Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Современные движительно-рулевые и подруливающие устройства для морских и речных судов. Часть 1. Учебное пособие
.pdf
21
редуктор, размещенный в гондоле в канале ПУ. Общий вид такого ПУ с ВФШ
приведен на рис. 1, а ПУ с ВРШ в разрезе приведен на рис. 2.
Рассматриваемый тип ПУ имеет наилучшие технико-экономические характеристики: наибольшие значения относительного гидродинамического качества
ξ′ (аналог к.п.д. на швартовном режиме, ξ′=Pe/1.17(NeηmD)⅔ — определение
приведено в Части II настоящего пособия), минимальные значения массы и габаритов. К недостатку этого типа ПУ относится несимметричные значения тяги
на разные борта. Этот недостаток исключается в конструкции ПУ с парными,
разновращающимися ВФШ, общий вид которого показан на рис. 3.
Рис.1
Общий вид ПУ с ВФШ в поперечном канале
Рис. 2
Подруливающее устройство с ВРШ фирмы Brunvoll
22
Этот тип ПУ обеспечивает симметричную по величине тягу на оба борта и
самые высокие значения относительного гидродинамического качества, но при
этом имеет несколько большие значения по массе и габариту, и более сложную
конструкцию, чем ПУ с одним ВФШ. ПУ с ВФШ или с парными, разно вращающимися ВФШ, в отличие от ПУ с ВРШ для обеспечения реверса и регулирования величины тяги должны иметь привод с реверсивным двигателем и системой регулирования частоты вращения.
Рис. 3
Отечественное ПУ с парными разновращающимися ВФШ
В приведенных на рис. 1, 2 и 3 схемах ПУ принят вертикальный электро-
двигатель. Иногда по условиям размещения устанавливается горизонтальный
электродвигатель. При невозможности размещения двигателя так, чтобы оси
канала ПУ и двигателя лежали в одной плоскости, принимается дополнительный редуктор (конический или цилиндрический), также размещенный в корпусе судна. Примеры различных схем размещения двигателей приводов ПУ показаны на рис. 4.
23
Рис. 4
Вертикальный привод ПУ: а) размещён на раме ПУ; б) размещён на выше расположенной
палубе;
Горизонтальный привод ПУ: в) вал двигателя размещён в плоскости оси ПУ; г) вал двигателя
размещён в плоскости выше оси ПУ
В отечественной практике также были разработаны и созданы ПУ с ВРШ с
приводом от двух электродвигателей [22], показанные на рис. 5 и 6. Такая конструкция обеспечивает минимальный габарит ПУ (в первую очередь для конструкции, представленной на рис. 6), но основное преимущество такой схемы в
существенном увеличении эффективности ПУ на частичном режиме работы. На
режиме работы ПУ с ВРШ с тягой меньше 60% от номинальной работает один
двигатель, а при увеличении тяги свыше 60% подключается второй двигатель.
Для ПУ с ВФШ один двигатель работает при обеспечении тяги меньше 50%, а
свыше 50% включается второй двигатель. При этом к.п.д. привода на частичном режиме существенно выше, чем у привода с одним двигателем.
24
Рис. 5
Отечественное ПУ с ВРШ с двумя электроприводами и суммирующим редуктором
В конструкции ПУ, представленной на рис. 5, двигатели привода передают
крутящий момент на гребной вал через суммирующий, а затем угловой редукторы. В конструкции ПУ, представленной на рис. 6, оси валов обоих двигателей
привода расположены в одной плоскости с гребным валом симметрично под
острым углом относительно перпендикуляра к гребному валу. Крутящий момент от каждого двигателя передается непосредственно на зубчатое колесо, закрепленное на гребном валу. Кроме существенного выигрыша по габариту конструкция ПУ, представленная на рис. 6, обеспечивает более высокое значение
механического к.п.д., чем конструкция ПУ с суммирующим и угловым редукторами, представленная на рис. 5.
25
Рис. 6
Отечественное ПУ с ВРШ с двумя электроприводами
Кроме описанных выше типов ПУ с гребным винтом в канале для некоторых
типов специальных судов (буровых, исследовательских и т.п.) принимаются выдвижные ПУ с гребным винтом в цилиндрической симметричной насадке (рис. 7а).
Есть конструкции, где такое выдвижное ПУ в убранном состоянии работает,
как обычное ПУ, при этом его насадка является средней частью цилиндрического
канала, размещенного в корпусе судна и соединяющего оба борта (рис. 7б).
26
Рис. 7а Рис. 7б
Выдвижное подруливающее устройство
Описание конструкций и технических характеристик различных нашедших
широкое распространение типов современных ПУ приведено в Части II настоящего пособия.
В некоторых случаях, исходя из технических условий и требований,
предъявляемых к судну (кораблю или плавсредству), в качестве двигателя ПУ
принимаются гидромотор или дизель. Гидромотор, как правило, применяется
на судах, где в соответствии с решаемыми судном задачами развита общесудовая система гидравлики, либо, необходимо обеспечить снижение акустических
характеристик и других параметров, физических полей (электромагнитного и
др.). Дизель применяется там, где к помещению ПУ, по каким либо условиям
затруднен подвод силового кабеля, либо на плавсредствах не имеющих собственной энергетики.
Среди первых конструкций ПУ были конструкции, где гребной винт размещался в криволинейном канале с осью U или S образной формы на гребном
27
валу, проходящем через уплотнение в обечайке канала в корпус судна и соединенном через муфту с валом двигателя (рис. 8).
Рис. 8
ПУ с S-образным каналом
ПУ данного типа, несмотря на относительную простоту конструкции, не
получили распространение вследствие целого ряда существенных недостатков.
Такая конструкция ПУ требует большой ширины корпуса судна в месте размещения ПУ, а, следовательно, сложности в размещении его в оконечностях судна. Т.к. мощность, точнее крутящий момент, напрямую передается от двигателя
(высоко или среднеоборотного) на гребной винт, то его диаметр и гидравлическое сечение канала относительно небольшое и соответственно низкие тяговые
характеристики ПУ. Если принять для повышения крутящего момента редуктор
или низкооборотный двигатель, гидравлическое сечение увеличится, и соответственно повысятся тяговые характеристики ПУ, но при этом увеличатся существенно габариты и потребуется еще большая ширина корпуса судна.
3.1.3. Подруливающие устройства с двигателем привода, расположенным
внутри корпуса судна. Тип рабочего органа — крыльчатый движитель (КД)
Это тип ПУ представляет собой прямой канал прямоугольного сечения с
осью перпендикулярной ДП судна. Механизм КД размещен над каналом так,
что внешняя поверхность диска ротора на одном уровне с внутренней поверх-
28
ностью стенки канала, а лопасти КД внутри канала. Механизм КД и привод от
среднеоборотного двигателя размещены в корпусе судна, крутящий момент передаётся на вал ротора через понижающий конический и (или) цилиндрический
редуктор. Общий вид ПУ с КД приведен на рис. 9
Рис. 9
ПУ с крыльчатым движителем (КД)
В качестве двигателя ПУ с КД принимаются электродвигатель, реже гидромотор или дизель. ПУ с КД применяются на современных кораблях, судах и
плавсредствах значительно реже, чем ПУ с гребными винтами. Тем не менее,
они имеют свою устойчивую нишу в современном судостроении. Во-первых,
они применяются на судах, где в качестве главных движителей приняты КД.
Во-вторых, они применяются там, где важны те достоинства, которые присущи
ПУ с КД. К достоинствам ПУ с КД относятся: симметричная тяга на оба борта,
возможность плавного и динамичного регулирования величины и направления
тяги, что очень важно для системы динамического позиционирования, самые
низкие характеристики гидродинамического шума и обеспечиваются низкие
акустические характеристики всего ПУ, хороший доступ к механизмам КД и
приводу, расположенным в корпусе судна, конструктивно проще, при необходимости, обеспечить закрытие входного (выходного) отверстия канала ПУ прямоугольной формы. К недостаткам ПУ с КД относятся: более низкие по срав-
29
нению с ПУ с гребными винтами значения величины относительного гидродинамического качества ξ′ и, соответственно, большие значения массы и габаритов при одинаковых значениях тяги. Описание конструкции и технические характеристики нашедших распространение типов современных ПУ с КД приведено в Части II настоящего пособия. Там же приведено определение КД.
3.1.4. Подруливающие устройства с двигателем привода, расположенным
внутри корпуса судна. Тип рабочего органа – осевой или центробежный насос.
Конструкции ПУ с осевым насосом имели минимальное применение, и нет
примеров их применения в современном судостроении, тем ни менее рассмотрение ПУ такого типа представляется целесообразным.
Общий вид ПУ с осевым насосом приведен на рис. 10 и 11.
Рис. 10
Водомётное ПУ типа Гутше
На рис. 10 приведено ПУ, предложенное Гутше (в 50-е годы в ГДР) и
представляющее собой канал H образной формы (два параллельных канала
перпендикулярных ДП и один в плоскости ДП соединяющий их) круглого сечения с осевым насосом в соединяющем канале. Через отверстия нижнего канала осуществляется всасывание воды, а через одно из отверстий верхнего канала
выброс струи. В верхнем канале расположен клапан в виде полуцилиндра с
30
осью, совпадающей с осью насоса, который может попеременно перекрывать
выходное отверстие на том или другом борту. Промежуточные положения полуцилиндра обеспечивают регулирование величины тяги. На рис. 11 представлено ПУ с каналом T образной формы круглого сечения с осевым насосом в
вертикальном канале.
Рис. 11
Отечественное ПУ водомётного типа с Т-образным каналом
Вода засасывается через входное отверстие в днище судна, поднимается по
вертикальному каналу и выбрасывается струей на один из бортов за счет поворота заслонок запорных клапанов каждого борта в горизонтальном канале. На
выходе из канала на оба борта размещены сопла сужающие струю на выходе.
Регулирование величины тяги обеспечивается частичным разворотом заслонок.
Работы по разработке этого типа ПУ активно велись с конца 60-х и до начала
80-х годов в КБ «Винт» и получил обозначение ВПУ. Были разработаны и изго-
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]