RU2628634C9 - Ship type reversible turbine plant - Google Patents

Ship type reversible turbine plant Download PDF

Info

Publication number
RU2628634C9
RU2628634C9 RU2016119595A RU2016119595A RU2628634C9 RU 2628634 C9 RU2628634 C9 RU 2628634C9 RU 2016119595 A RU2016119595 A RU 2016119595A RU 2016119595 A RU2016119595 A RU 2016119595A RU 2628634 C9 RU2628634 C9 RU 2628634C9
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
shaft
turbine
differential mechanism
planetary
rotor
Prior art date
Application number
RU2016119595A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2628634C1 (en
Inventor
Андрей Викторович Нискороднов
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова"
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 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения имени П.И. Баранова"
Priority to RU2016119595A priority Critical patent/RU2628634C9/en
Publication of RU2628634C1 publication Critical patent/RU2628634C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2628634C9 publication Critical patent/RU2628634C9/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63HMARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H21/00Use of propulsion power plant or units on vessels

Landscapes

  • Retarders (AREA)

Abstract

FIELD: machine engineering.
SUBSTANCE: ship type reversible turbine plant includes a power unit installed in the body with oppositely rotating rotors, which shafts are connected to the coaxially located input shafts of the planetary differential mechanism. The differential mechanism contains a solar wheel, an epicycle, a carrier, a block of satellites, each of which is made in the form of basic gear wheel, a gear transmission and braking devices. The power unit is made in the form of a multi-stage birotate turbine consisting of an outer rotor, which shaft is connected with external shaft, and an internal rotor. The block of satellites is equipped with additional gear wheels according to the number of main gears, each of which is rigidly connected to the corresponding main gear and is engaged with the epicycle. The plant is provided with an end seal with a drive for its movement, which is mounted on the body of the power unit in front of the outer rotor of the birotate turbine, with the possibility of shutting off gas leaks through the gap between the body and the outer rotor.
EFFECT: increasing the plant efficiency and improving the coordination of the turbine and propeller operation mode.
1 dwg

Description

Изобретение относится к судостроению, в частности к реверсивным турбинным установкам судового типа, включающим в свой состав биротативную турбину, планетарно-дифференциальный механизм и винт фиксированного шага.The invention relates to shipbuilding, in particular to reverse turbine installations of a ship type, comprising a biotic turbine, a planetary differential mechanism and a fixed-pitch propeller.

Газотурбинные двигатели (ГТД) нашли широкое применение в силовых установках надводных судов. Главным преимуществом газотурбинных установок является их относительная компактность, простота конструкции и малый вес. Однако существенным недостатком двигателей такого типа является конструктивная сложность в осуществлении реверса. Применяемый в паровых турбинах способ реверсирования с помощью турбины заднего хода или специальных ступеней заднего хода, встроенных в главную турбину, в ГТД трудно осуществим из-за возникающей при этом необходимости в дополнительных газопроводах и переключающих клапанах большого диаметра, работающих в условиях высоких температур.Gas turbine engines (GTE) are widely used in power plants of surface ships. The main advantage of gas turbine plants is their relative compactness, simplicity of design and low weight. However, a significant drawback of engines of this type is the structural complexity in the implementation of the reverse. The method of reversing used in steam turbines using a reverse turbine or special reverse gears built into the main turbine is difficult to perform in a gas turbine engine due to the need for additional gas pipelines and large-diameter switching valves operating at high temperatures.

Известна реверсивная турбинная установка судового типа, включающая силовой агрегат, выполненный в виде установленной в корпусе биротативной турбины, содержащей ротор рабочих аппаратов и соосно расположенный с последним ротор направляющих аппаратов, которые кинематически связаны при помощи фрикционно-кулачковых муфт с выходным валом, и устройство для реверсирования турбины (авторское свидетельство SU №1716173, кл. F01D 1/30, 1992 г.).A reversible turbine installation of a ship type is known, including a power unit made in the form of a birobative turbine installed in the housing, containing a rotor of working devices and coaxially located with the last rotor of guide devices, which are kinematically connected by means of friction-cam couplings with an output shaft, and a device for reversing turbines (copyright certificate SU No. 1716173, class F01D 1/30, 1992).

В известном техническом решении режим реверса турбины осуществляется путем соединения соответствующих роторов с выходным валом при помощи фрикционно-кулачковых муфт с минимальными тормозными моментами и ударными нагрузками и без снижения работы газотурбинного двигателя, а торможение роторов осуществляется при помощи системы перепуска рабочего тела и запорных устройств, установленных в системе перепуска. Недостатком известного технического решения является сложность конструкции, связанная с необходимостью использования системы перепуска в режиме управления реверсом.In the known technical solution, the turbine reverse mode is carried out by connecting the corresponding rotors to the output shaft using friction-clutch couplings with minimal braking moments and shock loads and without reducing the operation of the gas turbine engine, and the rotors are braked using the working fluid bypass system and locking devices installed in the bypass system. A disadvantage of the known technical solution is the design complexity associated with the need to use a bypass system in reverse control mode.

Известна реверсивная турбинная установка судового типа, содержащая силовой агрегат, включающий две свободные силовые турбины переднего и заднего хода, причем последняя содержит второй ярус рабочих лопаток переднего хода, связанные с турбинами коаксиально расположенные входные валы планетарно-дифференциального механизма, внешний из которых связан с турбиной обратного хода, а внутренний - с турбиной прямого хода, зубчатую передачу, включающую основной редуктор, соединенный на выходе с валом гребного винта, а на входе - с выходным валом планетарно-дифференциального механизма, и тормозное устройство, установленное на валу заднего хода (авторское свидетельство RU №1471455, кл. F02C 7/36, 1999 г.). В известном техническом решении режим реверса осуществляется при помощи системы перепуска рабочего тела, включающей ряд перепускных каналов и полостей с размещенными в них запорными клапанами.A reversible turbine unit of a ship type is known, comprising a power unit including two free forward and reverse power turbines, the latter comprising a second tier of forward blades connected to the turbines with coaxially located input shafts of the planetary differential mechanism, the external of which is connected to the reverse turbine stroke, and the internal one with a forward turbine, a gear transmission including a main gearbox connected at the output to the propeller shaft, and at the input to the output shaft anetarno differential mechanism, and the brake device mounted on the reversing shaft (patent RU №1471455, cl. F02C 7/36, 1999). In a known technical solution, the reverse mode is carried out using a bypass system of the working fluid, including a number of bypass channels and cavities with shut-off valves placed in them.

Реверсирование осуществляется последовательным снижением мощности установки до режима холостого хода, растормаживанием турбины заднего хода и подачей рабочего тела через систему перепуска на рабочие лопатки обеих турбин. В результате используется мощность обеих турбин при неизменном направлении вращения турбины переднего хода. Недостатком известного технического решения является наличие в конструкции установки сложной системы перепуска рабочего тела для управления режимом реверса.Reversal is carried out by sequentially reducing the unit's power to idle mode, disinhibition of the reverse turbine and supply of the working fluid through the bypass system to the working blades of both turbines. As a result, the power of both turbines is used with the direction of rotation of the forward turbine unchanged. A disadvantage of the known technical solution is the presence in the design of the installation of a complex system for bypassing the working fluid to control the reverse mode.

Известна реверсивная турбинная установка судового типа, включающая силовой агрегат, включающий биротативную турбину, роторы которой связаны с коаксиально расположенными валами, кинематически связанными с валом редуктора гребного винта, внутренний из которых является валом прямого хода, а внешний - обратного хода, и тормозные устройства, установленные на соответствующих роторах турбины (авторское свидетельство RU №80162, кл. F01D 1/24, 1949 г.).A reversible turbine installation of a ship type is known, including a power unit, including a biotational turbine, the rotors of which are connected to coaxially located shafts kinematically connected to the shaft of the propeller gearbox, the internal of which is a forward shaft, and the external one is a reverse shaft, and brake devices installed on the respective turbine rotors (copyright certificate RU No. 80162, class F01D 1/24, 1949).

В известном техническом решении кинематическая связь валов роторов турбины с валом гребного винта выполнена в виде электромагнитных муфт. Режим реверса осуществляется путем поочередного затормаживания или включения одного из противоположно вращающихся роторов при помощи соответствующего тормозного устройства и электромагнитной муфты. Недостатком известного технического решения является инерционность установки, связанная со сложностью обеспечения соединения валов и передачи больших крутящих моментов без ударных нагрузок при использовании электромагнитных муфт.In a known technical solution, the kinematic connection of the shafts of the turbine rotors with the propeller shaft is made in the form of electromagnetic couplings. The reverse mode is carried out by alternately braking or turning on one of the oppositely rotating rotors using the appropriate braking device and an electromagnetic clutch. A disadvantage of the known technical solution is the inertia of the installation, associated with the complexity of ensuring the connection of the shafts and the transmission of large torques without shock loads when using electromagnetic couplings.

Наиболее близким по технической сущности и назначению к предлагаемому изобретению является реверсивная турбинная установка судового типа, включающая установленный в корпусе силовой агрегат с последовательно расположенными и противоположно вращающимися роторами, валы которых соединены с коаксиально расположенными входными валами планетарно-дифференциального механизма, содержащего солнечное колесо, связанное с внутренним входным валом, эпицикл, связанный с внешним входным валом, водило, связанное с выходным валом планетарно-дифференциального механизма, и блок сателлитов, каждый из которых выполнен в виде основной зубчатой шестерни, установленной на водиле и находящейся в зацеплении с солнечным колесом, зубчатую передачу, включающую редуктор, соединенный на выходе с валом гребного винта, а на входе - с выходным валом планетарно-дифференциального механизма, и тормозные устройства, установленные на входных валах планетарно-дифференциального механизма (патент GB №2127491, кл. F02C 7/36, 1984 г.).The closest in technical essence and purpose to the proposed invention is a reversible turbine installation of a ship type, comprising a power unit installed in the housing with sequentially located and oppositely rotating rotors, the shafts of which are connected to the coaxially located input shafts of the planetary-differential mechanism containing a solar wheel associated with internal input shaft, epicycle connected to external input shaft, carrier connected to planetary-differential output shaft potential mechanism, and a block of satellites, each of which is made in the form of a main gear gear mounted on a carrier and meshed with a sun wheel, a gear transmission including a gearbox connected at the output to the propeller shaft and at the input to the planetary output shaft -differential mechanism, and brake devices mounted on the input shafts of the planetary-differential mechanism (GB patent No. 2127491, CL F02C 7/36, 1984).

В известном техническом решении силовой агрегат представляет собой две турбины без сопловых аппаратов, вращающиеся в противоположных направлениях, а прямой ход осуществляется путем затормаживания переднего ротора турбины при вращающемся заднем роторе. Таким образом, силовой агрегат превращается в одноступенчатую турбину с неподвижным сопловым аппаратом и рабочим колесом. При этом солнечное колесо неподвижно, эпицикл приводится во вращение задним ротором, а водило и выходной вал редуктора вращаются в направлении вращения заднего ротора. На обратном ходу затормаживается задний ротор турбины, а передний растормаживается, начинает вращаться в противоположном направлении и приводит во вращение солнечное колесо. При этом эпицикл неподвижен, а водило и выходной вал редуктора вращаются в направлении вращения переднего ротора, т.е. осуществляется реверс гребного винта, водило и выходной вал редуктора вращаются. При крейсерском режиме работы на силовом агрегате необходимо сработать большой располагаемый теплоперепад. В этом случае использование в качестве силового агрегата двух последовательно расположенных противоположно вращающихся роторов не обеспечивает достаточной термодинамической эффективности в связи с низким значением кпд. Кроме того, значения передаточного отношения планетарно-дифференциального механизма, различные на прямом и обратном ходу, также приводят к ухудшению согласования режимов работы турбины и гребного винта на обратном ходу и соответственно к снижению эффективности установки на этом режиме. Таким образом, недостатком известного технического решения является низкая эффективность установки.In a known technical solution, the power unit consists of two turbines without nozzle devices, rotating in opposite directions, and the forward stroke is carried out by braking the front rotor of the turbine with a rotating rear rotor. Thus, the power unit turns into a single-stage turbine with a fixed nozzle unit and an impeller. In this case, the sun wheel is stationary, the epicyclic is driven by the rear rotor, and the carrier and the output shaft of the gearbox rotate in the direction of rotation of the rear rotor. On the reverse, the rear turbine rotor is braked, and the front one is braked, starts to rotate in the opposite direction and drives the sun wheel. In this case, the epicycle is stationary, and the carrier and the output shaft of the gearbox rotate in the direction of rotation of the front rotor, i.e. the propeller is reversed, the carrier and the output shaft of the gearbox rotate. When cruising the power unit, it is necessary to work out a large available heat drop. In this case, the use of two successively opposite oppositely rotating rotors as a power unit does not provide sufficient thermodynamic efficiency due to the low efficiency value. In addition, the values of the gear ratio of the planetary-differential mechanism, different on the forward and reverse, also lead to a deterioration in the coordination of the operating modes of the turbine and propeller on the reverse and, accordingly, to a decrease in the efficiency of the installation in this mode. Thus, a disadvantage of the known technical solution is the low efficiency of the installation.

В основу предлагаемого технического решения положена задача повышения кпд установки.The proposed technical solution is based on the task of increasing the efficiency of the installation.

Технический результат, достигаемый при осуществлении предлагаемого технического решения, заключается в использовании высокоэффективной биротативной турбины, исключении паразитных потерь рабочего тела на прямом ходу и обеспечении возможности изменения передаточного отношения планетарно-дифференциального механизма на прямом и обратном ходу.The technical result achieved by the implementation of the proposed technical solution consists in using a highly efficient birobotative turbine, eliminating spurious losses of the working fluid in forward motion and providing the possibility of changing the gear ratio of the planetary-differential mechanism in forward and reverse motion.

Результат, обеспечиваемый заявленным изобретением, достигается тем, что реверсивная турбинная установка судового типа включает установленный в корпусе силовой агрегат с противоположно вращающимися роторами, валы которых соединены с коаксиально расположенными входными валами планетарно-дифференциального механизма, содержащего солнечное колесо, связанное с внутренним входным валом, эпицикл, связанный с внешним входным валом, водило, связанное с выходным валом планетарно-дифференциального механизма, и блок сателлитов, каждый из которых выполнен в виде основной зубчатой шестерни, установленной на водиле и находящейся в зацеплении с солнечным колесом, зубчатую передачу, включающую редуктор, соединенный на выходе с валом гребного винта, а на входе - с выходным валом планетарно-дифференциального механизма, и тормозные устройства, установленные на входных валах планетарно-дифференциального механизма.The result provided by the claimed invention is achieved by the fact that the reversible turbine installation of a ship type includes a power unit installed in the housing with oppositely rotating rotors, the shafts of which are connected to the coaxially located input shafts of a planetary-differential mechanism containing a sun wheel connected to the internal input shaft, an epicyclic connected to the external input shaft, a carrier connected to the output shaft of the planetary-differential mechanism, and a satellite unit, each of which s is made in the form of a main gear gear mounted on the carrier and meshed with the sun wheel, a gear transmission including a gearbox connected at the output to the propeller shaft, and at the input to the output shaft of the planetary-differential mechanism, and brake devices installed on the input shafts of the planetary differential mechanism.

Согласно изобретению силовой агрегат выполнен в виде многоступенчатой биротативной турбины, состоящей из наружного ротора, вал которого соединен с внешним валом планетарно-дифференциального механизма и является валом обратного хода, и внутреннего ротора, вал которого соединен с внутренним валом планетарно-дифференциального механизма и является валом прямого хода, блок сателлитов снабжен дополнительными зубчатыми шестернями по числу основных шестерен, каждая из которых жестко соединена с соответствующей основной шестерней и введена в зацепление с эпициклом, причем диаметр дополнительных шестерен выбран из условия неравенства диаметру основных шестерен, а установка снабжена торцевым контактным уплотнением с приводом его перемещения, установленным на корпусе силового агрегата перед наружным ротором биротативной турбины с возможностью перекрытия утечек газа через имеющийся между корпусом и наружным ротором зазор.According to the invention, the power unit is made in the form of a multi-stage birotative turbine, consisting of an external rotor, the shaft of which is connected to the external shaft of the planetary-differential mechanism and is a reverse shaft, and an internal rotor, whose shaft is connected to the internal shaft of the planetary-differential mechanism, is a direct shaft stroke, the satellite block is equipped with additional gears according to the number of main gears, each of which is rigidly connected to the corresponding main gear and introduced meshing with the epicycle, and the diameter of the additional gears is chosen from the inequality to the diameter of the main gears, and the installation is equipped with an end contact seal with a drive for its movement mounted on the power unit housing in front of the outer rotor of the biotational turbine with the possibility of blocking gas leaks through the existing between the case and the outer rotor gap.

Совокупность существенных признаков достаточна для решения указанной технической проблемы, поскольку:The set of essential features is sufficient to solve this technical problem, because:

- выполнение силового агрегата в виде многоступенчатой биротативной турбины, состоящей из наружного ротора, вал которого соединен с внешним валом планетарно-дифференциального механизма и является валом обратного хода, и внутреннего ротора, вал которого соединен с внутренним валом планетарно-дифференциального механизма и является валом прямого хода, обеспечивает возможность сработать большой располагаемый теплоперепад, что обеспечивает повышение кпд установки;- the implementation of the power unit in the form of a multi-stage birobative turbine, consisting of an external rotor, the shaft of which is connected to the external shaft of the planetary-differential mechanism and is a reverse shaft, and an internal rotor, whose shaft is connected to the internal shaft of the planetary-differential mechanism, is a forward shaft , provides the ability to operate a large available heat loss, which provides increased efficiency of the installation;

- снабжение установки торцевым контактным уплотнением с приводом его перемещения, установленным на корпусе силового агрегата перед наружным ротором биротативной турбины с возможностью перекрытия имеющегося зазора между корпусом и наружным ротором, исключает возможность паразитных утечек газа на режиме прямого хода, что обеспечивает повышение эффективности установки за счет повышения кпд;- supplying the installation with an end contact seal with a drive of its movement mounted on the power unit housing in front of the outer rotor of the turotative turbine with the possibility of overlapping the existing gap between the housing and the outer rotor, eliminates the possibility of spurious gas leaks in the forward mode, which increases the efficiency of the installation by increasing efficiency;

- снабжение блока сателлитов дополнительными зубчатыми шестернями по числу основных шестерен, каждая из которых жестко соединена с соответствующей основной шестерней и введена в зацепление с эпициклом, и выбор диаметра дополнительных шестерен из условия неравенства диаметру основных шестерен обеспечивает возможность изменения передаточного отношения планетарно-дифференциального механизма на режимах прямого и обратного хода путем изменения числа зубьев в зубчатых колесах сателлитов, что обеспечивает повышение эффективности установки на режиме обратного хода за счет улучшения согласования режимов работы турбины и гребного винта.- supplying the satellite block with additional gears according to the number of main gears, each of which is rigidly connected to the corresponding main gear and engaged with the epicycle, and the choice of the diameter of the additional gears from the condition of inequality to the diameter of the main gears makes it possible to change the gear ratio of the planetary-differential mechanism in the modes forward and reverse motion by changing the number of teeth in the gears of the satellites, which provides increased efficiency Patent Application flyback mode, by improving the matching of operation modes of the turbine and the propeller.

Предложенное техническое решение поясняется следующим описанием его работы со ссылкой на иллюстрацию, представленную на чертеже, где изображена схема предложенной установки.The proposed technical solution is illustrated by the following description of its operation with reference to the illustration presented in the drawing, which shows a diagram of the proposed installation.

Реверсивная турбинная установка судового типа выполнена следующим образом. Установка содержит силовой агрегат, выполненный в виде установленной в корпусе 1 многоступенчатой биротативной турбины с противоположно вращающимися наружным ротором 2, вал 3 которого является валом обратного хода, и внутренним ротором 4, вал 5 которого является валом прямого хода. Особенностью биротативной турбины является наличие зазоров 6 между корпусом 1 и наружным ротором 2. На входе и выходе из последнего установлены соответствующие газовые уплотнения 7 и 8. Поскольку давление газа максимально на входе в турбину, на корпусе 1 установлено торцевое контактное уплотнение 9 с приводом перемещения последнего (на чертеже не показан) с возможностью перекрытия утечек газа через передний зазор 6. Валы 3 и 5 роторов соединены с коаксиально расположенными входными валами 10 и 11 планетарно-дифференциального механизма 12, причем вал 3 ротора 2 соединен с внешним валом 10, а вал 5 ротора 4 - соответственно с внутренним валом 11.Reversible turbine installation of the ship type is as follows. The installation comprises a power unit, made in the form of a multi-stage birobative turbine installed in the housing 1 with an opposing outer rotor 2, the shaft 3 of which is a reverse shaft, and an internal rotor 4, whose shaft 5 is a forward shaft. A peculiarity of the birotational turbine is the presence of gaps 6 between the housing 1 and the outer rotor 2. The corresponding gas seals 7 and 8 are installed at the inlet and outlet of the latter. Since the gas pressure is maximum at the turbine inlet, an end contact seal 9 with a drive for moving the latter is installed on the housing 1 (not shown) with the possibility of blocking gas leaks through the front clearance 6. The shafts 3 and 5 of the rotors are connected to the coaxially located input shafts 10 and 11 of the planetary-differential mechanism 12, 3 the rotor shaft 2 is connected to the outer shaft 10 and the rotor shaft 5 4 -, respectively, with inner shaft 11.

Планетарно-дифференциальный механизм 12 содержит солнечное колесо 13, связанное с внутренним валом 11, эпицикл 14, связанный с внешним валом 10, водило 15, связанное с выходным валом 16 механизма 12, и блок сателлитов. Каждый из сателлитов выполнен в виде установленной на водиле 15 основной зубчатой шестерни 17, жестко связанной с соответствующей дополнительной шестерней 18. При этом основные шестерни 17 введены в зацепление с солнечным колесом 13, а дополнительные шестерни 18 введены в зацепление с эпициклом 14, причем диаметр дополнительных шестерен 18 выбран из условия неравенства диаметру основных шестерен 17. Установка содержит зубчатую передачу, включающую редуктор 19, соединенный на входе с выходным валом 16 механизма 12, а на выходе - с валом 20 гребного винта 21. На роторах 2 и 4 установлены тормозные устройства 22 и 23 соответственно.The planetary-differential mechanism 12 comprises a sun wheel 13 connected to the internal shaft 11, an epicycle 14 connected to the external shaft 10, a carrier 15, connected to the output shaft 16 of the mechanism 12, and a satellite block. Each of the satellites is made in the form of a main gear gear 17 mounted on the carrier 15, rigidly connected to the corresponding additional gear 18. In this case, the main gears 17 are engaged with the sun wheel 13, and the additional gears 18 are engaged with the epicycle 14, the diameter of the additional gears 18 is selected from the condition of inequality to the diameter of the main gears 17. The installation comprises a gear transmission including a gearbox 19 connected at the input to the output shaft 16 of the mechanism 12, and at the output to the propeller shaft 20 and 21. At the rotors 2 and 4 are provided brake devices 22 and 23, respectively.

Установка работает следующим образом. На режиме прямого хода наружный ротор 2 биротативной турбины полностью заторможен тормозным устройством 22, а внутренний ротор 4 биротативной турбины свободно вращается при выключенном тормозном устройстве 23. Таким образом, биротативная турбина превращается в традиционную газовую турбину с неподвижными сопловыми аппаратами. Эффективность турбины повышается за счет использования многоступенчатой схемы силового агрегата и исключения утечек газа путем перекрытия контактным торцевым уплотнением 9 переднего зазора 6. На режиме прямого хода внутренний ротор 4 через вал 5 вращает внутренний вал 11 планетарно-дифференциального механизма 12 при неподвижном наружном валу 10. При этом солнечное колесо 13, связанное с валом 11 и находящееся в зацеплении с основными зубчатыми шестернями 17, приводит во вращение блок сателлитов, который, обкатываясь дополнительными шестернями 18 по неподвижному эпициклу 14, в свою очередь приводит во вращение водило 15. В этом случае водило 15 и выходной вал 16 планетарно-дифференциального механизма 12 вращается в том же направлении, что и внутренний ротор 4 турбины. При реализации режима обратного хода открывается торцевое уплотнение 9, внутренний ротор 4 биротативной турбины заторможен соответствующим тормозным устройством 23, а тормозное устройство 22 наружного ротора 2 выключено и наружный ротор 2 свободно вращается.Installation works as follows. In the forward mode, the outer rotor 2 of the biotative turbine is completely braked by the braking device 22, and the inner rotor 4 of the biotative turbine rotates freely when the brake device 23 is turned off. Thus, the birobotative turbine turns into a traditional gas turbine with fixed nozzle devices. The efficiency of the turbine is increased due to the use of a multi-stage scheme of the power unit and elimination of gas leaks by blocking the front clearance 6 with the contact mechanical seal 9. In the forward stroke mode, the inner rotor 4 rotates the inner shaft 11 of the planetary-differential mechanism 12 with the stationary outer shaft 10. this, the sun wheel 13, connected with the shaft 11 and meshed with the main gears 17, causes the rotation of the satellite block, which, rolling around additional gears and 18 along the stationary epicycle 14, in turn, drives carrier 15. In this case, carrier 15 and the output shaft 16 of the planetary-differential mechanism 12 rotates in the same direction as the inner rotor 4 of the turbine. When the reverse mode is implemented, the mechanical seal 9 opens, the inner rotor 4 of the biotative turbine is braked by the corresponding brake device 23, and the brake device 22 of the outer rotor 2 is turned off and the outer rotor 2 rotates freely.

Таким образом, биротативная турбина вновь превращается в традиционную газовую турбину с неподвижными сопловыми аппаратами, но при этом расторможенный ротор 2 вращается в противоположном направлении. На режиме обратного хода наружный ротор 2 биротативной турбины через вал 3 вращает внешний вал 10 планетарно-дифференциального механизма 12 при неподвижном внутреннем валу 11. При этом эпицикл 14, связанный с валом 10 и находящийся в зацеплении с дополнительными зубчатыми шестернями 18, приводит во вращение блок сателлитов, который обкатывается основными шестернями 17 по неподвижному солнечному колесу 13 и приводит во вращение водило 15. В этом случае последнее, и соответственно, выходной вал 16 планетарно-дифференциального механизма 12 вращается в том же направлении, что и наружный ротор 2 биротативной турбины, т.е. осуществляется реверс хода. Поскольку на режиме обратного хода применение торцевого уплотнения 9 при вращении наружного ротора 2 невозможно, исключить утечки газа через передний ротор 6 также невозможно, поэтому кпд турбины несколько ниже, в том числе из-за ухудшения работы первой и последней ступеней турбины. Однако некоторое снижение эффективности силового агрегата на режиме обратного хода допустимо, поскольку на этом режиме требуются мощности порядка 20-40% от мощности прямого хода, при этом время работы установки невелико. При одновременном затормаживании роторов 2 и 4 биротативной турбины соответствующими тормозными устройствами 22 и 23 обеспечивается режим «стоп-винт». В этом случае при работающем газотурбинном двигателе мощность на планетарно-дифференциальный механизм 12 не передается, торцевое уплотнение 9 открыто, а входящий в турбину газ с высокой температурой и давлением, не совершая полезной работы, дросселируется через ряд неподвижных рабочих лопаток обоих роторов и поступает в выхлопное устройство (на чертеже не показано).Thus, the birobotative turbine again turns into a traditional gas turbine with fixed nozzle devices, but the disinhibited rotor 2 rotates in the opposite direction. In reverse operation, the outer rotor 2 of the biotational turbine through the shaft 3 rotates the outer shaft 10 of the planetary-differential mechanism 12 with the stationary inner shaft 11. In this case, the epicycle 14, connected to the shaft 10 and meshed with additional gear gears 18, rotates the block satellites, which is driven around by the main gears 17 along the fixed sun wheel 13 and drives the carrier 15. In this case, the latter, and accordingly, the output shaft 16 of the planetary-differential mechanism 12 rotates in in the same direction as the outer rotor 2 of the biotational turbine, i.e. reverse the course. Since it is impossible to use the mechanical seal 9 during the rotation of the outer rotor 2 in reverse operation, it is also impossible to exclude gas leaks through the front rotor 6, therefore, the turbine efficiency is somewhat lower, including due to the deterioration of the operation of the first and last stages of the turbine. However, a slight decrease in the efficiency of the power unit in the reverse mode is permissible, since in this mode power levels of about 20-40% of the forward power are required, while the operating time of the installation is small. While braking rotors 2 and 4 of the biotational turbine while braking with the corresponding braking devices 22 and 23, the “stop screw” mode is provided. In this case, when the gas turbine engine is running, power is not transmitted to the planetary-differential mechanism 12, the mechanical seal 9 is open, and the gas entering the turbine with high temperature and pressure, without performing useful work, is throttled through a series of stationary working blades of both rotors and enters the exhaust device (not shown in the drawing).

Таким образом, использование многоступенчатой схемы силового агрегата, применение контактного уплотнения в зазоре между корпусом и наружным ротором, возможность изменения передаточного числа планетарно-дифференциального механизма и улучшение согласования режимов работы турбины и гребного винта позволяют повысить кпд установки.Thus, the use of a multi-stage power unit circuit, the use of contact seals in the gap between the housing and the outer rotor, the possibility of changing the gear ratio of the planetary-differential mechanism, and improving the coordination of the operating modes of the turbine and propeller allow increasing the efficiency of the installation.

Claims (1)

Реверсивная турбинная установка судового типа, включающая установленный в корпусе силовой агрегат с противоположно вращающимися роторами, валы которых соединены с коаксиально расположенными входными валами планетарно-дифференциального механизма, содержащего солнечное колесо, связанное с внутренним входным валом, эпицикл, связанный с внешним входным валом, водило, связанное с выходным валом планетарно-дифференциального механизма, и блок сателлитов, каждый из которых выполнен в виде основной зубчатой шестерни, установленной на водиле и находящейся в зацеплении с солнечным колесом, зубчатую передачу, включающую редуктор, соединенный на выходе с валом гребного винта, а на входе - с выходным валом планетарно-дифференциального механизма, и тормозные устройства, установленные на входных валах планетарно-дифференциального механизма, отличающаяся тем, что силовой агрегат выполнен в виде многоступенчатой биротативной турбины, состоящей из наружного ротора, вал которого соединен с внешним валом планетарно-дифференциального механизма и является валом обратного хода, и внутреннего ротора, вал которого соединен с внутренним валом планетарно-дифференциального механизма и является валом прямого хода, блок сателлитов снабжен дополнительными зубчатыми шестернями по числу основных шестерен, каждая из которых жестко соединена с соответствующей основной шестерней и введена в зацепление с эпициклом, причем диаметр дополнительных шестерен выбран из условия неравенства диаметру основных шестерен, а установка снабжена торцевым контактным уплотнением с приводом его перемещения, установленным на корпусе силового агрегата перед наружным ротором биротативной турбины с возможностью перекрытия утечек газа через имеющийся между корпусом и наружным ротором зазор.A reversible turbine installation of a ship type, including a power unit installed in the housing with oppositely rotating rotors, the shafts of which are connected to the coaxially located input shafts of the planetary-differential mechanism, comprising a sun wheel connected to the internal input shaft, an epicyclic connected to the external input shaft, carrier, associated with the output shaft of the planetary-differential mechanism, and a block of satellites, each of which is made in the form of a main gear gear mounted on a carrier and being engaged with the sun wheel, a gear transmission including a gearbox connected at the output to the propeller shaft, and at the input to the output shaft of the planetary differential mechanism, and brake devices mounted on the input shafts of the planetary differential mechanism, characterized in that the power unit is made in the form of a multi-stage birotative turbine, consisting of an external rotor, the shaft of which is connected to the external shaft of the planetary-differential mechanism and is a reverse shaft, and the front rotor, the shaft of which is connected to the inner shaft of the planetary differential mechanism and is a forward shaft, the satellite block is equipped with additional gears in the number of main gears, each of which is rigidly connected to the corresponding main gear and engaged with the epicycle, and the diameter of the additional gears selected from the condition of inequality to the diameter of the main gears, and the installation is equipped with an end contact seal with a drive of its movement mounted on the power housing unit in front of the outer rotor of the biotational turbine with the possibility of blocking gas leaks through the gap between the casing and the outer rotor.
RU2016119595A 2016-05-20 2016-05-20 Ship type reversible turbine plant RU2628634C9 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016119595A RU2628634C9 (en) 2016-05-20 2016-05-20 Ship type reversible turbine plant

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016119595A RU2628634C9 (en) 2016-05-20 2016-05-20 Ship type reversible turbine plant

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2628634C1 RU2628634C1 (en) 2017-08-21
RU2628634C9 true RU2628634C9 (en) 2017-10-05

Family

ID=59744773

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016119595A RU2628634C9 (en) 2016-05-20 2016-05-20 Ship type reversible turbine plant

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2628634C9 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2127491A (en) * 1982-09-23 1984-04-11 Rolls Royce Reversible power transmission for a marine gas turbine
SU1716173A1 (en) * 1990-02-05 1992-02-28 Войсковая часть 27177 Method of reversing birotary turbine
JP2010144724A (en) * 2008-12-19 2010-07-01 General Electric Co <Ge> Gear type differential velocity, double reversal type low pressure turbine

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2127491A (en) * 1982-09-23 1984-04-11 Rolls Royce Reversible power transmission for a marine gas turbine
SU1716173A1 (en) * 1990-02-05 1992-02-28 Войсковая часть 27177 Method of reversing birotary turbine
JP2010144724A (en) * 2008-12-19 2010-07-01 General Electric Co <Ge> Gear type differential velocity, double reversal type low pressure turbine

Also Published As

Publication number Publication date
RU2628634C1 (en) 2017-08-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8209952B2 (en) Gas turbine engine with intermediate speed booster
RU2703888C2 (en) Compressor of axial gas-turbine engine with rotor of opposite rotation
US11745888B2 (en) Aircraft hybrid propulsion system
CN109563779A (en) Mechanical Driven air carrier heat management device
US20160003045A1 (en) Integrated Volumetric Energy Recovery and Compression Device
CA2898464A1 (en) Engine architecture with reverse rotation integral drive and vaneless turbine
WO2015060912A2 (en) Dual direction windmill pump for geared turbofan engine
GB1484898A (en) Ducted fan gas turbine engine
US3789697A (en) Torque converters
US7836697B2 (en) Rotary steam engine
RU2628634C9 (en) Ship type reversible turbine plant
US2472878A (en) Fluid turbine power plant with speed reduction transmission gearing
CA2933112A1 (en) Compound cycle engine
US2663994A (en) Engine starter system
US2567581A (en) Turbine drive
US6224324B1 (en) Axial-flow turbine
US3154918A (en) Gas turbine plant
US20170211428A1 (en) Air compressor having supplemental power source
RU202366U1 (en) Sturov gas turbine engine with coaxial rotors rotating in opposite directions
RU2536645C1 (en) Bench-type reduction gear unit for testing of engines
RU2682029C1 (en) Main ship power plant
RU2234626C2 (en) Method and device for automatic change of torque and speed of output shuft
GB829100A (en) Improvements relating to ram air turbine driven auxiliary power generators
Jaliu et al. Speed multipliers for renewable energy systems-hydro and wind
US1334576A (en) Steam or gas turbine plant

Legal Events

Date Code Title Description
TH4A Reissue of patent specification
PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20210804