RU2320516C1 - Propulsive system with submersible electric motor - Google Patents

Propulsive system with submersible electric motor Download PDF

Info

Publication number
RU2320516C1
RU2320516C1 RU2006126954/11A RU2006126954A RU2320516C1 RU 2320516 C1 RU2320516 C1 RU 2320516C1 RU 2006126954/11 A RU2006126954/11 A RU 2006126954/11A RU 2006126954 A RU2006126954 A RU 2006126954A RU 2320516 C1 RU2320516 C1 RU 2320516C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
stator
shaft
racks
electric motor
propulsive
Prior art date
Application number
RU2006126954/11A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Петрович Соловьев (RU)
Александр Петрович Соловьев
Тамаз Автандилович Барамидзе (RU)
Тамаз Автандилович Барамидзе
Валерий Николаевич Половинкин (RU)
Валерий Николаевич Половинкин
Борис Иванович Турышев (RU)
Борис Иванович Турышев
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. КУЗНЕЦОВА
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. КУЗНЕЦОВА filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Военно-морская академия имени Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. КУЗНЕЦОВА
Priority to RU2006126954/11A priority Critical patent/RU2320516C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2320516C1 publication Critical patent/RU2320516C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)

Abstract

FIELD: shipbuilding; propulsive systems.
SUBSTANCE: proposed propulsive system equipped with submersible electric motor has autonomous body and reversible submersible electric motor whose stator is secured to body and rotor is provided with circular ring on its inner side. Stator coils are located in circular position in parallel with motor central axis. Rotors with circular rings are coaxially mounted on both butts of stator, propeller blades being secured to its inner surface. Inner diameter of circular ring is equal to inner diameter of stator. Both rotors have common shaft which is simultaneously used as propeller shaft. Shaft is secured to pillars attached to load-bearing structures of body and/or stator. Propeller hubs are provided with shaft bearings.
EFFECT: improved propulsive characteristics of ship; reduction of acoustic noise.
7 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к судостроению, а именно к пропульсивным (винторулевым) системам для надводных кораблей и судов различного водоизмещения, а также может быть применено на подводных аппаратах и других плавсредствах. При соответствующем изменении формы корпуса система может быть использована в трубопроводном транспорте для перекачки жидких сред.The invention relates to shipbuilding, and in particular to propulsion (propeller-driven) systems for surface ships and vessels of various displacement, and can also be used on underwater vehicles and other boats. With a corresponding change in the shape of the body, the system can be used in pipeline transport for pumping liquid media.

Известны пропульсивные системы фирмы AQUAMASTER [1], содержащие корпус и винт в насадке, а также механическую передачу мощности от двигателя к валу гребного винта. Известны пропульсивные системы этой же фирмы с соосными винтами. Недостатки таких систем - механическая передача мощности имеет существенные массогабаритные характеристики, использование редуктора снижает КПД системы, корпус системы создает сравнительно большое гидродинамическое сопротивление, что также снижает эффективность системы, кроме того системы имеют достаточно сложную конструкцию.Known propulsive systems of the company AQUAMASTER [1], comprising a housing and a screw in the nozzle, as well as mechanical transmission of power from the engine to the shaft of the propeller. Known propulsion systems of the same company with coaxial screws. The disadvantages of such systems - mechanical power transfer has significant weight and size characteristics, the use of a gearbox reduces the efficiency of the system, the body of the system creates a relatively large hydrodynamic resistance, which also reduces the efficiency of the system, in addition, the systems have a rather complicated design.

Известны пропульсивные системы фирмы SHOTTEL GmbH с погружным электродвигателем [2], содержащие корпус, электродвигатель в корпусе, на валу которого насажен гребной винт. Недостатки - сравнительно небольшой КПД винта, работающего в стесненных условиях, а также существенное гидродинамическое сопротивление корпуса системы, что снижает эффективность ее работы.Known propulsion systems of the company SHOTTEL GmbH with a submersible motor [2], comprising a housing, an electric motor in the housing, on the shaft of which a propeller is mounted. Disadvantages - the relatively small efficiency of the screw operating in confined spaces, as well as the significant hydrodynamic resistance of the system housing, which reduces its efficiency.

Известен водометный движительно-двигательный комплекс [3], содержащий автономный корпус с погружным электродвигателем, статор которого прикреплен к корпусу, а ротор с внутренней стороны имеет как единое целое круговое кольцо. Принят за прототип.Known water-jet propulsion-motor complex [3], containing an autonomous housing with a submersible electric motor, the stator of which is attached to the housing, and the rotor from the inside has as a single whole circular ring. Adopted for the prototype.

Недостатки прототипа - отсутствие устойчивого вращения ротора, возможность повышенной вибрации и шумов от опорно-упорных устройств, сравнительно низкая их ремонтопригодность и относительная сложность конструкции комплекса.The disadvantages of the prototype are the lack of stable rotation of the rotor, the possibility of increased vibration and noise from support-stop devices, their relatively low maintainability and the relative complexity of the design of the complex.

Технический результат изобретения - обеспечение устойчивого вращения ротора, упрощение конструкции комплекса, снижение уровня вибрации и шума, улучшение ремонтопригодности, повышение КПД.The technical result of the invention is the provision of stable rotation of the rotor, simplifying the design of the complex, reducing vibration and noise, improving maintainability, increasing efficiency.

Технический результат достигается тем, что пропульсивная система с погружным электродвигателем содержит автономный корпус в виде направляющей насадки и реверсивный погружной электродвигатель, статор которого прикреплен к корпусу, а ротор с внутренней стороны имеет как единое целое круговое кольцо. Катушки статора размещены по кругу параллельно центральной оси двигателя, а с обоих торцов статора соосно размещены роторы с круговым кольцом, к внутренней поверхности которого закреплены лопасти гребного винта. При этом внутренний диаметр кругового кольца равен внутреннему диаметру статора. Оба ротора имеют единый вал, который одновременно является валом гребных винтов, причем вал прикреплен к стойкам, закрепленным к несущим конструкциям корпуса системы и/или статора, а ступицы гребных винтов снабжены подшипниками вала.The technical result is achieved by the fact that the propulsion system with a submersible electric motor contains an autonomous housing in the form of a guide nozzle and a reversible electric immersion motor, the stator of which is attached to the housing, and the rotor on the inside has as a single whole circular ring. The stator coils are arranged in a circle parallel to the central axis of the motor, and rotors with a circular ring are placed coaxially on both ends of the stator, the propeller blades are fixed to its inner surface. The inner diameter of the circular ring is equal to the inner diameter of the stator. Both rotors have a single shaft, which at the same time is a shaft of propellers, and the shaft is attached to racks fixed to the supporting structures of the system housing and / or stator, and the hubs of the propellers are provided with shaft bearings.

Стойки выполнены полыми из композиционных материалов, отличающихся максимальными значениями внутренних потерь, могут быть заполнены вибропоглощающими материалами, расширяющими диапазон частот эффективного звуко- и вибропоглощения, могут иметь по длине виброакустические развязки. При этом стойки имеют оптимальный гидродинамический профиль, обеспечивающий минимальное сопротивление. К кормовым стойкам или к кормовой части корпуса системы крепятся перья рулевого устройства.The racks are made hollow of composite materials differing in the maximum values of internal losses, can be filled with vibration-absorbing materials, expanding the frequency range of effective sound and vibration absorption, and can have acoustic vibrations along the length. At the same time, the racks have an optimal hydrodynamic profile that provides minimal resistance. The feathers of the steering gear are attached to the stern posts or to the stern of the system housing.

Пропульсивная система с погружным электродвигателем изображена на фиг.1 (вертикальный продольный разрез), фиг.2 (вид спереди) и фиг.3 (вариант размещения стоек).A propulsive system with a submersible electric motor is shown in Fig. 1 (vertical longitudinal section), Fig. 2 (front view) and Fig. 3 (placement of racks).

Система включает корпус (насадку) 1, несущую конструкцию движителя 2, токоввод катушки статора электродвигателя 3, катушки статора 4, наружную обойму статора 5, внутреннюю разборную обойму статора 6, корпус ротора электродвигателя 7, высококоэрцетивный магнит 8, магнитопровод ротора 9, круговое кольцо 10, гребной винт 11, вал 12 и ступицу винта 13, носовую стойку (носовые стойки) 14, носовой подшипник вала 15, кормовую стойку (кормовые стойки) 16, кормовой подшипник вала 17, перо рулевой установки 18.The system includes a housing (nozzle) 1, the supporting structure of the mover 2, the current lead of the stator coil of the electric motor 3, the stator coil 4, the outer cage of the stator 5, the internal collapsible cage of the stator 6, the rotor casing of the electric motor 7, a highly coercive magnet 8, the rotor magnetic circuit 9, the circular ring 10 , propeller 11, shaft 12 and hub of screw 13, bow stance (bow stance) 14, bow stub bearing 15, stern stance (stern stance) 16, stern shaft bearing 17, steering wheel feather 18.

Устройство работает следующим образом. При подаче электроэнергии по токовводу 3 в катушки статора электродвигателя 4 происходит вращение роторов 7 с кольцом 10 и, следовательно, приходят во вращение гребные винты 11. Засасываемый гребными винтами поток воды натекает на лопасти гребных винтов 11, образуется сила тяги. Лопасти отбрасывают воду на периферию к внутренней поверхности кольца. При этом образуется разрежение по центру кольца, что приводит к увеличению объема воды, проходящей через винт, на 30-40%. За счет этого эффекта может быть уменьшен диаметр гребных винтов без ухудшения их КПД, снижена частота вращения и, как следствие, уменьшен шум. Кормовой гребной винт может иметь вращение в одну сторону с носовым или в противоположную сторону. Это зависит от расстояния между гребными винтами. При небольшом расстоянии кормовой гребной винт может служить выпрямителем потока от носового гребного винта, для чего будет вращаться в противоположную сторону. Постоянные магниты кормового ротора при этом будут иметь одинаковые с носовым ротором полюсы к катушкам статора.The device operates as follows. When power is supplied through the current lead 3 to the stator coils of the electric motor 4, the rotors 7 rotate with the ring 10 and, therefore, the propellers 11 come into rotation. The water flow drawn in by the propellers flows onto the blades of the propellers 11, a traction force is generated. The blades throw water to the periphery to the inner surface of the ring. In this case, a vacuum is formed in the center of the ring, which leads to an increase in the volume of water passing through the screw by 30-40%. Due to this effect, the diameter of the propellers can be reduced without deteriorating their efficiency, the speed of rotation is reduced, and, as a result, the noise is reduced. The stern propeller may rotate in the same direction with the bow or in the opposite direction. It depends on the distance between the propellers. With a small distance, the stern propeller can serve as a flow straightener from the bow propeller, for which it will rotate in the opposite direction. The permanent magnets of the stern rotor will have the same poles to the stator coils with the bow rotor.

Для поворота судна на тот или иной борт, в случае невозможности вращения штанги 19, производят поворот пера (перьев) 18 рулевого устройства.To turn the ship on one or another side, if it is impossible to rotate the rod 19, turn the pen (s) 18 of the steering device.

Предлагаемая пропульсивная система по сравнению с существующими имеет сравнительно малый вес и габариты. Может быть размещена в любой части корпуса судна, на любом разумном удалении от корпуса (на подводном крыле, на рулях или вместо них, в откидных и поворотных колонках, между корпусами многокорпусных судов и т.п.) независимо от места размещения источника электрического тока. В системе отсутствует гребной вал, проходящий через корпус судна. Система не требует охлаждения. Возможно достижение низких уровней вибрации и шума в помещениях судна, а также в окружающем водном пространстве. Система обладает хорошей ремонтопригодностью, проста в обслуживании. Диапазон мощностей системы в таком исполнении практически не ограничивается [4].The proposed propulsive system in comparison with existing has a relatively low weight and dimensions. It can be placed in any part of the ship’s hull, at any reasonable distance from the hull (on the hydrofoil, on the rudders or instead of them, in hinged and rotary columns, between the hulls of multihull vessels, etc.), regardless of the location of the electric current source. The system does not have a propeller shaft passing through the hull. The system does not require cooling. It is possible to achieve low levels of vibration and noise in the premises of the vessel, as well as in the surrounding body of water. The system has good maintainability, easy to maintain. The range of system capacities in this design is practically unlimited [4].

Применение предлагаемой пропульсивной системы по сравнению с системами с механической передачей на винт (например, [1]) позволит ориентировочно снизить массу оборудования и объем занимаемых средствами электродвижения в пределах 20-40%, увеличить пропульсивные характеристики корабля не менее чем на 15-20% [5], снизить в 2-3 раза и более уровень шума и вибрации в помещениях корабля и в окружающей водной среде.The application of the proposed propulsion system in comparison with systems with mechanical transmission to the screw (for example, [1]) will approximately reduce the weight of the equipment and the volume occupied by electric propulsion within 20-40%, increase the propulsive characteristics of the ship by at least 15-20% [ 5], to reduce by 2-3 times or more the level of noise and vibration in the premises of the ship and in the surrounding aquatic environment.

По сравнению с существующими пропульсивными системами с погружным электродвигателем (например, [2]) следует ожидать снижения массы и габаритов системы, увеличения пропульсивных характеристик корабля не менее чем на 10-15%, а также дальнейшего снижения вибрации и акустических шумов.Compared with existing propulsion systems with a submersible electric motor (for example, [2]), one should expect a decrease in the mass and dimensions of the system, an increase in the propulsive characteristics of the ship by at least 10-15%, and also a further reduction in vibration and acoustic noise.

Применение автономного корпуса в виде направляющей насадки позволит увеличить тягу в 1,3-2 раза, существенно повысить КПД системы.The use of an autonomous housing in the form of a guide nozzle will increase thrust 1.3-2 times, significantly increase the efficiency of the system.

Часть системы (кроме ее корпуса), заключенная в несущей конструкции движителя 2, может быть применена для встраивания в круговую туннель корпуса судна, например в подруливающем устройстве, в водовод водометного движителя, в трубопровод транспорта текучих сред (газа, жидкости).A part of the system (except its hull), enclosed in the supporting structure of the propulsion unit 2, can be used for embedding in the circular tunnel of the hull of the vessel, for example, in a thruster, in the waterway of the water jet propulsion device, in the pipeline for transporting fluid (gas, liquid).

Источники информацииInformation sources

1. Excellence in Propulsion "News from the KaMeWa Group", Number 1, July 1997.1. Excellence in Propulsion "News from the KaMeWa Group", Number 1, July 1997.

2. WWW.Schottel.de.2. WW.Schottel.de.

3. Патент РФ № 2204502, публ. 2003.3. RF patent No. 2204502, publ. 2003.

4. "Demonstration and spin-off of the Integral Motor/ Propeller Propulsion System", Proceedings, 1994, Technical Innovation Symposium, 7-9 September 1994, pp.109-124.4. "Demonstration and spin-off of the Integral Motor / Propeller Propulsion System", Proceedings, 1994, Technical Innovation Symposium, 7-9 September 1994, pp. 109-124.

5. Вексляр В.Я. Поиск путей совершенствования конструкции движителей и пропульсивных систем боевых кораблей и судов. 3-я международная конференция и выставка по морским интеллектуальным технологиям, "Morintex - 1999", 14-16 сентября 1999 г., Санкт-Петербург.5. Vekslyar V.Ya. Search for ways to improve the design of propulsion systems and propulsion systems of warships and ships. 3rd international conference and exhibition on marine intellectual technologies, "Morintex - 1999", September 14-16, 1999, St. Petersburg.

Claims (7)

1. Пропульсивная система с погружным электродвигателем, содержащая автономный корпус и реверсивный погружной электродвигатель, статор которого прикреплен к корпусу, а ротор с внутренней стороны имеет как единое целое круговое кольцо, отличающаяся тем, что катушки статора размещены по кругу параллельно центральной оси двигателя, с обоих торцов статора соосно размещены роторы с круговым кольцом, к внутренней поверхности которого закреплены лопасти гребного винта, при этом внутренний диаметр кругового кольца равен внутреннему диаметру статора, оба ротора имеют единый вал, который одновременно является валом гребных винтов, причем вал прикреплен к стойкам, закрепленным к несущим конструкциям корпуса и/или статора, а ступицы гребных винтов снабжены подшипниками вала.1. A propulsive system with a submersible electric motor, comprising an autonomous housing and a reversible submersible electric motor, the stator of which is attached to the housing, and the rotor on the inside has as a single whole circular ring, characterized in that the stator coils are arranged in a circle parallel to the central axis of the motor, on both rotors with a circular ring, the propeller blades are fixed to the inner surface of which the rotor blades are coaxially located at the ends of the stator, while the inner diameter of the circular ring is equal to the inner diameter of tator, both rotors have a single shaft, which is simultaneously a shaft of propellers, and the shaft is attached to racks fixed to the supporting structures of the housing and / or stator, and the hubs of the propellers are provided with shaft bearings. 2. Пропульсивная система по п.1, отличающаяся тем, что автономный корпус выполнен в виде направляющей насадки.2. The propulsive system according to claim 1, characterized in that the autonomous housing is made in the form of a guide nozzle. 3. Пропульсивная система по п.1, отличающаяся тем, что стойки выполнены полыми и заполнены вибропоглощающими материалами.3. The propulsive system according to claim 1, characterized in that the racks are made hollow and filled with vibration-absorbing materials. 4. Пропульсивная система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что стойки выполнены из композитных материалов с максимальными значениями коэффициента внутренних потерь и имеют виброакустические развязки по длине стоек.4. The propulsive system according to claim 1 or 2, characterized in that the racks are made of composite materials with maximum values of the coefficient of internal losses and have vibroacoustic decoupling along the length of the racks. 5. Пропульсивная система по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что стойки имеют оптимальный гидродинамический профиль, обеспечивающий минимальное гидродинамическое сопротивление.5. The propulsive system according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the struts have an optimal hydrodynamic profile that provides minimal hydrodynamic resistance. 6. Пропульсивная система по п.1, отличающаяся тем, что к кормовым стойкам крепятся перья рулевого устройства.6. The propulsion system according to claim 1, characterized in that the feathers of the steering device are attached to the aft racks. 7. Пропульсивная система по п.1, отличающаяся тем, что перья рулевого устройства закреплены на кормовой части корпуса за винтом.7. The propulsive system according to claim 1, characterized in that the feathers of the steering device are fixed to the aft of the hull for the screw.
RU2006126954/11A 2006-07-24 2006-07-24 Propulsive system with submersible electric motor RU2320516C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006126954/11A RU2320516C1 (en) 2006-07-24 2006-07-24 Propulsive system with submersible electric motor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006126954/11A RU2320516C1 (en) 2006-07-24 2006-07-24 Propulsive system with submersible electric motor

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2320516C1 true RU2320516C1 (en) 2008-03-27

Family

ID=39366182

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006126954/11A RU2320516C1 (en) 2006-07-24 2006-07-24 Propulsive system with submersible electric motor

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2320516C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4831297A (en) Submersible electric propulsion motor with propeller integrated concentrically with motor rotor
US5185545A (en) Dual propeller shock resistant submersible propulsor unit
US10988223B2 (en) Electrical underwater jet motor with multiple stator for sea vehicles
KR101277348B1 (en) Submarine with a propulsive derive comprising an annular electric motor, and operating method thereof
US6470817B2 (en) Small waterplane area multihull (SWAMH) vessel
US20120093668A1 (en) Rim driven thruster having propeller drive modules
CN208789911U (en) A kind of electronic catheter type hydraulic propeller
CN108820169A (en) A kind of electronic catheter type hydraulic propeller
CN109110096A (en) Novel no axle construction pump spray formula propeller and the submarine navigation device containing the propeller
CN106828842B (en) A kind of bionical cavity film water Female Robot of Electromagnetic muscle
KR101913690B1 (en) Propulsion unit and vessel equipped with the same
US20040203298A1 (en) Ship pod-mounted hydrojet propeller unit driven by a hollow electric motor
US6213042B1 (en) Small waterplane area multihull (SWAMH) vessel with submerged turbine drive
RU2320516C1 (en) Propulsive system with submersible electric motor
RU2327596C2 (en) Propulsion system with electric motor
RU2204502C2 (en) Water-jet propulsor-and-engine complex
RU2326021C2 (en) Solovyev's propulsion system
RU2119875C1 (en) Shipboard propeller-engine plant, type swivel column
JP2002534316A (en) Equipment to propel a ship
RU2741676C1 (en) Annular ship propulsor
RU2323123C1 (en) Propulsion system with submersible electric motor
CN213139105U (en) Contra-rotating propeller type annular electric propeller
CN110294093B (en) Propulsion unit is used to paddle rotatable regulation's ship
GB2419861A (en) Shrouded vane marine propeller
Holt et al. High efficiency, counter-rotating ring thruster for underwater vehicles

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080725