RU2248302C1 - Marine propulsion plant of "steering nozzle" type - Google Patents
Marine propulsion plant of "steering nozzle" type Download PDFInfo
- Publication number
- RU2248302C1 RU2248302C1 RU2003117558/11A RU2003117558A RU2248302C1 RU 2248302 C1 RU2248302 C1 RU 2248302C1 RU 2003117558/11 A RU2003117558/11 A RU 2003117558/11A RU 2003117558 A RU2003117558 A RU 2003117558A RU 2248302 C1 RU2248302 C1 RU 2248302C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- propeller
- blade
- propulsion system
- plane
- blades
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области судостроения, в частности к судовым движительным установкам типа "поворотная колонка".The invention relates to the field of shipbuilding, in particular to ship propulsion systems of the type "rotary column".
Известна движительная установка судна типа "поворотная колонка", содержащая гребной винт с механической передачей, включающей горизонтальную и вертикальную линии приводных валов, размещенных в обтекаемом корпусе и вертикальной стойке поворотной колонки (см. книгу А.Д.Гофмана "Движительно-рулевой комплекс и маневрирование судна". Судостроение. Ленинград. 1988 г., стр.17).Known propulsion system of a ship of the type "rotary column" containing a propeller with a mechanical transmission, including horizontal and vertical lines of drive shafts located in a streamlined hull and a vertical strut of the rotary column (see the book A.D. Hoffmann "Propulsion-steering complex and maneuvering ship ". Shipbuilding. Leningrad. 1988, p. 17).
Известна также движительная установка судна типа "поворотная колонка", содержащая гребной винт с электрической передачей, включающей электродвигатель с горизонтальным приводным винтом, размещенными в обтекаемом кожухе (см. журнал "Navigator", Международный морской журнал №2/94, стр.8, фото - движитель типа "Azipod").Also known is the propulsion system of a ship of the "rotary column" type, containing a propeller with an electric transmission, including an electric motor with a horizontal drive screw, placed in a streamlined casing (see the magazine "Navigator", International Maritime Journal No. 2/94, p. 8, photo - propulsion type "Azipod").
Недостатком указанных судовых движительных установок является повышенный уровень вибрации винта при повороте установки для осуществления маневрирования.The disadvantage of these marine propulsion systems is the increased level of vibration of the propeller when turning the unit for maneuvering.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому, принятым за прототип изобретения, является движительная установка типа "поворотная колонка", содержащая два соосных гребных винта фиксированного шага противоположного вращения с механической передачей, размещенной в обтекаемом кожухе (см. журнал "Navigator", Международный морской журнал №2/94, стр.8-26, 27. Веса Вейккола "Винты со встречным вращением, разработанные фирмой "Аквамастер", увеличивают безопасносгь танкеров").The closest technical solution to the claimed one, adopted as a prototype of the invention, is a rotary column propulsion system containing two coaxial propellers of a fixed pitch of opposite rotation with a mechanical transmission located in a streamlined casing (see the journal "Navigator", International Maritime Journal No. 2/94, pp. 8-26, 27. Weikkola weights “Counter-rotation propellers developed by Aquamaster increase the safety of tankers”).
Недостатком указанного прототипа является повышенный уровень вибрации винтов при повороте колонки для осуществления маневрирования судна или обеспечения его реверсирования. При повороте колонки гребные винты оказываются в сильно скошенном потоке, что вызывает появление на гребных винтах периодических сил гидродинамической природы, являющихся причиной вибрации движителя типа "поворотная колонка" в целом. Наибольшие гидродинамические нагрузки, являющиеся причиной повышенной вибрации гребных винтов, возникают на режимах перехода к реверсу в режиме обратной струи (см. Справочник по теории корабля, т.1. Судостроение. Ленинград. 1985 г., стр.723). Повышенный уровень вибрации движительной установки приводит к необходимости ограничения угла поворота колонки или скорости ее перекладки, снижения скорости при маневрировании и уменьшения частоты вращения гребных винтов. Повышенный уровень вибрации снижает надежность движительной установки и ухудшает обитаемость судна. Ограничение параметров маневрирования приводит к увеличению вероятности столкновения судов, т.е. является причиной снижения безопасности мореплавания. Кроме того, винты фиксированного шага на непроектных режимах не дают возможность использовать полную мощность силовой установки и работают с уменьшенной гидродинамической эффективностью вследствие наличия за винтами остаточной закрутки потока (указанный недостаток справедлив при приводе от дизельной силовой установки и может быть устранен лишь применением винтов регулируемого шага).The disadvantage of this prototype is the increased level of vibration of the propellers when turning the column to maneuver the vessel or ensure its reversal. When the column is rotated, the propellers find themselves in a strongly oblique flow, which causes the appearance of periodic hydrodynamic forces on the propellers, which cause the vibration of the "rotary column" type propulsion as a whole. The greatest hydrodynamic loads, which are the cause of increased vibration of the propellers, occur in the transition to reverse in the reverse jet mode (see the Handbook on the theory of the ship, vol. 1. Shipbuilding. Leningrad. 1985, p. 723). The increased vibration level of the propulsion system makes it necessary to limit the angle of rotation of the column or the speed of its shifting, reduce the speed during maneuvering and reduce the speed of rotation of the propellers. The increased level of vibration reduces the reliability of the propulsion system and affects the habitability of the vessel. The limitation of maneuvering parameters leads to an increase in the probability of a collision of vessels, i.e. is the reason for the decrease in safety of navigation. In addition, fixed-pitch propellers in non-design modes do not allow the full power of the power plant to be used and work with reduced hydrodynamic efficiency due to the presence of residual flow swirling behind the propellers (this drawback is valid when driving from a diesel power plant and can only be eliminated by using variable-pitch propellers) .
Другая причина, ухудшающая эксплуатационные характеристики колонок, связана с тем, что при ее перекладке на полном ходу судна возникает поперечная сила, препятствующая повороту колонки и, следовательно, приводящая к необходимости увеличивать мощность рулевой машины. Возникновение значительной поперечной силы обусловлено скашиванием потока относительно колонки при ее повороте.Another reason that worsens the performance of the columns is due to the fact that when it is shifted at full speed, a transverse force arises, which prevents the column from turning and, therefore, leads to the need to increase the power of the steering machine. The emergence of a significant transverse force due to the mowing of the flow relative to the column when it is rotated.
Предлагаемое техническое решение направлено на улучшение эксплуатационных характеристик судовой движительной установки типа "поворотная колонка", а именно: уменьшение возмущающих сил гидродинамической природы, возникающих на лопастях гребных винтов в процессе маневрирования судна и его реверсирования; уменьшение поперечной силы, возникающей на работающем винте при повороте колонки, и снижению, тем самым, мощности привода, обеспечивающего ее перекладку.The proposed technical solution is aimed at improving the operational characteristics of the ship propulsion system of the "rotary column" type, namely: reducing the disturbing forces of a hydrodynamic nature that arise on the propeller blades during the maneuvering of the vessel and its reversal; reduction of the transverse force arising on the working screw when the column is rotated, and, thereby, reducing the power of the drive ensuring its transfer.
Уменьшение возмущающих сил гидродинамической природы приведет к снижению вибрации движительной установки, улучшит обитаемость судна, а также характеристики управляемости и маневренности (благодаря устранению ограничений на угол поворота колонки и скорость ее поворота). Кроме того, на непроектных режимах, даже с приводом от дизеля, движительная установка с подвижным креплением лопастей на ступице использует полную мощность двигателя и исключает необходимость применения винтов регулируемого шага.Reducing the disturbing forces of a hydrodynamic nature will lead to a decrease in the vibration of the propulsion system, improve the habitability of the vessel, as well as the characteristics of controllability and maneuverability (by eliminating restrictions on the angle of rotation of the column and the speed of its rotation). In addition, in non-design modes, even with a diesel drive, a propulsion system with a movable blade mount on the hub uses the full power of the engine and eliminates the need for adjustable pitch propellers.
Указанный технический результат достигается тем, что в судовой движительной установке типа "поворотная колонка", содержащей один или два гребных винта с передачей, размещенной в обтекаемом кожухе, лопасти по меньшей мере одного винта закреплены в ступице подвижно с возможностью перемещения их относительно плоскости диска гребного винта путем поворота вокруг оси, проходящей через корневую часть лопасти, и (или) их смещения вдоль этой оси; ось, относительно которой поворачивается и (или) смещается лопасть, перпендикулярна диску гребного винта; ось, относительно которой поворачивается лопасть, параллельна плоскости диска гребного винта и расположена в плоскости диска гребного винта; каждая лопасть гребных винтов установлена с возможностью поворота на угол ±10°; в ступице в плоскости диска гребного винта выполнены пазы, в которых размещены корневые части лопастей гребного винта и узел поворота и (или) смещения лопастей с демпфером; узел поворота и (или) смещения лопасти оснащен фиксатором положения лопасти.The specified technical result is achieved by the fact that in a ship propulsion system of the "rotary column" type, containing one or two propellers with a gear located in a streamlined casing, the blades of at least one screw are fixed in the hub movably with the possibility of moving them relative to the plane of the propeller disk by turning around an axis passing through the root of the blade, and (or) their displacement along this axis; the axis relative to which the blade rotates and (or) moves, perpendicular to the propeller disk; the axis relative to which the blade rotates is parallel to the plane of the propeller disk and is located in the plane of the propeller disk; each propeller blade is mounted rotatable by an angle of ± 10 °; grooves are made in the hub in the plane of the propeller disk, in which the root parts of the propeller blades and the knot of rotation and (or) displacement of the blades with a damper are placed; the rotation and (or) displacement unit of the blade is equipped with a blade position lock.
Сущность изобретения поясняется чертежом, на фиг.1 схематично изображен вид сбоку судовой движительной установки типа "поворотная колонка"; на фиг.2 и 3 - варианты крепления кормовых частей лопастей в ступице винта (увеличено).The invention is illustrated by the drawing, figure 1 schematically shows a side view of a ship propulsion system of the type "rotary column"; figure 2 and 3 - mounting options for the aft parts of the blades in the hub of the screw (increased).
Примером конкретного выполнения заявляемого технического решения является судовая движительная установка типа "поворотная колонка", содержащая обтекаемый водонепроницаемый кожух 1 с механической передачей, включающей полый вал 2, во внутренней полости которого размещен вал 3. На валу 3 закреплена ступица 4 заднего гребного винта, в которой выполнена пазы 5. В пазах 5 размещены корневые части 6 лопастей 7, которые установлены подвижно относительно ступицы 4, а кормовая часть лопасти 7 подвижно закреплена на ступице 4. Корневая часть 6 лопасти 7 может быть подвижно закреплена на валу 8, расположенном под углом к диску гребного винта (близком или равном шаговому углу корневого сечения лопасти), жестко закрепленном в пазу 5 и проходящим через отверстие 9, которое выполнено в корневой части 6, при этом в пазу 5 между корневой частью 6 и ступицей 4 размещен демпфер 10, а между донышком паза 5 и корневой частью 6 - фиксатор положения лопасти 11 (см. фиг.2), или корневая часть 6 лопасти 7 может быть жестко закреплена на валу 8, который подвижно закреплен, например, в подшипниках 12, при этом может быть установлен дополнительный демпфер 13 между валом 8 и ступицей 4. На валу 2 закреплена ступица 14 переднего гребного винта, на которой закреплены лопасти 15, которые могут быть установлены неподвижно относительно указанной ступицы 14 или подвижно. При подвижной установке лопастей 15 их корневые части 16 закреплены аналогично корневым частям 6 лопастей 7 заднего гребного винта. Лопасти 7 и 15 заднего гребного винта и переднего гребного винта соответственно установлены с возможностью поворота на угол ±10°.An example of a specific implementation of the claimed technical solution is a ship propulsion system of the "rotary column" type, comprising a streamlined waterproof casing 1 with a mechanical transmission including a hollow shaft 2, in the inner cavity of which a shaft 3 is located. A hub 4 of the rear propeller is fixed on the shaft 3, in which grooves are made 5. In the grooves 5 are placed the
Судовая движительная установка работает следующим образом. Судовой двигатель (на чертеже не показан) через механическую передачу (возможна электрическая подача), включающую полый вал 2 и вал 3 приводит во вращение гребные винты. На предельно малых оборотах лопасти 7 и 15 удерживаются от поворота вокруг вала 8 силой веса фиксатором положения лопасти 11 (например, фрикционного типа). На вращающуюся в составе заднего гребного винта лопасть 7 действует центробежный и гидродинамический моменты относительно вала 8, обусловленные центробежной и гидродинамической силами. Действие моментов противоположно, причем относительному перемещению лопасти 7 в направлении, противоположном ее вращению вместе с гребным винтом, соответствует увеличение момента от центробежной силы и уменьшение момента от гидродинамической силы, т.к. плечо центробежной силы при этом увеличивается, а шаг лопасти уменьшается. При отклонении лопасти 7 в противоположном направлении наблюдается обратная картина. Таким образом, положение лопасти 7 на ступице 4 определяется равенством действующих взаимно противоположных моментов. Причем в зависимости от режима работы движительной установки (относительной поступи гребных винтов) положение лопасти 7 на ступице 4 будет разным. Указанное приводит к изменению геометрических характеристик лопасти и, соответственно, гидродинамических, обеспечивая соответствие винтовой характеристики движителя и внешней характеристики двигателя, исключая необходимость использования для этих целей гребных винтов регулируемого шага (что особенно затруднительно для судовой движительной установки типа "поворотная колонка" с соосными гребными винтами противоположного вращения).Ship propulsion system operates as follows. A marine engine (not shown in the drawing) through a mechanical transmission (electric feed is possible), including a hollow shaft 2 and a shaft 3 drives the propellers into rotation. At extremely low revolutions, the blades 7 and 15 are kept from turning around the shaft 8 by force of weight by the position lock of the blade 11 (for example, friction type). Centrifugal and hydrodynamic moments relative to shaft 8 act on the blade 7 rotating in the composition of the rear propeller, due to centrifugal and hydrodynamic forces. The action of the moments is opposite, and the relative movement of the blade 7 in the direction opposite to its rotation together with the propeller corresponds to an increase in the moment from the centrifugal force and a decrease in the moment from the hydrodynamic force, since the centrifugal force shoulder increases while the blade pitch decreases. When the blade 7 is deflected in the opposite direction, the opposite picture is observed. Thus, the position of the blade 7 on the hub 4 is determined by the equality of acting mutually opposite moments. Moreover, depending on the operating mode of the propulsion system (relative propeller treads), the position of the blade 7 on the hub 4 will be different. This leads to a change in the geometric characteristics of the blade and, accordingly, hydrodynamic, ensuring compliance with the screw characteristics of the propulsor and the external characteristics of the engine, eliminating the need to use adjustable pitch propellers for this purpose (which is especially difficult for a ship rotary column propulsion system with coaxial propellers opposite rotation).
При повороте движительной установки для осуществления маневрирования судна гребные винты оказываются в сильно скошенном потоке, в результате чего на каждой лопасти возникают переменные гидродинамические нагрузки, лопасть начинает колебаться, образуя колебательную систему, где в качестве восстанавливающих сил выступают силы инерции, а в качестве возмущающих - переменные гидродинамические нагрузки. Частота собственных колебаний зависит от геометрии лопастей и их массовых характеристик. Анализ частот собственных колебаний показал, что они меньше частоты вращения гребного вала. В результате, по отношению к возмущающим гидродинамическим нагрузкам каждая лопасть колеблется в зарезонансном режиме так, что переменные гидродинамические силы в значительной степени компенсируются инерционными силами и на ступицу не передаются. Благодаря тому, что вал 8 расположен под углом к диску гребного винта переменные гидродинамические силы компенсируются не только в плоскости, диска гребного винта, но и в плоскости, перпендикулярной ему.When the propulsion system is rotated to maneuver the vessel, the propellers are in a strongly oblique flow, as a result of which variable hydrodynamic loads occur on each blade, the blade begins to oscillate, forming an oscillatory system, where inertial forces act as restoring forces, and variables act as disturbing forces hydrodynamic loads. The frequency of natural vibrations depends on the geometry of the blades and their mass characteristics. Analysis of the frequencies of natural vibrations showed that they are less than the frequency of rotation of the propeller shaft. As a result, with respect to disturbing hydrodynamic loads, each blade oscillates in a resonance mode so that the variable hydrodynamic forces are largely compensated by inertial forces and are not transmitted to the hub. Due to the fact that the shaft 8 is located at an angle to the propeller disk, the variable hydrodynamic forces are compensated not only in the plane of the propeller disk, but also in the plane perpendicular to it.
В режиме реверсирования судна переменные гидродинамические силы столь велики, что для их компенсации требуются дополнительные технические меры, а именно: использование демпфера 10, снижающего вибрационную составляющую вдоль вала 8. Использование подвижности крепления полезно не только с точки зрения снижения переменной нагрузки передаваемой на корпус колонки, но и для уменьшения поперечной силы, препятствующей повороту колонки вследствие косого натекающего на движитель потока. Как известно, эти поперечные усилия на обычных гребных винтах образуются как результат сложения действующих на лопастях переменных гидродинамических сил и моментов, обусловленных скосом потока. На колеблющихся в зарезонансном режиме лопастях переменные усилия в значительной степени будут скомпенсированы инерцией самой лопасти и присоединенной к ней массой жидкости так, что в результате поперечная гидродинамическая сила и момент становятся меньше (см. П.М.Кортунов, Л.И.Вишневский. Тезисы докладов. Крыловские чтения 1999 г. О механизме возникновения поперечной силы при работе винта с подвижным креплением лопастей в косом потоке).In the reversal mode of the vessel, the variable hydrodynamic forces are so great that additional technical measures are required to compensate for them, namely: the use of a
Таким образом, заявленная судовая движительная установка типа "поворотная колонка" позволяет уменьшить переменные гидродинамические силы на гребных винтах, обеспечивает согласование винтовой характеристики и внешней характеристики двигателей (дизеля) в широком диапазоне нагрузок, снижение мощности привода рулевой машины, а также улучшение управляемости судна, его маневренных и реверсивных характеристик.Thus, the claimed ship propulsion system of the type "rotary column" allows you to reduce the variable hydrodynamic forces on the propellers, provides coordination of the screw characteristics and the external characteristics of the engines (diesel) in a wide range of loads, reducing the drive power of the steering machine, as well as improving the controllability of the vessel, its maneuverable and reverse characteristics.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003117558/11A RU2248302C1 (en) | 2003-06-11 | 2003-06-11 | Marine propulsion plant of "steering nozzle" type |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003117558/11A RU2248302C1 (en) | 2003-06-11 | 2003-06-11 | Marine propulsion plant of "steering nozzle" type |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2003117558A RU2003117558A (en) | 2004-12-20 |
RU2248302C1 true RU2248302C1 (en) | 2005-03-20 |
Family
ID=35454110
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003117558/11A RU2248302C1 (en) | 2003-06-11 | 2003-06-11 | Marine propulsion plant of "steering nozzle" type |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2248302C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2457147C2 (en) * | 2010-10-07 | 2012-07-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Blade indexing mechanism |
RU2504499C1 (en) * | 2012-07-04 | 2014-01-20 | Георгий Генариевич Мартиросов | Propeller screw |
RU180240U1 (en) * | 2017-07-31 | 2018-06-06 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" | SHIP MARINE INSTALLATION |
-
2003
- 2003-06-11 RU RU2003117558/11A patent/RU2248302C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2457147C2 (en) * | 2010-10-07 | 2012-07-27 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Blade indexing mechanism |
RU2504499C1 (en) * | 2012-07-04 | 2014-01-20 | Георгий Генариевич Мартиросов | Propeller screw |
RU180240U1 (en) * | 2017-07-31 | 2018-06-06 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный морской технический университет" | SHIP MARINE INSTALLATION |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2320479C (en) | Propulsion system | |
KR20150130936A (en) | Oscillating foil propulsion system and method for controlling a motion of an oscillating movable foil | |
RU2295705C2 (en) | Gyroscopic drive | |
RU2248302C1 (en) | Marine propulsion plant of "steering nozzle" type | |
JP2000177694A (en) | Ship equipped with azimuth propeller with rudder | |
JP2515864Y2 (en) | Boat pod-type counter-rotating propeller | |
FI90330B (en) | Craft | |
RU2119875C1 (en) | Shipboard propeller-engine plant, type swivel column | |
US5558548A (en) | Propeller drive for boats | |
KR101245734B1 (en) | Counter rotating azimuth propulsion divice and ship having the same | |
CN210618440U (en) | Intelligent propelling, positioning and stabilizing ship power system | |
US20010012742A1 (en) | Propulsion system and method | |
WO2009083892A2 (en) | Device for stabilising the rolling motion of boats. | |
CN109455287A (en) | A kind of sub- propeller rudder and its ship that ship's navigation efficiency can be improved | |
RU2191136C2 (en) | Marine bladed propulsor | |
RU2523862C1 (en) | Highly protected versatile ship propeller | |
RU150293U1 (en) | CARGO SHIP WITH MULTIFUNCTIONAL TWO-STAGE VEHICLE MOTOR | |
JPH0220494A (en) | Ship propeller | |
CN110588933B (en) | Self-adaptive attack angle swing wing propeller and design method | |
RU2098316C1 (en) | Method of motion and maneuvering of ship and bladed propulsion complex | |
JPH0214238B2 (en) | ||
JPH01178099A (en) | Thruster for vessel | |
RU1775324C (en) | Ship's propulsive and steering system | |
RU2665103C1 (en) | Device and operation method of motor for surface and underwater transport motor | |
JPH0717489A (en) | Marine ladder propeller and its operating method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
HK4A | Changes in a published invention | ||
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20110612 |