Движительно-рулевое устройство

Авторы патента:

B63H5/14 - устанавливаемых в невращающихся трубах или кольцах, которые, например с целью управления судном могут переставляться (бандажные кольца, прикрепляемые к лопастям B63H 1/16; реактивные движители B63H 11/00)

Владельцы патента RU 2556817:

Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к области морской подводной техники, а именно к конструкциям движительно-рулевых устройств подводных аппаратов. Движительно-рулевое устройство содержит гребной винт, который размещен в направляющей насадке. Направляющая насадка представляет собой кольцевое крыло. На внутренней поверхности направляющей насадки размещены с возможностью поворота интерцепторы. Оси вращения интерцепторов параллельны плоскости вращения винта. Достигается эффективное управление движением подводного аппарата. 1 ил.

Изобретение относится к области морской подводной техники, а именно к конструкциям движительно-рулевых устройств подводных аппаратов, и предназначено для обеспечения поступательного движения и для изменения направления движения подводных аппаратов, преимущественно тихоходных.

Известны движительно-рулевые устройства торпед и торпедообразных аппаратов (см. например, Ю.А. Боженов и др. «Самоходные необитаемые подводные аппараты», Л., Судостроение, 1986, стр. 8, 9), выполненные в виде гребного винта и двух пар рулей: горизонтальных и вертикальных. Недостатком таких устройств является снижение эффективности рулей при малых скоростях движения, так как гидродинамические силы на рулях пропорциональны квадрату скорости.

Известны движительно-рулевые устройства, содержащие гребной винт в направляющей насадке, обеспечивающие повороты подводного аппарата путем изменения направления вектора тяги гребного винта. Указанное изменение может осуществляться двумя способами. Первый - механический поворот насадки с гребным винтом (см. например, движительно-рулевое устройство мезоскафа «Огюст Пикар». М.Н. Диомидов, А.Н. Дмитриев «Подводные аппараты». Л., Судостроение, 1966, стр. 112-113). Второй - изменение направления потока воды внутри неподвижной насадки за счет подачи воды из внешней среды через боковую поверхность насадки. В статье Феллоуз Б.У. и др. «Направляющие регулируемые насадки для гребных винтов подводных аппаратов» (см. Proc. 6^th Cranfield Fluidic Conf, Cambridge p.p. j339-j354) описано устройство, в котором указанная подача воды осуществляется через отверстия в боковой поверхности насадки, снабженные управляемыми заслонками.

Известен движитель, в котором подача воды внутрь насадки происходит при отклонении сегментов - рулей, являющихся частью насадки (патент RU 2139217 С1, опубл. 10.10.1999), взятый в качестве прототипа.

Движительно-рулевые устройства с изменяемым направлением вектора тяги гребного винта обеспечивают эффективное управление движением подводного аппарата, в том числе на малых скоростях. Недостатком таких устройств является снижение тяги гребного винта и, следовательно, скорости подводного аппарата при его поворотах или циркуляции. Это снижение обусловлено несовпадением направлений векторов тяги винта и скорости аппарата, а также уменьшением эффективности насадки вследствие нарушения осесимметричности ее обтекания.

Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является обеспечение эффективного управления движением подводного аппарата, в том числе и на малых скоростях, при сохранении скорости подводного аппарата во время его маневрирования и движения на циркуляции без увеличения его массогабаритных характеристик.

Технический результат заключается в создании конструкции движительно-рулевого устройства подводного аппарата, обеспечивающей как прямолинейное движение подводного аппарата, так и изменение направления движения без снижения тяги гребного винта и, следовательно, скорости подводного аппарата.

Указанный технический результат достигается тем, что на внутренней поверхности кольцевой направляющей насадки, в которой размещается гребной винт, установлены управляемые интерцепторы с возможностью поворота вокруг осей, параллельных плоскости вращения гребного винта.

Интерцептор, установленный на внутренней поверхности крыла, увеличивает его подъемную силу (см., например, В.И. Егоров «Подводные буксируемые системы» Л., Судостроение, 1984, стр. 139). Вследствие этого, на внутренней поверхности насадки, представляющей собой кольцевое крыло, при отклонении интерцептора возникает поперечная сила. Эта сила обеспечивает поворот подводного аппарата. При этом направление потока в насадке и, соответственно, вектора тяги гребного винта останется неизменным. В результате скорость движения подводного аппарата при поворотах и на циркуляции сохраняется.

Сущность изобретения поясняется чертежом, где показано движительно-рулевое устройство, продольный разрез.

Движительно-рулевое устройство представляет собой гребной винт 1, размещенный в направляющей насадке 2, на внутренней поверхности которой размещены интерцепторы 3 и 4. Интерцепторы имеют возможность поворота относительно осей 5 и 6, параллельных плоскости гребного винта 1. Для осуществления поворота интерцепторы снабжены приводами 7 и 8, которые, в частности, могут содержать зубчатые колеса, связанные с зубчатыми рейками, перемещение которых производится с помощью рулевых машинок. На чертеже интерцептор 3 показан повернутым на угол δ. Двигатель, вращающий винт, детали крепления движительно-рулевого устройства к подводному аппарату и проводка управления рулевыми машинками не показаны.

Работа движительно-рулевого устройства происходит следующим образом. При не отклоненных интерцепторах 3 и 4 гребной винт создает только продольную тягу, обеспечивающую прямолинейное движение подводного аппарата. По команде, подаваемой, например, на привод 7, происходит поворот интерцептора 3 на заданный угол, определяемый, в конечном счете, заданной величиной радиуса циркуляции аппарата. При повороте интерцептора возникает поперечная сила F.

Величина отклоняющей (поперечной) силы F, зависящей от угла отклонения интерцептора δ, определяется формулой:

где R - сила воздействия потока воды со скоростью V на интерцептор, поставленный под углом 90° к потоку, Н:

где, в свою очередь:

С_х - коэффициент лобового сопротивления интерцептора,

ρ - массовая плотность воды, кг/м³,

V - скорость набегающего потока, м/с,

S - эффективная площадь интерцептора, м².

Направление тяги гребного винта Т при этом не изменяется. Для обеспечения изменения направления движения как в левую, так и в правую сторону устанавливаются друг напротив друга как минимум два интерцептора. Изображенное движительно-рулевое устройство содержит два интерцептора и может обеспечить повороты подводного аппарата только в одной плоскости, например, в горизонтальной. Такое устройство может найти применение в подводных аппаратах, которые удерживаются на заданном отстоянии от грунта с помощью цепного гайдропа-ползуна. В качестве примера такого подводного аппарата можно указать французский «Эполяр» (см. Ю.А. Баженов и др. «Самоходные необитаемые подводные аппараты», Л., Судостроение, 1986, стр. 12). В случае, когда требуется управление в двух плоскостях, в направляющей насадке должны быть установлены четыре интерцептора.

Из проведенных экспериментально-теоретических работ следует, что поворот интерцептора может в 2-2,5 раза увеличить коэффициент подъемной силы крыла. Расчеты и конструктивные проработки, выполненные в обоснование предлагаемого движительно-рулевого устройства, показывают его полезность для обеспечения движения и маневрирования подводных аппаратов.

Таким образом, предлагаемая конструкция движительно-рулевого устройства обеспечивает прямолинейное движение подводного аппарата и изменение направления движения без снижения тяги гребного винта и, следовательно, скорости подводного аппарата, а также, в целом, обеспечивает эффективное управление движением подводного аппарата, в том числе и на малых скоростях, без увеличения его массогабаритных характеристик.

Движительно-рулевое устройство, содержащее гребной винт, размещенный в направляющей насадке, представляющей собой кольцевое крыло, отличающееся тем, что на внутренней поверхности направляющей насадки размещены с возможностью поворота интерцепторы, причем оси вращения интерцепторов параллельны плоскости вращения винта.

Изобретение относится к области судостроения, а именно к созданию движительно-рулевых комплексов, обеспечивающих движение и маневрирование судна в ледовых условиях.

Узел двигателя и способ установки такого узла // 2540039

Изобретение относится к области судостроения и касается конструкции, а также технологии монтажа и демонтажа узла пропульсивной установки судна. Судно содержит корпус и двигатель, причем двигатель включает по меньшей мере один туннельный элемент и по меньшей мере один узел движителя.

Кольцевое движительное устройство // 2531631

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано в конструкциях винтовых движителей и устройствах активного управления плавательными средствами.

Кольцевой судовой движитель // 2526303

Винт с кумулятивным эффектом // 2405713

Изобретение относится к судостроению, авиастроению, построению аэроглиссеров, судов на воздушной подушке и касается конструкций гребных и воздушных винтов в кольцевых насадках.

Судовой двигатель с гондолой, устанавливаемой под корпусом судна // 2372246

Изобретение относится к судовому движительному комплексу. .

Паром речной // 2332327

Изобретение относится к области водного транспорта, а именно к транспортировке автомобилей, другой колесной техники и пассажиров между берегами рек с ограниченной судоходностью.

Винтовой движитель // 2331546

Изобретение относится к винтовым движителям транспортных средств и может быть использовано на судах с гребными винтами и иных транспортных средствах, оснащенных воздушными винтами, а также на вентиляторах.

Пропульсивная система с электродвигателями // 2327596

Изобретение относится к судостроению, а именно к пропульсивным системам. .

Пропульсивная система соловьева // 2326021

Изобретение относится к судостроению, а именно к пропульсивным системам. .

Водометный двигательно-движительный комплекс // 2585207

Изобретение относится к области судостроения, а именно к водометным движителям. Водометный двигательно-движительный комплекс включает осесимметричный корпус в виде судовой кольцевой насадки, в котором размещены статор электродвигателя и подвижно установленное круговое кольцо. На внутренней стороне кругового кольца закреплены лопасти, которые представляют собой рабочее колесо движителя. Круговое кольцо подвешено на защищенных опорно-упорных конструкциях. При этом водометный двигательно-движительный комплекс оснащен круговым лопастным спрямляющим аппаратом, который расположен за рабочим колесом и установлен в корпусе. Длина лопаток спрямляющего аппарата составляет 0,5-0,6 внутреннего радиуса кругового кольца рабочего колеса, а лопасти рабочего колеса имеют длину 0,6-0,8 внутреннего радиуса кругового кольца. Число лопаток спрямляющего аппарата превышает число лопастей рабочего колеса, по меньшей мере, на две единицы. При этом образующей внутренней поверхности носовой части корпуса придана форма профиля, который позволяет обеспечить постоянство давления вниз по потоку в пределах по меньшей мере 1/3 длины проточного канала движителя. Достигается повышение КПД, улучшение акустических и вибрационных характеристик. 3 ил.

Комбинированный двигательно-движительный комплекс судна // 2617310

Изобретение относится к области судостроения и касается вопроса повышения эффективности использования водометных движителей для водоизмещающих судов. Комбинированный двигательно-движительный комплекс судна содержит корпус в виде осесимметричной судовой кольцевой насадки с размещенным в нем реверсивным электродвигателем погружного исполнения и оснащен размещенным вниз по потоку за рабочим колесом, соосно с ним, гребным винтом. Реверсивный электродвигатель имеет вмонтированный в корпус статор и подвижно размещенный в корпусе ротор. Бесступичное рабочее колесо состоит из лопастей, которые закреплены на внутренней стороне кругового кольца. Круговое кольцо подвешено на опорно-упорных конструкциях и закреплено внутри ротора упомянутого электродвигателя. Гребной винт расположен на конце гребного вала, который проходит наряду с дейдвудом. Гребной винт и рабочее колесо оборудованы приводами, которые выполнены с возможностью обеспечения им противоположного вращения и оснащены автономными стопорами, которые выполнены с возможностью обеспечения остановки их вращения независимо друг от друга. Достигается повышение КПД двигательно-движительного комплекса судна на всех режимах эксплуатации судна. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Водометный движительный комплекс // 2617622

Изобретение относится к области судостроения, а именно к водометным движителям. Водометный движительный комплекс содержит водовод, который выполнен в виде осесимметричной профилированной кольцевой насадки, внутри которой соосно размещено установленное на валу рабочее колесо. Рабочее колесо имеет ступицу с закрепленными к ней лопастями и оснащено прикрепленной к торцам лопастей кольцевой обечайкой. В корпусе водовода образована ответная под упомянутую обечайку круговая ниша, в которую подвижно помещена кольцевая обечайка и расположена заподлицо с внутренней поверхностью корпуса водовода. Форма спрямленного контура лопасти рабочего колеса в районе притыкания лопасти к кольцевой обечайке имеет серповидную наделку в сторону натекающего потока, радиус скругления которой составляет 4-5% от радиуса рабочего колеса. Достигается обеспечение повышенных акустических и кавитационных характеристик при одновременном сохранении КПД. 3 ил.

Кольцевая насадка для гребного винта плавучих средств // 2626423

Изобретение относится к судостроению, а именно к конструкции винтового привода судов. Кольцевая насадка для гребного винта плавучего средства имеет цилиндрическую форму с увеличенной шириной. Кольцевая насадка в установленном виде покрывает гребной винт и часть обтекателя винта таким образом, что выходной диаметр кольцевой насадки частично перекрывается обтекателем. Диаметры входного и выходного отверстия кольцевой насадки равны. Достигается увеличение реактивного тягового усилия и предотвращение кавитации гребного винта. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Рулевое устройство // 2629476

Изобретение относится к судостроению, а именно к управлению судами с помощью рулевых устройств. Рулевое устройство содержит водоходный канал, неподвижный насадок круглого поперечного сечения с помещенным внутри него гребным винтом, балансирными рулями, рулевую коробку с вертикальными боковыми стенками и горизонтальными перемычками. Баллеры соединены с перьями балансирных рулей, которые содержат нижние шарниры рулей. Шарниры закреплены на корпусе судна. Неподвижный насадок жестко соединен с рулевой коробкой посредством водоходного канала внутреннего переменного сечения, плавно переходящего от круга насадка до прямоугольника в начале рулевой коробки, а перья всех балансирных рулей выполнены с одинаковыми площадями и установлены на одинаковых расстояниях друг от друга. Рулевая коробка состоит из передней и жестко соединенной с ней посредством верхней и нижней горизонтальных пластин задней части. Вертикальные боковые стенки обеих частей коробок выполнены одинаковой высоты, а горизонтальные перемычки передней части коробки выполнены короче горизонтальных перемычек задней части коробки. Верхняя и нижняя горизонтальные пластины выполнены в виде одинаковых равнобоких трапеций. Нижние шарниры рулей установлены на нижней горизонтальной пластине коробки. Румпели жестко закреплены на баллерах, установлены на одинаковых углах относительно плоскостей симметрии перьев и выполнены одинаковой длины, а длины жестких тяг выполнены равными расстояниям между соседними нижними шарнирами. Достигается снижение потребной мощности рулевой машины. 3 ил.

Движительная установка // 2629812

Изобретение относится к судостроению, а именно к движительной установке. Движительная установка содержит несущую стойку, кожух, на конце которого расположен гребной винт, кольцевую насадку. Кольцевая насадка жестко закреплена на кожухе опорной конструкцией, которая содержит по меньшей мере три лопатки. Насадка имеет впускное отверстие и выпускное отверстие, посредством чего образуется канал для потока воды между впускным и выпускным отверстием через внутреннюю область кольцевой насадки. Гребной винт тянет судно в направлении (S1) движения. Опорная конструкция расположена между гребным винтом и несущей стойкой в направлении (S1) движения судна. Лопатки опорной конструкции расположены между внешним периметром кожуха и внутренним периметром насадки для приема потока воды от лопастей гребного винта. Достигается улучшение движительной установки. 20 з.п. ф-лы, 9 ил.