RU2687397C2 - Электрический подводный движитель - Google Patents
Электрический подводный движитель Download PDFInfo
- Publication number
- RU2687397C2 RU2687397C2 RU2017116864A RU2017116864A RU2687397C2 RU 2687397 C2 RU2687397 C2 RU 2687397C2 RU 2017116864 A RU2017116864 A RU 2017116864A RU 2017116864 A RU2017116864 A RU 2017116864A RU 2687397 C2 RU2687397 C2 RU 2687397C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- core
- rotor
- shaft
- propulsion unit
- electric
- Prior art date
Links
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims abstract description 21
- 229910000976 Electrical steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 4
- 239000013535 sea water Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 description 7
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 2
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 235000012907 honey Nutrition 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H11/00—Marine propulsion by water jets
- B63H11/02—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water
- B63H11/04—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water by means of pumps
- B63H11/08—Marine propulsion by water jets the propulsive medium being ambient water by means of pumps of rotary type
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
- Motor Or Generator Frames (AREA)
Abstract
Изобретение относится к основным элементам судового оборудования и может быть использовано в качестве подводного движителя для их перемещения в жидких средах, например в речной или морской водах. Электрический подводный движитель содержит шихтованный сердечник статора из электротехнической стали с трехфазной обмоткой и вращающийся ротор с сердечником из электротехнической стали с короткозамкнутой обмоткой. Сердечник статора неподвижно установлен в корпусе движителя, корпус жестко закреплен на станине, в которой имеется отверстие для прокладки электрического кабеля, на корпус при помощи подшипников установлен вал, на вал установлены лопатки и сердечник ротора с продольными каналами. Между сердечником статора и сердечником ротора имеется воздушный зазор, на металлические части движителя может быть нанесен слой из водонепроницаемого материала. Достигается увеличение надежности устройства. 3 ил.
Description
Изобретение относится к основным элементам судового оборудования и может быть использовано в качестве подводного движителя для их перемещения в жидких средах, например, в речной или морской водах.
Известна энергетическая установка, предназначенная для перемещения судна на поверхности или под водой, состоящая из гребного винта, приводимого во вращение судовым электродвигателем посредством гребного вала. Гребной винт состоит из ступицы и лопастей, установленных на ступице радиально на одинаковом расстоянии друг от друга и повернутых на одинаковый угол относительно плоскости вращения. При вращении гребного винта лопасти захватывают массу воды из набегающего потока и отбрасывают ее назад, сообщая ей дополнительный момент импульса. Сила реакции отбрасываемой воды передает импульс лопастям, лопасти - гребному валу, посредством ступицы, гребной вал - корпусу судна при помощи опорного подшипника [1].
Недостатком данного устройства является наличие гребного вала, что приводит к увеличению массы энергетической установки и снижению коэффициента полезного действия за счет дополнительных трущихся деталей.
Известен электромагнитный движитель в жидких средах [RU 2265550 С1 МПК В63Н 1/16, опубликованная 10.12.2005], содержащий шихтованный ферромагнитный цилиндрический сердечник статора с трехфазной капсулированной обмоткой, жестко закрепленный в аппарате, и вращающуюся часть в виде полого шихтованного ферромагнитного сердечника с короткозамкнутой медной обмоткой, внутри которого размещены лопасти винта, отличающийся тем, что каждая из лопастей винта представляет собой трехслойную структуру, две наружные части которой выполнены из латуни, бронзы или пластика, а внутренняя представляет собой постоянный магнит из спекаемого порошкового материала высокой коэрцитивной силы, а число лопастей четное, равное числу полюсов обмотки статора.
Недостатком данного устройства является использование постоянных магнитов, которые под воздействием внешних магнитных полей размагничиваются, что может привести к выходу его из строя. Так же использование для производства магнитов дорогостоящих материалов существенно увеличивает стоимость устройства. Еще одним недостатком устройства является сложный ремонт, вследствие наличия сильных магнитов в роторе процесс извлечения ротора из статора является затруднительным.
Известны зарубежные установки электродвигателей-движителей, разработанные в рамках концепций: ERP, IMP, RDT, EPS и т.д. Данные концепции определяют базовые типы конструкций кольцевых электродвигателей-движителей: с кольцевым гребным винтом со ступицей на валу; с кольцевым гребным винтом со ступицей без вала; с кольцевым гребным винтом без ступицы. Анализ современного состояния технологий создания кольцевых электродвигателей-движителей показал, что в их конструкциях распространение получили гребные электроприводы на базе вентильных (синхронных двигателей с постоянными магнитами) и вентильно-индукторных двигателей [2].
Недостатком данных устройств является использование постоянных магнитов, которые под действием внешних магнитных полей размагничиваются и существенно увеличивают стоимость устройства.
Задачей изобретения является создание электрического подводного движителя, при осуществлении которого достигается технический результат, заключающийся увеличение надежности устройства и уменьшении его стоимости за счет использования ротора без постоянных магнитов и наличием лопаток.
Указанный технический результат достигается тем, что электрический подводный движитель содержит шихтованный сердечник статора из электротехнической стали с трехфазной обмоткой, и вращающийся ротор с сердечником из электротехнической стали с короткозамкнутой обмоткой, сердечник статора неподвижно закреплен в корпусе движителя, корпус жестко закреплен на станине, в которой имеется отверстие для прокладки электрического кабеля, на корпус при помощи подшипников установлен вал, на вал установлены лопатки и сердечник ротора с продольными каналами, между сердечником статора и сердечником ротора имеется воздушный зазор, на металлические части движителя может быть нанесен слой из водонепроницаемого материала.
На фиг. 1 - изображен электрический подводный движитель, вид спереди.
На фиг. 2 - изображен продольный разрез электрического подводного движителя, стрелками показано направление движения жидкости.
На фиг. 3 - изображен ротор электрического подводного движителя, вид спереди.
Конструкция электрического подводного движителя основана на базе асинхронной машины с короткозамкнутым ротором. Электрический подводный движитель состоит из корпуса 1, на котором жестко закреплен сердечник 2 статора, выполненный из пластин электротехнической стали (фиг. 2). В пазы сердечника 2 статора уложена трехфазная изолированная обмотка 3, выводы которой могут быть соединены по схеме звезда или треугольник. Внутри корпуса 1 при помощи подшипников 4 установлен вал 5. На вал 5 установлены лопатки 6 (фиг. 1, 2) и сердечник 7 ротора, выполненный из пластин электротехнической стали (фиг. 2, 3). С внешней стороны в пазы сердечника 7 ротора уложена короткозамкнутая обмотка 8 (фиг. 2, 3). Короткозамкнутая обмотка 8 может быть выполнена из алюминия, меди или латуни. Таким образом, ротор состоит из вала 5, лопаток 6, сердечника 7 ротора и короткозамкнутой обмотки 8. Для возможности перемещения ротора относительно сердечника 2 статора между ними имеется «воздушный» зазор. Для возможности перемещения потока жидкости сердечник 7 ротора выполнен с продольными каналами (фиг. 2, 3). С обеих сторон в корпусе 1 имеются отверстия (фиг. 1). Во избежание коррозии металлических частей электрического подводного движителя на них может быть нанесен слой из водонепроницаемых материалов, например водонепроницаемых полимеров. Крепление электрического подводного движителя к корпусу судна осуществляется при помощи станины 9, на которой жестко закреплен корпус 1 (фиг. 1, 2). Внутри станины 9 имеется отверстие для прокладки электрического кабеля, соединяющего обмотку 3 с источником питания.
Электрический движитель работает следующим образом.
При подаче на обмотку 3 переменного трехфазного напряжения по ней начинает протекать электрический ток. Поскольку фазы обмотки 3 сдвинуты геометрически друг от друга на 120 градусов, и так как в симметричной системе токи в обмотках имеют фазовый сдвиг в 120 градусов, создается вращающееся магнитное поле. Вращающееся магнитное поле пересекает проводники короткозамкнутой обмотки 8, индуцируя в них электродвижущую силу, под действием которой в короткозамкнутой обмотке 8 протекает электрический ток. В результате взаимодействия электрического тока, протекающего по короткозамкнутой обмотке 8, и вращающегося магнитного поля статора возникает электромагнитная сила, под действием которой ротор начинает вращаться.
Механическая угловая скорость вращения ротора определяется по формуле [3]:
где s - скольжение;
ω1 - угловая скорость вращение магнитного поля статора, рад/с;
p - число пар полюсов.
Сердечник 2 статора и сердечник 7 ротора служат для замыкания магнитных полей, создаваемых, как отмечалось выше, токами, протекающими по обмотке 3 статора и короткозамкнутой обмотке 8 ротора.
Установленные на одном валу 5 лопатки 6 приходят во вращение, загребая поток жидкости с одной стороны, как показано стрелками (фиг. 2). Затем жидкость проходит через продольные каналы в сердечнике 7 ротора и выбрасывается с другой стороны, создавая реактивную тягу. Сила реакции выбрасываемой жидкости передает импульс лопаткам 6 и сердечнику 7 ротора, лопатки 6 и сердечник 7 ротора - валу 5, вал 5 - при помощи подшипников 4 корпусу 1 движителя, закрепленного на станине 9, и судно приходит в движение. Количество электрических подводных движителей, устанавливаемых на судно, может быть несколько, это зависит от требуемых технических параметров, например скорости движения.
Список использованных источников
1. Справочник по теорий корабля. Под редакцией Войткунского Я.И. Том 1. - Л., Судостроение, 1985. - 432 с.
2. Бочаров Л.Ю. Характеристика зарубежных технологий создания кольцевых электродвигателей-движителей для необитаемых подводных аппаратов и кораблей / Л.Ю. Бочаров // Фундаментальная и прикладная гидрофизика, 2014. - т. 7, №2 - С. 86-90.
3. Вольдек А.И. Электрические машины. Учебник для студентов высш. техн. учебн. заведений. - 3 изд., перераб. - Л.: Энергия, 1978. - 832 с.
Claims (1)
- Электрический подводный движитель, содержащий шихтованный сердечник статора из электротехнической стали с трехфазной обмоткой, и вращающийся ротор с сердечником из электротехнической стали с короткозамкнутой обмоткой, отличающийся тем, что сердечник статора неподвижно установлен в корпусе движителя, корпус жестко закреплен на станине, в которой имеется отверстие для прокладки электрического кабеля, на корпус при помощи подшипников установлен вал, на вал установлены лопатки и сердечник ротора с продольными каналами, между сердечником статора и сердечником ротора имеется воздушный зазор, на металлические части движителя может быть нанесен слой из водонепроницаемого материала.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017116864A RU2687397C2 (ru) | 2017-05-15 | 2017-05-15 | Электрический подводный движитель |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2017116864A RU2687397C2 (ru) | 2017-05-15 | 2017-05-15 | Электрический подводный движитель |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2017116864A RU2017116864A (ru) | 2018-11-15 |
| RU2017116864A3 RU2017116864A3 (ru) | 2019-01-09 |
| RU2687397C2 true RU2687397C2 (ru) | 2019-05-13 |
Family
ID=64317076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2017116864A RU2687397C2 (ru) | 2017-05-15 | 2017-05-15 | Электрический подводный движитель |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2687397C2 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3351035A (en) * | 1966-04-04 | 1967-11-07 | Walter G Finch | Controlled undersea vessel |
| RU2265550C1 (ru) * | 2004-04-19 | 2005-12-10 | Уразов Фарит Файзович | Электромагнитный движитель в жидких средах |
| WO2007084004A1 (en) * | 2006-01-18 | 2007-07-26 | Norpropeller As | Assembly for reducing friction loss in a propeller or turbine in a current of water |
| RU2421373C2 (ru) * | 2009-07-22 | 2011-06-20 | Фарит Файзович Уразов | Электромагнитный движитель в жидких средах с электрической редукцией |
-
2017
- 2017-05-15 RU RU2017116864A patent/RU2687397C2/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3351035A (en) * | 1966-04-04 | 1967-11-07 | Walter G Finch | Controlled undersea vessel |
| RU2265550C1 (ru) * | 2004-04-19 | 2005-12-10 | Уразов Фарит Файзович | Электромагнитный движитель в жидких средах |
| WO2007084004A1 (en) * | 2006-01-18 | 2007-07-26 | Norpropeller As | Assembly for reducing friction loss in a propeller or turbine in a current of water |
| RU2421373C2 (ru) * | 2009-07-22 | 2011-06-20 | Фарит Файзович Уразов | Электромагнитный движитель в жидких средах с электрической редукцией |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2017116864A (ru) | 2018-11-15 |
| RU2017116864A3 (ru) | 2019-01-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yan et al. | A review of progress and applications of ship shaft-less rim-driven thrusters | |
| US3708251A (en) | Gearless drive method and means | |
| US5185545A (en) | Dual propeller shock resistant submersible propulsor unit | |
| US9595857B2 (en) | Electrical machine | |
| CN109716621B (zh) | 互补单向磁性转子/定子组件对 | |
| US20090146430A1 (en) | Tidal/water current electrical generating system | |
| RU2722873C1 (ru) | Движительный комплекс с кольцевым электродвигателем для подводных аппаратов большой автономности | |
| US9583986B2 (en) | Power generator for a hydro turbine | |
| RU2437196C1 (ru) | Электрическая машина двойного вращения | |
| RU2687397C2 (ru) | Электрический подводный движитель | |
| US20070046131A1 (en) | Boat drive | |
| US20110025157A1 (en) | System of electrical generation for counter-rotating open-rotor blade device | |
| CN112332627A (zh) | 一种双转子对转轴向磁场永磁电机 | |
| RU2397104C1 (ru) | Спасательная шлюпка с устройством для обеспечения ее хода и ее непрямое применение | |
| Brown | Submersible Outboard Electric MotorPropulsor | |
| Vărăticeanu et al. | Design and validation of a 2.5 kw electric naval propulsion system with rim driven propeller | |
| Richardson et al. | Design of a switched reluctance sector motor for an integrated motor/propeller unit | |
| CN107472495A (zh) | 一种轮缘式永磁电机驱动的船用艏侧推装置 | |
| KR100308180B1 (ko) | 수중추진장치 | |
| JP2022548201A (ja) | 固有冷却システムを備えた電気モータ | |
| RU2670364C1 (ru) | Движительно-рулевая колонка | |
| RU174156U1 (ru) | Многостаторный асинхронный двигатель | |
| RU2775062C1 (ru) | Синхронный генератор | |
| Lai et al. | Structurally integrated slotless PM brushless motor with spiral wound laminations for marine thrusters | |
| US20070096569A1 (en) | Hollow Pump |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190516 |