RU218790U1 - Судовая движительная установка - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к судостроению, в частности к судовым движительным установкам.

Судовая движительная установка содержит корпус, состоящий из верхнего цилиндрического отсека, средней цилиндрической части, руля и гондолы. Корпус судовой движительной установки может разворачиваться относительно корпуса судна вокруг вертикальной оси рулевыми приводами. Внутри корпуса судовой движительной установки размещаются три или большее число приводных электродвигателей, на которые электропитание подается по кабелям через блок контактных колец, установленный в верхней части корпуса соосно с вертикальной осью поворота корпуса относительно корпуса судна. На валу приводных электродвигателей закреплены конические зубчатые колеса. Конические зубчатые колеса части количества приводных электродвигателей входят в зацепление коническим зубчатым колесом, установленным на верхнем конце одного из двух вертикальных валов, а конические зубчатые колеса другой части приводных электродвигателей входят в зацепление с коническим зубчатым колесом, установленным на верхнем конце второго вертикального вала. На нижних концах вертикальных валов, расположенных в гондоле, закреплены конические зубчатые колеса, которые входят в зацепление с коническими зубчатыми колесами, установленными на двух выходных валах, расположенных по оси гондолы. Концы выходных валов через уплотнения выведены из гондолы с разных сторон, и на них установлены гребные винты. Техническим результатом предлагаемой полезной модели является уменьшение габарита верхнего цилиндрического отсека корпуса судовой движительной установки при сохранении рабочей мощности установки в целом.

Description

Полезная модель относится к судостроению, в частности к судовым движительным установкам.

Аналогом является, например, судовая движительная установка, описание конструкции которой приведено в «Вестнике Государственного университета морского и речного флота им. Макарова», выпуск 4 (38) 2016, стр. 164-165. Судовая движительная установка состоит из двух корпусов - надводного и подводного. Надводный корпус (в статье он назван сварным корпусом) закреплен неподвижно на палубе судна. Подводный корпус, состоящий из полой стойки, руля и гондолы, присоединен к надводному корпусу снизу на опорах вращения, при этом большая часть подводного корпуса располагается ниже ватерлинии. В надводном корпусе в подшипниках установлен входной (ведущий) горизонтальный вал, один конец которого выведен из надводного корпуса. Снаружи надводного корпуса к концу входного вала присоединен вал приводного двигателя судовой движительной установки, установленного вне надводного корпуса. Внутри надводного корпуса на входном валу закреплено коническое зубчатое колесо. Коническое зубчатое колесо входного вала входит в зацепление с коническим зубчатым колесом, закрепленным на верхнем конце вертикального вала, который проходит вниз через оба корпуса судовой движительной установки - надводный и подводный. Конические зубчатые колеса входного и вертикального валов образуют надводный редуктор судовой движительной установки. Вертикальный вал установлен в надводном и подводном корпусах в подшипниках и имеет возможность вращаться. На нижнем конце вертикального вала закреплено еще одно коническое зубчатое колесо. Внутри гондолы подводного корпуса вдоль продольной оси в подшипниках установлен выходной вал судовой движительной установки. На выходном валу закреплено коническое зубчатое колесо, которое входит в зацепление с коническим зубчатым колесом, закрепленным на нижнем конце вертикального вала. Конические зубчатые колеса вертикального и выходного валов образуют подводный редуктор судовой движительной установки. Конец выходного вала через герметичное уплотнение выведен за пределы гондолы, и на нем закреплен гребной винт.

Наиболее близкой к предлагаемой судовой движительной установке является судовая движительная установка, описание конструкции которой приведено в заявке на изобретение №2022100346 (решение ФИПС о выдаче патента от 24.10.2022). Судовая движительная установка выполнена в виде единого корпуса, состоящего из верхнего цилиндрического отсека, средней цилиндрической части, руля и гондолы, при этом большая часть руля и гондола находятся ниже ватерлинии. Корпус судовой движительной установки установлен в корпусе судна в подшипниках. Снизу на верхнем цилиндрическом отсеке судовой движительной установки закреплено зубчатое колесо, в зацепление с которым входят зубчатые колеса рулевых приводов. Внутри верхнего цилиндрического отсека корпуса размещены два приводных электродвигателя. Приводные электродвигатели соединены с источниками питания, находящимися вне корпуса судовой движительной установки кабелями через блок контактных колец. На валу каждого приводного электродвигателя закреплено коническое зубчатое колесо, которое входит в зацепление с коническим зубчатым колесом, установленным на верхнем конце одного из двух вертикальных валов, которые проходят из верхнего цилиндрического отсека корпуса судовой движительной установки в гондолу. На нижнем конце каждого вертикального вала также закреплено по одному коническому зубчатому колесу, каждое из которых входит в зацепление с коническим зубчатым колесом, установленным на одном из двух выходных валов, расположенных горизонтально вдоль оси гондолы. Концы выходных валов через уплотнения выведены из гондолы с разных сторон, и на них установлены гребные винты.

Судовая движительная установка, являющаяся прототипом, работает следующим образом. При подаче электропитания от преобразователей частоты на приводные электродвигатели через блок контактных колец и кабели приводные электродвигатели запускаются и их валы, на которых установлены конические зубчатые колеса начинают вращаться. Вращение валов приводных двигателей с коническими зубчатыми колесами передается на конические зубчатые колеса на верхних концах вертикальных валов. Далее вращение от вертикальных валов через конические зубчатые колеса, закрепленные на нижних концах вертикальных валов, и конические зубчатые колеса, закрепленные на выходных валах, передается на выходные валы, вместе с которыми вращаются гребные винты, создавая силу тяги, движущую судно. Сила тяги регулируется за счет изменения частоты вращения приводных электродвигателей, а направление тяги может изменяться с помощью рулевых приводов, разворачивающих корпус судовой движительной установки вместе с гребными винтами относительно корпуса судна.

Однако недостатком судовой движительной установки, выполненной в соответствии с прототипом, является большой диаметр верхнего цилиндрического отсека корпуса, внутри которого размещены приводные электродвигатели, что вызовет затруднение при размещении судовой движительной установки на судне. Приводные электродвигатели гребных установок имеют большую мощность и, соответственно, большую осевую длину, вследствие чего для их размещения необходим большой диаметр внутренней полости верхнего цилиндрического отсека, внутри которого размещаются приводные электродвигатели.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является уменьшение габарита верхнего цилиндрического отсека корпуса судовой движительной установки при сохранении рабочей мощности установки в целом.

Это достигается тем, что предлагаемая судовая движительная установка, содержащая корпус, состоящий из верхнего цилиндрического отсека, средней цилиндрической части, руля и гондолы, установленное в нижней части верхнего цилиндрического отсека зубчатое колесо, в зацепление с которым входят зубчатые колеса рулевых приводов, приводные электродвигатели, размещенные внутри верхнего цилиндрического отсека и соединенные с источниками питания, находящимися вне корпуса судовой движительной установки, кабелями через блок контактных колец, и на валу приводных электродвигателей закреплены конические зубчатые колеса, входящие в зацепление с коническими зубчатыми колесами, установленными на верхних концах двух вертикальных валов, проходящих из верхнего цилиндрического отсека через среднюю цилиндрическую часть и руль в гондолу, конические зубчатые колеса, закрепленные на нижних концах двух вертикальных валов, каждое из которых входит в зацепление с коническим зубчатым колесом, установленным на одном из двух выходных валов, причем концы двух выходных валов через уплотнения выведены из гондолы с противоположных сторон, и на концах выходных валов закреплены гребные винты, выполнена с размещением внутри верхнего цилиндрического отсека трех или большего числа приводных электродвигателей с закрепленными на их валах коническими зубчатыми колесами, при этом конические зубчатые колеса одной части приводных электродвигателей входят в зацепление с коническим зубчатым колесом, установленным на верхнем конце одного из двух вертикальных валов, а конические зубчатые колеса другой части приводных электродвигателей входят в зацепление с коническим зубчатым колесом, установленным на верхнем конце другого вертикального вала.

Выполнение в предлагаемой судовой движительной установке верхнего цилиндрического отсека с размещением в его внутренней полости трех или большего числа приводных электродвигателей с закрепленными на их валах коническими зубчатыми колесами, при этом конические зубчатые колеса одной части из этих приводных электродвигателей входят в зацепление с коническим зубчатым колесом, установленным на верхнем конце одного из двух вертикальных валов, а конические зубчатые колеса другой части приводных электродвигателей входят в зацепление с коническим зубчатым колесом, установленным на верхнем конце другого вертикального вала, позволяет по сравнению с прототипом снизить в два и более раза мощность каждого из приводных электродвигателей, причем суммарная мощность приводных электродвигателей, зубчатые колеса которых входят в зацепление с одним и тем же зубчатым колесом одного из двух вертикальных валов, и мощность на винтах судовой движительной установки сохраняется такой же, как и в прототипе. Соответственно, с уменьшением мощности каждого из приводных электродвигателей, размещенных во внутренней полости верхнего цилиндрического отсека, уменьшается осевая длина приводных электродвигателей, что и позволяет уменьшить диаметр верхнего цилиндрического отсека, то есть уменьшить его габариты по сравнению с прототипом.

Таким образом, судовая движительная установка, выполненная в соответствии с предлагаемой полезной моделью, при одинаковой мощности с прототипом будет иметь меньший диаметр верхнего цилиндрического отсека корпуса, чем у прототипа, что облегчит размещение судовой движительной установки на судне.

Судовая движительная установка представлена на:

фиг. 1 - осевое сечение судовой движительной установки;

фиг. 2 - сечение А-А для варианта размещения 4-х приводных электродвигателей в верхнем цилиндрическом отсеке;

фиг. 3 - сечение А-А для варианта размещения 3-х приводных электродвигателей в верхнем цилиндрическом отсеке.

Фиг. 4 - сечение А-А для варианта размещения 6-ти приводных электродвигателей в верхнем цилиндрическом отсеке.

В изображенной на фиг. 1 схеме предлагаемой судовой движительной установки корпус 1 состоит из четырех частей, объединенных в единую конструкцию: верхнего цилиндрического отсека 2, средней цилиндрической части 3, руля 4 и гондолы 5. Корпус 1 установлен на палубе 6 кормовой части корпуса 7 судна в подшипниках 8. Снизу на верхнем цилиндрическом отсеке 2 закреплено зубчатое колесо 9, в зацепление с которым входят зубчатые колеса 10, закрепленные на валах рулевых приводов 11, которых может быть несколько. Внутри верхнего цилиндрического отсека 2 корпуса 1 установлены четыре приводные электродвигатели 12а, 12b, 12 с и 12d. На фиг. 2 в сечении А-А верхнего цилиндрического отсека 2 (вид сверху) показано размещение приводных электродвигателей 12а, 12b, 12с и 12d в верхнем цилиндрическом отсеке 2. Электрическое питание на фазы приводных электродвигателей 12а, 12b, 12с и 12d поступает по кабелям 13а, 13b, 13с и 13d через блок контактных колец 14 от источников питания, находящихся вне корпуса 1. Приводные электродвигатели 12а и 12с (также, как и 12b и 12d) могут получать питание от одного источника, так как их валы имеют механическую связь. Блок контактных колец 14, состоящий из контактных колец и щеток (на фиг. 1 не показаны) установлен соосно с вертикальной осью вращения корпуса 1 судовой движительной установки относительно корпуса 7 судна и позволяет обеспечить питанием приводные электродвигатели 12а, 12b, 12с и 12d при повороте корпуса 1 относительно корпуса 7 судна. На валу 15а, 15b, 15с и 15d каждого из приводных электродвигателей 12а, 12b, 12 с и 12d, установлено по одному коническому зубчатому колесу 16а, 16b, 16с и 16d, соответственно. Конические зубчатые колеса 16а и 16с приводных электродвигателей 12а и 12с входят в зацепление с коническим зубчатым колесом 17, установленным на верхнем конце первого вертикального вала 18. Вертикальный вал 18 установлен в корпусе 1 в подшипниках и на нижнем конце вертикального вала 18 закреплено коническое зубчатое колесо 19, которое входит в зацепление с коническим зубчатым колесом 20, установленным на выходном валу 21, расположенным в гондоле 5 корпуса 1. Выходной вал 21 установлен вдоль оси гондолы 5 в, радиальных и упорном подшипниках. Конец выходного вала 21 через герметичное уплотнение выведен из гондолы 5 и на нем закреплен гребной винт 22. Конические зубчатые колеса 16b и 16d приводных электродвигателей 12b и 12d входят в зацепление с коническим зубчатым колесом 23, установленным на верхнем конце второго вертикального вала 24. Второй вертикальный вал 24 также установлен в корпусе 1 в подшипниках и на нижнем конце второго вертикального вала 24 закреплено коническое зубчатое колесо 25, которое входит в зацепление с коническим зубчатым колесом 26, установленным на втором выходном валу 27, расположенным в гондоле 5. Выходной вал 27 также, как выходной вал 21, установлен в гондоле 5 в радиальных и упорном подшипниках. Конец выходного вала 27 через герметичное уплотнение выведен из гондолы 5 с противоположной стороны по сравнению с выходным валом 21 и на нем закреплен гребной винт 28.

Между корпусом 7 судна и средней цилиндрической частью 3 корпуса 1 располагается уплотнение 29, которое препятствует проникновению воды при волнении в зазор между корпусом 1 и корпусом 7 судна. Все составляющие системы смазки - напорный бак 30 с маслом, маслопроводы, насосы, фильтры (на фиг. 1 не показаны) и т.д., элементов трения судовой движительной установки размещены внутри корпуса 1. Для охлаждения компонентов судовой движительной установки на верхнем цилиндрическом отсеке 2 соосно с вертикальной осью вращения корпуса 1 судовой движительной установки относительно корпуса 7 судна установлены входной воздуховод 31 и выходной воздуховод 32. Через входной воздуховод 31 в корпус 1 подается охлажденный воздух, а через выходной воздуховод 32 из корпуса 1 выводится воздух, нагревшийся от контакта с компонентами судовой движительной установки.

Предлагаемая судовая движительная установка работает следующим образом. При подаче электропитания от преобразователя частоты через блок контактных колец 15 и кабели 13а, 13b, 13с и 13d на фазы обмоток статора приводных электродвигателей 12а, 12b, 12с и 12d приводные электродвигатели 12а, 12b, 12с и 12d начинают вращаться. Вращение валов 15а и 15 с приводных электродвигателей 12а и 12с через зацепление конических зубчатых колес 16а и 16с с коническим зубчатым колесом 17 передается на вертикальный вал 18, а от вертикального вала 18 через зацепление конических зубчатых колес 19 и 20 вращение передается на выходной вал 21 с гребным винтом 22. Аналогичным образом вращение валов 15b и 15d приводных электродвигателей 12b и 12d через зацепление конических зубчатых колес 16b и 16d с коническим зубчатым колесом 23, передается на вертикальный вал 24, а от вертикального вала 24 через зацепление конических зубчатых колес 25 и 26 вращение передается на выходной вал 27 с гребным винтом 28. Вращаясь, гребные винты 22 и 28 создают тяговое усилие, движущее судно. При необходимости изменить направление движения судна рулевые приводы 11 через редуктор, состоящий из зубчатых колес 10 и 9, поворачивают корпус 1 вместе с гребными винтами 22 и 28 относительно корпуса 7 судна, изменяя направление тяги гребных винтов.

В предлагаемой судовой движительной установке на один вертикальный вал 18 (или на вертикальный вал 24) и выходной вал 21 (или на выходной 27) и, соответственно, на один гребной винт 22 (или на гребной винт 28) передается механическая мощность не от одного приводного электродвигателя, как в прототипе, а одновременно от двух приводных электродвигателей 12а и 12с (или от приводных электродвигателей 12b и 12d). Значит, при той же самой мощности на гребном винте 22 (или на гребном винте 28), как в прототипе, мощность каждого из двух приводных электродвигателей 12а и 12с (или приводных электродвигателей 12b и 12d) будет в два раза меньше, чем мощность приводного электродвигателя в прототипе. Соответственно, уменьшается и осевой длина каждого из приводных электродвигателей 12а, 12b, 12с и 12d, и для их размещения потребуется меньший диаметр верхнего цилиндрического отсека 2 корпуса 1.

Таким образом, предлагаемая полезная модель позволит создать судовую движительную установку, имеющую при одинаковой мощности с прототипом меньший диаметр верхнего цилиндрического отсека корпуса, чем у прототипа, что облегчит размещение судовой движительной установки на судне.

Число приводных электродвигателей, соединенных зубчатой передачей с каждым из двух вертикальных валов судовой движительной установки, может отличаться в зависимости от того, какую механическую мощность целесообразно передать на каждый из гребных винтов.

На фиг. 3 показана судовая движительная установка, у которой в верхнем цилиндрическом отсеке 2 корпуса 1 размещены три приводных электродвигателя 12а, 12b, 12с. Установленные на валах 15а и 15 с приводных электродвигателей 12а и 12 с конические зубчатые колеса 16а и 16 с входят в зацепление с коническим зубчатым колесом 17, установленным на верхнем конце вертикального вала 18. На нижнем конце вертикального вала 18 закреплено коническое зубчатое колесо 19, которое входит в зацепление коническим зубчатым колесом 20, установленным на выходном валу 21, на котором закреплен гребной винт 22. Коническое зубчатое колесо 16b, установленное на валу 15b приводного электродвигателя 12b, входит в зацепление с коническим зубчатым колесом 23, установленным на верхнем конце вертикального вала 24. На нижнем конце вертикального вала 24 закреплено коническое зубчатое колесо 25, которое входит в зацепление коническим зубчатым колесом 26, установленным на выходном валу 27, на котором закреплен гребной винт 28.

В этом варианте судовой движительной установки на выходной вал 21 и гребной винт 22 передается механическая мощность от двух приводных электродвигателей 12а и 12с, а на выходной вал 27 и гребной винт 28 передается механическая мощность от одного приводного электродвигателя 12b. В остальном работа судовой движительной установки, изображенной на фиг. 3, аналогична работе судовой движительной установки, изображенной на фиг. 2. Вариант судовой движительной установки, изображенной на фиг. 3, можно использовать, если по гидродинамическим характеристикам на гребных винтах 22 и 28 целесообразно иметь различную механическую мощность.

Поскольку мощность и, соответственно, осевой размер каждого из двух приводных электродвигателей 12а и 12с связанных зубчатым зацеплением коническими зубчатыми колесами 16а и 16с с коническим зубчатым колесом 17 вертикального вала 18 в два раза меньше, чем мощность одного приводного электродвигателя в прототипе, то для их размещения в верхнем цилиндрическом отсеке 2 корпуса 1 потребуется цилиндрический отсек 2 меньшего диаметра.

На фиг. 4 показана судовая движительная установка, у которой в верхнем цилиндрическом отсеке 2 корпуса 1 размещены шесть приводных электродвигателей 12а, 12b, 12с, 12d, 12е и 12f. Установленные на валах 15а, 15 с и 15е приводных электродвигателей 12а, 12с и 12е конические зубчатые колеса 16а, 16 с и 16е входят в зацепление с коническим зубчатым колесом 17, установленным на верхнем конце вертикального вала 18. На нижнем конце вертикального вала 18 закреплено коническое зубчатое колесо 19, которое входит в зацепление коническим зубчатым колесом 20, установленным на выходном валу 21, на котором закреплен гребной винт 22. Коническое зубчатые колеса 16b, 16d, и 16f, установленные на валах 15b, 15d, и 15f приводных электродвигателей 12b, 12d, и 12f входит в зацепление с коническим зубчатым колесом 23, установленным на верхнем конце вертикального вала 24. На нижнем конце вертикального вала 24 закреплено коническое зубчатое колесо 25, которое входит в зацепление коническим зубчатым колесом 26, установленным на выходном валу 27, на котором закреплен гребной винт 28.

В этой схеме судовой движительной установки на каждый гребной винт 22 (28) работают одновременно три приводных электродвигателя 12а, 12с и 12е (12b, 12d, и 12f) вместо одного приводного электродвигателя, как в прототипе. Значит, мощность одного приводного электродвигателя в предлагаемой судовой движительной установке при одинаковой мощности на гребных винтах с прототипом будет в три раза меньше, чем у прототипа. Соответственно, в предлагаемой судовой движительной установке уменьшится осевая длина каждого приводного электродвигателя по сравнению с приводным электродвигателем прототипа и для их размещения потребуется меньший диаметр верхнего цилиндрического отсека 2 корпуса 1, чем в прототипе.

Возможно и другое сочетание приводных электродвигателей, соединенных зубчатым зацеплением с вертикальными валами. Например, с одним вертикальным валом могут быть соединены зубчатым зацеплением два приводных электродвигателя, а с другим вертикальным валом могут быть соединены зубчатым зацеплением три приводных электродвигателя.

Общим признаком для судовых движительных установок, изображенных на фиг. 2, 3 и 4 является размещение в верхнем цилиндрическом отсеке корпуса судовой движительной установки трех и большего числа приводных электродвигателей с закрепленными на их валах коническими зубчатыми колесами, при этом конические зубчатые колеса одной части этих приводных электродвигателей входят в зацепление с коническим зубчатым колесом, установленным на верхнем конце одного из двух вертикальных валов, а конические зубчатые колеса второй части приводных электродвигателей входят в зацепление с коническим зубчатым колесом, установленным на верхнем конце другого вертикального вала.

Claims (1)

1. Судовая движительная установка, содержащая корпус, состоящий из верхнего цилиндрического отсека, средней цилиндрической части, руля и гондолы, установленное в нижней части верхнего цилиндрического отсека зубчатое колесо, в зацепление с которым входят зубчатые колеса рулевых приводов, приводные электродвигатели, размещенные внутри верхнего цилиндрического отсека и соединенные с источниками питания, находящимися вне корпуса судовой движительной установки, кабелями через блок контактных колец, и на валу приводных электродвигателей закреплены конические зубчатые колеса, входящие в зацепление с коническими зубчатыми колесами, установленными на верхних концах двух вертикальных валов, проходящих из верхнего цилиндрического отсека через среднюю цилиндрическую часть и руль в гондолу, конические зубчатые колеса, закрепленные на нижних концах двух вертикальных валов, каждое из которых входит в зацепление с коническим зубчатым колесом, установленным на одном из двух выходных валов, причем концы двух выходных валов через уплотнения выведены из гондолы с противоположных сторон, и на концах выходных валов закреплены гребные винты, отличающаяся тем, что внутри верхнего цилиндрического отсека корпуса судовой движительной установки размещены три или большее число приводных электродвигателей с закрепленными на их валах коническими зубчатыми колесами, при этом конические зубчатые колеса одной части количества этих приводных электродвигателей входят в зацепление с коническим зубчатым колесом, установленным на верхнем конце одного из двух вертикальных валов, а конические зубчатые колеса второй части приводных электродвигателей входят в зацепление с коническим зубчатым колесом, установленным на верхнем конце другого вертикального вала.

Images