АЗИМУТАЛЬНОЕ ПОДРУЛИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2018 года по МПК B63H25/42 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Изобретение относится к азимутальному подруливающему устройству для движения судна, имеющему корпус подруливающего устройства, вокруг которого перетекает вода, и включающему: типовое центральное устройство, имеющее корпус центрального устройства, трансмиссию, расположенную в корпусе центрального устройства, включающую вал гребного винта, проходящий в продольном направлении корпуса подруливающего устройства, и гребной винт, расположенный вне корпуса подруливающего устройства и оперативно соединенный с валом гребного винта. Настоящее изобретение, кроме того, относится к судну, включающему азимутальное подруливающее устройство, и к способу конфигурирования азимутального подруливающего устройства.

ПРЕДПОСЫЛКИ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Азимутальные подруливающие устройства, также известные как поворотные колонки или гондолы движительных комплексов, являются движительно-рулевыми устройствами, широко применяемыми в морских судах. Известны разные конфигурации азимутальных подруливающих устройств, и они могут работать либо как толкающие азимутальные подруливающие устройства, имеющие гребной винт, установленный после подруливающего устройства, либо как тянущие азимутальные подруливающие устройства, имеющие гребной винт, установленный перед подруливающим устройством. И толкающие, и тянущие азимутальные подруливающие устройства обладают уникальными преимуществами и могут быть предпочтительными в разных ситуациях, например, в зависимости от конструкции и работы судна.

Азимутальные подруливающие устройства традиционно изготавливают из таких материалов, как чугун и сталь, но эти материалы делают подруливающие устройства очень тяжелыми из-за их часто большого размера. Тяжелые подруливающие устройства затрудняют работы по сборке и ремонту, для этого суда часто требуется ставить в сухой док.

Также азимутальные подруливающие устройства традиционно проектируют и изготавливают согласно конструкции и намеченной эксплуатации конкретного судна. Однако в течение срока эксплуатации судна конструкции и намеченная работа могут измениться, что делает оригинальное азимутальное подруливающее устройство менее подходящим. Кроме того, поскольку азимутальные подруливающие устройства часто изготавливают на заказ под конкретное судно, трудно стандартизировать его детали и узлы. Следовательно, количество деталей и узлов небольшое, что приводит к недостаточности способов изготовления и повышению производственных издержек.

Следовательно, было бы предпочтительным азимутальное подруливающее устройство и, в частности, азимутальное подруливающее устройство, позволяющее применять более эффективные производственные процессы, имеющее меньшую массу и обеспечивающую большую гибкость в области применения.

ЦЕЛЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В частности, как еще одну цель настоящего изобретения можно рассматривать предложение азимутального подруливающего устройства, которое решает вышеизложенные проблемы уровня техники в отношении изготовления, гибкости применения и массы.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Таким образом, вышеуказанная цель и несколько других целей предполагаются достигнутыми в первом аспекте изобретения азимутальным подруливающим устройством для движения судна, имеющим корпус подруливающего устройства, вокруг которого перетекает вода, и включающим типовое центральное устройство, имеющее корпус, являющийся частью корпуса подруливающего устройства, трансмиссию, расположенную в корпусе центрального устройства, включающую вал гребного винта, проходящий в продольном направлении корпуса подруливающего устройства, и гребной винт, расположенный вне корпуса подруливающего устройства и оперативно соединенный с валом гребного винта, причем азимутальное подруливающее устройство может быть выполнено как тяговое азимутальное подруливающее устройство и толкающее азимутальное подруливающее устройство путем включения первого и второго гидродинамических элементов, установленных на сопряженных первой и второй поверхностях центрального устройства, определяемых наружными областями поверхности корпуса центрального устройства, причем гидродинамические элементы являются частью корпуса подруливающего устройства, регулирующими поток воды вокруг корпуса подруливающего устройства, и контактные поверхности центрального устройства приспособлены для приема разных гидродинамических элементов, имеющих разные гидродинамические свойства.

Изобретение в частности, но не исключительно, является предпочтительным для получения азимутального подруливающего устройства, которое может быть конфигурировано либо как тянущее азимутальное подруливающее устройство, либо толкающее азимутальное подруливающее устройство. Чтобы достигнуть этого, желательно наличие гидродинамических элементов как на стороне, обращенной назад, так и на стороне, обращенной вперед, типового центрального устройства, чтобы можно было регулировать гидродинамические свойства корпуса подруливающего устройства. В этой связи следует сказать, что желательные гидродинамические свойства тянущих азимутальных подруливающих устройств могут весьма отличаться от таковых у толкающих азимутальных подруливающих устройств. Таким образом предпочтительно, чтобы можно было регулировать гидродинамические свойства корпуса подруливающего устройства путем замены гидродинамических элементов. Еще одним преимуществом в этом отношении является то, что гидродинамические характеристики подруливающего устройства могут быть определены на поздних стадиях процесса изготовления только путем замены гидродинамических элементов. За счет этого достигнута концепция модульного подруливающего устройства, которая увеличивает количество узлов и деталей и обеспечивает эффективное изготовление азимутальных подруливающих устройств по конкретным заказам.

В одном варианте осуществления азимутального подруливающего устройства трансмиссия, кроме того, включает подшипники и зубчатые колеса, которые все полностью заключены в корпус центрального устройства.

При наличии азимутального подруливающего устройства, в котором вал гребного винта является только частью трансмиссии, проходящей от корпуса центрального устройства в окружающую воду, когда азимутальное подруливающее устройство установлено на судно, необходимо будет только обеспечить водонепроницаемость типового центрального устройства. За счет этого к конструкции соединения между гидродинамическим элементом и типовое центральное устройство могут предъявляться менее жесткие требования, и гидродинамические элементы могут быть заменены без опасений за водонепроницаемость центрального устройства азимутального подруливающего устройства.

Кроме того, корпус подруливающего устройства может включать короткую часть, один конец которой приспособлен дл установки на судно, и сигарообразную часть, расположенную на противоположном конце короткой части, и при этом гидродинамические элементы являются частью как короткой части, так и сигарообразной части.

Также, сигарообразная секция корпуса центрального устройства, являющаяся частью сигарообразной части, может быть шире чем короткая секция корпуса центрального устройства, являющаяся частью короткой части, в продольном направлении корпуса подруливающего устройства.

Путем увеличения ширины сигарообразной секции корпуса центрального устройства, расстояние между опорными подшипниками вала гребного винта может быть увеличено, чем улучшается подвеска вала гребного винта.

Также, каждая из контактных поверхностей центрального устройства может быть определена одной или несколькими торцевыми поверхностями корпуса центрального устройства.

Также, первая контактная поверхность центрального устройства и вторая контактная поверхность центрального устройства могут быть расположены на противоположных сторонах корпуса подруливающего устройства и обращены в обратном и переднем направлениях соответственно.

Помимо этого, первая контактная поверхность центрального устройства, обращенная в обратном направлении, может быть по существу параллельна второй контактной поверхности центрального устройства, обращенной в переднем направлении.

Также, первая и вторая контактная поверхность центрального устройства могут закрывать как часть корпуса центрального устройства, являющуюся частью короткой части корпуса подруливающего устройства, и часть, являющуюся частью сигарообразной части корпуса подруливающего устройства.

Помимо этого, каждая из контактных поверхностей центрального устройства может быть определена несколькими торцевыми поверхностями корпуса центрального устройства, при этом эти несколько торцевых поверхностей смещены относительно друг друга в продольном направлении корпуса подруливающего устройства.

В одном варианте осуществления азимутального подруливающего устройства корпус центрального устройства симметричен относительно плоскости симметрии, пересекающей центральную ось корпуса центрального устройства и проходящей в направлении поперечно продольному направлению корпуса подруливающего устройства.

Кроме того, корпус центрального устройства может быть адаптирован для получения конструкционной целостности азимутального подруливающего устройства при поглощении конструкционных нагрузок и несущих нагрузок, создаваемых массой и работой самого азимутального подруливающего устройства, а также гидравлических сил, действующих на корпус подруливающего устройства во время использования.

За счет поглощения корпусом центрального устройства конструкционных нагрузок, несущих нагрузок, создаваемых массой и работой азимутального подруливающего устройства, и гидравлических сил, достигается повышенная гибкость в конструировании гидродинамических элементов.

Также, корпус центрального устройства может быть изготовлен из чугуна.

Более того, в одном варианте осуществления гидродинамические элементы изготовлены из неметаллических материалов, таких как композиты, полимеры, полимеры, армированные стекловолокном или углеволокном, или полиуретан.

Путем использования других материалов чем традиционные чугун и сталь достигается снижение массы и облегчается придание формы гидродинамическим элементам. За счет этого можно реализовать более прогрессивные формы гидродинамических элементов.

Азимутальное подруливающее устройство, описанное выше, может, кроме того, включать сопло гребного винта, окружающее гребной винт, чтобы улучшить работу и действие гребного винта.

Помимо этого, корпус центрального устройства может являться небольшой частью корпуса подруливающего устройства, и гидродинамические элементы могут являться основной частью корпуса подруливающего устройства.

Также, максимальная ширина корпуса центрального устройства в продольном направлении может составлять 1/3 - 1/4 от максимальной ширины корпуса подруливающего устройства в продольном направлении.

При реализации корпуса центрального устройства, имеющего относительно небольшую ширину и/или размер, форма корпуса центрального устройства оказывает небольшое влияние на общие гидродинамические свойства подруливающего устройства. Следовательно, можно получить общий корпус типового центрального устройства для использования в разных конфигурациях подруливающего устройства.

Более того, отношение ширины к хорде корпуса подруливающего устройства может быть конфигурируемым в диапазоне от 0,2 до 0,6.

Также, ширина сигарообразной части корпуса центрального устройства в продольном направлении может быть в 12-17 раз больше диаметра вала гребного винта.

Изобретение также относится к судну, включающему азимутальное подруливающее устройство.

Кроме того, изобретение относится к способу конфигурирования или переконфигурирования описанного выше азимутального подруливающего устройства, причем способ включает следующие этапы: предоставление типового центрального устройства, определяющего гидродинамические характеристики азимутального подруливающего устройства, установка гидродинамических элементов на типовое центральное устройство, чтобы соответствовать определенным гидродинамическим характеристикам.

Кроме того, способ может включать этап замены первого и/или второго гидродинамического элемента, уже установленного на типовое центральное устройство, на третий и/или четвертый гидродинамический элемент, имеющий другие гидродинамические свойства.

Способ конфигурирования азимутального подруливающего устройства четко иллюстрирует выгодные эффекты предложенного модульного азимутального подруливающего устройства. Путем использования типового центрального устройства гидродинамические свойства всего азимутального подруливающего устройства можно будет определить и зафиксировать на относительно поздней стадии процесса изготовления. Это необходимо сравнить с традиционными подруливающими устройствами, гидродинамические свойства которых определяют на ранней стадии путем проектирования общего корпуса подруливающего устройства. Также, гидродинамические свойства уже установленного азимутального подруливающего устройства согласно изобретению могут быть изменены путем замены гидродинамических элементов.

Описанные выше аспекты настоящего изобретения могут быть объединены, каждый, с любым из остальных аспектов. Эти и другие аспекты изобретения станут очевидными и понятными при обращении к вариантам осуществления, описанным ниже.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Азимутальное подруливающее устройство согласно изобретению теперь будет описано более подробно в связи с прилагаемыми чертежами, где показан один способ реализации настоящего изобретения, который не должен истолковываться как ограничивающий другие возможные варианты осуществления, подпадающие под объем прилагаемой формулы изобретения.

На Фиг. 1 показан схематический чертеж азимутального подруливающего устройства согласно одному варианту осуществления изобретения.

На Фиг. 2а показан схематический чертеж толкающего азимутального подруливающего устройства согласно одному варианту осуществления изобретения.

На Фиг. 2b показан схематический чертеж тянущего азимутального подруливающего устройства согласно еще одному варианту осуществления изобретения.

На Фиг. 3а показан один вариант осуществления типового центрального устройства азимутального подруливающего устройства.

На Фиг. 3b показан еще один вариант осуществления типового центрального устройства азимутального подруливающего устройства.

На Фиг. 4 показана трансмиссия, расположенная в корпусе центрального устройства.

На Фиг. 5 показано толкающее азимутальное подруливающее устройство согласно одному варианту осуществления изобретения.

На Фиг. 6 показано тянущее азимутальное подруливающее устройство согласно еще одному варианту осуществления изобретения,

На Фиг. 7 показан схематический чертеж, иллюстрирующий азимутальное подруливающее устройство с закрученной ведущей кромкой.

На Фиг. 8а и 8b показаны разные принципы установки гидродинамических элементов на центральное устройство.

На Фиг. 9 показано поперечное сечение сопла гребного винта, включающего двигатель на постоянных магнитах.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Со ссылкой на Фиг. 1, где показаны азимутальное подруливающее устройство 1 для движения судна 17, такого как корабль, плавучая нефтедобывающая платформа и т.д. Азимутальное подруливающее устройство имеет корпус подруливающего устройства 11, вокруг которого перетекает вода, и включает типовое центральное устройство 2, снабженное первым и вторым гидродинамическими элементами 4, 5 и гребным винтом 3. Корпус подруливающего устройства 11 включает короткую часть 7, которая приспособлена для установки с возможностью вращения на судно, и сигарообразную часть 8, расположенную на противоположном конце короткой части. Азимутальное подруливающее устройство 1 способно вращаться вокруг центральной оси 12 за счет одного или нескольких рабочих рулевых двигателей 18, расположенных выше азимутального подруливающего устройства. Поэтому вектор тянущей или толкающей силы азимутального подруливающего устройства может быть ориентирован в интервале 360 градусов вокруг центральной оси 12.

Типовое центральное устройство 2 имеет корпус 21 центрального устройства, являющийся частью корпуса подруливающего устройства 11. Трансмиссия 6, включающая вал гребного винта 61 и приводной вал 64, расположена внутри корпуса центрального устройства. Трансмиссия 6 показана отдельно на Фиг. 4. Приводной вал 64 проходит через короткую часть корпуса подруливающего устройства и внутрь судна, где он может быть оперативно соединен с приводным средством судна (не показано), таким как бортовой двигатель внутреннего сгорания. Вал гребного винта 61 проходит в продольном направлении 13 корпуса подруливающего устройства, и гребной винт 3 установлен на приводном вале вне корпуса подруливающего устройства. Вал гребного винта 61 приводится в движение ведущим зубчатым колесом 632, расположенным на приводном вале 64, взаимодействующим с ведущим зубчатым колесом 631, расположенным на вале гребного винта.

В еще одном варианте осуществления (не показан) приводное средство для гребного винта, такое как электродвигатель, может быть расположено в корпусе подруливающего устройства азимутального подруливающего устройства. Поэтому вал гребного винта может быть прямо связан с приводным средством, что делает приводной вал ненужным.

Как показано на Фиг. 9, электродвигателем может быть двигатель на постоянных магнитах, расположенный в корпусе подруливающего устройства или соединенный с ним. Двигатель на постоянных магнитах может быть интегрирован в сопло гребного винта 15 азимутального подруливающего устройства, чем создается гребной винт с краевым приводом. Альтернативно, двигатель на постоянных магнитах может быть расположен в корпусе подруливающего устройства, этим создавая азимутальное подруливающее устройство с гребным винтом, приводимым в действие валом. Гребной винт с краевым приводом может быть реализован путем расположения гребного винта 3 в корпусе 161 гребного винта, снабженном вторыми постоянными магнитами 162 и вращающемся внутри сопла гребного винта. На внутренней окружности сопла гребного винта расположены первые постоянные магниты 163, и первые и вторые постоянные магниты совместно служат в качестве опоры для корпуса гребного винта, способного поглощать осевые и радиальные нагрузки. Кроме того, сопло гребного винта является статором 164, включающим обмотки для создания вращающегося магнитного поля, приспособленного для вращения корпуса гребного винта, который является ротором за счет наличия постоянных магнитов. Путем регулировки тока, проходящего через обмотки, можно вращать корпус гребного винта, и двигатель на постоянных магнитах служит для приведения в движение гребного винта.

Типовое центральное устройство, показанное более детально на Фиг. 2а и Фиг. 3b, включает первую 9а и вторую 9b контактные поверхности центрального устройства, определяемые наружными поверхностями 211 корпуса центрального устройства 21. Гидродинамические элементы 4, 5 установлены на корпус центрального устройства в местах первой 9а и второй 9b контактных поверхностей центрального устройства, таким образом являясь частью корпуса подруливающего устройства. Контактные поверхности центрального устройства приспособлены для приема разных гидродинамических элементов, имеющих разные гидродинамические свойства, т.е. разных форм и размеров, как показано на Фиг. 2а и Фиг. 2b. Специалист в данной области техники может применить разные принципы выполнения контактных поверхностей центрального устройства и для установки гидродинамических элементов 4, 5 на корпус 21 центрального устройства. Например, гидродинамические элементы могут просто примыкать к контактным поверхностям центрального устройства 9а, 9b или, альтернативно, частично или полностью перекрывать корпус центрального устройства, как показано на Фиг. 8а и 8b. На Фиг. 8а показано азимутальное подруливающее устройство, гидродинамические элементы которого частично перекрывают корпус 21 центрального устройства. На Фиг. 8b показан вариант осуществления азимутального подруливающего устройства, у которого типовое центральное устройство 2 и, таким образом, корпус 21 центрального устройства охвачен гидродинамическими элементами 4, 5. Корпус 21 центрального устройства может быть частично или полностью охвачен гидродинамическими элементами, при этом гидродинамические элементы могут быть соединены друг с другом в одном примере варианта осуществления.

Гидродинамические элементы могут быть выбраны так, чтобы достигнуть желательных гидродинамических свойств корпуса подруливающего устройства, но также в соответствии с тем, является ли азимутальное подруливающее устройство тянущим или толкающим азимутальным подруливающим устройством. Поэтому азимутальное подруливающее устройство может быть выполнено как тяговое и толкающее азимутальное подруливающее устройство.

Как показано на чертежах, гидродинамические элементы 4, 5 являются частью короткой части 7 и сигарообразной части 8 корпуса подруливающего устройства, таким образом оказывая значительное влияние на гидродинамические свойства азимутального подруливающего устройства. Путем изменения формы гидродинамических элементов 4, 5, можно таким образом регулировать длину и площадь поверхности корпуса подруливающего устройства.

Со ссылкой на Фиг. 7, гидродинамические элементы также могут использоваться для регулировки отношения толщина-хорда корпуса подруливающего устройства, которое является отношением длины хорды, т.е. максимальной ширины, W_th, корпуса подруливающего устройства в продольном направлении, и толщины корпуса подруливающего устройства, т.е. максимальной ширины корпуса подруливающего устройства в поперечном направлении.

Еще один эффект модульной конструкции заключается в том, что гидродинамические элементы можно использовать для регулировки кручения корпуса подруливающего устройства, т.е. положения ведущей кромки 224 корпуса подруливающего устройства по отношении, к центральной оси 131, проходящей в продольном направлении корпуса подруливающего устройства, как показано на Фиг. 7. Необходимое кручение может зависеть оттого, является ли подруливающее устройство тянущим или толкающим подруливающим устройством, предполагаемой скорости судна, направления вращения гребного винта, нагрузки на гребной винт и т.д.

Снова со ссылкой на Фиг. 2, где показано, что сигарообразная секция 81 корпуса центрального устройства, являющаяся частью сигарообразной части 8, шире в продольном направлении чем короткая секция 71 корпуса центрального устройства, являющаяся частью короткой части 7. При использовании такой конфигурации расстояние между опорными подшипниками 62 вала 61 гребного винта может быть увеличено, при сохранении минимальной ширины короткой части корпуса центрального устройства. Из Фиг. 2b также понятно, что максимальная ширина, W_cu, корпуса центрального устройства в продольном направлении составляет 1/3-1/4 от максимальной ширины, W_th, корпуса подруливающего устройства в продольном направлении.

Уменьшение ширины корпуса центрального устройства в общем уменьшает влияние корпуса центрального устройства на общие гидродинамические свойства корпуса подруливающего устройства. Еще один выгодный эффект увеличенной ширины сигарообразной секции 81 типового центрального устройства заключается в том, что каждая из контактных поверхностей центрального устройства 9а, 9b определена несколькими торцевыми поверхностями 222 корпуса центрального устройства, смещенными относительно друг друга. Эта конфигурация контактных поверхностей центрального устройства может приводить к созданию улучшенного соединения между корпусом центрального устройства и гидродинамическими элементами.

На Фиг. 2а и Фиг. 5 показаны азимутальные подруливающие устройства, выполненные как толкающее азимутальное подруливающее устройство в направлении стрелки. Толкающее азимутальное подруливающее устройство имеет гребной винт, установленный на лежащей впереди стороне корпуса подруливающего устройства. В варианте осуществления, показанном на Фиг. 5, подруливающее устройство кроме того включает сопло 15 гребного винта, окружающее гребной винт, чтобы улучшить работу и действие гребного винта.

На Фиг. 2b и Фиг. 6 показаны азимутальные подруливающие устройства, выполненные как тянущее азимутальное подруливающее устройство в направлении стрелки. Тянущее азимутальное подруливающее устройство имеет гребной винт, установленный на лежащей позади стороне корпуса подруливающего устройства, и подруливающее устройство может быть, кроме того, оснащено стабилизирующим элементом 16, проходящим от сигарообразной части, чтобы увеличить совокупную площадь наружной поверхности корпуса подруливающего устройства.

Как показано на Фиг. 1 и сказано выше, азимутальное подруливающее устройство проходит от судна 17, включающего один или несколько рулевых двигателей 18 для поворачивания подруливающего устройства. В одном варианте осуществления рулевым двигателем (или двигателями) может быть электрический или гидравлический двигатель, взаимодействующий с зубчатым венцом (не показан), расположенным на конце короткой части 7, установленной с возможностью вращения на судно. При определении размеров для установки азимутального подруливающего устройства, включающего рулевой двигатель, следует учитывать момент, требуемый для поворачивания азимутального подруливающего устройства. Момент, требуемый для поворачивания азимутального подруливающего устройства, зависит от нескольких переменных, таких как гидродинамические свойства корпуса подруливающего устройства, частота вращения подруливающего устройства, частота вращения гребного винта и скорость судна. В этой связи, в документе ЕР 1847455 А1 раскрыто азимутальное подруливающее устройство, у которого ось гребного винта, приводящая в движение ведущее зубчатое колесо, создает момент, который действует против момента сопротивления азимутального подруливающего устройства, связанного с поворачиванием подруливающего устройства во время эксплуатации. Поэтому момент, создаваемый вращением ведущего зубчатого колеса, используется для противодействия сопротивлению момента подруливающего устройства, этим снижая момент, требуемый для поворачивания азимутального подруливающего устройства во время эксплуатации. Это, в свою очередь, может привести к уменьшению размера и/или числа рулевых двигателей, требуемых для поворачивания азимутального подруливающего устройства.

Кроме того, если азимутальное подруливающее устройство согласно изобретению должно использоваться и как тянущее, и как толкающее азимутальное подруливающее устройство, специалисту в данной области техники будет понятно, что размеры установочного места должны соответствовать силам, действующим на азимутальное подруливающее устройство в тянущей конфигурации. Это основано на том общем наблюдении, что момент, требуемый для поворачивания тянущего азимутального подруливающего устройства, больше чем момент, требуемый для поворачивания соответствующего толкающего азимутального подруливающего устройства.

Далее будет более подробно описан способ конфигурирования, т.е. изготовления из типовых узлов и деталей, вариантов осуществления азимутального подруливающего устройства, описанного выше.

Разные варианты осуществления толкающих и тянущих азимутальных подруливающих устройств, имеющих уникальные гидродинамические свойства, могут быть выполнена на базе одного типового центрального устройства 2. Для того чтобы изготовить азимутальное подруливающее устройство согласно изобретению, предложено типовое центральное устройство 2. Могут существовать вариации типового центрального устройства, в которых установочное место для гребного винта 3 может быть предусмотрено на любой стороне корпуса центрального устройства 21, и состав и размеры трансмиссии 6 могут быть разными. Во-вторых, необходимо определить, должно ли конкретное азимутальное подруливающее устройство 1 относиться к толкающему или тянущему типу, и определить желательные гидродинамические характеристики. На основе определенных гидродинамических характеристик азимутального подруливающего устройства выбирают подходящие гидродинамические элементы 4, 5 и устанавливают их на типовое центральное устройство.

Существенным выгодным эффектом в этом отношении является то, что азимутальное подруливающее устройство 1 под конкретный заказ может быть изготовлено из типовых узлов и деталей. Одно преимущество использования типовых деталей и узлов заключается в том, что изменения в изделие могут быть внесены на конечной стадии процесса. Таким образом, типовые детали и узлы могут быть изготовлены до определения точных технических характеристик будущих азимутальных подруливающих устройств. Следовательно, срок изготовления от заказа до доставки можно сократить, и количество изделий может увеличиться из-за использования типовых деталей и узлов. При увеличении количества деталей и узлов процесс изготовления становится более эффективным. Особенно когда дело доходит до использования композитных или неметаллических материалов для гидродинамических элементов, критическую важность имеет эффективность процессов изготовления. Изготовление азимутальных подруливающих устройств на заказ из композитного материала без использования типовых деталей и узлов очень неэффективно по затратам и неконкурентно. Для того, чтобы можно было использовать композитные или неметаллические материалы в азимутальных подруливающих устройствах, очень важно, чтобы типовые компоненты были введены в конструкцию.

Еще одним преимуществом азимутального подруливающего устройства 1 согласно изобретению является то, что азимутальное подруливающее устройство может быть переконфигурировано путем замены одного или обоих гидродинамических элементов 4, 5, уже установленных на типовое центральное устройство. Если, например, в конструкцию судна, на которое установлено азимутальное подруливающее устройство 1, будут внесены изменения, или изменится порядок его использования, может быть предпочтительным изменить гидродинамические свойства азимутального подруливающего устройства 1. В частности, азимутальное подруливающее устройство согласно одному варианту осуществления изобретения может быть переконфигурировано, чтобы изменить закручивание или отношение толщины к хорде корпуса подруливающего устройства. Вместо того, чтобы устанавливать полностью новое азимутальное подруливающее устройство на судно, гидродинамические свойства азимутального подруливающего устройства согласно настоящему изобретению можно изменить путем простой замены гидродинамических элементов 4, 5.

Как легко поймет специалист в данной области техники, чтобы азимутальное подруливающее устройство можно было конфигурировать как толкающее и тянущее азимутальное подруливающее устройство, форма ведущей части и задней части корпуса подруливающего устройства должна быть регулируемой, чтобы получить азимутальное подруливающее устройство, имеющее оптимальные гидродинамические свойства. Это достигается настоящим изобретением посредством использования гидродинамических элементов, расположенных на обеих сторонах корпуса центрального устройства.

Хотя настоящее изобретение было описано в связи с конкретными вариантами осуществления, оно не должно истолковываться как каким-либо образом ограниченное представленными примерами. Объем настоящего изобретения определен в прилагаемой формуле изобретения. В контексте формулы изобретения термины "включающий" или "включает" не исключают другие возможные элементы или этапы. Кроме того, упоминание чего-либо в единственном числе не должно истолковываться как исключающее множественное число. Использование ссылочных символов в формуле изобретения в отношении элементов, обозначенных ими на чертежах также не должно истолковываться как ограничивающее объем изобретения. Кроме того, отдельные признаки, указанные в разных пунктах формулы, возможно могут быть объединены для получения преимущества, и упоминание этих признаков в разных пунктах формулы не исключает того, что объединение признаков невозможно и непредпочтительно.

Изобретение относится к судостроению, а именно к азимутальным подруливающим устройствам для движения судов. Судно включает в себя азимутальное подруливающее устройство, которое имеет корпус подруливающего устройства, вокруг которого перетекает вода, и включает в себя типовое центральное устройство, имеющее корпус, являющийся частью корпуса подруливающего устройства, трансмиссию, расположенную в корпусе центрального устройства и включающую вал гребного винта, проходящий в продольном направлении корпуса подруливающего устройства, и гребной винт, расположенный вне корпуса подруливающего устройства и оперативно соединенный с валом гребного винта. Для конфигурирования или переконфигурирования гидродинамических характеристик азимутального подруливающего устройства включают предоставление типового центрального устройства. Определяют гидродинамические характеристики азимутального подруливающего устройства и устанавливают гидродинамические элементы на типовое центральное устройство для соответствия определенным гидродинамическим характеристикам. Достигается эффективность производственных процессов, имеющих меньшую массу и обеспечивающих большую гибкость в области применения. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Азимутальное подруливающее устройство (1) для движения судна, имеющее корпус подруливающего устройства (11), вокруг которого перетекает вода, и включающее:

- типовое центральное устройство (2), имеющее корпус центрального устройства (21), являющийся частью корпуса подруливающего устройства,

- трансмиссию (6), расположенную в корпусе центрального устройства, включающую вал гребного винта (61), проходящий в продольном направлении (13) корпуса подруливающего устройства, и

- гребной винт (3), расположенный вне корпуса подруливающего устройства и оперативно соединенный с валом гребного винта,

отличающееся тем, что азимутальное подруливающее устройство может быть выполнено как тяговое азимутальное подруливающее устройство и как толкающее азимутальное подруливающее устройство путем включения первого и второго гидродинамических элементов (4, 5), установленных на сопрягаемые первую (9а) и вторую (9b) контактные поверхности центрального устройства, определяемые наружными поверхностями (211) корпуса центрального устройства, причем гидродинамические элементы являются частью корпуса подруливающего устройства и регулируют поток воды вокруг корпуса подруливающего устройства, и контактные поверхности центрального устройства приспособлены для приема разных гидродинамических элементов, имеющих разные гидродинамические свойства.

2. Азимутальное подруливающее устройство по п.1, отличающееся тем, что трансмиссия, кроме того, включает подшипники (62) и зубчатые колеса (63), которые все полностью заключены в корпус центрального устройства.

3. Азимутальное подруливающее устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус подруливающего устройства включает короткую часть (7), один конец которой приспособлен для установки с возможностью вращения на судно, и сигарообразную часть (8), расположенную на противоположном конце короткой части, и отличающееся тем, что гидродинамические элементы являются частью как короткой части, так и сигарообразной части.

4. Азимутальное подруливающее устройство по п.3, отличающееся тем, что сигарообразная секция (81) корпуса центрального устройства, являющаяся частью сигарообразной части, шире чем короткая секция (71) корпуса центрального устройства, являющаяся частью короткой части в продольном направлении корпуса подруливающего устройства.

5. Азимутальное подруливающее устройство по п.1, отличающееся тем, что каждая из контактных поверхностей центрального устройства определена одной или несколькими торцевыми поверхностями (222) корпуса центрального устройства.

6. Азимутальное подруливающее устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус центрального устройства симметричен относительно плоскости симметрии (14), пересекающей центральную ось (12) корпуса центрального устройства и проходящей в направлении, поперечном продольному направлению корпуса подруливающего устройства.

7. Азимутальное подруливающее устройство по п.1, отличающееся тем, что корпус центрального устройства приспособлен для обеспечения конструкционной целостности азимутального подруливающего устройства путем поглощения конструкционных нагрузок и несущих нагрузок, создаваемых массой и работой самого азимутального подруливающего устройства и гидравлическими силами, действующими на корпус подруливающего устройства во время использования.

8. Азимутальное подруливающее устройство по п.1, отличающееся тем, что гидродинамические элементы изготовлены из неметаллических материалов, таких как композиты, полимеры, полимеры, армированные стекловолокном или углеволокном, или полиуретана.

9. Азимутальное подруливающее устройство по п.1, отличающееся тем, что гидродинамические элементы частично перекрывают или закрывают типовое центральное устройство.

10. Азимутальное подруливающее устройство по п.1, отличающееся тем, что максимальная ширина, W_cu, корпуса центрального устройства в продольном направлении составляет от 1/3 до 1/4 от максимальной ширины, W_th, корпуса подруливающего устройства в продольном направлении.

11. Азимутальное подруливающее устройство по п.1, отличающееся тем, что отношение толщина/хорда корпуса подруливающего устройства может быть изменено в диапазоне от 0,2 до 0,6.

12. Азимутальное подруливающее устройство по пп.3 или 4, отличающееся тем, что ширина сигарообразной части корпуса центрального устройства в продольном направлении в 12-17 раз больше диаметра вала гребного винта.

13. Азимутальное подруливающее устройство по п.1, отличающееся тем, что приводным средством для привода гребного винта является электродвигатель в форме двигателя на постоянных магнитах.

14. Азимутальное подруливающее устройство по п.13, отличающееся тем, что гребной винт имеет краевой привод за счет первых постоянных магнитов 163, расположенных в сопле гребного винта, и вторых постоянных магнитов 162, расположенных в соединении с гребным винтом, чем создается подшипник для гребного винта, способный поглощать осевые и радиальные нагрузки, и отличающееся тем, что двигатель на постоянных магнитах интегрирован в сопло гребного винта, и сопло гребного винта включает обмотки для создания вращающегося магнитного поля, приспособленного для вращения гребного винта.

15. Судно, включающее азимутальное подруливающее устройство по любому из предшествующих пунктов.

16. Способ конфигурирования или переконфигурирования гидродинамических характеристик азимутального подруливающего устройства по любому из пп.1-14, включающий следующие этапы:

- предоставление типового центрального устройства;

- определение гидродинамических характеристик азимутального подруливающего устройства;

- установка гидродинамических элементов на типовое центральное устройство для соответствия определенным гидродинамическим характеристикам.

17. Способ по п.16, кроме того, включающий этап:

- замены первого и/или второго гидродинамического элемента, уже установленного на типовое центральное устройство, третьим и/или четвертым гидродинамическим элементом, имеющим другие гидродинамические свойства.