RU2777848C1 - Partially submersible disc motor in steering guard nozzle - Google Patents
Partially submersible disc motor in steering guard nozzle Download PDFInfo
- Publication number
- RU2777848C1 RU2777848C1 RU2022100193A RU2022100193A RU2777848C1 RU 2777848 C1 RU2777848 C1 RU 2777848C1 RU 2022100193 A RU2022100193 A RU 2022100193A RU 2022100193 A RU2022100193 A RU 2022100193A RU 2777848 C1 RU2777848 C1 RU 2777848C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- steering
- propulsion
- skeg
- stock
- nozzle
- Prior art date
Links
- 241000272168 Laridae Species 0.000 claims abstract description 17
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000001503 Joints Anatomy 0.000 description 1
- 101700050571 SUOX Proteins 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N aluminium(3+) Chemical class [Al+3] REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000000789 fastener Substances 0.000 description 1
- 230000004807 localization Effects 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 230000001131 transforming Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
Предлагаемое изобретение относится к конструкции устройства движительного и рулевого комплекса быстроходных судов.The present invention relates to the design of the device for the propulsion and steering complex of high-speed vessels.
Необходимость в использовании предлагаемого нового типа движителя в рулевой направляющей насадке связано с тем, что распространенные в настоящее время на высокоскоростных судах частично погруженные гребные винты имеют сложную конструкцию, ограниченный ресурс и высокую стоимость. Кроме того, такие гребные винты имеют низкую ремонтопригодность. Требуется более простая, универсальная и технологичная в изготовлении и эксплуатации конструкция частично погруженного движителя, которая бы удовлетворяла всем требованиям по прочности, надежности, моторесурсу, ремонтопригодности и создавал бы минимальное воздействие на окружающую водную среду.The need to use the proposed new type of propeller in the rudder guide nozzle is due to the fact that the partially submerged propellers currently common on high-speed ships have a complex design, limited resource and high cost. In addition, such propellers have low maintainability. A simpler, more versatile and technologically advanced in manufacture and operation design of a partially submerged propulsion unit is required, which would meet all the requirements for strength, reliability, motor resource, maintainability and would create a minimal impact on the surrounding aquatic environment.
В настоящее время в основном распространены многочисленные конструкции частично погруженных гребных винтов Арнесона на быстроходных катерах и патрульных кораблях в широком диапазоне мощности двигателей от 150 до 7500 кВт, в зависимости от размеров судна. Все движители Арнесона значительно вынесены в корму за габариты транца судна, чтобы обеспечить плавность потока к лопастям, но это требует дополнительных раскреплений для повышения жесткости конструкции и устранения вибрации. В поздних наиболее совершенных модификациях движителей Арнесона отсутствует перо руля, а управления судна по курсу осуществляется за счет поворота оси гребного вала в горизонтальной плоскости с помощью шарнирного звена и гидроприводов. В небольшом диапазоне также имеется возможность регулирования оси гребного вала и в вертикальной плоскости. Существенным отличием указанных аналогов является то, что они представляют собой сложную консольную конструкцию из многочисленных высокоточных деталей, карданов, шарниров и приводов. Основными недостатками таких конструкций является чрезмерная конструктивная сложность, громоздкость, высокая стоимость и уязвимость от механических повреждений лопастей винтов при швартовных операциях и контактов о грунт. Кроме того при скоростном движении такие движители оставляют за кормой судна громадный шлейф брызг и издают повышенный шум. Пока не появилась, по настоящему, универсальная, простая и технологичная конструкция комплекса частично погруженного движителя и рулевого устройства, которая при умеренной стоимости имела бы высокую надежность, моторесурс и ремонтопригодность, а также максимальную защищенность от механических повреждений.Numerous designs of partially submerged Arneson propellers are currently common on fast boats and patrol ships in a wide range of engine power from 150 to 7500 kW, depending on the size of the vessel. All Arneson propellers are significantly moved aft beyond the ship's transom dimensions to ensure smooth flow to the blades, but this requires additional bracing to increase structural rigidity and eliminate vibration. In the later most advanced modifications of the Arneson propulsors, there is no rudder blade, and the vessel is steered along the course by turning the axis of the propeller shaft in a horizontal plane using a hinge link and hydraulic drives. In a small range, it is also possible to adjust the axis of the propeller shaft in the vertical plane. The essential difference between these analogues is that they are a complex cantilever structure of numerous high-precision parts, universal joints, hinges and drives. The main disadvantages of such designs are excessive structural complexity, bulkiness, high cost and vulnerability to mechanical damage to propeller blades during mooring operations and ground contact. In addition, during high-speed movement, such propulsors leave a huge trail of spray behind the stern of the vessel and emit increased noise. So far, a truly universal, simple and technologically advanced design of a complex of partially submerged propulsion and steering gear has not appeared, which, at a moderate cost, would have high reliability, service life and maintainability, as well as maximum protection against mechanical damage.
Задачей изобретения является создание нового типа универсального судового движительного рулевого комплекса с высокими техническими и эксплуатационными характеристиками. Реализацию этой задачи можно обеспечить, выполнив следующие исходные требования:The objective of the invention is to create a new type of universal ship propulsion steering system with high technical and operational characteristics. The implementation of this task can be ensured by fulfilling the following initial requirements:
- плавные днищевые обводы судна без выступающих частей;- smooth bottom contours of the vessel without protruding parts;
- минимальное сопротивление движению судна;- minimum resistance to the movement of the vessel;
- простота, целостность и жесткость конструкции;- simplicity, integrity and rigidity of the structure;
- общая конструктивная компактность;- overall structural compactness;
- защищенность от механических повреждений;- protection from mechanical damage;
- минимальная вибрация и шум;- minimum vibration and noise;
- безопасность эксплуатации для окружающих;- safety of operation for others;
- минимальный уровень обслуживания;- minimum level of service;
- выполнение классификационных требований и норм техники безопасности.- fulfillment of classification requirements and safety standards.
Для решения поставленной задачи и осуществляется всех, выше перечисленных, требований автором предложена совершенно новая, объединенная в единый комплекс, конструкция частично погруженного дискового многолопастного движителя и рулевого устройства в виде поворотной направляющей насадки. Техническая новизна указанного комплекса заключается в том, что предлагаемый вариант движителя представляет собой частично погруженный в воду многолопастной диск в рулевой направляющей насадке. Ступица диска закреплена на гребном вале, который вращающемся в дейдвудном устройстве, размещенного в надводной части кормового скега судна. При этом лопасти на ободе диска выходят за габариты днищевой радиусной части скега в набегающий поток. Непосредственно через дейдвудное устройство проходит трубчатый баллер, связанный с помощью румпеля с рулевой направляющей насадкой. В остальном дейдвудное устройство имеет типовую конструкцию узлов и деталей, базовые размеры, используемые материалы и изготовлено по существующим отраслевым стандартам. Вращение гребного вала с диском для движения передним или задним ходом осуществляется через реверс-редуктор главным двигателем, а поворот рулевой насадки в одну или другую сторону с помощью гидропривода. Для обеспечения плавности набегающего потока к лопастям днищевое радиусное закругление скега R равно наружному диаметру обода диска, а зазор между нижней кромкой скега и ободом диска закрыт днищевым спойлером. Непременным условием защиты движителя и направляющей насадки от значительных механических повреждений является то, что при любой загрузке их заглубление не выходят за габариты осадки судна Т. Рулевая направляющая насадка состоит из двух связанных полуколец. Верхнее широкое полукольцо имеет плавно отогнутые в сторону оси кромки, которые при повороте насадки в ту или другую стороны входят в набегающий поток создают боковую силу и выполняют функцию руля. Нижнее направляющее полукольцо крыловидного сечения формирует и направляет поток к лопастям, защищает их кромки от повреждений и локализует брызгообразование.To solve the problem and implement all the above requirements, the author proposed a completely new, combined into a single complex, design of a partially submerged disk multi-blade propulsion device and a steering device in the form of a rotary guide nozzle. The technical novelty of this complex lies in the fact that the proposed version of the propeller is a multi-blade disk partially submerged in water in the steering guide nozzle. The disk hub is fixed on the propeller shaft, which rotates in the stern tube device, located in the surface part of the ship's stern skeg. In this case, the blades on the disc rim extend beyond the dimensions of the bottom radius part of the skeg into the oncoming flow. A tubular stock passes directly through the stern tube connected by means of a tiller with a rudder guide nozzle. In all other respects, the stern tube device has a typical design of components and parts, basic dimensions, materials used, and is manufactured according to existing industry standards. The rotation of the propeller shaft with the disk for forward or reverse movement is carried out through the reverse gear by the main engine, and the rotation of the steering nozzle in one direction or the other with the help of a hydraulic drive. To ensure the smoothness of the oncoming flow to the blades, the bottom radius rounding of the skeg R is equal to the outer diameter of the disc rim, and the gap between the lower edge of the skeg and the disc rim is closed by a bottom spoiler. An indispensable condition for the protection of the propulsor and the guide nozzle from significant mechanical damage is that, with any load, their penetration does not go beyond the draft dimensions of the vessel T. The steering guide nozzle consists of two connected half rings. The upper wide semi-ring has edges smoothly bent towards the axis, which, when the nozzle is turned in one direction or another, enter the oncoming flow, create a lateral force and perform the function of a rudder. The lower wing-shaped guide semi-ring forms and directs the flow to the blades, protects their edges from damage and localizes splash formation.
Предполагается, что предлагаемая конструкции будет наиболее эффективна для судов катамаранов, скеговых судов на воздушной подушке, судов с малой площадью ватерлинии, а также для однокорпусных высокоскоростных судов с двухскеговыми обводами кормы. Благодаря исключительной простоте конструкции, удобству обслуживания и ремонта в большинстве случаев предлагаемый новый тип движительного и рулевого комплекса потеснит использование сложных и дорогостоящих движителей Арнесона. Высокая геометрическая точность нового типа частично погруженного дискового движителя в рулевой насадке обеспечивается сборкой, контролем размеров и центровкой всех деталей относительно общей оси в цеховых условиях до установки на судно. А исключительно точный и быстрый монтаж на судне осуществляется заливкой самотвердеющим полимерным составом Chockfast зазора, формирующую прочную композитную прослойку между корпусом судна и дейдвудной втулкой. Для простоты сборки и разборки при ремонте предлагаемый движительный и рулевой комплекс имеет сборную конструкцию. Все наружные детали крепятся механическим способом с обеспечением удобного доступа ко всем болтовым соединениям через вырезы в диске и за счет поворота кольцевой наделки в одну и другую сторону.It is assumed that the proposed design will be most effective for catamarans, hovercraft skegs, vessels with a small waterline area, as well as for single-hull high-speed craft with double-skeg stern contours. Due to the exceptional simplicity of design, ease of maintenance and repair, in most cases the proposed new type of propulsion and steering system will replace the use of complex and expensive Arneson propulsion units. The high geometric accuracy of a new type of partially submerged disc propulsion device in a steering nozzle is ensured by the assembly, dimensional control and centering of all parts relative to a common axis in shop conditions before installation on a ship. And extremely accurate and fast installation on the ship is carried out by filling the gap with Chockfast self-hardening polymer composition, which forms a strong composite layer between the ship's hull and the stern tube. For ease of assembly and disassembly during repair, the proposed propulsion and steering complex has a prefabricated structure. All external parts are attached mechanically with easy access to all bolted connections through cutouts in the disk and by turning the ring fitting in one direction and the other.
Устройство предлагаемого нового типа частично погруженного дискового движителя в рулевой направляющей насадке наглядно показано на фигурах №1-6.The device of the proposed new type of partially submerged disk propulsion in the steering guide nozzle is clearly shown in figures No. 1-6.
Принципиальная конструкция частично погруженного дискового многолопастного движителя и рулевого устройства в виде поворотной направляющей насадки наглядно изображена на продольном сечении фигуры 1. Основными элементами предлагаемого движительного и рулевого комплекса является вращающейся диск (24) из нержавеющего сплава или бронзы, связанный ступицей (23) и шпоночным соединением (22) с гребным валом (11) и закрепленный на нем гайкой (20) и ее фиксатором (21). Гребной вал вращается в подшипниках качения (7) в трубчатом баллере (10), который поворачивается в скользящих частях дейдвудной втулки (9), установленной в корпусной дейдвудной трубе (8) и скрепленной с ней полимерным составом Chockfast (13). Дейдвудная труба закреплена в надводной части транца кормовой ниши (6). Зазор между радиусной частью скега (14) и ободом диска сглажен установкой спойлера (16) с помощью крепления (17). На фланцевой части баллера крепится с помощью болтов (15) румпель (5), связанный болтовым соединением (4) с верхней рулевой частью насадки (3) и через нее с нижней частью насадки (18). На ободе диска (25) расположены многочисленные лопасти (26). Весь движительный и рулевой комплекс компактно размещен в нос от транца корпуса судна (1) в кормовой нише (2). Для исключения протечек из дейдвудного устройства в воду смазочных материалов установлено кормовое уплотнение гребного вала (19) и кормовое уплотнение баллера (12). Отдельные детали устройства наглядно показаны на виде А фигуры 2, сечение Б-Б на фигуре 3 и сечение В-В на фигуре 4. Функциональные преобразования движителя за счет поворота рулевой насадки для управления судном по курсу показаны на фигурах 5 и 6.The principal design of a partially submerged disk multi-blade propulsion device and a steering device in the form of a rotary guide nozzle is clearly shown in the longitudinal section of figure 1. The main elements of the proposed propulsion and steering complex are a rotating disk (24) made of stainless alloy or bronze, connected by a hub (23) and a keyed connection (22) with a propeller shaft (11) and fixed on it with a nut (20) and its lock (21). The propeller shaft rotates in rolling bearings (7) in a tubular stock (10), which rotates in the sliding parts of the stern tube (9) installed in the hull stern tube (8) and bonded to it with Chockfast polymer compound (13). The stern tube is fixed in the above-water part of the transom of the aft niche (6). The gap between the radius part of the skeg (14) and the rim of the disc is smoothed by installing the spoiler (16) using the fastener (17). On the flanged part of the stock, a tiller (5) is fastened with bolts (15), connected by a bolted connection (4) to the upper steering part of the nozzle (3) and through it to the lower part of the nozzle (18). Numerous blades (26) are located on the disc rim (25). The entire propulsion and steering complex is compactly placed forward of the ship's hull transom (1) in the aft niche (2). To exclude leakage from the stern tube into the water of lubricants, aft seal of the propeller shaft (19) and aft seal of the stock (12) are installed. Separate parts of the device are clearly shown in view A of figure 2, section B-B in figure 3 and section B-B in figure 4. Functional transformations of the propulsor by turning the steering nozzle to control the vessel along the course are shown in figures 5 and 6.
На представленных изображениях фигур 1-6 видна общая идея предлагаемого частично погруженного дискового многолопастного движителя и рулевого устройства в виде поворотной направляющей насадки, их особенность и техническая новизна, но без подробной детализации всех узлов конструкции.The presented images of figures 1-6 show the general idea of the proposed partially submerged disk multi-blade propulsion and steering device in the form of a rotary guide nozzle, their feature and technical novelty, but without detailed detailing of all structural components.
Предлагаемое устройство при исключительной простоте конструкции обеспечивает выполнение всех вышеперечисленных исходных требований, а анализ возможности его производства и практического использования дает следующие очевидные эксплуатационные преимущества по сравнению со сложными и дорогими движителями Арнесона:The proposed device, with its exceptional simplicity of design, ensures that all of the above initial requirements are met, and an analysis of the possibility of its production and practical use gives the following obvious operational advantages compared to complex and expensive Arneson propulsion units:
- простая и технологичная конструкции для массового производства;- simple and technological design for mass production;
- минимальная материалоемкость и масса;- minimum material consumption and weight;
- простота обеспечения непроницаемости надводных уплотнений дейдвудного устройства;- ease of ensuring the impermeability of the above-water seals of the stern tube device;
- минимальный уровень вибрации и шума;- minimum level of vibration and noise;
- минимальная пульсация гидродинамических сил за счет большого количества лопастей;- minimum pulsation of hydrodynamic forces due to a large number of blades;
- локализация брызгообразования рулевой насадкой при скоростном движении;- localization of spray formation by the steering nozzle during high-speed movement;
- возможность безопасно плавать на малых глубинах;- the ability to swim safely at shallow depths;
- доступность к механическим соединениям для сборки или разборки при ремонте;- accessibility to mechanical connections for assembly or disassembly during repair;
- безопасность для обитателей водной среды;- safety for the inhabitants of the aquatic environment;
- возможность использования на многих типах судов;- the ability to use on many types of ships;
- использование в производстве стандартного оборудования и существующих технологий;- use of standard equipment and existing technologies in production;
- высокий экспортный потенциал предлагаемого нового типа движительного и рулевого комплекса благодаря высоким техническим характеристикам, надежности, ремонтопригодности, меньшей стоимости, а также полному отсутствию зарубежных аналогов.- high export potential of the proposed new type of propulsion and steering complex due to high technical characteristics, reliability, maintainability, lower cost, as well as the complete absence of foreign analogues.
Еще одним важным преимуществом предлагаемого нового типа движителя и рулевого устройства является то, что оно не выступает за габариты кормовой части корпуса судна и надежно защищено от повреждений при швартовных операциях и случайных навалах.Another important advantage of the proposed new type of propulsion and steering gear is that it does not protrude beyond the dimensions of the aft part of the ship's hull and is reliably protected from damage during mooring operations and accidental bulks.
Учитывая уникальность нового типа движителя, предлагается дать ему наименование: «Частично погруженный дисковый движитель в рулевой направляющей насадке».Given the uniqueness of the new type of propulsion, it is proposed to give it a name: "Partially submerged disk propulsion in the steering guide nozzle."
После разработки документации нового типа движителя, проведении модельных испытаний, изготовления опытных образцов с различными размерами, формой и сечением лопастей, выбора материалов и технологии изготовления основных деталей и узлов, а также проведения гидродинамических и ресурсных испытаний будет окончательно сформулированы и поданы новые заявки с потенциальным Инвестором на оформление международных патентов.After the development of documentation for a new type of propulsion unit, carrying out model tests, manufacturing prototypes with different sizes, shapes and sections of blades, selecting materials and manufacturing technology for the main parts and assemblies, as well as conducting hydrodynamic and life tests, new applications will be finalized and submitted with a potential Investor for international patents.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2777848C1 true RU2777848C1 (en) | 2022-08-11 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU206332A1 (en) * | О. Е. Мезенцев, Я. Г. Файнберг, Р. Гальдикас , С. И. Вербукас | WINTERROOM DECORATIVE COLUMN SHIP | ||
US4645463A (en) * | 1980-04-07 | 1987-02-24 | Arneson Howard M | Marine outdrive apparatus |
SU1513386A1 (en) * | 1988-01-12 | 1989-10-07 | Предприятие П/Я А-1944 | Apparatus for testing shipъs power plant |
RU97705U1 (en) * | 2010-06-16 | 2010-09-20 | Александр Геннадьевич Давыдов | PARTLY DIPPED VENTORULE DRIVE A.G. DAVYDOVA (OPTIONS), UNIT FOR FASTENING A HYDROCYLINDER DRIVE TO A SHIP TRANSMISSION AND A HYDROCYLINDER |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU206332A1 (en) * | О. Е. Мезенцев, Я. Г. Файнберг, Р. Гальдикас , С. И. Вербукас | WINTERROOM DECORATIVE COLUMN SHIP | ||
US4645463A (en) * | 1980-04-07 | 1987-02-24 | Arneson Howard M | Marine outdrive apparatus |
SU1513386A1 (en) * | 1988-01-12 | 1989-10-07 | Предприятие П/Я А-1944 | Apparatus for testing shipъs power plant |
RU97705U1 (en) * | 2010-06-16 | 2010-09-20 | Александр Геннадьевич Давыдов | PARTLY DIPPED VENTORULE DRIVE A.G. DAVYDOVA (OPTIONS), UNIT FOR FASTENING A HYDROCYLINDER DRIVE TO A SHIP TRANSMISSION AND A HYDROCYLINDER |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2139757B1 (en) | Vessel with retractable motor/generator assembly | |
US7641526B1 (en) | Vessel and underwater mountable azimuthing thruster | |
US6332818B1 (en) | Propulsion system | |
EP1792826B1 (en) | Means for bearing a propulsion unit and a propulsion system for a waterborne vessel | |
US20060258233A1 (en) | Marine drive system | |
US9809289B2 (en) | Hull mounted, steerable marine drive with trim actuation | |
US5282763A (en) | Steerable bow thruster for swath vessels | |
CN104828231A (en) | Whole structure of 360-degree full-circle-swinging inside-and-outside-ship-side (dual engine) contra-rotating propeller propelling plant | |
EP3033271B1 (en) | A hull mounted, steerable marine drive with trim actuation | |
CA2412300C (en) | Hull and propeller arrangement | |
CN110254677A (en) | A new ice-breaking rudder based on the Magnus effect | |
RU2777848C1 (en) | Partially submersible disc motor in steering guard nozzle | |
US8356566B1 (en) | Multi-directional marine propulsor apparatus | |
JP2023532147A (en) | Double strut transmission housing structure for marine propulsion system | |
KR101127484B1 (en) | Arrangement in a counter rotating propulsion system | |
US9758226B1 (en) | Watercraft propulsion system | |
US3448710A (en) | Propelling and steering device | |
CN216834230U (en) | Double-deck screw side pushes away device | |
RU2523862C1 (en) | Highly protected versatile ship propeller | |
CN213677100U (en) | Ice-breaking pull-type full-rotation propeller for ship | |
EP3718874B1 (en) | Screw propeller of a pod drive of a vessel and pod drive comprising said screw propeller | |
KR102771576B1 (en) | Screw propeller of a pod drive of a vessel and pod drive comprising said screw propeller | |
EP4249369A1 (en) | A propulsion assembly for a marine vessel | |
ZA200305937B (en) | Marine propulsion system. | |
WO2018134469A1 (en) | A vessel |