Движитель для морского судна, содержащий сопло с заменяемым входным кромочным элементом на впускном отверстии сопла Российский патент 2018 года по МПК B63H5/15 

Данное изобретение относится к движителям, предназначенным для продвижения морского судна и управления им, в соответствии с ограничительной частью п.п. 1 и 2 формулы изобретения. В частности, данное изобретение относится к движителю, имеющему заменяемый сегментированный входной кромочный элемент на впускном отверстии сопла.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Известны движители, содержащие гребной винт, закрепленный в окружающей роторной части, по периферии которой расположены постоянные магниты или обмотки для создания магнитного поля. Роторная часть образует ротор электродвигателя и расположена внутри окружающей ее статорной части, которая выполнена с магнитными устройствами или обмотками для создания магнитного поля, вызывающего вращение гребного винта.

В патентном документе США №5220231 описан такой движитель для морского судна. Движитель содержит гребной винт, поддерживаемый по центру и имеющий лопасти, проходящие в радиальном направлении между центральной частью и кольцом, которое расположено радиально снаружи и вращается на небольшом расстоянии в радиальном направлении от статорной части.

В настоящее время все большее внимание направлено на снижение количества энергии, потребляемого при эксплуатации всех типов движителей для продвижения судна и управления им. Возрастающие требования в отношении выброса экологически неблагоприятных газов и растущие затраты на топливо заставили в большей степени сосредоточиться на разработке новых решений, к которым относятся, среди прочего, оптимизация лопастей гребного винта и разработка гибридных установок для продвижения судов.

Движители дополнительно имеют входной кромочный элемент, который расположен на впускном отверстии сопла для придания ему гидродинамических свойств. В настоящее время большинство создаваемых и используемых движителей имеют входной кромочный элемент, встроенный в сопло. Это приводит к излишнему весу сопла, при этом его гидродинамические свойства являются постоянными и не могут быть изменены. Результатом этого становится то, что все движители должны изготавливаться по индивидуальному заказу для каждого фактического судна, в котором они будут использоваться, что приводит к более дорогостоящему производству движителей.

Для решения этой проблемы очевидным является предположение о сегментировании входного кромочного элемента.

В патентном документе Великобритании №1472544 описано решение, в котором как входной кромочный элемент, так и выходной кромочный элемент являются заменяемыми или регулируемыми. Входной элемент может быть сегментирован по периферии и выполнен из материала, отличного от материала основной части сопла, например из пластмассы или стекловолокна. Недостатками данного решения является, среди прочего, то, что входной элемент и выходной кромочные элементы предназначены для прикрепления в виде продолжения сопла, и в этом случае сопло должно иметь открытый конец на каждой стороне. Это приводит к тому, что входной или выходной кромочный элемент должен быть либо приварен, либо прикреплен как с внутренней стороны, так и с наружной стороны сопла. Вследствие того, что входной и выходной кромочные элементы необходимо располагать в виде продолжения сопла подобным образом, сопла не могут быть изготовлены серийно и должны выполняться по индивидуальному заказу для каждого фактического судна. Кроме того, вследствие расположения входного и выходного кромочного элементов в виде продолжения сопла возникает опасность протечки в сопло, особенно если входной или выходной кромочный элемент выполнен из пластмассы или стекловолокна. Более того, в случае регулируемых входного и выходного кромочных элементов это является недостатком, в частности, поскольку регулирующие средства для указанных элементов (отверстия и винты) могут привести к изменению формы входного или выходного кромочного элемента после использования в течение некоторого времени, так что движитель будет иметь профиль, отличный от исходного расчетного профиля. В данном случае это может привести к неудовлетворительным эксплуатационным характеристикам движителя. Кроме того, не указан какой-либо тип движителя, для которого данное решение может быть реализовано, так как главным моментом является, например, способ прикрепления движителя к судну и конфигурация гребного винта.

Кроме того, в настоящее время все большее внимание сосредотачивается на создании движителей, которые имеют меньший вес, которые можно быстрее и проще обрабатывать при производстве и которые являются более дешевыми по сравнению с известными решениями. Даже несмотря на то что движитель должен иметь меньший вес, важно, чтобы он был достаточно прочным.

ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Основной целью данного изобретения является создание движителя, предназначенного для продвижения судна и управления им и устраняющего вышеуказанные недостатки известного уровня техники.

Другой целью данного изобретения является создание движителя, предпочтительно поворотного движителя, имеющего меньший вес по сравнению с известным уровнем техники.

Целью данного изобретения является создание движителя, процесс сборки которого упрощен благодаря тому, что входной кромочный элемент, расположенный на впускном отверстии сопла движителя, т.е. гидродинамический элемент, может быть установлен на конечном этапе сборки.

Другой целью данного изобретения является создание движителя, в котором входной кромочный элемент, расположенный на впускном отверстии, является легко заменяемым, так что имеется возможность простого изменения гидродинамической формы входного элемента при желании или при необходимости, обусловленной изменением рабочего профиля или наличием повреждений.

Целью данного изобретения является создание движителя, в котором входной кромочный элемент, расположенный на впускном отверстии сопла, сегментирован с образованием нескольких сегментов так, что каждый сегмент может быть легко обработан и изготовлен.

Другой целью данного изобретения является создание движителя, длина которого является изменяемой в тангенциальном направлении вследствие того, что движитель выполнен с сегментированным входным кромочным элементом, образованным сегментами, имеющими различную длину в осевом направлении.

Еще одной целью данного изобретения является создание движителя, в котором входной кромочный элемент образован сегментами, имеющими различную форму/конфигурацию (профиль) для изменения тем самым их длины в тангенциальном направлении.

Еще одной целью данного изобретения является создание движителя, в котором сегменты согласно изобретению имеют различную форму/конфигурацию и длину для компенсации тем самым изменения скорости потока, поступающего в движитель.

Еще одной целью данного изобретения является создание движителя, в котором по меньшей мере одна часть сегментированного входного кромочного элемента, расположенного на впускном отверстии сопла, выполнена из легковесного неметаллического материала, что способствует снижению общего веса и упрощает обработку и изготовление.

Еще одной целью данного изобретения является создание движителя, в котором весь сегментированный входной кромочный элемент выполнен из легковесного неметаллического материала.

Еще одной целью данного изобретения является создание движителя, в котором узел опор для гребного винта встроен в сегментированный входной кромочный элемент.

Еще одной целью данного изобретения является выполнение крепежных средств для узла опор, удерживающих гребной винт, таким образом, что они скрыты за сегментированным входным кромочным элементом.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Движители в соответствии с данным изобретением описаны в п. 1 и 2 формулы изобретения. Предпочтительные особенности движителей приведены в остальных пунктах формулы изобретения.

В данном изобретении предложен движитель, предназначенный для продвижения морских судов и управления ими и выполненный с возможностью прикрепления к корпусу судна или к рулевому устройству, предназначенному для поворота движителя на угол 0°-360°, для поворота на ограниченные углы, для поворотного перемещения движителя, для поворотного введения движителя в корпус судна/выведения из него и т.п.

Движитель содержит сопло, в котором расположен гребной винт, приводимый в действие электрическим или гидравлическим способом для продвижения судна и управления им.

Движитель также содержит крепежное устройство в виде одной штанги, проходящей от верхней поверхности сопла вверх в корпус судна или рулевые устройства, или крепежное устройство, содержащее две штанги, проходящие параллельно или с зеркальным отображением относительно вертикальной центральной оси от верхней поверхности сопла движителя и заканчивающиеся в фиксирующем устройстве с образованием тем самым отверстия, придающего движителю улучшенные гидродинамические характеристики.

Гребной винт движителя может быть установлен несколькими способами: с использованием опор, расположенных перед гребным винтом и/или за ним либо путем поддержания движителя по периферии.

В соответствии с данным изобретением движитель имеет входной кромочный элемент, который может обеспечивать упрощенный процесс сборки движителя вследствие того, что указанный элемент, расположенный на впускном отверстии сопла, т.е. обеспечивающий гидродинамическую форму, может быть установлен на конечном этапе сборки.

Входной кромочный элемент выполнен с возможностью замены, так что имеется возможность изменения гидродинамической формы указанного элемента при желании или при необходимости, обусловленной изменением рабочего профиля или наличием повреждений.

Входной кромочный элемент предпочтительно образован несколькими сегментами так, что каждый сегмент может быть легко обработан и изготовлен.

Входной кромочный элемент может быть выполнен с обеспечением получения сопла, длина которого изменяется в тангенциальном направлении вследствие того, что сегментированный входной кромочный элемент образован путем комбинирования различных сегментов с различной конфигурацией.

Входной кромочный элемент может быть выполнен с обеспечением получения сопла, форма/конфигурация (профиль) входного кромочного элемента которого изменяется в тангенциальном направлении.

Благодаря тому, что входной кромочный элемент сопла образован различными сегментами с различной формой/конфигурацией и длиной, имеется возможность компенсации изменения скорости потока, поступающего в движитель.

По меньшей мере одна часть входного кромочного элемента выполнена из легковесного неметаллического материала, такого как полиуретан (ПУР) и т.п., что способствует снижению общего веса и упрощает обработку и изготовление.

Предпочтительно весь входной кромочный элемент выполнен из легковесного неметаллического материала.

Входной кромочный элемент может быть выполнен различными способами, которые описаны более подробно ниже.

В первом варианте выполнения входной кромочный элемент образован передним кольцом, объединенным с опорами для поддержания гребного винта, которые проходят от периферии указанного кольца в направлении его центра и присоединены к ступице другим своим концом. Входной кромочный элемент имеет сегментированную часть, которая образует гидродинамическую форму сопла. Переднее кольцо расположено между основной частью сопла и сегментированной частью, образующей гидродинамическую форму впускного отверстия. Переднее кольцо предпочтительно выполнено из металлического материала, например чугуна, сортовой стали и т.п., тогда как сегментированная часть полностью выполнена из легковесного неметаллического материала. Переднее кольцо предназначено для прикрепления к основной части сопла и обеспечения точки крепления для сегментов, образующих входной кромочный элемент, а также для восприятия и распределения усилий от опоры наружу к основной части сопла и дальше вверх в фиксирующее устройство.

Кроме того, во многих случаях переднее кольцо в целом выполняет поддерживающие функции для периферийных подшипников и изолирующую функцию для масла, окружающего двигатель внутри сопла.

Сегменты снабжены крепежными средствами для прикрепления переднего кольца и, возможно, взаимного скрепления.

Во втором варианте выполнения данного изобретения, подходящем для движителей с гребным винтом, поддерживаемым по периферии, входной кромочный элемент образован полным передним кольцом, так как движитель не содержит опор. Входной кромочный элемент также содержит сегментированную часть, образующую его гидродинамическую форму. Гребной винт, поддерживаемый по периферии, представляет собой подшипниковое устройство, неподвижная часть которого прикреплена к статору, а вращающаяся часть прикреплена к ротору. Переднее кольцо, как описано выше, расположено между основной частью сопла и сегментированной частью, образующей гидродинамическую форму впускного отверстия. Переднее кольцо предпочтительно выполнено из металлического материала, чугуна, сортовой стали и т.п., тогда как сегментированная часть в целом выполнена из легковесного неметаллического материала. Переднее кольцо снабжено крепежными средствами для прикрепления к основной части сопла, тогда как сегменты снабжены крепежными средствами для прикрепления к переднему кольцу и, возможно, взаимного скрепления.

В третьем варианте выполнения один или более сегментов сегментированного входного кромочного элемента выполнены за одно целое с опорами для поддержания гребного винта, которые проходят от периферии указанного элемента в направлении его центра и присоединены к ступице на другом своем конце. Сегменты входного кромочного элемента, не объединенные с опорами, предпочтительно выполнены из легковесного неметаллического материала. Сегменты дополнительно снабжены крепежными средствами для прикрепления к основной части сопла и, возможно, взаимного скрепления. Данный вариант выполнения подходит для движителей, в которых отсутствует необходимость в вышеуказанной изолирующей функции переднего кольца. Сегменты в этом варианте выполнения снабжены средствами для прикрепления к соплу и, возможно, взаимного скрепления.

Таким образом, в данном изобретении крепежные средства для установки опор, переднего кольца или других элементов скрыты за входным кромочным элементом, что обеспечивает преимущества с точки зрения гидродинамики. Крепежные средства для опор и переднего кольца представляют собой сплошные/крупные болты, предпочтительно скрытые за гладкой гидродинамической поверхностью. Сопротивление, создаваемое, например, выступающими болтами, оказывает непосредственное отрицательное влияние на эффективность движителя, поэтому важно исключить прохождение этих элементов внутрь сопла. Элементы, проходящие внутрь сопла, приводят к возникновению дополнительной турбулентности и шума в потоке, проходящем через сопло.

Кроме того, поскольку входной кромочный элемент содержит сегменты из легковесного неметаллического материала, может быть получен движитель с уменьшенным весом по сравнению с известным уровнем техники.

Другим важным моментом для поворотных движителей является то, что для поворота (по азимуту) необходимо по возможности малое пространство, что может быть решено путем уменьшения длины входного кромочного элемента, расположенного на впускном отверстии сопла, в наиболее удаленных от центра точках, видимых вдоль горизонтальной центральной оси, проходящей через сопло, если смотреть на сопло спереди.

Вследствие того, что сегменты входного кромочного элемента имеют различную конфигурацию, может быть получен движитель, содержащий сопло с криволинейным входным кромочным элементом на впускном отверстии сопла. Если смотреть на сопло спереди, возможно несколько альтернативных конфигураций:

- длина сопла является наибольшей в его верхней части и меньше в остальной части,

- длина сопла является наибольшей в его верхней части и наименьшей в наиболее удаленных точках горизонтальной центральной оси, проходящей через сопло.

В целом, но необязательно, длина сопла в его нижней части преимущественно также несколько превышает его наименьшую длину.

Сопло предпочтительно имеет криволинейный входной кромочный элемент и проходит с уменьшением длины от самой передней точки в направлении его остальной конструкции, например, в направлении нижней части сопла. Например, сопло имеет наибольшую длину в его верхней части и проходит с уменьшением длины в направлении наиболее удаленных точек горизонтальной центральной оси, проходящей через сопло, и с последующим увеличением длины в направлении самой нижней части, длина которой несколько превышает наименьшую длину сопла.

Благодаря тому, что сопло имеет увеличенную длину в его верхней части, может быть получен движитель, имеющий большее внутреннее пространство в своей верхней части, так что имеется возможность использования более прочных и более массивных опор для восприятия усилий с обеспечением поддержания приемлемого уровня механического напряжения в материалах сопла и крепежного устройства, что приводит к повышению времени эксплуатации и надежности.

Благодаря криволинейному входному кромочному элементу дополнительно достигается меньшее пространство, занимаемое движителем при повороте под корпусом судна, меньший крутящий момент от рулевого устройства, необходимый для поворота движителя, вследствие меньших боковых усилий, действующих на движитель, и возможность получения движителя с меньшим весом. В результате движителю могут быть приданы размеры, соответствующие меньшему крутящему моменту от рулевого устройства. Чем меньше крутящий момент от рулевого устройства, тем меньше размеры движителя, что приводит к снижению его стоимости.

Выполнение движителя с криволинейным входным кромочным элементом, расположенным на сопле, не приводит к дополнительному изменению нагрузки, действующей на гребной винт, по сравнению с нормальной нагрузкой, и, соответственно, не влияет на шум и вибрации, при этом одновременно достигаются вышеуказанные преимущества.

В других вариантах выполнения данного изобретения является желательной компенсация тангенциально изменяющейся скорости поступающего потока в направлении входного кромочного элемента с помощью изменения формы/длины указанного элемента. Условия возникновения изменения скорости поступающего потока варьируются от судна к судну, и в соответствии с данным изобретением имеется возможность простой адаптации к этому изменению в каждом отдельном случае благодаря выполнению входного кромочного элемента сегментированным.

Весьма типичным случаем является случай, при котором скорость поступающего потока является наименьшей в верхней точке (на «12 часов») вследствие наличия пограничного слоя воды вдоль судна. Если скорость поступающего потока в заданной точке является низкой, преимущественным является выполнение сопла движителя с более длинным профилем и с большим диаметр в самой передней точке входного кромочного элемента (с большим отверстием сопла).

Выходной кромочный элемент на выпускном отверстии сопла может быть выполнен аналогичным образом. Это также способствует снижению веса движителя.

Данное изобретение обеспечивает движитель, содержащий компоненты, которые просты в обработке и изготовлении, и отличающийся более простым процессом сборки.

Изобретение также обеспечивает движитель, имеющий уменьшенный вес благодаря использованию неметаллического материала.

Изобретение также обеспечивает движитель, который может быть легко приведен в соответствие со спецификациями, существующими в каждом отдельном случае, благодаря возможности замены входного кромочного элемента простым способом при его повреждении или при необходимости в изменении рабочего профиля.

Дополнительные предпочтительные особенности и элементы данного изобретения станут очевидны из нижеследующего иллюстративного описания.

ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ

Ниже приведено более подробное описание данного изобретения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:

фиг. 1 изображает вид в аксонометрии, если смотреть под углом спереди, движителя, предназначенного для продвижения морского судна и управления им, в соответствии с первым вариантом выполнения данного изобретения,

фиг. 2 изображает вид спереди движителя, показанного на фиг. 1,

фиг. 3 изображает покомпонентный вид в аксонометрии движителя, показанного на фиг. 1,

фиг. 4 изображает вид в аксонометрии, если смотреть под углом спереди, движителя, предназначенного для продвижения морского судна и управления им, в соответствии со вторым вариантом выполнения данного изобретения,

фиг. 5 изображает вид спереди движителя, показанного на фиг. 4,

фиг. 6 изображает покомпонентный вид в аксонометрии движителя, показанного на фиг. 4,

фиг. 7 изображает вид в аксонометрии, если смотреть под углом спереди, движителя, предназначенного для продвижения морского судна и управления им, в соответствии с третьим вариантом выполнения данного изобретения,

фиг. 8 изображает вид спереди движителя, показанного на фиг. 7,

фиг. 9 изображает покомпонентный вид в аксонометрии движителя, показанного на фиг. 7, и

фиг. 10 изображает разрез четвертого варианта выполнения данного изобретения.

На фиг. 1 и 2 изображен первый вариант выполнения движителя 11, предназначенного для продвижения морского судна и управления им и выполненного с возможностью прикрепления к корпусу судна или к рулевому устройству, предназначенному для поворота движителя на угол 0-360°, перемещения с наклоном, поворотного введения движителя в корпус/выведения из него и т.п. Движитель 11 содержит трубчатое сопло 12 с гребным винтом 13, содержащим центральную ступицу 14, которая с возможностью вращения поддерживается в сопле 12 при помощи опор 15, 16, расположенных соответственно перед ступицей 14 и за ней и прикрепленных к соплу 12. В изображенном варианте выполнения использованы две опоры 15, расположенные спереди, и пять опор 16, расположенных сзади, однако количество опор спереди и сзади, разумеется, может отличаться от указанного. Основное назначение опор 15, 16 заключается в восприятии усилий.

Как видно из фиг. 2, гребной винт 13 содержит, например, четыре лопасти 13а, однако может, разумеется, содержать большее или меньшее количество лопастей. Лопасти 13а проходят в основном в радиальном направлении между центральной ступицей 14 и кольцеобразной роторной частью (не показана), окружающей винт 13, к которому прикреплены лопасти 13а. Кольцеобразная роторная часть расположена с возможностью вращения внутри статорной части (не показана), предпочтительно в углублении сопла 12, так что роторные части расположены снаружи потока воды, проходящего через сопло 12. К наружной периферии роторной части прикреплены постоянные магниты. Постоянные магниты расположены на малом расстоянии от обмоток, прикрепленных к статорной части таким образом, что путем подачи электротока в обмотки могут быть возбуждены магнитные поля для приложения усилий к магнитам для регулируемого и управляемого вращения роторной части и, соответственно, также винта 13. Между наружной поверхностью роторной части и противолежащей внутренней поверхностью статорной части имеется зазор, заполняемый водой, когда движитель 11 погружен в воду. Кроме того, существуют решения, в которых используется газ для вытеснения воды из зазора и уменьшения потерь в зазоре. Эти особенности хорошо известны в данной области техники.

Движители 11, аналогичные вышеописанным, также снабжены крепежным устройством 17 для прикрепления движителя 11 к корпусу судна или к рулевым устройствам, как указано выше.

В соответствии с данным изобретением крепежное устройство 17 в первом варианте выполнения содержит одну штангу 18, прикрепленную к верхней поверхности сопла 12 соответствующими крепежными средствами (не показаны) и имеющую крепежный фланец 19 на стороне, присоединяемой к крепежной точке на корпусе или рулевом устройстве.

В соответствии со вторым вариантом выполнения движителя 11 согласно данному изобретению, как показано на фиг. 4-6, устройство 17 содержит две штанги 18а-b, проходящие с зеркальным отображением или параллельно относительно вертикальной центральной оси (совпадающей с осью А-А разреза, показанной на фиг. 5) вверх от сопла 12 и заканчивающиеся в крепежном фланце 19.

Конфигурация штанги 18/штанг 18а-b соответствует форме крыла или рулевого пера, так что с точки зрения гидродинамики они являются оптимальными и, соответственно, не приводят к возникновению нежелательной турбулентности, шума или вибраций.

В варианте выполнения с двумя штангами 18а-b штанги 18а-b и фланец 19 образуют отверстие 20 (фиг. 5), расположенное над соплом 12 и обеспечивающее возможность прохождения потока воды снаружи сопла 12.

Кроме того, преимущественно штанга 18 первого варианта выполнения и штанги 18а-b второго варианта выполнения расположены на расстоянии от передней части сопла 12 для исключения ударения воды, проходящей снаружи сопла 12, о штангу (штанги) 18, 18а-b, и ее направления обратно в сопло 12.

Использование крепежного устройства 17, содержащего две штанги 18а-b, заканчивающиеся во фланце 19 с образованием гидродинамического отверстия 20, обеспечивает множество преимуществ. Среди прочего, это значительно уменьшает образование турбулентного поступающего потока в верхней части сопла 12, что приводит к улучшенным условиям эксплуатации движителя 11 и, следовательно, значительному повышению эффективности гребного винта 13, что значительно снижает потребность движителя 11 в энергии. Другое преимущество заключается в снижении веса движителя 11 благодаря наличию двух штанг 18а-b, которые воспринимают усилия и вибрации, так что отсутствует необходимость в массивной штанге, и благодаря тому, что штанги 18а-b совместно с фланцем 19 образуют жесткую конструкцию. При наличии лишь одной штанги ей необходимо придавать размеры, обеспечивающие восприятие всех усилий и вибраций, что приводит к увеличению веса движителя.

Ниже сделана ссылка на фиг. 1-3 для первого варианта выполнения и на фиг. 4-6 для второго варианта выполнения. Согласно изобретению движитель 11 содержит сопло 12, имеющее входной кромочный элемент 21, расположенный на впускном отверстии сопла 12 и выполненный из легковесного неметаллического материала, такого как полиуретан (ПУР) и т.п., при этом элемент 21 образован сегментами 21а для упрощения обработки и изготовления. Элемент 21 предпочтительно выполнен с возможностью прикрепления к соплу 12 на конечном этапе сборки.

Входной кромочный элемент 21 прикреплен к соплу с помощью соответствующих средств, обеспечивающих его простое отсоединение и, соответственно, возможность замены, что приводит к возможности изменения гидродинамической конфигурации (гидродинамической формы) элемента 21 при желании или при необходимости, обусловленной изменением рабочего профиля или наличием повреждений. Движитель 11 содержит переднее кольцо 30, как показано на фиг. 3 и 6, к которому прикреплены опоры 15, расположенные перед винтом 13. Опоры 15 прикреплены к переднему кольцу 30 с помощью литья, сварки, болтов и т.п. и проходят от периферии кольца 30 в направлении его центра, где они прикреплены к ступице 14. Кольцо 30 расположено между основной частью сопла 12 и сегментированным кромочным элементом 21 и обеспечивает точку крепления для сегментов 21а элемента 21. Кольцо 30 также служит для распределения усилий, действующих на опоры, в ступицу 14 и наружу в основную часть сопла 12. Кольцо 30 также снабжено крепежными средствами (не показаны) для прикрепления к основной части сопла 12. Таким образом, переднее кольцо и, следовательно, опоры 15 скрыты за элементом 21. В данном примере показаны две опоры, однако очевидно, что их количество может изменяться в зависимости от применения.

Сегменты 21а также снабжены крепежными средствами (не показаны) для прикрепления к кольцу 30 и, возможно, взаимного скрепления.

Поскольку на элемент 21 сопла 12 действуют только гидродинамические усилия, возможно использование легковесного неметаллического материала, такого как полиуретан (ПУР) и т.п., который благоприятно сказывается на общем весе, а также упрощает обработку и изготовление.

Переднее кольцо 30 выполнено из металлического материала, например чугуна, сортовой стали и т.п.

На фиг. 7-9 изображен движитель в соответствии с третьим вариантом выполнения данного изобретения, в котором движитель 11 содержит гребной винт 13, поддерживаемый по периферии. В этом варианте выполнения переднее кольцо 30 представляет собой полное кольцо 30 без опор, прикрепленных между основной частью сопла 12 и элементом 21, образованным сегментами 21а.

Остальная конструкция может быть выполнена аналогично описанному выше в отношении двух первых вариантов выполнения. В данном варианте выполнения отсутствует необходимость в придании кольцу 30 размеров с учетом наличия опор и действующих на опоры усилий, так что в данном варианте выполнения переднее кольцо также может быть выполнено из неметаллического материала.

В данном изобретении кольцо 30 также служит в качестве опоры для периферических подшипников и выполняет изолирующую функцию для масла, окружающего двигатель в сопле.

Кольцо 30 предпочтительно имеет наклонный профиль, приведенный в соответствие с внутренней поверхностью сопла 12. Благодаря этому соединение между элементом 21 и соплом 12 во внутренней части может быть отведено назад вплоть до гребного винта, что приводит к максимальной экономии веса. С внешней стороны соединение между входным кромочным элементом и соплом должно проходить весьма далеко вперед по соплу ввиду необходимости соединения штанги (штанг) сопла с металлическими частями сопла и для прикрепления переднего кольца к соплу в металлических частях сопла.

Переднее кольцо также может быть выполнено из сегментов для упрощения обработки и изготовления.

Кроме того, форма элемента 21/сегментов 21а обеспечивает возможность их прикрепления к кольцу 30 с одновременным обеспечением гладкой криволинейной поверхности, проходящей от наружной поверхности сопла 12 до его внутренней поверхности после сборки сегментов 21а на кольце 30 с получением элемента 21. Это приводит к тому, что крепежные средства (болты) кольца 30 и, следовательно, опоры становятся скрыты за элементом 21, выполненным из неметаллического материала.

На фиг. 10 изображен разрез четвертого варианта выполнения согласно изобретению, который является альтернативным вариантом движителя, показанного на фиг. 4. В четвертом варианте выполнения длина входного кромочного элемента 21 изменяется в тангенциальном направлении вследствие того, что элемент 21 образован сегментами 21а, имеющими различную конфигурацию, так что, когда сегменты собраны с образованием непрерывного элемента 21, сопло 12 имеет длину, изменяющуюся в тангенциальном направлении. В изображенном примере сопло имеет криволинейный входной кромочный элемент, причем длина сопла 12 является наибольшей в его верхней части и уменьшается в направлении его нижней точки для компенсации тем самым более низкой скорости поступающего потока в пограничном слое воды вблизи корпуса судна.

Изобретение относится к движителям, предназначенным для продвижения и управления морского судна. Движитель для продвижения и управления морского судна содержит сопло, которое имеет сегментированный входной кромочный элемент, расположенный на впускном отверстии и образованный сегментами из легковесного неметаллического материала, и переднее кольцо, расположенное между основной частью сопла и сегментированным входным кромочным элементом, и обеспечивающее крепежную точку для сегментов указанного элемента. В альтернативном варианте движителя сопло имеет сегментированный входной кромочный элемент, который расположен на впускном отверстии и образован сегментами из легковесного неметаллического материала и по меньшей мере одним сегментом из металла, выполненным за одно целое с опорами, которые расположены перед гребным винтом, проходящими от периферии входного кромочного элемента в направлении его центра и присоединенными к ступице другим своим концом. Достигается простота процесса сборки конструкции движителя, уменьшение его веса. 2 н. и 13 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Движитель (11), предназначенный для продвижения морского судна и управления им и содержащий сопло (12), в котором расположен гребной винт (13, 13а), приводимый в действие электрическим или гидравлическим способом, при этом движитель (11) содержит крепежное устройство (17) для прикрепления к корпусу судна или к рулевому устройству, предназначенному для управления движителем (11) и/или его перемещения, причем гребной винт (13) расположен с возможностью вращения вокруг ступицы (14), прикрепленной к соплу (12) при помощи опор (15, 16), или представляет собой гребной винт, поддерживаемый по периферии, отличающийся тем, что сопло (12) имеет сегментированный входной кромочный элемент (21), расположенный на впускном отверстии сопла (12) и образованный сегментами (21а) из легковесного неметаллического материала, и переднее кольцо (30), расположенное между основной частью сопла и сегментированным входным кромочным элементом (21) и обеспечивающее крепежную точку для сегментов (21а) указанного элемента (21).

2. Движитель (11), предназначенный для продвижения морского судна и управления им и содержащий сопло (12), в котором расположен гребной винт (13, 13а), приводимый в действие электрическим или гидравлическим способом, при этом движитель (11) содержит крепежное устройство (17) для прикрепления к корпусу судна или к рулевому устройству, предназначенному для управления движителем (11) и/или его перемещения, причем гребной винт (13) расположен с возможностью вращения вокруг ступицы (14), прикрепленной к соплу (12) при помощи опор (15, 16), отличающийся тем, что сопло (12) имеет сегментированный входной кромочный элемент (21), расположенный на впускном отверстии сопла (12) и образованный сегментами (21а) из легковесного неметаллического материала и по меньшей мере одним сегментом (21а) из металла, выполненным за одно целое с опорами (15), которые расположены перед гребным винтом (13), проходят от периферии входного кромочного элемента (21) в направлении его центра и присоединены к ступице (14) другим своим концом.

3. Движитель по п.1, отличающийся тем, что опоры (15), расположенные перед гребным винтом (13), встроены в переднее кольцо (30).

4. Движитель по п.3, отличающийся тем, что опоры (15) прикреплены к переднему кольцу (30) с помощью литья, сварки, болтов и т.п. и проходят от периферии переднего кольца (30) по направлению к его центру, где они прикреплены к ступице (14).

5. Движитель по п.1, отличающийся тем, что переднее кольцо (30) имеет наклонный профиль, приведенный в соответствие с внутренней поверхностью сопла (12) для образования соединения между внутренней поверхностью сопла (12) и входным кромочным элементом (21), расположенного вблизи гребного винта (13), и для образования соединения между внешней стороной сопла (12) и входным кромочным элементом (21), проходящего относительно далеко вперед вследствие расположения штанги/штанг (18, 18a-b).

6. Движитель по п.1, отличающийся тем, что переднее кольцо (30) расположено с обеспечением поддержания периферических подшипников для гребного винта (30) и изоляции масла, окружающего двигатель, расположенный внутри сопла (12).

7. Движитель по п.1 или 2, отличающийся тем, что сопло (12) имеет криволинейный входной кромочный элемент (21), в результате чего в осевом направлении сопло (12) имеет наибольшую длину в его верхней части и проходит с уменьшением длины в направлении его нижней части.

8. Движитель по п.1 или 2, отличающийся тем, что сопло (12) имеет криволинейный входной кромочный элемент (21), в результате чего в осевом направлении сопло (12) проходит с уменьшением длины от верхней части к наиболее удаленным точкам горизонтальной центральной оси, проходящей через сопло (12), и с увеличением длины от наиболее удаленных точек горизонтальной оси, проходящей через сопло (12), к нижней части сопла (12), если смотреть на сопло (12) спереди.

9. Движитель по п.7, отличающийся тем, что длина нижней части сопла (12) меньше длины его верхней части.

10. Движитель по п.1 или 2, отличающийся тем, что конфигурация входного кромочного элемента (21) сопла (12) является изменяющейся в тангенциальном направлении.

11. Движитель по п.1, отличающийся тем, что сегменты (21а) снабжены крепежными средствами для прикрепления к переднему кольцу (30).

12. Движитель по п.2, отличающийся тем, что сегменты (21а) снабжены крепежными средствами для прикрепления к соплу (12).

13. Движитель по п.1 или 2, отличающийся тем, что сегменты (21а) снабжены крепежными средствами для взаимного скрепления.

14. Движитель по п.1 или 2, отличающийся тем, что крепежное устройство (17) образовано одной или двумя штангами (18, 18a-b), заканчивающимися в крепежном фланце (19) и имеющими конфигурацию, соответствующую форме крыла или рулевого пера, так что с точки зрения гидродинамики они являются оптимальными для исключения возникновения нежелательной турбулентности, шума или вибраций.

15. Движитель по п.14, отличающийся тем, что указанные две штанги (18a-b) проходят параллельно или с зеркальным отображением от верхней части сопла (12) движителя, при этом штанги (18a-b) и крепежный фланец (19) образуют отверстие (20), обеспечивающее улучшенные гидродинамические характеристики движителя (11).