Пропульсивная система

Изобретение относится к судостроению, а именно к тоннелям в корпусе судна и водометным движителям. Пропульсивная система содержит 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. 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. Достигается устойчивое вращение ротора, снижение уровня вибрации и шума в помещениях судна. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

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.

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.

Недостатки установки - громоздкая конструкция, сравнительно большое гидравлическое сопротивление, низкий КПД.

Известен судовой пропульсивный комплекс [2], содержащий электродвигатель в герметичной камере и несущий гребной винт снаружи камеры на валу электродвигателя.

Недостатки комплекса - необходимость средств обеспечения создания противодавления в камере и охлаждения электродвигателя и, как следствие, сложность и громоздкость комплекса, пониженный КПД.

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.

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.

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.

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.

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).

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.

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.

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.

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.

Использованные источники информации

1. Патент РФ №2026236, кл. В63Н 5/14. Пропульсивная установка КАШЕВАРОВА, публ. 1995 г.

2. Заявка на изобретение №2003136757, кл. В63Н 1/00. Судовой пропульсивный комплекс и способ управления потоками текучей среды, публ. 2005 г.

3. Патент РФ №2204502, публ. 2003 г.

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.

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.

3. Пропульсивная система по п.1, отличающаяся тем, что уголковые магниты выполнены в виде постоянных магнитов или электромагнитов.

4. Пропульсивная система по п.1, отличающаяся тем, что при работе с газовыми текучими средами используется электродвигатель соответствующего исполнения.

5. Пропульсивная система по п.1, отличающаяся тем, что электродвигатель выполнен погружным.