ДВИЖИТЕЛЬНО-РУЛЕВОЙ КОМПЛЕКС Российский патент 1998 года по МПК B63H5/125 B63H20/10 

Изобретение относится к судостроению, а более конкретно - к забортным движительно-рулевым комплексам (ДРК), преимущественно для плавсредств, используемых в условиях мелководья и транспортируемых по суше.

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является движительно-рулевой комплекс судна, используемого в условиях мелководья и транспортируемого по суше [1 - прототип].

Известный ДРК содержит полноповоротную угловую колонку с гребным винтом в насадке, соединенную с корпусом судна посредством подвески с приводом поворота колонки и приводом гребного винта, при этом подвеска выполнена в виде замкнутого плоского трехзвенного механизма, образованного двумя рычагами и гидроцилиндром, соединенным шарнирно.

Однако известный ДРК не может быть эффективно использован в качестве движителя в условиях мелководья, особенно на плавсредстве с переменной осадкой, например, на моторном звене в составе перевозного парома или наплавного моста, так как в узле соединения колонки с подвеской и в самой подвеске отсутствует поперечная и продольная защита колонки от повреждения при задевании (ударе) колонки о посторонний предмет или грунт от усилия, превышающего величину тяги движителя.

Изобретение предназначено для повышения надежности работы ДРК при эксплуатации плавсредства в условиях мелководья, в засоренной акватории.

Технический результат достигается тем, что в ДРК с признаками, присущими ближайшему аналогу, полноповоротная откидная колонка снабжена сменными срезными предохранительными штифтами, установленными в узле шарнирного соединения колонки с подвеской и в верхней тяге подвески для защиты от повреждений при ударах в продольном и поперечном направлениях, при этом штифты рассчитаны на срез от усилия, превышающего величину упора гребного винта.

Технический результат достигается также тем, что в верхней тяге подвески съемные срезные предохранительные штифты установлены во втулках попарно и размещены в овальном отверстии подвижной планки тяги и разделены между собой перемычкой тяги, а верхняя тяга подвески снабжена поворотным закладным упором, временно фиксирующим тягу в рабочем положении при срезании предохранительного штифта, и снабжена гидравлическими амортизаторами, предохраняющими от срезания второй предохранительный штифт при возвращении поворотной откидной колонки в рабочее положение после срезания первого предохранительного штифта и откидывания колонки.

Для достижения технического результата каждый из гидравлических амортизаторов может быть выполнен в виде гидроцилиндра, снабженного двумя полостями, перепускным каналом, перегородками с калиброванными отверстиями в каждой полости и поршневым штоком, имеющим увеличенного диаметра пояски, которые, взаимодействуя с калиброванными отверстиями перегородок гидроцилиндра при возвращении поршневого штока в исходное рабочее положение после срезания предохранительного штифта и преодоления препятствия, образуют по периметру узкую щель-дроссель, затрудняющую переток рабочей жидкости из одной полости гидроцилиндра в другую.

На фиг. 1 изображен ДРК в рабочем положении, вид сбоку; на фиг. 2 - то же, разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - то же, разрез Б-Б на фиг. 2; на фиг. 4 - то же, разрез В-В на фиг. 3; на фиг. 5 - то же, вид Г на фиг. 1; на фиг. 6 - то же, разрез Г-Г на фиг. 5; на фиг. 7 - то же, узел I на фиг. 6; на фиг. 8 - то же, узел II на фиг. 5; на фиг. 9 - то же, сечение Д-Д на фиг. 1.

Движительно-рулевой комплекс (ДРК) плавсредства выполнен в виде полноповоротной откидной колонки, включающей верхний угловой редуктор 1, нижний угловой редуктор 2, гребной винт 3 в направляющей насадке 4, подвеску в форме параллелограмма, соединяющую колонку с корпусом плавсредства 5, состоящую из параллельно расположенных между собой верхней тяги 6, нижней тяги 7, гидроцилиндра заглубления 8, привод гребного винта 9, привод поворота нижнего углового редуктора с гребным винтом в направляющей насадке 10 вокруг вертикальной оси 11 и сервомотор откидывания колонки 12.

Верхняя и нижняя тяги подвески укреплены шарнирно в корпусе верхнего редуктора 13 и в корпусе сервомотора откидывания 14 с помощью параллельных между собой горизонтальных осей 15, 16, 17 и 18.

Полноповоротная откидная колонка имеет защиту от повреждений при задевании (ударе) колонки о посторонний предмет или грунт дна водоема от усилия, превышающего величину упора гребного винта. Защита колонки от ударов в продольном направлении выполнена в виде сменных срезных предохранительных штифтов 19 и 20, установленных в двух верхних втулках 21, укрепленных в овальных отверстиях 22 подвижной планки тяги 23 и разделенных перемычкой тяги 24, и в двух нижних втулках 25, укрепленных в направляющей планке 26. Верхняя тяга подвески включает также два цилиндра 27, два поршневых штока 28 с проушинами 29, соединенными между собой траверсой 30, которая штифтом 31 соединена с подвижной планкой тяги 23.

В районе установки смежных срезных предохранительных штифтов на горизонтальной оси 32 укреплены поворотный закладные упоры 33, которые при срезании предохранительного штифта вводятся в щель 34 между подвижной планкой тяги 23 и направляющей 26 и фиксируют верхнюю тягу в рабочем положении до замены срезанного предохранительного штифта на новый (из ЗИПа). Шток 28 входит в цилиндр 27, имеет посредине поршень 35, уплотняемый резиновым кольцом 36, а по краям - утолщения 37, которые совместно с выступом 38 в цилиндре 27 и выступом 39 во втулке 40 образуют по периметру узкие щели-дроссели 41, которые предохраняют от срезания второй предохранительный штифт при возвращении колонки в рабочее положение после срезания первого предохранительного штифта.

Полости цилиндров 27 до определенного уровня залиты рабочей жидкостью. Поршень 35 штока 28 разделяет их на две полости 42 и 43, которые между собой сообщены через перепускной канал - верхний бачок 44 большими отверстиями 45.

Корпус верхнего углового редуктора и колонка в целом имеют возможность повернуться вокруг горизонтальной оси 46 при задевании (ударе) колонки о посторонний предмет или грунт в перпендикулярном направлении.

От самопроизвольного поворота вокруг горизонтальной оси 46 корпус верхнего углового редуктора удерживается двумя кулачками 47, которые подпираются тарельчатыми пружинами 48 и упираются в наклонные плоскости 49 выступов корпуса подвески 50. Кулачки 47 размещены в отверстиях 51 приварышей 52 верхнего углового редуктора, расположенных симметрично относительно горизонтальной оси 46.

От поворота кулачки 47 удерживаются болтами 53. Каждый кулачок 47 имеет свой механизм запирания - между торцом 54 стержня 55 и торцом 56 штока 57 на направляющих плоскостях 58 рейки 59 установлен флажок 60. Рейка 59 пружиной подпирается во внутрь корпуса верхнего углового редуктора и ее ролик 62 все время прижат к диску-кулачку 63. Когда ролик 62 рейки находится во впадине диска-кулачка 63, флажок 60 находится по оси между торцами стержня 55 и штока 57. Шток 57 удерживается от перемещения осью 64, которая связана с корпусом при помощи срезного предохранительного штифта 65. В этом положении кулачок 47 не может вдавливаться во внутрь отверстия 51 от осевой силы, возникающей в наклонной плоскости 49 корпуса верхнего углового редуктора. В таком положении кулачок 47 заперт, и он удерживает упор гребного винта. Когда ролик 62 рейки 59 отжимается выступом диска-кулачка 63, флажок 60 отходит от центра осей стержня и штока, зазор между ними становится пустым и кулачок 47 может вдавливаться во внутрь отверстий 51 приварышей 52 и выйти из зацепления с наклонной плоскостью 49. В таком положении кулачок 47 не заперт. Диск-кулачок 63 имеет специальный профиль. При повороте колонки поперек ее продольной оси 46 один кулачок 47 находится в запертом состоянии и удерживает силу упора от гребного винта 3, а другой кулачок 47 - в незапертом состоянии. Когда колонка повернута "вперед" или "назад", т.е. вдоль продольной оси 46, оба кулачка 47 находятся в запертом состоянии. Этим обеспечивается удержание колонки в рабочем положении от действия упора гребного винта и возможность ее откидывания от силы, возникающей с противоположной упору стороны при наезде на препятствие - посторонний предмет или грунт. После преодоления препятствия под действием упора и веса колонка поворачивается обратно в рабочее положение.

В случае приложения на кулачок 47 силы больше расчетной во избежание поломки колонки в механизме поперечной защиты предусмотрен срезной предохранительный штифт 65 (фиг. 3).

Работа движительно-рулевого комплекса осуществляется следующим образом.

После спуска плавсредства на воду движительно-рулевой комплекс с помощью сервомотора откидывания 12 переводится в рабочее положение (фиг. 1).

Необходимое заглубление насадки 4 с гребным винтом 3 обеспечивается с помощью гидроцилиндра заглубления 8, который при выдвижении штока увеличивает заглубление, при втягивании штока - уменьшает заглубление.

Вращение гребного винта 3 осуществляется от трансмиссии двигателя 66 через привод гребного винта 9 (фиг. 9), верхний угловой редуктор 1 и нижний угловой редуктор 2.

При ходе плавсредства 5 "вперед" (фиг. 1) гребной винт 3 с насадкой 4 создают упор в направлении 67, при этом верхняя тяга 6 работает на растяжение и фиксируется в этом положении предохранительным штифтом 19, усилие среза которого больше упора гребного винта 3. При ударе насадки или гребного винта о посторонний предмет (камень, бревно) или задевании о грунт на них будет действовать сила удара 68, которая может значительно (во много раз) превосходить величину упора 67 гребного винта. Чтобы движительно-рулевой комплекс не разрушился, в момент удара срабатывает продольная защита следующим образом.

Верхний угловой редуктор 1 с насадкой 4 и гребным винтом 3 в направлении силы удара 68 поворачиваются вокруг горизонтальной оси 16, и ось 15, проушины 29, траверса 30 и штоки 28 перемещаются в сторону цилиндров 27. Траверса 30 через штифт 31 передвинет подвижную планку 23, которая переместит втулку 21 и произойдет срезание сменного предохранительного штифта 20. При передвижении штоков 28 масло поршнем 35 выталкивается из одной полости 43 цилиндра в другую полость 42 через большие отверстия 45 и перепускной канал 44, что без препятствий позволяет быстро откинуться колонке. После преодоления препятствия (камень, бревно и др.) под действием упора гребного винта и веса колонки штоки 28, проушины 29 и траверса 30 возвращаются в исходное рабочее положение. Во избежание при этом удара и среза сменного предохранительного штифта 19, который удерживает упор гребного винта (срезан был противоположный штифт 20) вступают в действие гидравлические демпферы: утолщение штоков 37 входит в сужение цилиндра 39, и выталкиваемое поршнем 35 масло имеет возможность вытекать только через узкую кольцевую щель-дроссель 41, создается большое гидравлическое сопротивление и в исходное положение штоки 28 возвращаются с погашенной скоростью.

При задевании колонки о препятствие при ходе "назад" продольная защита срабатывает аналогично, при этом насадка 4 с гребным винтом 3 поворачиваются вокруг горизонтальной оси 16 против часовой стрелки, штоки 28 выходят из цилиндров 27 и срезается сменный штифт 19. При срезании штифтов рабочее положение ДРК временно до замены срезанного штифта восстанавливают при помощи поворотных закладных упоров 33, вводимых в щель 34 между подвижной планкой 23 и направляющей планкой 26.

Верхний угловой редуктор 1 имеет возможность повернуться вокруг продольной оси 46, это позволяет повернуться всей колонке вокруг продольной оси 46 при ударе колонки о подводное препятствие (камень, бревно и др.) в направлении, противоположном направлению упора и перпендикулярном продольной оси 46. При этом наклонная плоскость 49 выступа корпуса подвески 50, воздействуя на сопрягаемую наклонную поверхность одного из кулачков 47, вдавливает его в отверстие 51, и колонка откидывается от воздействия на нее препятствия. После преодоления препятствия пол действием упора гребного винта и веса колонка поворачивается обратно в рабочее положение.

В случае когда упор гребного винта действует в одном направлении, а плавсредство двигается по инерции (например, при резком маневрировании) в противоположном направлении, тогда на кулачок 47 может воздействовать сила выше расчетной, которая передается через стержень 55, флажок 60 на стержень 57, который срезает штифт 65, кулачок вдавливается внутрь отверстия 51, уходит с поверхности 49, позволяя колонке откинуться. После среза штифта 65 кулачок 47 удерживается в выдвинутом положении только силой тарельчатых пружин 48, которой недостаточно для удержания полного упора. Поэтому следует заменить срезанный штифт на новый из ЗИПа. До замены срезанного штифта 47 на новый в механизме поперечной защиты есть ступица с рукояткой 71, вворачивая которую в корпус можно обеспечить запирание кулачка 47 и нормальную работу поперечной защиты, кроме описанного случая при резком маневрировании плавсредства.

Защита ДРК от повреждений при ударах в продольном и поперечном направлениях значительно повысила его эксплуатационную надежность, практически исключив поломки колонки, особенно ее подвески при работе на мелководье в условиях засоренной акватории.

Работоспособность защиты и эксплуатационная надежность ДРК были подтверждены в ходе предварительных и государственных испытаний опытных образцов плавсредства, оснащенных ДРК предлагаемой конструкции, в условиях мелководья.

Использование: судостроение, движительно-рулевые комплексы (ДРК) плав средств. Сущность: полноповоротная откидная колонка снабжена продольной и поперечной защитой от повреждений, выполненной в виде сменных срезных предохранительных штифтов, срезание которых происходит при задавании (ударе) колонки о посторонний предмет или грунт от усилия, превышающего величину упора гребного винта. Верхняя тяга подвески снабжена гидравлическими амортизаторами, предохраняющими от срезания второй предохранительный штифт при возвращении колонки в рабочее положение после срезания первого штифта и откидывания колонки. Использование изобретения повышает эксплуатационную надежность ДРК, особенно при плавании на мелководье и в засоренной акватории. 4 з. п.ф-лы, 9 ил.

1. Движительно-рулевой комплекс плавсредства в виде полноповоротной откидной колонки, включающий в себя верхний угловой редуктор, нижний угловой редуктор с гребным винтом в направляющей насадке, подвеску в форме параллелограмма, состоящую из шарнирно закрепленных, параллельно расположенных между собой верхней и нижней тяг и гидроцилиндра заглубления, соединяющую колонку с корпусом плавсредства, привод гребного винта и привод поворота насадки с гребным винтом вокруг вертикальной оси, отличающийся тем, что полноповоротная откидная колонка снабжена сменными срезными предохранительными штифтами, установленными в узле шарнирного соединения колонки с подвеской и в верхней тяге подвески для защиты от повреждений при ударах в продольном и поперечном направлениях, при этом штифты рассчитаны на срез от усилия, превышающего величину упора гребного винта. 2. Комплекс по п.1, отличающийся тем, что в верхней тяге подвески съемные срезные предохранительные штифты установлены во втулках, попарно размещены в овальном отверстии подвижной планки тяги и разделены между собой перемычкой тяги. 3. Комплекс по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что верхняя тяга подвески снабжена поворотным закладным упором, веременно фиксирующим верхнюю тягу в рабочем положении после срезания предохранительного штифта. 4. Комплекс по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что верхняя тяга подвески снабжена гидравлическими амортизаторами, предохраняющими от срезания второй предохранительный штифт при возвращении поворотной откидной колонки в рабочее положение после срезания первого предохранительного штифта и откидывания колонки. 5. Комплекс по пп.1 - 4, отличающийся тем, что гидравлической амортизатор выполнен в виде гидроцилиндра, снабженного двумя полостями, перепускным каналом, перегородками с калиброванными отверстиями в каждой полости и поршневым штоком, имеющим увеличенного диаметра пояски, которые, взаимодействуя с калиброванными отверстиями перегородок гидроцилиндра при возвращении поршневого штока в исходное рабочее положение после срезания предохранительного штифта и преодоления препятствия, образуют по периметру узкую щель-дроссель, затрудняющую переток рабочей жидкости из одной полости гидроцилиндра в другую.