RU2731811C1 - Винторулевая колонка - Google Patents
Винторулевая колонка Download PDFInfo
- Publication number
- RU2731811C1 RU2731811C1 RU2019114158A RU2019114158A RU2731811C1 RU 2731811 C1 RU2731811 C1 RU 2731811C1 RU 2019114158 A RU2019114158 A RU 2019114158A RU 2019114158 A RU2019114158 A RU 2019114158A RU 2731811 C1 RU2731811 C1 RU 2731811C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- support structure
- nacelle
- propeller
- vertical post
- tubular support
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H21/00—Use of propulsion power plant or units on vessels
- B63H21/36—Covers or casing arranged to protect plant or unit from marine environment
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Wind Motors (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области судостроения и касается вопроса создания движительных, винторулевых и подруливающих комплексов, предназначенных для длительной эксплуатации в условиях ледовой нагрузки. Винторулевая колонка содержит вертикальную стойку и гондолу, которые жёстко связаны между собой. Вертикальная стойка проходит вверх в корпус судна сквозь отверстие в днище. С помощью верхнего и нижнего подшипников она посажена внутри трубчатой опорной конструкции. Трубчатая опорная конструкция жёстко связана с корпусом судна и выполнена длиной до гондолы. Нижний подшипник расположен на нижнем конце вертикальной стойки. При этом вся вертикальная стойка оказывается закрытой трубчатой опорной конструкцией. Для упрочнения трубчатой опорной конструкции её целесообразно выполнить в виде расширяющегося кверху конуса. Достигается уменьшение консольной нагрузки на нижние подшипники и повышение их нагрузочной способности без увеличения их размеров. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к области судостроения и касается вопроса создания движительных, винторулевых и подруливающих комплексов, предназначенных для длительной эксплуатации в условиях ледовой нагрузки.
Ледовые нагрузки на элементы винторулевой колонки являются определяющими для обеспечения надёжности эксплуатации пропульсивной системы и системы поворота судов.
Известна винторулевая колонка RU 2681411, которая содержит вертикальную стойку трубчатой конструкции и жёстко связанную с ней гондолу, имеющие возможность поворота вокруг вертикальной оси. Вертикальная стойка проходит вверх в корпус судна через отверстие в днище. Внутри стойки установлена труба, жестко связанная с корпусом, на которую с помощью верхнего и нижнего подшипников посажена вертикальная стойка. Установка вертикальной стойки снаружи корпусной трубы позволяет уменьшить диаметр подшипников и использовать стандартные подшипники. Труба выполнена до нижнего редуктора в гондоле. Внутри трубы проходят элементы привода гребного винта. Сам привод гребного винта расположен в гондоле. Привод гребного винта может быть механическим, гидравлическим или электрическим.
Однако в случае длительного дрейфа судна в тяжёлых ледовых условиях на подшипники вертикальной стойки будут действовать значительные радиальные усилия от статического давления при сжатии льдов, поэтому эта конструкция не обладает необходимой прочностью для судов ледового класса, предназначенных к длительному дрейфу.
Известны судовые поворотные винторулевые колонки, выпускаемые фирмами: ABB Grou, Schottel, Rolls Royce, Wartsila, Steerprop и т. д. для судов ледового класса.
Традиционная поворотная винторулевая колонка, которую рассматриваем как прототип (См. Вестник Государственного университета морского и речного флота им. Макарова выпуск 4 (38) 2016 рис. 7, 10), содержит жёстко связанные между собой вертикальную стойку и гондолу, с размещёнными внутри них элементами приводного механизма гребного винта, и гребной винт в направляющей насадке (См. Вестник Государственного университета морского и речного флота им. Макарова выпуск 4 (38) 2016 рис. 7). Вертикальная стойка с гондолой снабжена механизмом поворота и имеет возможность поворота вокруг вертикальной оси. Для этого верхний конец вертикальной стойки размещён внутри трубчатой опорной конструкции, жестко связанной с корпусом (трубчатая опорная конструкция на схеме рис.7 не показана) с возможностью поворота. Возможность поворота обеспечивает посадка вертикальной стойки внутри трубчатой опорной конструкции с помощью верхнего и нижнего подшипников (поз. 9 на рис. 7). Трубчатая опорная конструкция перекрывает только часть вертикальной стойки (не более её половины), и нижний подшипник расположен значительно выше гондолы. Т.е. колонка имеет достаточно большое плечо между осью гондолы и нижним подшипником.
Для судов ледового класса плавания используют винторулевые колонки повышенной мощности и увеличенных размеров, что ведёт к необходимости использования нестандартных деталей, в частности подшипников. В условиях длительного ледового дрейфа и плавания значительные статические и динамические усилия на вертикальную стойку с гондолой резко увеличивают консольные нагрузки на нижний подшипник.
Таким образом, задачей изобретения является создание винторулевой колонки способной работать в условиях длительного дрейфа и плавания при наличии высоких ледовых нагрузок, без значительного увеличения её габаритов.
Технический результат, достигаемый заявляемым изобретением, заключается в уменьшении консольной нагрузки на нижние подшипники, а, следовательно, и повышение их нагрузочной способности без увеличения их размеров.
Указанный технический результат достигается тем, что винторулевая колонка, как и прототип содержит жёстко связанные между собой вертикальную стойку и гондолу. Вертикальная стойка посажена внутри трубчатой опорной конструкции, с возможностью поворота с помощью верхнего и нижнего подшипников. Трубчатая опорная конструкция жестко связана с корпусом. В отличие от прототипа трубчатая опорная конструкция выполнена удлиненной вплоть до гондолы, так, что полностью закрывает вертикальную стойку, и нижний подшипник расположен на нижнем конце вертикальной стойки.
Для увеличения прочности трубчатой опорной конструкции её целесообразно выполнить в виде расширяющегося к верху конуса.
Для снижения гидродинамического сопротивления и в целях повышения ходовых качеств на винторулевой колонке закреплены обтекатели. Обтекатели могут располагаться только на гондоле, только на опорной конструкции и одновременно отдельно на гондоле и на опорной конструкции.
Для иллюстрации изобретения рассмотрим конструкцию винторулевой колонки с механическим приводом гребного винта, однако по изобретению может быть выполнена колонка с любым типом привода гребного винта.
На фиг.1 представлена принципиальная схема заявляемой винторулевой колонки с трубчатой опорной конструкцией цилиндрической формы.
На фиг.2 представлена принципиальная схема заявляемой винторулевой колонки с трубчатой опорной конструкцией в виде расширяющегося кверху конуса.
На фиг.3 представлен общий вид заявляемой винторулевой колонки, выполненной по схеме фиг. 2 с направляющей гребного винта и обтекателями.
Винторулевая колонка содержит вертикальную стойку 1 и гондолу 2, которые жёстко связаны между собой. Вертикальная стойка 1 проходит вверх в корпус судна 3 сквозь отверстие в днище. С помощью верхнего 4 и нижнего 5 подшипников она посажена внутри трубчатой опорной конструкции 6. Трубчатая опорная конструкция 6 жёстко связана с корпусом судна 3 и выполнена длиной до гондолы 2. Нижний подшипник 5 расположен на нижнем конце вертикальной стойки 1. При этом вся вертикальная стойка 1 оказывается закрытой трубчатой опорной конструкцией 6. Плечо действия силы от оси гондолы до нижнего подшипника 5 уменьшено, поэтому нижний подшипник 5 испытывает меньшие консольные нагрузки. Вследствие этого можно уменьшить размеры подшипника 5, и использовать подшипники стандартного размера, что снижает себестоимость и подшипников, и винторулевой колонки в целом. Кроме того, поскольку вертикальная стойка полностью закрыта трубчатой опорной конструкцией 6, то она предохраняется от прямого воздействия на неё динамических и статических нагрузок от движения и сжатия льда. Механический привод гребного винта на фиг. 1 представляет собой верхний конический редуктор 7, вертикальный вал 8, проходящий внутри вертикальной стойки 1, и нижний конический редуктор 9, расположенный в гондоле 2 и приводящий в движение гребной вал 10 и винт 11. Верхний конический редуктор приводится в действие двигателем 12, вал которого расположен вдоль оси судна. Механизм поворота вертикальной стойки с гондолой представляет собой цилиндрический редуктор 13, приводимый в действие двигателем поворота 14.
Винторулевая колонка на фиг.2 отличается от винторулевой колонки на фиг.1 тем, что трубчатая опорная конструкции 6 выполнена в виде расширяющегося к верху конуса. Как у любой консольно-закреплённой конструкции, к которой приложена нагрузка (в данном случае, в самом низу), изгибающий момент увеличивается к основанию и достигает своего максимального значения. Благодаря такому выполнению трубчатой опорной конструкции момент сопротивления изгибу также увеличивается к основанию. Образующая конической поверхности представляет собой линию переменной кривизны. Это увеличивает равномерность распределения нагрузки на трубчатую опорную конструкцию, так, как это происходит у башни Шухова (секции башни – это однополостные гиперболоиды вращения). На фиг. 2 механический привод гребного винта 11 представлен в варианте, когда ось двигателя 15 параллельна вертикальной стойке 1 и верхний редуктор представляет собой цилиндрический редуктор 16. Большее колесо 17 редуктора 16 связано с валом 8, и приводится в движение шестерней 18 посаженной на выходной вал двигателя 15.
В этом случае можно вместо одного двигателя 15 расположить несколько двигателей 15 меньшей мощности, которые будут своими шестернями 18 связаны с одним колесом 17 верхнего редуктора 16, который в этом случае будет многопоточным. Это даст уменьшение по габаритам и по себестоимости привода гребного винта. Немаловажным фактором является повышение надёжности, когда при выходе из строя одного двигателя, привод остается в рабочем состоянии.
На фиг. 3 винторулевая колонка, выполненная по схеме 2, для улучшения ходовых качеств дополнена направляющей насадкой 19 и обтекателями 20, 21, 22, 23. Обтекатели 20 и 21 расположены на трубчатой опорной конструкции 6, они направляют потоки, возникающие при движении судна. В принципе обтекаемой может быть выполнена наружная форма трубчатой опорной конструкции 6. Обтекатели 22 и 23, расположены на гондоле 2 и вращаются вместе с ней. Направляющая насадка 19 окружает гребной винт 11 и закреплена на гондоле 2 посредством опор 24 и обтекателя 22. Механизм поворота здесь выполнен в виде многопоточного редуктора, приводимого в движение несколькими двигателями 14.
Работа заявленной винторулевой колонки, представленной на фиг. 1, аналогична работе прототипа. Вращение от размещённого в корпусе судна 3 двигателя 12 передаётся через верхний конический редуктор 7 на вертикальный вал 8. Вращение вертикального вала 8 через нижний конический редуктор 9 передаётся гребному валу 10 и винту 11.
Механизм поворота работает следующим образом. Вращение от двигателя 14 механизма поворота через цилиндрический редуктор 13 передаётся вертикальной стойке 1 и гондоле 2.
В колонке на фиг. 2 вращение от двигателей 15 передаётся через шестерни 18 на большое колесо 17 верхнего редуктора 16. Через колесо 17 вращение передаётся на вал 8 и через конический редуктор 9 на гребной вал 10 и винт 11. Механизм поворота здесь работает точно так же, как и на фиг. 1.
Claims (5)
1. Винторулевая колонка, содержащая жестко связанные между собой вертикальную стойку и гондолу, стойка посажена с помощью верхнего и нижнего подшипников внутри трубчатой опорной конструкции, жестко связанной с корпусом, отличающаяся тем, что опорная конструкция выполнена удлиненной вплоть до гондолы так, что полностью закрывает вертикальную стойку, а нижний подшипник расположен на нижнем конце вертикальной стойки.
2. Винторулевая колонка по п. 1, отличающаяся тем, что опорная конструкция выполнена в виде расширяющегося кверху конуса.
3. Винторулевая колонка по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что на гондоле установлен обтекатель.
4. Винторулевая колонка по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что на опорной конструкции установлены обтекатели.
5. Винторулевая колонка по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что обтекатели установлены одновременно на гондоле и на опорной конструкции.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019114158A RU2731811C1 (ru) | 2019-05-13 | 2019-05-13 | Винторулевая колонка |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019114158A RU2731811C1 (ru) | 2019-05-13 | 2019-05-13 | Винторулевая колонка |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2731811C1 true RU2731811C1 (ru) | 2020-09-08 |
Family
ID=72421906
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019114158A RU2731811C1 (ru) | 2019-05-13 | 2019-05-13 | Винторулевая колонка |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2731811C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112874719A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-06-01 | 中国舰船研究设计中心 | 一种提高抗冰载荷能力的冰区船舶螺旋桨桨叶优化方法 |
CN113715978A (zh) * | 2021-09-17 | 2021-11-30 | 苏州新航道船舶科技有限公司 | 一种小型超稳水上机器人 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4878864A (en) * | 1986-06-30 | 1989-11-07 | Bentem Fransiscus C A Van | Outboard thruster with direct drive hydraulic motor |
RU2216476C2 (ru) * | 2001-06-13 | 2003-11-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт им. акад. А.Н.Крылова" | Установка для испытаний моделей судовых движителей |
US6994602B2 (en) * | 2001-11-29 | 2006-02-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Ship propulsion system |
RU2681411C1 (ru) * | 2018-02-28 | 2019-03-06 | Виктор Владимирович Становской | Винторулевая колонка |
-
2019
- 2019-05-13 RU RU2019114158A patent/RU2731811C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4878864A (en) * | 1986-06-30 | 1989-11-07 | Bentem Fransiscus C A Van | Outboard thruster with direct drive hydraulic motor |
RU2216476C2 (ru) * | 2001-06-13 | 2003-11-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт им. акад. А.Н.Крылова" | Установка для испытаний моделей судовых движителей |
US6994602B2 (en) * | 2001-11-29 | 2006-02-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Ship propulsion system |
RU2681411C1 (ru) * | 2018-02-28 | 2019-03-06 | Виктор Владимирович Становской | Винторулевая колонка |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN112874719A (zh) * | 2020-12-03 | 2021-06-01 | 中国舰船研究设计中心 | 一种提高抗冰载荷能力的冰区船舶螺旋桨桨叶优化方法 |
CN113715978A (zh) * | 2021-09-17 | 2021-11-30 | 苏州新航道船舶科技有限公司 | 一种小型超稳水上机器人 |
CN113715978B (zh) * | 2021-09-17 | 2023-02-17 | 苏州新航道船舶科技有限公司 | 一种小型超稳水上机器人 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103298691B (zh) | 用于船舶的可收缩推进器单元 | |
US10259551B2 (en) | Propulsion unit | |
CN102803066A (zh) | 包括装载式马格纳斯效应转子的船舶 | |
RU2731811C1 (ru) | Винторулевая колонка | |
US7585195B2 (en) | Propulsion and steering unit for a waterborne vessel | |
CN201737152U (zh) | 一种整体升降式全回转辅助推进装置 | |
CN100348458C (zh) | 仿鱼形吊舱推进器 | |
KR101422694B1 (ko) | 선박용 추진 장치 | |
EP0394320A1 (en) | COMBINED RUDDER AND SCREW ARRANGEMENT. | |
CN102849197A (zh) | 泵喷推进器及包括其的船舶 | |
CN201211925Y (zh) | 永磁电机驱动的可升降式吊舱推进器 | |
CN107521648A (zh) | 折叠式全回转侧推装置 | |
CN110254677A (zh) | 一种基于马格努斯效应的新型破冰舵 | |
CN103963949A (zh) | 船舶风力推进器 | |
EP2995550A1 (en) | A propulsion unit | |
RU2681411C1 (ru) | Винторулевая колонка | |
US1386835A (en) | Regenerative counter-propeller for marine vessels | |
CN201566829U (zh) | 带副叶流线型转向舵 | |
CN109625223A (zh) | 一种吊舱式全回转船舶电力推进*** | |
RU2276040C1 (ru) | Судовой движительно-рулевой комплекс | |
CN204998739U (zh) | 悬挂式船用z型对转浆推进装置 | |
WO2018134469A1 (en) | A vessel | |
CN205044907U (zh) | 船舶 | |
RU2335429C1 (ru) | Подвесной ветродвигатель для маломерных судов | |
KR200492903Y1 (ko) | 프로펠러 허브 보텍스 감소장치 |