Водометный движительно-рулевой комплекс

Изобретение относится к судостроению, а именно к водометным движителям с реверсивно-рулевым устройством. Водометный движительно-рулевой комплекс содержит водовод, рабочее колесо, сопло и размещенное за соплом реверсивно-рулевое устройство, состоящее из горизонтально расположенной непосредственно за соплом ограничительной плиты, под которой в пределах ширины выбросного сечения сопла на баллерах размещены, по крайней мере, два вертикально расположенных руля, и охватывающего рули на режиме заднего хода поворотного дефлектора с осью вращения, расположенной горизонтально. Рули выполнены с удлинением в вертикальном направлении, причем нижняя часть рулей расположена ниже сопла. Внутри дефлектора, между проекциями на его направляющую поверхность плоскостей рулей в положении их нулевого угла перекладки установлены пластины, плоскости которых параллельны осям баллеров рулей. Технический результат заключается в повышении эффективности реверсивно-рулевого устройства при маневрировании судна на режиме заднего хода. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к области судостроения и касается вопросов разработки водометных движителей с реверсивно-рулевым комплексом (ВДРК).

Для обеспечения маневренности судов водометные движители снабжают реверсивно-рулевыми устройствами (РРУ), посредством которых изменяют направление действия тяги. Размеры устройств обычно определяются геометрическими параметрами выходного сечения сопла движителя, которые обычно вместе с требованиями к РРУ по управляемости судна на переднем и заднем ходах обуславливают большие габариты и массы конструкции, достигающие 5-7% от водоизмещения судна. Для снижения весогабаритных параметров ВДРК иногда сокращают длину движителя, совмещая сопло со спрямляющим аппаратом.

Известен ВДРК (патент RU № 2205774 С1 7 В 63 Н 11/08, 11/10, 11/103, 11/11 10 июня 2003 г.),содержащий водовод, рабочее колесо с обтекателем ступицы, сопло с вытянутой в горизонтальном направлении щелевой формой выходного сечения, и размещенное за соплом реверсивно-рулевое устройство, состоящее из горизонтально расположенной непосредственно за соплом на уровне его верхней стенки ограничительной плиты, под которой в пределах ширины выбросного сечения сопла на баллерах размещены, по крайней мере, два вертикально расположенных руля, и охватывающего рули на режиме заднего хода поворотного дефлектора с осью вращения, расположенной горизонтально, пронятый за прототип.

Вместе с тем, он имеет ряд недостатков, к которым следует отнести:

- РРУ малоэффективно при управлении судном на режиме заднего хода;

- разворот судна осуществляется в сторону, противоположную направлению поворота рулей (штурвала) при маневрировании на режиме заднего хода, что не характерно для судов с гребными винтами;

- малая тяга на режиме заднего хода.

Задачей предлагаемого изобретения является достижение технического результата, заключающегося в повышении эффективности РРУ при маневрировании судна на режиме заднего, обеспечении на режиме заднего хода разворота судна в ту же сторону, в которую осуществляется перекладка рулей (штурвала), и увеличении тяги заднего хода, что особенно важно при прохождении судном акватории с малой глубиной и без увеличения габаритов ВДРК.

Для решения этой задачи у известного ВДРК рули выполнены с удлинением в вертикальном направлении, причем нижняя часть рулей расположена ниже сопла и выполнена выдвинутой навстречу внешнему потоку. Передняя кромка нижней части рулей имеет скос с наклоном против внешнего потока в направлении снизу вверх, а их выходящая кромка выполнена прямой. При этом нижняя кромка рулей расположена на одном уровне с нижней кромкой внутренней поверхности дефлектора при его повороте в положение "задний ход". Внутри дефлектора, между проекциями на его направляющую поверхность плоскостей рулей в положении их нулевого угла перекладки установлены пластины, плоскости которых параллельны осям баллеров рулей, причем пластины и рули размещены по ширине сопла и друг относительно друга таким образом, что в положении дефлектора в режиме "задний ход" и при максимальной перекладке рулей в ту или другую сторону их выходящие кромки контактируют соответственно либо с передними кромками упомянутых пластин дефлектора либо с боковой стенкой дефлектора. Дефлектор выполнен так, что центр кривизны его направляющей поверхности совмещен с осью его вращения, а его боковые стенки выполнены глухими.

Кроме того, длина выдвинутой навстречу внешнему потоку нижней части рулей составляет по крайней мере не менее 0,2 длины хорды руля.

Кроме того, угол скоса передней кромки выдвинутой навстречу внешнему потоку нижней части рулей составляет порядка 45 градусов.

Удлинение рулей в вертикальном направлении с верхней частью, расположенной непосредственно за срезом сопла, и нижней частью, расположенной ниже сопла и выполненной выдвинутой навстречу внешнему потоку, а также расположение нижней кромки рулей на одном уровне с нижней кромкой внутренней поверхности дефлектора, при его повороте в положение "задний ход", и выполнение боковых стенок поворотного дефлектора глухими позволяет существенно увеличить тягу заднего хода, создаваемую с помощью поворотного дефлектора, отклоняющего струю движителя в сторону, противоположную направлению движения судна, что необходимо иметь в особенности при прохождении судном акватории с малой глубиной и пологими берегами, а также для случаев посадки судна на мель.

Размещение пластин и рулей по ширине сопла и друг относительно друга таким образом, что в положении дефлектора в режиме "задний ход" и при максимальной перекладке рулей в ту или другую сторону их выходящие кромки контактируют соответственно либо с передними кромками упомянутых пластин дефлектора либо с боковой стенкой дефлектора обеспечивает повышение эффективности РРУ при маневрировании судна на режиме заднего хода и разворот судна в ту же сторону, что и направление перекладки рулей (штурвала). Это важно для предотвращения аварий, вызванных привычкой судоводителя с опытом вождения судна с гребными винтами или автомобиля.

Выполнение выдвинутой навстречу внешнему потоку нижней части рулей, размещенной непосредственно под соплом, длиной, составляющей по крайней мере не менее 0,2 длины хорды руля, способствует повышению тяги заднего хода, эффективности управления судном на режиме заднего хода и эффективности разворота судна в том же направлении, что и направление перекладки рулей.

Наличие на передней кромке выступающей навстречу внешнему потоку нижней части рулей скоса с наклоном в направлении снизу вверх против внешнего потока под углом порядка 45 градусов позволяет отбрасывать вниз случайно попадающие на рули при движении судна плавающие предметы и тем самым предохранить рули от возможных поломок.

Выполнение дефлектора с центром кривизны направляющей поверхности дефлектора совмещенной с осью его вращения позволяет сохранить при указанных выше изменениях конструкции габариты ВДРК.

На фиг.1 представлена схема хвостовой части ВДРК; на фиг.2 - ВДРК - вид сверху, 3 - поперечный разрез ВДРК по А-А.

Здесь ВДРК содержит водовод 1, рабочее колесо 2 с обтекателем ступицы 3, сопло 4 с вытянутой в горизонтальном направлении щелевой формой выходного сечения 5 и размещенное за соплом РРУ, состоящее из горизонтально расположенной непосредственно за соплом 4 на уровне его верхней стенки ограничительной плиты 6, под которой размещены рули 7 с баллерами (не показано), и охватывающего рули 7 на режиме заднего хода поворотного дефлектора 8 с осью вращения 9, расположенной горизонтально. Рули 7 имеют удлинение в вертикальном направлении, причем нижняя часть рулей 10 расположена ниже сопла 4 и выполнена выдвинутой навстречу внешнему потоку, передняя кромка 11 которой имеет скос с наклоном против внешнего потока в направлении снизу вверх, а выходящая кромка 12 рулей 7 выполнена прямой. При этом нижняя кромка 13 нижней части рулей 7 расположена на одном уровне с нижней кромкой 14 внутренней поверхности дефлектора 8 при его повороте в положение "задний ход". Внутри дефлектора между проекциями на его направляющую поверхность 15 плоскостей рулей 7, в положении их нулевого угла перекладки установлены пластины 16, плоскости которых параллельны осям 16 баллеров рулей 7, при этом пластины 16 и рули 7 по ширине сопла 4 и друг относительно друга размещены таким образом, что в положении дефлектора в режиме "задний ход" и при максимальной перекладке рулей в ту или в другую сторону их выходящие кромки 12 контактируют соответственно либо с передними кромками 17 пластин 16 либо с боковой стенкой 18 дефлектора 6. Образующая поверхность 15 дефлектора 8 выполнена так, что ее центр кривизны совмещен с осью вращения 9 дефлектора 6. Боковые стенки 18 поворотного дефлектора 8 выполнены глухими.

Длина выдвинутой навстречу внешнему потоку нижней части 10 рулей 7 составляет, по крайней мере, 0,2 длины хорды руля. Угол скоса передней кромки 11 выдвинутой навстречу внешнему потоку нижней части 10 рулей 7 составляет порядка 45 градусов.

ВДРК обеспечивает движение судна с разными скоростями на переднем ходу, реверсирование судна и положение "стоп", а также маневрирование судна на всех режимах движения.

Устройство работает следующим образом.

Поток воды, поступающий через водовод 1, проходит через рабочее колесо 2, спрямляется, проходя через пространство, ограниченное внутренней поверхностью сопла 4 и обтекателем ступицы 3 рабочего колеса 2, отбрасывается из его выходного щелевого сечения 5 в виде вытянутой в горизонтальном направлении струи, обтекая при этом вертикально расположенные за соплом 4 рули 7, размещенные под ограничительной плитой 6.

На режиме переднего хода при прохождении потоком воды вращающегося рабочего колеса 2 создается тяга переднего хода. В результате обтекания потоком воды рулей 7, при малых углах их перекладки поддерживается движение судна на прямом курсе, а при больших углах перекладки рулей 7 осуществляется поворот судна в ту сторону, в которую повернуты рули 7. Благодаря углу скоса передней кромки 11, выдвинутой навстречу внешнему потоку нижней части 10 рулей 7, устраняется возможность поломки рулей 7 от случайно попадающих на них плавающих в акватории предметов.

Для реверсирования судна дефлектор 8 поворачивают вокруг оси его вращения 9, в результате чего направляющая поверхность дефлектора 8 входит в струю, истекающую из щелевого сопла 4, перекрывает струю и изменяет ее направление, вследствие чего струя направляется по внутренней поверхности дефлектора 8, обтекая его пластины 16 и нижнюю часть 10 выдвинутых навстречу внешнему потоку рулей 7, и выбрасывается под соплом 4 во внешнее водное пространство. Причем при одном из положений дефлектора создается "стоповый" режим судна.

На режиме реверса и "стоповом" режиме при перекладке рулей 7 струя сопла 4, отражаясь от внутренней поверхности дефлектора 8, направляется под днище корпуса судна и благодаря наличию удлинения рулей 7 в вертикальном направлении, расположению их нижней части ниже сопла 4 и выполнению упомянутой нижней части 10 рулей 1, выдвинутой навстречу внешнему потоку, осуществляется эффективный поворот судна на заднем ходу, причем направление поворота судна совпадает с направлением перекладки рулей.

Технический эффект предлагаемого ВДРК в части изменения тяги заднего хода, по данным модельных испытаний, состоит в увеличении тяги на ˜20% по сравнению с прототипом. При этом увеличивается на ˜50% величина боковой силы, создаваемой при повороте рулей в режиме движения судна задним ходом, причем направление поворота судна на заднем ходу совпадает с направлением перекладки рулей.

1. Водометный движительно-рулевой комплекс, содержащий водовод, рабочее колесо с обтекателем ступицы, сопло с вытянутой в горизонтальном направлении щелевой формой выходного сечения и размещенное за соплом реверсивно-рулевое устройство, состоящее из горизонтально расположенной непосредственно за соплом на уровне его верхней стенки ограничительной плиты, под которой в пределах ширины выбросного сечения сопла на баллерах размещены, по крайней мере, два вертикально расположенных руля, и охватывающего рули на режиме заднего хода поворотного дефлектора с осью вращения, расположенной горизонтально, отличающийся тем, что рули выполнены с удлинением в вертикальном направлении, причем нижняя часть рулей расположена ниже сопла, передняя кромка имеет скос с наклоном против внешнего потока в направлении снизу вверх, выходящая кромка рулей выполнена прямой, при этом нижняя кромка рулей расположена на одном уровне с нижней кромкой внутренней поверхности дефлектора при его повороте в положение «задний ход», внутри дефлектора между проекциями на его направляющую поверхность плоскостей рулей в положении их нулевого угла перекладки установлены пластины, плоскости которых параллельны осям баллеров рулей, причем пластины и рули размещены по ширине сопла и друг относительно друга таким образом, что в положении дефлектора в режиме «задний ход» и при максимальной перекладке рулей в ту или другую сторону их выходящие кромки контактируют соответственно либо с передними кромками упомянутых пластин дефлектора, либо с боковой стенкой дефлектора, а боковые стенки дефлектора выполнены глухими.

2. Водометный движительно-рулевой комплекс по п.1, отличающийся тем, что нижняя часть рулей выполнена выдвинутой навстречу внешнему потоку на величину, по меньшей мере, не менее 0,2 длины хорды руля.

3. Водометный движительно-рулевой комплекс по п.2, отличающийся тем, что угол скоса передней кромки, выдвинутой навстречу внешнему потоку нижней части рулей, составляет порядка 45°.