RU2670341C1 - Engine-propulsion module of ring structure - Google Patents
Engine-propulsion module of ring structure Download PDFInfo
- Publication number
- RU2670341C1 RU2670341C1 RU2017129509A RU2017129509A RU2670341C1 RU 2670341 C1 RU2670341 C1 RU 2670341C1 RU 2017129509 A RU2017129509 A RU 2017129509A RU 2017129509 A RU2017129509 A RU 2017129509A RU 2670341 C1 RU2670341 C1 RU 2670341C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- propeller
- propulsion
- propellers
- aft end
- module
- Prior art date
Links
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims abstract description 11
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 3
- 230000001141 propulsive effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 4
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 2
- 244000019194 Sorbus aucuparia Species 0.000 description 1
- 239000003831 antifriction material Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007717 exclusion Effects 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 235000006414 serbal de cazadores Nutrition 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63G—OFFENSIVE OR DEFENSIVE ARRANGEMENTS ON VESSELS; MINE-LAYING; MINE-SWEEPING; SUBMARINES; AIRCRAFT CARRIERS
- B63G8/00—Underwater vessels, e.g. submarines; Equipment specially adapted therefor
- B63G8/001—Underwater vessels adapted for special purposes, e.g. unmanned underwater vessels; Equipment specially adapted therefor, e.g. docking stations
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области подводного кораблестроения, в частности к пропульсивным электроэнергетическим установкам с гребными электродвигателями и может быть использовано в судостроении.The invention relates to the field of submarine construction, in particular to propulsion power plants with propeller motors and can be used in shipbuilding.
Известна судовая система электродвижения с двухвинтовым двигательно-движительным модулем кольцевой конструкции (патент на изобретение №2522733, опубликован 11.12.2012), принятая как аналог. Система состоит из двух движителей кольцевой конструкции на базе синхронных электрических машин с возбуждением от постоянных магнитов, с соосно установленными роторами, в полостях которых установлены гребные винты с противонаправленным разворотом лопастей, а скорости разнонаправленного вращения задаются и контролируются раздельно.Famous ship electromotive system with twin-screw propulsion module of ring design (patent for invention No. 2522733, published 11/12/2012), adopted as an analogue. The system consists of two ring-type thrusters based on synchronous electric machines with excitation from permanent magnets with coaxially mounted rotors, in the cavities of which propellers with oppositely directed blades are installed, and the speeds of multidirectional rotation are set and controlled separately.
К недостаткам данного аналога относятся:The disadvantages of this analogue include:
- конструкция не позволяет размещать в кормовой оконечности оборудование, позволяющее повысить боевую эффективность подводной лодки и ее защиту, а также буксируемые гидроакустические средства наблюдения и контроля за подводной обстановкой;- the design does not allow equipment to be placed in the aft end, which allows to increase the combat effectiveness of the submarine and its protection, as well as towed sonar tools for monitoring and controlling the underwater situation;
- рулевые устройства, при подобной конструкции, возможно разместить только перед движителем, что потребует необходимости увеличения площади пера руля для обеспечения требуемой управляемости подводной лодки;- steering devices, with such a design, may be placed only in front of the propeller, which will require the need to increase the steering wheel area to ensure the required controllability of the submarine;
- ограничение по диаметру винта корпусом двигательно-движительной системы кольцевой конструкции, что не позволяет уменьшить частоту оборотов винта за счет увеличения суммарной площади его лопастей для улучшения виброакустических характеристик установки. При подобной конструкции, решить данную проблему можно только увеличением габаритов двигательно-движительной системы, что сделает устройство чрезмерно громоздким, ухудшая гидродинамические характеристики аппарата.- restriction on the diameter of the screw by the case of the propulsion system of the ring structure, which does not allow to reduce the frequency of the rotations of the screw by increasing the total area of its blades to improve the vibro-acoustic characteristics of the installation. With such a design, this problem can be solved only by increasing the dimensions of the propulsion system, which will make the device excessively bulky, worsening the hydrodynamic characteristics of the device.
Известна установка в составе кормовой оконечности подводной лодки (патент на изобретение №2166456, опубликован 10.05.2001), принятая за прототип, содержащая прочный и легкий корпус, подвижно установленный гребной винт, для чего в легком корпусе сделан разрыв. Гребной винт установлен подвижно на прочном корпусе, на опорном подшипнике.Known installation in the aft end of the submarine (patent for the invention №2166456, published 10.05.2001), adopted for the prototype, containing a durable and lightweight body, movably mounted propeller, for which a lightweight body breaks. The propeller is movably mounted on a sturdy housing, on a thrust bearing.
Передача крутящего момента от гребного электродвигателя к винту производится через коническую зубчатую передачу (первое коническое колесо неподвижно закреплено на ступице гребного винта, ответная часть закреплена на гребном вале гребного электродвигателя). Гребной вал выходит из прочного корпуса через дейдвуд с уплотнением, препятствующим проникновению воды в прочный корпус, при обеспечении равномерного вращения вала.The transmission of torque from the propeller motor to the propeller is made through a bevel gear (the first bevel wheel is fixed on the propeller hub, the counter part is fixed on the propeller shaft of the propeller motor). The propeller shaft emerges from the sturdy hull through the deadwood with a seal that prevents water from penetrating the robust hull, while ensuring the uniform rotation of the shaft.
К недостаткам данного прототипа, относятся:The disadvantages of this prototype are:
- чрезмерная сложность конструкции (наличие зубчатой передачи), что приводит к ухудшению надежности устройства, уменьшению КПД, ухудшению виброакустических характеристик и как следствие, к увеличению уровня подводного шума (первичного акустического поля), усложнению технологию изготовления, монтажа и обслуживания оборудования, делая устройство нетехнологичным;- excessive design complexity (the presence of a gear), which leads to deterioration in the reliability of the device, decrease in efficiency, deterioration of vibro-acoustic characteristics and, consequently, increase in the level of underwater noise (primary acoustic field), complicate the technology of manufacturing, installation and maintenance of equipment, making the device low-tech ;
- необходимость герметизации прочного корпуса при помощи дейдвудного уплотнения, что ухудшает надежность устройства, требует дополнительного обслуживания, при вращении вала возникает дополнительная сила трения, действующая на вал;- the need to seal a durable housing using a stern seal, which degrades the reliability of the device, requires additional maintenance, when the shaft rotates an additional friction force acting on the shaft;
- необходимость наличия системы смазки зубчатой передачи и других трущихся поверхностей элементов главного силового контура;- the need for a gear lubrication system and other friction surfaces of the elements of the main power circuit;
Задача, решаемая изобретением - улучшить виброакустические характеристики двигательно-движительной системы, повысить пропульсивный КПД, обеспечить возможность размещать в кормовой части подводной лодки, подводного технического средства или необитаемого подводного аппарата (далее - аппарат), оборудование, повышающее ее боевую эффективность и защиту со стороны кормы, в том числе буксируемые гидроакустические средства наблюдения и контроля за подводной обстановкой, а также уменьшить стоимость производства и монтажа.The problem solved by the invention is to improve the vibro-acoustic characteristics of the propulsion system, to increase the propulsive efficiency, to provide the ability to place it in the stern of a submarine, underwater technical means or an uninhabited underwater vehicle (hereinafter referred to as the device), equipment that increases its combat effectiveness and protection from the stern. , including towed hydroacoustic means of monitoring and control of the underwater situation, as well as reduce the cost of production and installation.
Поставленная задача решается за счет того, что двигательно-движительный модуль обращенной кольцевой конструкции содержит обтекатель являющийся элементом легкого корпуса формирующего кормовую оконечность аппарата, многолопастной гребной винт со ступицей большого диаметра, гребной электродвигатель, опорный и упорный подшипники. Устройство выполнено в виде модуля, размещенного вне прочного корпуса кормовой оконечности подводного аппарата, в конструкцию кормовой оконечности - двигательно-движительного модуля обращенной кольцевой конструкции введен второй гребной электродвигатель и гребной винт, в качестве гребных электродвигателей применены две кольцевые синхронные электрические машины обращенного типа с возбуждением от постоянных магнитов, где ротор каждой из гребных кольцевых синхронных электрических машин конструктивно объединен с многолопастным гребным винтом со ступицей большого диаметра; гребные винты подвижно соединены с опорной конструкцией и статором через опорный и упорный подшипники и вращаются во взаимно противоположных направлениях, лопасти каждого из гребных винтов противоположно направлены.The problem is solved due to the fact that the propulsion module of the reversed annular structure contains a fairing which is an element of the light body of the device that forms the feeding end of the vehicle, a multi-blade propeller with a large diameter hub, a propeller motor, support and thrust bearings. The device is designed as a module located outside the robust aft end of the submersible, the second rowing motor and the propeller are introduced into the aft tip design of the motor-propulsion module of the reversed ring structure; two ring synchronous electrical machines with excitation from permanent magnets, where the rotor of each of the rowing ring synchronous electric machines is structurally integrated with multi-blade rowing screw with large diameter hub; propellers are movably connected to the supporting structure and the stator through the supporting and thrust bearings and rotate in opposite directions, the blades of each of the propellers oppositely directed.
Двигательно-движительный модуль кольцевой конструкции закрепляется на кормовой оконечности аппарата, применяются две гребные кольцевые синхронные электрические машины обращенного типа с возбуждением от постоянных магнитов, размещенных последовательно на одной оси, роторы гребных кольцевых синхронных машин конструктивно совмещаются со своими гребными винтами, вращающимися в противоположных направлениях, при раздельном управлении двух гребных кольцевых синхронных электрических машин обращенного типа с возбуждением от постоянных магнитов (далее - электродвигатель) по критерию наименьшего уровня шума или наибольшего упора.The propulsion module of the ring structure is fixed on the aft end of the apparatus; two rowed ring synchronous electrical machines of reversed type are used with excitation from permanent magnets placed successively on the same axis; the rotors of the rowan ring synchronous machines are structurally combined with their propellers rotating in opposite directions, with separate control of two propeller-type ring synchronous electric machines of reversed type with excitation from permanent magnets (hereinafter - the electric motor) according to the criterion of the lowest noise level or the greatest stop.
На фиг. 1 представлена схема двигательно-движительного модуля обращенной кольцевой конструкции, содержащего: опорное устройство 1, гребные винты 2 и 3 совмещенные с роторами электродвигателей, упорный подшипник 4 кольцевой формы, статоры 5 и 6, обтекатель 7.FIG. 1 shows a diagram of a motor-propulsion module of a reversed annular structure, comprising: supporting
На фиг. 2 представлено трехмерное отображение кормовой оконечности - двигательно-движительного модуля обращенной кольцевой конструкции.FIG. 2 shows a three-dimensional mapping of the aft end - the propulsion module of the reverse ring structure.
На фиг. 3 представлено сечение А-А Фиг. 1 электродвигателя, содержащем: гребной винт 2 конструктивно совмещенный с ротором электродвигателя, статор 5, постоянные магниты 8, опорный подшипник 9, полюсы с фазными обмотками 10, лопасти гребного винта 11. Конструкция второго электродвигателя аналогична конструкции вышеуказанного (фиг. 3).FIG. 3 shows section A-A of FIG. 1 electric motor containing:
Электродвигатели выполнены в виде двух кольцевых синхронных электрических машин обращенного типа с возбуждением от постоянных магнитов (фиг. 1) расположенных на одной оси, состоящих из статоров 5 и 6 с фазными обмотками 10, гребные винты 2 и 3 выполнены единой сборочной единицей с роторами электродвигателей; модуль содержит два гребных винта 2 и 3 вращающихся в противоположных направлениях. Гребной винт 2 и 3 выполнен со ступицей большого диаметра, совпадающего с диаметром и контуром образующей линии корпуса аппарата, лопасти 11 гребных винтов 2 и 3 противоположно направлены, гребные винты 2 и 3 соединены с роторами своих электродвигателей, причем каждый ротор объединен со ступицей гребного винта 2 или 3. Каждый гребной винт 2 и 3, установлен подвижно, опираясь на опорные подшипники 10 (фиг. 3), расположенные на внешней поверхности статоров 5 и 6 электродвигателей.Electric motors are made in the form of two annular synchronous electrical machines of reversed type with excitation from permanent magnets (Fig. 1) located on the same axis, consisting of
Описание двигательно-движительного модуля обращенной кольцевой конструкции в динамическом состоянии: при вращении гребных винтов 2 и 3, вращающихся в противоположных направлениях, создаваемый гребными винтами 2 и 3 упор, передается на упорный подшипник 4 кольцевой формы, расположенный симметрично относительно винта, на кормовой и носовой части опорной конструкции 1 (фиг. 1). Взаимное расположение гребных винтов 2 и 3 на одной оси - параллельное, при вращении во взаимно противоположных направлениях, развороте лопастей 11 каждого гребного винта 2 и 3 в противоположных направлениях относительно лопастей соседнего винта, позволяет спрямлять поток жидкости, проходящий через проточную часть винта. Количество лопастей 11 на каждом гребном винте 2 и 3 значительно превышает количество лопастей классического гребного винта, что дает возможность сократить высоту лопастей 11, уменьшить кавитацию, значительно понизив частоту вращения гребных винтов 2 и 3, при сохранении требуемого упора. Форма лопастей должна обеспечить упор в горизонтальном направлении и равномерное, безотрывное обтекание жидкостью обтекателя 7, минимизируя влияние явления подсоса кормовой оконечностью аппарата.Description of the motor-propulsion module of the reversed annular structure in a dynamic state: during rotation of the
Опорные подшипники 9 и упорные подшипники 4 выполнены из антифрикционного материала, смазка и охлаждение которых обеспечивается при вращении винтов 2 и 3 самопротоком через них окружающей воды. На кормовой, торцевой части устройства закрепляется обтекатель 7, формирующий кормовую оконечность аппарата и обеспечивающий, во время работы устройства, равномерное обтекание жидкостью корпуса аппарата, уменьшая естественный подсос жидкости корпусом аппарата.The
Технический результат реализации изобретения заключается в уменьшении уровня подводного шума аппарата, от работы движителя и механизмов СЭУ, уменьшении стоимости СЭУ и возможности размещения в кормовой части аппарата, оборудования, позволяющего повысить боевую эффективность и защиту аппарата, а так же возможности размещения буксируемых гидроакустических средств наблюдения и контроля за подводной обстановкой.The technical result of the implementation of the invention is to reduce the level of underwater noise of the apparatus, from the work of the propulsion unit and the mechanisms of the hydraulic propulsion unit, reducing the cost of the electrical propulsion system and the possibility of placing it in the stern of the apparatus, equipment, which allows to increase the combat effectiveness and protection of the apparatus, as well as the possibility of placing towed sonar observation devices and control of the underwater situation.
В данном техническом решении, за счет исключения из конструкции устройства зубчатой передачи, гребного вала и дейдвудного устройства, достигается повышение структурной надежности, а вынос модуля из прочного корпуса обеспечивает возможность размещения дополнительного оборудования, вооружения и улучшает условия обитаемости корабля. Многолопастная конструкция винта с увеличенным, по сравнению с гребным винтом традиционной конструкции, диаметром ступицы и уменьшенной высотой лопастей, исходя из расчета требуемого упора, позволяет значительно уменьшить частоту вращения гребных винтов и кавитацию лопастей.In this technical solution, due to the exclusion from the design of the gear unit, propeller shaft and stern gear, an increase in structural reliability is achieved, and the removal of the module from the robust hull provides the possibility of accommodating additional equipment, weapons and improves the habitability of the ship. The multi-blade design of the propeller with the increased, compared to the propeller of the traditional design, the hub diameter and the reduced height of the blades, based on the calculation of the required stop, can significantly reduce the frequency of rotation of the propellers and cavitation of the blades.
Наличие двух, расположенных на одной оси - параллельно, гребных винтов с противонаправленным разворотом лопастей, вращающихся в противоположных направлениях, позволит повысить пропульсивный КПД, надежность пропульсивной системы, получать максимальную мощность за счет суммирования мощностей двух отдельных электроприводов, а так же взаимно компенсировать собственные виброакустические составляющие при определенных соотношениях в диапазоне частот вращения, при раздельном управлении двумя электродвигателями обращенного типа с возбуждением от постоянных магнитов по критерию наименьшего уровня шума или наибольшего упора. Так же отсутствие гребного вала, зубчатой передачи, дейдвудного уплотнения, отсутствие создаваемых этими механизмами шумов и снижение частот вращения винтов позволит существенно улучшить виброакустические характеристики двигательно-движительной системы, и пропульсивного комплекса в целом.The presence of two parallel-mounted propellers with counter-rotating blades rotating in opposite directions will increase the propulsion efficiency, reliability of the propulsion system, obtain maximum power by summing up the powers of two separate electric drives, and also mutually compensate for their own vibro-acoustic components at certain ratios in the range of rotational frequencies, with separate control of two inverted-type electric motors with excitation HAND of the permanent magnets on the criterion of the lowest noise level or the highest it will go. Also, the absence of a propeller shaft, a gear train, a stern seal, the absence of noise created by these mechanisms and a reduction in the speed of rotation of the propellers will significantly improve the vibro-acoustic characteristics of the propulsion system and the propulsion complex as a whole.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017129509A RU2670341C1 (en) | 2017-08-18 | 2017-08-18 | Engine-propulsion module of ring structure |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017129509A RU2670341C1 (en) | 2017-08-18 | 2017-08-18 | Engine-propulsion module of ring structure |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2670341C1 true RU2670341C1 (en) | 2018-10-22 |
Family
ID=63923435
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017129509A RU2670341C1 (en) | 2017-08-18 | 2017-08-18 | Engine-propulsion module of ring structure |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2670341C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2725945C1 (en) * | 2019-11-19 | 2020-07-07 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Deep water uuv with large displacement of super-large independence with combined method of connecting modules of housing structure |
CN111661294A (en) * | 2020-06-02 | 2020-09-15 | 珠海市汉图达科技有限公司 | Axial magnetic flux motor driven counter-rotating propeller type electric propeller |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4648345A (en) * | 1985-09-10 | 1987-03-10 | Ametek, Inc. | Propeller system with electronically controlled cyclic and collective blade pitch |
RU2166456C1 (en) * | 2000-01-10 | 2001-05-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" | Submarine aft extremity |
RU2522733C1 (en) * | 2012-12-11 | 2014-07-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик-Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Electric propulsion ship system with two-screw propulsion unit with ring structure engines |
-
2017
- 2017-08-18 RU RU2017129509A patent/RU2670341C1/en active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4648345A (en) * | 1985-09-10 | 1987-03-10 | Ametek, Inc. | Propeller system with electronically controlled cyclic and collective blade pitch |
RU2166456C1 (en) * | 2000-01-10 | 2001-05-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральное конструкторское бюро морской техники "Рубин" | Submarine aft extremity |
RU2522733C1 (en) * | 2012-12-11 | 2014-07-20 | Российская Федерация, от имени которой выступает государственный заказчик-Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | Electric propulsion ship system with two-screw propulsion unit with ring structure engines |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2725945C1 (en) * | 2019-11-19 | 2020-07-07 | Российская Федерация, от имени которой выступает ФОНД ПЕРСПЕКТИВНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ | Deep water uuv with large displacement of super-large independence with combined method of connecting modules of housing structure |
CN111661294A (en) * | 2020-06-02 | 2020-09-15 | 珠海市汉图达科技有限公司 | Axial magnetic flux motor driven counter-rotating propeller type electric propeller |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5185545A (en) | Dual propeller shock resistant submersible propulsor unit | |
US8074592B2 (en) | Submarine with a propulsion drive with an electric motor ring | |
KR101205147B1 (en) | Turbo-machine having at least two counter-rotatable rotors and having mechanical torque compensation, and turbo-machine arrangement comprising the turbo-machine | |
CN203482005U (en) | Duct moment rotor integrated spiral electric water spray propeller | |
RU2670341C1 (en) | Engine-propulsion module of ring structure | |
RU179143U1 (en) | Mover for surface and underwater vehicles | |
CN204056276U (en) | Boats and ships PODDED PROPULSOR | |
CN112441209A (en) | Double-guide-vane bidirectional-inflow shaftless side-pushing device | |
RU2670364C1 (en) | Propulsion-steering column | |
WO2005016743A1 (en) | Turbo-jet pump and water jet engine | |
RU126319U1 (en) | STEERING COLUMN | |
CN210618431U (en) | Permanent magnet motor co-rotating pod propeller | |
CN213139105U (en) | Contra-rotating propeller type annular electric propeller | |
RU184128U1 (en) | Biirotative electromotive steering column | |
JP2002534316A (en) | Equipment to propel a ship | |
RU2583125C1 (en) | Marine propulsion installation | |
RU138367U1 (en) | PURSUAL INSTALLATION OF A SHIP FOR ITS OPERATION IN SPECIAL AREAS OF THE OCEAN | |
Holt et al. | High efficiency, counter-rotating ring thruster for underwater vehicles | |
RU2673207C1 (en) | Submarine propulse electrical installation | |
RU181146U1 (en) | Biirotative electromotive steering column | |
KR20160027557A (en) | Propulsion system for ship | |
RU2665103C1 (en) | Device and operation method of motor for surface and underwater transport motor | |
RU2770259C1 (en) | Electric water jet | |
RU2523862C1 (en) | Highly protected versatile ship propeller | |
KR102247339B1 (en) | Pod propulsion system |