Устройство для использования энергии качки судна Советский патент 1985 года по МПК B63H19/02 

Изобретение относится к судостроению, в частности к устройствам для использования энергии качки судна.

Цель изобретения - повышение эффективности работы устройства путем увеличения количества энергии качки, используемой потребителем.

На фиг, 1 схематически изображено предлагаемое устройство с подвешенньш грузом, общий пид на фиг. 2 - узел I фиг. 1; на фиг. 3 схема работы устройства при качке; на фиг. 4 - устройство с перекатывающимся грузом, обвщй вид на фиг. 5 - сечение А-А на фиг. 4; на фиг. 6 - сечение Б-Б на фиг. 5.

Устройство (фиг. 1) состоит из силового привода, пускоразгонных средств и потребителя энергии. Силовой привод содержит емкость с грузом 1 (в дальнейшем - просто груз) и осью 2, подвешенных на подшипниках 3 в отсеке корпуса судна. На грузе закрештен зубчатьй венец 4, образующий сектор колеса с радиусом 1ДО оси 2. Колебания груза ограничены амортизирующим упором 5 и могут быть застопорены в ДП стопором 6. На рабочий вал 7, вращающийся в подшипниках 8, посажены первая 9 и вторая 10 муфты обгона. Ведущие части муфт с зубчатьми колесами имеют кулачки одинакового направления и посажены на рабочий вал скользяще, а ступицы ведсшых втулок - жестко. Зубчатый венец сектора находится в непосредственном зацеплении с первой муфтой 9 обгона и паразитной шестерней 11, вращающейся на оси 12 в подшипниках 13. Вторая муфта 10 обгона находится в зацеплении с шестерней 11. №аметр начальник окружностей зубчатого зацепления муфт 9 и 10 и шестерни 11 одинаковый, а длина зубьев венца шестерни 11 двойная против длины зубьев муфт 9 и 10. Таким образом, обгонные муфты вращаются всегда с одинаковой угловой скоростью, но в Противоположном направлении и вращают рабочий вал только в одном направлении.

Пускоразгонный механизм состоит из маховика 14 на рабочем 1валу мёязду двух нормально разомкнутых муфт 15 и 16.

Потребитель 17 энергии (гребной йяят, генератор и пр.) подключаются к рабочему валу через мультишшкаторную коробку 18 передач.

Предусматривается также работа обгонных муфт не непосредственно

от сектора, а от повышающей их обороты передачи.

Поскольку снимаемая устройством мощность пропорциональна весу груза силового привода, предусматривается использование веса перевозимых судном грузов в тркжах и танках (водяного балласта, топлива и пр.) в качестве рабочих грузов для устройства. В связи с этим

5 рабочие грузы могут не только

подвешиваться, но и перекатьшаться, как показано на фиг. 4.

В отсеке корпуса судна 19 перевозимый груз перемещается в трюм груз 20, перекатывающийся при крене по дуге окружности радиуса R на подрессоренных тележках 21 по рельсам 22 вокруг геометрической оси 0-0, лежащей в ДП. На трюм-грузе 20 закреплен зубчатый венец 23 с радиусом начальной окружности длиной до оби 0-0. Силовой привод в этом варианте также содержит спаренные шестерню-звездочку 24 и

0 звездочку-шестерню 25 с осями 26 и 27 вращения, закрепленными на переборке 28, бесконечную цепь 29, общий или индивидуальный рабочий вал 30 с первой ЗГ и второй 32 муфтами обгона на нем и паразитную шестерню 33. Звездочка-шестерня 25 находится в одновременном зацеплении с муфтой 31 обгона и паразитной шестерней 33, а последняя - с

0 муфтой обгона 32.

Силовой привод имеет амортизирующий упор 34, ограничивающий угол поворота трюм-груза при крене. Колеса тележек имеют реборды, препятствующие сдвигу трюм-груза вдоль оси О-О. Стопор трюм-груза, разгоннопусковой механизм и потребитель энергии аналогичны описанным ранее

0 (не показаны). Для увеличения оборотов рабочего вала введена мультипликаторная передача, а роль зубчатого сектора выполняет звездочкашестерня 25. Работа силового привода с перекатьшающимся трюм-грузом аналогична работе с подвешенным грузом.

Работа устройства.

Механизм получения полезной работы и снижения амплитуд качки состоит из трех этапов,

Первый этап. Пуск рабочего вала вхолостую. Начало бортовой качки судна. Маховик 14 муфтой 15 отключен от неподвижного рабочего вала 7, груз 1 силового привода освобождают от стопора 6. При накренении судна под действием внеагаих сил (ветра и волн) на один из бортов груз 1 под влиянием сил веса и энергии остается в прежнем положении свободного подвеса вследствие чего ведущее колесо обгонной муфты 9 начинает обегать зубчатый взнец 4 неподвижного груза (фиг. 3), передавая вращение рабочему валу, например, по часовой стрелке. В это время, вторая обгонная муфта 10, вращаемая паразитной шестерней 11 в пртивоположном направлении, отключается. После того, как угловая скорость накренения начинает уменьшаться против достигнутой максимальной, первая муфта 9 также отключается, а рабочий вал продолжает вращаться по инерции с равнозамедленной угловой скоростью. Судно под влиянием накопленной потенциальной энергии Восстанавливающего момента начинает выпрямляться в обратную сторону, и рабочий вал получает импульс вращения уже от второй муфты 10 обгона Процесс повторяется на ЛБ и продолжается до тех пор, пока часть рабочего вала (до маховика) не наберет максимально возможные при данном угле крена обороты.

Второй этап. Накопление маховиком кинетической энергии. Качка продолжается и усиливается. Посредством муфты 15 к вращающемуся рабочему валу подключается маховик 14, цля разгона которого необходимо Приложить крутящий момент. Этот Лйомент образуется за счет усилия, возникающего в зацеплении венца 4, например, с муфтой 9 обгона при «акренении судна на ПБ. Усилие поворачивает груз 1 на некоторый угол оС от вертикали, после чего поворот груза прекращается, и муфта 9 снова начинает обегать венец 4,

т.е. раскручивать вал, но уже нагруженньп маховиком. По замедлении накренения,. угловая скорость рабочего вала оказьгеается большей, чем у муфты 9, и последняя отключается Тогда груз устремляется с ускорением вниз, что приводит к повторном включению муфты 9 до возвращения груза в исходное положение свободного подвеса и достижения судном; максимального угла 9 крена. При выпрямлении судна и достижения им необходимой скорости включается муфта to. и рабочий вал получает энергию вращения уже за счет потенциальной энергии, накопленной судном.

Накренение на ЛБ происходит аналогично описанному для ПБ, но рабочий вал вращается муфтой 10.

Третий этап. Работа с полезной нагрузкой. По достижении маховиком установившихся оборотов, муфтой 16 через коробку 18 передач подключается потребитель 17 энергии. Работа силового привода при этом идентична его работе во втором этапе, но только с большим углом подъема груза i, так как он является мерилом нагрузки рабочего вала. При этом отбираемая устройством полезная мощность связана с углами качки судна следующей формулой мощности;

0,039 се (1 -cos /i Str o6j .

де N - отбираемая устройством

полезная мощность на рабочем валу перед потребителем энергии, кВт, 1 м КПД механических передач

до потребителя энергии-, G - масса рабочего груза, кг; t - расстояние от оси подвеса

до ЦТ рабочего груза, м; tL - угол поворота груза от вертикали-, ,, угол, рад.;

б - угол крена (или дифферента)

судна при качкеi Т - период качки, с.

1-ый 3топ /fycf paSo e aSa/ra 8)(0ffoc

wy

11 Щ

//анол пенив энергии мах

2-ой ЭГТГОГ7

SL

;/

ю

Фие.З

И

Д-V ФаеЛ

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГИЙ КАЧЮ СУДНА, содержащее переметцающнйся относительно корпуса судна груз, кинематически связанный с рабочим валом, на котором закреплены маховик и потребитель энергии, отличающееся тем, что t с целью повышения эффективности его работы путем увеличения количества энергии, используемой потребителем, в нем груз снабжен колесами с ребордами, посредством которых он Подвижно сопряжен с рельсовыми путями, которыми снабжен корпус судна, причем эти пути изогнуты в плоскости шпангоута и диаметральной плоскости по дуге окружности, а вышеуказанная кинематическая связь груза с рабочим валом содержит зубчатый сектор, закрепленный на грузе, и две обгонные муфты, закрепленные на рабочем валу, при этом эти муфты одна - непосредственно , а другая - через паразитную шестерню выполнены с зацеплением с упомянутым зубчатым сектором.