ЯКОРНАЯ ЛЕБЕДКА
ANCHOR WINCH

Изобретение относится к оборудованию для постановки на якорь судов, а именно к якорным лебедкам [B63B 21/00, B63B 21/04, B63B 21/16, B66D 1/00, B66D 1/12, B66D 1/14, B66D 1/16, B66D 1/28, B66D 1/56, B66D 1/60].
Из уровня техники известна ЯКОРНАЯ ЛЕБЕДКА ШТОКЕР [RU 193467 (U1), опубл.: 30.10.2019], состоящая из привода, приводного вала, барабана с зацепными упорами и с намотанным на него якорным канатом, механизма свободного сброса якоря, расположенного на приводном валу, оборудованного обгонной муфтой, и соединенного с барабаном, отличающаяся тем, что механизм свободного сброса якоря оборудован роликом со встроенной в него упомянутой обгонной муфтой, имеющим выполненную по его наружной поверхности винтовую нарезку в виде канавки, заканчивающейся упором в конце, при этом механизм свободного хода снабжен шлицевым валом, жестко закрепленным на приводном валу, установленной на нем с возможностью смещения в осевом направлении шлицевой втулкой с зацепными упорами и кольцевой канавкой, выполненной по ее наружной поверхности, фрикционной шлицевой шайбой и вилочным толкателем шлицевой втулки, состоящим из пластины с упором, вставленным внутрь кольцевой канавки ролика с одной стороны, и вилки, вставленной внутрь кольцевой канавки шлицевой втулки с другой, размещенным на каретке с обеспечением свободного хода вилочного толкателя «вправо-влево» параллельно оси шлицевого вала в зависимости от направления вращения приводного вала мотор-редуктора привода, при этом шлицевая втулка и шлицевая шайба подпружинены между собой.
Также известна ЯКОРНАЯ ЛЕБЕДКА С УПРАВЛЯЕМЫМ СБРОСОМ ЯКОРЯ [RU202471 (U1), опубл.: 19.02.2021], состоящая из привода, приводного вала, барабана с зацепными упорами и с намотанным на него якорным канатом, механизма сброса якоря, соединенного с барабаном, расположенного на шлицевом валу, жестко закрепленном на приводном вале, оборудованного роликом, со встроенной в него обгонной муфтой, имеющим винтовую нарезку в виде наружной канавки, заканчивающейся упором в конце, при этом механизм свободного хода снабжен шлицевым валом, жестко закрепленном на приводном валу, установленной на нем с возможностью смещения в осевом направлении шлицевой втулкой с зацепными упорами и кольцевой канавкой, выполненной по ее наружной поверхности, фрикционной шлицевой шайбой, и вилочным толкателем шлицевой втулки, состоящим из пластины с упором, вставленным внутрь кольцевой канавки ролика с одной стороны, и вилки, расположенной на шлицевой втулке, с другой, размещенным на каретке с обеспечением свободного хода вилочного толкателя «вправо-влево» параллельно оси шлицевого вала в зависимости от направления вращения приводного вала мотор-редуктора привода, при этом шлицевая втулка и шлицевая шайба подпружинены между собой, отличающаяся тем, что шлицевая втулка имеет жестко закрепленную щеку с упомянутыми зацепными упорами, с одной стороны, и регулируемый упор, закрепленный на шейке шлицевой втулки, с другой, вилка вилочного толкателя расположена на шейке шлицевой втулки с обеспечением ее свободного хода «вправо-влево» в промежутке между щекой и регулируемым упором без расцепления зацепных упоров, при этом якорный канат «сматывается-разматывается» под действием привода в зависимости от направления вращения приводного вала мотор-редуктора.
Наиболее близким по технической сущности является ЯКОРНАЯ ЛЕБЕДКА С РЕГУЛИРУЕМЫМ ПО ВЫСОТЕ УПРАВЛЯЕМЫМ СБРОСОМ ЯКОРЯ [RU203909 (U1), опубл.: 27.04.2021], состоящая из привода, приводного вала, барабана с зацепными упорами и с намотанным на него якорным канатом, механизма сброса якоря, соединенного с барабаном, расположенного на шлицевом валу, жестко закрепленном на приводном валу, оборудованного роликом, со встроенной в него обгонной муфтой, имеющим винтовую нарезку в виде наружной канавки, заканчивающейся упором в конце, при этом механизм свободного хода снабжен шлицевым валом, жестко закрепленном на приводном валу, установленной на нем с возможностью смещения в осевом направлении шлицевой втулкой с зацепными упорами и кольцевой канавкой, выполненной по ее наружной поверхности, фрикционной шлицевой шайбой и вилочным толкателем шлицевой втулки, состоящим из пластины с упором, вставленным внутрь кольцевой канавки ролика с одной стороны, и вилки, расположенной на шлицевой втулке с другой, размещенным на каретке с обеспечением свободного хода вилочного толкателя «вправо-влево» параллельно оси шлицевого вала в зависимости от направления вращения приводного вала мотор-редуктора привода, при этом шлицевая втулка и шлицевая шайба подпружинены между собой, отличающаяся тем, что шлицевая втулка имеет жестко закрепленную щеку с упомянутыми зацепными упорами, ролик имеет определенное количество винтовых канавок, число которых определяет максимальную высоту управляемого приводом спуска якоря от борта судна до поверхности воды, а требуемая высота управляемого спуска, в зависимости от высоты борта, задается регулируемым упором путем закрепления его на шейке шлицевой втулки на определенном расстоянии от щеки втулки, после чего, при достижении вилкой регулируемого упора и взаимодействия с ним, зацепные упоры разводятся и происходит свободный сброс якоря.
Основной технической проблемой аналогов и прототипа является низкая надежность и высокая вероятность заклинивания механизма сброса, обусловленные приведением в действие барабана и механизма сброса от одного привода, при этом механизм сброса выполнен с возможностью возвратно-поступательного движения вдоль вращающегося на валу барабана. Причиной заклинивания может быть также нагрузка, действующая на барабан и привод, а также соединяющие их конструктивные элементы, которые приводят к появлению люфтов. Кроме того, описанное устройство обладает малым быстродействием из-за движения вилочного толкателя механизма автосброса по винтовой нарезке, имеющей значительную длину.
Задачей изобретения является устранение недостатков прототипа.
Техническим результатом изобретения является повышение надежности и быстродействия якорной лебедки.
Указанный технический результат достигается за счет того, что якорная лебедка, состоящая из рамы, привода, приводного вала, барабана с муфтой и намотанным на него якорным канатом, механизма сброса якоря, отличающаяся тем, что привод выполнен в виде двух мотор-редукторов, смонтированных с двух сторон приводного вала на раме, редукторы которых кинематически соединены с приводным валом, муфта выполнена с возможностью передачи крутящего момента от вала привода на барабан, а с противоположной стороны упомянутых зацепных упоров смонтирован механизм возврата барабана, механизм сброса якоря выполнен в виде привода автосброса на основе отдельного мотор-редуктора с возможностью управления расцеплением муфты, для чего на валу упомянутого привода смонтирован эксцентрик с роликом на его торце, который при повороте вала привода автосброса якоря приходит во взаимодействие с боковой стенкой барабана, приводит его в поступательное движение вдоль приводного вала и размыкает муфту, при этом механизм возврата барабан при повороте эксцентрика привода автосброса в обратную сторону возвращает барабан в исходное положение и замыкает муфту, с противоположной эксцентрику стороны на валу привода автосброса смонтирована нажимная втулка, выполненная с эксцентриситетом с возможностью взаимодействия с концевыми выключателями крайних положений барабана, привод автосброса, тяговые мотор-редукторы и концевые выключатели подключены к плате управления, к которой также подключены органы управления мотор-редукторами.
В частности, тяговые мотор-редукторы выполнены червячными, самоконтрящимися с возможностью синхронной работы.
В частности, мотор-редуктор привода автосброса выполнен с червячно-планетарной передачей.
В частности, механизм возврата барабана выполнен в виде пружины сжатия, надетой на приводной вал.
В частности, механизм возврата барабана выполнен в виде отдельного мотор-редуктора с эксцентриком на валу, который при повороте вала мотор-редуктора приходит во взаимодействие с боковой стенкой барабана, приводит его в поступательное движение вдоль приводного вала и замыкает муфту.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 показан вид спереди якорной лебедки при сцепленной кулачковой муфте.
На фиг.2 показан вид сверху якорной лебедки при расцепленной кулачковой муфте.
На фиг.3 показан общий вид якорной лебедки при расцепленной кулачковой муфте.
На фиг.4 показан общий вид якорной лебедки при сцепленной кулачковой муфте.
На фиг.5 показан вид сзади якорной лебедки при отжатом концевом выключателе.
На фиг.6 показан вид сзади якорной лебедки при нажатом концевом выключателе.
На фигурах обозначено: 1 – рама, 2 – вал, 3 – барабан, 4 – пружина, 5 – кулачковая муфта, 6 – тяговые мотор-редукторы, 7 – привод автосброса, 8 – концевые выключатели, 9 – эксцентрик, 10 – нажимная втулка.
Осуществление изобретения
Якорная лебедка содержит раму 1 (см. Фиг.1). Рама 1 содержит основание, заднюю и боковые стенки. Между боковыми стенками рамы 1 на валу 2 свободной посадкой смонтирован барабан 3.
Вал 2 опирается на подшипники (на фигурах не показаны), смонтированные в отверстиях в боковых стенках рамы 1.
Между одной из боковых стенок рамы 1 и торцом барабана 3 смонтирован механизм возврата барабана, выполненный в виде пружины 4, надетой на вал 2. Пружина 4 выполнена в виде пружины сжатия.
В одном из вариантов реализации механизм возврата барабана выполнен в виде отдельного мотор-редуктора с эксцентриком на валу (на фигурах не показаны), который при повороте вала мотор-редуктора механизма возврата барабана приходит во взаимодействие с боковой стенкой барабана 3, приводит его в поступательное движение вдоль приводного вала и замыкает кулачковую муфту 5.
С другой стороны барабана 3 на валу 2 смонтирована полумуфта кулачковой муфты 5. Вторая полумуфта смонтирована на самом барабане 3 с той же стороны.
Вал 2 с двух сторон соединен с редукторами тяговых мотор-редукторов 6, смонтированных к боковым стенкам снаружи рамы 1. Тяговые мотор-редукторы 6 выполнены червячными, самоконтрящимися.
Тяговые мотор-редукторы 6 выполнены с возможностью синхронной работы одновременно в любом направлении вращения.
За задней стенкой рамы 1 смонтирован привод автосброса 7 якоря (расцепления кулачковой муфты 5) и плата управления (на фигурах не показана) (см. Фиг.2). К реле платы управления подключены тяговые мотор-редукторы 6 и привод автосброса 7, а также концевые выключатели 8 крайних положений барабана 3, при этом один из концевых выключателей 8 работает на расцепление кулачковой муфты 5, а другой на ее сцепление.
К плате управления подключены органы управления, выполненные в виде кнопок, обеспечивающих управление сбросом якоря (расцеплением кулачковой муфты 5), подъёмом якоря, фиксации (сцеплением кулачковой муфты 5) и травлением (отпусканием) якоря (на фигурах не показаны).
Привод автосброса 7 выполнен в виде мотор-редуктора с червячно-планетарной передачей. На выходном валу привода автосброса 7, проходящего сквозь заднюю стенку рамы 1 смонтирован эксцентрик 9, расположенный между боковой стенкой рамы 1 и барабана 3 ортогонально оси вращения кулачковой муфты 5. На торце эксцентрика 9 смонтирован ролик.
С противоположной эксцентрику 9 стороны на выходном валу привода автосброса 7 смонтирована нажимная втулка 10, выполненная с эксцентриситетом, с возможностью попеременного взаимодействия с концевыми выключателями 8 крайних положений барабана 3 (нажатие  и отжатие), которые подключены к плате управления.
Два тяговых мотор-редуктора 6 обеспечивают положение барабана 3 по центру лебёдки, компактность и балансировку лебедки, заменяя собой один более мощный габаритный двигатель, монтируемый, как правило, с одного из торцов вала 2 барабана 3.
Для сброса якоря однократно нажимают кнопку сброса якоря и с помощью платы управления включают тяговые мотор-редукторы 6 и привод автосброса 7. Происходит вращение барабана 3 и размотка намотанного на барабан 3 шнура с якорем. Одновременно с вращением вала 2 барабана 3 происходит вращение привода автосброса 7 и поворот эксцентрика 9, ролик которого обеспечивает снижение силы трения между входящими во взаимодействие эксцентриком 9 и торцом барабана 3 и предотвращает их износ. Эксцентрик 9 при повороте своим торцом толкает барабан 3 вдоль вала 2, сжимая пружину 4 в варианте реализации механизма возврата барабана в виде, соответственно, пружины и расцепляя кулачковую муфту 5 (см. Фиг.3).
При полном расцеплении полумуфт кулачковой муфты 5 нажимная втулка 10 привода автосброса 7 (см. Фиг.5) нажимает на один из концевых выключателей 8, который через плату управления отключает тяговые мотор-редукторы 6 и мотор-редуктор привода автосброса 7, при этом барабан 3, перемещающийся вдоль вала 2, освобождается и дальнейшая размотка шнура осуществляется за счет свободной посадки барабана 3 на валу 2 и массы якоря.
При достижении якорем дна, нажатием кнопку подъёма якоря однократно, включается мотор-редуктор привода автосброса 7 который вращает нажимную втулку 10 (см. Фиг.6) и эксцентрик 9 в противоположную сторону, отодвигая торец эксцентрика 9 от барабана 3, а нажимной втулкой 10 нажимая на один из концевых выключателей 8, который разамыкает цепь управления привода автосброса 7. В варианте реализации механизма возврата барабана в виде пружины 4, она толкает барабан 3 и обеспечивает тем самым зацепление полумуфт кулачковой муфты 5 (см. Фиг.4).
В варианте реализации механизма возврата барабана, выполненного в виде отдельного мотор-редуктора с эксцентриком на валу (на фигурах не показаны), поворот вала мотор-редуктора механизма возврата барабана происходит одновременно с поворотом эксцентрика 9 привода автосброса 7, происходит взаимодействие эксцентрика механизма возврата барабана с боковой стенкой барабана 3, приводит его в возвратное движение вдоль приводного вала и замыкает кулачковую муфту 5.
Барабан 3 зафиксирован на валу 2 кулачковой муфтой 5. В этом положении барабана 3 с помощью кнопок подъема или травления (отпускания) якоря включаются тяговые мотор-редукторы 6, с помощью которых вращая вал 2 в разные стороны поднимают или травят (отпускают) якорь.
К плате управления с помощью модуля связи подключен блок дистанционного управления с возможностью управления лебедкой по радиоканалу.
Технический результат – повышение надежности и быстродействия якорной лебедки достигается за счет выполнения механизма автосброса в виде отдельного привода автосброса 7 (расцепления кулачковой муфты 5), выполненного в виде мотор-редуктора, на валу которого смонтирован эксцентрик 9, воздействующий на барабан 3, придавая ему возвратно-поступательное движение по валу 2 и расцепляя кулачковую муфту 5, при этом обратное зацепление полумуфт кулачковой муфты 5 осуществляется за счет обратного движения эксцентрика 9 и воздействия на барабан 3 механизма возврата барабана. Одновременно нажимная втулка 10 обеспечивает замыкание/размыкание концевых выключателей 8 крайних положений барабана 3, автоматически включая/отключая мотор-редуктор привода автосброса 7 и тяговые мотор-редукторы 6, благодаря чему нет необходимости удерживать кнопки управления якорной лебедкой. Таким образом, для быстрого автосброса достаточно провернуть вал 2 и вал мотор-редуктора привода автосброса 7 одновременно. Такая конструкция якорной лебедки обеспечивает ее быстродействие, возможность травить (отпускать) якорь за счёт кинематически независимого от вращения вала 2 привода автосброса 7, а пара тяговых мотор-редукторов 6, смонтированных с двух сторон обеспечивают уравновешивание вращающегося вала 2, снижают динамические нагрузки на подшипниковые узлы, на которых смонтирован упомянутый вал 2 и увеличивают их срок службы и срок службы якорной лебедки. Кроме того, использование двух тяговых мотор-редукторов 6 позволяет повысить крутящий момент и снизить энергопотребление.