Корабен рулев винт
Изобретението се отнася до корабостроенето, до системите за задвижване на кораби, предназначени за работа в лед. Същността на изобретението се състои в това, че в витлото на кормилото, съдържащо багажник и гондола с елементи на задвижващ механизъм и витлов вал, върху конзолната изпъкнала част на който витлото е фиксирано в направляваща дюза и елементи за разбиване на лед под формата на лопатки или лопатки, фиксирани пред витлото с възможност за раздробяване на лед, последните са монтирани на разстояние 0 0,02-0,25 от диаметъра на витлото от равнината на входа е равен на дюзата, а диаметърът им е 0, 6-0,8 диаметър на витлото. Лопатките или лопатките на ледоразбиващите елементи са равномерно разпределени по обиколката в равнината, напречна на вала на витлото. Използването на изобретението подобрява работата на корабите при плаване в лед, предпазвайки входа на дюзата на витлото на руля от запушване с ледени фрагменти. 1 з.п.ф-ли, 2 ил.
Изобретението се отнася до корабостроенето, по-специално до задвижващата система на кораб, предназначен за работа в лед.
Понастоящем се обръща голямо внимание на използването на витла на корабния рул, които осигуряват движението и маневрирането на кораба в ледени условия.
Витлата на руля на кораба са широко известни, осигуряващи движение и маневриране на кораба в ледени условия от типа Azipod от Kvaerner Masa-Yards, работещи в режим на теглене и съдържащи обтекаема стойка и торпедообразна гондола с елементи на задвижващия механизъм, разположени вътре в тях, и витлов вал, върху конзолната част на който е фиксиран витло (вижте например Azipod, Ръководство за проекта , Kvaerner Masa-Azipod, Ръководство, 19 септември 95 g).
Недостатъкът на известното устройство е, че витлото не е защитено от разрушително действие.лед, а ефективността на витлото с лопатки с фиксирана стъпка е недостатъчна.
Известни са корабни кормилни витла на норвежката компания Ugland Offshore, работещи в режим на теглене и съдържащи обтекаема стойка и торпедообразна гондола с елементи на задвижващия механизъм и витлов вал, поставени вътре в тях, върху чиято конзолна част е фиксиран витло с управляема стъпка, монтирано вътре в направляващата дюза (вижте например проспекта на компанията Ugland Offshore, Норвегия, на ледоразбивачите "Феника", "Нордика").
Недостатък на известното устройство е несигурността на лопатките на витлото от разрушителното действие на леда и незадоволителната работа на кораба при плаване в тежки ледове, поради запушване на входа на дюзата с ледени блокове, засмукани от витлото, което води до рязко намаляване на тягата на задвижващия комплекс и увеличаване на вибрациите на корпуса на кораба. В този случай често се наблюдават внезапни спирания на кораба, което увеличава риска от сблъсък с плавателен съд, движещ се в каравана. Ако леден къс се заклещи между лопатките и дюзата, докато корабът се движи в гъст лед, може да не е възможно да го отстраните, когато витлото е обърнато.
Известен е и витло на корабен рул за движение и маневриране на плавателен съд в ледени условия, съдържащ обтекаема стойка и торпедообразна гондола с елементи на задвижващия механизъм, разположени вътре в тях, витлов вал, върху конзолната изпъкнала част на който е закрепен витло в направляваща дюза и ледоразбиващи елементи, направени под формата на лопатки или лопатки, фиксирани пред витлото с възможността за разбиване и раздробяване на лед (виж финландски патент N 91513 A, 31.03.94, B 63 H 5/16) - прототип.
Недостатъкът на известното устройство еизлагането на входа на направляващата дюза от запушването му с ледени фрагменти, невъзможността за изхвърляне на ледени късове от дюзата поради много малкия размер на ледоразбиващите елементи в сравнение с диаметъра на витлото.
Известното устройство е предназначено за разрушаване (раздробяване) на лед и преминаването му през дюзата. Такава операция е осъществима само за тънък лед, в който работят относително малки витла, например задвижващите системи на пристанищни ледоразбивачи. При тежки ледени условия на арктическия лед известното устройство е неефективно, тъй като не е в състояние да изхвърля големи ледени късове от входа на дюзата, а малките ледени късове, увлечени в дюзата, намаляват ефективността на задвижващия агрегат.
Заявеното изобретение е насочено към подобряване на характеристиките на корабите за ледена навигация чрез осигуряване на надеждна защита на входа на направляващата дюза на витлото на кормилото на кораба от запушване с ледени фрагменти и повишаване на ефективността на използване на витлата на корабния рул в тежки ледови условия.
Тази цел се постига чрез факта, че ледоразбиващите елементи под формата на лопатки или лопатки в точката на техния максимален диаметър са разположени от равнината на входа на дюзата на разстояние 0,02-0,25 от диаметъра на витлото, а диаметърът на лопатките или лопатките е равен на 0,6-0,8 от диаметъра на витлото. В този случай лопатките или лопатките са разположени равномерно по протежение на обиколката в равнината, напречна на вала на витлото.
Същността на претендираното изобретение се илюстрира с чертежи, където фигура 1 показва витло на корабен рул с ледоразбиващи елементи; на фиг. 2 - резултати от моделни тестове на двигател с ледоразбиващи елементи.
Корабната витлова колона (фигура 1) се състои от рационализирана стойка 1 иторпедообразна гондола 2, вътре в която са разположени елементи на задвижващия механизъм (не са показани на фигура), и витлов вал 3, върху конзолната изпъкнала част на който е фиксиран витло 4, монтирано вътре в направляващата дюза 5. Ледоразбиващите елементи 6 под формата на лопатки или лопатки са фиксирани върху вала на витлото 3 пред витлото и дюзата на разстояние = (0. 02-0,25) DВ, където DВ е диаметърът на опорния винт на витлото. Водещата дюза е фиксирана върху тялото на гондолата 2 с помощта на скоби 7, а колоната на руля като цяло е фиксирана в задния край на кораба 8 (колоната на руля може да бъде монтирана и в носа на кораба).
Остриетата или остриетата 6 са направени с повишена якост, т.е. по-масивни от необходимото за изпълнение на функцията за насочване на водния поток, така че да изпълняват ефективно друга основна функция - унищожаване и изхвърляне на леда в зоната пред дюзата.
Диаметърът на остриетата или остриетата за разбиване на лед е избран по такъв начин, че те ефективно да изпълняват функционалното си предназначение: ефективно да изхвърлят и разбиват лед и да образуват поток пред дюзата. За да направите това, техният диаметър трябва да бъде 1,5-2 пъти диаметъра на главината на витлото. Горната граница на диаметъра на лопатките или лопатките се избира от необходимостта да се изпълни очевидното изискване за недопустимост на появата на по-значителни натоварвания от лед върху вала на витлото, отколкото от отворено витло. Лопатките (остриетата) в процеса на работа на задвижващия комплекс често ще трябва да мелят лед. В този случай леденият момент на съпротивление срещу въртене ще бъде пропорционален на техния диаметър на степен (2-2,5) (вижте например 5th Lips Propeller Symposium, Drunen, The Nethorlands, 19-20 май, 1983 г.). Следователно изборът на диаметъра на остриетата за разбиване на лед е темаизследвания, които трябва да се извършват, като се вземат предвид както характеристиките на задвижващия комплекс, така и задните контури на кораба и условията на неговото плаване в лед. Моделните тестове показват, че изборът на диаметър на лопатките или лопатките в диапазона 0,6-0,8 от диаметъра на витлото е оптимален.
Остриетата за разбиване на лед трябва да бъдат монтирани пред направляващата дюза на известно разстояние от носовия ръб на дюзата. При много близко разположение на лопатките от входа на дюзата, изхвърлянето на ледените късове от лопатките ще бъде затруднено от смукателните сили на дюзата. В този случай всички ледени късове в областта на входа на дюзата ще бъдат унищожени от лопатките чрез фрезоване, което ще консумира енергията на въртене на вала и ще натовари вала. Лопатките обаче не могат да се монтират далеч пред дюзата, тъй като ще загубят способността си да защитават перката и дюзата. Резултатите от моделните тестове показват, че оптималното разстояние между лопатките (лопатките) в точката на техния максимален диаметър и входната равнина на дюзата е 0,02-0,25 от диаметъра на витлото в дюзата.
Лопатките или лопатките за разбиване на лед трябва да бъдат монтирани равномерно в равнина, напречна на вала на витлото, за да се изключат инерционните натоварвания върху вала.
Диаметърът на ледоразбиващите лопатки (лопатките), техният брой и разстоянието от предния ръб на дюзата за всеки отделен кораб и ледените условия на неговото плаване трябва да бъдат избрани въз основа на тестове в хидродинамичния и ледения експериментален басейн.
Инсталирането на ледоразбиващи лопатки пред дюзата неизбежно води до намаляване на хидродинамичната ефективност на задвижващата система. Поради това беше необходимо да се оцени степента на влияние на лопатките (лопатките) върху хидродинамичната ефективност на предложените в приложениетохамал. Авторите на приложението проведоха специални сравнителни хидродинамични тестове на витлото според приложението и изолирания комплекс "винт-дюза". И в двата случая е използван един и същ комплект витло-дюза, а лопатките (лопатките) са моделирани чрез инсталиране на допълнителен модел на витло с четири лопатки на различни разстояния пред дюзата, чийто диаметър е 0,7 от диаметъра на витлото в дюзата. С помощта на динамометри са измерени хидродинамичният упор на вала TB, въртящият момент Q, упорът на дюзата TN, както и честотата на въртене на вала n и скоростта на задвижване V. D е диаметърът на винта в дюзата; относителна стъпка = V/nD и ефективност на двигателя .
Резултатите от моделните тестове са представени на фигура 2, където стойностите са нанесени по абсцисната ос, а стойността на KT, KQ и P е нанесена по ординатната ос. Криви (4), (5) и (6) показват съответно промяната в KT, KQ и P, които са свързани с предложения двигател.
По този начин може да се види, че инсталирането на въртящи се лопатки пред направляващата дюза не влошава хидродинамичната ефективност на витлото според приложението в сравнение с комплекса витло-дюза.
Витлото на руля на кораба работи по следния начин. Витлото по време на въртене развива акцент, който осигурява движението на съда. Благодарение на използването на направляваща дюза, акцентът се увеличава допълнително с 20-25%. Лопатките или лопатките, въртящи се заедно с витлото, изхвърлят или унищожават леда и предотвратяват затварянето на входа на дюзата.
1.Корабен рулев винт за движение и маневриране на кораба в ледени условия, съдържащ обтекаема стойка и гондола с елементи на задвижващия механизъм, разположени вътре в тях, витлов вал, върху конзолната изпъкнала част на който е закрепен витло в направляваща дюза и ледоразбиващи елементи, направени под формата на лопатки или лопатки, фиксирани пред витлото с възможност за счупване и раздробяване на лед , характеризиращ се с това, че лопатките или частите на лопатките в точката на техния максимален диаметър са разположени от равнината на входа на дюзата на разстояние 0,02 - 0,25 от диаметъра на витлото, а диаметърът на лопатките или лопатките е избран да бъде 0,6 - 0,8 от диаметъра на витлото.
2. Колоната съгласно претенция 1, характеризираща се с това, че лопатките или лопатките на ледоразбиващите елементи са разположени равномерно около обиколката в равнината, напречна на вала на витлото.