УСТРОЙСТВО ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ВИБРАЦИИ КОРМОВОЙ ОКОНЕЧНОСТИ СУДНА Российский патент 2024 года по МПК B63H21/30 G01K11/00 F16F15/02 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к судостроению, в частности к области снижения уровней вибрации кормовой оконечности, возникающей в результате динамического воздействия на корпус судна работающего движителя (гребного винта).

Уровень техники

Известно взятое за прототип устройство полной виброизоляции валопровода с гребным винтом от корпуса судна, включающее опорный и упорный подшипники гребного вала, смонтированные в жестко связанных между собой трубах: кормовой и несущей, так называемая система двигатель-валопровод-подшипник (ДВП), причем размещенная на упругих элементах в корпусе судна (А.П. Трусов. Изоляция корпуса и корпусных конструкций от усилий, вызывающих вибрацию. Дисс. на соиск. уч. степени к.т.н. Горьковский институт инженеров водного транспорта, 1982 г.).

Устройство полной виброизоляции валопровода с гребным винтом от корпуса судна изображено на рисунке (фиг.1), включающее гребной винт(1), гребной вал (2), упорный вал (3), гребень упорного вала (4), кормовой опорный подшипник (5), опорный подшипник (6) главного упорного подшипника (7), носовой опорный подшипник (8), кормовая труба (9), несущая труба (10), корпус упорного подшипника (11), эластичный кольцевой кожух (12), корпус судна (13), опорные виброизоляторы (14), упорный виброизолятор упорного подшипника (15), упорная переборка (16), фундамент корпуса судна (17). Виброизоляторы (14) опорных подшипников (5), (6), (8) и виброизолятор (15) упорного подшипника (7), закрепленные с одной стороны к фундаменту корпуса судна (17), а с другой - к жестко связанным между собой несущей (10) и кормовой (9) трубам. Внутри этих труб жестко смонтирована система «гребной винт - валопровод - опорный и упорный подшипники гребного вала» (ГВВП), состоящая из гребного винта (1), валопровода (2), (3), опорных (5), (6), (8) и упорного (7) подшипников. Между кормовой трубой и корпусом судна закреплен, эластичный кольцевой кожух - резинокордная оболочка (12), обеспечивающий герметизацию и перемещение кормовой трубы относительно корпуса судна (13).

Недостатком известного устройства является то, что оно не имеет уплотнения гребного вала, виброизолирующих элементов опорного подшипника, обеспечивающих виброизоляцию в траверзном направлении, не может быть применено в проницаемой части корпуса, где виброизоляторы будут работать в условиях переменного давления и морской воде. Кроме того, недостатком является то, что при достаточно больших гидростатических давлениях кольцевой эластичный кожух в радиальном направлении обладает большой жесткостью за счет натяжения нитей корда, которые обеспечивают прочность этого кожуха. Высокие значения этой жесткости не дают возможности снижать частоты свободных колебаний виброизолирующей системы для дальнейшего повышения виброизолирующей эффективности виброизолирующего крепления в требуемом диапазоне частот.

Обзор источников информации показал, что в настоящее время в зарубежном подводном кораблестроении применяются полимерные композиционные материалы (Никитин B.C., Половинкин В.Н. Современное состояние и перспективы применения композитов в зарубежном подводном кораблестроении // Труды Крыловского государственного научного центра. 2017, №4(382), С. 57-74) при создании надстроек, ограждений выдвижных устройств, обтекателей акустических антенн, гребных винтов, кормовых обтекателей и других конструктивных элементов. Отмечено, что именно высокая прочность композиционных материалов, коррозионная стойкость наряду с их универсальными акустическими и немагнитными свойствами и предопределяет их столь широкое распространение в судостроении.

Также известно переборочное виброизолирующее уплотнение (патент РФ 2712535 С1, кл. F16L 5/02, F16L 55/035), которое состоит из сильфонного компенсатора и кольцевого тонкослойного резинометаллического элемента, расположенных последовательно так, что обеспечивается герметичность при проходе виброактивного трубопровода через межотсечную непроницаемую переборку. Уплотнение обладает высокими виброизолирующими свойствами во всех направлениях в широком частотном диапазоне.

Раскрытие изобретения

Задача, решаемая изобретением - снижение вибрации кормовой оконечности судна за счет использования конструкций корпуса в виде проницаемой кормовой оконечности из полимерных композиционных материалов с высокими вибродиссипативными характеристиками и виброизолирующих элементов в узле прохода валопровода через кормовую переборку между проницаемой и непроницаемой частями корпуса и виброизоляции упорно-опорного подшипника от корпуса судна. В изобретении также отражено наличие: осевой ступени для более позднего возникновения кавитации из-за повышения статического давления перед гребным винтом; глушителей гидродинамического шума в проницаемой части корпуса позволяющие снизить пульсации давлений, создаваемые корпусными конструкциями и неопорными виброизолирующими элементами; уплотнения гребного вала с разборными секциями рамы для обеспечения доступа к нему при выполнении регламентных и ремонтных работ; виброизолирующей муфты валопропрода для снижения вибрации, распространяющейся от двигателя по валу.

Указанный результат достигается тем, что в устройстве для снижения вибрации кормовой оконечности судна с проницаемой кормовой оконечностью используются корпусные конструкции с высокими вибродиссипативными характеристиками из полимерных композиционных материалов, крепление опоры валопровода в узле прохода через кормовую переборку между проницаемой и непроницаемой частями корпуса с виброизоляцией во всех направлениях и виброизолирующее крепление упорно-опорного подшипника во всех направлениях.

Краткое описание чертежей

Изобретение поясняется чертежом: на фиг. 2 представлено устройство для снижения вибрации кормовой оконечности судна, на фиг.3 изображен выносной элемент А фиг.2.

Осуществление изобретения

Опорный подшипник скольжения (4) гребного вала (5) с гребным винтом (1) и осевой ступенью (2) устанавливается в мортиру в кормовой части корпусного модуля (3) из полимерных композиционных материалов. Модуль из полимерных композиционных материалов (3) крепится к корпусу судна (24) через вибродемпфирующие прокладки (6), увеличивающие виброизолирующий эффект. Проницаемая часть корпуса с глушителями гидродинамического шума (27) связана с забортным пространством через отверстия (11) и (12) с помощью которых осуществляется слив, заполнение и вентиляция проницаемого модуля (3). Настройка глушителей гидродинамического шума (27) осуществляется с помощью подачи-стравливания воздуха через узел (28). Валопровод в узле прохода через кормовую переборку (13), отделяющую проницаемую и непроницаемую части корпуса, проходит через опору (14), к которой крепятся: виброизолирующие неопорные элементы в виде сильфонного компенсатора (9) и кольцевых тонкослойных резинометаллических элементов (8), расположенных последовательно и обеспечивающих виброизоляцию в продольном и радиальном направлениях; виброизолирующие опорные элементы (7) и (10), обеспечивающие виброизоляцию в радиальных направлениях. Охлаждение опорных подшипников скольжения (4) и (14) осуществляется забортной водой. Для уплотнения валопровода установлено уплотнение гребного вала (15) в разборной секции рамы (16). Разборная секция рамы (16) обеспечивает доступ к уплотнению гребного вала (15) для выполнения регламентных и ремонтных работ. Разборная секция рамы (16) крепится к фланцу (26) корпуса опорного подшипника (32) и к фланцу (17) упорной секции рамы (18), которая через виброизолирующий элемент продольного направления (22) крепится к неподвижной части упорно-опорного подшипника. Подвижная часть упорно-опорного подшипника (19) опирается через виброизолирующие элементы вертикального (20) и траверзного (21) направлений на неподвижную часть (23), что обеспечивает полную виброизоляцию упорно-опорного подшипника от корпуса судна (24). Для снижения вибрации, распространяющейся от двигателя по валопроводу установлена виброизолирующая муфта (25).

Устройство работает следующим образом.

В процессе работы гребной винт передает вибрации на корпус судна через опоры валопровода и водную среду. Для снижения вибрационной реакции корпуса от действия возмущающих сил при работе движителя (гребного винта) применяются конструктивные устройства, снижающие уровни вибрации корпуса судна. Для этой цели опорный подшипник (4) валопровода устанавливается в кормовой части проницаемого корпусного модуля (3), изготовленного из вибродемпфирующего композиционного материала с высоким значением коэффициента механических потерь, который обеспечивает поглощение вибрации. Применение проницаемого модуля (3) снижает требования по прочности стенок модуля при действии забортного статического давления. В непроницаемой части корпуса (29) на кормовой переборке (13) между проницаемой и непроницаемой частями установлена опора валопровода (14) с виброизолирующими опорными (7), (10) и неопорными (8), (9) элементами, обеспечивающими виброизоляцию валопровода от корпуса судна (24) во всех направлениях. Проницаемую (30) и непроницаемую (29) части корпуса отделяет сильфонный компенсатор (9) и кольцевые тонкослойные резинометаллические элементы (8), расположенные последовательно и установленные между опорой валопровода (14) и кормовой переборкой (13). Неопорные элементы (8) и (9) соединены стыковочной трубой (31). Наличие глушителей гидродинамического шума (27) в проницаемой части корпуса позволяет снизить пульсации давлений, создаваемые неопорными виброизолирующими элементами (8), (9) и корпусными конструкциями (3), (24). Вибрация, передаваемая на корпус судна, ослабляется за счет ее поглощения конструкциями из полимерных композиционных материалов и виброизоляции опор валопровода независимо от векторов возмущающих сил со стороны гребного винта. Вибрации, распространяющиеся от двигателя по валопроводу, снижаются за счет виброизолирующей муфты (25).

В устройстве для снижения кавитации гребного винта (1) предусмотрена предвключенная осевая ступень (2), которая повышает величину статического давления и приводит к более позднему возникновению кавитации.

Использование изобретения предлагается в судостроении при конструктивном варианте корпуса судна с проницаемой кормовой частью и валопроводом, установленным на виброизолирующие опоры. Предлагаемая конструкция может быть использована при формировании движительных комплексов.

Изобретение относится к судостроению, в частности, к области снижения уровней вибрации кормовой оконечности, возникающей в результате динамического воздействия на корпус судна работающего движителя. Устройство для снижения вибрации кормовой оконечности судна включает в себя гребной вал с осевой ступенью, опорный подшипник, глушители гидродинамического шума, виброизолирующую опору, установленную в непроницаемой части корпуса с неопорным и опорными виброизолирующими элементами, уплотнение гребного вала, упорно-опорный подшипник и главную виброизолирующую муфту валопровода. Опорный подшипник гребного вала установлен в проницаемой части корпуса судна, выполненной из полимерных композиционных материалов с высокими вибродемпфирующими характеристиками. Виброизолирующая опора валопровода, установленная на кормовой переборке между проницаемой и непроницаемой частями корпуса, и упорно-опорный подшипник снабжены виброизолирующими элементами во всех направлениях. Достигается снижение вибрации кормовой оконечности судна. 3 ил.

Устройство для снижения вибрации кормовой оконечности судна, включающее гребной вал с осевой ступенью, опорный подшипник, глушители гидродинамического шума, виброизолирующую опору, установленную в непроницаемой части корпуса с неопорным и опорными виброизолирующими элементами, уплотнение гребного вала, упорно-опорный подшипник, главную виброизолирующую муфту валопровода, отличающееся тем, что опорный подшипник гребного вала установлен в проницаемой части корпуса судна, выполненной из полимерных композиционных материалов с высокими вибродемпфирующими характеристиками, а виброизолирующая опора валопровода, установленная на кормовой переборке между проницаемой и непроницаемой частями корпуса, и упорно-опорный подшипник снабжены виброизолирующими элементами во всех направлениях.