RU2617889C1 - Water vessel undercarriage reliability increasing device - Google Patents
Water vessel undercarriage reliability increasing device Download PDFInfo
- Publication number
- RU2617889C1 RU2617889C1 RU2015155244A RU2015155244A RU2617889C1 RU 2617889 C1 RU2617889 C1 RU 2617889C1 RU 2015155244 A RU2015155244 A RU 2015155244A RU 2015155244 A RU2015155244 A RU 2015155244A RU 2617889 C1 RU2617889 C1 RU 2617889C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- additional
- propeller
- shaft
- vessel
- water vessel
- 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
- B63H25/46—Steering or dynamic anchoring by jets or by rudders carrying jets
Landscapes
- Other Liquid Machine Or Engine Such As Wave Power Use (AREA)
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к области судостроения, в частности ходовой части водного судна, и может быть использовано для повышения эффективности его ходовых качеств (скорость судна, управляемость и др.).The present invention relates to the field of shipbuilding, in particular the running gear of a watercraft, and can be used to increase the efficiency of its driving performance (vessel speed, controllability, etc.).
Известна [1] конструкция ходовой части водного судна, заключающаяся в установке на корме водного судна гребного винта, приводимого в движение двигателем внутреннего сгорания.Known [1] is the design of the running gear of the watercraft, which consists in installing a propeller driven by an internal combustion engine at the stern of the watercraft.
Недостатком [1] является то, что для кратного увеличения тягового усилия судна необходимо по ширине его кормы устанавливать дополнительный гребной винт, что приведет к увеличению ширины судна.The disadvantage [1] is that for a multiple increase in the tractive effort of the vessel, it is necessary to install an additional propeller along the width of its stern, which will lead to an increase in the width of the vessel.
Известны [2] инженерные конструкции, когда лопастные колеса нагнетателей жидкостей или газов размещаются на одной оси в целях увеличения тягового усилия, образуемого лопастями силового механизма (возникновение усилий на гребных винтах происходит аналогично лопастным колесам осевых вентиляторов и компрессоров).Engineering constructions are known [2] when the impeller wheels of liquid or gas blowers are placed on the same axis in order to increase the traction force generated by the blades of the power mechanism (the occurrence of forces on the propellers occurs similar to the impeller wheels of axial fans and compressors).
Недостатком [2] является то, что, несмотря на некоторое увеличение тягового усилия, расположение гребных винтов на одном валу не позволяет регулировать частоту вращения одного или нескольких винтов независимо от остальных.The disadvantage [2] is that, despite a slight increase in traction, the location of the propellers on one shaft does not allow you to adjust the speed of one or more screws independently of the others.
Наиболее близким по существу заявляемого изобретения, прототипом, является подруливающее устройство [3], содержащее два винта, установленные в гондоле на стойке обтекателей в сквозном канале, и приводной двигатель, отличающееся тем, что устройство снабжено дополнительными стойками, расположенными на обтекателях по краям гондолы. Предусматривается возможность использования двух приводных двигателей, каждый из которых кинематически связан с одним из винтов.The closest to the essence of the claimed invention, the prototype is a thruster [3], containing two screws mounted in a nacelle on the fairing strut in the through channel, and a drive motor, characterized in that the device is equipped with additional struts located on the fairings at the edges of the nacelle. The possibility of using two drive motors, each of which is kinematically connected with one of the screws.
Недостатком прототипа [3] является повышенная металлоемкость конструкции и гидравлические потери на трение, связанные с использованием гондолы и стоек обтекателей. Кроме того, для обеспечения подруливающей функции предложенное устройство необходимо устанавливать со смещением относительно продольной оси судна либо перпендикулярно ей, что не позволяет дополнительно использовать тяговое усилие двухвинтовой схемы для прямолинейного движения судна. Причем остановленные после совершения поворота судна винты подруливающего устройства создают дополнительное сопротивление прямолинейному движению судна.The disadvantage of the prototype [3] is the increased metal structure and hydraulic friction losses associated with the use of a nacelle and strut fairings. In addition, to ensure the steering function, the proposed device must be installed with an offset relative to the longitudinal axis of the vessel or perpendicular to it, which does not allow additional use of the tractive effort of the twin-screw circuit for rectilinear movement of the vessel. Moreover, the thruster propellers stopped after turning the ship create additional resistance to the rectilinear movement of the ship.
Целью изобретения является повышение надежности ходовой части водного судна, увеличение общего усилия на валу гребного винта без увеличения рабочих мест движителя по ширине судна.The aim of the invention is to increase the reliability of the chassis of a watercraft, increase the total effort on the shaft of the propeller without increasing the jobs of the propulsion device along the width of the vessel.
Цель достигается тем, что устройство ходовой части водного судна, содержащее основной вал с гребным винтом, снабжено по крайней мере одним дополнительным валом с гребным винтом на нем, соосно основному валу, причем с переменной и отличающейся от основного вала скоростью вращения, при этом на пути потока, нагнетаемого вторым дополнительным гребным винтом, предусмотрена по крайней мере одна дополнительная плоскость поворотного, горизонтального и вертикального управления водным судном, которая имеет поверхность профильной кривизны, по форме близкую к внешней изобаре нагнетаемого потока.The goal is achieved in that the device of the running gear of the water vessel, comprising a main shaft with a propeller, is provided with at least one additional shaft with a propeller on it, coaxial with the main shaft, and with a variable and different rotation speed from the main shaft, while on the way the flow pumped by the second additional propeller, at least one additional plane of the rotary, horizontal and vertical control of the watercraft is provided, which has a surface of profile curvature according to IU close to the outer isobar discharge flow.
Между поверхностями основного и дополнительного вала предусмотрены подшипники, по торцам основного вала - использование уплотнительных колец, размещенных на дополнительном валу, и избыточного давления жидкости в пространстве между валами, определяемого в зависимости от глубины погружения водного судна, в свою очередь, консольный торец дополнительного вала в зоне нагнетания потока за гребным винтом имеет шарнирную опору в свободном торце дополнительно предусмотренного вертикального выпуска с кормы водного судна, на вертикальном выпуске размещена упомянутая выше дополнительная плоскость поворотного, горизонтального и вертикального управления водным судном.Bearings are provided between the surfaces of the main and additional shaft, along the ends of the main shaft - the use of o-rings placed on the additional shaft, and excess liquid pressure in the space between the shafts, determined depending on the depth of immersion of the water vessel, in turn, the cantilever end face of the additional shaft in in the flow discharge zone behind the propeller it has a hinged support in the free end of the additionally provided vertical outlet from the stern of the water vessel, on a vertical outlet The skyscraper contains the aforementioned additional plane for the rotary, horizontal and vertical control of the watercraft.
Сущность заявляемого изобретения поясняется: Фиг. 1 - схема ходовой части водного судна; Фиг. 2 - схема установки гребных винтов ходовой части; Фиг. 3 - расчетная характеристика двухвинтовой ходовой части, где 1 - водное судно; 2 - основной вал; 3 - дополнительный вал; 4 - гребной винт основного вала 2; 5 - гребной винт дополнительного вала; 6 - вертикальный опорный выпуск кормы водного судна 1, являющейся шарнирной опорой консольного торца дополнительного вала 3; 7 - регулирующие дополнительные поверхности поворотно-вертикального управления движением судна 1; 8 - подшипники; 9 - уплотнения. А - зона соединения валов 2 и 3 между винтами 4 и 5 (в разрезе); В - торцевая часть дополнительного вала 3 и вертикаль выпуска с кормы судна 1 (в разрезе), n1 - скорость вращения основного вала 2; n2 - скорость вращения дополнительного вала 3; F(2B) - суммарное осевое усилие в двухвинтовой схеме; F(1B) - осевое усилие в одновинтовой схеме; D1 и D2 - активные диаметры лопастей 1-го и 2-го винтов соответственно.The essence of the claimed invention is illustrated: FIG. 1 is a diagram of the running gear of a watercraft; FIG. 2 - installation diagram of the propellers of the chassis; FIG. 3 - design characteristic of a twin-screw undercarriage, where 1 is a watercraft; 2 - the main shaft; 3 - an additional shaft; 4 - propeller of the
На Фиг. 3 на вертикальной оси отложены полученные в ходе численного моделирования течения жидкости [4] значения относительного осевого (тягового) усилия F(2B)/F(1B), создаваемого двумя винтами, в зависимости от режима работы, характеризуемого отношением частот вращения валов n2/n1 (горизонтальная ось). Расчеты выполнены на базе реального гребного винта [1] с параметрами: D1=D2=90 мм, n1=4800 об/мин, F(1B)=78.1 Н (оба гребневых винта имели одинаковую геометрию).In FIG. 3, the values of the relative axial (traction) force F (2B) / F (1B) created by two screws, obtained in the course of numerical simulation of the fluid flow [4], are plotted on the vertical axis, depending on the operating mode characterized by the ratio of the shaft rotation frequencies n 2 / n 1 (horizontal axis). The calculations were performed on the basis of a real propeller [1] with the parameters: D 1 = D 2 = 90 mm, n 1 = 4800 rpm, F (1B) = 78.1 N (both comb screws had the same geometry).
Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.
Движитель водного судна 1 приводит во вращение основной и дополнительный валы 2 и 3 гребных винтов 4 и 5 (Фиг. 1), что вызывает сложное движение окружающей устройство жидкости - переносное вращательное вместе с винтами и относительное преимущественно вдоль устройства (Фиг. 2). В результате на гребных винтах создается суммарное осевое тяговое усилие F(2B), обеспечивающее движение судна.The mover of the
Причем изменение частоты вращения n2 винта 5 при постоянной частоте вращения n1 винта 4 позволяет производить регулирование скорости движения судна. Например, как следует из расчетов (Фиг. 3), при превышении частоты вращения n1 основного винта 4 над частотой вращения n2 дополнительного винта 5 (n2/n1=0÷1) суммарное осевое усилие F(2B) ниже, чем осевое усилие F(1B) в одновинтовой схеме (F(2B)/F(1B)=0,45÷0,9). При выполнении условия n2/n1>1,0 (частота вращения n1 основного винта 4 меньше частоты вращения n2 дополнительного винта 5) обеспечивается возрастание суммарного осевого усилия F(2B) по сравнению с усилием F(1B), причем это увеличение происходит быстрее, чем рост частоты вращения n2. Это положительный результат поставленной цели, т.е. судно увеличивает скорость движения или может нести большую нагрузку.Moreover, changing the speed n 2 of the screw 5 at a constant speed n 1 of the screw 4 allows you to control the speed of the vessel. For example, as follows from the calculations (Fig. 3), if the rotational speed n 1 of the
Для обеспечения экстренного замедления или реверса судна необходимо обеспечить обратное направление вращения дополнительного вала 3 гребного винта 5, то есть отрицательное значение n2/n1<0 (для реверса нужно выполнить дополнительное условие n2/n1<-0,95). По такому техническому решению можно разместить движители вдоль каскадно, а передачу мощности осуществлять посредством зубчатой передачи, причем регулирование скорости вращения может осуществляться изменением передаточного отношения зубчатой передачи или при помощи частотного регулирования питающего напряжения электродвигателя (если он используется в качестве движителя).To ensure emergency deceleration or reverse of the vessel, it is necessary to provide the reverse direction of rotation of the
Создаваемый гребными винтами поток жидкости используется для осуществления рулевой функции (регулирование направления движения судна как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях за счет применения регулирующих дополнительных поверхностей 7, шарнирно закрепленных на вертикальном опорном выпуске 6 кормы судна 1. С этой целью регулирующие поверхности 7 имеют кривизну, аналогичную внешней изобаре нагнетаемого потока воды, то есть образуют при двух поверхностях подобие цилиндра.The fluid flow created by the propellers is used to carry out the steering function (regulation of the direction of the vessel in both horizontal and vertical planes due to the use of regulatory additional surfaces 7 pivotally mounted on the
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет повысить надежность ходовой части водного судна путем плавного бесступенчатого регулирования скорости его движения (в частности, увеличение скорости по сравнению с одновинтовой схемой), обеспечения режимов экстренного торможения и реверса судна, а также регулирования направления его движения как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях при сравнительно небольших требованиях к ширине кормы водного судна.Thus, the proposed device allows to increase the reliability of the running gear of the watercraft by continuously steplessly regulating its speed (in particular, increasing the speed compared to a single-rotor circuit), providing emergency braking and reverse modes of the vessel, as well as regulating the direction of its movement in horizontal, and in vertical planes with relatively small requirements for the stern width of the watercraft.
Дополнительный технический результат при использовании устройства преимущественно в подводных судах заключается в том, что при сдвиге по фазе на 180° вращения гребных винтов относительно друг друга можно уменьшить общий акустический фон работающих гребных винтов и добиться относительной бесшумности судна; кроме того, при комбинации движителей - дизельного двигателя и синхронного электродвигателя - в случае отсутствии электроэнергии на судне можно сохранить определенную скорость движения судна и выработку определенной электрической энергии для оперативных нужд на судне.An additional technical result when using the device mainly in submarines is that by phase shifting 180 ° of the rotation of the propellers relative to each other, the overall acoustic background of the working propellers can be reduced and the vessel can be relatively silent; in addition, with a combination of propulsors - a diesel engine and a synchronous electric motor - in the absence of electricity on the vessel, a certain speed of the vessel and the generation of a certain electric energy for operational needs on the vessel can be saved.
Приведенные примеры применения предлагаемого изобретения показывают полезность его использования в ходовых установках надводных и подводных судов гражданского и военного назначения.The examples of application of the present invention show the usefulness of its use in the navigation systems of surface and submarine vessels of civil and military purposes.
Предлагаемое изобретение удовлетворяет критериям новизны, так как при определении уровня техники не обнаружено устройство, которому присущи признаки, идентичные (то есть совпадающие по исполняемой ими функции и форме выполнения этих признаков) всем признакам, перечисленным в формуле изобретения, включая характеристику назначения.The present invention satisfies the criteria of novelty, since when determining the prior art, no device was found that has characteristics that are identical (that is, they coincide in the functions performed by them and in the form of execution of these signs) to all the signs listed in the claims, including the purpose of the application.
Использованные источникиUsed sources
1. Басин A.M., Миниович И.Я. Теория и расчет гребных винтов. - Л.: Судпромгиз, 1963. - 760 с.1. Basin A.M., Miniovich I.Ya. The theory and calculation of propellers. - L .: Sudpromgiz, 1963 .-- 760 p.
2. Теплоэнергетика и теплотехника. Том 3. Тепловые и атомные электростанции. Справочник. Раздел пятый, насосы и газодувные машины. Под ред. А.В. Клименко и В.М. Зорина. Изд. МЭИ. М. 2003.2. Heat and power engineering.
3. Подруливающее устройство: пат. 2519610 Рос. Федерация: МПК В63Н 25/00, В63Н 25/46, В64С 27/00 / Кушнир А.П., Авельчев А.Е.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО Моск. гос. ун-т приборостр. и информ. -№2012151554/11; заявл. 03.12.12; опубл. 20.06.14, Бюл. №17. - 5 с.3. Bow thruster: US Pat. 2519610 Ros. Federation: IPC B63H 25/00, B63H 25/46, B64C 27/00 / Kushnir A.P., Avelchev A.E .; Applicant and patent holder FGBOU VPO Mosk. state University of Instrumentation and inform. No. 2012151554/11; declared 12/03/12; publ. 06/20/14, Bull. Number 17. - 5 sec.
4. Программное обеспечение STAR-CCM+ компании CD-adapco.4. CD-adapco STAR-CCM + software.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015155244A RU2617889C1 (en) | 2015-12-22 | 2015-12-22 | Water vessel undercarriage reliability increasing device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015155244A RU2617889C1 (en) | 2015-12-22 | 2015-12-22 | Water vessel undercarriage reliability increasing device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2617889C1 true RU2617889C1 (en) | 2017-04-28 |
Family
ID=58697542
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015155244A RU2617889C1 (en) | 2015-12-22 | 2015-12-22 | Water vessel undercarriage reliability increasing device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2617889C1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3993015A (en) * | 1973-10-19 | 1976-11-23 | Janusz Klepacz | Hydraulic jet propulsion system |
RU2438917C2 (en) * | 2009-02-16 | 2012-01-10 | Владимир Михайлович Палецких | Ship propulsor |
RU2519610C1 (en) * | 2012-12-03 | 2014-06-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственнный университет приборостроения и информатики" | Manoeuvring propulsion device |
-
2015
- 2015-12-22 RU RU2015155244A patent/RU2617889C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3993015A (en) * | 1973-10-19 | 1976-11-23 | Janusz Klepacz | Hydraulic jet propulsion system |
RU2438917C2 (en) * | 2009-02-16 | 2012-01-10 | Владимир Михайлович Палецких | Ship propulsor |
RU2519610C1 (en) * | 2012-12-03 | 2014-06-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственнный университет приборостроения и информатики" | Manoeuvring propulsion device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
ES2213352T3 (en) | PROPULSION SYSTEM. | |
RU2342282C2 (en) | Method and device for steering motor vessel | |
US20100310357A1 (en) | Ring wing-type actinic fluid drive | |
US10759511B2 (en) | Floating vessel with gearless pod propulsor having counter rotating propellers | |
US3561392A (en) | Unit of propulsion by hydrodynamic reaction | |
BR102015010669A2 (en) | oscillating blade propulsion system and method for controlling movement of an oscillating moving blade | |
KR101261867B1 (en) | Pod type propulsion device and ship with the same | |
RU2617889C1 (en) | Water vessel undercarriage reliability increasing device | |
US3056374A (en) | Auxiliary steering and propulsion unit | |
RU2519610C1 (en) | Manoeuvring propulsion device | |
CN110539866B (en) | Combined propeller | |
EP3353049B1 (en) | A method and an arrangement for maneuvering a marine vessel | |
WO2008013476A1 (en) | Engine provided with dynamic hydrofoils (variants) | |
CN112441209A (en) | Double-guide-vane bidirectional-inflow shaftless side-pushing device | |
RU126319U1 (en) | STEERING COLUMN | |
RU2670341C1 (en) | Engine-propulsion module of ring structure | |
US3234902A (en) | Marine turbine drive system | |
US20070014669A1 (en) | Centrifugal engine | |
ITGE20120100A1 (en) | BOAT | |
US2303437A (en) | Means for the propulsion of ships | |
CN109878671A (en) | Displacement rotary vane high-speed thruster | |
van Manen | Non-conventional propulsion devices | |
RU142233U1 (en) | STEERING COLUMN | |
JPH0615830Y2 (en) | Marine Propeller | |
CN212556743U (en) | Rudder system capable of rotating around double shafts and ship |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171223 |