ГРЕБНОЙ ВИНТ РЕГУЛИРУЕМОГО ШАГА Российский патент 2004 года по МПК B63H3/02 B63H3/04 

Изобретение относится к судостроению, в частности, к судовым движителям.

Известен гребной винт регулируемого шага (ВРШ), механизм изменения шага (МИШ) которого состоит из планетарно-дифференциального редуктора, к ведомому зубчатому колесу которого жестко прикреплена штанга, установленная внутри полого гребного вала с возможностью вращения относительно него и связанная с механизмом поворота лопастей, а ведущий вал кинематически связан с валом электродвигателя, причем упомянутый редуктор установлен внутри гребного вала, а упомянутый электродвигатель - вне его (Бакшт Ю.В. и др. Гребные винты регулируемого шага, Судпромгиз, 1961 г. стр. 228).

Однако данный МИШ является чрезмерно сложным и громоздким, что усложняет конструкцию ВРШ, снижает надежность его работы, ограничивает свободу расположения МИШ в линии вала ВРШ.

Наиболее близким к предложенному является ВРШ, МИШ которого состоит из электродвигателя, вал которого соединен с ведущим валом планетарного редуктора, а ведомое зубчатое колесо упомянутого редуктора соединено с винтом, на который навинчена гайка, имеющая возможность перемещаться в продольном направлении, а упомянутая гайка жестко связана со штангой, связанной с механизмом поворота лопастей и датчиком указателя шага, причем упомянутые электродвигатель, планетарный редуктор, винт, гайка и штанга установлены внутри полого гребного вала (патент Японии, заявка №63166692 от 27.12.1986 г.).

Данный МИШ обеспечивает возвратно-поступательное движение штанги и не может применяться в ВРШ, в механизмах поворота лопастей которых используется вращательное движение штанги, кроме того, применение дополнительной винтовой передачи снижает КПД МИШ и усложняет его конструкцию.

Задача, решаемая данным изобретением, - создание ВРШ с МИШ, обеспечивающим перекладку лопастей с помощью механизмов поворота лопастей, в конструкции которых используется вращательное движение штанги.

Технические результаты, получаемые при осуществлении изобретения, - упрощение конструкции МИШ и повышение надежности работы МИШ и ВРШ в целом, повышение КПД МИШ, обеспечение аварийной перекладки лопастей ВРШ вручную, надежная фиксация лопастей ВРШ.

Для решения указанной задачи в гребном винте регулируемого шага, содержащем механизм изменения шага, состоящий из корпуса, электродвигателя, вал которого соединен с ведущим валом планетарного редуктора, ведомое зубчатое колесо которого, в свою очередь, связано со штангой, другой конец которой связан с механизмом поворота лопастей ВРШ, а также содержащем датчик указателя шага, кинематически связанный со штангой, причем упомянутые электродвигатель и редуктор размещены внутри полого гребного вала, ведущий вал планетарного редуктора смонтирован посредством подшипников качения на конце упомянутой штанги и с тем же ее концом связано упомянутое ведомое зубчатое колесо редуктора, штанга установлена внутри полого гребного вала с возможностью вращения относительно него, а связь датчика указателя шага со штангой включает в себя резьбовой участок на указанной штанге, на которую навинчена гайка, установленная внутри упомянутого гребного вала с возможностью перемещения вдоль него, втулку, установленную на упомянутом гребном валу и жестко связанную с указанной гайкой посредством штифтов, вилку, кинематически связанную с втулкой и установленную в вышепоименованном корпусе МИШ с возможностью поворота относительно него, а вышепоименованное ведомое зубчатое колесо редуктора снабжено стопором, включающим в себя штифт, закрепленный на дополнительной втулке, установленной на упомянутом гребном валу с возможностью перемещения вдоль него, причем штифт установлен с возможностью вхождения одновременно в отверстие гребного вала и одно из отверстий, выполненных в ведомом зубчатом колесе, при этом указанная втулка кинематически связана с вилкой, установленной на вышепоименованном корпусе МИШ с возможностью перемещения относительно него и соединенной с приводом (например, электромагнитным).

Установка ведущего вала и ведомого зубчатого колеса редуктора непосредственно на штанге позволяет упростить конструкцию МИШ и повысить надежность его работы, исключение силовой винтовой передачи повышает КПД механизма, выполнение связи датчика указателя шага со штангой с помощью винтовой пары, втулки и вилки позволяет применять этот же механизм для аварийного ручного привода МИШ, применение стопора ведомого зубчатого колеса редуктора обеспечивает надежную фиксацию лопастей ВРШ.

На чертеже изображен продольный разрез механизма изменения шага гребного винта регулируемого шага.

Механизм изменения шага состоит из неподвижного корпуса 1, установленного на гребном валу 2 (например, посредством подшипников скольжения), штанги 3, установленной внутри гребного вала 2 на подшипниках качения и зафиксированной от перемещения относительно вала 2, электродвигателя 4, жестко закрепленного внутри гребного вала 2, и планетарного редуктора. Штанга 3 одним концом соединена с механизмом поворота лопастей (МПЛ), расположенным в ступице ВРШ (МПЛ и ступица ВРШ условно не показаны, а связь поворотной штанги с МПЛ выполнена известным из техники образом, например с помощью шестеренной передачи), на другом ее конце жестко закреплено ведомое зубчатое колесо 5 планетарного редуктора, а также на подшипниках качения установлены зубчатое колесо 6 и ведущий вал редуктора 7, соединенный с валом электродвигателя 4 посредством упругой муфты 8. На ведущем валу 7 жестко закреплен эксцентрик 9, на котором на подшипниках качения установлен блок сателлитов 10, входящий в зацепление одновременно с зубчатым колесом 6 и коронным колесом 11, жестко закрепленным внутри гребного вала 2. На зубчатом колесе 6 жестко закреплен эксцентрик 12, на котором на подшипниках качения установлен блок сателлитов 13, входящий в зацепление одновременно с зубчатым колесом 5 и коронным колесом 14, жестко закрепленным внутри гребного вала 2.

Штанга 3 имеет резьбовой участок, на который навинчена гайка 15, с помощью штифтов 16 через вырезы в гребном валу соединенная с втулкой 17, установленной на гребном валу 2 с возможностью движения вдоль него. С втулкой 17 связана вилка 18, установленная в корпусе 1 на осях 19 и 20. С осью 19 связан датчик указателя шага 21, на оси 20 жестко закреплен рычаг аварийного привода 22. Для обеспечения поворота вилки 18 (и вала датчика 21) втулка 17 имеет буртик, входящий в пазы на концах вилки 18, а оси 19 и 20 смещены относительно вала 2 для создания момента поворота вилки при осевом перемещении гайки.

На гребном валу 2 установлена с возможностью движения вдоль него втулка 23, на которой жестко закреплен штифт 24, проходящий через отверстия гребного вала 2 и имеющий возможность входить в одно из отверстий, выполненных по окружности ведомого зубчатого колеса 5, фиксируя его от проворота относительно гребного вала 2. С втулкой 23 связана вилка 25, установленная в вырезе корпуса 1 с возможностью перемещения относительно него вдоль оси вала 2, имеющая на конце паз, в котором размещен буртик втулки 23, и жестко связанная со штоком привода (например, электромагнитного) ее перемещения 26.

Ток к электродвигателю 4 подводится через щетки 27, установленные в неподвижном корпусе 1, и контактные кольца 28, закрепленные на гребном валу 2.

Механизм изменения шага работает следующим образом.

При неработающем МИШ и зафиксированных лопастях ВРШ ток к электродвигателю не подводится, его вал не вращается, все зубчатые колеса планетарного редуктора и штанга 3 неподвижны относительно гребного вала 2, втулка 23 со штифтом 24 с помощью привода 26 и вилки 25 передвинута вперед, и штифт 24, проходя одновременно сквозь отверстие гребного вала 2 и одно из отверстий ведомого зубчатого колеса 5, жестко закрепленного на штанге 3, фиксирует ее от проворота относительно гребного вала 2.

При необходимости изменения шага лопастей втулка 23 со штифтом 24 с помощью привода 26 и вилки 25 отводится назад, штифт 24 выходит из отверстия ведомого зубчатого колеса 5. Одновременно через щетки 27 и контактные кольца 28 подается ток на электродвигатель 4. Вал электродвигателя и ведущий вал редуктора 7 начинают вращаться, при этом блок сателлитов 10 описывает окружность на эксцентрике 9, одновременно обкатываясь вокруг коронного колеса 11, и приводит во вращение зубчатое колесо 6. Блок сателлитов 13 описывает окружность на эксцентрике 12, одновременно обкатываясь вокруг коронного колеса 14, и поворачивает ведомое зубчатое колесо 5 со штангой 3. При этом гайка 15 со штифтами 16 и втулка 17 перемещаются вдоль оси гребного вала 2, вращаясь вместе с ним, и, поворачивая вилку 18, приводят в действие датчик указателя шага 21.

При выходе из строя электродвигателя или системы управления перекладка лопастей может осуществляться вручную путем поворота вилки 18 с помощью рычага 22. При этом втулка 17 со штифтами 16 и гайкой 15 перемещается вдоль оси гребного вала 2, поворачивая штангу 3.

Изобретение относится к судостроению, в частности, к гребным винтам регулируемого шага (ВРШ). ВРШ содержит механизм изменения шага (МИШ), состоящий из корпуса, электродвигателя, датчика указателя шага и планетарного редуктора. Ведомое зубчатое колесо редуктора связано со штангой, другой конец которой связан с механизмом поворота лопастей ВРШ и кинематически связан с датчиком указателя шага. Электродвигатель и редуктор размещены внутри полого гребного вала, а ведущий вал планетарного редуктора смонтирован посредством подшипников качения на конце упомянутой штанги, и на этом же ее конце закреплено ведомое зубчатое колесо редуктора, а штанга установлена внутри полого гребного вала с возможностью вращения относительно него. Связь датчика указателя шага со штангой включает в себя резьбовую часть на указанной штанге, гайку, втулку и вилку. Втулка и гайка жестко соединены между собой, а вилка кинематически связана со втулкой. С вилкой связан датчик указателя шага. Ведомое зубчатое колесо редуктора снабжено стопором, включающим в себя свои втулку со штифтом и вилку. Втулка стопора установлена на гребном валу, штифт заходит одновременно в отверстия, выполненные в гребном валу и ведомом зубчатом колесе, а вилка стопора кинематически связана с его втулкой. Изобретение позволяет упростить конструкцию МИШ, повысить надежность работы МИШ и ВРШ в целом, повысить КПД МИШ, обеспечить аварийную перекладку лопастей ВРШ вручную и надежную фиксацию лопастей ВРШ. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Гребной винт регулируемого шага, содержащий механизм изменения шага, состоящий из корпуса, электродвигателя, вал которого соединен с ведущим валом планетарного редуктора, ведомое зубчатое колесо которого, в свою очередь, связано со штангой, другой конец которой связан с механизмом поворота лопастей винта регулируемого шага, и из датчика указателя шага, кинематически связанного со штангой, причем упомянутые электродвигатель и редуктор размещены внутри полого гребного вала, отличающийся тем, что указанный ведущий вал планетарного редуктора смонтирован посредством подшипников качения на конце упомянутой штанги, и на этом же ее конце закреплено упомянутое ведомое зубчатое колесо редуктора, а штанга установлена внутри полого гребного вала с возможностью вращения относительно него.2. Гребной винт по п.1, отличающийся тем, что указанная связь датчика указателя шага со штангой включает в себя резьбовой участок на указанной штанге, на который навинчена гайка, установленная внутри упомянутого гребного вала с возможностью перемещения вдоль него, втулку, подвижно установленную на упомянутом гребном валу и жестко связанную с указанной гайкой посредством штифтов, а также вилку, кинематически связанную с этой втулкой и установленную в вышеупомянутом корпусе механизма изменения шага с возможностью поворота относительно него вокруг оси, перпендикулярной оси штанги.3. Гребной винт по п.1, отличающийся тем, что вышеупомянутое ведомое зубчатое колесо редуктора снабжено стопором, включающим в себя штифт, втулку, к которой прикреплен этот штифт и которая установлена на упомянутом гребном валу с возможностью перемещения вдоль него и захождения этого штифта одновременно в отверстия, выполненные в указанном гребном валу и ведомом зубчатом колесе, и вилку, установленную на вышеупомянутом корпусе механизма изменения шага с возможностью перемещения вдоль него, имеющую привод перемещения и кинематически связанную с указанной втулкой.