Поворот пропульсивной установки
Изобретение относится к судостроению, а именно к приводным системам гребных винтов и способу обеспечения движения судна и управления им по курсу. Судовая пропульсивная установка содержит гондолу, расположенную вне корпуса судна, оборудование для обеспечения вращения гребного винта, связанного с гондолой, и узел вала, соединенный с гондолой и несущий ее с возможностью поворота гондолы относительно корпуса судна. Поворот узла вала относительно корпуса судна осуществляется посредством, по меньшей мере, одного гидравлического двигателя, выполненного со средствами для изменения подачи на оборот. Технический результат заключается в повышении производительности и экономичности гидросистемы при сокращении количества компонентов, входящих в нее. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 5 ил.
Область техники
Настоящее изобретение относится к приводной системе гребного винта для надводных судов и, в особенности, к системе, которая включает в себя пропульсивную установку, выполненную с возможностью поворота относительно корпуса судна и которая, следовательно, может быть использована для управления судном по курсу. Изобретение относится также к способу обеспечения движения надводного судна и управления им по курсу.
Уровень техники
Различные корабли или суда (включая пассажирские суда и паромы, грузовые суда, лихтеры, нефтеналивные танкеры, ледоколы, суда прибрежного плавания, военные корабли и т.д.) в большинстве случаев приводятся в движение тяговым усилием, создаваемым вращающимся гребным винтом или несколькими винтами. Управление судами по курсу традиционно осуществляется посредством отдельного рулевого оборудования.
Традиционно приводные системы гребного винта, т.е. системы обеспечения его вращения, строятся таким образом, что силовое приводное устройство гребного винта, такое как дизельная, газовая или электрическая силовая установка (двигатель), размещается внутри судового корпуса. Отходящий от установки гребной вал проходит через дейдвудное устройство, обеспечивающее уплотнение гребного вала в месте выхода из корпуса. Сам гребной винт находится на противоположном конце гребного вала, т.е. на конце, выступающем из корпуса. Гребной вал связан с пропульсивной установкой либо непосредственно, либо через зубчатую передачу (редуктор). Подобная схема используется на большинстве надводных судов для того, чтобы развить тягу, необходимую для движения судна.
Позднее суда начали оснащаться гребными устройствами, в которых направление тяги, или тягового усилия, создаваемого гребным винтом, можно изменять. На подобных судах оборудование, с помощью которого осуществляется привод гребного винта (как правило, электрический двигатель), и, при необходимости, редуктор могут устанавливаться вне корпуса судна, внутри специальной камеры, или гондолы, выполненной с возможностью вращения относительно корпуса. В соответствии с другой альтернативой пропульсивное усилие передается от привода, расположенного внутри корпуса судна, внутрь камеры, способной поворачиваться относительно корпуса, с помощью трансмиссий для передачи угла и приводных валов (так называемые системы с рулевым гребным валом).
Пропульсивная установка, оборудованная электрическим двигателем, установленным во внешней гондоле, более подробно описана, например, в патенте Финляндии №76977, принадлежащем заявителю данной заявки. Подобные установки получили название азимутальных пропульсивных установок, причем заявитель данной заявки выпускает азимутальные установки этого типа под торговым наименованием AZIPOD. Пропульсивная установка, оснащенная приводным двигателем, расположенным вне камеры, описана, например, в патенте США №3452703.
Пропульсивные установки данного типа, использующие гребной винт, находящийся вне корпуса судна, могут быть развернуты по отношению к судну. Это означает, что они могут быть использованы также, вместо отдельного рулевого устройства, для управления судном по курсу. Более конкретно, гондола, содержащая двигатель и/или редуктор и все необходимые приводные валы, устанавливается с помощью специального трубчатого вала или аналогичного компонента с возможностью поворота относительно корпуса судна. Трубчатый вал проходит через дно судна.
Было обнаружено, что, помимо выгод, обусловленных отказом от длинного гребного вала и отдельного рулевого устройства, подобная азимутальная пропульсивная установка дает также фундаментальное преимущество в отношении управляемости судном по курсу. Оказалось также, что достигается и экономия энергии. Применение азимутальных пропульсивных установок на различных надводных судах в последние годы стало, действительно, более обычным, и предполагается, что рост их популярности продолжится.
В соответствии с известными решениями устройство поворота пропульсивной установки обычно выполнялось таким образом, что зубчатый венец или какой-либо другой зубчатый обод прикреплялся к трубчатому валу, который образует ось поворота установки. Зубчатый обод поворачивается с помощью гидродвигателей, специально приспособленных для взаимодействия с установкой. Давление и расход жидкости, необходимые для функционирования гидродвигателей, обычно обеспечиваются посредством насосов, приводимых во вращение от электродвигателей. Движение поворота зубчатого обода может быть остановлено, когда с помощью упомянутых гидродвигателей не производится выполнение никаких команд рулевого управления, и обод может удерживаться в заданном положении. По этой причине в гидравлической системе всегда поддерживается рабочее давление, даже когда судно движется по прямой.
Применение гидравлической системы для осуществления поворота было обусловлено, в частности, тем, что гидравлика позволяет получить довольно высокий вращательный момент, необходимый для поворота пропульсивной установки при относительно низкой скорости вращения. Кроме того, при использовании гидравлики управление судном по курсу путем поворота пропульсивной установки может быть осуществлено довольно просто и достаточно точно с помощью традиционных клапанных распределителей и других соответствующих компонентов гидравлики. Как уже было упомянуто, одно из преимуществ, достигаемых в случае применения гидравлики, заключается в возможности быстро и точно остановить движение поворота пропульсивной установки в заданном положении. При этом установка может удерживаться в этом положении, что рассматривается в качестве важного условия управления судном по курсу.
В соответствии с одним известным решением используются четыре гидравлических двигателя, которые установлены с возможностью взаимодействия с поворотным ободом. Соответственно, приводное оборудование, которое обеспечивает гидравлическое давление, необходимое для работы гидравлических двигателей, содержит четыре гидравлических насоса и электродвигатели, приводящие их во вращение. Чтобы повысить эксплуатационную надежность вращающихся компонентов, гидравлические двигатели могут быть приспособлены для работы в двух отдельных гидравлических контурах, в каждом из которых используются собственные компоненты, обеспечивающие создание гидравлического давления (так называемая тандемная структура). В каждом из двух контуров имеются два насоса, а также два приводных двигателя, приводящие их во вращение и обычно имеющие выходную мощность 125 кВт. В результате система в целом содержит четыре электродвигателя мощностью по 125 кВт.
Указанная выходная мощность достаточна для обеспечения адекватной скорости поворота и требуемого вращающего момента для осуществления операций руления как в открытом море, так и в портах. В открытом море и при нормальной ходовой скорости требуется более значительный вращающий момент; в то же время угловая скорость поворота в интервале приблизительно 3,5-5 градусов в секунду, как правило, будет достаточна при осуществлении поворота пропульсивной установки. В портах, особенно при подходе к причалу, более важными факторами становятся управляемость и маневренность. В этом случае требуется более высокая скорость поворота; в то же время требуемый момент вращения является не столь значительным, как в плавании в условиях открытого моря и при высоких скоростях. При движении в порту или в аналогичных ситуациях угловая скорость поворота в интервале приблизительно 5,0-7,5 градусов в секунду обычно рассматривается как адекватная для пропульсивной установки. В рамках известной технологии скорость поворота пропульсивной установки изменялась путем изменения количества работающих насосов, т.е. путем включения/выключения насосов по мере необходимости.
Использование четырех двигателей мощностью по 125 кВт (по два на контур) вместо двух двигателей мощностью по 250 кВт (по одному на контур) может быть объяснено соображениями безопасности: в случае выхода из строя судовой энергетической установки аварийные системы судна способны подать достаточную мощность на двигатели мощностью по 125 кВт, но они были бы не в состоянии питать двигатели по 250 кВт, что привело бы к полной потере управляемости судна.
Было обнаружено, что с известной гидравлической системой, которая, сама по себе, может считаться эффективной и надежной, связан целый ряд недостатков. Для того, чтобы обеспечить достаточный уровень надежности с учетом отмеченных ограничений по мощности аварийных систем, необходимо комплектовать суда дорогой и сложной гидросистемой, состоящей из нескольких электродвигателей и гидронасосов, а также прочих необходимых компонентов (таких как гидравлические трубопроводы и клапаны, электрические кабели, устройства управления и т.д.). Установка указанного оборудования, контроль его состояния и обслуживание требуют значительных трудозатрат. Кроме того, в тандемной системе, известной из уровня техники, имеет место потеря части выигрыша, обусловленного более эффективным использованием внутреннего объема и упрощением гидравлики благодаря применению наружной пропульсивной установки, в частности, азимутальной пропульсивной установки.
Еще один недостаток гидравлических систем состоит в том, что для них характерна тенденция к утечкам масла или другой гидравлической жидкости, особенно из различных шлангов, стыков и зон уплотнений. Это приводит к возникновению проблем, связанных с поддержанием чистоты и безопасности. Внутреннее давление в гидравлической системе является довольно высоким, так что разрыв шланга или трубопровода может создать серьезную угрозу для безопасности. В процессе своего функционирования гидравлическая система может создавать значительные шумы, что, помимо прочего, ухудшает условия работы обслуживающего персонала. Этот шум является непрерывным, поскольку система должна быть в рабочем состоянии все то время, пока судно находится в движении. Для того, чтобы минимизировать перечисленные недостатки, желательно обеспечить возможность сокращения числа компонентов гидравлики и в особенности различных шлангов, трубопроводов и соединительных компонентов, а также насосов и питающих их двигателей.
Кроме того, в известных решениях на скорость поворота пропульсивной установки можно повлиять только изменением объемного расхода жидкости (задаваемого насосами), которая подается в систему. Такое изменение осуществляется либо изменением количества используемых двигателей и, следовательно, количества насосов, накачивающих гидравлическую жидкость в систему, либо изменением скорости вращения двигателей. Однако имеются ситуации, в которых желательно обеспечить значительно более широкий диапазон скоростей поворота и даже плавную регулировку скорости поворота.
Сущность изобретения
Таким образом, основная задача, решаемая настоящим изобретением, заключается в устранении недостатков известной технологии и в разработке нового варианта обеспечения поворота пропульсивной установки относительно корпуса судна.
Одна из задач, поставленных перед настоящим изобретением, состоит в том, чтобы предложить решение, согласно которому количество компонентов гидросистемы может быть сокращено без создания каких-либо ограничений на скорость поворота, области применения и надежности системы.
Следующей задачей является разработка решения, обеспечивающего повышение общей экономичности гидравлического оборудования для поворота пропульсивной установки по сравнению с известными решениями.
Дальнейшая задача состоит в разработке решения, в котором снижаются требования к максимальной мощности поворотного оборудования.
Еще одна задача заключается в разработке решения, посредством которого уровень шумов, создаваемых вращающимся оборудованием пропульсивной установки, может быть понижен по сравнению с известными решениями.
Дальнейшая задача состоит в разработке решения, позволяющего по-новому изменять и/или регулировать скорость поворота азимутальной пропульсивной установки.
Настоящее изобретение, обеспечивающее решение перечисленных задач, основано на осознании того основного принципа, что скорость поворота пропульсивной установки может управляться путем изменения объема жидкости, вытесняемой гидравлическими двигателями, которые обеспечивают поворот пропульсивной установки, за один оборот (т.е. подачи на оборот). Более конкретно, система по изобретению характеризуется прежде всего признаками, включенными в отличительную часть независимого первого пункта формулы изобретения. Способ по настоящему изобретению характеризуется признаками, раскрытыми в отличительной части независимого пункта 7 формулы.
В соответствии с одним из предпочтительных вариантов реализации изобретения средства изменения подачи на оборот включают в себя двухскоростной клапан, трехскоростной клапан или другой аналогичный клапан, функционально связанный с гидравлическим двигателем, причем данный клапан может быть использован для изменения подачи на оборот в гидравлическом двигателе, который предпочтительно является радиально-поршневым. Подобные средства изменения подачи на оборот могут быть интегрированы с самим гидравлическим двигателем. В соответствии с вариантом, рассматриваемым в качестве предпочтительного, система по изобретению содержит два гидравлических насоса и приводы на основе электродвигателей, служащие для приведения указанных насосов во вращение, а также четыре радиально-поршневых гидравлических двигателя, выполненных с возможностью изменения их подачи на оборот. Эти двигатели установлены с возможностью поворота зубчатого обода, установленного на несущем узле вала пропульсивной установки. Средства управления входным энергетическим блоком гидравлического двигателя могут включать в себя преобразователь частоты. Регулировка скорости поворота вала пропульсивной установки может быть выполнена бесступенчатой.
Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления изобретения подачу на оборот указанного гидравлического двигателя изменяют в соотношении 2:3.
В дополнение к изменению подачи на оборот скорость поворота узла вала может также регулироваться за счет изменения подаваемой электрической мощности и/или объемного расхода жидкости, обеспечиваемого насосами гидросистемы, приводящей в действие гидравлический двигатель.
Настоящее изобретение обеспечивает получение ряда существенных преимуществ. Оно позволяет сократить количество необходимых компонентов, таких как насосы и устройства, обеспечивающие их работу, трубопроводы и соединительные детали (фитинги). Та же самая максимальная скорость поворота может быть достигнута при затрате вдвое меньшего количества электроэнергии, чем то, которое требуется в известных решениях. Необходимое количество гидравлической жидкости также может быть сокращено. Может быть понижен и уровень давления в системе. Сокращение количества компонентов, меньший расход жидкости и пониженный уровень давления обеспечивают снижение уровня шума, создаваемого системой.
Предложенное решение позволяет создать систему для поворота пропульсивной установки, которая может гибко настраиваться с учетом требуемой скорости. При этом система содержит меньше компонентов и, по сравнению с известными решениями, имеет более низкую стоимость.
Перечень фигур чертежей
Далее настоящее изобретение, а также его различные аспекты и преимущества будут подробно описаны на примере предпочтительных вариантов его выполнения и со ссылками на прилагаемые чертежи, где сходные признаки обозначены на разных фигурах теми же числовыми обозначениями.
На фиг.1 представлено судно и смонтированная на нем пропульсивная установка.
На фиг.2 дано упрощенное изображение системы поворота пропульсивной установки, показанной на фиг.1.
На фиг.3 показана диаграмма, иллюстрирующая решение, соответствующее уровню техники.
На фиг.4 показана диаграмма, иллюстрирующая принцип решения по настоящему изобретению.
На фиг.5 представлена блок-схема, иллюстрирующая работу системы по настоящему изобретению.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения
На фиг.1 изображена азимутальная пропульсивная установка 6, установленная с возможностью поворота относительно корпуса 9 судна. На фиг.2 в качестве примера представлен вариант осуществления гидравлической системы для обеспечения поворота в соответствии с настоящим изобретением. Более конкретно на фиг.2 показана азимутальная силовая установка 6, в состав которой входит герметичная гондола 5. Внутрь гондолы 5 помещен электродвигатель 1, в качестве которого может быть применен любой подходящий двигатель известного типа. Электродвигатель 1 связан известным способом, посредством гребного вала 2, с гребным винтом 4. Согласно одному из альтернативных вариантов внутри указанной гондолы 5 может быть предусмотрена зубчатая передача (редуктор), входящая в состав установки и расположенная между указанным электродвигателем 1 и гребным валом 4. В одном из вариантов (не изображен) с каждой гондолой связан более чем один гребной винт. В таком случае могут иметься, например, два гребных винта, один из которых расположен впереди, а другой позади гондолы.
Указанная гондола 5 установлена с возможностью поворота вокруг вертикальной оси относительно корпуса 9 судна посредством, по существу, вертикального узла 8 вала. Указанный узел 8 (представляющий собой, по сути, полый вал трубчатой конструкции) может иметь достаточно большой диаметр, чтобы обеспечить обслуживание двигателя, а также зубчатой передачи, которая может входить в состав установки, и гребного вала, расположенных под этим узлом, в гондоле.
Зубчатый венец 10 (или функционально аналогичный компонент) является круговым, т.е. расположенным по всей окружности указанного узла 8 вала; он соединен с указанным узлом 8 для передачи на него мощности, необходимой для осуществления поворота этого узла относительно корпуса 9 судна. Когда узел 8 вала поворачивается, вместе с ним поворачивается и пропульсивная установка 6. В варианте, показанном на фиг.2, комплект оборудования для осуществления поворота указанного зубчатого обода 10 включает в себя четыре гидравлических двигателя 20, входной энергетический блок которых будет подробно описан далее со ссылкой на фиг.4.
Желательно, чтобы гидравлические двигатели 20 представляли собой так называемые радиально-поршневые двигатели. Каждый такой радиально-поршневой двигатель может содержать, например, 16 отдельных поршней, подвижных в радиальном направлении, причем рабочие хода различных поршней настроены со смещением по фазе. В результате поток гидравлической жидкости, поступающей в двигатель, обеспечивает вращение наружного зубчатого обода двигателя 20, взаимодействующего с наружным зубчатым венцом 10. Хотя обычно используется зубчатый обод, связанный с наружным ободом указанного двигателя 20, поскольку такая схема обеспечивает минимальную высоту конструкции, в состав которой входит данный двигатель, могут быть применены и другие варианты. В частности, зубчатый обод может располагаться с другой стороны двигателя. Радиально-поршневые двигатели, которые выпускаются и поставляются, в числе прочих, и шведской фирмой Hägglunds Drives, сами по себе хорошо известны специалистам в данной области. Поэтому в данном описании нет необходимости давать более подробное описание схемы и функционирования оборудования, обычно используемого для поворота пропульсивной установки.
На фиг.3 в форме диаграммы представлен вариант, известный из уровня техники, в котором имеются четыре гидравлических двигателя 12, осуществляющие поворот указанного венца 10, и соответствующие им четыре насоса 15, а также связывающие их трубопроводы 16. Для большей ясности на чертеже не показаны четыре электродвигателя мощностью по 125 кВт, которые приводят в действие указанные насосы 15. В представленной установке со сдвоенным контуром (т.е. с тандемной схемой) каждый из двух параллельных гидравлических контуров 13, 14 содержит два насоса 15 и два электродвигателя. Данная схема построена так, что при насосах, работающих в режиме, соответствующем объему вытесняемой жидкости (подаче на оборот) 250 см3 об., каждый контур обеспечивает такой гидравлический поток (расход жидкости), который способен обеспечить скорость поворота 3,75 градуса в секунду. Отсюда следует, что в случае, когда работают все четыре электродвигателя, питающие соответствующие насосы, достигается максимальная скорость поворота пропульсивной установки, соответствующая 7,5 градуса в секунду.
На фиг.4 приведена аналогичная диаграмма для системы согласно настоящему изобретению. Здесь также применена тандемная схема, т.е. имеются два раздельных идентичных питающих контура, или энергетических блока 23, 24. Каждый блок включает в себя только один насосный модуль 25 и только один электродвигатель мощностью 125 кВт. Каждый из энергетических блоков 23, 24, представленных на фиг.4, генерирует такую выходную мощность, что в системе с гидравлическими двигателями типа представленных на фиг.3, он был бы способен обеспечить максимальную скорость поворота 2,5 градуса в секунду. Результирующая скорость поворота составила бы соответственно 5 градусов в секунду, что, однако, является недостаточным.
Изобретателем было неожиданно обнаружено, что требуемая скорость поворота, равная 7,5 градуса в секунду, может быть также обеспечена в установке по фиг.4, использующей только два электродвигателя мощностью по 125 кВт. Она достигается путем изменения подачи на оборот в указанных гидравлических двигателях 20, в результате чего то же самое количество подаваемой гидравлической жидкости приводит к другой скорости вращения в указанном двигателе 20. Подача на оборот может быть изменена с использованием так называемых двухскоростных клапанов, трехскоростных, четырехскоростных и аналогичных клапанов или гидравлического двигателя с изменяемым рабочим объемом. В схеме, показанной на фиг.4, подача на оборот для каждого насоса может составлять около 400 см3/об., что соответствует полной подаче на оборот около 800 см3/об.
На фиг.4 показан двухскоростной клапан 22, установленный на радиально-поршневом двигателе 20, например, на его боковой поверхности. Данный клапан 22 предназначен для настройки положения разделительной цапфы указанного радиально-поршневого двигателя 20, обычно в пределах нескольких миллиметров. Такая настройка приводит к тому, что желаемое количество поршней, перемещающихся в радиальном направлении, перестает работать под давлением. Это, в свою очередь, влияет на значение подачи на оборот. Имеются клапаны, предназначенные для изменения подачи на оборот в отношении 1:2 (половина поршней не работают под давлением), 1:3 (2/3 поршней не работают под давлением) и 2:3 (1/3 поршней не работают под давлением). В данном примере последнее значение рассматривается как особенно предпочтительное, как это будет показано далее. Принцип действия многоскоростного клапана такой же, но он обеспечивает возможность перестановки разделительной цапфы в несколько различных положений, число которых определяется типом клапана.
Согласно второму варианту осуществления изобретения сам двигатель выполнен с возможностью регулировки подачи на оборот. Вариантом двигателя такого типа является аксиально-поршневой двигатель, например, двигатель - "банан" (называемый так из-за того, что он по форме напоминает банан). В аксиально-поршневом двигателе ход поршней регулируется изменением угла наклона имеющегося в двигателе кулачка с помощью средств, интегрированных в двигатель. Регулируемые аксиально-поршневые двигатели позволяют обеспечить бесступенчатую регулировку подачи на оборот и, следовательно, бесступенчатую регулировку скорости поворота пропульсивной установки.
Когда подача на оборот уменьшена, например, в отношении 2:3 с помощью соответствующего двухскоростного клапана, то же количество подаваемой гидравлической жидкости обеспечит скорость поворота, находящуюся в отношении 3:2 со скоростью при нормальной настройке. Как уже упоминалось, насосные блоки, показанные на фиг.4, обеспечивают скорость поворота 5 градусов в секунду при нормальной настройке двигателей. Соответственно, скорость после настройки составит 3/2×5 град/с=7,5 градусов в секунду. Как было показано выше, такое значение скорости поворота рассматривается как достаточное.
Следует отметить, что в оборудовании для поворота пропульсивной установки по настоящему изобретению не всегда обязательно применять все описанные компоненты. Некоторые из них могут отсутствовать или быть заменены другими компонентами. При этом система, использующая это оборудование, может быть построена по схеме, отличной от описанной двухконтурной схемы. В предельном случае для поворота пропульсивной установки может быть необходим только один гидравлический двигатель. Можно также отметить, что приведенные выше соотношения по регулировке подачи на оборот были представлены только для более понятного описания изобретения, тогда как при осуществлении изобретения могут быть использованы и другие соотношения между значениями мощности привода, скорости поворота и подачи на оборот.
В соответствии с одним из вариантов осуществления изобретения, который обеспечивает очень гибкие возможности управления скоростью поворота, питание на электродвигатели, которые приводят в действие насосы 25, можно подавать от преобразователя (трансформатора) частоты (не изображен), действующего в качестве источника мощности. В этом случае скорость поворота можно регулировать настройкой как подачи на оборот, обеспечиваемой указанными двигателями 20, так и объемного расхода, обеспечиваемого насосами. Принцип работы преобразователя частоты как такового соответствует технологии, известной специалистам в данной области, поэтому в его подробном объяснении нет необходимости. Достаточно отметить, что основные компоненты преобразователя частоты включают в себя выпрямитель, промежуточный контур постоянного тока и инвертор. В настоящее время преобразователи частоты обычно используются в качестве входных устройств двигателей переменного тока; их применение особенно эффективно в различных регулируемых электроприводах. Наиболее часто используются преобразователи, известные как преобразователи с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ-преобразователи), снабженные промежуточными контурами. Использование преобразователя частоты является экономичным, в частности, потому, что его можно использовать для регулировки скорости поворота, т.е. угловой скорости узла 8 вала. Согласно одному из вариантов изобретения скорость поворота можно регулировать подобным образом в заданном интервале, например, в интервале от нулевой до номинальной скорости поворота.
Управление преобразователем частоты осуществляется посредством соответствующего модуля управления (типа автоматического регулятора), который, в свою очередь, функционально связан с органом управления (таким как штурвал на мостике судна или в другом соответствующем месте), посредством которого выдаются команды управления судном по курсу. Команды управления, выдаваемые вручную, с помощью штурвала, преобразуются, например посредством отдельного аналогового сервомеханизма, в курсовую команду. Согласно другому варианту команды управления преобразуются посредством связанного со штурвалом преобразователя в цифровые управляющие сигналы, которые посылаются в модуль управления.
На фиг.5 представлена блок-схема, соответствующая одному из вариантов выполнения системы для поворота пропульсивной установки согласно изобретению. В соответствии с изобретением судно приводится в движение и управляется по курсу посредством пропульсивной установки. Положение пропульсивной установки в случае необходимости может отслеживаться с помощью соответствующего датчика. Если такое отслеживание имеет место, информация, поступающая от датчика, может быть либо использована в аналоговом формате, либо, в случае необходимости, преобразована в цифровой формат. Когда команды на изменение курса не поступает, судно удерживается на курсе, соответствующем последней команде, полученной с мостика. Если на основании данных отслеживания позиционной информации или по каким-то иным основаниям станет ясно, что курс судна должен быть изменен путем изменения ориентации пропульсивной установки, такое изменение, в соответствии с одним из вариантов изобретения, может быть осуществлено автоматически посредством судовой системы автоматического управления (не изображена).
Каждый раз, когда необходимо произвести поворот судна, в систему управления судном, например в модуль управления, работающий под контролем микропроцессора, выдается соответствующая команда. Эта команда обрабатывается в модуле управления согласно установленному порядку. По завершении указанной обработки модуль управления выдает на соответствующие компоненты оборудования команду на поворот пропульсивной установки. Управление электродвигателями, питающими насосы, и, возможно, также другими двигателями осуществляется посредством управления источником мощности. Обеспеченное таким образом вращение электродвигателей через оборудование для осуществления поворота преобразуется в заданный поворот пропульсивной установки; в результате судно соответственно изменяет свой курс.
Скорость поворота, требуемая в конкретных обстоятельствах, также может быть задана с мостика. Скорость поворота несущего узла вала пропульсивной установки может либо плавно регулироваться, либо задаваться в градусах в секунду (может быть предусмотрен набор различных скоростей поворота или, в предельном случае, только две различные скорости). Команда на поворот поступает на оборудование, которое регулирует подачу на оборот, обеспечиваемую гидравлическими двигателями. В результате подача на оборот изменяется и соответственно изменяется скорость поворота пропульсивной установки. Как было описано выше, регулировка скорости может производиться при сочетании регулировки подачи на оборот и объемного расхода, обеспечиваемого насосами.
Таким образом, настоящее изобретение обеспечивает создание системы и способа, которые представляют собой новое решение проблемы управления по курсу для судна, оборудованного пропульсивной установкой. Данное решение позволяет устранить ряд недостатков, присущих уровню техники, а также обладает преимуществами упрощения конструкции, повышенной экономичности, удобством управления и безопасностью. Следует отметить, что описанные варианты осуществления настоящего изобретения не ограничивают объема его правовой охраны, который определяется формулой изобретения. При этом подразумевается, что формула изобретения охватывает все модификации, эквивалентные и альтернативные варианты, которые соответствуют принципам и объему изобретения, определяемому пунктами формулы.
1. Система для обеспечения движения надводного судна и управления им по курсу, содержащая пропульсивную установку, в состав которой входят гондола, расположенная вне корпуса судна, оборудование для обеспечения вращения гребного винта, связанного с указанной гондолой, и узел вала, соединенный с указанной гондолой и несущий ее с возможностью поворота гондолы относительно корпуса судна, по меньшей мере, один гидравлический двигатель для поворота указанного узла вала относительно корпуса судна для управления указанным судном по курсу, отличающаяся тем, что содержит средства для изменения подачи на оборот в указанном гидравлическом двигателе.
2. Система по п.1, отличающаяся тем, что указанные средства для изменения подачи на оборот включают в себя двухскоростной клапан, трехскоростной клапан или клапан, обеспечивающий больший набор скоростей двигателя, связанный с указанным гидравлическим двигателем.
3. Система по п.1, отличающаяся тем, что указанные средства для изменения подачи на оборот интегрированы в указанный гидравлический двигатель.
4. Система по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что содержит два гидравлических насоса и приводы на основе электродвигателей, служащие для приведения указанных насосов во вращение, а также четыре радиально-поршневых гидравлических двигателя, выполненных с возможностью регулирования их подачи на оборот, причем гидравлические двигатели установлены с возможностью поворота зубчатого венца, расположенного в указанном узле вала.
5. Система по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что средства управления входным энергетическим блоком гидравлического двигателя могут включать в себя преобразователь частоты.
6. Система по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что регулировка скорости поворота узла вала выполнена бесступенчатой.
7. Способ обеспечения движения и управления по курсу надводным судном, согласно которому судно приводят в движение посредством пропульсивной установки, содержащей гондолу, расположенную вне корпуса судна, установленное внутри гондолы оборудование для обеспечения вращения гребного винта, связанного с указанной гондолой, и узел вала, соединенный с указанной гондолой и несущий ее с возможностью поворота гондолы относительно корпуса судна, узел вала поворачивают относительно корпуса судна посредством, по меньшей мере, одного гидравлического двигателя для управления судном по курсу, отличающийся тем, что скорость поворота указанного узла вала относительно корпуса судна изменяют путем изменения подачи на оборот в указанном, по меньшей мере, одном гидравлическом двигателе.
8. Способ по п.7, отличающийся тем, что подачу на оборот в указанном гидравлическом двигателе изменяют посредством двухскоростного клапана, трехскоростного клапана, четырехскоростного клапана или клапана, обеспечивающего больший набор скоростей двигателя.
9. Способ по п.7 или 8, отличающийся тем, что подачу на оборот указанного гидравлического двигателя изменяют в соотношении 2:3.
10. Способ по любому из пп.7-9, отличающийся тем, что скорость поворота указанного узла вала регулируют в сочетании с регулировкой подачи на оборот в указанном гидравлическом двигателе также управлением подаваемой электрической мощности и/или объемного расхода, обеспечиваемого насосами гидравлической системы, приводящей в действие, по меньшей мере, один гидравлический двигатель.
