RU145076U1 - MAIN POWER INSTALLATION OF A SHIP WITH A CONTROLLED STEP SCREW - Google Patents

Abstract

Главная энергетическая установка судна с винтом регулируемого шага, содержащая первый и второй зубчатые редукторы, входные валы которых с обгонными муфтами на них соединены с силовыми валами, соответственно, первого и второго газотурбинных двигателей, фрикционные муфты с гидравлическим управлением, соединительные муфты, валопроводы, зубчатые передачи, гребной электродвигатель и соединенный с одним из концов выходного вала первого зубчатого редуктора гребной вал, отличающаяся тем, что зубчатые редукторы и соединенные с ними газотурбинные двигатели размещены с возможностью соосного соединения выходных валов зубчатых редукторов, промежуточного валопровода и гребного вала в единый прямолинейный судовой валопровод, при этом зубчатые колеса на выходных валах зубчатых редукторов установлены с возможностью их соединения с выходными валами посредством выполненных на этих валах фрикционных муфт с гидравлическим управлением, а для возможности соединения судового валопровода с валом гребного электродвигателя во втором зубчатом редукторе или установлена фрикционная муфта с гидравлическим управлением на свободном конце выходного вала, или выполнен дополнительный вал с установленными на нем находящейся в зацеплении с зубчатым колесом выходного вала зубчатой шестерней и фрикционной муфтой с гидравлическим управлением на его выходном конце.The main power plant of the vessel with an adjustable pitch propeller, comprising the first and second gear reducers, the input shafts of which with overrunning clutches on them are connected to the power shafts of the first and second gas turbine engines, hydraulic friction couplings, couplings, shafts, gears , a propeller motor and a propeller shaft connected to one of the ends of the output shaft of the first gear reducer, characterized in that the gear reducers and gas turbines connected to them Native engines are placed with the possibility of coaxially connecting the output shafts of gear reducers, the intermediate shaft line and the propeller shaft into a single rectilinear ship shaft line, while the gears on the output shafts of the gear reducers are mounted with the possibility of their connection with the output shafts using hydraulic friction clutches made on these shafts and for the possibility of connecting the ship’s shaft line to the shaft of the propeller motor in the second gear reducer, or a friction clutch is installed a hydraulic control at the free end of the output shaft or is formed with an additional shaft mounted thereon meshed with the gear output shaft of the gear and the friction clutch with hydraulic control at its downstream end.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к области судовых энергетических установок, в частности, к главным энергетическим установкам судов с винтом регулируемого шага.The proposed utility model relates to the field of ship power plants, in particular, to the main power plants of ships with an adjustable pitch propeller.

Известна схема главной энергетической установки судна с одним гребным винтом, в состав которой входят один маршевый и два основных газотурбинных двигателя, крутящий момент от которых на гребной винт передается через единый зубчатый редуктор с фрикционными и кулачковыми муфтами в нем, а для обеспечения заднего хода использована гидромуфта (см., например, книгу: «Николаевские газотурбинные двигатели и установки». История создания. г. Николаев, «Юг-Информ», 2005, стр. 191…196, установка М5Е и редуктор РБ54).There is a known scheme of the main power plant of a vessel with one propeller, which includes one marching and two main gas turbine engines, the torque from which is transmitted to the propeller through a single gear reducer with friction and cam clutches in it, and a hydraulic coupling is used to provide reverse gear (see, for example, the book: “Nikolaev gas turbine engines and plants.” History of creation. Nikolaev, Yug-Inform, 2005, p. 191 ... 196, M5E unit and RB54 gearbox).

Известна комбинированная дизель-электро-газотурбиннаяKnown combined diesel electro-gas turbine

энергетическая установка судна с двумя гребными винтами, приводимыми в действие на экономичном (малом) ходе (до 20 узлов) двумя, питаемыми от дизель-генераторов, гребными электродвигателями (каждый своим), сцепление валов которых с валопроводами к гребным винтам осуществляется посредством многодисковых фрикционных муфт, а на более высоких ходовых режимах (свыше 20 узлов) гребные винты проводятся в движение одним газотурбинным двигателем, крутящий момент от силового вала которого передается на валопроводы к гребным винтам через редукторные передачи и посредством многодисковых фрикционных муфт (других), размещенных на этих же валопроводах (см., например, Ж. «Зарубежное военное обозрение», 2009 г., №5. Статья А. Хализова: «Перспективный фрегат проекта F-125 ВМС Германии», стр. 4, 5 статьи) - прототип.power plant of a vessel with two propellers driven in an economical (small) stroke (up to 20 knots) by two propeller electric motors (each with its own) powered by diesel generators, the coupling of the shafts of which with shafting to the propellers is carried out by means of multi-plate friction clutches and at higher travel modes (over 20 knots) the propellers are driven by a single gas turbine engine, the torque from the power shaft of which is transmitted to the shaft lines to the propellers via gearboxes transmission and by means of multi-plate friction clutches (others) located on the same shaft lines (see, for example, J. “Foreign Military Review”, 2009, No. 5. Article A. Halizova: “A promising frigate of Project F-125 of the German Navy ”, P. 4, 5 of the article) - prototype.

Предлагаемая полезная модель решает задачу упрощения конструкции и повышения надежности главной энергетической установки судна с винтом регулируемого шага путем размещения зубчатых редукторов и связанных с ними газотурбинных двигателей с возможностью соосного соединения выходных валов этих редукторов с размещенными на них фрикционными муфтами с гидравлическим управлением и гребного вала в единый прямолинейный судовой валопровод.The proposed utility model solves the problem of simplifying the design and improving the reliability of the main power plant of the vessel with an adjustable pitch propeller by placing gear reducers and associated gas turbine engines with the possibility of coaxially connecting the output shafts of these reducers with hydraulic friction clutches and a propeller shaft placed on them straight ship shafting.

Указанный технический результат в предлагаемой главной энергетической установке судна с винтом регулируемого шага, содержащей первый и второй зубчатые редукторы, входные валы которых с обгонными муфтами на них соединены с силовыми валами, соответственно, первого и второго газотурбинных двигателей, фрикционные муфты с гидравлическим управлением, соединительные муфты, валопроводы, зубчатые передачи, гребной электродвигатель и соединенный с одним из концов выходного вала первого зубчатого редуктора гребной вал, достигается согласно полезной модели тем, что зубчатые редукторы и соединенные с ними газотурбинные двигатели размещены с возможностью соосного соединения выходных валов зубчатых редукторов, промежуточного валопровода и гребного вала в единый прямолинейный судовой валопровод, при этом зубчатые колеса на выходных валах зубчатых редукторов установлены с возможностью их соединения с выходными валами посредством выполненных на этих валах фрикционных муфт с гидравлическим управлением, а для возможности соединения судового валопровода с валом гребного электродвигателя во втором зубчатом редукторе или установлена фрикционная муфта с гидравлическим управлением на свободном конце выходного вала или выполнен дополнительный вал с установленными на нем находящейся в зацеплении с зубчатым колесом выходного вала зубчатой шестерней и фрикционной муфтой с гидравлическим управлением на его выходном конце.The specified technical result in the proposed main power plant of the vessel with an adjustable pitch propeller containing the first and second gear reducers, the input shafts of which with overrunning clutches on them are connected to the power shafts of the first and second gas turbine engines, hydraulic friction clutches, couplings , shaft shafts, gears, a propeller motor and a propeller shaft connected to one of the ends of the output shaft of the first gear reducer are achieved according to useful model in that the gear reducers and gas turbine engines connected to them are placed with the possibility of coaxially connecting the output shafts of the gear reducers, the intermediate shaft conduit and the propeller shaft into a single rectilinear ship shaft conduit, while the gears on the output shafts of the gear reducers are mounted with the possibility of their connection with the output shafts by means of hydraulic clutch friction couplings made on these shafts, and for the possibility of connecting the ship shaft line with the propeller shaft Second motor gear reducer or friction clutch is installed with hydraulic control, at the free end of the output shaft or is formed with an additional shaft mounted thereon meshed with the gear output shaft of the gear and the friction clutch with hydraulic control at its downstream end.

Отличительным признаком предлагаемой полезной модели является то, что зубчатые редукторы и соединенные с ними газотурбинные двигатели размещены с возможностью соосного соединения выходных валов зубчатых редукторов, промежуточного валопровода и гребного вала в единый прямолинейный судовой валопровод, при этом зубчатые колеса на выходных валах зубчатых редукторов установлены с возможностью их соединения с выходными валами посредством выполненных на этих валах фрикционных муфт с гидравлическим управлением, а для возможности соединения судового валопровода с валом гребного электродвигателя во втором зубчатом редукторе или установлена фрикционная муфта с гидравлическим управлением на свободном конце выходного вала или выполнен дополнительный вал с установленными на нем находящейся в зацеплении с зубчатым колесом выходного вала зубчатой шестерней и фрикционной муфтой с гидравлическим управлением на его выходном конце.A distinctive feature of the proposed utility model is that the gear reducers and gas turbine engines connected to them are placed with the possibility of coaxially connecting the output shafts of the gear reducers, the intermediate shaft conduit and the propeller shaft into a single rectilinear ship shaft conduit, while the gears on the output shafts of the gear reducers are installed with the possibility their connection to the output shafts by means of hydraulic clutch friction couplings made on these shafts, and for the possibility of connecting a ship shaft line with a propeller shaft in the second gear reducer or a friction clutch with hydraulic control is installed on the free end of the output shaft or an additional shaft is made with a gear gear and a friction clutch with hydraulic control mounted on it on the output gear wheel of the output shaft the end.

На фиг. 1, 2, 3 схематично представлены предлагаемая главная энергетическая установка судна с винтом регулируемого шага и варианты подключения к основному судовому валопроводу вала гребного электродвигателя.In FIG. 1, 2, 3 schematically represent the proposed main power plant of the vessel with an adjustable pitch propeller and options for connecting the propeller shaft to the main ship shaft shaft.

Силовой вал первого газотурбинного двигателя (ГТД) 1 через соединительную муфту 2 связан с входным валом 3 с обгонной муфтой 4 на нем первого зубчатого редуктора 5. Силовой вал второго газотурбинного двигателя (ГТД) 6 через соединительную муфту 7 связан с входным валом 8 с обгонной муфтой 9 на нем второго зубчатого редуктора 10. Зубчатые редукторы 5 и 10 при этом размещены с обеспечением соосности их выходных (для передачи основной мощности) валов, соответственно, 11 и 12. Выходные валы 11, 12 редукторов 5, 10 посредством выходных концов 13, 14, направленных навстречу друг другу, соединительных муфт 15, 16 и промежуточного валопровода 17 соосно соединены между собой, а выходным концом 18 вала 11 через соединительную муфту 19 также и с гребным валом 20 винта регулируемого шага (ВРШ) 21 в единый прямолинейный судовой валопровод 22. Зубчатые колеса 23, 24 на выходных валах 11, 12 зубчатых редукторов 5, 10 выполнены с возможностью соединения с ними (валами 11, 12) посредством фрикционных муфт с гидравлическим управлением (ФМ с ГУ) 25, 26. Соединение судового валопровода 22 (основного) с валом гребного электродвигателя 27 в зависимости от типа примененного электродвигателя (низкооборотного или высокооборотного) предусмотрено в двух вариантах (см. фиг. 2, 3).The power shaft of the first gas turbine engine (GTE) 1 through the coupling 2 is connected to the input shaft 3 with an overrunning clutch 4 on it of the first gear reducer 5. The power shaft of the second gas turbine engine (GTE) 6 is connected through the coupling 7 to the input shaft 8 with the overrunning clutch 9 on it of the second gear reducer 10. The gear reducers 5 and 10 are placed to ensure alignment of their output (for transmitting the main power) shafts, 11 and 12, respectively. Output shafts 11, 12 of gears 5, 10 by means of output ends 13, 14 directed towards each other, the couplings 15, 16 and the intermediate shaft 17 are coaxially connected to each other, and the output end 18 of the shaft 11 through the coupling 19 also also with the propeller shaft 20 of the adjustable pitch screw (VRS) 21 into a single straight ship shaft shaft 22. Gear wheels 23, 24 on the output shafts 11, 12 of gear reducers 5, 10 are made with the possibility of connection with them (shafts 11, 12) by means of hydraulic friction clutches (FM with GU) 25, 26. Connection of the ship shaft line 22 (main) with the shaft propeller motor 27 in w depending on the type of electric motor used (low-speed or high-speed) is provided in two versions (see FIG. 2, 3).

При выполнении гребного электродвигателя 27 низкооборотным (вариант соединения см. фиг. 2) свободный выходной из второго редуктора 10 конец 28 вала 12, являющегося частью судового валопровода 22, выполнен с установленной на нем фрикционной муфтой с гидравлическим управлением 29 с возможностью соединения посредством нее и соединительной муфты 30 с валом гребного электродвигателя 27.When the propeller motor 27 is low-speed (for the connection option, see Fig. 2), the free output from the second gearbox 10 is the end 28 of the shaft 12, which is part of the ship’s shaft line 22, made with a friction clutch with hydraulic control 29 mounted on it and can be connected with it and connecting clutch 30 with the shaft of the propeller motor 27.

При выполнении гребного электродвигателя 27 высокооборотным (вариант соединения см. фиг. 3) в редукторе 10 дополнительно размещена находящаяся в зацеплении с зубчатым колесом 24 шестерня 31, установленная на дополнительном вале 32, выполненном с возможностью соединения посредством размещенной на нем фрикционной муфты с гидравлическим управлением 33 и через муфту 30 с валом гребного электродвигателя 27.When the propeller motor 27 is high-speed (for the connection option, see FIG. 3), the gear 31 additionally contains a gear 31 engaged with the gear 24 mounted on an additional shaft 32 made with the possibility of connection via a hydraulic friction clutch 33 and through the coupling 30 with the shaft of the propeller motor 27.

Работает предлагаемая главная энергетическая установка судна с винтом регулируемого шага следующим образом (см. фиг. 1, 2, 3).The proposed main power plant of the vessel with an adjustable pitch propeller operates as follows (see Figs. 1, 2, 3).

При необходимости движения судна на экономичном (малом) режиме хода включают в работу гребной электродвигатель 27, питаемый от вспомогательной энергетической (например, дизель-генераторной) системы судна (на фиг. 1 не показана), газотурбинные двигатели ГТД 1 и ГТД 6 не работают, фрикционная муфта с гидравлическим управлением 25 на вале 11 в редукторе 5 должна быть выключена.If necessary, the movement of the vessel in an economical (small) mode of operation includes a rowing electric motor 27, powered by an auxiliary energy (for example, diesel generator) system of the vessel (not shown in Fig. 1), gas turbine engines GTE 1 and GTE 6 do not work, the hydraulic clutch 25 on the shaft 11 in the gearbox 5 must be turned off.

При этом при выполнении гребного электродвигателя 27 низкооборотным (вариант подключения по схеме фиг. 2) фрикционная муфта с гидравлическим управлением 26 также должна быть выключена, а включена фрикционная муфта с гидравлическим управлением 29. Крутящий момент от вала гребного электродвигателя 27 при этом передается на судовой валопровод 22 и далее на винт регулируемого шага (ВРШ) 21 через соединительную муфту 30 и фрикционную муфту с гидравлическим управлением 29. Зубчатые передачи в редукторах 5 и 10 не работают (так как ФМ с ГУ 25 и 26 выключены) и судовой валопровод 22, включающий в себя выходные валы 11, 12 с выходными концами 13, 18, 14, 28, промежуточный валопровод 17, соединительные муфты 15, 16, 19 и гребной вал 20, только вращается в подшипниках (опираясь на них) зубчатых редукторов 5, 10.In this case, when the propeller motor 27 is low-speed (the connection option according to the scheme of Fig. 2), the hydraulic clutch 26 must also be turned off and the hydraulic clutch 29 is turned on. The torque from the shaft of the motor 27 is transmitted to the ship shaft 22 and on to the adjustable pitch screw (VRS) 21 through the coupling 30 and the hydraulic friction clutch 29. The gears in the gearboxes 5 and 10 do not work (since the FM with GU 25 and 26 are turned off) ship shaft 22, including output shafts 11, 12 with output ends 13, 18, 14, 28, intermediate shaft 17, couplings 15, 16, 19 and propeller shaft 20, only rotates in bearings (resting on them) of gear reducers 5, 10.

При выполнении гребного электродвигателя 27 высокооборотным (вариант подключения по схеме фиг. 3) должны быть включены фрикционные муфты с гидравлическим управлением 26 и 33. Крутящий момент от вала гребного электродвигателя 27 при этом передается на судовой валопровод 22 и далее на гребной винт ВРШ 21 через соединительную муфту 30, фрикционную муфту с гидравлическим управлением 33, дополнительный вал 32, шестерню 31, зубчатое колесо 24, ФМ с ГУ 26 и вал 12, являющийся частью валопровода 22. Основные зубчатые передачи (поз. на фиг. 1 не обозначены) второго зубчатого редуктора 10 в этом случае вращаются, но вхолостую, так как вращению силового вала ГТД 6 препятствует обгонная муфта 9 на нем.When the propeller motor 27 is high-speed (the connection option according to the scheme of Fig. 3), friction clutches with hydraulic control 26 and 33 must be turned on. The torque from the shaft of the propeller motor 27 is transmitted to the ship shaft line 22 and then to the propeller VRS 21 through the connecting clutch 30, hydraulic friction clutch 33, additional shaft 32, gear 31, gear 24, FM with GU 26 and shaft 12, which is part of the shaft 22. The main gears (not shown in Fig. 1) of the second the gear reducer 10 in this case rotate, but idle, since the rotation of the power shaft of the turbine engine 6 is prevented by the overrunning clutch 9 on it.

Для движения судна с приводом ВРШ от одного или обоих газотурбинных двигателей ГТД 1 и ГТД 6 должен быть остановлен гребной электродвигатель 27 и выключена фрикционная муфта с гидравлическим управлением 29 (если гребной электродвигатель 27 низкооборотный, см. фиг. 2) или 33 ((если гребной электродвигатель 27 высокооборотный, см. фиг. 3).To move a ship with VRS drive from one or both gas turbine engines GTE 1 and GTE 6, the propeller motor 27 must be stopped and the friction clutch with hydraulic control 29 (if the propeller motor 27 is low-speed, see Fig. 2) or 33 ((if the propeller the electric motor 27 is high speed, see Fig. 3).

Если работает один, например, первый ГТД 1, то должна быть включена фрикционная муфта с гидравлическим управлением 25, ФМ с ГУ 26 выключена, крутящий момент от вала ГТД 1 передается через муфту 2 на входной вал 3 редуктора 5, далее через обгонную муфту 4 и зубчатые передачи (поз. на фиг. 1 не обозначены) редуктора 5,зубчатое колесо 23, фрикционную муфту с гидравлическим управлением 25 на вал 11, а значит и на судовой валопровод 22 (частью которого вал 11 является) и через него на винт регулируемого шага 21.If one, for example, the first gas turbine engine 1 is operating, then the friction clutch with hydraulic control 25 must be turned on, the FM with GU 26 is turned off, the torque from the gas turbine engine shaft 1 is transmitted through the clutch 2 to the input shaft 3 of the gearbox 5, then through the overrunning clutch 4 and gears (pos. not shown in Fig. 1) of the gearbox 5, the gear wheel 23, the friction clutch with hydraulic control 25 to the shaft 11, and therefore to the ship’s shaft line 22 (of which the shaft 11 is a part) and through it to an adjustable pitch screw 21.

Аналогично, если работает один второй ГТД 6, то должна быть включена фрикционная муфта с гидравлическим управлением 26, ФМ с ГУ 25 выключена, крутящий момент от вала ГТД 6 передается через муфту 7 на входной вал 8 редуктора 10, далее через обгонную муфту 9 и зубчатые передачи (поз. на фиг. 1 не обозначены) редуктора 10,зубчатое колесо 24, фрикционную муфту с гидравлическим управлением 26 на вал 12, а значит и на судовой валопровод 22 (частью которого вал 12 является) и через него на винт регулируемого шага 21.Similarly, if one second gas turbine engine 6 is operating, then the friction clutch with hydraulic control 26 must be turned on, the FM with GU 25 is turned off, the torque from the gas turbine engine 6 is transmitted through the clutch 7 to the input shaft 8 of the gearbox 10, then through the overrunning clutch 9 and gear gears (pos. not shown in Fig. 1) of the gearbox 10, gear 24, hydraulic friction clutch 26 to the shaft 12, and hence to the ship shaft 22 (of which the shaft 12 is a part) and through it to the adjustable pitch screw 21 .

При необходимости форсированного движения судна включают в дополнение к одному работающему газотурбинному двигателю, например ГТД 1, и второй ГТД 6. При этом должны быть включены фрикционные муфты с гидравлическим управлением 25 и 26 (муфта 29 или 33 для подключения гребного электродвигателя 27 выключена). И в дополнение к крутящему моменту от силового вала первого ГТД 1 на судовой валопровод 22 передается крутящий момент от силового вала второго ГТД 6 через муфту 7 на входной вал 8 редуктора 10, далее через обгонную муфту 9 и зубчатые передачи (поз. на фиг. 1 не обозначены) редуктора 10,зубчатое колесо 24, фрикционную муфту с гидравлическим управлением 26 на судовой валопровод 22 и через него на винт регулируемого шага 21.If necessary, the forced movement of the vessel includes, in addition to one working gas turbine engine, for example, a gas turbine engine 1, and a second gas turbine engine 6. In this case, friction clutches with hydraulic control 25 and 26 must be turned on (clutch 29 or 33 for connecting the propeller motor 27 is turned off). And in addition to the torque from the power shaft of the first gas turbine engine 1 to the ship’s shaft 22, torque is transmitted from the power shaft of the second gas turbine engine 6 through the clutch 7 to the input shaft 8 of the gearbox 10, then through the overrunning clutch 9 and gears (item in Fig. 1 not indicated) gearbox 10, gear 24, friction clutch with hydraulic control 26 to the ship's shaft 22 and through it to the screw adjustable pitch 21.

Claims (1)

Главная энергетическая установка судна с винтом регулируемого шага, содержащая первый и второй зубчатые редукторы, входные валы которых с обгонными муфтами на них соединены с силовыми валами, соответственно, первого и второго газотурбинных двигателей, фрикционные муфты с гидравлическим управлением, соединительные муфты, валопроводы, зубчатые передачи, гребной электродвигатель и соединенный с одним из концов выходного вала первого зубчатого редуктора гребной вал, отличающаяся тем, что зубчатые редукторы и соединенные с ними газотурбинные двигатели размещены с возможностью соосного соединения выходных валов зубчатых редукторов, промежуточного валопровода и гребного вала в единый прямолинейный судовой валопровод, при этом зубчатые колеса на выходных валах зубчатых редукторов установлены с возможностью их соединения с выходными валами посредством выполненных на этих валах фрикционных муфт с гидравлическим управлением, а для возможности соединения судового валопровода с валом гребного электродвигателя во втором зубчатом редукторе или установлена фрикционная муфта с гидравлическим управлением на свободном конце выходного вала, или выполнен дополнительный вал с установленными на нем находящейся в зацеплении с зубчатым колесом выходного вала зубчатой шестерней и фрикционной муфтой с гидравлическим управлением на его выходном конце.

The main power plant of the vessel with an adjustable pitch propeller, comprising the first and second gear reducers, the input shafts of which with overrunning clutches on them are connected to the power shafts of the first and second gas turbine engines, hydraulic friction couplings, couplings, shafts, gears , a propeller motor and a propeller shaft connected to one of the ends of the output shaft of the first gear reducer, characterized in that the gear reducers and gas turbines connected to them Native engines are placed with the possibility of coaxially connecting the output shafts of gear reducers, the intermediate shaft line and the propeller shaft into a single rectilinear ship shaft line, while the gears on the output shafts of the gear reducers are mounted with the possibility of their connection with the output shafts using hydraulic friction clutches made on these shafts and for the possibility of connecting the ship’s shaft line to the shaft of the propeller motor in the second gear reducer, or a friction clutch is installed a hydraulic control at the free end of the output shaft or is formed with an additional shaft mounted thereon meshed with the gear output shaft of the gear and the friction clutch with hydraulic control at its downstream end.