RU2751366C1

RU2751366C1 - Waterjet propulsion system

Info

Publication number: RU2751366C1
Application number: RU2020139918A
Authority: RU
Inventors: Арсен Владимирович Месропян; Евгений Александрович Платонов
Priority date: 2020-12-03
Filing date: 2020-12-03
Publication date: 2021-07-13

Abstract

FIELD: shipbuilding.SUBSTANCE: invention relates to shipbuilding, namely to waterjet propulsion systems designed to drive ships. The waterjet propulsion system contains a shell mating with the water channel of the ship, in which an impeller with a smooth-radius conical hub with blades located on it is located, with blades having an area at the inlet of the impeller greater than the area at the outlet of the impeller. Inside the hub, a spline connection is made to the drive shaft, which has an identical spline connection at the other end to transmit torque from the ship engine. The impeller is connected via a threaded connection to the propeller shaft installed in the straightening blade block by means of bearing supports, sealing units and a cone with a sealing ring. An outlet nozzle with a replaceable annular nozzle installed in it and a curtain, on which a rod is installed to control the rotary nozzle and a flap of the reversing device is fixed, are attached to the block of straightening blades.EFFECT: increased efficiency of the working process in the waterjet propulsion system is achieved.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к судостроению, а именно к водометным движительным установкам (ВДУ), предназначенным для привода в движение судов.The invention relates to shipbuilding, namely to water-jet propulsion systems (VDU), designed to drive ships.

Из уровня техники известен водометный движитель (RU 2357891, МПК В63Н 11/08, опубликовано 10.06.2009), включающий осевой насос, состоящий из импеллера, установленного на приводном валу, который посредством подшипниковых опор установлен в цилиндрическом корпусе, опирающимся одним концом на водовод, а другим концом соединен через пилоны с обечайкой импеллера, к которой крепится съемное сопло.A water jet propeller is known from the prior art (RU 2357891, IPC V63N 11/08, published on June 10, 2009), which includes an axial pump consisting of an impeller mounted on a drive shaft, which is mounted by means of bearing supports in a cylindrical housing resting at one end on a water conduit, and the other end is connected through pylons to the impeller shell, to which a removable nozzle is attached.

Недостатком данного движителя является отсутствие спрямляющего аппарата после импеллера, что приводит к потерям создаваемого упора вследствие закрученности выходного потока.The disadvantage of this propeller is the absence of a straightening apparatus after the impeller, which leads to losses of the created stop due to the swirling of the outlet flow.

Известен водометный движитель (RU 2486100, МПК В63Н 11/00, опубликовано 27.06.2013), содержащий водовод с водозаборником и защитной решеткой, промежуточный вал, имеющий шлицы с обоих концов для соединения с муфтой двигателя судна и рабочим колесом - импеллером, которое размещено во вставленном в корпус пластиковом кольце на установленном в подшипниковом узле упорно-гребном валу, спрямляющий аппарат с соплом, установленное за ним реверсивно-рулевое устройство, смотровой люк в верхней части корпуса, при этом на промежуточном валу с внешней стороны корпуса установлено торцевое уплотнение.Known water jet propulsion unit (RU 2486100, IPC В63Н 11/00, published on 06/27/2013), containing a water conduit with a water intake and a protective grill, an intermediate shaft having slots at both ends for connection with the ship's engine clutch and the impeller impeller, which is located in a plastic ring inserted into the housing on a thrust propeller shaft installed in the bearing assembly, a straightening device with a nozzle, a reversing steering device installed behind it, an inspection hatch in the upper part of the housing, while an end seal is installed on the intermediate shaft from the outside of the housing.

Недостатком данного водометного движителя является затрудненное проведение регламентных или ремонтных работ, требующих демонтажа промежуточного вала, на котором установлено торцевое уплотнение, усложняющее демонтаж. Кроме того, указанная конструкция не позволяет устанавливать вал, не соблюдая направление установки, что также усложняет ремонтные и регламентные работы.The disadvantage of this jet propulsion unit is the difficulty in carrying out routine maintenance or repair work, requiring the dismantling of the intermediate shaft, on which the mechanical seal is installed, which complicates dismantling. In addition, the specified design does not allow installing the shaft without observing the direction of installation, which also complicates repair and maintenance work.

Задачей изобретения является обеспечение удобства обслуживания установки за счет возможности снятия, установки и замены импеллера без трудоемких операций и специализированного оборудования.The objective of the invention is to ensure ease of maintenance of the installation due to the possibility of removing, installing and replacing the impeller without laborious operations and specialized equipment.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности рабочего процесса в ВДУ.The technical result of the invention is to improve the efficiency of the working process in the VDU.

Задача изобретения решается и технический результат достигается водометной движительной установкой, содержащей обечайку, сопрягающуюся с водоводным каналом судна, в которой размещен импеллер с плавно-радиусной конусной ступицей с расположенными на ней лопастями, имеющими площадь на входе импеллера больше, чем площадь на выходе импеллера, причем внутри ступицы выполнено шлицевое соединение с приводным валом, имеющим на другом конце идентичное шлицевое соединение для передачи крутящего момента от двигателя судна, а импеллер через резьбовое соединение связан с гребным валом, установленном в блоке спрямляющих лопаток посредством подшипниковых опор, узлов уплотнения и конуса с уплотнительным кольцом, в свою очередь к блоку спрямляющих лопаток прикреплено выходное сопло с установленной в нем сменной кольцевой насадкой и штора, на которой установлена тяга для управления поворотным соплом и закреплена заслонка реверсивного устройства.The problem of the invention is solved and the technical result is achieved by a water-jet propulsion system containing a shell mating with the water channel of the vessel, in which an impeller with a smooth-radius conical hub is located with blades located on it, having an area at the impeller inlet that is greater than the area at the outlet of the impeller, and inside the hub, a splined connection is made with the drive shaft, which at the other end has an identical splined connection for transmitting torque from the ship's engine, and the impeller is connected through a threaded connection to the propeller shaft installed in the block of straightening blades by means of bearing supports, seal assemblies and a cone with an O-ring , in turn, an outlet nozzle is attached to the block of straightening blades with a replaceable annular nozzle installed in it and a shutter on which a thrust is installed to control the rotary nozzle and a shutter of the reversing device is fixed.

Технический результат изобретения достигается благодаря следующему.The technical result of the invention is achieved due to the following.

Площадь диска импеллера на входе больше площади диска на выходе импеллера, в результате чего происходит поджатие потока конусной ступицей (ступичное поджатие). Из-за разности площадей происходит увеличение скорости потока на выходе из импеллера. В проточной части за импеллером установлен блок спрофилированных особым образом неподвижных лопаток спрямляющего аппарата, которые обеспечивают «раскрутку» потока на выходе из импеллера. Далее, по ходу потока, на выходе за блоком лопаток спрямляющего аппарата установлены конус и выходное сопло с установленной в нем сменной кольцевой насадкой, которая обеспечивает точную подстройку для оптимизации режима с целью повышения скоростных или тяговых характеристик ВДУ. Применение на концах приводного вала геометрически идентичных шлицевых соединений для передачи крутящего момента от двигателя судна обеспечивает быстроразъемность соединения, снижает трудоемкость операций по снятию, установке, и замене импеллера и не требует соблюдения направления установки приводного вала.The area of the impeller disc at the inlet is larger than the disc area at the outlet of the impeller, as a result of which the flow is compressed by the conical hub (hub compression). Due to the difference in area, the flow velocity at the outlet of the impeller increases. In the flow path behind the impeller, a block of specially profiled stationary blades of the straightening apparatus is installed, which provide "spin-up" of the flow at the outlet of the impeller. Further, in the direction of flow, a cone and an outlet nozzle with a replaceable annular nozzle installed in it are installed at the outlet behind the block of straightening vane blades, which provides fine adjustment to optimize the mode in order to increase the speed or thrust characteristics of the VDU. The use of geometrically identical spline joints at the ends of the drive shaft for transmitting torque from the ship's engine provides a quick disconnect of the connection, reduces the labor intensity of operations for removing, installing, and replacing the impeller and does not require observing the direction of installation of the drive shaft.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором показан общий вид ВДУ.The essence of the invention is illustrated by the drawing, which shows a general view of the VDU.

Установка крепится к водоводному каналу корпуса судна (на чертеже не показан). Передача крутящего момента от двигателя судна на импеллер 1, размещенный в обечайке 2, передается через приводной вал 3 посредством геометрически идентичных шлицевых соединений 4, при этом импеллер через резьбовое соединение закреплен на гребном валу 5, установленном в блоке лопаток спрямляющего аппарата 6 посредством подшипниковых опор 7 и 8, регулировка которых обеспечивается затяжкой гайки 9, а работоспособность подшипниковых опор обеспечивается герметичностью за счет установки узлов уплотнения 10, 11 и конуса 12 с уплотнительным кольцом 13. Выходное сопло 14 с установленной в нем сменной кольцевой насадкой 15 посредством крепежных элементов 16 стыкуется с блоком лопаток спрямляющего аппарата 6 и со шторой 17, на которой установлена тяга 18 для управления поворотным соплом 19 и закреплена заслонка реверсивного устройства 20.The installation is attached to the waterway channel of the ship's hull (not shown in the drawing). The transfer of torque from the ship's engine to the impeller 1, located in the shell 2, is transmitted through the drive shaft 3 by means of geometrically identical spline joints 4, while the impeller is fastened through a threaded connection to the propeller shaft 5 installed in the blade block of the straightening apparatus 6 by means of bearing supports 7 and 8, the adjustment of which is ensured by tightening the nut 9, and the operability of the bearing supports is ensured by tightness due to the installation of the seal assemblies 10, 11 and the cone 12 with an O-ring 13. The outlet nozzle 14 with a replaceable annular nozzle 15 installed in it is connected to the block by means of fasteners 16 the blades of the straightening apparatus 6 and with a curtain 17, on which a rod 18 is installed to control the rotary nozzle 19 and a shutter of the reversing device 20 is fixed.

Работа ВДУ осуществляется путем прокачки потока жидкости через водоводный канал корпуса судна, проточную часть обечайки 2 и блок лопаток спрямляющего аппарата 6 в выходное сопло 14 со сменной кольцевой насадкой 15 посредством импеллера 1, крутящий момент на который передается через приводной вал 3 с шлицевыми соединениями 4. Плавно сужающееся сечение проточной части ВДУ направлено на минимизацию потерь и на создание поджатия струи по ходу потока, что обеспечивает стабилизацию потока и повышение скорости истечения струи из выходного сопла 14. Сменная кольцевая насадка 15 позволяет регулировать площадь сечения на выходном сопле 14 для оптимальных настроек создаваемого ВДУ упора при различных параметрах сопротивления корпуса судна и доступной мощности двигателя судна.The work of the VDU is carried out by pumping the liquid flow through the water channel of the ship's hull, the flowing part of the shell 2 and the block of straightening vane blades 6 into the outlet nozzle 14 with a replaceable annular nozzle 15 by means of the impeller 1, the torque to which is transmitted through the drive shaft 3 with spline joints 4. The smoothly tapering section of the flowing part of the VDU is aimed at minimizing losses and creating a compression of the jet along the flow, which ensures the stabilization of the flow and increases the speed of the jet outflow from the outlet nozzle 14. The replaceable annular nozzle 15 allows you to adjust the cross-sectional area at the outlet nozzle 14 for optimal settings of the created VDU stop at various parameters of the resistance of the ship's hull and the available power of the ship's engine.

Предложенная конструкция позволяет обеспечить быстроразъемность соединений системообразующих узлов при облуживании ВДУ, точность подстройки геометрии проточной части под режим эксплуатации и доступную мощность двигателя судна и, как следствие этого, в сочетании с работой блока лопаток спрямляющего аппарата, повышение эффективности рабочего процесса ВДУ и скоростных характеристик судна.The proposed design makes it possible to ensure quick disconnection of the connections of the backbone units when servicing the VDU, the accuracy of adjusting the geometry of the flow path to the operating mode and the available power of the ship's engine and, as a consequence, in combination with the operation of the rectifier blade unit, increasing the efficiency of the VDU working process and the speed characteristics of the vessel.

Claims

Водометная движительная установка, содержащая обечайку, сопрягающуюся с водоводным каналом судна, в которой размещен импеллер с плавно-радиусной конусной ступицей с расположенными на ней лопастями, имеющими площадь на входе импеллера больше, чем площадь на выходе импеллера, причем внутри ступицы выполнено шлицевое соединение с приводным валом, имеющим на другом конце идентичное шлицевое соединение для передачи крутящего момента от двигателя судна, а импеллер через резьбовое соединение связан с гребным валом, установленным в блоке спрямляющих лопаток посредством подшипниковых опор, узлов уплотнения и конуса с уплотнительным кольцом, в свою очередь к блоку спрямляющих лопаток прикреплено выходное сопло с установленной в нем сменной кольцевой насадкой и штора, на которой установлена тяга для управления поворотным соплом и закреплена заслонка реверсивного устройства.A water-jet propulsion system containing a shell mating with the water channel of the vessel, in which an impeller is placed with a smooth-radius conical hub with blades located on it, having an area at the impeller inlet greater than the area at the outlet of the impeller, and inside the hub there is a spline connection with a drive shaft having at the other end an identical splined connection for transmitting torque from the ship's engine, and the impeller through a threaded connection is connected to the propeller shaft installed in the block of straightening blades by means of bearing supports, seal assemblies and a cone with a sealing ring, in turn to the block of straightening of the blades, an outlet nozzle is attached with a replaceable annular nozzle installed in it and a shutter on which a thrust is installed to control the rotary nozzle and a shutter of the reversing device is fixed.