RU2485008C1

RU2485008C1 - Water-jet propeller pressure assembly

Info

Publication number: RU2485008C1
Application number: RU2011146403/11A
Authority: RU
Inventors: Роман Геннадьевич Строителев
Original assignee: Роман Геннадьевич Строителев
Priority date: 2011-11-15
Filing date: 2011-11-15
Publication date: 2013-06-20
Also published as: RU2011146403A

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: invention relates to ship building, particularly, to water-jet propulsors for river vessels operated in shallow waters. Water-jet propeller pressure assembly comprises drive shaft, nozzle, impeller, thrust and support bearings. Said nozzle is composed of hollow convergent geometrical body. Impeller is rigidly fixed on thrust propeller shaft. Aforesaid thrust and support bearings are combined. Said shaft runs in said thrust and support bearings arranged in housing. Bearings body is solid and confined by nozzle end. Impeller is splined on drive shaft. Splines feature a barrel shape.

EFFECT: simplified design, better reparability, improved operation conditions.

10 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области судостроения и касается конструирования узлов водометных движителей речных судов, эксплуатируемых в условиях мелководных рек и водоемов.The invention relates to the field of shipbuilding and for the construction of units of water-jet propulsion of river vessels operated in shallow rivers and ponds.

Известен напорный узел водометного движителя, содержащий импеллер, приводной вал, опорный подшипник (SU 788584, 15.08.82). Недостатками данного напорного узла является то, что при такой его конструкции невозможно производить разборку и смену импеллера без подъема корпуса судна из воды, так как опорный подшипник размещен перед импеллером.Known pressure unit of a water-jet propulsion, containing an impeller, a drive shaft, a thrust bearing (SU 788584, 08/15/82). The disadvantages of this pressure unit is that with its design it is impossible to disassemble and change the impeller without lifting the hull of the vessel out of the water, as the thrust bearing is located in front of the impeller.

Известен напорный узел водометного движителя, содержащий импеллер, приводной вал, упорный подшипник, опорный подшипник, размещенный за импеллером в сопле, выполненном в форме полого сужающегося геометрического тела (RU 2276041, 10.05.2006).Known pressure unit of a water-jet propulsion device containing an impeller, a drive shaft, a thrust bearing, a thrust bearing located behind the impeller in a nozzle made in the form of a hollow tapering geometric body (RU 2276041, 05/10/2006).

Недостатком в конструкции данного напорного узла водометного движителя является то, что упорный подшипник, который выполняется подшипником качения, сильно нагревается и требует специальной системы охлаждения, усложняющей конструкцию движителя, а опорный подшипник скольжения плохо выдерживает большие обороты и быстро изнашивается от взвесей, находящихся в воде, которой он смазывается. Кроме того, для нивелирования несоосности и исключения воздействия вибрации двигателя на подшипники приводной вал импеллера соединен с двигателем сложным карданным устройством. Выполнение корпуса опорного подшипника формы обратного усеченного конуса с очень большой его конусностью приводит к его быстрому изнашиванию, так как движителю приходится работать на мелководье, а засасываемый и подающийся импеллером поток воды содержит много абразива (песок, ил и пр.), который, ударяясь в конус корпуса, быстро истирает его концевую часть.A drawback in the design of this pressure unit of the water-jet propulsion device is that the thrust bearing, which is a rolling bearing, is very hot and requires a special cooling system that complicates the design of the propulsion device, and the thrust bearing poorly withstands large revolutions and quickly wears out from suspensions in the water, which he lubricates. In addition, for leveling misalignment and eliminating the effects of engine vibration on bearings, the impeller drive shaft is connected to the engine by a complex cardan device. The execution of the bearing housing of the shape of a reverse truncated cone with a very large taper leads to its rapid wear, since the propeller has to work in shallow water, and the water flow sucked in and fed by the impeller contains a lot of abrasive material (sand, silt, etc.), which cone of the body, quickly abrades its end part.

Наиболее близким по своей технической сущности является напорный узел водометного движителя, содержащий приводной вал, сопло, выполненное в форме полого сужающегося геометрического тела, импеллер, жестко закрепленный на упорно-гребном валу, установленном в упорном и опорном подшипниках, размещенных в корпусе (US 6682373, 01.08.2004).The closest in its technical essence is the pressure unit of the water-jet propulsion device containing a drive shaft, a nozzle made in the form of a hollow tapering geometric body, an impeller rigidly mounted on a thrust-propeller shaft mounted in a thrust and thrust bearings located in the housing (US 6682373, 08/01/2004).

Недостатком данного напорного узла является то, что после первой же разборки подшипникового узла, размещенного в разборном корпусе, при сборке невозможно соблюсти соосность приводного и упорно-гребного валов, так как опорный и упорный подшипники разнесены относительно друг друга на большое расстояние. При замене подшипников требуется большая точность в установке, которую в условиях эксплуатации соблюсти практически невозможно. Кроме того, при такой его конструкции невозможно производить разборку и смену импеллера без подъема корпуса судна из воды, так как при съеме сопла упорно-гребной вал и импеллер остаются в движителе, а с соплом снимается только часть разборного корпуса подшипников.The disadvantage of this pressure unit is that after the first disassembly of the bearing unit located in a collapsible housing, it is impossible to observe the alignment of the drive and thrust-propeller shafts during assembly, since the thrust and thrust bearings are spaced apart from each other over a large distance. When replacing bearings, greater accuracy is required in the installation, which is practically impossible to comply with under operating conditions. In addition, with its design it is impossible to disassemble and change the impeller without lifting the hull of the vessel out of the water, since when the nozzle is removed, the thrust-propeller shaft and the impeller remain in the mover, and only part of the collapsible bearing housing is removed with the nozzle.

Технической сущностью предлагаемого изобретения является улучшение условий эксплуатации, повышение ремонтопригодности и упрощение конструкции напорного узла водометного движителя.The technical essence of the invention is to improve operating conditions, increase maintainability and simplify the design of the pressure unit of the jet propulsion.

Настоящая техническая сущность достигается тем, что в напорном узле водометного движителя, содержащем приводной вал, сопло, выполненное в форме полого сужающегося геометрического тела, импеллер, жестко закрепленный на упорно-гребном валу, установленном в упорном и опорном подшипниках, размещенных в корпусе, упорный и опорный подшипники совмещены, корпус подшипника выполнен цельным и в длину ограничен концом сопла, при этом импеллер соединен с приводным валом шлицевым соединением со шлицами бочкообразной формы. Корпус подшипника упорно-гребного вала выполнен уменьшающейся толщины. Подшипник выполнен радиально-упорным. Соотношение площади поперечного сечения полости сопла к площади поперечного сечения корпуса подшипника на входе больше, чем на выходе. Подшипник закреплен в корпусе стопорным кольцом. В корпусе подшипника со стороны импеллера установлены манжеты, закрепленные к корпусу кольцевой крышкой, между которой и корпусом подшипника установлено кольцевое уплотнение. Упорно-гребной вал установлен в корпусе подшипника с образованием между его концом и концом корпуса подшипника полости для смазки, закрытой прозрачной крышкой.The present technical essence is achieved by the fact that in the pressure unit of the jet propulsion device containing the drive shaft, the nozzle is made in the form of a hollow tapering geometric body, an impeller rigidly mounted on the thrust-propeller shaft installed in the thrust and thrust bearings located in the housing, is persistent and thrust bearings are aligned, the bearing housing is integral and limited in length by the nozzle end, while the impeller is connected to the drive shaft by a spline connection with barrel-shaped splines. The bearing housing of the thrust-propeller shaft is made of decreasing thickness. The bearing is made angular contact. The ratio of the cross-sectional area of the nozzle cavity to the cross-sectional area of the bearing housing at the inlet is greater than at the outlet. The bearing is secured in the housing by a snap ring. Cuffs are mounted in the bearing housing on the impeller side, fixed to the housing by an annular cover, between which an annular seal is installed and the bearing housing. The thrust-propeller shaft is installed in the bearing housing with the formation of a lubricant cavity between its end and the end of the bearing housing, closed by a transparent cover.

Новизна данного изобретения заключается в том, что упорно-гребной вал, размещенный в сопле движителя в подшипнике, совмещающем функции опорного и упорного, установленном в цельном корпусе, на котором жестко закреплен одним концом импеллер, второй конец которого имеет шлицевое соединение бочкообразными зубьями с приводным валом.The novelty of this invention lies in the fact that the thrust-propeller shaft, located in the nozzle of the mover in the bearing, combining the functions of the support and thrust, mounted in a one-piece housing, on which the impeller is rigidly fixed at one end, the second end of which has a spline connection with barrel-shaped teeth with the drive shaft .

Изобретательский шаг достигается тем, что в конструкции напорного узла водометного движителя упорный и опорный подшипники совмещены в один благодаря использованию в этих целях одного или двух радиально-упорных подшипников качения, установив их в сопле движителя, где происходит интенсивное охлаждение. Благодаря тому что импеллер установлен на упорно-гребном валу в подшипниках (или подшипнике), имеющем цельный корпус, а подшипники совмещены в один, упорно-гребной вал стало возможно выполнить более коротким и обслуживание его и подшипникового узла не стало представлять сложности. Для этого просто нужно снять сопло, вместе с которым снимаются импеллер и подшипниковый узел. Кроме того, выполнение корпуса подшипника уменьшающейся толщины, длиной, ограничивающейся концом сопла, позволяет исключить вхождение его в резонансную частоту с вращением упорно-гребного вала, приводящей к повышенной вибрации подшипникового узла и снижающей вязкость смазки. Благодаря тому что меньшая толщина корпуса подшипника находится над полостью со смазкой, происходит большее охлаждение данного участка корпуса, а следовательно, и самой смазки.An inventive step is achieved by the fact that in the design of the pressure unit of the water-jet propulsion, the thrust and thrust bearings are combined into one due to the use for this purpose of one or two angular contact rolling bearings, installing them in the nozzle of the propulsion, where intensive cooling takes place. Due to the fact that the impeller is mounted on a thrust-propeller shaft in bearings (or a bearing) having a one-piece housing, and the bearings are combined into one, the thrust-propeller shaft can be made shorter and it and the bearing assembly have not become difficult to service. To do this, you just need to remove the nozzle, with which the impeller and bearing assembly are removed. In addition, the implementation of the bearing housing of decreasing thickness, the length limited by the tip of the nozzle, eliminates its entry into the resonant frequency with rotation of the thrust-propeller shaft, leading to increased vibration of the bearing assembly and reducing the viscosity of the lubricant. Due to the fact that the smaller thickness of the bearing housing is located above the cavity with grease, there is a greater cooling of this section of the housing, and therefore the grease itself.

На фиг.1 изображен разрез напорного узла водометного движителя.Figure 1 shows a section of the pressure node of the jet propulsion.

Напорный узел водометного движителя состоит из приводного вала 1, а также упорно-гребного вала 2, размещенного в сопле 3, выполненном в форме полого сужающегося геометрического тела. На переднем конце упорно-гребного вала 2 одной стороной жестко закреплен импеллер 4, а сам вал установлен в корпусе 5 в подшипнике качения 6, которые совместно друг с другом образуют подшипниковый узел. Корпус 5 подшипникового узла крепится к соплу, выполнен цельным, уменьшающейся толщины, а его размер ограничен концом сопла. Второй стороной импеллер 4 соединен с приводным валом 1 шлицевым соединением 7, с зубьями бочкообразной формы. При этом в подшипниковом узле подшипник качения 6 (их может быть один или два в ряд) совмещает функции упорного и опорного. Отношение площади поперечного сечения полости сопла 4 к площади поперечного сечения размещенного в нем корпуса подшипника на входе больше, чем на выходе. Упорно-гребной вал 2 установлен в корпусе 5 подшипника с образованием между его концом и концом корпуса подшипника полости 8 для смазки. Полость для смазки 8 закрыта прозрачной крышкой 9. В корпусе 5 подшипника со стороны импеллера 4 установлены манжеты 10. Манжеты 10 закреплены к корпусу подшипника кольцевой крышкой 11. Между корпусом 5 и кольцевой крышкой 11 установлено кольцевое уплотнение 12. Подшипник закреплен в корпусе стопорным кольцом 13.The pressure unit of the water-jet propulsion device consists of a drive shaft 1, as well as a thrust-propeller shaft 2, located in the nozzle 3, made in the form of a hollow tapering geometric body. At the front end of the thrust-propeller shaft 2, an impeller 4 is rigidly fixed on one side, and the shaft itself is mounted in the housing 5 in a rolling bearing 6, which together form a bearing assembly. The housing 5 of the bearing assembly is attached to the nozzle, made solid, decreasing thickness, and its size is limited by the end of the nozzle. The second side of the impeller 4 is connected to the drive shaft 1 by a spline connection 7, with barrel-shaped teeth. In this case, in the bearing unit, the rolling bearing 6 (there may be one or two in a row) combines the functions of a thrust and a support. The ratio of the cross-sectional area of the nozzle cavity 4 to the cross-sectional area of the bearing housing located therein is larger at the input than at the output. The thrust-propeller shaft 2 is installed in the bearing housing 5 with the formation of a lubricant cavity 8 between its end and the end of the bearing housing. The grease cavity 8 is closed by a transparent cover 9. Cuffs are installed in the bearing housing 5 from the impeller 4 side. 10. The cups 10 are fixed to the bearing housing by an annular cover 11. An annular seal 12 is installed between the housing 5 and the annular cover 11. The bearing is secured in the housing by a locking ring 13 .

Напорный узел водометного движителя работает следующим образом. Приводимый во вращение приводным валом 1 импеллер 4, размещенный на переднем конце упорно-гребного вала 2, захватывает воду и гонит ее в сопло 3 водометного движителя, где струя воды поджимается за счет уменьшения соотношения площади поперечного сечения сопла 3 к площади поперечного сечения корпуса 5 подшипникового узла. Скорость истечения воды увеличивается, подшипниковый узел охлаждается ею интенсивнее, что позволяет использовать радиально-упорный подшипник качения. Совмещение опорного и упорного подшипника в одном позволяет, в свою очередь, упростить привод импеллера 4, осуществляемый приводным валом 1 со шлицевым соединением 7 с бочкообразными шлицами, компенсирующими несоосность валов, возникающую из-за вибрации двигателя судна. Интенсивность охлаждения корпуса подшипника вследствие его разной толщины позволяет исключить его вибрацию, а тонкие стенки в зоне полости для смазки - исключить ее нагрев, в результате которого может произойти потеря ее свойств. Контроль за наличием смазки в полости 8 подшипникового узла осуществляют через прозрачную крышку 9. Подшипник качения 6 закреплен в корпусе 5, со стороны полости 8, стопорным кольцом 13. Со стороны импеллера 4 подшипник защищен от попадания в него воды и исключения вытекания смазки манжетами 10 и кольцевым уплотнением 12, поджатыми крышкой 11. Для обслуживания напорного узла снимают сопло 3, а вместе с ним снимается и упорно-гребной вал 2 с подшипниковым узлом 6 и импеллером 4.The pressure unit of the water-jet propulsion device operates as follows. The impeller 4, driven by the drive shaft 1, located on the front end of the thrust-propeller shaft 2, captures water and drives it into the nozzle 3 of the jet propulsion device, where the water jet is compressed by reducing the ratio of the cross sectional area of the nozzle 3 to the cross-sectional area of the bearing housing 5 node. The flow rate of water increases, the bearing assembly is cooled more intensively by it, which allows the use of an angular contact rolling bearing. The combination of the support and thrust bearings in one allows, in turn, to simplify the drive of the impeller 4, carried out by the drive shaft 1 with a spline connection 7 with barrel-shaped splines, compensating for the misalignment of the shafts arising from the vibration of the ship's engine. The intensity of cooling of the bearing housing due to its different thickness allows its vibration to be excluded, and thin walls in the area of the lubricant cavity to exclude its heating, as a result of which a loss of its properties can occur. The presence of lubricant in the cavity 8 of the bearing assembly is monitored through a transparent cover 9. The rolling bearing 6 is fixed in the housing 5, on the cavity 8 side, by a locking ring 13. On the impeller 4 side, the bearing is protected from water ingress and the grease does not leak out of the cuffs 10 and an o-ring 12, pressed by a cover 11. To service the pressure unit, the nozzle 3 is removed, and with it the thrust-propeller shaft 2 with the bearing unit 6 and the impeller 4 is removed.

Claims

1. The pressure unit of the water-jet propulsion device containing a drive shaft, a nozzle made in the form of a hollow tapering geometric body, an impeller rigidly mounted on a thrust-propeller shaft mounted in a thrust and thrust bearings located in the housing, characterized in that the thrust and thrust bearings combined, the bearing housing is made integral and bounded by the end of the nozzle, while the impeller is connected to the drive shaft by a spline connection with barrel-shaped splines.

2. The pressure unit of the water-jet propulsion device according to claim 1, characterized in that the bearing housing of the thrust-propeller shaft is made of decreasing thickness.

3. The pressure unit of the water-jet propulsion device according to claim 1, characterized in that the bearing is made angularly thrust.

4. The pressure unit of the water-jet propulsion device according to claim 1, characterized in that the ratio of the cross-sectional area of the nozzle cavity to the cross-sectional area of the bearing housing at the inlet is greater than at the outlet.

5. The pressure unit of the water-jet propulsion device according to claim 1, characterized in that the bearing is secured in the housing by a locking ring.

6. The pressure unit of the water-jet propulsion device according to claim 1, characterized in that cuffs are installed in the bearing housing on the impeller side.

7. The pressure unit of the water-jet propulsion device according to claim 1, characterized in that the thrust-propeller shaft is installed in the bearing housing with the formation of a lubricant cavity between its end and the end of the bearing housing.

8. The pressure unit of the water-jet propulsion device according to claim 6, characterized in that the cuffs are fixed to the housing by an annular cover.

9. The pressure unit of the water-jet propulsion device according to claim 7, characterized in that the lubricant cavity is closed by a transparent cover.

10. The pressure unit of the water-jet propulsion according to claim 8, characterized in that an annular seal is installed between the annular cover and the bearing housing.