СУДОВОЙ ДВИЖИТЕЛЬНО-РУЛЕВОЙ КОМПЛЕКС Российский патент 2002 года по МПК B63H5/125 

Предлагаемое изобретение относится к области судостроения и, в частности, к движительно-рулевым комплексам судов.

Известен движительно-рулевой комплекс (ДРК), пропульсивный блок которого размещен в цилиндрической шахте, выполненной в корпусе судна. В рабочем положении блок устанавливается в шахте таким образом, что винт находится ниже днища судна; при этом шахта сверху закрыта крышкой, через которую проходят элементы блока. Для осмотра и ремонта блок поднимается из воды в шахту или извлекается из шахты полностью с помощью подъемного устройства (см. US, патент 3807347, В 63 Н 5/12, 1974 г.). Конструкцией этого ДРК не предусмотрена возможность заглубления винта относительно днища в зависимости от условий эксплуатации судна. Это является недостатком данного технического решения.

Наиболее близким к заявленному техническому решению является ДРК, у которого пропульсивный блок образован из капсулы, размещенной в его верхней части, движителя, закрепленного на диске и размещенного в нижней части блока, а также пластинчатых стоек, установленных в средней части блока и жестко связывающих между собой капсулу и диск.

Комплекс также включает жестко закрепленную относительно корпуса судна трубу, в которой блок размещен и с помощью которой обеспечивается возможность вращательных и поступательных перемещений блока в процессе эксплуатации судна. На внутренней поверхности стенки трубы установлены вертикальные и горизонтальные балки; между смежными балками закреплены поворотные опоры для блока (см. RU, патент 2146523, В 63 Н 5/125, 1998 г.).

Особенностью конструкции этого комплекса, которая ухудшает его эксплуатационные качества (в частности, надежность), является размещение поворотных опор в нижней оконечности трубы, т.е. на уровне днища судна. В этом случае затруднен доступ к опорам в навигационных условиях для их осмотра и ремонта, а при отрицательной температуре воздуха возможно обмерзание опор, смачиваемых водой. Кроме того, в конструкции рассматриваемого ДРК не представлено техническое решение по обеспечению соосности трубы и пропульсивного блока при эксплуатации комплекса, когда на блок перпендикулярно оси его вращения воздействует сила упора винта.

Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое изобретение, заключается в повышении эксплуатационных качеств движительно-рулевого комплекса с поворотно-выдвижным пропульсивным блоком.

Поставленная задача достигается тем, что у судового ДРК, состоящего из трубы, жестко связанной с корпусом судна, и установленного в трубе с возможностью вращения вокруг и перемещения вдоль оси трубы пропульсивного блока с капсулой в его верхней части, а также снабженного поворотными опорами для блока, согласно изобретению блок при работе ДРК удерживается относительно трубы (обеспечивается механическая связь блока с трубой) на трех уровнях по ее высоте: связь блока с трубой на верхнем уровне обеспечивается посредством аксиально-радиального подшипника; на нижнем уровне связь обеспечивается посредством радиального подшипника, установленного у нижнего основания трубы; на промежуточном уровне связь между трубой и блоком обеспечивается посредством аксиального подшипника, выполненного на поворотных опорах. Кроме того, крепление капсулы к остальной части пропульсивного блока выполнено разъемным.

Здесь необходимо сделать следующее пояснение.

Известно определение: "подшипник - это опора вращающейся или качающейся детали" (см. Решетов Д.Н. Детали машин: Учебник для вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1989, с.338).

По виду трения подшипники разделяют на подшипники скольжения и качения. В подшипниках качения используются элементы качения (шарики или ролики), работающие на основе трения качения. В подшипниках скольжения происходит скольжение поверхности детали по поверхности подшипника.

Для характеристики заявляемого технического решения признаки - подшипник качения и подшипник скольжения не используются. В качестве признаков также не используется какая-либо конкретная конструктивная разновидность из выпускаемых подшипников.

Подшипники качения и подшипники скольжения образуют единую совокупность (подшипники), которую классифицируют по следующему признаку - по направлению воспринимаемых нагрузок. По этому признаку подшипники разделяют на: радиальные, предназначенные для восприятия нагрузок, перпендикулярных к оси вращения детали (в рассматриваемом случае - к оси вращения пропульсивного блока); аксиальные (упорные) - для восприятия нагрузок по направлению оси вращения детали (блока); аксиально-радиальные - для одновременного восприятия нагрузок по оси вращения и перпендикулярно к ней.

В качестве отличительных признаков заявляемого технического решения используются: направление (схема) действия подшипников (аксиальный, радиальный, аксиально-радиальный), а также их положение по высоте трубы.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами.

На фиг.1 и 2 изображен продольный разрез судна, в диаметральной плоскости которого размещен ДРК; при этом труба комплекса показана в разрезе, а поворотно-выдвижной пропульсивный блок - не в разрезе (дан его внешний вид).

На фиг.1 представлено судно с полным грузом, имеющее осадку по конструктивную ватерлинию (КВл).

На фиг.2 показано судно без груза (порожнее). Пропульсивный блок в этом случае частично находится ниже уровня основной плоскости (О.П.).

На фиг.3 движительно-рулевой комплекс представлен изолированно от судна при рабочем его положении, показанном на фиг.1. Труба и верхняя часть пропульсивного блока даны в разрезе.

На фиг.4 дан вид на ДРК по А фиг.2, при этом труба дана в разрезе.

На фиг. 5 показан разрез В-В фиг.4 с изображением трубы и аксиального подшипника по всему периметру трубы, но без пропульсивного блока.

На фиг.6 представлен разрез С-С фиг.5 с показом аксиального подшипника в рабочем положении (штрих-пунктирной линией - в нерабочем положении).

На фиг.7 дан разрез Д-Д фиг.4 с показом стенки трубы и подкрепляющих ее балок по всему периметру.

ДРК судна 1 включает две основные части: поворотно-выдвижной пропульсивный блок 2 и трубу 3 (фиг.1, 2). Пропульсивный блок 2 содержит: жесткую капсулу 4, закрепленный на диске 5 движитель 6, пластинчатые стойки 7 (фиг. 4), которые снизу закреплены на диске 5, а сверху - на дискообразной платформе 8. На платформе 8 с помощью болтов 9 жестко зафиксировано днище капсулы 4. Внутри капсулы 4 размещен двигатель 10 привода движителя 6.

Пропульсивный блок 2 в его верхней части связан с трубой 3 с помощью рамы 11 и аксиально-радиального подшипника 12 (например, в виде подшипника качения). Подшипник 12 опирается на верхнюю оконечность капсулы 4 (фиг.3, 4).

На крышке трубы 3 установлена лебедка 13 для перемещения блока 2 по высоте трубы 3. Для этого также используются трос 14 и консоль 15, которая жестко связана с капсулой 4 и проходит через отверстие в раме 11 (фиг.3).

Вращение блока 2 вокруг оси обеспечивается с помощью установленного на раме 11 силового агрегата 16, передающего вращающий момент на шестерню 17, которая соединена с зубчатым венцом 18, закрепленным в верхней части капсулы 4 (фиг.3). Сила веса пропульсивного блока 2 воспринимается аксиальным подшипником 19 (например, в виде подшипника качения). Подшипник 19 выполнен на поворотных опорах, каждая из которых закреплена между смежными балками 20, установленными на внутренней поверхности трубы 3 (фиг.5). Подшипник 19 включает ролики - 21.

Свободные кромки балок 20 располагаются на описывающей их единой цилиндрической поверхности с радиусом R₀ (фиг.5). Эта поверхность определяет границы проходного просвета трубы 3. Опора аксиального подшипника 19 в рабочем положении повернута в сторону проходного просвета трубы 3 и перекрывает этот просвет на величину Δ = R₀- R₁ (фиг.6). При необходимости перемещения блока 2 по высоте трубы 3 опоры аксиального подшипника 19 приводятся в нерабочее (верхнее) положение; механизм их поворота условно не показан.

ДРК оборудован радиальным подшипником 22 (например, в виде подшипника скольжения), который размещен у нижней оконечности трубы 3 (фиг.3).

При изменении положения блока 2 по высоте трубы 3 выступы 23, выполненные по периметру рамы 11, перемещаются в вертикальных пазах, образованных балками 20 (фиг. 4, 7). После установки блока 2 в новое положение по высоте трубы 3 оно фиксируется следующим образом. С помощью гидроцилиндра 24 шток-фиксатор 25 вводится в отверстие 26 в выступе 23 (фиг.4, 7), а затем - в отверстие, выполненное в балке 20.

ДРК может функционировать при двух положениях пропульсивного блока 2 по высоте трубы 3 (фиг.1, 2).

В каждом из этих положений блок 2 воздействует на трубу 3 посредством подшипников. Сила веса блока 2, направленная вниз, воспринимается аксиальным подшипником 19. При плавании судна 1 в условиях волнения возможно появление динамической силы, направленной по оси блока 2 вверх. Эта сила воспринимается аксиально-радиальным подшипником 12 (аксиальной частью подшипника).

На пропульсивный блок 2 также действует сила упора движителя 6 (винта), направленная по оси движителя 6 и перпендикулярно к оси блока 2. Эта сила и создаваемый ею момент (момент относительно уровня расположения радиального подшипника 22) воспринимаются радиальным подшипником 22 и аксиально-радиальным подшипником 12 (радиальной частью подшипника).

Описанная схема силового (механического) взаимодействия блока 2 и трубы 3 посредством подшипников учитывает все силы, действующие на блок 2 при эксплуатации судна 1.

Размещение подшипников по высоте трубы 3 является эффективным и с точки зрения надежности их работы. В нижней части трубы 3, куда доступ затруднен и которая нагружена в воду, размещен радиальный подшипник 22. Такой подшипник может быть выполнен, например, по типу дейдвудного судового подшипника и будет иметь простую и надежную конструкцию. Подшипник на поворотных опорах 19 (аксиальный) и двухфункциональный подшипник 12 (аксиально-радиальный) как более сложные размещены над водой и более доступны для осмотра.

Представленная выше совокупность (набор) подшипников, определяемых (классифицируемых) по направлению их действия, а также заданное их положение по высоте трубы 3 (и блока 2) позволяют обеспечить надежную эксплуатацию ДРК.

Рассмотрим возможности демонтажа (монтажа) пропульсивного блока 2.

Когда размеры движителя 6 не превышают размера проходного сечения трубы 3, блок 2 может быть поднят и извлечен через верхнее отверстие трубы 3. Если это невозможно, то демонтаж ДРК выполняется следующим образом. Разъединяется сопряжение валопровода под двигателем 10 в капсуле 4 (фиг.3) и отсоединяются болты 9, крепящие днище капсулы 4 к платформе 8. Затем после извлечения шток-фиксаторов 25 из выступов 23 капсула 4 вместе с рамой 11 вынимается через верхнее отверстие трубы 3. Водонепроницаемая часть блока 2, включающая платформу 8, стойки 7, диск 5 и движитель 6, удаляется через нижнее отверстие трубы 3. При этом водонепроницаемая часть блока 2 временно может быть опущена в воду, а затем после перемещения судна 1 на другое место беспрепятственно поднята из воды на берег.

Применение заявленных новых технических решений позволяет улучшить эксплуатационные качества ДРК с поворотно-выдвижным пропульсивным блоком.

Изобретение относится к судостроению, а именно к судовым движительно-рулевым комплексам. Поворотно-выдвижной пропульсивный блок установлен в трубе судна. В верхней части пропульсивный блок связан с трубой с помощью рамы (11) и аксиально-радиального подшипника (12), который опирается на верхнюю часть капсулы (4). Сила веса пропульсивного блока воспринимается аксиальным подшипником, установленным на промежуточном уровне трубы. На нижнем уровне пропульсивный блок связан с трубой посредством радиального подшипника (22). Удержание пропульсивного блока на трех уровнях в трубе улучшает эксплуатационные качества движительно-рулевого комплекса. 1 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Судовой движительно-рулевой комплекс, содержащий трубу, жестко связанную с корпусом судна, и установленный в трубе поворотно-выдвижной пропульсивный блок с капсулой в его верхней части, а также размещенные на внутренней поверхности трубы поворотные опоры для блока, отличающийся тем, что блок удерживается относительно трубы на трех уровнях по ее высоте: на верхнем уровне механическая связь обеспечивается посредством аксиально-радиального подшипника; на нижнем уровне связь обеспечивается посредством радиального подшипника, установленного у нижнего основания трубы; на промежуточном уровне связь обеспечивается посредством аксиального подшипника, выполненного на поворотных опорах. 2. Комплекс по п. 1, отличающийся тем, что крепление капсулы к остальной части пропульсивного блока выполнено разъемным.