RU2323124C1 - Propulsion system - Google Patents

Abstract

FIELD: shipbuilding; shipboard tunnels and water-jet propellers.

SUBSTANCE: proposed propulsion system has autonomous body and electric motor whose stator is secured to body and rotor is provided with circular ring to whose inner surface radial blades are secured. Length of radial blade is equal to 0.4-0.5 of ring radius. Mounted on external surface of circular ring along both edges of its end faces are angular magnetic rings; angular magnets mounted on body coaxially with said magnetic rings form magnetic gaps between circular ring and body; provision is also made for rests for rotor in inoperative position.

EFFECT: steady rotation of rotor; reduction of vibration and noise level in ship's spaces.

5 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к судостроению, а именно к тоннелям в корпусе судна (продольным и поперечным) и водометным движителям. Может быть использовано для транспорта текучих сред, в частности газов, жидкостей, в том числе воды и нефтепродуктов.The invention relates to shipbuilding, namely to tunnels in the hull (longitudinal and transverse) and water jets. It can be used for transporting fluids, in particular gases, liquids, including water and oil products.

Известна пропульсивная установка [1], установленная в продольном тоннеле корпуса судна, содержащая в туннеле коаксиально патрубок, а в кольцевом пространстве между стенками туннеля и патрубка лопастное колесо с радиальными лопатками, кольцевое зубчатое колесо и зубчатый редуктор.Known propulsive installation [1], installed in the longitudinal tunnel of the ship’s hull, containing a coaxial nozzle in the tunnel, and in the annular space between the walls of the tunnel and the nozzle the impeller with radial blades, an annular gear wheel and a gear reducer.

Недостатки установки - громоздкая конструкция, сравнительно большое гидравлическое сопротивление, низкий КПД.The disadvantages of the installation are the bulky design, a relatively large hydraulic resistance, low efficiency.

Известен судовой пропульсивный комплекс [2], содержащий электродвигатель в герметичной камере и несущий гребной винт снаружи камеры на валу электродвигателя.Known ship propulsion complex [2], containing an electric motor in a sealed chamber and bearing a propeller outside the chamber on the shaft of the electric motor.

Недостатки комплекса - необходимость средств обеспечения создания противодавления в камере и охлаждения электродвигателя и, как следствие, сложность и громоздкость комплекса, пониженный КПД.The disadvantages of the complex are the need for means of creating backpressure in the chamber and cooling the electric motor and, as a result, the complexity and bulkiness of the complex, lowered efficiency.

Известен водометный движительно-двигательный комплекс [3], содержащий автономный корпус с погружным электродвигателем, статор которого прикреплен к корпусу, например, судна, а ротор с внутренней стороны имеет как единое целое круговое кольцо с закрепленными к его внутренней поверхности лопастями длиной 0,4-0,5 радиуса кольца. Принят за прототип.Known water-jet propulsion-motor complex [3], containing an autonomous housing with a submersible electric motor, the stator of which is attached to the hull of, for example, a vessel, and the rotor from the inside has as a whole circular ring with vanes 0.4- fixed to its inner surface 0.5 ring radius. Adopted for the prototype.

Недостатки прототипа - отсутствие устойчивого вращения ротора, возможность проявления повышенной вибрации и шумов от опорно-упорных устройств, сравнительно низкая их ремонтопригодность и относительная сложность конструкции комплекса.The disadvantages of the prototype are the lack of stable rotation of the rotor, the possibility of manifestation of increased vibration and noise from support-stop devices, their relatively low maintainability and the relative complexity of the design of the complex.

Технический результат изобретения - обеспечение устойчивого вращения ротора, упрощение конструкции комплекса, снижение уровня вибрации и шума в помещениях судна и окружающей водной среде, улучшение ремонтопригодности, повышение КПД.The technical result of the invention is the provision of stable rotation of the rotor, simplifying the design of the complex, reducing the level of vibration and noise in the premises of the vessel and the surrounding aquatic environment, improving maintainability, increasing efficiency.

Технический результат достигается тем, что в пропульсивной системе, содержащей автономный корпус с погружным электродвигателем, статор которого закреплен к корпусу, а ротор с внутренней стороны имеет как единое целое круговое кольцо с закрепленными к его внутренней поверхности радиальными лопастями длиной, равной 0,4-0,5 радиуса кругового кольца, на внешней поверхности кругового кольца вдоль обеих его кромок размещены уголковые магнитные кольца, а на корпусе соосно с ними установлены уголковые магниты, образующие магнитные зазоры между круговым кольцом и корпусом, а также упоры для ротора в нерабочем состоянии.The technical result is achieved in that in a propulsive system containing an autonomous housing with a submersible motor, the stator of which is fixed to the housing, and the rotor on the inside has as a single whole circular ring with radial blades fixed to its inner surface, with a length of 0.4-0 , 5 of the radius of the circular ring, on the outer surface of the circular ring along both its edges angular magnetic rings are placed, and angular magnets are installed coaxially with them, forming magnetic gaps between Rugova ring and the body, as well as stops for the rotor inoperative.

Пропульсивная система, например, для кругового тоннеля в корпусе судна (водометного движителя, трубопроводного транспорта) изображена на фиг.1 (вертикальный продольный разрез) и на фиг.2 (вид со стороны натекающего потока).A propulsive system, for example, for a circular tunnel in a ship’s hull (jet propulsion, pipeline transport) is shown in FIG. 1 (vertical longitudinal section) and in FIG. 2 (view from the side of the inflowing stream).

Пропульсивная система содержит автономный корпус 1, встроенный в круговой тоннель 2, в корпусе закреплен статор электродвигателя 3 с ротором 4, круговым кольцом 5 и радиальными лопастями (лопатками) 6, уголковые магнитные кольца 7 на круговом кольце 5, уголковые магниты 8 на корпусе выгородки 2 и упоры 9 для ротора в нерабочем состоянии, магнитные зазоры 10 и 11 между уголковыми магнитными кольцами 7 и уголковыми магнитами 8. Уголковые магниты 8 с магнитами 7 выполняют функции магнитной подвески-подшипника для кольца 5 с лопастями 6.The propulsive system contains an autonomous housing 1, built into a circular tunnel 2, the stator of an electric motor 3 with a rotor 4, a circular ring 5 and radial blades (blades) 6, corner magnetic rings 7 on a circular ring 5, corner magnets 8 on the partition wall 2 are fixed in the case and stops 9 for the rotor inoperative, magnetic gaps 10 and 11 between the corner magnetic rings 7 and corner magnets 8. The corner magnets 8 with magnets 7 perform the functions of a magnetic suspension bearing for ring 5 with blades 6.

Устройство работает следующим образом. При подаче электрического питания в уголковые электромагниты 8 ротор отрывается от упоров и занимает устойчивое положение внутри статора в осевом и радиальном направлениях за счет магнитных зазоров между круговым кольцом и корпусом, создавая таким образом магнитную подвеску кольцу 5. Включение питания статора приводит ротор 4 во вращение, при этом лопасти (лопатки) 6 захватывают текучую среду и проталкивают ее вдоль тоннеля 1. При этом лопасти отбрасывают текучую среду к внутренней поверхности кругового кольца, причем по центру тоннеля происходит разрежение и расход текучей среды увеличивается на 30-50%. В результате увеличивается КПД пропульсивной системы. При радиальных и осевых нагрузках ротор огражден от любых контактов за счет магнитных зазоров 9, 10 и 11. Сопротивление вращению при этом минимально возможное.The device operates as follows. When applying electric power to the angle electromagnets 8, the rotor is detached from the stops and occupies a stable position inside the stator in the axial and radial directions due to magnetic gaps between the circular ring and the housing, thereby creating a magnetic suspension of the ring 5. Turning on the power of the stator rotates the rotor 4, while the blades (blades) 6 capture the fluid and push it along the tunnel 1. At the same time, the blades discard the fluid to the inner surface of the circular ring, with the center of the tunnel pr rarefaction occurs and fluid flow increases by 30-50%. As a result, the efficiency of the propulsion system increases. At radial and axial loads, the rotor is protected from any contacts due to magnetic gaps 9, 10 and 11. The rotation resistance is the minimum possible.

Предлагаемая пропульсивная система по сравнению с существующими имеет сравнительно малый вес и габариты. Может быть размещена в тоннели в любой части корпуса судна, на любом разумном удалении от места размещения источника электрического тока. При использовании воды в качестве текучей среды система не требует охлаждения. Возможно достижение низких уровней вибрации и шума в помещениях судна, а также в окружающем водном пространстве. Система обладает хорошей ремонтопригодностью, проста в обслуживании. Диапазон мощностей системы в таком исполнении практически не ограничивается.The proposed propulsive system in comparison with existing has a relatively low weight and dimensions. It can be placed in tunnels in any part of the ship’s hull, at any reasonable distance from the location of the electric current source. When using water as a fluid, the system does not require cooling. It is possible to achieve low levels of vibration and noise in the premises of the vessel, as well as in the surrounding body of water. The system has good maintainability, easy to maintain. The range of system capacities in this design is practically unlimited.

Применение предлагаемой пропульсивной системы по сравнению с системами с механической передачей энергии на лопастные колеса позволит ориентировочно снизить массу оборудования и объем занимаемых средствами системы на 20-40%, увеличить КПД не менее чем на 15-20%, снизить уровень шума в помещениях судна и в окружающей водной среде.The application of the proposed propulsion system in comparison with systems with mechanical transfer of energy to the impeller wheels will approximately reduce the weight of the equipment and the volume occupied by the system by 20-40%, increase the efficiency by at least 15-20%, reduce the noise level in the ship’s premises and in environmental aquatic environment.

Использованные источники информацииInformation Sources Used

1. Патент РФ №2026236, кл. В63Н 5/14. Пропульсивная установка КАШЕВАРОВА, публ. 1995 г.1. RF patent No. 2026236, cl. B63H 5/14. Propulsive installation KASHEVAROV, publ. 1995 year

2. Заявка на изобретение №2003136757, кл. В63Н 1/00. Судовой пропульсивный комплекс и способ управления потоками текучей среды, публ. 2005 г.2. Application for invention No. 2003136757, class. B63H 1/00. Ship propulsion complex and method for controlling fluid flows, publ. 2005 year

3. Патент РФ №2204502, публ. 2003 г.3. RF patent No. 2204502, publ. 2003 year

Claims (5)

1. Пропульсивная система, содержащая автономный корпус, электродвигатель, статор которого закреплен к корпусу, а ротор с внутренней стороны имеет как единое целое круговое кольцо с закрепленными к его внутренней поверхности радиальными лопастями длиной, равной 0,4-0,5 длины радиуса кольца, отличающаяся тем, что на внешней поверхности кругового кольца вдоль обеих кромок его торцов размещены уголковые магнитные кольца, а на корпусе соосно с ними установлены уголковые магниты, образующие магнитные зазоры между круговым кольцом и корпусом, а также упоры для ротора в нерабочем состоянии.1. A propulsive system containing an autonomous housing, an electric motor, the stator of which is fixed to the housing, and the rotor on the inside has as a single whole circular ring with radial blades fixed to its inner surface with a length equal to 0.4-0.5 of the ring radius length, characterized in that on the outer surface of the circular ring along both edges of its ends are placed angular magnetic rings, and angular magnets are mounted coaxially with them, forming magnetic gaps between the circular ring and the body, and t kzhe stops the rotor in operation. 2. Пропульсивная система по п.1, отличающаяся тем, что уголковые магниты размещены на корпусе по кругу дискретно, по меньшей мере, в 4-х секторах симметрично относительно вертикальной плоскости, проходящей через центральную ось устройства.2. The propulsive system according to claim 1, characterized in that the corner magnets are placed on the housing in a discrete circle, at least in 4 sectors, symmetrically with respect to the vertical plane passing through the central axis of the device. 3. Пропульсивная система по п.1, отличающаяся тем, что уголковые магниты выполнены в виде постоянных магнитов или электромагнитов.3. The propulsive system according to claim 1, characterized in that the corner magnets are made in the form of permanent magnets or electromagnets. 4. Пропульсивная система по п.1, отличающаяся тем, что при работе с газовыми текучими средами используется электродвигатель соответствующего исполнения.4. The propulsive system according to claim 1, characterized in that when working with gas fluids, an electric motor of the corresponding design is used. 5. Пропульсивная система по п.1, отличающаяся тем, что электродвигатель выполнен погружным.5. The propulsive system according to claim 1, characterized in that the electric motor is submersible.

Images