ДВИЖИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС СУДНА ЛЕДОВОГО ПЛАВАНИЯ Российский патент 1999 года по МПК B63H5/14 B63H5/16 

Описание патента на изобретение RU2141431C1

Изобретение относится к судостроению, в частности к движительному комплексу судна, предназначенного для эксплуатации во льдах.

В настоящее время большое внимание уделяется использованию высокоэффективных движительных комплексов, содержащих гребной винт, размещенный в направляющей насадке, эксплуатирующихся в ледовых условиях. Их применение способствует увеличению тяги движительного комплекса на 20-25%, заметному увеличению ледопроходимости судна и надежной защите лопастей движителя (в том числе ВРШ) от перегрузок. Однако, как показал опыт эксплуатации таких движителей на судах, работающих в ледовых условиях, входное отверстие насадки частично или полностью экранируется большими льдинами, подсасываемыми гребным винтом. Это приводит к значительной вибрации корпуса из-за появления нестационарных гидродинамических сил, ухудшению работы всех элементов валовой линии, потере тяговых характеристик движителя и необходимости частых остановок судна для удаления ледяной "пробки" реверсированием гребного винта.

Известен движительный комплекс судна, предназначенного для движения в тяжелых льдах, содержащий многолопастной гребной винт регулируемого шага в насадке, которая защищает на периферии гребной винт от льда. В переднем и заднем концах насадки закреплены неподвижные ледоразрушающие лопатки повышенной прочности, которые формируют поток перед гребным винтом и ограничивают размеры льдин, попадающих внутрь насадки (См. патент Великобритании по заявке N 2085827, МКИ В 63 H 5/14 от 6.05.82 г.).

Недостатком известного устройства является то, что неподвижные лопатки ледовой защиты направляющей насадки не способны предотвратить перекрывание входного отверстия насадки блоками льда, подсасываемыми гребным винтом.

Известен также движительный комплекс судна ледового плавания, содержащий гребной винт, закрепленный на гребном валу и размещенный внутри направляющей насадки, и ледоразрушающие элементы в виде лопаток или лопастей, выполненных с возможностью ломки и дробления льда, при этом ледоразрушающие элементы закреплены на валу гребного винта перед насадкой (см. патент Финляндии, FI, 91513A, 31.03.94, В 63 H 5/16, АО Аквамастер-Раума) - прототип.

Недостатком известного устройства является незащищенность входного отверстия направляющей насадки от забивания его обломками льда, что приводит к резкому снижению тяги движительного комплекса и увеличению вибрации корпуса судна.

Заявленное изобретение направлено на повышение эксплуатационных качеств судов ледового плавания путем обеспечения надежной защиты входного отверстия направляющей насадки движителя судна от забивания его обломками льда и повышение эффективности использования комплекса "винт-насадка" в тяжелых ледовых условиях.

Поставленная цель достигается тем, что в движительном комплексе судна ледового плавания, содержащем гребной винт, закрепленный на гребном валу и размещенный внутри направляющей насадки, и не менее двух ледоразрушающих элементов в виде лопаток или лопастей, выполненных с возможностью ломки и дробления льда, закрепленных на валу гребного винта перед насадкой, диаметр лопаток или лопастей выбран равным 0.6-0.8 диаметра гребного винта, и они установлены равномерно по окружности в поперечной к гребному валу плоскости на удалении от плоскости входного отверстия насадки до плоскости сечения лопаток или лопастей, проходящей через контур их максимального диаметра, равный (0.02-0.25) диаметра гребного винта.

Сущность заявленного изобретения поясняется рисунками, где на фиг. 1 показан движительный комплекс гребной винт в насадке с ледоразрушающими лопатками (лопастями); на фиг 2 - результаты модельных испытаний движительного комплекса.

Движительный комплекс судна ледового плавания состоит (фиг. 1) из гребного винта 1 в насадке 2, на гребном валу 3 которого закреплены ледоразрушающие лопатки или лопасти 4. Насадка жестко закреплена на корпусе судна 5. Лопатки 4 расположены перед насадкой на расстоянии Δ и выполнены с повышенной прочностью с тем, чтобы они эффективно выполняли другую основную функцию - разрушение и отбрасывание льда в области перед насадкой.

Диаметр ледоразрушающих лопаток или лопастей выбран таким образом, чтобы они эффективно выполняли свое функциональное назначение: эффективно отбрасывать и разрушать лед и формировать поток перед насадкой. Для этого их диаметр должен быть в 1.5-2 раза больше диаметра ступицы гребного винта. Верхний предел диаметра лопаток или лопастей выбран из необходимости выполнения очевидного требования недопустимости появления более значительных ледовых нагружений гребного вала, чем от открытого гребного винта. Лопатки (лопасти) в процессе работы движительного комплекса достаточно часто должны будут фрезеровать лед. При этом ледовый момент сопротивления вращению будет пропорционален их диаметру в степени 2-2.5 (см. например, 5th Lips Propeller Symposium, Drunen, The Nethоrlands, 19-20 May, 1983). Поэтому выбор диаметра ледоразрушающих лопаток представляет собой предмет исследования, который должен проводиться с учетом как характеристик движительного комплекса, так и кормовых обводов судна и условий его плавания во льдах. Модельные испытания показывают, что выбор диаметра лопаток (лопастей) в диапазоне 0.6-0.8 диаметра гребного винта является оптимальным.

Ледоразрушающие лопатки должны быть установлены перед направляющей насадкой на некотором удалении от носовой кромки насадки. При очень близком расположении лопаток от входного отверстия насадки отбрасывание лопатками льдин будет затруднено силами подсоса насадки. В этом случае все льдины в районе входного отверстия насадки будут разрушаться лопатками путем фрезерования, на что будет затрачиваться энергия вращения вала и нагружаться валопровод. Однако лопатки не могут быть установлены далеко впереди насадки, т. к. потеряют способность защиты винта и насадки. Результаты модельных испытаний показывают, что оптимальное расстояние между лопатками (лопастями) в точке их максимального диаметра и плоскостью входного отверстия насадки составляет 0.02-0.25 диаметра гребного винта в насадке.

Диаметр ледоразрушающих лопаток (лопастей), их количество и удаление от носовой кромки насадки для каждого конкретного судна и ледовых условий его плавания должно выбираться на основании испытаний в гидродинамическом и ледовом опытовом бассейнах.

Установка ледоразрушающих лопаток перед насадкой неизбежно приводит к уменьшению гидродинамической эффективности движительного комплекса. Поэтому потребовалась оценка степени влияния лопаток (лопастей) на гидродинамическую эффективность предлагаемого в заявке движителя. Авторами заявки были выполнены специальные сравнительные гидродинамические испытания движителя по заявке и изолированного комплекса винт - насадка. В обоих случаях использовался один и тот же комплект винт - насадка, а лопатки (лопасти) моделировались за счет установки на различных отстояниях перед насадкой дополнительной модели четырехлопастного винта, диаметр которого составлял 0.7 диаметра винта в насадке. С помощью динамометров измерялись гидродинамический упор на валу Тв, крутящий момент QΣ, упор насадки Тн а также частота вращения вала n и скорость движения движителя V. Рассчитывались значения безразмерных коэффициентов:
суммарного упора

и момента

движителя,
где ρ - плотность воды, D - диаметр винта в насадке, относительная поступь λ=V/nD и КПД движителя

Результаты модельных испытаний представлены на фиг. 2, где по оси абсцисс отложены значения λ, а по оси ординат - значение K, K и ηP.
Кривые (1), (2), (3) на этом графике соответствуют значениям K, K и ηP стандартного движительного комплекса винт - насадка. Кривые (4), (5) и (6) показывают изменение K, K и ηP соответственно, которые относятся к предлагаемому движителю.

Таким образом видно, что установка перед направляющей насадкой вращающихся лопаток-лопастей не ухудшает гидродинамической эффективности движителя по заявке в сравнении с комплексом винт - насадка.

В ледовых условиях движительный комплекс работает следующим образом. Гребной винт, как гидравлический движитель, развивает упор, который за счет использования направляющей насадки дополнительно увеличивается на 20-25%. Лопатки или лопасти, вращаясь вместе с гребным винтом, отбрасывают либо разрушают лед и препятствуют закрытию входного отверстия насадки.

Похожие патенты RU2141431C1

название год авторы номер документа
СУДОВАЯ ВИНТОРУЛЕВАЯ КОЛОНКА 1997
  • Алексеев Ю.Н.(Ru)
  • Андрюшин А.В.(Ru)
  • Беззубик О.Н.(Ru)
  • Беляшов В.А.(Ru)
  • Пашин В.М.(Ru)
  • Пономарев А.В.(Ru)
  • Спиро В.Е.(Ru)
RU2126762C1
СУДОВАЯ ВИНТОРУЛЕВАЯ КОЛОНКА ДЛЯ ДВИЖЕНИЯ И МАНЕВРИРОВАНИЯ СУДНА В ЛЕДОВЫХ УСЛОВИЯХ 1998
  • Алексеев Ю.Н.
  • Беззубик О.Н.
  • Беляшов В.А.
  • Бицуля А.В.
  • Пашин В.М.
  • Пономарев А.В.
  • Спиро В.Е.
RU2128126C1
УСТАНОВКА ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ МОДЕЛЕЙ СУДОВЫХ ДВИЖИТЕЛЕЙ 2001
  • Беззубик О.Н.
  • Беляшов В.А.
  • Холоменкова Л.В.
RU2216476C2
ЛЕДОКОЛЬНОЕ СУДНО 2003
  • Алексеев Юрий Николаевич
  • Беляшов Валерий Адамович
  • Беззубик Олег Николаевич
  • Денисов Валерий Иванович
RU2268193C2
КОМБИНИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ - ГРЕБНОЙ ВИНТ 1992
  • Кирпичников В.Ю.
  • Рябошапка П.П.
  • Савенко В.В.
RU2045448C1
ДИНАМОМЕТР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УСИЛИЙ НА МОДЕЛИ ГРЕБНОГО ВИНТА РЕГУЛИРУЕМОГО ШАГА 1995
  • Буззубик О.Н.
  • Беляшов В.А.
RU2104505C1
СПОСОБ ПРОВЕДЕНИЯ САМОХОДНЫХ МОДЕЛЬНЫХ ИСПЫТАНИЙ СУДОВ В ЛЕДОВОМ ОПЫТОВОМ БАССЕЙНЕ 2008
  • Лобачёв Михаил Павлович
  • Кильдеев Равиль Исмаилович
  • Сазонов Кирилл Евгеньевич
RU2384828C1
КОЛЕСНЫЙ ДВИЖИТЕЛЬНО-РУЛЕВОЙ КОМПЛЕКС СУДНА ЛЕДОВОГО ПЛАВАНИЯ 2011
  • Катенин Владимир Александрович
  • Гордеев Игорь Иванович
  • Похабов Владимир Иванович
  • Аносов Виктор Сергеевич
  • Жильцов Николай Николаевич
  • Чернявец Владимир Васильевич
RU2456201C1
СУДНО С ЧАСТИЧНО ПОГРУЖЕННЫМ ШНЕКОВЫМ ДВИЖИТЕЛЕМ 1996
  • Завьялов В.М.
  • Георгиевская Е.П.
  • Мавлюдов М.А.
  • Пашин В.М.
  • Пономарев А.В.
  • Садовников Ю.М.
RU2117602C1
ОДНОВИНТОВОЕ СУДНО 1993
  • Галушина М.В.
  • Каневский Г.И.
  • Куликов С.В.
  • Щередин В.Н.
RU2042572C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 141 431 C1

Реферат патента 1999 года ДВИЖИТЕЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС СУДНА ЛЕДОВОГО ПЛАВАНИЯ

Изобретение относится к судостроению, к движительным комплексам судов, предназначенных для эксплуатации во льдах. Сущность изобретения: в движительном комплексе, содержащем гребной винт в направляющей насадке и не менее двух ледоразрушающих элементов в виде лопаток или лопастей, закрепленных на валу винта перед насадкой, диаметр указанных лопаток или лопастей равен 0,6-0,8 диаметра гребного винта. Ледоразрушающие элементы установлены равномерно по окружности в поперечной к гребному валу плоскости. Плоскость сечения этих элементов, проходящая через контур их максимального диаметра, удалена от плоскости входного отверстия насадки на расстояние, равное 0,02-0,25 диаметра гребного винта. Использование изобретения обеспечивает повышение зксплуатационных качеств судов ледового плавания путем обеспечения надежной защиты движительного комплекса от забивания обломками льда и тем самым повышения его эффективности в тяжелых ледовых условиях. 2 ил.

Формула изобретения RU 2 141 431 C1

Движительный комплекс судна ледового плавания, содержащий гребной винт, закрепленный на гребном валу и размещенный внутри направляющей насадки, и не менее двух ледоразрушающих элементов в виде лопаток или лопастей, выполненных с возможностью ломки и дробления льда, закрепленных на валу гребного винта перед насадкой, отличающийся тем, что диаметр лопаток или лопастей равен 0,6 - 0,8 диаметра гребного винта, при этом они установлены равномерно по окружности в поперечной к гребному валу плоскости на удалении от плоскости входного отверстия насадки до плоскости сечения лопаток или лопастей, проходящей через контур их максимального диаметра, равном 0,02 - 0,25 диаметра гребного винта.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1999 года RU2141431C1

Способ нахождения суммы произведений нескольких пар сомножителей на счетно-аналитической машине табулятор и устройство для осуществления способа 1949
  • Бессонов Н.И.
SU91513A1
ПУЛЯ ПАТРОНА ОХОТНИЧЬЕГО НАРЕЗНОГО ОРУЖИЯ 1993
  • Шейнин С.М.
  • Корнейчев И.П.
  • Климов А.М.
  • Токмаков В.С.
  • Рыжов Н.С.
  • Юдин Д.И.
  • Николаев В.А.
RU2085827C1
ВС'лиОЮЗНАЯ^;fiVr-^'^-'?'Hl'-''^^rii:'^E^"'^ 0
SU388958A1

RU 2 141 431 C1

Авторы

Алексеев Ю.Н.

Андрюшин А.В.

Беззубик О.Н.

Беляшов В.А.

Пашин В.М.

Пономарев А.В.

Спиро В.Е.

Даты

1999-11-20Публикация

1997-09-15Подача