RU2817306C1

RU2817306C1 - Amphibious rescue boat

Info

Publication number: RU2817306C1
Application number: RU2023122962A
Authority: RU
Inventors: Евгений Михайлович Апполонов; Иван Владимирович Ромшин; Яков Олегович Трухин; Алексей Евгеньевич Шуланкин; Ирина Андреевна Ромшина; Никита Анатольевич Торсуков; Вадим Витальевич Шмаков; Сергей Андреевич Столбов
Original assignee: Публичное акционерное общество "Нефтяная компания "Роснефть" (ПАО "НК "Роснефть")
Filing date: 2023-09-05
Publication date: 2024-04-15

Abstract

FIELD: shipbuilding.

SUBSTANCE: invention relates to shipbuilding, particularly to amphibious lifeboats for personnel (crew) evacuation and rescue, as well as towing collective rescue equipment of offshore oil and gas structures and vessels in the Arctic and other freezing seas. Amphibious rescue boat has hull to accommodate rescued personnel, propulsion system with rotor-screw propellers and power plant installed onboard. Power plant is made in the form of a gas turbine power plant, which includes a gas turbine engine, which is mechanically connected to an air supply and exhaust gas removal system, which provides protection against water ingress into the system using an air supply flapper. One inlet of flapper is connected to external atmosphere, and the outlet is connected to the outlet of the air cleaner, which is connected to the flapper of the recirculation circuit, the inlet of which is connected to the exhaust receiver, the outlet of which is connected to the inlet of the flapper of the gas exhaust. Outlet of the gas exhaust flapper is connected to the external atmosphere, at that, at critical inclinations of the boat, automatic actuation of the flappers shutting off the outlet to the external atmosphere is provided, and ensuring the run-out of the gas turbine engine.

EFFECT: providing the required power-to-weight ratio of the amphibious lifeboat with improved weight and size characteristics and facilitating the independent exit of the boat from the water onto the ice.

3 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области судостроения, в частности к амфибийным шлюпкам для эвакуации и спасения персонала (экипажа), а также буксировки коллективных спасательных средств морских нефтегазовых сооружений и судов в Арктике и других замерзающих морях с использованием амфибийной техники на роторно-винтовых (шнековых) движителях, способных перемещаться как по поверхности льда, так и по слабонесущим грунтам.The invention relates to the field of shipbuilding, in particular to amphibious boats for the evacuation and rescue of personnel (crew), as well as towing collective life-saving equipment of offshore oil and gas structures and ships in the Arctic and other freezing seas using amphibious equipment on rotary screw (screw) propulsors, capable of moving both on the ice surface and on weak-bearing soils.

Условия выхода на лед и движение в условиях ледовой крошки требуют соблюдения мер ледовой прочности, что приводит к утяжелению конструкции шлюпки, поэтому вопросы энерговооруженности шлюпки и привода роторно-винтовых движителей для обеспечения необходимых скоростей движения, реализации сдвига роторно-винтовых движителей вдоль оси в кормовом направлении и изменения их угла наклона к горизонту с учетом их массы для условий ледовой прочности является сложно реализуемой задачей.Conditions for going out on the ice and moving in conditions of ice crumbs require compliance with ice strength measures, which leads to a heavier design of the boat, so the issues of the power supply of the boat and the drive of the rotor-screw propulsors to ensure the required speeds of movement, the implementation of the shift of the rotary-screw propulsors along the axis in the aft direction and changing their angle of inclination to the horizon, taking into account their mass for conditions of ice strength, is a difficult task to implement.

Традиционные технические решения с прямой передачей вращения от двигателя внутреннего сгорания (ДВС), с учетом ограничения по массогабаритным характеристикам дежурной шлюпки требуют создания сложной механической трансмиссии для обеспечения вращения роторно-винтовых движителей, способных работать в условиях арктического климата в ледово-водных условиях и экономически не оправданы (патенты RU 130553, RU 188457, RU 2700240).Traditional technical solutions with direct transmission of rotation from an internal combustion engine (ICE), taking into account the restrictions on the weight and size characteristics of the rescue boat, require the creation of a complex mechanical transmission to ensure the rotation of rotary screw propulsors capable of operating in the Arctic climate in ice-water conditions and not economically justified (patents RU 130553, RU 188457, RU 2700240).

Известна самоходная машина с электрической системой привода (патент RU №2715820), содержащая бортовой источник электрической энергии, выполненный в виде ДВС, механически соединенного с генератором, и/или аккумуляторной батареей, два или более электродвигателя, по меньшей мере, один из которых приспособлен для привода ее ведущих колес или гусениц, которая может рассматриваться как аналог предлагаемого изобретения с точки зрения реализации электромеханической трансмиссии для роторно-винтовых движителей. Недостатком данного изобретения является существенная масса ДВС для обеспечения требуемой мощности при движении на максимальных скоростях.A self-propelled machine with an electric drive system is known (RU patent No. 2715820), containing an on-board source of electrical energy, made in the form of an internal combustion engine, mechanically connected to a generator and/or battery, two or more electric motors, at least one of which is adapted for drive its drive wheels or tracks, which can be considered as an analogue of the proposed invention from the point of view of implementing an electromechanical transmission for rotary screw propulsors. The disadvantage of this invention is the significant mass of the internal combustion engine to provide the required power when driving at maximum speeds.

В качестве прототипа заявляемого технического решения принята спасательная шлюпка закрытого типа для эвакуации и спасания персонала морских нефтегазовых платформ, транспортных и технологических судов в ледовых условиях (патент RU №2630871), имеющая корпус для размещения спасаемого персонала, движительный комплекс из побортно установленных роторно-винтовых движителей (РВД), обеспечивающих движение шлюпки по водной поверхности с обломками льда, выход шлюпки из воды с обломками льда на ледовую поверхность и движения по ней.As a prototype of the proposed technical solution, a closed-type lifeboat was adopted for the evacuation and rescue of personnel of offshore oil and gas platforms, transport and technological vessels in ice conditions (RU patent No. 2630871), which has a hull for accommodating rescued personnel, a propulsion system of on-board rotary-screw propulsors (RVD), ensuring the movement of the boat on the water surface with ice fragments, the exit of the boat from the water with ice fragments onto the ice surface and movement along it.

Общим недостатком вышеуказанных амфибийных спасательных средств с РВД является недостаточная энерговооруженность для осуществления возможности перемещения, как по поверхности льда, так и по слабонесущим грунтам.A common disadvantage of the above-mentioned amphibious rescue vehicles with high-pressure propulsion is the insufficient power supply to enable movement both on the ice surface and on weak-bearing soils.

Техническим результатом заявляемого изобретения является улучшение технико-эксплуатационных характеристик амфибийной дежурной шлюпки (АДШ) с роторно-винтовым движителем, а именно обеспечение необходимой энерговооруженности с улучшенными массогабаритными характеристиками и облегчение самостоятельного выхода из воды на лед.The technical result of the claimed invention is to improve the technical and operational characteristics of an amphibious rescue boat (ADB) with a rotary screw propulsion unit, namely to provide the necessary power supply with improved weight and size characteristics and facilitate independent exit from the water onto the ice.

Для решения данной задачи у амфибийной дежурной шлюпки, имеющей корпус (закрытого типа) для размещения спасаемого персонала, движительный комплекс с побортно установленными (двумя) роторно-винтовыми движителями и энергетической установкой, согласно изобретению, энергетическая установка выполнена в виде газотурбинной силовой установки, включающей газотурбинный двигатель, (обеспечивающий автоматическую аварийную остановку при критических углах крена и дифферента, в случае опрокидывания обеспечивая выбег (отключение) газотурбинного двигателя), механически соединенного с системой подачи воздуха и отвода выхлопных газов, обеспечивающей защиту от попадания воды в систему использованием захлопки (перекрытием) подачи воздуха, один вход захлопки соединен с наружной атмосферой, выход соединен с выходом (баллистического) воздухоочистителя, который соединен с захлопкой контура рециркуляции (перенаправления), вход которого подключен к выхлопному ресиверу, выход которого соединен с входом захлопки газовыхлопа, выход захлопки газовыхлопа (механически) соединен с наружной атмосферой, при этом при критических наклонах шлюпки обеспечивается автоматическое срабатывание захлопок, перекрывающих выход в наружную атмосферу, и обеспечение выбега газотурбинного двигателя.To solve this problem, in an amphibious rescue boat having a hull (closed type) to accommodate rescue personnel, a propulsion complex with on-board installed (two) rotary-screw propulsors and a power plant, according to the invention, the power plant is made in the form of a gas turbine power plant, including a gas turbine engine (providing automatic emergency stop at critical angles of heel and trim, in case of capsizing, ensuring coast-down (shutdown) of the gas turbine engine), mechanically connected to the air supply and exhaust gas exhaust system, which provides protection against water entering the system using a flap (blocking) the supply air, one inlet of the flap is connected to the outside atmosphere, the output is connected to the output of the (ballistic) air cleaner, which is connected to the flap of the recirculation (redirection) circuit, the input of which is connected to the exhaust receiver, the output of which is connected to the inlet of the gas exhaust flap, the output of the gas exhaust flap (mechanically) connected to the outside atmosphere, while at critical tilts of the boat, the flaps are automatically activated, blocking the exit to the outside atmosphere, and the gas turbine engine runs out.

Для вращения роторно-винтовых движителей используется электромеханическая трансмиссия, встроенная в корпус движителя и содержащая высокооборотный электродвигатель на постоянных магнитах с системой управления скоростью вращения и момента на валу, ротор электродвигателя через переключаемый планетарный редуктор обеспечивает передачу вращающего момента на движитель, ступичный узел, встроенный в редуктор, передает все нагрузки от движителя на корпус, синхронизация скорости вращения обоих роторно-винтовых движителей обеспечивается встроенными в электродвигатели датчиками положения ротора, что обеспечивает дополнительную тягу при выходе на ледовую поверхность шлюпки.To rotate rotary screw propulsors, an electromechanical transmission is used, built into the propulsion body and containing a high-speed permanent magnet electric motor with a system for controlling the rotation speed and torque on the shaft; the rotor of the electric motor, through a switchable planetary gearbox, ensures the transmission of torque to the propulsion unit, a hub unit built into the gearbox , transfers all loads from the propulsion unit to the hull; synchronization of the rotation speed of both rotor-screw propulsors is ensured by rotor position sensors built into the electric motors, which provides additional traction when the boat reaches the ice surface.

Выход шлюпки на ледовую поверхность обеспечивается дополнительно к упору роторно-винтовых движителей дополнительным устройством гусеничного движителя, устанавливаемого вдоль носовой части АДШ.The boat's exit onto the ice surface is ensured, in addition to the thrust of the rotary screw propulsors, by an additional tracked propulsion device installed along the bow of the ADS.

Сущность заявленного изобретения поясняется чертежами, на которых показано:The essence of the claimed invention is illustrated by drawings, which show:

Фиг. 1 - внешний вид АДШ закрытого типа;Fig. 1 - appearance of a closed-type ADSh;

Фиг.2 - кинематическая схема газотурбинной силовой установки с системой подачи воздуха и отвода выхлопных газов;Figure 2 is a kinematic diagram of a gas turbine power plant with an air supply and exhaust gas removal system;

Фиг. 3 - конструкция газотурбинной силовой установки с системой подачи воздуха и отвода выхлопных газов;Fig. 3 - design of a gas turbine power plant with an air supply and exhaust gas removal system;

Фиг. 4 - конструкция электромеханической трансмиссии;Fig. 4 - design of electromechanical transmission;

Фиг. 5 - вид гусеничного движителя;Fig. 5 - type of caterpillar mover;

На фигурах обозначены: 1 - корпус, 2 - роторно-винтовой движитель, 3 - газотурбинный двигатель, 4 - высокооборотный синхронный турбогенератор, 5 - гусеничный движитель, 6 - машинной отделение, 7 - тяговый электродвигатель, 8 - электродвигатель гусеничного движителя, 9 - преобразователь частоты, 10 - входной патрубок; 11 - захлопка забора воздуха; 12 - первичная камера воздухозаборного устройства; 13 - разгонный корпус (спрофилированный канал); 14 - корпус сепаратора; 15 - трубопровод; 16 - выхлопной патрубок; 17 - канал; 18 - выхлопной диффузор; 19 - сильфонный компенсатор; 20 - камера ресивера; 21 - блок управления; 22 - линия управления; 23 - захлопка газовыхлопа; 24 - корпус патрубка; 25 - захлопка рециркуляции; 26 - амортизаторы; 27 - тарелка; 28 - планетарный редуктор; 29 - фланец опоры РВД; 30 - вал переключения ступени; 31 - статор электродвигателя; 32 - ротор электродвигателя; 33 - подшипник качения электродвигателя; 34 - полюса ротора; 35 - вал ротора; 36 - остов ротора; 37 - корпус электродвигателя; 38 - защитная обечайка ротора; 39 - корпус статора; 40 - фланец ступицы; 41 - подшипники ступичного узла; 42 - герметичный корпус гусеничного движителя; 43 - ведомые звезды; 44 - механизм натяжения; 45 - тяговая цепь; 46 - траки с грунтозацепами; 47 - ведущие звезды; 48 - кронштейны.The figures indicate: 1 - housing, 2 - rotary-screw propulsion, 3 - gas turbine engine, 4 - high-speed synchronous turbogenerator, 5 - tracked propulsion, 6 - engine room, 7 - traction motor, 8 - caterpillar propulsion motor, 9 - converter frequency, 10 - inlet pipe; 11 - air intake flap; 12 - primary chamber of the air intake device; 13 - accelerating housing (profiled channel); 14 - separator body; 15 - pipeline; 16 - exhaust pipe; 17 - channel; 18 - exhaust diffuser; 19 - bellows compensator; 20 - receiver camera; 21 - control unit; 22 - control line; 23 - gas exhaust flap; 24 - pipe body; 25 - recirculation flap; 26 - shock absorbers; 27 - plate; 28 - planetary gearbox; 29 - RVD support flange; 30 - stage shift shaft; 31 - electric motor stator; 32 - electric motor rotor; 33 - rolling bearing of the electric motor; 34 - rotor poles; 35 - rotor shaft; 36 - rotor frame; 37 - electric motor housing; 38 - rotor protective shell; 39 - stator housing; 40 - hub flange; 41 - bearings of the hub assembly; 42 - sealed casing of the caterpillar propulsion unit; 43 - driven stars; 44 - tension mechanism; 45 - traction chain; 46 - tracks with lugs; 47 - leading stars; 48 - brackets.

Амфибийная дежурная шлюпка (фиг.1) имеет корпус 1, движительный комплекс с побортно установленными роторно-винтовыми движителями (РВД) 2 и энергетической установкой, выполненной в виде газотурбинной силовой установки, включающей газотурбинный двигатель 3, механически соединенный с системой подачи воздуха и отвода выхлопных газов, и высокооборотного синхронного турбогенератора 4. Для вращения роторно-винтовых движителей 2 используется электромеханическая трансмиссия, встроенная в корпус движителя 2. Выход шлюпки на ледовую поверхность обеспечивается дополнительно к упору роторно-винтовых движителей 2 устройством гусеничного движителя 5, который располагается в носовой части амфибийной дежурной шлюпки под углом и крепится к корпусу шлюпки через кронштейны. В машинном отделении 6 установлена энергетическая установка на базе газотурбинного двигателя с высокооборотным генератором. Для передачи энергии от энергетической установки и управления этой энергией на АДШ применена система электродвижения, включающая в себя два тяговых электродвигателя 7 и электродвигатель гусеничного движителя 8, расположенного в гусеничном движителе 5. Питание и управление моментом и частотой вращения тяговых электродвигателей 7 и электродвигателя гусеничного движителя 8 осуществляются с помощью преобразователей частоты 9.The amphibious rescue boat (Fig. 1) has a hull 1, a propulsion complex with on-board rotary-screw propulsors (RVD) 2 and a power plant made in the form of a gas turbine power plant, including a gas turbine engine 3, mechanically connected to an air supply and exhaust exhaust system gases, and a high-speed synchronous turbogenerator 4. To rotate the rotary-screw propulsors 2, an electromechanical transmission is used, built into the body of the propulsion unit 2. The boat's exit onto the ice surface is ensured, in addition to the stop of the rotary-screw propulsors 2, by a caterpillar propulsion device 5, which is located in the bow of the amphibious vehicle rescue boat at an angle and is attached to the boat hull through brackets. In engine room 6 there is a power plant based on a gas turbine engine with a high-speed generator. To transfer energy from the power plant and control this energy on the ADS, an electric propulsion system is used, which includes two traction electric motors 7 and an electric tracked motor 8 located in the caterpillar propulsion 5. Power supply and control of the torque and speed of rotation of the traction motors 7 and the electric motor of the caterpillar propulsion 8 carried out using frequency converters 9.

Система подачи воздуха (фиг.2) спроектирована по принципу баллистического (инерционного) воздухоочистителя, предназначенного для подвода и очистки воздуха на вход двигателя 3, и реализованного следующим образом. Входной патрубок 10 обеспечивает соединение с захлопкой забора воздуха 11. В первичной камере 12 воздухозаборного устройства происходит сепарация крупнокапельной влаги и крупных частиц за счет гравитационных сил. В разгонном корпусе 13 (в спрофилированном канале) происходит разгон воздушной массы до высокой скорости, затем в сепараторе 14 (в спрофилированном канале) за счет инерционных сил влага и другие частицы отделяются от основного потока воздуха, непосредственно направленного через трубопровод 15 в компрессор газотурбинного двигателя 3, а отделенные (эжектируемые) потоком выхлопных газов частицы удаляются в выхлопной патрубок 16 по каналу 17.The air supply system (Fig. 2) is designed on the principle of a ballistic (inertial) air cleaner designed to supply and clean air to the inlet of engine 3, and is implemented as follows. The inlet pipe 10 provides a connection with the air intake flap 11. In the primary chamber 12 of the air intake device, separation of large-droplet moisture and large particles occurs due to gravitational forces. In the accelerating housing 13 (in a profiled channel), the air mass is accelerated to high speed, then in the separator 14 (in a profiled channel), due to inertial forces, moisture and other particles are separated from the main air flow, directly directed through pipeline 15 to the compressor of the gas turbine engine 3 , and the particles separated (ejected) by the exhaust gas flow are removed into the exhaust pipe 16 through channel 17.

Система выхлопа обеспечивает отвод выхлопных газов и снижение уровня шума. Выхлопной диффузор 18 соединен с выходным патрубком газотурбинного двигателя 3. В выхлопном диффузоре 18 за счет увеличения сечения происходит снижение скорости выхлопных газов с минимальными гидравлическими потерями. Сильфонный компенсатор 19 через фланцевое соединение герметично пристыковывается к камере ресивера 20, из которой выхлопные газы совершают поворот на 90 градусов по оси изделия и поступают в выхлопной патрубок 16. При получении от блока управления 21 сигнала, проходящего по линиям управления 22, о критических углах крена объекта в газотурбинный двигатель 3, прекращается подача топлива и одновременно с этим срабатывает быстродействующая захлопка забора воздуха 11, которая перекрывает вход в систему воздухоочистителя двигателя 3 и захлопка газовыхлопа 23, перекрывающая выхлопной патрубок 16, при этом в перепускном патрубке 24, соединяющим между собой выхлопной ресивер 20 и первичную камеру 12 воздухоочистителя, открывается захлопка рециркуляции 25, что обеспечивает перепуск выхлопных газов на вход изделия. Охлаждение выхлопных газов происходит за счет их смешения с воздухом, находящимся на момент перекрытия захлопок 11 и 23 в системе воздухоочистителя и перепускном патрубке 24, а также за счет движения по длинному пути к входу в газотурбинный двигатель 3, предназначенного для привода высокооборотного синхронного турбогенератора 4, включающего в себя синхронную электрическую машину с постоянными магнитами на роторе и выпрямительно-коммутационное устройство.The exhaust system removes exhaust gases and reduces noise levels. The exhaust diffuser 18 is connected to the outlet pipe of the gas turbine engine 3. In the exhaust diffuser 18, due to an increase in cross-section, the speed of the exhaust gases decreases with minimal hydraulic losses. The bellows compensator 19 is sealed through a flange connection to the receiver chamber 20, from which the exhaust gases rotate 90 degrees along the axis of the product and enter the exhaust pipe 16. When a signal is received from the control unit 21 passing along the control lines 22 about critical roll angles object into the gas turbine engine 3, the fuel supply stops and at the same time the high-speed air intake flap 11 is activated, which blocks the entrance to the engine air cleaner system 3 and the gas exhaust flap 23, which blocks the exhaust pipe 16, while in the bypass pipe 24, connecting the exhaust receiver 20 and the primary chamber 12 of the air cleaner, the recirculation flap 25 opens, which ensures the bypass of exhaust gases to the inlet of the product. Cooling of the exhaust gases occurs due to their mixing with the air present at the moment of shutting off the flaps 11 and 23 in the air cleaner system and the bypass pipe 24, as well as due to movement along a long path to the entrance to the gas turbine engine 3, designed to drive a high-speed synchronous turbogenerator 4, which includes a synchronous electric machine with permanent magnets on the rotor and a rectifier-switching device.

Газотурбинная силовая установка (фиг.3) состоит из газотурбинного двигателя 3, соединенного с турбогенератором 4, а также систем и агрегатов, обеспечивающих его функционирование. Амортизаторы 26 обеспечивают развязку силовой схемы газотурбинной силовой установки от корпуса шнекохода (РВД), позволяют демпфировать ударные нагрузки, возникающие при преодолении снежных торосов и большом волнении. Система подачи воздуха и отвода выхлопных газов предназначена для обеспечения воздухом, отвода выхлопных газов на всех режимах работы газотурбинной силовой установки, а также для недопущения попадания воды в газотурбинный двигатель 3 при перевороте амфибийной дежурной шлюпки за счет использования быстродействующих захлопок забора воздуха 11, газовыхлопа 23. Срабатывание захлопок осуществляется путем поворота положения тарелки 27 из открытого в закрытое состояние. Перемещение тарелки осуществляется мотор-редуктором.The gas turbine power plant (Fig. 3) consists of a gas turbine engine 3 connected to a turbogenerator 4, as well as systems and units that ensure its operation. Shock absorbers 26 provide decoupling of the power circuit of the gas turbine power plant from the body of the auger (RVD) and allow damping shock loads that arise when overcoming snow hummocks and large waves. The air supply and exhaust gas removal system is designed to provide air, remove exhaust gases in all operating modes of the gas turbine power plant, as well as to prevent water from entering the gas turbine engine 3 when the amphibious rescue boat overturns through the use of high-speed air intake flaps 11, gas exhaust 23. The flaps are activated by rotating the position of the plate 27 from open to closed. The plate is moved by a gear motor.

Конструкция электромеханической трансмиссии привода РВД (фиг.4) представляет собой комплекс электродвигателя и планетарного редуктора. Электродвигатель выполнен высокооборотным с целью уменьшения габаритов и увеличения КПД. Планетарный редуктор с возможностью отключения-включения одной из ступеней понижает частоту вращения и увеличивает момент на роторно-винтовых движителях, обеспечивая движение амфибийной дежурной шлюпки во всех эксплуатационных режимах. К кормовому фланцу РВД 2 крепится подвижная часть планетарного редуктора 28, неподвижная часть (ступица планетарного редуктора 28) крепится к фланцу 29 опоры РВД. Электродвигатель 7 установлен на неподвижный фланец планетарного редуктора и размещается в опоре РВД. Вращающий момент от ротора передается планетарному редуктору через вал переключения ступени 30. При включенной ступени достигается максимальный момент на РВД, обеспечивая преодоление амфибийной дежурной шлюпкой сложных участков. Электродвигатель 7 состоит из статора 31 с креплением к корпусу электродвигателя 37, ротора 32, подшипников качения 33, датчика положения ротора. Статор 31 выполнен с сосредоточенной обмоткой, собранной из многовитковых катушек. Катушки объединены в три магнитонезависимые секции, что позволяет увеличить количество витков в катушке с возможностью различной перекоммутации секций. Внутренняя поверхность статора защищена от воздействия окружающей среды стеклопластиковой обечайкой. Внутренние части корпуса с закрытиями лобовых частей и обечайкой статора образуют герметичные полости, предназначенные для прокачки охлаждающей полиметилсилоксановой жидкости. Герметизация полости осуществляется резиновыми кольцами. Ротор 32 концентрично расположен во внутренней расточке статора 31 и представляет собой сборную конструкцию, состоящую из вала 35, остова ротора 36, полюсов 34 и защитной обечайки 38. Остов ротора представляет собой сварную конструкцию, состоящую из втулки, диска и цилиндра (корпуса магнитов). Полюса имеют специальную форму намагничивания с внутренним замыканием магнитного потока. Магнитный слой собран в радиальном направлении из магнитов с различным направлением намагничивания, образуя сплошной магнитный слой без немагнитных вставок между полюсами. Магниты отсортированы по магнитной индукции, склеены между собой и приклеены к цилиндру остова ротора. Положение магнитов в корпусе магнитов фиксируется в радиальном направлении шпонками, в осевом направлении ограничивается кольцами. Магнитный слой ротора герметичен, по внешней поверхности защищен обечайкой из стали, сваренной с кольцами ротора. Ротор 32 консольно установлен на валу, зафиксирован в радиальном направлении шпонками, в осевом направлении упирается в выступ вала и фиксируется гайкой. Во внутреннем отверстии вала ротора 32 установлен переключатель ступени редуктора 30 - подвижный в осевом направлении вал, момент на переключатель ступени передается подвижным шлицевым соединением.The design of the electromechanical transmission of the RVD drive (Fig. 4) is a complex of an electric motor and a planetary gearbox. The electric motor is designed to be high-speed in order to reduce dimensions and increase efficiency. A planetary gearbox with the ability to turn one of the stages off and on reduces the rotation speed and increases the torque on the rotary screw propulsors, ensuring the movement of the amphibious rescue boat in all operating modes. The moving part of the planetary gearbox 28 is attached to the aft flange of the RVD 2, the stationary part (the hub of the planetary gearbox 28) is attached to the flange 29 of the RVD support. The electric motor 7 is installed on the fixed flange of the planetary gearbox and is placed in the RVD support. The torque from the rotor is transmitted to the planetary gearbox through the switching shaft of stage 30. When the stage is turned on, the maximum torque on the hose is achieved, ensuring that the amphibious rescue boat can overcome difficult areas. Electric motor 7 consists of a stator 31 attached to the motor housing 37, a rotor 32, rolling bearings 33, and a rotor position sensor. The stator 31 is made with a concentrated winding assembled from multi-turn coils. The coils are combined into three magnetically independent sections, which makes it possible to increase the number of turns in the coil with the possibility of various reconnection of sections. The inner surface of the stator is protected from environmental influences by a fiberglass shell. The internal parts of the housing with the closures of the frontal parts and the stator shell form sealed cavities intended for pumping polymethylsiloxane cooling liquid. The cavity is sealed with rubber rings. The rotor 32 is located concentrically in the internal bore of the stator 31 and is a prefabricated structure consisting of a shaft 35, a rotor frame 36, poles 34 and a protective shell 38. The rotor frame is a welded structure consisting of a sleeve, a disk and a cylinder (magnet housing). The poles have a special form of magnetization with internal closure of the magnetic flux. The magnetic layer is assembled in the radial direction from magnets with different directions of magnetization, forming a continuous magnetic layer without non-magnetic inserts between the poles. The magnets are sorted by magnetic induction, glued together and glued to the cylinder of the rotor core. The position of the magnets in the magnet housing is fixed in the radial direction by keys, and limited in the axial direction by rings. The magnetic layer of the rotor is sealed, protected on the outer surface by a steel shell welded to the rotor rings. The rotor 32 is cantilever mounted on the shaft, fixed in the radial direction with keys, in the axial direction abuts against the shaft protrusion and is fixed with a nut. In the inner hole of the rotor shaft 32 there is a gear stage switch 30 - an axially movable shaft, the moment is transmitted to the stage switch by a movable spline connection.

Корпус статора 39 состоит из двух сварных частей - цилиндра и закрытия. Цилиндр - сварной, состоит из обечайки и фланца. В обечайке установлен статор. Закрытие ограничивает свободный объем лобовых частей и служит опорой для установки стеклопластиковой обечайки статора. Коробка выводов расположена вне корпуса двигателя. Планетарный редуктор 28 трехступенчатый с возможностью подключения-отключения первой ступени. Редуктор выполняет функцию ступичного узла РВД. Конструкция ступицы 40 с установленным сферическим подшипником позволяет разгрузить подшипники ступичного узла 41 и подшипники 33 электродвигателя от воздействия изгибных моментов, возникающих при неточностях установки роторно-винтового движителя и эксплуатационных нагрузках. Подвижный вал-переключатель ступени редуктора перемещается либо в зацепление с солнечной шестерней первой ступени, либо с водилом первой ступени.The stator housing 39 consists of two welded parts - the cylinder and the cover. The cylinder is welded and consists of a shell and a flange. A stator is installed in the shell. The closure limits the free volume of the frontal parts and serves as a support for installing the fiberglass stator shell. The terminal box is located outside the motor housing. Planetary gearbox 28 is three-stage with the ability to connect and disconnect the first stage. The gearbox performs the function of a RVD hub unit. The design of the hub 40 with an installed spherical bearing makes it possible to unload the bearings of the hub unit 41 and the bearings 33 of the electric motor from the effects of bending moments that arise due to inaccurate installation of the rotor-screw propulsion unit and operating loads. The movable gear stage switch shaft moves either into mesh with the first stage sun gear or with the first stage carrier.

Первая ступень установлена на неподвижной части ступицы. Водило первой ступени, и солнечная шестерня первой ступени опираются на собственные подшипники. Вращающий момент передается от водила первой ступени к солнечной шестерни второй ступени через шлицевое соединение. Шлицы солнечной шестерни второй ступени имеют эвольвентный профиль и допускают определенный перекос между первой ступенью и второй ступенью.The first stage is installed on the stationary part of the hub. The first stage carrier and the first stage sun gear are supported by their own bearings. The torque is transmitted from the first stage carrier to the second stage sun gear through a spline connection. The second stage sun gear splines have an involute profile and allow a certain misalignment between the first stage and the second stage.

Переключение режимов работы редуктора 28 допускается «на ходу». Вал-переключатель передачи редуктора имеет два рабочих положения: включение двух или трех ступеней планетарного редуктора и одно промежуточное, необходимое для выравнивания скорости вращения ротора двигателя и солнечной шестерни или водила первой ступени, частоты вращения которых определяются датчиками скорости этих узлов. Включение и выключение производится в «безмоментную паузу» работы агрегата которая искусственно создается управлением работы двигателя.Switching the operating modes of the gearbox 28 is allowed “on the fly”. The gearbox transmission shaft switch has two operating positions: turning on two or three stages of the planetary gearbox and one intermediate one, necessary to equalize the rotation speed of the engine rotor and the sun gear or the first stage carrier, the rotation speeds of which are determined by the speed sensors of these units. Switching on and off is carried out during a “momentless pause” of the unit’s operation, which is artificially created by the engine control.

Вспомогательный гусеничный движитель (фиг.5) предназначен для повышения возможности амфибийной дежурной шлюпки по выходу из воды на лед. Это обеспечивается за счет создания дополнительного упора грунтозацепов на ледовую кромку при выходе из воды на лед. Центральная часть гусеничного движителя представляет собой водоизмещаемый герметичный корпус 42. В носовой части корпуса устанавливаются ведомые звезды 43 с механизмом натяжения 44 тяговой цепи 45. Тяговые цепи 45 соединены между собой траками с грунтозацепами 46. В кормовой части корпуса устанавливаются ведущие звезды 47, между звездами располагается электродвигатель гусеничного движителя 8. По бокам центральной части корпуса 42 гусеничного движителя расположены кронштейны 48 для крепления к лодке. Также в центральной части корпуса гусеничного движителя имеются беговые дорожки, по которым двигаются ролики тяговой цепи 45.The auxiliary tracked propulsion unit (Fig. 5) is designed to increase the ability of the amphibious rescue boat to exit the water onto the ice. This is ensured by creating additional support for the lugs on the ice edge when exiting the water onto the ice. The central part of the caterpillar propulsion device is a displacement sealed housing 42. Driven stars 43 with a tensioning mechanism 44 of the traction chain 45 are installed in the bow of the hull. The traction chains 45 are interconnected by tracks with lugs 46. In the rear part of the hull, driving stars 47 are installed, between the stars there is electric motor of the caterpillar propulsion unit 8. On the sides of the central part of the casing 42 of the caterpillar propulsion unit there are brackets 48 for attaching to the boat. Also in the central part of the tracked propulsion body there are treadmills along which the rollers of the traction chain 45 move.

Выход из воды на лед осуществляется перпендикулярно ледовой кромке посредством задействования гусеничного движителя. Перемещения траков гусеничного движителя синхронизовано со скоростью движения амфибийной дежурной шлюпки. Реализация прижима (сцепления) гусеничного движителя с ледовой кромкой на начальной фазе обеспечивается водителем за счет увеличения оборотов роторно-винтового движителя, для создания дополнительной тяги. При большом числе оборотов роторно-винтового движителя в момент начала зацепа носовых витков роторно-винтового движителя с ледовой кромкой частота вращения роторно-винтового движителя автоматически снижается по показаниям угла дифферента и величины нагрузки на тяговый электродвигатель, за счет чего обеспечивается плавный выход амфибийной дежурной шлюпки на лед.Exit from the water onto the ice is carried out perpendicular to the ice edge by engaging the caterpillar drive. The movements of the tracks of the caterpillar propulsion unit are synchronized with the speed of movement of the amphibious rescue boat. The implementation of the pressure (adhesion) of the caterpillar propulsion device with the ice edge at the initial phase is ensured by the driver by increasing the speed of the rotary screw propulsion device to create additional traction. At a large number of revolutions of the rotary-screw propulsion unit, at the moment the bow turns of the rotary-screw propulsion unit begin to engage with the ice edge, the rotational speed of the rotary-screw propulsion unit is automatically reduced according to the indications of the trim angle and the load on the traction motor, thereby ensuring a smooth exit of the amphibious rescue boat to ice.

Таким образом, заявляемое техническое решение АДШ обеспечивает автоматическую аварийную остановку двигателя при критических углах крена и дифферента, в случае опрокидывания (шлюпки) обеспечивая выбег газотурбинного двигателя, механически соединенного с системой подачи воздуха и отвода выхлопных газов, обеспечивающей защиту от попадания воды в систему за счет использования захлопки подачи воздуха.Thus, the claimed technical solution of the ADS provides automatic emergency stop of the engine at critical angles of heel and trim, in the event of capsizing (of the boat), ensuring the run-down of the gas turbine engine, mechanically connected to the air supply and exhaust gas exhaust system, which provides protection against water entering the system due to using the air supply flap.

Электромеханическая трансмиссия на базе высокооборотного электродвигателя на постоянных магнитах с планетарным редуктором и дополнительным к РВД гусеничным движителем обеспечивает дополнительную тягу при выходе на ледовую поверхность.An electromechanical transmission based on a high-speed permanent magnet electric motor with a planetary gearbox and a caterpillar propulsion unit additional to the high-pressure motor provides additional traction when reaching the ice surface.

Эффективность технических решений амфибийной дежурной (спасательной) шлюпки подтверждена испытаниями самоходной масштабной модели АДШ.The effectiveness of the technical solutions of the amphibious duty (lifeboat) boat has been confirmed by tests of a self-propelled scale model of the ADS.

Claims

1. An amphibious rescue boat having a hull to accommodate rescue personnel, a propulsion system with on-board rotary-screw propulsors and a power plant, characterized in that the power plant is made in the form of a gas turbine power plant, including a gas turbine engine mechanically connected to an air supply system and exhaust gas removal, providing protection against water entering the system using an air supply flap, one flap inlet is connected to the outside atmosphere, the output is connected to the outlet of the air cleaner, which is connected to the flap of the recirculation circuit, the input of which is connected to the exhaust receiver, the output of which is connected to the input gas exhaust flaps, the outlet of the gas exhaust flap is connected to the outside atmosphere, while at critical tilts of the boat the flaps are automatically activated, blocking the exit to the outside atmosphere and ensuring the gas turbine engine runs out.

2. An amphibious rescue boat according to claim 1, characterized in that to rotate the rotary screw propulsors, an electromechanical transmission is used, built into the propulsion body and containing a high-speed electric motor on permanent magnets with a control system for the rotation speed and torque on the shaft, the rotor of the electric motor through a switchable planetary The gearbox is configured to transmit torque to the propulsion unit, the hub unit is built into the gearbox, which is configured to transfer all loads from the propulsion unit to the body through the supports; synchronization of the rotation speed of both rotor-screw propulsors is ensured by rotor position sensors built into the electric motors.

3. An amphibious rescue boat according to claim 1, characterized in that the boat’s exit onto the ice surface is ensured, in addition to the thrust of the rotary screw propulsors, by an additional tracked drive device installed along the bow of the amphibious rescue boat.