RU2748813C1 - Electric steering column - Google Patents

Electric steering column Download PDF

Info

Publication number
RU2748813C1
RU2748813C1 RU2020135687A RU2020135687A RU2748813C1 RU 2748813 C1 RU2748813 C1 RU 2748813C1 RU 2020135687 A RU2020135687 A RU 2020135687A RU 2020135687 A RU2020135687 A RU 2020135687A RU 2748813 C1 RU2748813 C1 RU 2748813C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
electric motor
stator
air
cooled
propulsion
Prior art date
Application number
RU2020135687A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Владимирович Разинков
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Инжиниринговый центр "Русэлпром" (ООО "Инжиниринговый центр "Русэлпром")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Инжиниринговый центр "Русэлпром" (ООО "Инжиниринговый центр "Русэлпром") filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Инжиниринговый центр "Русэлпром" (ООО "Инжиниринговый центр "Русэлпром")
Priority to RU2020135687A priority Critical patent/RU2748813C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2748813C1 publication Critical patent/RU2748813C1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
    • B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
    • B63H20/00—Outboard propulsion units, e.g. outboard motors or Z-drives; Arrangements thereof on vessels
    • B63H20/001—Arrangements, apparatus and methods for handling fluids used in outboard drives

Abstract

FIELD: shipbuilding.SUBSTANCE: invention relates to the field of shipbuilding, namely to ship propulsion, mainly to ship propulsion and steering columns. The electric propulsion and steering column contain a steering module, a propulsion module, including a nacelle, with an electric motor located in it, containing a rotor and a stator, with a propeller shaft on which a propeller is installed, an electric motor cooling system, consisting of an air-cooling unit including air coolers and fans. In this case, the rotor of the electric motor is cooled by air, which is supplied from the ends of the engine and, passing through the radial channels of the rotor, is cooled in air coolers, and the cooling of the stator of the electric motor is carried out by sea water, except for the sector not washed by water, the air passing through the radial channels of the stator moves along the back core and leaves the stator in the area of the sector not cooled by water. In this case, the air-cooling unit is installed in the housing of the steering module on the non-rotating part. The stator core of the electric motor is made with a cross-section along the radial ventilation duct. The propeller drive motor can be synchronous or asynchronous.EFFECT: invention increases efficiency of cooling the propeller drive electric motor and reducing the dimensions of the electric propulsion and steering column.2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области судостроения, а именно к движителям судна, преимущественно к судовым движительно-рулевым колонкам.The invention relates to the field of shipbuilding, namely to the propulsion of the ship, mainly to the ship's propulsion and steering columns.

Мировое судостроение является одной из наиболее динамично развивающихся отраслей техники, а объем ввода в действие новых судов демонстрирует неуклонный рост. Для перевозки большого количества пассажиров проектируются новые круизные суда, для которых свойствен повышенный уровень комфорта, что ведет к требованиям повышения маневренности и снижению шумности хода. Перспективным направлением являются ледоколы, работа которых сопровождается частыми реверсами и переменными режимами.World shipbuilding is one of the most dynamically developing branches of technology, and the volume of commissioning of new ships is showing steady growth. To carry a large number of passengers, new cruise ships are being designed, which are characterized by an increased level of comfort, which leads to the requirements for increased maneuverability and reduced running noise. Icebreakers are a promising direction, the work of which is accompanied by frequent reversals and variable modes.

Традиционная поворотная винторулевая колонка является управляемым движителем, содержащим связанные между собой вертикальную стойку и гондолу, с размещенными внутри них элементами приводного механизма гребного винта. Стойка с гондолой с помощью механизма поворота имеет возможность поворачиваться вокруг своей оси. Привод гребного винта может быть механическим, гидравлическим или электрическим.The traditional rotary rudder is a controlled propeller containing a vertical strut and a nacelle connected to each other, with elements of the propeller drive mechanism located inside them. The pillar with the gondola, with the help of the pivot mechanism, has the ability to rotate around its axis. The propeller drive can be mechanical, hydraulic or electrical.

Известные судовые поворотные винторулевые колонки, обеспечивающие движение и маневрирование судна в различных условиях, выпускаются фирмами ABB Group, Schottel, Rolls Royce, Wartsila, Steerprop.Known ship rotary rudders, which provide movement and maneuvering of a vessel in various conditions, are produced by ABB Group, Schottel, Rolls Royce, Wartsila, Steerprop.

Из уровня техники известна винторулевая колонка (RU 2651435 21.05.2015), которая содержит корпус винторулевой колонки, который расположен, по меньшей мере, частично под корпусом судна, ходовой электродвигатель в моторной гондоле корпуса винторулевой колонки, кольцевой зазор между статором и ротором ходового электродвигателя и газовые каналы, проходящие через ротор, замкнутый контур газового охлаждения и вентилятор для циркуляции газа в замкнутом контуре газового охлаждения. Замкнутый контур газового охлаждения содержит подающий воздухопровод, проходящий между отводящим каналом и первым торцом ходового электродвигателя, и отводящий воздухопровод, проходящий между подающим воздухопроводом и вторым торцом ходового электродвигателя. Недостатком данного технического решения является применение замкнутого воздушного контура охлаждения, имеющего меньшую эффективность, по сравнению с комбинированной системой охлаждения.A propeller drive is known from the prior art (RU 2651435 05/21/2015), which contains a pod drive housing, which is located at least partially under the ship's hull, a propeller motor in the engine nacelle of the pod drive housing, an annular gap between the stator and the rotor of the drive motor, and gas channels passing through the rotor, a closed gas cooling circuit and a fan for gas circulation in a closed gas cooling circuit. The closed loop of gas cooling comprises a supply air line passing between the outlet channel and the first end of the travel motor, and an outlet air line passing between the supply air line and the second end of the travel motor. The disadvantage of this technical solution is the use of a closed air cooling circuit, which is less efficient than a combined cooling system.

Известен движительный агрегат корабля (RU 2573694 03.04.2014), содержащий конструкцию оболочки, электродвигатель, систему охлаждения с замкнутой циркуляцией газа, которая содержит газ и средство циркуляции газа для циркуляции газа через каналы в электродвигателе, замкнутую жидкостную систему охлаждения, которая имеет внутренне пространство и газожидкостный теплообменник, который предназначен для обмена тепловой энергией между газом, циркулирующим в системе охлаждения с замкнутой циркуляцией газа и жидкостью в замкнутой жидкостной системе охлаждения. Недостатком данного технического решения является применение сложной системы жидкостного охлаждения, имеющей замкнутый жидкостный контур охлаждения, для которого характерна низкая эффективность охлаждения из-за ограниченной теплоотдачи в окружающую среду.Known propulsion unit of the ship (RU 2573694 04/03/2014), containing a shell structure, an electric motor, a cooling system with closed gas circulation, which contains gas and gas circulation means for gas circulation through channels in the electric motor, a closed liquid cooling system, which has an internal space and gas-liquid heat exchanger, which is designed for the exchange of thermal energy between the gas circulating in the cooling system with closed gas circulation and liquid in the closed liquid cooling system. The disadvantage of this technical solution is the use of a complex liquid cooling system with a closed liquid cooling circuit, which is characterized by low cooling efficiency due to limited heat transfer to the environment.

Данный недостаток частично устранен в винто-рулевой колонке (RU 2699510 16.11.2018), включающей в себя гондолу с расположенными в ней электродвигателем с гребным валом, на конце которого установлен размещенный вне гондолы гребной винт, и связанную с гондолой стойку, располагающуюся своей верхней частью внутри корпуса судна, а нижней частью - погруженной в воду, и оснащенную входящей в ее состав системой охлаждения электродвигателя, состоящей из замкнутого воздушного контура охлаждения, включающего средство циркуляции газа, и их теплообменника с жидкостным контуром охлаждения со средством циркуляции жидкости. Жидкостный контур охлаждения выполнен незамкнутым и сообщенным с забортной водой трубопроводами, соединенными с водозаборниками, установленными в погруженной в воду нижней части корпуса стойки. Недостатком данного технического решения является использование аксиальной схемы воздушного охлаждения, применимой только для двигателей небольшой мощности.This drawback is partially eliminated in the propeller column (RU 2699510 11/16/2018), which includes a nacelle with an electric motor located in it with a propeller shaft, at the end of which there is a propeller located outside the nacelle, and a strut connected to the nacelle, located in its upper part inside the ship's hull, and with the lower part submerged in water, and equipped with an electric motor cooling system included in it, consisting of a closed air cooling circuit, including a gas circulation means, and their heat exchanger with a liquid cooling circuit with a liquid circulation means. The liquid cooling circuit is made open and communicated with the seawater by pipelines connected to water intakes installed in the lower part of the rack body submerged in water. The disadvantage of this technical solution is the use of an axial air cooling scheme, applicable only for low power engines.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности охлаждения электродвигателя привода гребного винта, уменьшение габаритов и упрощение технического обслуживания систем электрической движительно-рулевой колонки (ЭДРК).The objective of the present invention is to improve the cooling efficiency of the propeller drive electric motor, to reduce the size and simplify the maintenance of the electric propulsion-steering column (EDRK) systems.

Указанная задача решается тем, что движительно-рулевая колонка, включает рулевой модуль, движительный модуль, включающий гондолу, с расположенным в ней электродвигателем привода гребного винта, с гребным валом, на котором установлен гребной винт, оснащенная системой охлаждения электродвигателя, состоящей из блока воздушного охлаждения, включающего воздухоохладители и вентиляторы. При этом ротор электродвигателя охлаждается воздухом, который подается с торцов двигателя и, пройдя через радиальные каналы ротора, охлаждается в воздухоохладителях, а охлаждение статора электродвигателя осуществляется забортной водой, кроме сектора, не омываемого водой, воздух, проходящий через радиальные каналы статора, движется вдоль спинки сердечника и выходит из статора в зоне сектора, не охлаждаемого водой, а блок воздушного охлаждения установлен в корпусе рулевого модуля на неповоротной части.This problem is solved by the fact that the propeller-steering column includes a steering module, a propulsion module including a nacelle, with a propeller drive electric motor located in it, with a propeller shaft on which a propeller is installed, equipped with an electric motor cooling system, consisting of an air cooling unit including air coolers and fans. In this case, the rotor of the electric motor is cooled by air, which is supplied from the ends of the engine and, passing through the radial channels of the rotor, is cooled in air coolers, and the cooling of the stator of the electric motor is carried out by sea water, except for the sector not washed by water, the air passing through the radial channels of the stator moves along the back core and leaves the stator in the area of the sector not cooled by water, and the air cooling unit is installed in the steering module housing on the non-rotating part.

Из конструкции ЭДРК исключена дополнительная система жидкостного охлаждения статора и гидропереход. Выполнение предлагаемой системы охлаждения повышает эффективность охлаждения электродвигателя привода гребного винта ЭДРК с меньшим расходом охлаждаемого воздуха, снижает гидродинамическое сопротивление колонки, за счет уменьшения диаметра гондолы. Расположение блока воздушного охлаждения на неповоротной части в корпусе рулевого модуля обеспечивает упрощение технического обслуживания и ремонта оборудования систем ЭДРК и освобождает место в помещении установки рулевого модуля на судне.The additional liquid cooling system of the stator and the hydraulic junction are excluded from the EDRK design. Implementation of the proposed cooling system increases the efficiency of cooling the electric motor of the drive propeller EDRK with a lower consumption of cooled air, reduces the hydrodynamic resistance of the column, by reducing the diameter of the nacelle. The location of the air cooling unit on the non-rotating part in the steering module housing simplifies the maintenance and repair of the EDRK systems equipment and frees up space in the steering module installation room on the ship.

На фиг. 1 показана компоновка и схема вентиляции ЭДРК, на фиг. 2 - схема охлаждения статора.FIG. 1 shows the layout and ventilation diagram of the EDRK, FIG. 2 is a diagram of stator cooling.

ЭДРК содержит рулевой модуль 1, движительный модуль 2, включающий гондолу 3 с расположенным в ней электродвигателем 4, содержащим ротор 5 и статор 6, включающий сердечник 7, радиальные каналы 8, обмотку 9, вентиляционные распорки 10, с гребным валом 11, на конце которого установлен гребной винт 12, размещенный вне гондолы 3. ЭДРК содержит в своем составе систему 13 охлаждения электродвигателя 4, которая состоит из блока 14 воздушного охлаждения, расположенного в корпусе рулевого модуля 1 на неповоротной части и включающего воздухоохладители 15, вентиляторы 16. В рулевом модуле 1 расположены двигатели 17 поворота и редукторы 18, токопереход 19.EDRK contains a steering module 1, a propulsion module 2, including a nacelle 3 with an electric motor 4 located in it, containing a rotor 5 and a stator 6, including a core 7, radial channels 8, a winding 9, ventilation struts 10, with a propeller shaft 11, at the end of which a propeller 12 is installed, located outside the nacelle 3. The EDRK contains a cooling system 13 for the electric motor 4, which consists of an air cooling unit 14 located in the housing of the steering module 1 on the non-rotating part and including air coolers 15, fans 16. In the steering module 1 there are motors 17 of rotation and gearboxes 18, current junction 19.

Работа предполагаемой ЭДРК осуществляется следующим образом.The work of the alleged EDRK is carried out as follows.

При движении судна посредством электродвигателя 4, состоящего из ротора 5 и статора 6, соединенного с гребным валом 11, осуществляется вращение гребного винта 12 установленного на гребном валу 11, в процессе происходит нагрев электродвигателя 4. Воздух нагнетается вентиляторами 16 и подается с двух торцов электродвигателя 4 и, проходя через радиальные каналы 8 ротора 5 и статора 6, охлаждается в воздухоохладителях 15. Охлажденный воздух поступает обратно к электродвигателю 4 и цикл начинается снова (фиг. 1). Отвод тепла от сердечника 7 и обмотки 9 статора 6 осуществляется непосредственно забортной водой, кроме сектора, не омываемого водой, который охлаждается воздухом, проходящим через радиальные каналы 8 статора 6. Воздух, проходящий через радиальные каналы 8 статора 6, движется вдоль спинки сердечника 7 и выходит из статора 6 в зоне сектора, не охлаждаемого водой (фиг. 2.). Такая схема движения воздуха достигается за счет особой формы и компоновки вентиляционных распорок 10 статора 6. Охлаждение ротора 5 осуществляется полностью воздухом через радиальные каналы 8.When the vessel moves by means of an electric motor 4, consisting of a rotor 5 and a stator 6 connected to the propeller shaft 11, the propeller 12 mounted on the propeller shaft 11 rotates, in the process the electric motor 4 heats up. Air is pumped by fans 16 and is supplied from the two ends of the electric motor 4 and, passing through the radial channels 8 of the rotor 5 and the stator 6, is cooled in the air coolers 15. The cooled air flows back to the electric motor 4 and the cycle starts again (Fig. 1). Heat removal from the core 7 and winding 9 of the stator 6 is carried out directly by sea water, except for the sector not washed by water, which is cooled by air passing through the radial channels 8 of the stator 6. The air passing through the radial channels 8 of the stator 6 moves along the back of the core 7 and leaves the stator 6 in the area of the sector not cooled by water (Fig. 2.). Such a pattern of air movement is achieved due to the special shape and arrangement of the ventilation struts 10 of the stator 6. The rotor 5 is cooled completely by air through the radial channels 8.

Размещение блока 14 воздушного охлаждения (вентиляторы 16 и воздухоохладители 15) в неповоротной части рулевого модуля 1 позволяет упростить техническое обслуживание и ремонт оборудования систем ЭДРК и освобождает место в помещении установки рулевого модуля 1 на судне.The location of the air cooling unit 14 (fans 16 and air coolers 15) in the non-rotating part of the steering module 1 simplifies the maintenance and repair of the equipment of the EDRK systems and frees up space in the installation room of the steering module 1 on the ship.

Оснащение ЭДРК двумя вентиляторами 16 (основным и резервным) и двумя воздухоохладителями 15 обеспечивает надежную работу ЭДРК, т.к. при выходе из строя одного из них ЭДРК сохраняет работоспособность.Equipping the EDRK with two fans 16 (main and backup) and two air coolers 15 ensures the reliable operation of the EDRK, since in the event of failure of one of them, the EDRK remains operational.

В качестве электродвигателя привода гребного винта используется асинхронный или синхронный электродвигатель.An asynchronous or synchronous electric motor is used as a propeller drive motor.

За счет эффективного охлаждения и особенностей компоновки ЭДРК имеет меньшие габариты по сравнению с аналогами.Due to effective cooling and design features, the EDRK has smaller dimensions in comparison with analogues.

Claims (3)

1. Электрическая движительно-рулевая колонка, содержащая рулевой модуль, движительный модуль, включающий гондолу с расположенным в ней электродвигателем, содержащим ротор и статор, с гребным валом, на конце которого установлен гребной винт, размещенный вне гондолы, систему охлаждения электродвигателя, состоящую из блока воздушного охлаждения, включающего воздухоохладители и вентиляторы, отличающаяся тем, что ротор охлаждается полностью воздухом, который подается с двух торцов двигателя и, пройдя через радиальные каналы, охлаждается в воздухоохладителях, при этом статор охлаждается забортной водой, кроме сектора, не омываемого водой, который охлаждается воздухом, проходящим через радиальные каналы статора вдоль спинки сердечника, выходящим в зоне сектора статора, не охлаждаемого водой.1. Electric propulsion and steering column containing a steering module, a propulsion module including a nacelle with an electric motor located in it, containing a rotor and a stator, with a propeller shaft, at the end of which a propeller is installed, located outside the nacelle, an electric motor cooling system, consisting of a block air cooling, including air coolers and fans, characterized in that the rotor is cooled completely by air supplied from the two ends of the engine and, passing through the radial channels, is cooled in air coolers, while the stator is cooled by seawater, except for the sector not washed by water, which is cooled air passing through the radial channels of the stator along the back of the core, leaving in the area of the stator sector, which is not cooled by water. 2. Электрическая движительно-рулевая колонка по п.1, отличающаяся тем, что сердечник статора электродвигателя выполнен с поперечным сечением по радиальному вентиляционному каналу.2. Electric propulsion and steering column according to claim 1, characterized in that the stator core of the electric motor is made with a cross-section along a radial ventilation duct. 3. Электрическая движительно-рулевая колонка по п.1, отличающаяся тем, что электродвигатель выполнен асинхронным или синхронным.3. Electric propulsion and steering column according to claim 1, characterized in that the electric motor is made asynchronous or synchronous.
RU2020135687A 2020-10-29 2020-10-29 Electric steering column RU2748813C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020135687A RU2748813C1 (en) 2020-10-29 2020-10-29 Electric steering column

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2020135687A RU2748813C1 (en) 2020-10-29 2020-10-29 Electric steering column

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2748813C1 true RU2748813C1 (en) 2021-05-31

Family

ID=76301447

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2020135687A RU2748813C1 (en) 2020-10-29 2020-10-29 Electric steering column

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2748813C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU216313U1 (en) * 2022-12-09 2023-01-30 Общество с ограниченной ответственностью "Русэлпром" Rotor of electric propulsion-steering column

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2378691A (en) * 2001-08-06 2003-02-19 Alstom An air cooled electric propulsion unit
US6994602B2 (en) * 2001-11-29 2006-02-07 Siemens Aktiengesellschaft Ship propulsion system
RU184128U1 (en) * 2018-03-19 2018-10-16 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" Biirotative electromotive steering column
RU2699510C1 (en) * 2018-11-16 2019-09-05 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации Vessel propeller-and-steering column

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2378691A (en) * 2001-08-06 2003-02-19 Alstom An air cooled electric propulsion unit
US6994602B2 (en) * 2001-11-29 2006-02-07 Siemens Aktiengesellschaft Ship propulsion system
RU184128U1 (en) * 2018-03-19 2018-10-16 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова" Biirotative electromotive steering column
RU2699510C1 (en) * 2018-11-16 2019-09-05 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации Vessel propeller-and-steering column

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU216313U1 (en) * 2022-12-09 2023-01-30 Общество с ограниченной ответственностью "Русэлпром" Rotor of electric propulsion-steering column

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3595967B1 (en) Electrical underwater jet motor with multiple stator for sea vehicles
US5185545A (en) Dual propeller shock resistant submersible propulsor unit
RU2651435C1 (en) Ship's steerable propeller
RU2097266C1 (en) Shipboard main propulsion plant
CN107499487A (en) Propulsion and generating integration device are driven to runner edge based on shaftless
EP1010614B1 (en) Propulsion and steering module for naval craft
CN104210633B (en) A propulsion unit
US9567048B2 (en) Magnus-rotor
BR112013019336A2 (en) propulsion system control and supply set for propulsion system
CN105377693A (en) Electric pod drive for a ship
US20140072460A1 (en) Ship
RU2748813C1 (en) Electric steering column
CN111661297A (en) Cooling structure of pod propeller
CN112874747A (en) Rim pump spraying propeller and travelling tool adopting same
AU2020339725A1 (en) Electric drive system for craft, such as a surfboard or paddleboard, with cooling means
CN109494935A (en) The cooling system and marine propulsion of marine propulsion
CN107061316A (en) Superconducting magnetic rotary blade and liquid propeller
RU2699510C1 (en) Vessel propeller-and-steering column
EP3672865B1 (en) Cooling system for a water-borne vessel
CN207631461U (en) It is a kind of applying to yacht motor promote and control system
CN218431698U (en) Efficient cooling structure for pod propulsion module for ship
CN212861833U (en) Cooling structure of pod propeller
CN2910793Y (en) Columnlike spiral blade propeller for ship use
CN206397760U (en) Superconducting magnetic rotary blade and liquid propeller
JP2549003Y2 (en) Pod propeller with built-in motor