 (Fig.4, 7), and then into the hole made in the beam 20.

ДРК может функционировать при двух положениях пропульсивного блока 2 по высоте трубы 3 (фиг.1, 2). DRC can operate at two positions of the propulsion unit 2 along the height of the pipe 3 (Fig.1, 2).

В каждом из этих положений блок 2 воздействует на трубу 3 посредством подшипников. Сила веса блока 2, направленная вниз, воспринимается аксиальным подшипником 19. При плавании судна 1 в условиях волнения возможно появление динамической силы, направленной по оси блока 2 вверх. Эта сила воспринимается аксиально-радиальным подшипником 12 (аксиальной частью подшипника). In each of these positions, block 2 acts on the pipe 3 by means of bearings. The weight force of the block 2, directed downward, is perceived by the axial bearing 19. When the vessel 1 is navigated under waves, a dynamic force may appear, directed upward along the axis of the block 2. This force is perceived by the axial radial bearing 12 (axial part of the bearing).

На пропульсивный блок 2 также действует сила упора движителя 6 (винта), направленная по оси движителя 6 и перпендикулярно к оси блока 2. Эта сила и создаваемый ею момент (момент относительно уровня расположения радиального подшипника 22) воспринимаются радиальным подшипником 22 и аксиально-радиальным подшипником 12 (радиальной частью подшипника). The propulsive unit 2 is also affected by the thrust force of the propulsion unit 6 (screw) directed along the axis of the propulsion unit 6 and perpendicular to the axis of the unit 2. This force and the moment created by it (the moment relative to the level of the location of the radial bearing 22) are perceived by the radial bearing 22 and the axial-radial bearing 12 (radial part of the bearing).

Описанная схема силового (механического) взаимодействия блока 2 и трубы 3 посредством подшипников учитывает все силы, действующие на блок 2 при эксплуатации судна 1. The described scheme of power (mechanical) interaction of block 2 and pipe 3 by means of bearings takes into account all the forces acting on block 2 during the operation of vessel 1.

Размещение подшипников по высоте трубы 3 является эффективным и с точки зрения надежности их работы. В нижней части трубы 3, куда доступ затруднен и которая нагружена в воду, размещен радиальный подшипник 22. Такой подшипник может быть выполнен, например, по типу дейдвудного судового подшипника и будет иметь простую и надежную конструкцию. Подшипник на поворотных опорах 19 (аксиальный) и двухфункциональный подшипник 12 (аксиально-радиальный) как более сложные размещены над водой и более доступны для осмотра. The placement of bearings along the height of the pipe 3 is effective from the point of view of reliability of their work. In the lower part of the pipe 3, where access is difficult and which is loaded into the water, there is a radial bearing 22. Such a bearing can be made, for example, in the form of a stern ship bearing and will have a simple and reliable design. The bearing on the rotary bearings 19 (axial) and the dual-function bearing 12 (axial-radial) as more complex are placed above the water and are more accessible for inspection.

Представленная выше совокупность (набор) подшипников, определяемых (классифицируемых) по направлению их действия, а также заданное их положение по высоте трубы 3 (и блока 2) позволяют обеспечить надежную эксплуатацию ДРК. The above set (set) of bearings, determined (classified) in the direction of their action, as well as their given position along the height of the pipe 3 (and block 2), can ensure reliable operation of the DRC.

Рассмотрим возможности демонтажа (монтажа) пропульсивного блока 2. Consider the possibility of dismantling (mounting) the propulsion unit 2.

Когда размеры движителя 6 не превышают размера проходного сечения трубы 3, блок 2 может быть поднят и извлечен через верхнее отверстие трубы 3. Если это невозможно, то демонтаж ДРК выполняется следующим образом. Разъединяется сопряжение валопровода под двигателем 10 в капсуле 4 (фиг.3) и отсоединяются болты 9, крепящие днище капсулы 4 к платформе 8. Затем после извлечения шток-фиксаторов 25 из выступов 23 капсула 4 вместе с рамой 11 вынимается через верхнее отверстие трубы 3. Водонепроницаемая часть блока 2, включающая платформу 8, стойки 7, диск 5 и движитель 6, удаляется через нижнее отверстие трубы 3. При этом водонепроницаемая часть блока 2 временно может быть опущена в воду, а затем после перемещения судна 1 на другое место беспрепятственно поднята из воды на берег. When the dimensions of the mover 6 do not exceed the size of the bore of the pipe 3, the block 2 can be raised and removed through the upper hole of the pipe 3. If this is not possible, then the DRC is dismantled as follows. The shaft-shaft coupling is disconnected under the engine 10 in the capsule 4 (Fig. 3) and the bolts 9 that fasten the bottom of the capsule 4 to the platform 8 are disconnected. Then, after removing the locking rods 25 from the protrusions 23, the capsule 4 together with the frame 11 is removed through the upper hole of the pipe 3. The waterproof part of block 2, including the platform 8, racks 7, disk 5 and mover 6, is removed through the lower hole of the pipe 3. In this case, the waterproof part of block 2 can be temporarily lowered into the water, and then, after moving the vessel 1 to another place, it is freely lifted from water n and the shore.

Применение заявленных новых технических решений позволяет улучшить эксплуатационные качества ДРК с поворотно-выдвижным пропульсивным блоком. The application of the claimed new technical solutions allows to improve the performance of the DRC with a rotary-retractable propulsion unit.

Claims

1. Ship propulsion and steering complex, comprising a pipe rigidly connected to the hull of the vessel, and a rotary-retractable propulsion block installed in the pipe with a capsule in its upper part, as well as rotary bearings for the block located on the inner surface of the pipe, characterized in that the block is held relative to the pipe at three levels along its height: at the upper level, mechanical coupling is ensured by an axial radial bearing; at the lower level, communication is provided by means of a radial bearing mounted at the lower base of the pipe; at the intermediate level, communication is ensured by an axial bearing made on swivel bearings.

2. The complex according to claim 1, characterized in that the fastening of the capsule to the rest of the propulsive block is detachable.