RU2700080C1 - Bow thrust - Google Patents
Bow thrust Download PDFInfo
- Publication number
- RU2700080C1 RU2700080C1 RU2018139842A RU2018139842A RU2700080C1 RU 2700080 C1 RU2700080 C1 RU 2700080C1 RU 2018139842 A RU2018139842 A RU 2018139842A RU 2018139842 A RU2018139842 A RU 2018139842A RU 2700080 C1 RU2700080 C1 RU 2700080C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- chamber
- outlet
- water
- shaft
- ship
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H25/00—Steering; Slowing-down otherwise than by use of propulsive elements; Dynamic anchoring, i.e. positioning vessels by means of main or auxiliary propulsive elements
- B63H25/42—Steering or dynamic anchoring by propulsive elements; Steering or dynamic anchoring by propellers used therefor only; Steering or dynamic anchoring by rudders carrying propellers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к судостроению, а именно к носовым и кормовым подруливающим устройствам судов.The invention relates to shipbuilding, namely to bow and stern thrusters of ships.
Известно изобретение «Способ и устройство маневрирования морским судном» («А method and an arrangement for maneuvering a marine vessel») по международной заявке WO 2017050386 A1 с приоритетом от 25.09.2015 г., заявитель 
Настоящее изобретение относится к способу и устройству маневрирования морского судна, имеющего корпус с продольной осевой линией и, по меньшей мере, два туннельных подруливающих двигателя, расположенных в корпусе под прямым углом к продольной осевой линии. При этом один двигатель выталкивает воду в правую сторону корпуса судна (на правый борт), а второй - в левую (на левый борт), обеспечивая таким образом необходимое подруливание судна. К недостаткам данного технического решения можно отнести сложность, т.к. в режиме подруливания необходимо управлять двумя двигателями.The present invention relates to a method and apparatus for maneuvering a marine vessel having a hull with a longitudinal center line and at least two tunnel thrusters located in the hull at right angles to the longitudinal center line. In this case, one engine pushes water to the right side of the hull (to the starboard side), and the second to the left (to the left side), thus providing the necessary steering of the vessel. The disadvantages of this technical solution include complexity, because in taxiing mode it is necessary to control two engines.
Известно изобретение «Устройство рулевого управления судном и судно с таким устройством» («Ship steering device for ship and ship having the same») по международной заявке WO 2017126144 A1 с приоритетом от 18.01.2016 г., заявитель YANMAR СО LTD [JP], авторы Hayashi Akiyoshi [JP], Kanda Koichi [JP], Watanabe Atsushi [JP], МПК B63H 21/21; B63H 21/22; B63H 25/02; B63H 25/42, опубликовано 27.07.2017 г.The invention is known "Ship steering device and ship with such a device" ("Ship steering device for ship and ship having the same") according to the international application WO 2017126144 A1 with a priority dated January 18, 2016, applicant YANMAR CO LTD [JP], authors Hayashi Akiyoshi [JP], Kanda Koichi [JP], Watanabe Atsushi [JP], IPC B63H 21/21; B63H 21/22; B63H 25/02; B63H 25/42, published July 27, 2017
В данном устройстве управление подруливающим двигателем в носовой части судна осуществляется джойстиком. Для создания тяги в левую/правую сторону корпуса двигатель должен вращаться в прямом и обратном направлении.In this device, the steering engine control in the bow of the vessel is carried out by a joystick. To create traction in the left / right side of the housing, the engine must rotate in the forward and reverse direction.
К таким двигателям предъявляются повышенные требования по системам управления. Кроме того, недостаткам устройства является наличие углового редуктора, вызывающего потери.These engines are subject to increased requirements for control systems. In addition, the disadvantages of the device is the presence of an angular gearbox that causes losses.
Известно «Подруливающее устройство» по патенту РФ №99444 на полезную модель, заявка №2010122223 с приоритетом от 31.05.2010 г., на имя Орлова Г.К., МПК В63Н 25/42, опубликовано 20.11.2010 г.Known "Thruster" according to the patent of the Russian Federation No. 99444 for a utility model, application No. 201022223 with priority dated 05/31/2010, addressed to Orlov G.K., IPC B63H 25/42, published on November 20, 2010.
Это же техническое решение защищено также патентом РФ №2440277 на изобретение «Система активного управления движением судна», заявка №2010121038 с приоритетом от 24.05.2010 г. на имя Орлова Г.К., МПК В63Н 25/00, В63Н 25/42, опубликовано 20.01.2012 г.The same technical solution is also protected by RF patent No. 2440277 for the invention “A system for actively controlling the movement of a vessel”, application No. 2010121038 with priority dated May 24, 2010 to the name of G. Orlov, IPC B63H 25/00, B63H 25/42, published on January 20, 2012
Система активного управления движением судна содержит движитель и кинематически связанный с ним приводной двигатель. Приводной двигатель размещен в корпусе судна. Движитель включает в себя гондолу и гребной вал с гребным винтом. Движитель расположен в поперечном канале корпуса судна. На выходах поперечного канала установлены формирователи потока гребного винта. Формирователи потока выполнены в виде сужающегося профилированного сопла, образованного направляющими потока гребного винта лепестками. Лепестки закреплены на неподвижном кольцевом крыле и изогнуты навстречу направлению вращения гребного винта. В данном подруливающем устройстве достигается максимально возможный пропульсивный коэффициент и обеспечивается рациональное использование энергии для создания движуще-управляющей силы, отмечается хорошая управляемость судна.The ship’s active motion control system comprises a propulsion device and a drive motor kinematically associated with it. The drive motor is housed in the hull. The mover includes a gondola and a propeller shaft with a propeller. The mover is located in the transverse channel of the ship's hull. At the outputs of the transverse channel, propeller flow formers are installed. The flow formers are made in the form of a tapering shaped nozzle formed by the propeller flow guides with petals. The petals are mounted on a fixed annular wing and bent towards the direction of rotation of the propeller. In this thruster, the maximum possible propulsive coefficient is achieved and rational use of energy is provided to create a driving-controlling force, good handling of the vessel is noted.
К недостаткам описанного подруливающего устройства можно отнести наличие выступающих частей в канале воды, способствующих засорению канала при попадании посторонних предметов при работах в замусоренных акваториях.The disadvantages of the described bow thruster include the presence of protruding parts in the water channel, contributing to the clogging of the channel when foreign objects get into the work when working in littered water areas.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному устройству является изобретение «Водометное подруливающее устройство» по патенту РФ №2248915, заявка №2003134515 с приоритетом от 27.11.2003 г. на имя Военно-морской академии им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова, МПК В63Н 25/46, опубликовано 27.03.2005 г., которое принято в качестве прототипа.The closest in technical essence to the claimed device is the invention "Water-thruster" according to the patent of the Russian Federation No. 2288915, application No. 2003134515 with priority dated November 27, 2003 to the name of the Naval Academy named after Admiral of the Fleet of the Soviet Union N.G. Kuznetsova, IPC B63H 25/46, published 03/27/2005, which is accepted as a prototype.
Указанное подруливающее устройство содержит водозаборник с водозаборным отверстием, осевой насос, расположенный за ним тройник, снабженный в местах поворота каналов к бортам судна криволинейными лопатками, закрепленными с возможностью поворота для перекрытия одного из выходных каналов. Лопатки в положении перекрытия ими одного из выходных каналов обращены выпуклой поверхностью к противоположному борту. Каждая лопатка со стороны насоса выполнена в виде крыла и следующей за ним изогнутой пластины. Крылья при открытом выходном канале размещены под углом к набегающему потоку. Верхняя поверхность крыльев направлена в сторону противоположного борта, а нижняя поверхность крыла выполнена с искусственной шероховатостью.Said thruster includes a water intake with a water intake hole, an axial pump, a tee located behind it, equipped with curved blades fixed to the pivot points of the channels to the sides of the vessel and rotated to block one of the output channels. The blades in the position they overlap one of the output channels face a convex surface to the opposite side. Each blade on the pump side is made in the form of a wing and a curved plate following it. The wings with an open outlet channel are placed at an angle to the incoming flow. The upper surface of the wings is directed towards the opposite side, and the lower surface of the wing is made with artificial roughness.
Изобретение направлено на увеличение поперечной силы тяги и уменыпение потребляемой мощности двигателей устройства.The invention is aimed at increasing the transverse thrust and reducing the power consumption of the device’s engines.
При этом из описания и чертежей следует, что выходные отверстия закрыты створками, которые для создания поперечной силы тяги, поворачиваясь, открывают правое или левое выходное отверстие. Однако в описании не указан способ управления этими створками, а также криволинейными лопатками.Moreover, from the description and drawings it follows that the outlet openings are closed by flaps, which, to create the transverse thrust force, turning, open the right or left outlet. However, the description does not indicate how to control these flaps, as well as curved blades.
Кроме того, в судах с малой осадкой при волнении воздух может попасть в водозаборник (осевой насос может оказаться не в воде) и в выходные каналы, что может привести к резкому снижению упора подруливающего устройства вплоть до его выхода из строя из-за работы в пульсирующем режиме.In addition, in vessels with low draft, during excitement, air can enter the water intake (the axial pump may not be in the water) and the outlet channels, which can lead to a sharp decrease in the thrust of the thruster up to its failure due to operation in a pulsating mode.
При этом из сети Интернет (http://www.hydro-pnevmo.ru/topic.php?ID=230; http://privetstudent.com/referaty/referaty-transport/360-sudovye-nasosy.html) известно следующее:Moreover, from the Internet (http://www.hydro-pnevmo.ru/topic.php?ID=230; http://privetstudent.com/referaty/referaty-transport/360-sudovye-nasosy.html) the following is known :
В соответствии с государственными стандартами (ГОСТ 17398-72 Насосы. Термины и определения, ГОСТ 9366-80 Насосы осевые. Общие технические условия) осевые насосы (их называют также пропеллерными, или аксиальными) выпускаются промышленностью в двух модификациях; ОВ - осевые вертикальные с жестко закрепленными лопастями рабочего колеса; ОПВ - осевые вертикальные с ручным приводом поворота лопастей. По расположению вала эти насосы могут быть наклонными и горизонтальными. Осевой насос состоит из двигателя, рабочего колеса с лопатками, направляющего аппарата, которые установлены в цилиндрическом корпусе. От центробежных они отличаются устройством рабочего колеса и профилем лопастей, перемещающих перекачиваемую жидкость в осевом направлении. При вращении колеса с лопастями жидкость переносится вдоль оси и, сходя с рабочего колеса, попадает на лопасти направляющего аппарата, где в результате снижения скорости динамический напор жидкости преобразуется в статический, благодаря чему возрастает ее давление. Так, при напоре (10-25)м и КПД (90-92)% осевые насосы развивают подачу до 3000 м3/ч и более. Их применяют в балластных системах транспортных судов, в качестве водоотливных средств, в водометных движительно-рулевых, а также подруливающих устройствах судов.In accordance with state standards (GOST 17398-72 Pumps. Terms and definitions, GOST 9366-80 Axial pumps. General specifications) axial pumps (they are also called propeller, or axial) are produced by the industry in two versions; ОВ - vertical axial with rigidly fixed impeller blades; OPV - axial vertical with a manual drive for turning the blades. According to the location of the shaft, these pumps can be inclined and horizontal. The axial pump consists of an engine, an impeller with vanes, a guide vane, which are installed in a cylindrical housing. They differ from centrifugal ones in the design of the impeller and the profile of the blades that move the pumped liquid in the axial direction. When the wheel with the blades rotates, the fluid is transferred along the axis and, leaving the impeller, enters the blades of the guiding apparatus, where, as a result of a decrease in speed, the dynamic pressure of the fluid is converted to static, thereby increasing its pressure. So, with a pressure of (10-25) m and an efficiency of (90-92)%, axial pumps develop a flow of up to 3000 m 3 / h or more. They are used in ballast systems of transport vessels, as dewatering devices, in water-jet propulsion and steering devices, as well as thrusters of ships.
Таким образом, у судов, имеющих малую осадку у носовой и/или кормовой оконечности корпуса (например, корпус ледокола), возникает проблема с установкой судового подруливающего устройства (СПУ). Это связано с тем, что эффективность обычного СПУ туннельного (водометного) типа зависит от плеча прикладываемого момента для разворота судна, которое равно расстоянию от туннеля водомета до центра водоизмещения судна. Чем больше данное плечо, тем эффективнее работа СПУ. На судах с корпусами, имеющими малую осадку, например, в носовой оконечности, размещение традиционного СПУ ограничивается приемлемым расстоянием от центра туннеля СПУ до ватерлинии для обеспечения достаточного заглубления последнего в целях предотвращения попадания воздуха в туннель на волнении, резко снижающего упор СПУ и могущего привести к выходу СПУ из строя из-за работы в пульсирующем режиме.Thus, in vessels having a small draft at the bow and / or aft end of the hull (for example, an icebreaker hull), there is a problem with the installation of a ship's bow thruster (SPU). This is due to the fact that the effectiveness of a conventional SPU of a tunnel (water-jet) type depends on the shoulder of the applied moment for the turn of the vessel, which is equal to the distance from the tunnel of the water jet to the center of the displacement of the vessel. The larger this shoulder, the more effective the work of the SPU. On ships with hulls with a small draft, for example, in the bow, the placement of the traditional SPU is limited to an acceptable distance from the center of the SPU tunnel to the waterline to ensure that the latter is deep enough to prevent air from entering the tunnel on waves, which sharply reduces the emphasis of the SPU and could lead to failure of the SPU due to pulsed operation.
Задачей изобретения является создание подруливающего устройства водометного типа для судов, в том числе для судов с малой осадкой в носовой и/или кормовой оконечности корпуса.The objective of the invention is to provide a thruster of a water-jet type for ships, including ships with low draft in the bow and / or aft end of the hull.
Задача решается за счет того, что судовое подруливающее устройство (СПУ), содержащее водозаборник с водозаборным отверстием, осевой насос с электродвигателем и лопатками вращения, а также расположенный за ним тройник, связанный с выходными каналами воды по обоим бортам судна и снабженный средствами попеременного перекрытия выходных каналов, согласно изобретению дополнительно содержит водовод, ориентированный горизонтально вдоль корпуса судна, соединяющий между собой водозаборник и тройник; функциональные составные части осевого насоса разнесены: электродвигатель расположен в корпусе судна за пределами водозаборника, а лопатки вращения в виде импеллера - внутри него; причем тройник представляет собой камеру распределения водного потока, выполненную в виде прямой трехгранной призмы с равнобедренными треугольниками в основаниях и углом между их боковыми сторонами в пределах (50-60)°, при этом каждая из двух одинаковых боковых граней камеры выполнена с отверстием и с возможностью присоединения к ней патрубка выходного канала соответствующего борта судна, а третья боковая грань камеры выполнена также с отверстием и с возможностью подсоединения к ней подводящей части водовода, причем площадь входного отверстия в камеру не менее, чем на 20% больше площади каждого из выходных отверстий; при этом средства попеременного перекрытия выходных каналов включают в себя расположенную внутри камеры заслонку, жестко закрепленную на валу, который через узел преобразования поступательного движения во вращательное соединен с управляющим актуатором, причем заслонка выполнена в виде пластины, перекрывающей по форме и площади каждое из выходных отверстий камеры, а вал заслонки размещен по ребру, на котором сходятся боковые грани камеры с выходными отверстиями, и установлен с возможностью поворота заслонки вдоль оси в обе стороны до положения, при котором она примыкает к одной из боковых граней камеры, перекрывая выходное отверстие в соответствующий патрубок выходного канала.The problem is solved due to the fact that the ship's bow thruster (SPU), containing a water intake with a water inlet, an axial pump with an electric motor and rotation vanes, as well as a tee located behind it, connected to the water outlet channels on both sides of the vessel and equipped with means for alternately closing the outlet channels, according to the invention further comprises a conduit oriented horizontally along the hull of the vessel, connecting the water intake and the tee; the functional components of the axial pump are spaced: an electric motor is located in the hull of the vessel outside the intake, and rotation blades in the form of an impeller are inside it; moreover, the tee is a water flow distribution chamber made in the form of a straight trihedral prism with isosceles triangles in the bases and an angle between their side sides within (50-60) °, while each of two identical side faces of the chamber is made with a hole and with the possibility connecting to it a branch pipe of the outlet channel of the corresponding side of the vessel, and the third side face of the chamber is also made with a hole and with the possibility of connecting to it the supply part of the water conduit, and the area of the inlet The hole in the chamber is not less than 20% more than the area of each of the outlet openings; wherein the means of alternately overlapping the output channels include a shutter located inside the chamber, rigidly fixed to the shaft, which is connected to the control actuator through a translational-to-rotational translation unit, the shutter being made in the form of a plate overlapping each of the chamber outlet openings in shape and area and the damper shaft is placed along the rib on which the side faces of the chamber converge with the outlet holes, and is installed with the possibility of rotation of the damper along the axis in both directions to Assumption, in which it adjoins one of the side faces of the chamber, closing the outlet orifice to the corresponding outlet nozzle.
В заявляемом СПУ заборное отверстие водозаборника расположено в достаточно заглубленной части днища корпуса судна. Электродвигатель СПУ расположен не внутри водозаборника вместе с лопатками вращения, как в прототипе, а отдельно - в корпусе судна, что позволяет увеличить мощность электродвигателя (Pэл.дв.), увеличить полезную площадь всасывания воды при одинаковом сечении водозаборника (Sвсас.воды), т.е. повысить эффективность осевого насоса и улучшить режим всасывания воды.In the claimed SPU, the intake opening of the water intake is located in a rather deepened part of the bottom of the hull. SPM motor is not located inside the water inlet with rotation of the blades as in the prior art and individually - in the hull that allows to increase the motor power (P el.dv.), to increase the useful area of water absorption for the same water inlet section (S vsas.vody) , i.e. increase the efficiency of the axial pump and improve the water absorption mode.
При включении электродвигателя осевого насоса водный поток под давлением, создаваемым вращающимися лопатками импеллера, из водозаборника поступает через водовод в камеру распределения водного потока. Форма камеры носит чисто функциональный характер для описываемого СПУ. При этом экспериментально установлено, что для обеспечения давления потока воды, препятствующего возникновению кавитации на лопастях импеллера, уменьшающей эффективность работы СПУ, площадь входного отверстия должна быть больше площади каждого из выходных отверстий не менее, чем на 20%.When the axial pump motor is turned on, the water stream under pressure created by the rotating impeller blades from the intake enters through the water conduit into the water flow distribution chamber. The shape of the camera is purely functional in nature for the described SPU. At the same time, it was experimentally established that in order to ensure water flow pressure that prevents cavitation on the impeller blades, which reduces the efficiency of the SPU, the area of the inlet should be greater than the area of each of the outlet openings by at least 20%.
Внутри камеры помещена заслонка в виде жестко закрепленной на валу пластины, перекрывающей по форме и площади каждое из выходных отверстий камеры, причем вал заслонки размещен вдоль ребра, на котором сходятся боковые грани камеры с выходными отверстиями. При этом вал с заслонкой установлен с возможностью поворота заслонки вдоль оси в обе стороны до положения, при котором заслонка примыкает к одной из боковых граней камеры, перекрывая соответствующее выходное отверстие. Таким образом заслонка направляет поток воды из камеры через тот или другой патрубок выходного канала либо на левый, либо на правый борт судна. При этом давление водного потока обеспечивает прижим заслонки к выходному отверстию камеры в патрубок противоположного борта, надежно запирая его, и обеспечивает максимальный поток воды через выходной патрубок нужного борта.A shutter is placed inside the chamber in the form of a plate rigidly fixed to the shaft, overlapping in shape and area of each of the outlet openings of the chamber, the shutter shaft being placed along the rib on which the side faces of the chamber converge with the outlet openings. In this case, the shaft with the shutter is installed with the possibility of turning the shutter along the axis in both directions to the position at which the shutter is adjacent to one of the side faces of the chamber, blocking the corresponding outlet. Thus, the damper directs the flow of water from the chamber through one or another branch pipe of the outlet channel to either the port or starboard side of the vessel. At the same time, the pressure of the water flow ensures that the shutter is pressed against the outlet of the chamber into the branch pipe of the opposite side, reliably locking it, and provides the maximum flow of water through the outlet pipe of the desired side.
В заявляемом СПУ управление заслонкой, жестко закрепленной на валу, в камере с целью перекрытия одного или другого выходных каналов воды осуществляется человеком с помощью актуатора, на который подаются соответствующие электрические сигналы, заставляющие выдвигаться или задвигаться его шток, а также узла преобразования поступательного движения штока во вращательное движение вала, с которым связан этот узел.In the claimed SPU, the control of the valve, rigidly mounted on the shaft, in the chamber with the aim of blocking one or the other output channels of water is carried out by a person with the help of an actuator, to which the corresponding electrical signals are applied, causing its stem to be retracted or retracted, as well as a unit for converting the translational movement of the rod into rotational motion of the shaft with which this assembly is connected.
При этом узел преобразования поступательного движения штока во вращательное движение вала может быть выполнен по-разному. Так, например, этот узел может быть выполнен в виде зубчатой передачи с насаженным на вал заслонки зубчатым колесом и сопряженной с ним зубчатой рейкой, жестко соединенной со штоком актуатора. Другим примером выполнения такого узла является рычаг, один конец которого жестко зафиксирован на валу заслонки, а другой конец соединен со штоком актуатора с возможностью перемещения этого соединения вдоль рычага, например, по прорези в нем. В другом варианте рычаг может быть одним концом жестко зафиксирован на валу заслонки, а другим концом соединен с концом штока актуатора подвижно в плоскости поворота рычага, причем актуатор установлен с возможностью совершения колебательных движений штока в этой же плоскости, например, с помощью шарнира.In this case, the node converting the translational motion of the rod into rotational motion of the shaft can be performed in different ways. So, for example, this node can be made in the form of a gear transmission with a gear wheel mounted on the damper shaft and a gear rack connected to it, rigidly connected to the actuator rod. Another example of the implementation of such a node is a lever, one end of which is rigidly fixed to the valve shaft, and the other end is connected to the actuator rod with the possibility of moving this connection along the lever, for example, through a slot in it. In another embodiment, the lever may be rigidly fixed at one end to the shaft of the valve, and the other end is connected to the end of the actuator rod movably in the plane of rotation of the lever, and the actuator is mounted with the possibility of oscillating movements of the rod in the same plane, for example, using a hinge.
Таким образом, за счет узла преобразования поступательного движения во вращательное, линейное перемещение штока управляющего актуатора приводит к повороту вала с жестко закрепленной вдоль него заслонкой, в результате чего заслонка меняет свое положение в камере, перекрывая по необходимости отверстие в патрубок выходного канала воды то левого, то правого борта судна.Thus, due to the unit for converting translational motion into rotational, linear movement of the actuator actuator rod, the shaft rotates with the damper rigidly fixed along it, as a result of which the damper changes its position in the chamber, blocking the hole in the outlet pipe of the left water channel, if necessary, then starboard ship.
Описанная конструкция средства перекрытия выходных каналов воды является достаточно простой, надежной и наиболее защищенной от замусоривания.The described design of the means for blocking the outlet channels of water is quite simple, reliable and most protected from clogging.
В данном случае ротор электродвигателя СПУ работает только в одном направлении, поэтому установленные на валу осевого насоса лопатки вращения в виде импеллера внутри водозаборника работают с максимальной эффективностью.In this case, the rotor of the SPU electric motor works in only one direction, therefore the rotation blades mounted on the shaft of the axial pump in the form of an impeller inside the intake operate with maximum efficiency.
Кроме того, данная схема установки частей осевого насоса благодаря минимальным зазорам между стенками водозаборника и лопатками вращения (импеллером), позволяет резко снизить шумность работы СПУ.In addition, this installation scheme of the axial pump parts due to the minimal gaps between the walls of the intake and the rotation blades (impeller), can dramatically reduce the noise level of the SPU.
Так как водный поток из водозаборника поступает не сразу в камеру, а по водоводу, ориентированному вдоль корпуса судна, это позволяет расположить камеру с патрубками выходных каналов воды, образующих поперечный туннель СПУ, как можно ближе к носовой (или кормовой) оконечности корпуса судна, т.е. повысить эффективность работы СПУ за счет увеличения плеча прикладываемого момента для разворота судна. Описанная конструкция избавляет заявляемое устройство СПУ от недостатков прототипа и допускает установку камеры с выходными патрубками в самом крайнем положении, обусловленном только размером выходных отверстий воды по бортам судна.Since the water flow from the intake does not directly enter the chamber, but through the water conduit oriented along the hull of the vessel, this makes it possible to position the chamber with the nozzles of the outlet channels of water forming the transverse SPU tunnel, as close to the bow (or stern) end of the ship’s hull, t .e. increase the efficiency of the SPU by increasing the shoulder applied moment for the turn of the vessel. The described design eliminates the claimed device SPU from the disadvantages of the prototype and allows the installation of the camera with the outlet pipes in the most extreme position, due only to the size of the water outlets along the sides of the vessel.
В частном случае выполнения СПУ, входное отверстие для воды в стенке камеры имеет округлую форму и снабжено внешним буртиком для подсоединения подводящей части водовода, профиль которого также выполнен округлой формы, что технологически упрощает их сопряжение.In the particular case of the SPU, the water inlet in the chamber wall has a rounded shape and is equipped with an external flange for connecting the inlet part of the water conduit, the profile of which is also made in a rounded shape, which technologically simplifies their pairing.
В частном случае выполнения СПУ заслонка выполнена прямоугольной или квадратной формы, выходные отверстия на боковых гранях камеры выполнены прямоугольными или квадратными, а профиль патрубков выходных каналов в месте их присоединения к камере имеет при этом также прямоугольную или квадратную форму, что упрощает их согласование с заслонкой.In the particular case of SPU, the shutter is made rectangular or square, the outlet openings on the side faces of the chamber are made rectangular or square, and the profile of the branch pipes of the output channels at the point of their connection to the chamber is also rectangular or square, which simplifies their coordination with the shutter.
В частном случае выполнения СПУ боковые грани камеры с выходными отверстиями по периметру этих отверстий снабжены внутренним буртиком, что улучшает плотность прилегания заслонки в положении, когда она перекрывает выходное отверстие камеры в патрубок соответствующего выходного канала воды.In the particular case of SPU, the side faces of the chamber with outlet openings around the perimeter of these openings are provided with an inner flange, which improves the tightness of the flapper in the position when it overlaps the outlet of the chamber into the pipe of the corresponding water outlet channel.
В частном случае выполнения СПУ выходные отверстия боковых граней камеры соответствуют по профилю и размеру присоединяемым патрубкам выходных каналов и снабжены по периметру внешним буртиком для возможности их жесткого соединения, например, с помощью болтов, приклеивания или сварки, что обеспечивает его надежность.In the particular case of the SPU, the outlet openings of the side faces of the chamber correspond in profile and size to the connecting nozzles of the outlet channels and are provided with an external flange around the perimeter for the possibility of their rigid connection, for example, by means of bolts, gluing, or welding, which ensures its reliability.
В частном случае выполнения СПУ водозаборник с размещенным внутри него импеллером осевого насоса выполнены в виде единой конструкции -водомета, что упрощает процесс его сборки, монтажа и эксплуатации.In the particular case of the SPU, the water intake with an axial pump impeller located inside it is made in the form of a single water jet design, which simplifies the process of its assembly, installation and operation.
В частном случае выполнения СПУ водовод, камера и патрубки выходных каналов воды выполнены в виде единой конструкции, что упрощает процесс установки и эксплуатации СПУ.In the particular case of the SPU, the water conduit, chamber, and branch pipes of the water outlet channels are made in the form of a single design, which simplifies the installation and operation of the SPU.
В частном случае выполнения СПУ основание камеры - призмы со стороны соединения вала с узлом преобразования поступательного движения штока актуатора во вращательное движение этого вала выполнено в виде съемной крышки, что повышает удобство установки вала с заслонкой в камеру.In the particular case of the SPU, the base of the camera is a prism from the side of the shaft connection with the unit for converting the translational movement of the actuator rod into the rotational movement of this shaft made in the form of a removable cover, which increases the convenience of installing the shaft with a shutter in the chamber.
В частном случае выполнения СПУ узел преобразования возвратно-поступательного движения штока управляющего актуатора во вращательное движение вала заслонки использован рычаг, один конец которого жестко зафиксирован на валу, а другой конец соединен подвижно в плоскости поворота рычага с концом штока актуатора, который установлен с возможностью совершения колебательных движений штока в той же плоскости, в частности, с помощью шарнира. Такое соединение позволяет согласовать линейное перемещение штока актуатора с движением по дуге соединенного с ним конца рычага при повороте вала с заслонкой. Требуемое подвижное соединение рычага со штоком актуатора реализуется при размещении конца рычага с отверстием в вилке на конце штока актуатора и их соединении с помощью, например, нарезной шпильки с гайками Указанное выполнение узла является достаточно простым и надежным.In the particular case of the SPU, the node for converting the reciprocating motion of the rod of the control actuator into the rotational movement of the damper shaft uses a lever, one end of which is rigidly fixed to the shaft, and the other end is movably connected in the plane of rotation of the lever with the end of the actuator rod, which is installed with the possibility of oscillating movements of the rod in the same plane, in particular by means of a hinge. This connection allows you to coordinate the linear movement of the actuator rod with the movement along the arc of the end of the lever connected to it when turning the shaft with a shutter. The required movable connection of the lever with the actuator rod is realized by placing the end of the lever with a hole in the plug on the end of the actuator rod and connecting them using, for example, a threaded rod with nuts. The specified assembly is quite simple and reliable.
Заявляемое судовое подруливающее устройство СПУ) поясняется следующими чертежами:The inventive ship bow thruster SPU) is illustrated by the following drawings:
на фиг. 1 - представлен общий вид СПУ;in FIG. 1 - presents a General view of the SPU;
на фиг. 2 - представлен центральный фрагмент СПУ в разобранном виде;in FIG. 2 - shows the central fragment of the SPU disassembled;
на фиг. 3 - представлена камера водорасределения с заслонкой на валу;in FIG. 3 - presents a water distribution chamber with a shutter on the shaft;
на фиг. 4 - представлены составные части средства перекрытия выходных каналов СПУ: а) в общем случае выполнения;in FIG. 4 - presents the components of the means for blocking the output channels of the control system: a) in the general case of execution;
б) в частном случае при использовании рычага.b) in the particular case when using the lever.
Заявляемое судовое подруливающее устройство (СПУ) в общем случае выполнения содержит (фиг. 1-4) электродвигатель 1 осевого насоса, лопатки вращения в виде импеллера 2 осевого насоса, размещенные внутри водозаборника 3 с водозаборным отверстием, ориентированный вдоль судна водовод 4, соединяющий водозаборник 3 с входным отверстием камеры водораспределения 5, которая через выходные отверстия соединена с патрубками выходных каналов 6 и 7. При этом камера водораспределения 5 выполнена (фиг. 2, 3) в виде прямой трехгранной призмы с равнобедренными треугольниками в основаниях и углом между их боковыми сторонами в пределах (50-60)°, при этом каждая из двух одинаковых боковых граней камеры выполнена с отверстием и с возможностью присоединения к ней патрубка выходного канала 6 или 7 соответствующего борта судна, а третья боковая грань камеры выполнена также с отверстием и с возможностью подсоединения к ней подводящей части водовода 4, причем площадь входного отверстия в камеру 5 не менее, чем на 20% больше площади каждого из выходных отверстий. При этом СПУ содержит также средства попеременного перекрытия выходных каналов 6, 7 (фиг. 2, 3, 4а), которые включают в себя расположенную внутри камеры 5 заслонку 8, жестко закрепленную на валу 9, который через узел 10 преобразования поступательного движения во вращательное соединен со штоком 11 управляющего актуатора 12. При этом жестко закрепленная на валу 9 заслонка 8 выполнена в виде пластины (фиг. 2, 4), которая по форме и площади перекрывает каждое из выходных отверстий камеры 5 в патрубки 6 и 7 выходных каналов, а вал 9 установлен с возможностью поворота заслонки 8 вдоль оси вала 9 в обе стороны до положения ее примыкания к одной из боковых граней камеры 5 и перекрытия соответствующего выходного отверстия в патрубок 6 или 7 выходного канала воды.The inventive ship's bow thruster (SPU) in the General case of execution contains (Fig. 1-4) an electric motor 1 of the axial pump, rotary blades in the form of an
В частном случае выполнения СПУ (фиг. 1, 2) входное отверстие для воды в стенке камеры 5 имеет округлую форму и снабжено внешним буртиком для подсоединения подводящей части водовода 4, профиль которого также выполнен округлой формы.In the particular case of the SPU (Fig. 1, 2), the water inlet in the wall of the
В частном случае выполнения СПУ (фиг. 2, 4) заслонка 8 выполнена прямоугольной или квадратной формы, выходные отверстия на боковых гранях камеры 5 выполнены прямоугольными или квадратными и профиль патрубков 6 и 7 выходных каналов воды в месте их присоединения к камере 5 имеет также прямоугольную или квадратную форму.In the particular case of the SPU (Fig. 2, 4), the
В частном случае выполнения СПУ (фиг. 3) боковые грани камеры 5 с выходными отверстиями снабжены по периметру этих отверстий внутренним буртиком 13.In the particular case of the SPU (Fig. 3), the side faces of the
В частном случае выполнения СПУ (фиг. 2) боковые грани камеры 5 выполнены с выходными отверстиями, которые по профилю и размеру соответствуют присоединяемым патрубкам 6 и 7 выходных каналов и снабжены по периметру внешним буртиком 14 для их жесткого присоединения, например, с помощью болтов, склеивания или сварки.In the particular case of the SPU (Fig. 2), the side faces of the
В частном случае выполнения СПУ (фиг. 1) водозаборник 3 с размещенным внутри него импеллером 2 осевого насоса выполнены в виде единой конструкции - водомета.In the particular case of the SPU (Fig. 1), the
В частном случае выполнения СПУ (фиг. 1) водовод 4, камера водораспределения 5 и патрубки 6, 7 выходных каналов воды выполнены в виде единой конструкции.In the particular case of the SPU (Fig. 1), the
В частном случае выполнения СПУ (фиг. 2) основание камеры 5 в виде призмы со стороны соединения вала 9 с узлом 10 преобразования поступательного движения во вращательное выполнено в виде съемной крышки.In the particular case of the SPU (Fig. 2), the base of the
В частном случае выполнения СПУ (фиг. 4б), в качестве узла 10 преобразования возвратно-поступательного движения штока 11 актуатора 12 во вращательное движение вала 9 заслонки 8 использован рычаг 15, один конец которого жестко зафиксирован на валу 9, а другой конец соединен подвижно с вилкой на конце штока 11 с помощью резьбовой шпильки и двух гаек 16, причем актуатор 12 установлен с помощью шарнира 17 с возможностью совершения колебательных движений штока 11 в плоскости поворота рычага 15.In the particular case of the SPU (Fig. 4b), as the
Заявляемое судовое подруливающее устройство (СПУ) в общем и всех частных случая выполнения работает следующим образом, (фиг. 1-4а).The inventive ship bow thruster (SPU) in General and all special cases of execution works as follows, (Fig. 1-4A).
При включении электородвигателя 1 осевого насоса в водозаборнике 3 начинают вращаться лопатки импеллера 2. Так как заборное отверстие водозаборника 3 расположено в достаточно заглубленной части днища судна, то при запуске осевого насоса (электородвигателя 1 и лопаток вращения 2 в виде импеллера) водный поток из водозаборника 3 под давлением поступает по водоводу 4 в камеру водораспределения 5.When the electric motor 1 of the axial pump is turned on in the
Камера 5, кроме входного отверстия для воды, поступающей из водовода 4, имеет еще два выходных отверстия в патрубки 6,7 выходных каналов воды по бортам судна. При этом превышение площади входного отверстия для воды в камере 5 над площадью каждого из выходных ее отверстий не менее, чем на 20%, обеспечивает давление потока воды, препятствующего возникновению кавитации на лопастях импеллера 2.The
Кроме того, в камере 5 установлен вал 9 с заслонкой 8 для ее поворота в обе стороны до положения, при котором заслонка 8 примыкает к боковой грани камеры 5 и перекрывает по форме и площади выходное отверстие в соответствующий патрубок 6 или 7 выходного канала воды. При этом давление водного потока обеспечивает прижим заслонки 8 к выходному отверстию камеры 5 в патрубок противоположного борта, надежно запирая его, и обеспечивая при этом максимальный водный поток через выходной патрубок нужного борта.In addition, a
При этом управление СПУ с целью подруливания судна, осуществляется человеком, подающим соответствующие электрические сигналы на актуатор 12, которые заставляют выдвигаться или задвигаться его шток 11, а с помощью узла 10 преобразования возвратно-поступательного движения штока 11 во вращательное движение вала 9, с которым связан этот узел, приводят к повороту вала 9 с жестко закрепленной на нем заслонкой 8 в камере 5. В результате, при повороте вала 9 с заслонкой 8 в камере 5 происходит перекрытие одного из выходных отверстий, и водный поток направляется через один из патрубков 6 или 7 выходного канала либо на левый, либо на правый борт судна. Причем сначала подают сигнал на поворот заслонки, а потом - на включение осевого насоса.In this case, the control of the control system for the purpose of steering the vessel is carried out by a person who feeds the corresponding electrical signals to the
В частном случае выполнения, когда в качестве узла 10 преобразования возвратно-поступательного движения штока 11 актуатора 12 во вращательное движение вала 9 с заслонкой 8 использован рычаг 15, одним концом зафиксированый на валу 9, а другим - соединенный подвижно со штоком 11, при том, что актуатор 12 установлен с возможностью совершения колебательных движений штока 11 в плоскости поворота рычага 15, (фиг. 4б), СПУ в целом работает также, как описано выше с учетом уточнения работы узла 10 в указанном частном случае его выполнения.In the particular case of execution, when the
В этом случае при выдвижении (задвижении) штока 11, его конец воздействует на конец рычага 15 и поворачивает его. Согласование поступательного движения штока 11 с вращательным движением рычага 15 происходит за счет выполнения конца штока 11 в виде вилки, соединенной подвижно с концом рычага 15 с помощью резьбовой шпильки с гайками 16, а также за счет установки актуатора 12 с возможностью совершения колебательных движений штока 11 в плоскости поворота рычага 15 с помощью шарнира 17. Так как другой конец рычага 15 зафиксирован на валу 9, его поворот приводит к повороту вала 9 с заслонкой 8 в камере 5. В остальном СПУ работает также, как описано выше.In this case, when the
Таким образом, при поступлении управляющих сигналов на актуатор 12, за счет узла преобразования 10 поступательного движения во вращательное, линейное перемещение штока 11 актуатора 12 приводит к повороту вала 9 с жестко закрепленной вдоль него заслонкой 8, в результате чего заслонка 8 меняет свое положение в камере 5, перекрывая по необходимости отверстие в патрубок 6 или 7 выходного канала воды то левого, то правого борта судна.Thus, upon receipt of control signals to the
В заявляемом СПУ ротор электродвигателя 1 осевого насоса работает только в одном направлении, поэтому установленные на валу насоса лопатки вращения в виде импеллера 2 внутри водозаборника 3 работают с максимальной эффективностью. Кроме того, в данном случае между стенками водозаборника 3 и лопатками вращения в виде импеллера 2 может быть создан минимальный зазор, что позволяет обеспечить низкую шумность работы СПУ.In the claimed SPU, the rotor of the electric motor 1 of the axial pump works in only one direction, therefore, the rotation blades mounted on the pump shaft in the form of an
Так как в заявляемом СПУ водный поток из водозаборника 3 поступает не сразу в камеру 5, а по достаточно протяженному ориентированному вдоль судна водоводу 4, это позволяет расположить камеру 5 с выходными поперечными каналами 6 и 7 воды как можно ближе к носовой (или кормовой) оконечности корпуса. Описанная конструкция избавляет заявляемое устройство СПУ от недостатков прототипа и допускает установку СПУ в самом крайнем положении, обусловленном только размером выходных отверстий воды по бортам судна.Since in the inventive SPU, the water flow from the
Заявляемое судовое подруливающее устройство может быть собрано из готовых составных частей, блоков, узлов с использованием известных материалов, крепежа и технологий.The inventive ship's thruster can be assembled from finished components, blocks, units using known materials, fasteners and technologies.
Так, для судна длиной около 20 метров:So, for a ship about 20 meters long:
- в качестве электродвигателя 1 осевого насоса может быть использован, например, электродвигатель асинхронный 3-х фазный АИР 180М2 660 В 30 кВт 3000 об/мин (лапы) 1081 DRIVE IEK;- as an electric motor 1 of the axial pump, for example, an asynchronous 3-phase electric motor АИР 180М2 660 V 30 kW 3000 rpm (legs) 1081 DRIVE IEK can be used;
- в качестве водомета (водозаборника 3 с импеллером 2) может быть использован, например, водомет типа ВД-01 производства Костромского судомеханического завода (РФ);- as a water cannon (
- в качестве водовода 4 может быть использована, например, труба из полимерных материалов со стенкой 4 мм, длиной 3 м, диаметром 230 мм;- as a
- камера 5 может быть изготовлена, например, из углепластика толщиной 6 мм, со сторонами оснований призмы (335×335×305) мм, длиной ребра 505 мм;- the
- патрубки выходных каналов воды 6 и 7 также могут быть изготовлены из полимерных материалов прямоугольного профиля с сечением (160×160) мм;- nozzles of the outlet channels of
- в качестве заслонки 8 может быть использована, например, пластина из нержавеющей стали толщиной 3 мм и с размерами (287×287) мм;- as a
- в качестве вала 9 может быть использован, например, шток из нержавеющей стали, диаметром 25 мм, длиной 540 мм, установленный на скользящих подшипниках с изолирующими сальниками.- as a
Claims (9)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018139842A RU2700080C1 (en) | 2018-11-13 | 2018-11-13 | Bow thrust |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018139842A RU2700080C1 (en) | 2018-11-13 | 2018-11-13 | Bow thrust |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2700080C1 true RU2700080C1 (en) | 2019-09-13 |
Family
ID=67989916
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018139842A RU2700080C1 (en) | 2018-11-13 | 2018-11-13 | Bow thrust |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2700080C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2800467C2 (en) * | 2019-05-03 | 2023-07-21 | Грегг Джордж КРЕППЕЛ | Steering gear of shallow-draught container ship and container transport ship for inland waterways |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3557736A (en) * | 1969-01-10 | 1971-01-26 | Voith Gmbh J M | Bow control system for ships |
| SU1211146A1 (en) * | 1983-08-11 | 1986-02-15 | Предприятие П/Я Р-6654 | Water-jet transverse thrust unit |
| SU1740247A1 (en) * | 1989-11-24 | 1992-06-15 | Конструкторское Бюро "Винт" | Water-jet thruster with t-shaped water conduit |
| RU2248915C1 (en) * | 2003-11-27 | 2005-03-27 | Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова | Water-jet thruster |
-
2018
- 2018-11-13 RU RU2018139842A patent/RU2700080C1/en active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3557736A (en) * | 1969-01-10 | 1971-01-26 | Voith Gmbh J M | Bow control system for ships |
| SU1211146A1 (en) * | 1983-08-11 | 1986-02-15 | Предприятие П/Я Р-6654 | Water-jet transverse thrust unit |
| SU1740247A1 (en) * | 1989-11-24 | 1992-06-15 | Конструкторское Бюро "Винт" | Water-jet thruster with t-shaped water conduit |
| RU2248915C1 (en) * | 2003-11-27 | 2005-03-27 | Военно-морская академия им. Адмирала Флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова | Water-jet thruster |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2800467C2 (en) * | 2019-05-03 | 2023-07-21 | Грегг Джордж КРЕППЕЛ | Steering gear of shallow-draught container ship and container transport ship for inland waterways |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2372246C2 (en) | Marine engine with body, installed under hull | |
| US6581537B2 (en) | Propulsion of underwater vehicles using differential and vectored thrust | |
| US4214544A (en) | Boat thruster | |
| KR101258542B1 (en) | submarine | |
| KR101258935B1 (en) | Propulsion apparatus and ship having thereof | |
| US4832642A (en) | Outboard boat propulsion installation | |
| NO310607B1 (en) | Electric motor-driven water jet propulsion system | |
| CN104527957B (en) | Water spray peculiar to vessel T-shaped hydrofoil rudder | |
| JP6493826B2 (en) | Fluid machinery and propulsion device, water jet propulsion machine for fluid machinery. | |
| WO2021129460A1 (en) | Method and device for reducing wave-making resistance and friction force during ship navigation | |
| CN107244405A (en) | A kind of pod propulsion hydraulic propeller | |
| CN108639297A (en) | A kind of high-efficient low-noise hybrid propulsion device and method suitable for high performance craft | |
| KR101067343B1 (en) | Ship propulsive device | |
| US3933113A (en) | Marine vessel propulsion system | |
| RU2700080C1 (en) | Bow thrust | |
| JP2011218959A (en) | Ship equipped with bow thruster, ship navigation method and modification method | |
| WO2002030741A1 (en) | Boat propulsion device | |
| US3056374A (en) | Auxiliary steering and propulsion unit | |
| US3981262A (en) | Water jet propulsion apparatus | |
| KR101302035B1 (en) | A ship | |
| EP0037865B1 (en) | Valve system for controlling the direction of fluid discharge from a nozzle in a thruster system | |
| RU2081785C1 (en) | Ship's propeller | |
| RU202268U1 (en) | WATER JET STEERING DEVICE | |
| RU2760247C1 (en) | Water jet thrusting apparatus | |
| US20230113792A1 (en) | System and Method for Marine Propulsion With Low Acoustic Noise |