СУДОВАЯ ДВИГАТЕЛЬНО-ДВИЖИТЕЛЬНАЯ УСТАНОВКА КАШЕВАРОВА "СДДУК" Российский патент 1996 года по МПК B63H11/06 

Изобретение относится к судостроению, в частности к двигательно-движительным установкам атомных судов, преимущественно атомных подводных лодок.

Известна судовая двигательно-движительная установка, содержащая трубу движителя и блоки цилиндров, каждый из которых включает цилиндр для пара с поршнем и трубой для отвода отработанного пара и цилиндр для морской воды с поршнем и трубой подвода забортной морской воды, причем поршни упомянутых цилиндров жестко соединены между собой штоком (см. патент СССР N 5159, кл. В 63 Н 11/06, публ. 1928 г.).

Данная установка принята в качестве наиболее близкого аналога изобретения.

Известная установка недостаточно надежна в работе, имеет большие массогабаритные характеристики и низкий КПД.

Техническим результатом изобретения является устранение указанных недостатков.

Он достигается тем, что судовая двигательно-движительная установка, преимущественно атомной подводной лодки, содержащая трубу движителя и блоки цилиндров, каждый из которых включает цилиндр для пара с поршнем и трубой отвода отработанного пара и цилиндр для морской воды с поршнем и трубой подвода забортной морской воды, причем поршни упомянутых цилиндров жестко соединены между собой, снабжена втулками, каждая из которых установлена между стенками цилиндра для пара и цилиндра для морской воды, через которую пропущен соединяющий их поршни шток,
камерой высокого давления пара и камерой высокого давления воды, причем цилиндры для пара сообщены патрубками, снабженными управляемыми клапанами, с камерой высокого давления пара, а цилиндры для морской воды сообщены патрубками, снабженными самооткрывающимися клапанами, с камерой высокого давления воды, при этом камера высокого давления пара сообщена с паропроводом от атомного реактора, а камера высокого давления воды сообщена водоводом с кольцевым зазором, образованным трубой движителя и патрубком со скошенными носовым и кормовым торцами, коаксиально установленным в этой трубе.

Кроме того, блоки цилиндров установлен по бортам атомохода.

Кроме того, каждая из упомянутых выше втулок выполнена с внутренними кольцевыми проточками, средняя из которых заполнена машинным маслом, а в крайних установлены разрезные маслосъемные кольца, плотно прилегающие к поверхности штока.

Кроме того, каждый цилиндр для пара снабжен электродатчиком положения поршня.

Кроме того, упомянутый кольцевой зазор между трубой движителя и патрубком выполнен увеличивающимся по площади в поперечном сечении к кормовому скошенному торцу патрубка, а передний скошенный торец патрубка имеет площадь входного поперечного сечения больше, чем площадь проходного поперечного сечения в средней части патрубка.

Кроме того, блок цилиндров снабжен гидротурбиной, соединенной с электрогенератором, установленным в вышеупомянутом водоводе, для выработки электроэнергии для технических и бытовых нужд судна.

На фиг. 1 изображено горизонтальное сечение установки атомной подводной лодки; на фиг. 2 сечение по А А на фиг. 1; на фиг. 3 сечение по А А на фиг. 1 в увеличенном виде; на фиг. 4 осевое сечение втулки; на фиг. 5 - сечение по Б Б на фиг. 3; на фиг. 6 сечение по В В на фиг. 3; на фиг. 7 сечение по Г Г на фиг. 6; на фиг. 8 сечение по Д Д на фиг. 3; на фиг. 9 вертикальное сечение блока цилиндров с устройствами для выработки электроэнергии, установленных на корме судна.

Подводная лодка 1 имеет два блока цилиндров 2 двигателя и два движителя 3, установленные по ее бортам.

Блок цилиндров имеет четыре цилиндра 4 насоса для морской воды и четыре цилиндра 5 для пара ядерного реактора (на фиг. не показан), установленные соосно. При этом поршни 6 и 7 соответственно цилиндров 4 и 5 жестко соединены штоком 8, проходящим через торцевые стенки 9 и 10 цилиндров 4 и 5 и через втулку 11, соединяющую торцевые стенки 9 и 10. В центральной части блока установлены камеры 12 высокого давления морской воды и камера 13 высокого давления пара, соединенные соответственно патрубками 14 и 15 с цилиндрами 4 и патрубками 16 и 17 с цилиндрами 5. Между двумя верхними цилиндрами 4 и двумя нижними цилиндрами 4 установлены соответственно трубы 18 и 19, подводящие морскую воду к цилиндрам 4 от отверстий 20 в носовой части лодки. Между двумя верхним и нижним цилиндрами 5 установлены трубы 21 и 22, отводящие отработанный пар низкого давления из цилиндров 5 в ядерный реактор. Трубы 18 и 19 соединены с цилиндрами 4 с помощью патрубков 23 и 24, на которых установлены самооткрывающиеся впускные клапаны в виде дверцы 25, перекрывающие патрубки 23 и 24 в тот момент, когда давление воды в цилиндре 4 становится
выше давления воды за бортом лодки. Дверцы 25 имеют пружины, закрывающие их и тем самым перекрывающие патрубки 23 и 24. Открываются дверцы 25 давлением воды, преодолевающим сопротивление пружин. Трубы 21 и 22 соединены с цилиндрами 5 с помощью патрубков 26 и 27, на которых установлены управляемые компьютером клапаны 28 и 29, перекрывающие эти патрубки по электросигналам электродатчиков 30, 31 и 32 положения поршня 7. Аналогичные клапаны 33 и 34 установлены на патрубках 16 и 17. На патрубках 14 и 15 установлены самооткрывающиеся клапаны-дверцы 35 и 36, открывающиеся в тот момент, когда давление воды в цилиндре 4 станет выше давления воды в камере 12. Дверцы 35 и 36 имеют пружины, стремящиеся повернуть дверцы в положение, перекрывающее патрубками 14 и 15.

Камера 12 соединена водоводом 37 с кольцевым зазором 38 между патрубком 39 и трубой 40 движителя 3. Кольцевой зазор 38 в своей средней части имеет наименьшую площадь поперечного сечения. У торцевого среза патрубка 39 площадь поперечного сечения щелевого зазора увеличивается в несколько раз.

Втулка 11 (фиг. 4) имеет в средней части кольцевую выточку 41, заполненную машинным маслом по маслопроводу 42. Слева и справа от кольцевой выточки 41 установлены в кольцевых выточках разрезные маслосъемные кольца 43, плотно прилегающие к штоку 8.

Выработка электроэнергии, необходимой для технических и бытовых нужд, производится блоком цилиндров 2 (фиг. 9) соответствует мощности с гидротурбиной 44, установленной в водоводе 37, идущему от блока 2 за борт (за корму или под дно) подводной лодки. Гидротурбина 44 с помощью вала 45 соединена с электрогенератором 46.

Установка на надводном корабле вместе с ядерным реактором может быть выполнена в его кормовой части при вертикальном расположении блока цилиндров, в котором цилиндры 5 будут находиться над цилиндрами 4, а движитель 3 вмонтирован в дно кормы корабля.

Работа установки осуществляется следующим образом.

На фиг. 5 стрелками показано направление движения поршней 6 и 7 в цилиндрах 4 и 5 блока цилиндров 2. Это движение поршней 6 и 7 со штоком 8 происходит под воздействием высокого давления пара, поступившего из ядерного реактора в правую часть цилиндра 5 через камеру 13 патрубок 17 и правый впускной клапан 34.

При этом левый впускной клапан 33 закрыт, а отработанный пар выходит через левый клапан 28 и патрубок 26 в трубу 21 паропровода низкого давления ядерного реактора. Правый впускной клапан 39 в этот момент времени закрыт.

Движение влево поршня 6 происходит при открытом левом выпускном клапане 35, закрытым правым выпускным клапаном 36, открытом правым впускным клапаном 25 и закрытым левым впускным клапаном 25.

При движении поршня 7 влево он заденет электродатчик 431, установленный на боковой поверхности цилиндра 5 на равном расстоянии от торцевых поверхностей цилиндра 5. По электросигналу электродатчика 31 компьютер закроет впускной клапан 34 и дальнейшее движение влево поршня 7 будет происходить за счет расширения пара, находящегося в правой части цилиндра 5, уменьшения давления и температуры пара вплоть до того, момента, когда поршень 7 коснется левого электродатчика 30. При этом по электросигналу (электроимпульсу) левого датчика 30 будет закрыт левый
выпускной клапан 29 и открыты левый впускной клапан 33 и правый выпускной клапан 29, в результате чего поршень 7 начнет движение вправо. Движение вправо поршня 6 вызовет закрытие левого клапана 35 и правого клапана 25 и открытие правого клапана 36 и левого клапана 25.

При каждом направлении движения поршня 6 в камеру 12 высокого давления воды будет поступать из цилиндра 4 вся вода находящаяся перед поршнем 6 по ходу его движения. Для более равномерного поступления воды в камеру 12 в блоке цилиндров 1 время срабатывания впускных клапанов 33 и 34 пара высокого давления смещено в каждом из четырех цилиндров 5 на 1/4 времени хода поршня 7 в одном направлении.

Вода, поступившая в камеру 12 из цилиндра 4 через водовод 37, проходит в кольцевую щель 38 между патрубком 39 и трубой 40 движителя 3, создавая силу тяги, равную произведению давления воды на площадь кольцевой щели в плоскости перпендикулярной оси движителя 3.

Скорость движения лодки можно изменять включая в работу один, два, три и четыре цилиндра 7 (вернее включая в работу клапаны 33, 34, 28 и 29 цилиндров 7) правого и левого блока цилиндров 2 лодки 1. Для поворота лодки с малым радиусом кривизны траектории движения помимо соответствующего поворота руля курса производят включение блока цилиндров 1 того борта, в сторону которого необходимо выполнить поворот, при включенном блоке цилиндров 1 противоположного борта.

Использование: судостроение. Сущность изобретения: судовая двигательно-движительная установка содержит трубу движителя и блоки цилиндров, каждый из которых включает цилиндр 5 для пара с поршнем 7 и трубой 22 для отвода отработанного пара и цилиндр 4 для морской воды с поршнем 6 и трубой подвода забортной морской воды. Поршни 6 и 7 цилиндров 4 и 5 жестко соединены между собой штоком 8. Между стенками цилиндров 4 и 5 установлена втулка 11, через которую пропущен соединяющий поршни 6 и 7 шток 8. Цилиндры 5 сообщены патрубками 16 и 17 с камерой 13 высокого давления пара, а цилиндры 4 сообщены патрубками 14 и 15 с камерой 12 высокого давления морской воды. Камера 13 сообщена с паропроводом от атомного реактора, а камера 12 сообщена водоводом с кольцевым зазором, образованным трубой движителя и патрубком со скошенными носовым и кормовым торцами, коаксиально установленным в этой трубе. 5 з.п. ф-лы. 9 ил.

1. Судовая двигательно-движительная установка преимущественно атомной подводной лодки, содержащая трубу движителя и блоки цилиндров, каждый из которых включает в себя цилиндр для пара с поршнем и трубой для отвода отработанного пара и цилиндр для морской воды с поршнем и трубой подвода забортной морской воды, причем поршни упомянутых цилиндров жестко соединены между собой штоком, отличающаяся тем, что она снабжена втулками, каждая из которых установлена между стенками цилиндра для пара и цилиндра для морской воды, через которые пропущен соединяющий их поршни шток, камерой высокого давления пара и камерой высокого давления морской воды, причем цилиндры для пара сообщены патрубками, снабженными управляемыми клапанами, с камерой высокого давления пара, а цилиндры для морской воды сообщены патрубками, снабженными самооткрывающимися клапанами, с камерой высокого давления морской воды, при этом камера высокого давления пара сообщена с паропроводом от атомного реактора, а камера высокого давления воды сообщена водоводом с кольцевым зазором, образованным трубой движителя и патрубком со скошенными носовым и кормовым торцами, коаксиально установленным в этой трубе. 2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что блоки цилиндров установлены по бортам атомохода. 3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что каждая из втулок выполнена с внутренними кольцевыми проточками, средняя из которых заполнена машинным маслом, а в крайних установлены разрезные маслосъемные кольца, прилегающие к поверхности штока. 4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что каждый цилиндр для пара снабжен электродатчиками положения поршня. 5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что кольцевой зазор между трубой движителя и патрубком выполнен увеличивающимся по площади в поперечном сечении к кормовому скошенному торцу патрубка, а передний скошенный торец патрубка имеет площадь входного поперечного сечения больше, чем площадь проходного поперечного сечения в средней части патрубка. 6. Установка по п.1, отличающаяся тем, что блок цилиндров снабжен гидротурбиной, соединенной с электрогенератором, установленными в упомянутом водоводе, для выработки электроэнергии для технических и бытовых нужд судна.