ВОДОМЕТНЫЙ ДВИЖИТЕЛЬ Российский патент 1995 года по МПК B63H5/14 B63H23/24 B63H1/14 

Изобретение относится к судостроению и может быть использовано при создании судовых движителей водометного типа с улучшенными виброакустическими характеристиками.

Известны судовые движители водометного типа, которые используются на малых и специальных судах с уменьшенной осадкой, а также на больших судах в качестве вспомогательных движительных или подруливающих устройств. Установка таких устройств вызывает, как правило, увеличение шума и вибраций в соседних помещениях судна.

Эти недостатки могут быть преодолены при использовании совмещений конструкции типа погружной электродвигатель-гребной винт, принятый за прототип. Такой водометный движитель исключает необходимость использования гребных валов, проходящих через корпус судна и нуждающихся в уплотнениях. Водометный движитель выполнен в виде погружного электродвигателя-гребного винта и содержит статор, обтекаемую насадку, формирующую поток воды в районе гребного винта, гребной винт, на концах лопастей которого закреплена обечайка с ротором электродвигателя, вал гребного винта, установленный внутри капсулы статора посредством опор, которые могут быть выполнены в виде лопаток направляющего и спрямляющего аппаратов водометного движителя.

К недостаткам прототипа следует отнести непосредственную передачу в нем динамических усилий от элементов работающего электродвигателя и гребного винта на окружающие конструкции, в первую очередь на обтекаемую насадку, и через нее на корпус судна. При повышенной виброактивности устройства неизбежно ухудшаются и условия обитаемости на судне.

Изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в улучшении виброакустических характеристик устройства и снижении шума и вибрации, передаваемой на корпус судна от работающего движителя.

Для этого в известном погружном электродвигателе-гребном винте статор электродвигателя помещен в защитную капсулу, установленную с зазором внутри кольцевой ниши, выполненной в обтекаемой насадке, и закрепленную посредством кольцевых эластичных, например резинокордных, герметичных оболочек, расположенных в упомянутом зазоре заподлицо с обтекаемой поверхностью капсулы и насадки, причем замкнутый указанными оболочками объем зазора между капсулой и насадкой сообщен с источником сжатого воздуха.

Источник сжатого воздуха выполнен в виде резервуара, снабженного разделительной регулировочной мембраной, причем объем, отделенный мембраной от полости со сжатым воздухом, сообщен каналом с окружающей водной средой.

Предлагаемое устройство позволяет использовать преимущества моноблочного исполнения электродвигателя и гребного винта в насадке, исключающего необходимость применения нуждающегося в уплотнении длинного гребного вала, и обеспечить эффективную виброизоляцию практически всех виброактивных элементов электродвигателя и винта от окружающих конструкций. Это даст возможность не только улучшить собственные виброакустические характеристики устройства, например, уменьшить вибрации и звукоизлучение обтекаемой насадки, но и уменьшить шум и вибрацию в помещениях судна, обусловленные работой комбинированного водометного движителя.

На чертеже показан предлагаемый водометный движитель.

Движитель содержит статор электродвигателя 1, помещенный в защитную капсулу 2, обтекаемую насадку 3, в которой размещена защитная капсула, гребной винт 4, на концах лопастей которого закреплена обечайка с ротором электродвигателя 5, вал 6 гребного винта, установленный внутри капсулы статора на опорах 7. Защитная капсула установлена с зазором 8 внутри кольцевой ниши, выполненной в обтекаемой насадке, и закреплена посредством кольцевых эластичных, например резинокордных, герметичных оболочек 9, расположенных заподлицо с обтекаемой поверхностью капсулы и насадки, причем замкнутый указанными оболочками объем зазора между капсулой и насадкой сообщен с источником 10 сжатого воздуха.

Источник сжатого воздуха может быть выполнен в виде резервуара, снабженного разделительной регулировочной мембраной 11, причем объем, отделенный мембраной от полости со сжатым воздухом, сообщен каналом 12 с окружающей водной средой.

Обтекаемая насадка движителя может крепиться непосредственно снаружи корпуса судна или может быть выполнена в выдвижном варианте. Возможен также вариант установки устройства в проточном канале внутри корпуса судна, например у судов с уменьшенной осадкой.

Возможно применение устройства в условиях переменного давления окружающей водной среды, например на подводных или погружаемых в воду объектах.

Предлагаемый движитель работает следующим образом.

Перед началом и в ходе эксплуатации, по мере надобности, объем зазора между капсулой и насадкой заполняется сжатым воздухом, давление которого обеспечивает работу эластичных, например резинокордных, оболочек в качестве пневматических амортизаторов. Путем выбора массовоупругих характеристик элементов устройства достигается требуемое на практике значение низшей частоты эффективной виброизоляции и одновременно возможность передачи необходимых величин упора, развиваемого при работе движителя. Фактически устройство работает как объединенный в моноблок двигатель-движитель-амортизатор, конструкция которого допускает возможность широкого варьирования всех основных характеристик в зависимости от конкретных условий его применения. В частности, наличие регулировочной мембраны, например, позволяет обеспечить практическую неизменность эффективности амортизации в широком диапазоне изменения давления в окружающей водной среде.

Использование движителя дает возможность выбора геометрических размеров и формы гребного винта и числа его оборотов исходя из требований минимальной шумности, а также соответствующего выбора профилей проточного канала обтекаемой насадки и опор вала винта; возможность минимизации гидродинамических потерь путем выбора оптимального зазора между обечайкой винта с ротором и капсулой со статором; возможность подбора размеров зазора между капсулой и обтекаемой насадкой, а также профиля кольцевых упругих оболочек для эффективной работы амортизации и уменьшения гидродинамического сопротивления на участке их размещения.

Предварительные проработки и экспертные оценки показали, что по сравнению с прототипом уровни шума и вибраций, обусловленные работой предложенного устройства, могут быть снижены на 5-10 дб в широком диапазоне частот.

Использование: судостроение, а именно судовые движители водометного типа с улучшенными виброакустическими характеристиками, и направлено на снижение шума и вибрации, передаваемых на корпус судна от работающего движителя. Сущность изобретения: водометный движитель выполнен в виде погружного электродвигателя-гребного винта, содержащего статор, помещенный в защитную капсулу, обтекаемую насадку с размещенной в ней капсулой статора, гребной винт, на концах которого закреплена обечайка с ротором электродвигателя, и вал гребного винта, установленный внутри капсулы статора на опорах. Защитная капсула статора электродвигателя установлена с зазором внутри кольцевой ниши, выполненной в обтекаемой насадке, и закреплена посредством кольцевых эластичных герметичных оболочек, расположенных в упомянутом зазоре заподлицо с обтекаемой поверхностью капсулы и насадки, причем замкнутый указанными оболочками объем зазора между капсулой и насадкой сообщен с источником сжатого воздуха. Источник сжатого воздуха выполнен в виде резервуара, снабженного разделительной регулировочной мембраной. При этом объем, отделенный мембранной от полости со сжатым воздухом, сообщен каналом с окружающей водной средой. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. ВОДОМЕТНЫЙ ДВИЖИТЕЛЬ, содержащий насадку обтекаемой формы и погружной электродвигатель винт с ротором, размещенным на концах лопастей, валом гребного винта и статором, установленным внутри кольцевой ниши, выполненной в насадке и соединенной с источником сжатого воздуха, отличающийся тем, что статор электродвигателя помещен в защитную капсулу, размещенную с зазором относительно корпуса насадки, вал гребного винта установлен внутри капсулы на опорах, при этом капсула статора прикреплена к насадке посредством кольцевых эластичных, преимущественно резинокордных, герметичных оболочек, расположенных заподлицо с внутренней поверхностью капсулы и насадки. 2. Движитель по п. 1, отличающийся тем, что источник сжатого воздуха выполнен в виде резервуара, снабженного разделительной регулировочной мембраной, при этом объем, отделенный мембраной от полости со сжатым воздухом, сообщен каналом с окружающей водной средой.