СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫМ СУДНОМ, ВСПОМОГАТЕЛЬНОЕ СУДНО Российский патент 2003 года по МПК B63H25/00 B63H5/15 

Настоящее изобретение относится, согласно преамбуле пункта 1 формулы, к способу управления вспомогательным судном. Настоящее изобретение относится также к вспомогательному судну для осуществления этого способа.

В большинстве случаев главным двигателем судна является дизельный двигатель. Рабочая скорость двигателя по существу постоянная и является скоростью, при которой достигается максимальная выходная мощность.

Известно, что тяговое усилие для привода в движение судна при низких скоростях можно увеличить с помощью гребных винтов, оснащенных направляющей насадкой, которые обычно применяют на так называемых вспомогательных судах, особенно на буксирных судах. На судах, проходящих через льды, также применяют гребные винты с направляющей насадкой.

Однако направляющая насадка гребного винта легко собирает лед, что может привести к возмущениям потока и соответственно к ослаблению тягового усилия и к возникновению сильной вибрации. Предпринимались попытки уменьшить эти проблемы за счет специальных конструкций подводной части судна, а также применения дополнительных устройств, однако эти попытки не дали существенных результатов.

Настоящее изобретение ставит своей целью получить способ управления, позволяющий устранить вышеупомянутые недостатки и обеспечивающий эффективное использование вспомогательного судна надежными и простыми средствами.

Эта цель достигается главным образом согласно отличительной части пункта 1 формулы изобретения.

Сущность настоящего изобретения заключается в том, что в зависимости от существующих обстоятельств изменяют устройство управления приводным средством гребного винта. Во-первых, это можно реализовать путем оснащения средства привода гребного винта направляющей насадкой, которую можно легко установить и демонтировать. Во-вторых, можно изменить тип гребного винта, то есть гребным винтом может быть гребной винт с постоянным шагом либо гребной винт с регулируемым шагом. Следовательно, при применении гребного винта с постоянным шагом необходимо выбирать такое оборудование для привода в движение, чтобы оно соответствовало режиму работы с направляющей насадкой гребного винта и режиму работы без направляющей насадки гребного винта. В случае применения гребного винта с регулируемым шагом необходимо приспособить шаг к работе с направляющей насадкой гребного винта и к работе без направляющей насадки гребного винта.

Если гребной винт с постоянным шагом вращается с заданной скоростью, то во время работы с направляющей насадкой он сталкивается с меньшим сопротивлением, чем при отсутствии направляющей насадки гребного винта. Таким образом, гребной винт с направляющей насадкой поглощает меньше мощности, чем гребной винт без направляющей насадки. В том случае, если гребной винт с направляющей насадкой и гребной винт без направляющей насадки работают при одинаковом поглощении мощности, скорость вращения гребного винта с направляющей насадкой будет превышать скорость вращения гребного винта без направляющей насадки.

Настоящее изобретение не ограничено конкретным типом гребного винта, и, таким образом, можно применять гребной винт с постоянным шагом или гребной винт с регулируемым шагом.

С гребным винтом с постоянным шагом в качестве средства привода поглощение мощности гребным винтом поддерживается постоянным за счет установки нормальной рабочей скорости вращения гребного винта на определенном номинальном значении в том случае, если применяют направляющую насадку, а если насадку удаляют, то нормальную рабочую скорость вращения гребного винта устанавливают на значении, которое по меньшей мере на 5% и предпочтительно по меньшей мере приблизительно на 10% ниже указанного номинального значения.

С гребным винтом с регулируемым шагом в качестве средства привода в движение поглощение мощности гребным винтом поддерживают постоянным путем регулирования шага гребного винта до определенного номинального значения в том случае, если применяют направляющую насадку гребного винта, и регулирования шага гребного винта до значения, которое по меньшей мере примерно на 7%, предпочтительно по меньшей мере примерно на 10% ниже номинального значения, если направляющая насадка гребного винта удалена.

Для упрощения замены рабочего устройства средства привода гребного винта целесообразно осуществлять так установку и демонтаж направляющей насадки гребного винта, чтобы можно было легко осуществлять вышеупомянутые меры без постановки судна в док.

Вспомогательное судно, согласно настоящему изобретению, содержит средство крепления, пригодное для установки и демонтажа направляющей насадки гребного винта вокруг средства привода гребного винта, и средство для поддержания поглощения мощности гребного винта на постоянном уровне в течение требуемого времени.

Если применяют гребной винт с постоянным шагом в качестве средства привода в движение, вспомогательное судно оснащают средством поддержания скорости вращения, передаваемого гребному винту, в двух четко различаемых друг от друга диапазонах скоростей вращения. В этом случае целесообразно, чтобы различные интервалы скорости вращения гребного винта отличались так, чтобы нижний интервал скорости вращения составлял примерно 65-95%, предпочтительно примерно 75-90% от высокого интервала скорости вращения.

В том случае, если применяют гребной винт с регулируемым шагом в качестве средства привода в движение, вспомогательное судно оснащают средством регулирования шага гребного винта до двух, четко различаемых значений в течение требуемого времени. В этом случае целесообразно, чтобы различные интервалы скорости вращения гребного винта отличались друг от друга так, чтобы нижний интервал скорости вращения составлял примерно 65-95%, предпочтительно 75-90% от более высокого интервала скорости вращения.

В случае применения гребного винта с регулируемым шагом в качестве средства привода во вращение вспомогательное судно оснащают средством регулирования шага гребного винта до двух четко различаемых значений в течение заданного времени. В этом случае целесообразно, чтобы нижнее значение шага гребного винта составляло примерно 60-95 %, предпочтительно примерно 70-90 % от более высокого значения.

Для упрощения установки и демонтажа направляющей насадки гребного винта средство крепления направляющей насадки гребного винта содержит предпочтительно простое механическое соединение, например соединение в виде ласточкина хвоста, клиновое соединение, фланцевое соединение или т.п.

Настоящее изобретение описано более подробно на примере со ссылкой на приложенные схематические чертежи, на которых:
на фиг. 1 изображено электрическое рулевое устройство гребного винта с так называемой тяговой направляющей насадкой гребного винта;
на фиг. 2 - вид в поперечном разрезе в увеличенном масштабе в плоскости II-II фиг. 1;
на фиг. 3 - вид в поперечном разрезе в увеличенном масштабе в плоскости Ш-Ш фиг. 1;
на фиг. 4 изображено механическое рулевое устройство гребного винта с так называемой тяговой направляющей насадкой гребного винта;
на фиг. 5 - вид в поперечном разрезе в увеличенном масштабе в плоскости V-V фиг. 4;
на фиг. 6 - вид в поперечном разрезе в увеличенном масштабе в плоскости VI-VI фиг. 4;
на фиг. 7 изображено обычное устройство гребного винта на заднем конце судна, снабженного направляющей насадкой гребного винта;
на фиг. 8 - вид в поперечном разрезе в увеличенном масштабе в плоскости VIII-VIII фиг. 7;
на фиг. 9 - вид в поперечном разрезе в увеличенном масштабе в плоскости IX-IX фиг. 7.

Способ управления, согласно настоящему изобретению, предназначен для его применения со вспомогательным судном, которое используют в условиях открытого моря, а также в ледовых условиях. При применении в открытом море направляющую насадку устанавливают вокруг гребного винта, приводящего в движение вспомогательное судно, а при работе вспомогательного судна в ледовых условиях направляющую насадку гребного винта удаляют.

Рулевое устройство гребного винта, показанное на фиг. 1, включает в себя гондолу гребного винта, прикрепленную к корпусу вспомогательного судна 13 с помощью поворотного вала. Гребной винт показан на фиг. 1 в позиции 1, а направляющая насадка гребного винта - в позиции 4.

Средство крепления направляющей насадки гребного винта может содержать, например, соединение в виде ласточкина хвоста, клиновое соединение, фланцевое соединение или т.п. с целью упрощения установки и демонтажа направляющей насадки 4 гребного винта. Соответствующие соединения показаны, например, на фиг. 2 и 3, которые представляют увеличенные изображения в поперечном разрезе средств крепления 7 и 10, выполненных в форме соединения в виде ласточкина хвоста и фланцевого соединения соответственно. Эти средства крепления являются механически простыми, легко устанавливаемыми и демонтируемыми средствами.

Средство привода в движение гребного винта и силовая установка должны быть сконструированы так, чтобы они были пригодными для применения гребного винта с направляющей насадкой и без направляющей насадки.

Гребной винт 1 для привода в движение, показанный на фиг. 1, является гребным винтом с постоянным шагом, а вспомогательное судно 13 содержит приводной электродвигатель М, который может быть установлен в гондоле гребного винта, и механизм регулирования скорости RPM (об/мин) для регулирования рабочей скорости электрического двигателя М с целью поддержания скорости вращения, передаваемого гребному винту 1, в течение заданного времени, в двух четко различаемых интервалах скорости вращения, тем самым более высокий интервал скорости вращения предназначен для применения с направляющей насадкой гребного винта, а более низкий интервал скорости вращения предназначен для применения без направляющей насадки гребного винта.

Фиг. 4 показывает гребной винт 2 с постоянным шагом для привода в движение и направляющую насадку 5 гребного винта. Фиг. 5 и 6 показывают увеличенные изображения в поперечном разрезе средств крепления 8 и 11, которые выполнены в форме соединения в виде ласточкина хвоста и фланцевого соединения соответственно.

Вспомогательное судно 13, показанное на фиг. 4, содержит главный приводной двигатель (не показан), установленный в корпусе судна, и механический привод МД, соединяющий приводной двигатель с гребным винтом 2. Главный приводной двигатель работает с постоянной скоростью и мощностью, и им может быть, например, дизельный двигатель. Механический привод МД включает в себя систему зубчатой передачи GS, которая поддерживает скорость вращения, передаваемого гребному винту 2 в течение заданного времени, в двух четко различаемых друг от друга интервалах скорости вращения, тем самым более высокий интервал скорости вращения предназначен для применения с направляющей насадкой гребного винта, а более низкий интервал скорости вращения предназначен для применения без направляющей насадки гребного винта.

Вспомогательное судно 13, показанное на фиг. 7, содержит приводной двигатель (не показан), установленный в корпусе судна, и гребной вал (не показан), соединяющий приводной двигатель с гребным винтом 3 с регулируемым шагом для привода в движение. Гребной винт снабжен направляющей насадкой 6. Фиг. 8 и 9 представляют увеличенные изображения в поперечном разрезе средств крепления 9 и 12, которые выполнены в форме соединения в виде ласточкина хвоста и фланцевого соединения соответственно.

При применении гребного винта с регулируемым шагом для привода в движение шаг гребного винта регулируют до большого значения для использования с направляющей насадкой и регулируют его до меньшего значения для применения без направляющей насадки. Соответственно гребной винт 3 должен быть оснащен средством АР (присоединенный процессор) для регулирования шага гребного винта.

Упомянутые выше средства для различных условий работы были описаны в сочетании с конкретными конструкциями гребного винта. Однако следует понять, что совместимые устройства могут быть взаимозаменяемыми и что вместо изменения скорости вращения, передаваемого гребному винту, можно, например, применять гребной винт с регулируемым шагом с приводом от электродвигателя и т.п.

Чертежи и относящееся к ним описание предназначены только для демонстрации основной идеи настоящего изобретения. В способе управления и в вспомогательном судне, согласно настоящему изобретению, возможны изменения в объеме приложенной формулы изобретения.

Настоящее изобретение относится к способу управления вспомогательным судном, которое предназначено для работы в открытом море и во льдах. Для работы во время навигационного периода, свободного от льда, вокруг гребного средства для привода в движение судна устанавливают направляющую насадку, а во время навигационного периода в условиях льда направляющую насадку гребного винта удаляют. Во время работы с направляющей насадкой и без направляющей насадки поддерживают постоянное поглощение мощности гребным средством. Вспомогательное судно содержит средства крепления, пригодные для установки и демонтажа направляющей насадки гребного винта. Достигается эффективное использование вспомогательного судна. 2 н. и 7 з.п.ф-лы, 9 ил.

1. Способ управления вспомогательным судном, предназначенным для работы в открытом море и в условиях льда и оснащенным гребным винтом в качестве средства привода в движение, отличающийся тем, что во время навигационного периода, свободного от льда, устанавливают направляющую насадку для гребного винта, а во время навигационного периода в условиях льда направляющую насадку удаляют, причем во время работы с направляющей насадкой и без направляющей насадки гребного винта поддерживают постоянное поглощение мощности гребным винтом. 2. Способ управления по п.1, отличающийся тем, что в качестве гребного средства привода в движение применяют гребной винт с постоянным шагом, при этом поглощение мощности гребным винтом поддерживают постоянным путем установки нормальной рабочей скорости вращения гребного винта на определенное номинальное значение в том случае, если применяют направляющую насадку гребного винта, а когда направляющую насадку гребного винта удаляют, то постоянное поглощение мощности гребным винтом поддерживают путем установки нормальной рабочей скорости вращения гребного винта на значение по меньшей мере примерно на 5%, предпочтительно по меньшей мере на 10%, ниже номинального значения. 3. Способ управления по п.1, отличающийся тем, что в качестве гребного средства привода в движение применяют гребной винт с регулируемым шагом, таким образом поглощение мощности гребным винтом поддерживают постоянным путем регулирования шага гребного винта до определенного минимального значения в том случае, если применяют направляющую насадку гребного винта, и путем регулирования шага гребного винта до значения по меньшей мере примерно на 7%, предпочтительно по меньшей мере на 10%, ниже номинального значения, если направляющую насадку удаляют. 4. Вспомогательное судно для осуществления способа управления по любому из пп.1-3, в котором судно (13) предназначено для работы в открытом море и в условиях льда и оснащено гребным средством привода в движение (1,2,3), отличающееся тем, что вспомогательное судно (13) содержит средства крепления (7,8,9,10,11,12), пригодные для установки и демонтажа направляющей насадки гребного винта (4,5,6) вокруг гребного средства привода в движение (1,2,3), а также судно содержит средства М (электрический приводной двигатель), RPM (механизм регулирования скорости), DM (механический привод), GS (система зубчатой передачи), АР (присоединенный процессор) для поддержания поглощения мощности гребным средством привода в движение на постоянном уровне в течение заданного времени. 5. Вспомогательное судно по п.4, отличающееся тем, что судно (13) содержит средства М (электрический приводной двигатель), RPM (механизм регулирования скорости), MD (механический привод), GS (система зубчатой передачи) для поддержания скорости вращения, передаваемого гребному средству привода в движение (1,2), в двух отличных друг от друга интервалах скорости вращения. 6. Вспомогательное судно по п.5, отличающееся тем, что различные интервалы скорости вращения отличаются друг от друга так, что нижний интервал скорости вращения составляет примерно 65-97%, предпочтительно примерно 75-90%, высокого интервала скорости вращения. 7. Вспомогательное судно по п.4, отличающееся тем, что судно (13) содержит средство АР (присоединенный процессор) для регулирования шага гребного средства привода в движение (3) до двух четко различаемых значений в течение заданного времени. 8. Вспомогательное судно по п.7, отличающееся тем, что нижнее значение шага гребного средства привода в движение составляет примерно 70-90% от высокого значения. 9. Вспомогательное судно по п.5, отличающееся тем, что средства крепления (7,8,9,10,11,12) направляющей насадки гребного винта (4,5,6) содержат простое механическое соединение, например соединение в виде ласточкина хвоста, клиновое соединение, фланцевое соединение.