Электрический привод соосных гребных винтов Советский патент 1992 года по МПК B63H23/24 B63H5/10 

J

Ч Ю О

сл

Использование: судостроение. Сущность изобретения: привод содержит сверхпроводниковый униполярный двигатель с двумя соосными цилиндрическими роторами, соединенный посредством гребных валов с соосными винтами противоположного вращения, опоры качения для роторов, сьемные опоры для криостата, а также щеткодержатели с щетками, выполненные в плане по форме сегментов. Щетки выдвигаются в рабочее состояние и убираются внутрь с помощью привода. Щеткодержатели крепятся к статору двигателя посредством съемных радиальных опор и расположены в зазоре между двумя роторами. Охлаждение щеток обеспечивается подачей хладагента через сегменты или зазоры между роторами и отверстиями в дисковой части наружного ротора и корпуса двигателя. Питание электродвигателя осуществляется через токоведущие щетки в держателях, закрепленных на статоре, и связанную с ними через кольца якорную обмотку наружного ротора. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. (Л С

Изобретение относится к судостроению, в частности к электрическим приводам гребных винтов коаксиального типа, например вращающихся в противоположных направлениях.

Известный электропривод предполагает, что пара гребных винтов вращается в противоположных направлениях от двух коаксиальных гребных валов. При этом наружный вал приводится в движение от второй ступени главного редуктора, а внутренний от третьей. В состав редуктора входит топе- нантный вал, позволяющий несколько демпфировать крутильные колебания и возможные удары.

Известный электропривод предполагает, что передний соосный гребной винт (СГВ) вращается внешним валом от первого двигателя через редукторную передачу, а задний гребной винт приводится во вращение вторым двигателем через промежуточный вал. связанный с внутренним выходным

валом. Опорами валов служат кормовой подшипник и V-образный рудерпис, выполняющий роль кронштейна гребного вала.

Данным электрическим приводам присущи ряд недостатков, таких как низкие массогабаритные экономические и экологические показатели; пониженная надежность, обусловленная использованием редуктора; низкие виброакустические показатели.

Известен привод СГВ, предусматривающий использование униполярного двигателя двумя полыми цилиндрическими роторами, которые размещаются вокруг неподвижного индуктора, состоящего из кри- остата с трубопроводами для подачи и отвода хладагента и сверхпроводниковой обмотки возбуждения. Выходные валы роторов соединяются с гребными винтами противоположного вращения с помощью соосных валов, имеющих соединительные муфты, уплотнения и упорные подшипники. Рассмотренный привод обладает следующими существенными недостатками: пониженные массогабаритные показатели; наличие поперечных колебаний роторов; низкие надежность и ремонтопригодность двигателя.

Цель изобретения - улучшение массога- баритных показателей, путем уменьшения толщины роторов, повышение надежности работы и увеличение ремонтопригодности привода гребных соосных винтов.

В предлагаемом изобретении поставленная цель достигается следующим образом. В конструкцию сверхпроводникового униполярного двигателя с двумя соосными цилиндрическими роторами вносят ряд существенных отличий, заключающихся втом, ч го оба ротора со стороны, противоположной СГВ, опираются на катящиеся опоры, размещенные в ряде секторов по окружности статора с промежутками между ними. Это позволит снизить поперечные колебания роторов и, тем самым, уменьшить их сечения. Через свободные секторы,образованные между опорами роторов, в зазор между двумя роторами вставлены сегменты с закрепленными на них щетками, соединяющие кольца или коллектора двух роторов. При этом, щетки выдвигаются в рабочее состояние и убираются в корпус сегментов с помощью привода, например, пневматиче- скЪго, а охлаждение обеспечивается подачей хладагента через сегменты или зазоры между роторами и отверстиями в дисковой части наружного ротора и корпуса двигателя. Тем самым улучшается ремонтопригодность щеточного узла, так как контроль и замену щеток можно производить непосредственно после демонтажа задних фланцев двигателя и выдвижения сегментов со щетками из зазора между роторами.

Питание электродвигателя осуществляется через токоведущие щетки в держателях, закрепленных на статоре и связанные со щетками через кольца или коллектора стержни лкорных обмоток роторов. Наряду с этим, в предлагаемом техническом реше0 нии предусмотрено существенное, связанное с креплением индуктора отличие, позволяющее повысить надежность электропривода за счет возможности быстрой замены вышедшего из строя криостата новым.

5 Индуктор, состоящий из криостата, сверхпроводниковой обмотки возбуждения и тру- бопроводов.крепится к радиальным опорам. Последние рйзмещены в секторах с катящимися упорами роторов и закреплены на кор0 пусе (статоре) двигателя консольно,

Таким образом, предлагаемое техническое решение электропривода соосных гребных винтов обладает существенными отличиями, которые позволяют добиться до5 полнительного эффекта, состоящего в следующем; значительное снижение поперечных колебаний роторов и, за течет этого, уменьшение их массогабаритов и увеличение надежности привода в целом; по0 вышениеремонтопригодности

электропривода, благодаря возможности быстрой замены индуктора и отработанных щеток.

На фиг.1 изображен предлагаемый при5 вод, продольный разрез; на фиг.2 - то же, поперечный разрез; на фиг.З - схема распределения тока по стержням якорных обмоток двух роторов электродвигателя.

Электропривод предлагаемой конст0 рукции состоит из индуктора в виде сверхпроводниковых катушек 1 и криостата 2, внутреннего ротора 3, наружного ротора 4, статора 5, Внутренний ротор 3 - полый, цилиндрический, со стержнями (цилиндрами)

5 якорной обмотки 6, концы которых подсоединены к контактным кольцам или коллекторным пластинам 7. Наружный ротор 4 - полый, цилиндрический, имеет рабочие стержни 8 и контгктные кольца (коллектор)

0 9, закрепленные с внутренней стороны. Оба ротора 3 и 4, кроме подшипников 10, так же опираются на котящиеся опоры 11 со стороны задних фланцев 12 корпуса двигателя.

5 Криостат 2 со СПОВ 1 расположен в полости внутреннего ротора 3 и закреплен со стороны, противоположной СГВ 13, с помощью радиальных олор 14, которые закреплены на статоре 5 консольно. Подача и отбор хладагента в криостате 2 обеспечиваг

ется с помощью трубопроводов 15, выходящих сквозь задние фланцы 12.

Опоры 11 и 14 роторов 3 и 4 и криостата 2 соответственно расположены в ряде секторов по окружности статора 5 с промежутками между ними. Через эти свободные от опор 11 и 14 сектора, в зазоры между двумя роторами 3 и 4 вставлены сегменты 16 с закрепленными на них щетками 17, которые крепятся к статору 5 с помощью держателей 18 и соединяют кольца (коллектора) 7 и 9 двух роторов 3 и 4. Щетки 17 должны убираться в корпус сегментов 16 и выдвигаться в рабочее состояние, например, с помощью пневмопривода.

На внешнем роторе 4 закреплены контактные кольца 19, которые соединены с токоведущими щетками 20, закрепленными в щеткодержателях 21 на статоре 5. Охлаж- дение щеток 17 и 20 обеспечивается с помощью хладагента через сегменты 16 или зазоры между роторами 3 и 4 и отверстия 22 и 23 в дисковой части наружного ротора 4 и корпуса двигателя. При этом отверстия 22 и 23 могут служить как смотровые окна для текущего контроля износа щеток 17 и 20 соответственно.

Задние фланцы 12, опоры 11 и 14, держатели 18 выполнены сьемными посредством креплений 24, 25, 26 и 27 соответственно.

Привод СГВ работает следующим образом.

Постоянное напряжение заданной полярности от источника подводится к щеткам 20. Ток (I) протекает от токоведущих щеток 20 одной полярности по контактному кольцу (коллектору) 19, первому рабочему стержню (цилиндру) 8 внешнего ротора 4, контактному кольцу (коллектору) 9 через щетки 17 сегментов 16 по контактному кольцу (коллектору) 7 и первому стержню (цилиндру) 6 внутреннего ротора 3. Затем, поочередно через токосъем 7, 17 и 9 течет по второму стержню (цилиндру) 8 наружного ротора 4. через токосъем 9,17 и 7 по второму стержню (цилиндру) 6 якорной обмотки внутреннего ротора 3 и замыкается через токосъем 7, 17 и 19 на токоведущие щетки 20 другой полярности. В результате, рабочий ток (I) протекает по стержням 8 и 6 якорных обмоток роторов 4 и 3 в разных направлениях, тем самым обеспечиваются противоположные вращения роторов относительно друг друга. Гребные соосные валы 28, непосредственно связанные с роторами 3 и 4, приводят в движение СГВ 13.

При питании электродвигателя напряжением обратной полярности, ток (I) в стержнях (цилиндрах) 6 и 8 будет

распределяться в направлениях ротивопо- ложных описанным выше, обеспечивая реверс гребных соосных винтов 13.

При необходимости замены отработав- 5 ших щеток 17, задние фланцы 12 разобщаются со статором 5 с помощью креплений 24, а удерживающие упоры 18 с помощью креплений 27. Сегменты 16 со щетками 17 выдвигаются из зазора между роторов 3 и 4

0 через свободные сектора для ремонта или технического обслуживания.

В случае замены криостата 2 или СПОВ 1, так же отдаются задние фланцы 12 и радиальные упоры 14. Криостат 2 выдвигается

5 и заменяется новым с обратной последовательностью действий.

Использование предлагаемого технического решения электропривода соосных гребных винтов позволяет значительно

0 улучшить его массогабаритные показатели, одновременно улучшая его ремонтопригодность и надежность в целом.

Формула изобретения

0 трубопроводами подачи и отвода хладагента, закрепленном на корпусе электродвигателя, отличающийся тем, что, с целью снижения массогсбаритных показателей путем уменьшения толщины роторов, повы5 шения надежности работы и увеличения ремонтопригодности привода, роторы электродвигателя со стороны, противоположной гребным винтам, снабжены опорами качения, установленными на

0 равномерно закрепленных по окружности на внутренней поверхности статора основаниях, выполненных в плане по форме секторов, а электродвигатель снабжен щеткодержателями со щетками, выполнен5 ными в плане по форме сегментов, установленных между роторами в просветах между основаниями опор качения и закрепленных на упорах, соединенных со статором, причем щетки установлены с наружных и внут0 ренних сторон щеткодержателей с возможностью взаимодействия с контактными кольцами коллекторами обоих роторов, при этом щетки снабжены приводом для их перемещения в радиальном направ5 лении относительно щеткодержателей, а то- коподводящие щетки в держателях закреплены на статоре с возможностью их взаимодействия с контактными кольцами, закрепленными на внешнем роторе, причем в дисковых частях наружного ротора и корпусэ электродвигателя выполнены огвер-закрепленными на внутренней поверхности

стия для охлаждения и контроля упомяну-статора между опорами качения и фланцем

тых щетоккорпуса электродвигателя, причем криостат

тем, что он снабжен радиальными опорами,5

±./2/

If

5

4

(Pus./

,w

f

Г7 20 17,

to/8.3