Откидная поворотная колонка Советский патент 1984 года по МПК B63B5/12 

Изобретение относится к судостроению, в частности к судовым движительным устройствам и средствам активного управления судами.

Известна откидная поворотная колонка, содержащая подвижный герметичный корпус с механизмом откидывания, выполненным с зубчато-реечной передачей и кинематически связанным с ней гидроцилиндрами, размещенные в корпусе баллер с механизмом его поворота, электродвигатель, корпус которого выполнен в виде гондолы, и связанный с валом электродвигателя винт регулируемого щага с механизмом изменения щага и датчиком указателя шага с приводом 1.

Недостатками известной колонки являются относительно высокие уровни вибрации из-за пульсации рабочей жидкости гидравлической системе, источником которой являются динамические процессы в гидромоторах и гидронасосах поршневого типа, а также невысокая ее надежность вследствие, возможности попадания забортной воды в гидроцилиндр при втягивании поршневого щтока в гидроцилиндр, а также возможность загрязнения забортной воды рабочей жидкостью, выносимой поршневым штоком при его выдвигании из гидроцилиндра.

Целью изобретения является повышение надежности в работе и улучшение виброакустических характеристик колонки.

Указанная цель достигается тем, что в откидной поворотной колонке, содержащей подвижный герметичный корпус с механизмом откидывания, выполненным с зубчатореечной передачей и кинематически связанными с ней гидроцилиндрами, размещенные в корпусе баллер с механизмом его поворота, электродвигатель, корпус которого выполнен в виде гондолы, и связанный с валом электродвигателя винт регулируемого шага с механизмом изменения шага и датчиком указателя шага с приводом, привод датчика указателя шага выполнен в виде гибкой связи, проходящей по осям вращения указанных баллера и корпуса, при этом механизм откидывания снабжен замком, выполненным в виде подпружиненного стопора, сблокированного с гидроцилиндрами этого механизма с возможностью взаимодействия с его шестерней в крайних положениях подвижного герметичного корпуса, причем механизм изменения шага выполнен с жестко связанным с валом электродвигателя поршнем и размещенным коаксиально валу электродвигателя и жестко связанными друг с другом ползуном и щтангой, при этом ползун подвижно соединен с наружной стороны с лопастями винта регулируемого шага, а с внутренней - с указанным поршнем, причем штанга соединена с датчиком указателя шага упомянутым приводом выполненным в виде гибкой связи, проходящей по осям вращения указанных баллера и корпуса, а вал электродвигателя снабжен упорным подшипником.

На фиг. 1 показана предлагаемая колонка, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б.на фиг. I; на фиг. 4 - сечение В-В на фиг. 1; на фиг. 5 - сечение Г-Г на фиг. 1.

Откидная поворотная колонка содержит гондолу 1, являющуюся погружным нерегулируемым электродвигателем, которая жестко соединена с баллером 2, вращающимся в подвижном корпусе 3, который своими цапфами входит в подшипники 4 и 5 скольжения неподвижной рамы б, которой колонка крепится к судну.

в подвижном корпусе 3 размещен механизм поворота баллера 2, состоящий из шестерни 7, жестко связанной с баллером 2, и двух поршней-реек 8, образующих совместно с подвижным корпусом 3 гидропривод. Механизм откидывания подвижного корпуса 3 состоит из шестерни 9, являюшейся цапфой подвижного корпуса и находящейся в зацеплении с двумя поршнями-рейками 10, образующими совместно с корпусом подщи пника 5 дополнительный гидропривод.

С фасонным профилем шестерни 9 постоянно находится в контакте датчик 11 указателя «рабочего или «убранного положения подвижного корпуса 3.

Положение баллера контролируется датчиком 12, который посредством толкателя 13 связан с профильным кулачком 14, жестко соединенным с баллером 2. Датчик 15 указателя положения лопастей винта регулируемого шага (ВРШ) связан посредством троса 16, опирающегося на ролики 17, со штангой 18 ВРШ. Штанга 18 имеет два канала для подвода рабочей жидкости от масловвода 19 к механизму изменению шага (МИШ) ВРШ, проходит внутри полого вала 20 электродвигателя и жестко соединена с ползуном 21.

Ползун 21 является одновременно гидроцилиндром МИШа, движущимся поступательно по неподвижному поршню 22, и штока 23, жестко закрепленных на выходном конце вала 20 электродвигателя. Ползун 21 через сухарь 24 кинематически связан с пальцем лопасти 25, вращая последнюю. Ступица 26 ВРШ жестко насажена на выходной конец вала 20 электродвигателя, снабженного упорными подшипниками 27. К корпусу подшипника 5 жестко прикреплен автоматический гидромеханический замок 28, выполненный в виде гидроцилиндра для стопорения «рабочего или «убранного положения подвижного корпуса 3.

Замок 28 состоит из стопора 29, соединенного со сдвоенным поршнем 30, размещенным в смежных полостях корпуса замка 28, и подпружиненного пружиной 31.

В шестерне 9, являюшейся цапфой подвижного корпуса 3, имеется две прлрези а, куда и входит стопор 29 под действием пружины 31 в «рабочем или «убранном положениях подвижного корпуса 3.

По каналам 32 и 33 рабочая жидкость подается в одну из полостей Д замка 28 и полости Е или Ж гидроцилиндров механизма откидывания подвижного корпуса. По каналам 34 и 35, проходящим в корпусе подшипника 4 с радиальными уплотнениями и подвижном корпусе 3, рабочая жидкость подается к гидроприводу механизма поворота баллера в полости 3 и И. По каналам 36 и 37, проходящим в корпусе подшипника 4, подвижном корпусе 3, втулке 38 с радиальными уплотнениями, баллере 2, электродвигателе 1, масловводе 19, штанге 18, рабочая жидкость подводится к рабочим полостям К и Л гидропривода МИШа.

Передача электроэнергии к вращающейся и откидывающейся гондоле 1 обеспечивается токопереходом 39. Внутренние полости корпусов колонки через трубопровод соединены с компенсатором 40.

Колонка работает следующим образом.

При подаче рабочей жидкости через магистраль 33 в полость Е под поршень стопора 29, последний выходит из прорези а шестерни 9, сжимает пружину 31 и открывает путь рабочей жидкости по каналу 33 к полости Ж гидроцилиндров зубчато-реечного механизма откидывания подвижного корпуса 3. Перемещающиеся поршни-рейки 10 вращают шестерню 9 и приводят подвижный корпус 3 в рабочее положение. Соответственно из смежных полостей Е гидроцилиндров механизма откидывания рабочая жидкость вытесняется через замок 28 в магистраль 32. После установки подвижного корпуса 3 в рабочее положение и получения соответствующего сигнала с датчика 11 подача рабочей жидкости прекращается, давление в магистрали 33 падает и стопор 29 под действием пружины 31 входит в прорезь а шестерни 9 и стопорит откидывающийся корпус 3 в рабочем положении. Для убирания подвижного корпуса 3 рабочая жидкость соответственно подается в магистраль 32.

Поворот баллера 2 осуществляется при подаче рабочей жидкости по магистралям 34 или 35, далее по канавкам подшипника 4, цапфе и каналам подвижного корпуса 3, в полости 3 или И гидропривода зубчатореечного механизма поворота баллера 2.

При перемещении поршней-реек 8 происходит вращение баллера 2. Положение баллера контролируется датчиком 12 через толкатель 13 и кулачок 14, закрепленный на баллере.

Перекладка лопастей 35 ВРШ осуществляется при подаче рабочей жидкости по магистралям 36 и 37, проходящим по канавкам подшипника 4, цапфе и каналам подвижного корпуса 3, далее по канавкам втулки 38, баллеру 2, электродвигателю 1 к масловводу 19 и далее по штанге 18 в оабочее положение К или Л гидропривода МИШа. Расширение полостей К или Л ведет к перемешению ползуна 21 и развороту лопастей 25. Контроль положения полостей ВРШ осуществляется датчиком 15, соединенным тросом 16 со штангой 18, движушейся вместе с ползуном 21.

Передача электроэнергии к электродвигателю, являющемуся гондолой, через подвижный корпус 3 и вращающийся баллер 2 обеспечивается токопереходом 39. Компенсатором 40 постоянно поддерживают избыточное давление масла во внутренних полостях корпуса колонки с целью исключения обводнения последнего.

Технические преимущества изобретения состоят в следующем:

спользование безредукторной конструкции привода гребного винта позволяет упростить конструкцию, повысить надежность работы и снизить уровни вибрации колонки;

применение в конструкции колонки ВРШ позволяет электродвигателю работать на номинальной частоте вращения, что обеспечивает высокий КПД и экономичность;

откидная поворотная колонка с ВРШ придает судну высокие маневренные качества и позволяет использовать ее как в качестве маршевого или резервного движителя, так и в виде движительно-рулевого комплекса, состоящего из нескольких колонок, например, комплекс из четырех бортовых и двух лаговых колонок позволяет получить судну горизонтальное и вертикальное перемещения, движение лагом, крен, дифферент, вращение вокруг вертикальной оси;

наличие в конструкции механизма откидывания подвижного корпуса колонки автоматического замка, обеспечивающего разгрузку системы гидравлики и зубчато-реечной передачи от динамических нагрузок, также повыщает надежность и ресурс работы колонки.

6-5

J6

ОТКИДНАЯ ПОВОРОТНАЯ КОЛОНКА, содержащая подвижный герметичный корпус с механизмом откидывания, выполненным с зубчато-реечной передачей и кинематически связанными с ней гидроцилиндрами, размещенные в корпусе баллер с механизмом его поворота, электродвигатель, корпус которого выполнен в виде гондолы, и связанный с валом электродвигателя винт регулируемого шага с механизмом изменения шага и датчиком указателя шага с приводом, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности в работе и улучшения виброакустических характеристик колонки, привод датчика указателя шага выполнен в виде гибкой связи, проходящей по осям вращения указанных баллера и корпуса, при этом механизм откидывания снабжен замком, выполненным в виде подпружиненного стопора, сблокированного с гидроцилиндрами этого механизма с возможностью взаимодействия с его шестерней в крайних положениях подвижного герметичного корпуса, причем механизм изменения шага выполнен с жестко связанным с валом электродвигателя поршнем и размещенным коаксиально валу электродвигателя и жестко связанными друг с другом ползуном и штангой, при этом ползун подвижно соединен с наружной стороны с лопастями винта регулируемого шага, а с внутренней - с указанным поршнем, причем штанга-соединена с датчиком указателя шага упомянутым приводом, выполненным в виде гибкой связи, проходящей по осям вращения указанных баллера и корпуса, а вал электродвигателя снабжен упорным подшипником.