RU2613472C1 - V-like twin screw mover for floating facilities (versions) - Google Patents
V-like twin screw mover for floating facilities (versions) Download PDFInfo
- Publication number
- RU2613472C1 RU2613472C1 RU2015157495A RU2015157495A RU2613472C1 RU 2613472 C1 RU2613472 C1 RU 2613472C1 RU 2015157495 A RU2015157495 A RU 2015157495A RU 2015157495 A RU2015157495 A RU 2015157495A RU 2613472 C1 RU2613472 C1 RU 2613472C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- screws
- vessel
- gear
- speed
- reverse
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H5/00—Arrangements on vessels of propulsion elements directly acting on water
Abstract
Description
Настоящее изобретение относится к судостроению и может быть использовано на плавсредствах, как на надводных судах (корабли разных типов, паромы и т.д.), плавающих на поверхности моря, так и на подводных судах: подводные лодки, глубоководные аппараты, дроны и т.п.The present invention relates to shipbuilding and can be used on watercraft, both on surface ships (ships of various types, ferries, etc.) floating on the sea surface, and on submarines: submarines, deep-sea vehicles, drones, etc. P.
Известно использование шнековых двигателей (обратимых движителей) в ветроэнергетических установках, например, «Ветродвигатели» автора Смульского И.И. по авторскому свидетельству СССР №1225912, МПК Кл. F03D 5/00 (аналог) [1].It is known to use screw motors (reversible propulsors) in wind power installations, for example, "Wind Motors" by I. Smulsky. according to the author's certificate of the USSR No. 1225912, IPC Cl. F03D 5/00 (analog) [1].
Устройство содержит вал и закрепленные на нем винтовые лопасти, причем вал установлен по направлению потока под углом к горизонтальной плоскости, равным углу наклона винтовой линии лопастей, а угол наклона винтовой линии равен 60…70°.The device comprises a shaft and screw blades fixed to it, the shaft being installed in the direction of flow at an angle to the horizontal plane equal to the angle of inclination of the helical line of the blades, and the angle of inclination of the helical line is 60 ... 70 °.
Преимуществом использования шнека, расположенного под углом в потоке, или шнека, создающего отражаемый от себя поток в режиме движителя, является максимально эффективное использование поверхности каждой винтовой лопасти.The advantage of using an auger located at an angle in the flow, or a screw that creates a reflected stream from itself in the propulsion mode, is the most efficient use of the surface of each screw blade.
Недостатки данного шнекового двигателя, если его использовать в качестве движителя, выражаются в необходимости устанавливать контррули на судне для удерживания его на курсе, поскольку один шнековый движитель, установленный под углом к продольной оси судна, создает момент на его разворот.The disadvantages of this auger engine, if used as a mover, are expressed in the need to install the counter controls on the vessel to keep it on course, since one auger mover, installed at an angle to the longitudinal axis of the vessel, creates a moment for its turn.
Известно использование двух стационарно установленных шнеков для выработки энергии в гидроэлектростанциях, например, «Бесплотинная шнековая гидроэлектростанция» авторов Попова А.И., Щеклеина С.Е. по патенту на полезную модель РФ №94642, МПК F03D 5/00; F03B 17/00 (аналог) [2].It is known to use two permanently installed augers for generating energy in hydroelectric power plants, for example, “Damless auger hydroelectric power station” by Popov AI, Schekleina S.E. according to the patent for a utility model of the Russian Federation No. 94642, IPC F03D 5/00; F03B 17/00 (analog) [2].
Данное устройство содержит валы с закрепленными на них винтовыми лопастями, образующими одно- или многозаходные шнеки, которые расположены под углом к потоку, причем взаимное расположение валов, размещаемых также под углом друг к другу, образует в пространстве подобие буквы «V», что позволяет максимально использовать энергию потока обоими шнеками.This device contains shafts with screw blades fixed on them, forming single or multiple threaded augers, which are located at an angle to the flow, and the relative position of the shafts, which are also placed at an angle to each other, in space forms a similarity to the letter “V”, which allows maximum use the flow energy with both screws.
Недостатком данного устройства является невозможность использовать его напрямую без дополнительных узлов и агрегатов в качестве движителей плавсредств.The disadvantage of this device is the inability to use it directly without additional components and assemblies as movers of watercraft.
В учебном пособии автора Антоненко С.В. «Судовые движители», из-во ДВГТУ, Владивосток, 2007, [3], на странице 5 указано: «… В 1752 г. винт в виде двухзаходного червяка предложил Д. Бернулли, но КПД такого движителя оказался невелик. Как указывают в литературе - случай помог усовершенствовать конструкцию винта: одно судно, оборудованное деревянным винтом, коснулось им грунта, значительная часть винта отломилась и, к удивлению экипажа судна, оно увеличило ход».In the textbook author S. Antonenko “Ship movers”, from DVGTU, Vladivostok, 2007, [3],
Недостаток этой конструкции заключается в том, что полностью погруженный в воду шнек, расположенный вдоль оси судна, работает не эффективно, так как нагрузку воспринимает в основном первая ближайшая к двигателю лопасть, а остальные, находящиеся за ней «в тени», крутятся практически вхолостую.The disadvantage of this design is that the auger, completely immersed in water, located along the axis of the vessel, does not work efficiently, since the load is mainly borne by the first blade nearest to the engine, and the rest, which are behind it “in the shade,” spin almost idle.
Известно также «Судно с частично погруженным шнековым движителем» авторов Завьялова В.М., Георгиевской Е.П. и др. по патенту РФ №2117602, МПК В63В 35/0, В63Н 5/00; В63Н 1/02 (аналог) [4].The “Ship with partially submerged auger propulsion” is also known by the authors Zavyalova V.M., Georgievskaya E.P. and others according to the patent of the Russian Federation No. 2117602, IPC B63B 35/0,
Данное устройство содержит два симметричных относительно диаметральной плоскости судна частично погруженных шнека с непараллельными осями вращения, каждый из которых включает, по меньшей мере, одну спиральную лопасть, навитую на ступице, связанной с приводом через редуктор. Шнеки и привод установлены за местом пересечения кормового среза и днища судна в районе ватерлинии на транцевых плитах. Ось вращения каждого шнека составляет с диаметральной плоскостью судна фиксированный (закрепленный в конструкции судна) угол, равный шаговому углу навивки на половине ее высоты и уменьшенный на 5…10°. Движение данного судна осуществляется только за счет погруженной части лопастей. Подобная конструкция позволяет свободно проходить через гидравлическое сечение работающего движителя битому льду, водорослям и другому мусору.This device contains two partially immersed augers symmetrical with respect to the vessel’s plane, with non-parallel axes of rotation, each of which includes at least one spiral blade wound on a hub connected to the drive through a gearbox. The augers and the drive are installed behind the intersection of the aft section and the bottom of the vessel in the area of the waterline on transom plates. The axis of rotation of each auger makes a fixed angle (fixed in the ship’s structure) equal to the stepping angle of the winding at half its height and reduced by 5 ... 10 ° with the ship’s diametrical plane. The movement of this vessel is carried out only due to the immersed part of the blades. Such a design allows free passage of broken ice, algae and other debris through the hydraulic section of the operating propulsion.
Недостатками данного изобретения являются незначительная скорость хода, невысокая маневренность судна из-за фиксированного крепления обоих концов шнеков на судне относительно диаметральной плоскости судна и невозможности взаимного перемещения их относительно друг к другу.The disadvantages of this invention are the low speed, low maneuverability of the vessel due to the fixed fastening of both ends of the screws on the vessel relative to the diametrical plane of the vessel and the inability to move them relative to each other.
Кроме того, в зависимости от степени загрузки судна необходимо регулировать положение шнеков по отношению к ватерлинии плавсредства.In addition, depending on the degree of loading of the vessel, it is necessary to adjust the position of the screws in relation to the waterline of the craft.
Также техническое решение по патенту №2117602 не является универсальным для его использования на подводных лодках и на судах с высокой маневренностью при работе в акваториях портов.Also, the technical solution according to patent No. 217602 is not universal for its use in submarines and on ships with high maneuverability when working in port waters.
Задачей предлагаемого изобретения является создание универсального шнекового движителя, который может быть использован на плавсредствах разного назначения, в том числе на подводных судах и аппаратах.The objective of the invention is the creation of a universal screw propeller, which can be used on boats for various purposes, including submarines and vehicles.
Технический результат предлагаемого изобретения заключается в следующем:The technical result of the invention is as follows:
- повышен КПД движителя и, соответственно, скорость хода плавсредства за счет создания возможности перемещать шнеки относительно друг друга и одновременно относительно оси диаметральной плоскости судна;- increased propulsion efficiency and, accordingly, the speed of the craft by creating the ability to move the screws relative to each other and simultaneously relative to the axis of the diametrical plane of the vessel;
- увеличена маневренность плавсредства за счет того, что только один конец каждого шнека закреплен в реверсивных мотор-редукторах и при их одновременных смещениях на одну из сторон плавсредства предоставляется возможность осуществлять поворот или круговой разворот с минимальным выбегом плавсредства;- increased maneuverability of the craft due to the fact that only one end of each auger is fixed in reversible motor gearboxes and when they are simultaneously displaced to one side of the craft, it is possible to turn or make a circular turn with a minimum run-out of the craft;
- уменьшен эффект «засасывания» корпуса судна струей гребного винта за счет удаленного расположения винтовых лопастей шнековых движителей от корпуса;- the effect of “suction” of the hull of the vessel by the propeller jet is reduced due to the remote location of the screw blades of the screw propellers from the hull;
- уменьшена циркуляция, т.е. величина выдвига судна, что обеспечивается согласованной работой шнеков при маневре судна и одновременным или по выбору включением реверса одним из шнеков;- reduced circulation, i.e. the size of the extension of the vessel, which is ensured by the coordinated operation of the screws during the maneuver of the vessel and the simultaneous or optional inclusion of reverse by one of the screws;
- отсутствие в необходимости дополнительных подруливающих устройств;- lack of the need for additional thrusters;
- исключение кавитации и явлений, с нею связанных, за счет уменьшения числа оборотов шнеков, отбрасывающих несколькими винтовыми лопастями ту же массу воды и создающих ту же тягу, что и сравнимый по мощности винтовой движитель, но имеющий гораздо большие и критичные к кавитации обороты.- the exclusion of cavitation and the phenomena associated with it, due to a decrease in the number of revolutions of the augers, throwing the same mass of water with several screw blades and creating the same traction as a screw propulsion comparable in power, but having much larger revolutions critical for cavitation.
Технический результат достигается за счет того, что в движитель для плавсредства в варианте надводного судна, содержащий два шнека по обе стороны от его диаметральной плоскости, каждый из которых включает, по крайней мере, одну спиральную лопасть, навитую на ступице, связанной через редуктор с приводами, расположенными на кормовом срезе судна, введены транцевая плита с установленными на ней на своих осях левым и правым реверсивными мотор-редукторами, соединенными с передними по ходу плавсредства концами ступиц шнеков, и два дополнительных мотор-редуктора, подключенных к реверсивным мотор-редукторам и управляющих их разворотом, причем все мотор-редукторы подключены через блок управления приводами к центральной системе управления плавсредством.The technical result is achieved due to the fact that in the propulsion device for a craft in a variant of a surface vessel, containing two screws on both sides of its diametrical plane, each of which includes at least one spiral blade, wound on a hub connected through a gearbox with drives located on the stern section of the vessel, a transom plate is introduced with left and right reversing gear motors mounted on it on its axles, connected to the ends of the auger hubs forward along the boat, and two additional x gearmotors connected to reversing gearmotors and controlling their turn, moreover, all gearmotors are connected via the drive control unit to the central watercraft control system.
Технический результат в варианте для подводного судна достигается дополнительно за счет того, что по бортам судна установлены опоры, через которые перпендикулярно оси диаметральной плоскости пропущена поворотная ось, прикрепленная к транцевой плите, имеющей возможность поворачиваться в вертикальной плоскости посредством дополнительного мотор-редуктора, установленного на поворотной оси и подключенного через блок управления приводами к центральной системе управления судном.The technical result in the embodiment for the submarine is additionally achieved due to the fact that on the sides of the vessel there are supports through which a pivot axis is passed perpendicular to the axis of the diametrical plane, attached to the transom plate, which can be rotated in a vertical plane by means of an additional gear motor mounted on the pivot axis and connected through the drive control unit to the ship's central control system.
Технический результат также достигается за счет выполнения винтовых лопастей воронкообразными, которые более эффективно захватывают и отбрасывают массу воды.The technical result is also achieved by performing helical blades funnel-shaped, which more effectively capture and discard a mass of water.
В результате поиска по источникам патентной и научно-технической информации совокупность признаков, характеризующая описываемый «V-образно спаренный шнековый движитель для плавсредств (Варианты)», не обнаружена. Таким образом, по мнению авторов, предлагаемое техническое решение соответствует критерию «новое».As a result of a search by the sources of patent and scientific and technical information, the totality of features characterizing the described “V-twin screw propeller for watercraft (Variants)” was not found. Thus, according to the authors, the proposed technical solution meets the criterion of "new".
На основании сравнительного анализа предложенного технического решения с известным уровнем техники можно утверждать, что между совокупностью отличительных признаков, выполняемых ими функций и достигаемой задачи предложенное техническое решение не следует явным образом из уровня техники и соответствует по нашему мнению критерию охраноспособности «изобретательский уровень».Based on a comparative analysis of the proposed technical solution with the prior art, it can be argued that between the set of distinctive features, their functions and the task achieved, the proposed technical solution does not follow explicitly from the prior art and, in our opinion, meets the eligibility criterion of “inventive step”.
На чертежах приведены конструкции предлагаемых движителей и схемы их работы.The drawings show the designs of the proposed propulsors and schemes of their work.
На фиг. 1 изображен вариант (вид сверху) надводного плавсредства со шнековыми движителями в рабочем положении, расположенными на кормовом срезе дна судна, на фиг. 2 и на фиг. 3 представлены схематично варианты расположения шнековых движителей при изменении скорости хода и при повороте судна. На фиг. 4 изображен вариант (вид сверху) универсального судна для подводного и надводного плавания с вариантом его ускоренного погружения, перемещения под водой в разных плоскостях и ускоренным всплытием. На фиг. 5 схематично показаны изменения угловых положений шнековых движителей при маневрах подводного судна (подводной лодки) в подводном и надводном положениях.In FIG. 1 shows a variant (top view) of a surface craft with auger propellers in the working position located on the aft section of the bottom of the vessel, in FIG. 2 and in FIG. Figure 3 shows schematically the options for the location of the screw propellers when the speed changes and when the ship turns. In FIG. 4 shows a variant (top view) of a universal vessel for underwater and surface navigation with a variant of its accelerated immersion, movement under water in different planes and accelerated ascent. In FIG. 5 schematically shows changes in the angular positions of screw propellers during maneuvers of a submarine (submarine) in underwater and above-water positions.
На кормовом срезе дна плавсредства (судна) 1 установлены левый и правый шнековые движители 2, 3 (шнеки) с заданной круткой лопастей, присоединенные ступицами 4 соответственно к выходам левого и правого реверсивных мотор-редукторов 5, 6 скорости и реверса направления оборотов (далее по тексту: мотор-редукторы скорости и реверса) с центрами их поворота вокруг своей вертикальной оси 7, осуществляемых дополнительными левым и правым реверсивными мотор-редукторами 8, 9 углового положения шнеков (далее по тексту: мотор-редукторы углового положения шнеков), подключенными так же, как и мотор-редукторы скорости и реверса, к электрической сети блока 10 управления приводами мотор-редукторов, который соединен с центральной системой 11 управления судном, причем мотор-редукторы установлены в корме судна на транцевой плите 12.On the aft section of the bottom of the watercraft (vessel) 1, left and
В варианте подводного судна (фиг. 4) на подвижной с возможностью поворота транцевой плите закреплена ее ось 13, поворачивающаяся в дополнительных боковых опорах 14, расположенных в корме по обоим бортам судна.In an embodiment of a submarine vessel (Fig. 4), its
На одной из боковых опор прикреплен соединенный с осью плиты реверсивный мотор-редуктор 15 углового поворота транцевой плиты, который также подключен через блок управления приводами к центральной системе управления подводного судна, например подводной лодки.A reversible
«V-образно спаренный шнековый движитель для плавсредств (Варианты)» работает следующим образом."V-twin twin screw propulsion for boats (Options)" works as follows.
По командам центральной системы 11 управления плавсредством на блок 10 управления приводами задается число оборотов (скорость) и направление вращения шнеков 2, 3 от мотор-редукторов 5, 6, а также их взаимное расположение относительно оси «O1-О2» плавсредства (фиг. 1), которое задается дополнительными мотор-редукторами 8, 9 углового положения шнеков, поворачивающих на осях 7 мотор-редукторы 5, 6 со шнеками на заданный системой управления угол «±α».According to the commands of the central
Движение надводного плавсредства (судна) 1 вперед или назад осуществляется одновременным согласованным вращением левого и правого шнековых движителей 2, 3, расположенных на одинаковых оптимальных углах «±α» от центральной оси «О1-О2» (фиг. 1) в диаметральной плоскости судна. Изменение скорости судна может осуществляться по командам центральной системы 11 управления судном через блок 10 управления приводами движения на мотор-редукторы 5 и 6 шнековых движителей, например, с помощью частотно-регулируемого привода или путем независимого изменения углов «±α» относительно центральной оси «O1-О2» для каждого шнека.The movement of the surface craft (vessel) 1 forward or backward is carried out by the simultaneous coordinated rotation of the left and
С помощью дополнительных мотор-редукторов 8, 9 для поворота мотор-редукторов 5 и 6 вокруг их вертикальных осей 7 возможно раздельно устанавливать углы поворота шнеков в обе стороны относительно центральной оси «O1-О2» на углы в пределах от -60…80° до +60…80°.Using
При одинаковых оборотах шнековых движителей 2, 3 минимальная скорость судна 1 будет, когда оси движителей расположены параллельно центральной оси «O1-O2», т.е. углы α=0 (фиг. 2), а максимальная скорость в зависимости от конструктивных особенностей шнековых движителей будет при углах α=40…65°.With the same speed of the
По сравнению с винтом-движителем пропеллерного типа следует ожидать при тех же оборотах большую тягу и скорость от шнековых движителей за счет получения большей эффективности от увеличения ометаемой поверхности (площади) движителей. Например, два шестилопастных (шесть витков), расположенных под углами ±45° к центральной оси «O1-О2», эквивалентны трем пропеллерным винтам, разнесенным в пространстве, каждый из которых захватывает и опирается на свою часть водной среды.Compared with a propeller-type propeller-type propeller, one should expect greater thrust and speed from screw propellers at the same speeds due to greater efficiency from an increase in the propelled surface (area) of propulsors. For example, two six-bladed (six turns) located at angles of ± 45 ° to the central axis “O 1 -O 2 ” are equivalent to three propeller screws spaced in space, each of which captures and rests on its part of the aquatic environment.
Таким образом используется эффект увеличения тяги при уменьшении величины напора в ометаемой движителями аэродинамической плоскости.Thus, the effect of increasing thrust is used while decreasing the pressure in the aerodynamic plane swept by the propellers.
«V-образно спаренный шнековый движитель для плавсредств (Варианты)» в большей степени соответствует теории идеального движителя. В литературе [5] на стр. 54 указывается: «…В этой теории считаются заданными плотность жидкости, скорость поступательного движения, упор или тяга и площадь гидравлического сечения…». Таким образом, в предлагаемой конструкции за счет увеличения площади ометания гидравлического сечения представляется возможность увеличить упор и, соответственно, тягу и скорость судна. Понятно, что увеличение с этой же целью диаметра и габаритов типового винта имеет конструктивные ограничения.“V-twin twin screw propulsion for watercraft (Variants)” is more consistent with the ideal propulsion theory. In the literature [5] on page 54 it is stated: "... In this theory, the density of the fluid, the speed of the translational motion, the thrust or thrust and the hydraulic cross-sectional area are considered given” ... Thus, in the proposed design, by increasing the area of the sweeping hydraulic section, it is possible to increase the emphasis and, accordingly, the thrust and speed of the vessel. It is clear that increasing for the same purpose the diameter and dimensions of a typical screw has design limitations.
Поворот судна в любую сторону по горизонтали может осуществляться остановкой или замедлением оборотов одного из движителей и работе другого при перемещении его на заданный угол. Более крутой поворот судна может быть осуществлен, если другому остановленному шнеку придать реверсивное вращение. На фиг. 3 показан вариант ускоренного разворота судна 1, когда оба шнековых движителя 2, 3 сдвинуты в одну сторону от центральной оси «O1-О2» и имеют согласованные направления вращения. Если этим же движителям сообщить реверсивное вращение, разворот судна будет производиться в противоположную сторону. Аналогично при реверсивном вращении движение судна может осуществляться задним ходом прямо либо с поворотами.Turning the ship in any direction horizontally can be done by stopping or slowing down the speed of one of the propulsors and the work of the other when moving it to a given angle. A steeper turn of the ship can be made if another stopped auger is given reverse rotation. In FIG. 3 shows a variant of the accelerated turn of the
При причаливании бортом один ближний шнековый движитель устанавливается параллельно причалу, а маневрирование с помощью реверса осуществляется другим шнековым движителем.When approaching the side, one proximal auger mover is installed parallel to the berth, and maneuvering by reverse is carried out by another auger mover.
Таким образом, перечисленные манипуляции с взаимным расположением шнековых движителей, диапазонами их оборотов и направлениями вращения создают надводному судну не только высокую скорость, но и маневренность в горизонтальной плоскости.Thus, the above manipulations with the relative position of the screw propellers, the ranges of their revolutions and the directions of rotation create the surface vessel not only high speed, but also maneuverability in the horizontal plane.
На фиг. 4 и 5 схематично показаны варианты перемещения подводных судов (аппаратов и подводных лодок) в вертикальной плоскости для их быстрого погружения или всплытия, а также для маневрирования на глубине в горизонтальной плоскости.In FIG. 4 and 5 schematically show the options for moving submarines (vehicles and submarines) in the vertical plane for their quick immersion or ascent, as well as for maneuvering at a depth in the horizontal plane.
По команде (фиг. 4) центральной системы 11 управления судном через блок 10 управления мотор-редукторами на реверсивный мотор-редуктор 15 углового положения плиты поступает сигнал на ее поворот в вертикальной плоскости, при этом связанная с мотор-редуктором ось 13 поворачивает (наклоняет на заданный угол) транцевую плиту 12 в боковых опорах 14, например, книзу (фиг. 5, позиция 16) по ходу движения судна таким образом, чтобы оси ступиц 4 шнековых движителей 2, 3 были расположены под некоторым углом «+β» по вертикали относительно оси «O1-O2» судна. В этом случае при согласной работе шнековых движителей подводное судно будет уходить на глубину и тем быстрее, чем больше данный угол и больше обороты шнековых движителей 5, 6 (фиг. 5, позиция 17).According to the command (Fig. 4) of the central
При движении в подводном положении по горизонтали угол β=0 и маневры по горизонтали осуществляются так же, как при надводном плавании (фиг. 5, позиция 18). По команде на всплытие транцевая плита 12 поворачивает шнековые движители 2, 3 по ходу движения судна кверху, образуя с горизонтальной осью угол «-β» (фиг. 5, позиция 19), что понуждает подводное судно двигаться в вертикальной плоскости.When moving in an underwater horizontal position, the angle β = 0 and horizontal maneuvers are carried out in the same way as in surface swimming (Fig. 5, position 18). Upon the ascent command, the
Подобные манипуляции позволяют судну (подводной лодке) оперативно уходить от преследования, перемещаясь на глубине на разных высотах и направлениях.Such manipulations allow the ship (submarine) to quickly evade pursuit, moving at depth at different heights and directions.
Аппаратура и мотор-редукторы, расположенные на транцевой плите 12 в подводной части судна (фиг. 4), выполняются в герметичном исполнении. В частности, подшипники могут быть изготовлены из бронзы и фторопласта, а смазкой для них является забортная вода по технологии предприятия «Винт» [6].The equipment and gear motors located on the
В зависимости от конкретных требований к характеристикам судна шнеки в шнековых движителях могут быть изготовлены как многозаходные, с переменным шагом и разных диаметров. Наибольший эффект обеспечивают воронкообразные шнековые лопасти [7, 8]. Шнек с воронкообразными спиральными винтообразными лопастями при тех же оборотах более эффективно захватывает и отбрасывает водную массу за счет чего создает более эффективную тягу.Depending on the specific requirements for the characteristics of the vessel, the augers in auger propellers can be made as multi-start, with variable pitch and different diameters. The greatest effect is provided by funnel-shaped screw blades [7, 8]. The auger with funnel-shaped spiral helical blades at the same speeds more effectively captures and discards the water mass, thereby creating a more efficient traction.
Использование двух или более шнековых движителей, расположенных V-образно по оси плавсредства под углом относительно друг к другу по горизонтали и по вертикали, устраняет ряд технических противоречий, присущих винтам судов [9], обеспечивает усиление маневренности в горизонтальной и в вертикальной плоскостях, позволяет увеличить скорость и плавность хода, исключить кавитацию и другие явления, с нею связанные.The use of two or more screw propellers located V-shaped along the axis of the boat at an angle relative to each other horizontally and vertically eliminates a number of technical contradictions inherent in ship propellers [9], provides increased maneuverability in horizontal and vertical planes, allows to increase speed and smoothness, to exclude cavitation and other phenomena associated with it.
Это поясняется, в частности, следующими доводами.This is explained, in particular, by the following arguments.
В работе [10], с. 159, объясняется эффект «засасывания»: «…Вода в струе перед гребным винтом приобретает дополнительную скорость, а давление в ней падает. Следовательно, возрастает сопротивление формы расположенного в этой струе корпуса, несколько увеличивается и сопротивление трения за счет скорости обтекания кормовой оконечности судна…».In [10], p. 159, the effect of “suction” is explained: “... Water in the stream in front of the propeller acquires additional speed, and the pressure in it drops. Consequently, the shape resistance of the hull located in this stream increases, the friction resistance also increases somewhat due to the speed of flow around the aft end of the vessel ... ”
И далее, там же [10], на с. 161 «…Единственный путь в этом направлении - отдаление винта корпуса, при этом коэффициент попутного потока практически не меняется, а коэффициент засасывания интенсивно убывает…»And further, in the same place [10], on p. 161 "... The only way in this direction is to move the housing screw away, while the coefficient of by-pass flow remains practically unchanged, and the suction coefficient decreases intensively ..."
В этой связи следует ожидать от предлагаемого V-образного движителя, лопасти которого пространственно удалены, значительного снижения данного эффекта и увеличения тяги (скорости) плавсредства.In this regard, one should expect from the proposed V-shaped propulsion device, the blades of which are spatially removed, a significant reduction in this effect and an increase in thrust (speed) of the craft.
При оценке маневренности следует учитывать также параметр «выбега» судна. В работе [10], с. 192 указывается: «…Основные характеристики маневровых качеств судна при реверсе: время и путь выбега - расстояние, проходимое судном до полной остановки…». Аналогично, в работе [5], с. 272 поясняется: «…маневренные качества судна при реверсе принято оценивать длиной и временем выбега пути судна от начала реверса до полной остановки и временем прохождения этого пути…».When assessing maneuverability, the ship's coasting parameter should also be considered. In [10], p. 192 states: "... The main characteristics of the maneuvering qualities of the vessel during reverse: the time and coastal path - the distance traveled by the vessel to a full stop ...". Similarly, in [5], p. 272 explains: "... the maneuverability of the vessel during reverse is customary to evaluate the length and time of the run-out of the ship's path from the beginning of the reverse to a complete stop and the time it took to go this way ...".
В предлагаемом изобретении уменьшение пути и времени выбега обеспечивается не только реверсом при увеличении оборотов шнеков, но и их оптимальными углами взаимного расположения и расположения относительно диаметральной плоскости судна «O1-O2».In the present invention, the reduction of the path and time of run-out is provided not only by reverse when the revolutions of the screws are increased, but also by their optimal angles of relative position and location relative to the diametrical plane of the vessel “O 1 -O 2 ”.
Важным параметром судов является их циркуляция. В работе [10], с. 235 указано: «…элементы циркуляции зависят от угла перекладки руля… и имеют практическое значение, т.к. величину выдвига необходимо знать при отворачивании от берега или другого препятствия, прямое смещение нужно учитывать при расхождении судов, а тактический диаметр циркуляции - при маневренности в узкостях…. Важной характеристикой циркуляции является ее период - время, необходимое судну для полного поворота на 360°…».An important parameter of vessels is their circulation. In [10], p. 235 states: "... circulation elements depend on the rudder angle ... and have practical significance, because the amount of extension must be known when turning away from the shore or other obstacles, direct displacement should be taken into account when the vessels diverge, and the tactical diameter of the circulation - when maneuverability in narrownesses ... An important characteristic of the circulation is its period - the time required for the vessel to completely rotate 360 ° ... ”
В предлагаемом изобретении плавсредство имеет возможность развернуться на 360° в горизонтальной плоскости, практически, на месте вокруг центра «О» судна (фиг. 1, фиг. 3). Это обеспечивается, например, при развороте против часовой стрелки (фиг. 3) одновременной работой шнеков 2, 3, отклоненных на максимальный угол в одну сторону, а точная подгонка затем обеспечивается реверсным включением и изменением угла отклонения шнека 3.In the present invention, the ship has the ability to turn 360 ° in a horizontal plane, practically, in place around the center "O" of the vessel (Fig. 1, Fig. 3). This is ensured, for example, when turning counterclockwise (Fig. 3) by the simultaneous operation of the
Аналогичная операция с одновременным отклонением шнеков 2, 3 в вертикальной (фиг. 5) и в горизонтальной (фиг. 3) плоскостях позволяет подводному судну свободно маневрировать в пространстве, находясь в подводном положении.A similar operation with the simultaneous deviation of the
Кроме того, предлагаемая конструкция позволяет обходиться на плавсредстве без вспомогательных средств управления: подруливающих устройств, поворотных винтовых колонок или активного руля [11], т.к. данная функция обеспечивается поворотом шнеков в любой плоскости.In addition, the proposed design allows you to dispense with a boat without auxiliary controls: thrusters, rotary helical columns or active steering [11], because this function is provided by turning the screws in any plane.
Предлагаемая конструкция лишена также такого явления как кавитация. В работе [5], с. 96 указывается, что «…кавитация возникает в тех точках потока, где в результате движения жидкости происходит значительное местное понижение давления…». Таким образом, это происходит при больших оборотах винтовых движителей. Отличие шнековых движителей, отбрасывающих ту же массу воды и создающих ту же тягу, что и сравнимый по мощности винтовой движитель, заключается в том, что они вращаются с гораздо меньшей угловой скоростью. Поскольку сплошная винтовая линия шнека не создает вибраций и шума, это особенно важно для создания малошумных судов и подводных лодок.The proposed design is also devoid of such a phenomenon as cavitation. In [5], p. 96 states that "... cavitation occurs at those points in the flow where, as a result of the movement of the fluid, a significant local pressure drop occurs ...". Thus, this occurs at high speeds of screw propellers. The difference between screw propellers, which throw off the same mass of water and create the same traction as a screw propulsion comparable in power, is that they rotate at a much lower angular velocity. Since the solid helix of the auger does not create vibrations and noise, this is especially important for creating low-noise ships and submarines.
Использование шнеков в движителях характеризуется плавностью в работе, отсутствием вибраций, меньшими акустическими и электромагнитными помехами, пониженным экологическим воздействием.The use of augers in propulsors is characterized by smooth operation, the absence of vibrations, less acoustic and electromagnetic interference, and reduced environmental impact.
Таким образом, использование предлагаемого шнекового движителя позволяет исключить ряд противоречий при проектировании надводных и подводных судов.Thus, the use of the proposed screw propeller allows you to exclude a number of contradictions in the design of surface and submarine vessels.
Учитывая изложенное, следует ожидать, что предлагаемый «V-образно спаренный шнековый движитель для плавсредств (Варианты)» найдет применение в судостроении.Given the above, it should be expected that the proposed "V-twin twin screw propulsion for boats (Options)" will find application in shipbuilding.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES
1. Смульский И.И. Ветродвигатель. Авторское свидетельство СССР №1225912, МПК F03D 5/00 (аналог).1. Smulsky I.I. Wind turbine. USSR copyright certificate No. 1225912,
2. Попов А.И., Щеклеин С.Е., Попов Д.А. Бесплотинная шнековая гидроэлектростанция. Патент на полезную модель РФ №94642, МПК F03D 5/00, В03В 17/00 (аналог).2. Popov A.I., Scheklein S.E., Popov D.A. Damless screw hydroelectric power station. Patent for utility model of the Russian Federation No. 94642,
3. Антоненко С.В. Судовые движители / С.В. Антоненко. - Владивосток: ДВГТУ, 2007. - С. 5 (аналог).3. Antonenko S.V. Ship movers / S.V. Antonenko. - Vladivostok: DVGTU, 2007. - P. 5 (analogue).
4. Завьялов В.М., Георгиевская Е.П., Мавлюдов М.А. и др. Судно с частично погруженным шнековым движителем. Патент РФ №2117602, МПК В63В 35/00; В63Н 5/00; В63Н 1/02 (аналог).4. Zavyalov V.M., Georgievskaya E.P., Mavlyudov M.A. and others. A ship with a partially immersed auger propulsion. RF patent №2117602, IPC ВВВ 35/00;
5. Артюшков Л.С. и др. Судовые движители / Л.С. Артюшков. - Л., 1988, с. 54.5. Artyushkov L.S. and other Ship movers / L.S. Artyushkov. - L., 1988, p. 54.
6. Татьянин О.О. Рулите активнее / О.О. Татьянин // №12, ИР, 2002, с. 10.6. Tatyanin O.O. Drive more actively / O.O. Tatyanin // No. 12, IR, 2002, p. 10.
7. Смульский И.И. Шнековые движители и их особенности // Инженерно-физический журнал (ИФЖ), Т. 74, №5, с. 190, рис. 4.7. Smulsky I.I. Screw propellers and their features // Engineering Physics Journal (IFZh), T. 74, No. 5, p. 190, fig. four.
8. Смульский И.И. Шнековый ветроротор. Патент РФ №2101560, МПК6 F03D 5/00.8. Smulsky II. Screw rotor. RF patent No. 2101560,
9. Дорогостойский Д.В. Теория и устройство судна / Д.В. Дорогостойский. - Л., 1975, с. 351.9. Dorogostoysky D.V. Theory and device of the ship / D.V. Expensive. - L., 1975, p. 351.
10. Жинкин В.Б. Теория и устройство корабля / В.Б. Жинкин. - Спб, 2000, с. 159.10. Zhinkin V.B. Theory and device of the ship / V. B. Zhinkin. - St. Petersburg, 2000, p. 159.
11. Булгачев Г.Г., Латышев Ю.С и др. Активный руль. Патент РФ №2043266, МПК В63Н25 5/08 (аналог).11. Bulgachev G.G., Latyshev Yu.S. et al. Active steering wheel. RF patent No. 2043266,
12. Патент Японии 61-47758, 21.10.86 (аналог).12. Japan patent 61-47758, 10.21.86 (analogue).
13. Патент США №3906888А, 23.09.75 (аналог).13. US patent No. 3906888A, 09/23/75 (analog).
14. Патент Великобритании №1349512, кл. В63Н 1/12, 1974 (аналог).14. British patent No. 1349512, CL.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015157495A RU2613472C1 (en) | 2015-12-31 | 2015-12-31 | V-like twin screw mover for floating facilities (versions) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015157495A RU2613472C1 (en) | 2015-12-31 | 2015-12-31 | V-like twin screw mover for floating facilities (versions) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2613472C1 true RU2613472C1 (en) | 2017-03-16 |
Family
ID=58458398
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015157495A RU2613472C1 (en) | 2015-12-31 | 2015-12-31 | V-like twin screw mover for floating facilities (versions) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2613472C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2713494C1 (en) * | 2019-06-05 | 2020-02-06 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Autonomous unmanned underwater amphibian apparatus |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1349512A (en) * | 1970-04-24 | 1974-04-03 | Allen T A | Amphibious propulsion member |
RU2101560C1 (en) * | 1996-04-09 | 1998-01-10 | Институт криосферы Земли СО РАН | Screw-type wind rotor |
RU2117602C1 (en) * | 1996-07-23 | 1998-08-20 | Центральный научно-исследовательский институт им.акад.А.Н.Крылова | Ship with partially submerged screw propulsor |
-
2015
- 2015-12-31 RU RU2015157495A patent/RU2613472C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1349512A (en) * | 1970-04-24 | 1974-04-03 | Allen T A | Amphibious propulsion member |
RU2101560C1 (en) * | 1996-04-09 | 1998-01-10 | Институт криосферы Земли СО РАН | Screw-type wind rotor |
RU2117602C1 (en) * | 1996-07-23 | 1998-08-20 | Центральный научно-исследовательский институт им.акад.А.Н.Крылова | Ship with partially submerged screw propulsor |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2713494C1 (en) * | 2019-06-05 | 2020-02-06 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Autonomous unmanned underwater amphibian apparatus |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4371346A (en) | System for propulsion of boats by means of winds and streams and for recovery of energy | |
RU2198818C2 (en) | Power plant | |
US7503818B1 (en) | Propulsion system for a ship or seagoing vessel | |
RU2613472C1 (en) | V-like twin screw mover for floating facilities (versions) | |
RU179143U1 (en) | Mover for surface and underwater vehicles | |
RU120626U1 (en) | CARGO SHIP WITH MULTIFUNCTIONAL TWO-STAGE VEHICLE MOTOR | |
US3256849A (en) | Maneuver device for submergence vessels | |
US3207118A (en) | Boat propulsion system | |
KR100852538B1 (en) | Pod Propulsion System Including Hydroplanes for Submarine | |
CN110294093B (en) | Propulsion unit is used to paddle rotatable regulation's ship | |
RU53261U1 (en) | SHIP MARINE INSTALLATION | |
EP1970302A1 (en) | Oscillating hydrofoil propulsion and steering system | |
EP3353049B1 (en) | A method and an arrangement for maneuvering a marine vessel | |
RU2615031C2 (en) | Method for movement on "water cushion" and gliding vessel for its implementation | |
US7316194B1 (en) | Rudders for high-speed ships | |
JP2008230439A (en) | Fin thrustor | |
US2303437A (en) | Means for the propulsion of ships | |
Kushnir et al. | Optimization of marine thrusters | |
RU2279992C1 (en) | Propeller | |
RU2607135C2 (en) | Aft end of ship stabilized for storm sailing | |
RU2622519C1 (en) | Fin blade propulsor for watercrafts of surface and underwater navigation (versions) | |
CN210101956U (en) | Ship propulsion device | |
RU2777848C1 (en) | Partially submersible disc motor in steering guard nozzle | |
RU2665103C1 (en) | Device and operation method of motor for surface and underwater transport motor | |
RU203023U1 (en) | Submarine ship |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20180101 |