RU2183174C2

RU2183174C2 - Craft thruster

Info

Publication number: RU2183174C2
Application number: RU98103545A
Authority: RU
Inventors: В.И. Карпов; Эльхан Мир Давуд Оглы Мамедов; С.В. Чурбанов; Н.В. Голубков; В.А. Родионов
Original assignee: Государственное унитарное предприятие "Научно-производственное объединение "Винт"
Priority date: 1998-02-24
Filing date: 1998-02-24
Publication date: 2002-06-10

Abstract

FIELD: shipbuilding, small-sized craft for shallow water as full-turn main propulsor and active control unit. thruster has main and additional wheels of opposite rotation which are mounted in circular nozzle with swivel bent water-discharge branch pipe. Nozzle is located coaxially in circular body of thruster forming circular water supply passage together with it. Stator and rotor of electric drive of additional wheel are mounted in circular nozzle. EFFECT: increased thrust; enhanced operational stability of thruster at small immersion and in shallow water. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области водного транспорта, в частности к подруливающим устройствам плавсредств, и может использоваться в качестве движителя и средства активного управления, в т.ч. при плавании на мелководье. The invention relates to the field of water transport, in particular to thrusters of watercraft, and can be used as a propulsion device and means of active control, including when swimming in shallow water.

Известны подруливающие устройства плавсредств, содержащие рабочее колесо, установленное в кольцевой насадке, имеющей поворотный изогнутый водоотводящий патрубок и соосно размещенной в кольцевом корпусе, образующем с указанной насадкой кольцевой водоподводящий канал и соединяющемся с корпусом плавсредства конической обечайкой /см. патент РФ 2060205, В 63 Н 11/113, 24.09.1992 г./. Known watercraft thrusters containing an impeller mounted in an annular nozzle having a rotatable curved water outlet pipe and coaxially placed in an annular body forming an annular water supply channel with said nozzle and connected to the vehicle body by a conical shell / cm. RF patent 2060205, B 63 N 11/113, 09.24.1992, /.

Однако известное устройство обладает недостаточно высокими тяговыми и эксплуатационными характеристиками. However, the known device has insufficiently high traction and operational characteristics.

Остаточная закрутка потока за рабочим колесом существенно снижает тягу и создает дополнительные трудности при управлении плавсредством вследствие возникновения неуравновешенного крутящего момента на водоотводящем патрубке. The residual swirl of the flow behind the impeller significantly reduces traction and creates additional difficulties in controlling the ship due to the occurrence of unbalanced torque on the drain pipe.

Кроме того, увеличение тяги устройства требует увеличения заглубления рабочего колеса и применения средств спрямления потока, что существенно увеличивает осевые /вертикальные/ размеры устройства, препятствует применению его на мелкосидящих судах вследствие неустойчивой работы /забросы воздуха при качке/ и плохой заполняемости кольцевого корпуса водой. Увеличение же скорости воды в кольцевом водоподводящем канале приводит к увеличению гидродинамических потерь на входе, "присасыванию" корпуса плавсредства к дну и втягиванию посторонних предметов при плавании на мелководье. In addition, an increase in the thrust of the device requires an increase in the depth of the impeller and the use of flow straightening means, which significantly increases the axial / vertical / dimensions of the device, and prevents its use on small-sitting vessels due to unstable operation / air reflux during rolling / and poor filling of the annular body with water. An increase in the water velocity in the annular water supply channel leads to an increase in hydrodynamic losses at the inlet, “suction” of the body of the craft to the bottom and retraction of foreign objects when swimming in shallow water.

Реализация мощности приводного двигателя рабочим колесом, работающим на пределе навигационного режима /перегрузки движителя/, препятствует увеличению тяги подруливающего устройства данного типа. The implementation of the power of the drive motor with the impeller working at the limit of the navigation mode / propulsion overload / prevents the thrust of the thruster of this type from increasing.

Задача, решаемая данным изобретением, заключается в увеличении мощности, реализуемой рабочим органом, и тяги подруливающего устройства за счет исключения закрутки потока за рабочим органом без увеличения осевых размеров устройства. The problem solved by this invention is to increase the power realized by the working body, and the thrust of the thruster, by eliminating the flow swirl behind the working body without increasing the axial dimensions of the device.

Ожидаемым техническим результатом является увеличение тяги и обеспечение устойчивой эксплуатации подруливающего устройства при малом его заглублении и плавании на мелководье. The expected technical result is an increase in traction and ensuring the stable operation of the thruster with a small depth of it and swimming in shallow water.

Для решения указанной задачи подруливающее устройство плавсредства, содержащее рабочее колесо, установленное в кольцевой насадке, имеющей поворотный изогнутый водоотводящий патрубок и соосно размещенной в кольцевом корпусе, образующем с указанной насадкой кольцевой водоподводящий канал и соединяющемся с корпусом плавсредства конической обечайкой, снабжено дополнительным рабочим колесом, установленным соосно основному в упомянутой насадке и имеющим привод противоположного основному рабочему колесу вращения. To solve this problem, a thruster of a watercraft containing an impeller installed in an annular nozzle having a rotatable curved water outlet pipe and coaxially placed in an annular body forming an annular water supply channel with said nozzle and connected to the vehicle body with a conical shell is equipped with an additional impeller mounted coaxial to the main one in said nozzle and having a drive opposite to the rotation of the main impeller.

Кроме того, привод дополнительного рабочего колеса выполнен в виде электродвигателя, статор которого установлен в кольцевой насадке, а ротор соединен с лопастями дополнительного рабочего колеса. In addition, the drive of the additional impeller is made in the form of an electric motor, the stator of which is installed in the annular nozzle, and the rotor is connected to the blades of the additional impeller.

На чертеже схематически изображено подруливающее устройство в разрезе. The drawing schematically shows a thruster in section.

Подруливающее устройство плавсредства содержит кольцевой корпус 1, соединяющийся с корпусом 2 плавсредства конической обечайкой 3 и образующий с соосно установленной на пилонах 4 кольцевой насадкой 5 кольцевой водоподводящий канал 6. The thruster of the craft includes an annular body 1, connected to the body of the craft 2 with a conical shell 3 and forming an annular water supply channel 6 with an annular nozzle 5 coaxially mounted on the pylons 4.

Насадка 5 имеет изогнутый водоотводящий патрубок 7, установленный с возможностью поворота от привода 8 посредством решетки 9 в подшипнике 10. The nozzle 5 has a curved drain pipe 7 mounted rotatably from the actuator 8 by means of a grill 9 in the bearing 10.

В насадке 5 установлены основное 11 и дополнительное 12 рабочие колеса противоположного вращения. Привод основного рабочего колеса 11 выполнен в виде приводного двигателя 13, редуктора 14 и гребного вала 15 с соответствующими подшипниковыми и уплотнительными узлами. Приводом дополнительного рабочего колеса 12 является электродвигатель, статор 16 и ротор 17 которого размещены в кольцевой насадке 5. Ротор 17 установлен в подшипниках 18 и соединен с лопастями дополнительного рабочего колеса. С источником энергии /не показан/ статор 16 соединен кабелями 19. Возможны и другие исполнения привода. In the nozzle 5, the main 11 and additional 12 impellers of the opposite rotation are installed. The drive of the main impeller 11 is made in the form of a drive motor 13, a gearbox 14 and a propeller shaft 15 with corresponding bearing and sealing units. The drive of the additional impeller 12 is an electric motor, the stator 16 and the rotor 17 of which are placed in the annular nozzle 5. The rotor 17 is installed in the bearings 18 and connected to the blades of the additional impeller. The stator 16 is connected to the power source / not shown / by cables 19. Other drive designs are also possible.

При работе подруливающего устройства энергия главного двигателя плавсредства /не показан/ передается кабелями 19 и приводным двигателем 13 соответственно дополнительному 12 и основному 11 рабочим колесами противоположного вращения. Поток воды из-под днища корпуса 2 плавсредства с относительно малой скоростью через решетку 9, препятствующую всасыванию крупных предметов, поступает по кольцевому водоподводящему каналу 6 к противовращающимся рабочим колесам 12 и 11. После них ускоренный и практически выровненный в осевом направлении поток поступает в изогнутый водоотводящий патрубок 7, преобразуется в нем по давлению и скорости и направляется под коническую обечайку 3 и /под минимальным углом/ под днище плавсредства, создавая тягу подруливающего устройства. When the thruster is operating, the energy of the main engine of the watercraft / not shown / is transmitted by cables 19 and the drive motor 13, respectively, to the additional 12 and the main 11 impellers of the opposite rotation. The flow of water from under the bottom of the body 2 of the vehicle with a relatively low speed through the grill 9, which prevents the absorption of large objects, flows through an annular water supply channel 6 to the counter-rotating impellers 12 and 11. After them, the accelerated and practically axially aligned flow enters the curved water outlet the pipe 7 is converted into pressure and speed in it and is guided under the conical shell 3 and / at the minimum angle / under the bottom of the craft, creating a thrust of the thruster.

Направление тяги без ограничения угла поворота задается поворотом водоотводящего патрубка 7 приводом 8, а упор передается решеткой 9 и подшипником 10 на корпус 2 плавсредства. При этом тяга всегда направлена вдоль радиуса подруливающего устройства, что существенно облегчает управление плавсредством. The direction of the thrust without restricting the angle of rotation is set by turning the drain pipe 7 to drive 8, and the emphasis is transmitted by the grill 9 and bearing 10 to the body 2 of the craft. In this case, the thrust is always directed along the radius of the thruster, which greatly facilitates the management of the craft.

Двойной подвод мощности и максимальное спрямление потока в осевом направлении противовращающимися рабочими колесами позволяют с максимальным кпд реализовать в минимальных осевых габаритах максимальную тягу подруливающего устройства. При этом спрямление потока влечет возрастание статического давления /т.е. увеличение порога кавитации/ и позволяет увеличить частоту вращения рабочих колес и перерабатываемую ими мощность с дополнительным увеличением тяги подруливающего устройства. Double power input and maximum axial flow straightening by counter-rotating impellers allow maximum thrust of the thruster to be realized with maximum efficiency in minimum axial dimensions. In this case, flow straightening leads to an increase in static pressure / i.e. increasing the cavitation threshold / and allows increasing the frequency of rotation of the impellers and the power processed by them with an additional increase in the thrust of the thruster.

Детали последнего не выступают за плоскость днища плавсредства, а малая входная скорость воды исключает всасывание предметов и "подсос" плавсредства к грунту при плавании на мелководье. Минимальные вертикальные размеры подруливающего устройства обеспечивают хорошее заполнение его корпуса водой, устойчивую работу водоподводящего канала и высокую эффективность подруливающего устройства на мелкосидящих плавсредствах. Details of the latter do not protrude beyond the plane of the bottom of the craft, and the low inlet water speed eliminates the absorption of objects and the “suction” of the craft to the ground when swimming in shallow water. The minimum vertical dimensions of the bow thruster ensure good filling of the hull with water, the stable operation of the water supply channel and the high thrust of the thruster on small-sitting craft.

Claims

A thruster containing an impeller mounted in an annular nozzle having a rotatable curved water outlet pipe and coaxially placed in an annular body forming an annular water supply channel with said nozzle and connected to the craft body with a conical shell, characterized in that it is provided with an additional impeller mounted coaxial with the main one in the mentioned nozzle having a drive opposite to the main rotor, made in the form of an electric motor, stat whose orifice is mounted in an annular nozzle and the rotor is connected to the blades of an additional impeller, said nozzle being mounted rotatably from the drive by means of a grill attached to the nozzle and placed in the bearing.