СУДОВОЙ ДВИЖИТЕЛЬ Российский патент 2002 года по МПК B63H5/10 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к судовым движителям.

Целью изобретения является повышение кпд и надежности движителя.

Известны судовые и авиационные движители, обладающие повышенным кпд и состоящие из нескольких соосных винтов, связанных между собой зубчатыми планетарными передачами, которые практически не применяются в судостроении из-за малой надежности работы зубчатых колес в воде или сложной изоляцией их от воды специальными манжетными устройствами.

Наиболее близким к предлагаемому судовому движителю является движитель по патенту России 2005654, В 64 С 11/18 от 15.01.1994 г.

Изобретение направлено на решение поставленной задачи повышения кпд судового движителя и его надежности.

Поставленная задача решается тем, что соосные гребные винты соединены фрикционной планетарной передачей, имеющей два центральных колеса с наружной и внутренней фрикционными поверхностями соответственно, и сепаратор-водило с шариками или роликами. Фрикционная передача, имеющая малый статистический момент трения, обеспечивает повышение кпд движителя и работу в воде, а установка центрального колеса с внутренней фрикционной поверхностью в ступицу одного из гребных винтов и непосредственное крепление водила со ступицей второго гребного винта упрощает компоновку и уменьшает количество деталей, повышая надежность.

На фиг.1 изображен продольный разрез судового движителя; на фиг.2 - поперечный разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 - кинематическая схема.

На посадочном конусе судового вала 1 закреплена при помощи специальной гайки 11 переходная втулка 2, на которой по посадке с натягом установлено и затянуто гайкой 9 центральное колесо 12 с наружной фрикционной поверхностью. Второе центральное колесо 7 с внутренней фрикционной поверхностью установлено в ступице гребного винта 6 и закреплено крышкой 8 с обтекателем 10. Между центральными колесами находится не менее трех шариков 13, выполняющих функции сателлитов в фрикционном планетарном редукторе. Шарики зафиксированы разъемным сепаратор-водилом 5, выполненным из антифрикционного материала, например маслянита или углепластика с покрытием из фторопласта, обеспечивающим прочность и возможность работы шариков в воде. Сепаратор-водило шпильками 14 связано с гребным винтом 4, установленным на втулке 2 через подшипник скольжения 3.

Судовой движитель работает следующим образом.

При вращении судового вала 1 с закрепленными на нем переходной втулкой 2 с центральным колесом 12 получает вращение от сепаратор-водила гребной винт 4 в ту же сторону, что и судовой вал, но с меньшей угловой скоростью, а гребной винт 6 вращается в противоположную сторону со скоростью меньшей, чем винт 4. Величины угловых скоростей гребных винтов или их передаточные отношения определяются известными соотношениями диаметров центральных колес и вращающих моментов гребных винтов. Для реализации вращающего момента М гребного винта используется сила его упора Р, которая вызывает силы нормального Q и радиального Q_r давлений на диаметре d фрикционных поверхностей центральных колес. Величины давлений Q и Q_r зависят от номинального угла контакта α, показанного на фиг.1. Учитывая коэффициент трения f в зоне контакта, соотношение между моментам М и упором Р должно соответствовать неравенству
M ≤ fPd/2sinα.
Установка фрикционного планетарного редуктора в ступицах соосных гребных винтов приводит к росту размеров ступиц, что уменьшает кпд, но и позволяет увеличивать диаметр лопастей, что более эффективно повышает общий кпд движителя. При этом возникает проблема защиты винтов увеличенного диаметра от прорыва воздуха к лопастям. Для предотвращения этого явления предлагается установить до двух дополнительных высокооборотных винтов меньшего диаметра, показанных на кинематической схеме фиг.3.

Установку двух дополнительных винтов 15 и 16 можно произвести непосредственно на судовом валу или переходных втулках. Направление вращения дополнительных винтов совпадает с винтом 4, соединенным с водилом, винт 6 вращается в противоположную сторону.

Изобретение относится к судовым соосным гребным винтам, связанным между собой посредством планетарной передачи. Последняя включает в себя два центральных колеса (7, 12). Центральное колесо (12) с наружной фрикционной поверхностью устанавливается на судовом валу (1) через переходную втулку (2), а центральное колесо (7) с внутренней фрикционной поверхностью устанавливается в ступице гребного винта (6), второй гребной винт (4), соединенный с водилом (5), свободно вращается на переходной втулке (2). В качестве сателлитов используются шарики (ролики), способные передавать осевое усилие от винтов на судовой вал. Изобретение позволяет повысить кпд и надежность движителя. Установка фрикционного редуктора в ступицах винтов позволяет использовать высокооборотные двигатели с меньшими диаметрами судовых валов, на которые можно установить дополнительно два быстроходных гребных винта меньшего диаметра. 1 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Судовой движитель из двух соосных гребных винтов, связанных между собой планетарной передачей, содержащей два центральных колеса, одно из которых жестко связано с гребным валом, и водило с сателлитами, отличающийся тем, что внутренняя поверхность одного центрального колеса и наружная поверхность другого, связанного с гребным валом, выполнены фрикционными, водило выполнено в виде сепаратора, а сателлиты в виде шариков или роликов, при этом центральное колесо с внутренней фрикционной поверхностью установлено в ступице одного из гребных винтов, а ступица другого гребного винта соединена с водилом, передающим момент М и упор Р, в связи с чем номинальный угол контакта α шариков или роликов с фрикционными поверхностями для надежного сцепления должен соответствовать неравенству
M≤fPd/2sinα,
где f - коэффициент трения шариков или роликов в зоне контакта с фрикционными поверхностями;
d - диаметры фрикционных поверхностей центральных колес. 2. Судовой движитель по п. 1, отличающийся тем, что на гребном валу установлены два дополнительных гребных винта меньшего диаметра с обеих сторон от упомянутых соосных гребных винтов.