НАВЕСНОЕ ПОДРУЛИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 1996 года по МПК B63H25/42 

Изобретение относится к судостроению, в частности к судовым устройствам для управления судном.

Известно подруливающее устройство, выполненное в виде водометного устройства (авт. св. СССР N 1211146, кл. В 63 Н 25/46, 1986), содержащее водозаборник, осевой насос и два выходных канала, с помощью которых обеспечивается выброс воды в сторону левого или правого борта. В каналах установлены заслонки, которые также могут быть использованы в качестве направляющих лопаток. Подруливающее устройство жестко крепится либо в корпусе, либо на поверхности судна в его подводной части.

Данное устройство с точки зрения его гидромеханической эффективности имеет существенные недостатки: перемещение жидкости в искривленном канале сопряжено с потерями напора в потоке; значительное искривление набегающего потока и, следовательно, повышенное сопротивление на входе в водомет при движении судна по криволинейной траектории (на повороте); поскольку устройство является стационарным, для его осмотра и ремонта необходимо осушать оконечность судна.

Наиболее близким к предлагаемому является подруливающее устройство навесного типа (патент США N 2359382, кл. В 63 Н 25/42, опубл. 1944), содержащее пропульсивный блок, закрепленный в оконечности балки, второй конец которой связан с корпусом судна, причем пропульсивный блок посредством тросов соединен с приводом его подъема.

Конструкцией устройства предусмотрено, что плоскость действия винта в любом случае остается неизменной (она параллельна диаметральной плоскости судна). Из этого следует, что при поступательном движении судна направление набегающего на винт потока перпендикулярно оси его вращения, то есть винт работает с минимальной эффективностью.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Навесное подруливающее устройство, содержащее пропульсивный блок, закрепленный в оконечности балки, второй конец которой связан с корпусом судна, причем пропульсивный блок посредством тросов соединен с приводом его подъема, снабжено жестким профилированным кольцом, которым пропульсивный блок соединен с балкой, причем жесткое профилированное кольцо связано с пропульсивным блоком с возможностью их относительного углового перемещения вокруг оси, перпендикулярной плоскости кольца, а с балкой кольцо связано с возможностью их относительного углового перемещения вокруг оси, параллельной плоскости кольца, при этом пропульсивный блок соединен с вышеупомянутыми тросами в двух диаметрально противолежащих и наиболее удаленных от его оси вращения точках, выполнен с П-образной насадкой и снабжен двумя рулями.

Кроме того, устройство снабжено приводом углового перемещения пропульсивного блока относительно жесткого профилированного кольца, причем привод включает гибкую тягу, а его механизм размещен в полости упомянутой балки.

На фиг. 1 изображен состав, образованный из толкача и двух барж, причем на головной барже установлено подруливающее устройство; на фиг.2 навесное подруливающее устройство, вид сбоку; на фиг.3 то же, вид сверху; на фиг.4 разрез А-А на фиг.2; на фиг.5 вид Б на фиг.4; на фиг.6 разрез В-В на фиг.4; на фиг. 7 разрез Г-Г на фиг.5; на фиг.8 разрез А-А на фиг.2 после поворота пропульсивного блока относительно кольца на угол α на фиг.9 узел I на фиг.3; на фиг.10 разрез Д-Д на фиг.9.

Навесное подруливающее устройство установлено, например, в носовой оконечности несамоходного судна 1. Устройство включает балку 2, выполненную в виде рамы, у которой одна оконечность шарнирно закреплена на корпусе судна 1, а другая также шарнирно связана с жестким профилированным кольцом 3 посредством закрепленных на нем двух цилиндрических кронштейнов 4.

Кольцо 3 охватывает корпус пропульсивного блока 5, у которого по окружности выполнено соответствующее кольцу 3 углубление. Между поверхностями кольца 3 и блока 5 заключены ролики 6. Это создает возможность углового перемещения (поворота) блока 5 относительно кольца 3 вокруг оси, перпендикулярной плоскости кольца 3. Такой поворот выполняется как в правую, так и в левую сторону с помощью гибких тяг 7, у которых один конец закреплен в диаметральной плоскости блока 5 (точки крепления F и К на фиг.4), а другой связан с брусом 8, имеющим отверстие с винтовой нарезкой и перемещающимся вдоль червячного вала 9 при работе двигателя 10. Поворот блока 5 осуществляется стравливанием одной из тяг 7 и одновременным натяжением другой.

Гибкие тяги 7 проходят по поверхности блока 5 и через отверстие (прорезь) 11 и в торцовой части балки 3 пропущены в полость последней, где находится механизм привода.

Привод гибких тяг 7 может быть упрощен, если обе тяги 7 присоединить к одному (общему) механизму.

Подруливающее устройство также включает жесткую объемную консоль 12, которая закреплена на корпусе судна 1 и располагается над пропульсивным блоком 5. На консоли 12 размещен барабан 13 системы привода тросов 14, концы которых закреплены на блоке 5 в двух диаметрально противолежащих и наиболее удаленных от оси вращения блока 5 точках.

Корпус пропульсивного блока 5 выполнен в виде водонепроницаемого объема, в котором размещен мотор 15 привода гребного винта 16. В качестве мотора 15 может быть использован гидромотор. На днище корпуса блока 5 закреплены две стенки, образующие вместе с днищем П-образную насадку 17 гребного винта 16. Поворотные рули 18 непосредственно прилегают к насадке 17. Привод поворота рулей 18 не показан.

Источником энергии для подруливающего устройства может служить двигатель (электрическая установка 19), размещенный на палубе судна 1. Энергетическая установка 19 связана с гидромашиной 20, а также через муфту сцепления (не показана) и цепную передачу с барабаном 13. С помощью гидромашины 20 рабочая жидкость (масло) по трубопроводам 21 прокачивается через мотор 15, от которого вращающий момент через систему валов подается к гребному винту 16.

При реализации описанной системы передачи вращающего момента от энергетической установки 19 к гребному винту 16 возникает сложность в конструктивном исполнении трубопровода 21 в местах шарнирных соединений: судно-балка, балка-кольцо, кольцо-блок. В рассматриваемом техническом решении в этих местах (узлах) предусмотрены гибкие, свернутые по винтовой линии (в виде спирали) участки трубопровода 21. При относительном угловом перемещении звеньев устройства в отмеченных местах спиральные участки трубопровода 21 сворачиваются или разворачиваются. Жесткие участки трубопровода 21 закреплены в полости балки 2 и в специальном кожухе 22.

Шарнирное крепление балки 2 на корпусе судна 1 целесообразно выполнить с амортизирующим звеном. В качестве такого звена предусмотрена резиновая втулка 23.

Подруливающее устройство используется следующим образом.

На период стоянки несамоходного судна 1 или при движении толкаемого состава на водохранилище (озеро) в условиях безветрия пропульсивный блок 5 вместе с балкой 2 с помощью тросов 14 поднимается из воды и крепится в верхнем положении под консолью 12 (детали крепления не показаны). В этих случаях нет необходимости в использовании подруливающего устройства, в то же время в поднятом положении обеспечивается лучшая его сохранность и исключается сопротивление движению, создаваемое устройством.

В работу подруливающее устройство вводится с целью обеспечения необходимой траектории и направления движения состава в условиях бокового ветра, при прохождении поворотов реки, маневрировании на рейде и у причала, прохождении каналов и шлюзов. Для приведения подруливающего устройства в рабочее положение блок 5 освобождается от крепления к консоли 12, а затем стравливанием тросов 14 с барабана 13 пропульсивный блок 5 погружается в воду до необходимой осадки, при этом сила веса балки 2 и блока 5 частично уравновешивается силой плавучести погруженного объема блока 5 и частично силой натяжения тросов 14.

После погружения винта 16 в воду с помощью системы привода, включающей энергетическую установку 19, гидромашину 20 и мотор 15, винт 16 включается в работу. Затем с использованием гибких тяг 7, бруса 8, червячного вала 9 и двигателя 10 блок 5 поворачивается относительно кольца 3 на необходимый угол. Например, если поворот судна 1 осуществляется в сторону правого борта, то блок 5 поворачивается таким образом, чтобы входное отверстие П-образной насадки 17 также было обращено в сторону правого борта судна 1 (на фиг.8 показан поворот на угол α). На необходимый угол также перекладываются рули 18. В итоге на пропульсивном блоке 5 генерируется подруливающая сила, стремящаяся развернуть носовую оконечность судна 1 в сторону правого борта.

Подруливающая сила включает две составляющие: реактивную, которая создается работающим гребным винтом 16 и направлена по его оси, и активную, которая возникает в результате воздействия набегающего потока на вертикальные стенки П-образной насадки 17 и рули 18. Вторая составляющая это по сути "классическая" рулевая сила.

Подруливающая сила передается на судно 1 через кольцо 3 и балку 2. Поскольку вектор подруливающей силы, зарождающейся на блоке 5, не совпадает с плоскостью кольца 3, то возникает дестабилизирующий момент, стремящийся повернуть блок 5 вместе с кольцом 3 относительно балки 2 вокруг оси шарнирного соединения балки 2 и кольца 3. Действие дестабилизирующего момента нейтрализуется силами натяжения тросов 14. Кроме того, после поворота блока 5 на угол α (фиг.8) дестабилизирующий момент также воспринимается (нейтрализуется) моментом от сил реакции в узлах шарнирного соединения кольца 3 и балки 2. В итоге во всех случаях обеспечивается необходимая и стабильная посадка пропульсивного блока 5.

Подруливающее устройство может быть применено как для смещения оконечности судна 1 в сторону того или иного борта, так и при движении состава прямым курсом.

Использование: в судостроении. Сущность изобретения: навесное подруливающее устройство содержит пропульсивный блок 5, закрепленный в оконечности балки 2, шарнирно связанной с корпусом судна, и подвешенный на тросах 7, соединенных с их приводом. Пропульсивный блок 5 соединен с балкой 2 посредством жесткого профилированного кольца 3. Кольцо 3 связано с блоком 5 с возможностью их относительного углового перемещения вокруг оси, параллельной плоскости кольца за счет роликов, размещенных между блоком и кольцом. Блок 5 соединен с тросами 7 в двух диаметрально противолежащих и наиболее удаленных от его оси вращения точках. Корпус блока 5 выполнен в виде водонепроницаемого объема, в котором размещен мотор привода гребного винта. На днище корпуса блока 5 закреплены две стенки, образующие с днищем П-образную насадку гребневого винта. К насадке непосредственно примыкают поворотные рули. 1 з. п. ф-лы, 10 ил.

1. НАВЕСНОЕ ПОДРУЛИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО, содержащее пропульсивный блок, закрепленный в оконечности балки, второй конец которой шарнирно связан с корпусом судна, причем пропульсивный блок посредством тросов соединен с приводом его подъема, отличающееся тем, что оно снабжено жестким профилированным кольцом, которым пропульсивный блок соединен с балкой, причем жесткое профилированное кольцо связано с пропульсивным блоком с возможностью их относительного углового перемещения вокруг оси, перпендикулярной плоскости кольца, а с балкой кольцо связано с возможностью их относительного углового перемещения вокруг оси, параллельной плоскости кольца, при этом пропульсивный блок соединен с упомянутыми тросами в двух диаметрально противолежащих и наиболее удаленных от его оси вращения точках, выполнен с П-образной насадкой и снабжен двумя рулями. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что оно снабжено приводом углового перемещения пропульсивного блока относительно жесткого профилированного кольца, причем привод включает в себя гибкую тягу, а его механизм размещен в полости упомянутой балки.