ДВИЖИТЕЛЬНО-РУЛЕВАЯ КОЛОНКА
PROPULSION STEERING COLUMN

Изобретение относится к судостроению и может быть использовано при создании судовых движительных комплексов для пространственного перемещения объектов при одновременном обеспечении их управляемости.
Известна движительно-рулевая колонка, содержащая баллер, вертикальный приводной вал, конический редуктор, обтекаемую гондолу (обтекатель), закрывающую редуктор, гребной винт и перо руля (см. «Средства активного управления судами», Ленинград, издательство «Судостроение», 1969 г., стр.170). К недостаткам известного устройства относится невозможность обеспечения высокой мощности устройства из-за размещения гондолы внутри пера руля.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому техническому решению является движительно-рулевая колонка, содержащая баллер, соединенный с корпусом, гондолу с размещенным на ней гребным винтом и механизм поворота колонки (см. «Средства активного управления судами», Ленинград, издательство «Судостроение», 1969 г., стр.170, рис.131). Недостатком известной движительно-рулевой колонки является ее недостаточная работоспособность в условиях экстремальной нагрузки на колонку в виде ударных нагрузок от ледовых образований или других посторонних предметов. Любые удары по колонке приводят к образованию значительных изгибных напряжений в колонках, которые ведут к снижению работоспособности конструкции.
Целью настоящего изобретения является повышение работоспособности колонки в условиях экстремальной нагрузки и улучшение ее массово-габаритных характеристик.
Указанная цель достигается тем, что в известной движительно-рулевой колонке, содержащей баллер, соединенный с корпусом, гондолу с размещенным на ней гребным винтом и механизм поворота колонки,  соединение баллера с корпусом осуществляется в верхней части через опорный шар, а в нижней - через упорную тарелку, на которой закреплены упругие катки. При этом верхняя опора может быть совмещена с механизмом поворота колонки. Введение в конструкцию движительно-рулевой колонки таких опор позволяет существенно повысить жесткость баллера. Нагрузка, создаваемая гребным винтом, передается гондоле, через которую переходит на баллер и от него через упорную тарелку (нижняя опора) и катки передается на корпус судна. При этом расстояние от оси винта до места расположения нижней опоры значительно меньше, чем в известном решении, что позволяет существенно уменьшить изгибные напряжения. Возможность деформации упругих катков, количество которых определяется конкретной конструкцией движительно-рулевой колонки (но не менее трех), позволяет поворачиваться баллеру на определенный угол, и эту возможность баллеру предоставляет вторая, верхняя опора, выполненная в виде опорного шара. Применение в качестве верхней опоры шара, а не сферического подшипника вызвано компоновкой механизма поворота. Сложность заключается в том, что при размещении механизма поворота на каком-либо отдалении от оси качения баллера увеличивается угол между зубчатым колесом, закрепленным на баллере, и шестерней, передающей на него момент от электродвигателя. Совмещение верхней опоры с механизмом поворота колонки позволяет еще дополнительно повысить жесткость конструкции колонки, а следовательно, и ее работоспособность.
Предлагаемая конструкция движительно-рулевой колонки приведена на фигуре со следующими обозначениями:
1 - баллер;
2 - вертикальный приводной вал;
3 - конический редуктор;
4 - обтекаемая гондола;
5 - гребной винт;
6 - вал гребного винта;
7 - механизм поворота колонки;
8 - корпус;
9 - верхняя опора (опорный шар);
10 - нижняя опора (упорная тарелка);
11 - упругие катки.
Движительно-рулевая колонка содержит баллер 1. Вертикальный приводной вал 2, расположенный внутри баллера 1, связан с коническим редуктором 3, расположенным внутри обтекаемой гондолы 4. Внутри гондолы размещен и вал гребного винта 6, на котором находится сам гребной вал 5. Соединение баллера 1 с корпусом 8 осуществляется через две опоры: верхнюю опору в виде опорного шара 9 и нижнюю опору 10 в виде упорной тарелки, на периферии которой закреплены упругие катки 11. Механизм поворота колонки 7 совмещен в данном случае с верхней опорой 9.
Движительно-рулевая колонка работает следующим образом. От приводящего двигателя (не показан) крутящий момент передается на вертикальный приводной вал 2, который в свою очередь передает его через конический редуктор 3 на вал гребного винта 6 и на сам гребной винт 5. В процессе движения судна в экстремальных условиях на обтекаемую гондолу 4 оказывают механическое воздействие различные объекты (например, ледовые образования), что приводит к возникновению в баллере 1 существенных изгибных напряжений. Эта нагрузка через баллер 1 передается на нижнюю опору 10, а через нее - на упругие катки 11, на корпус 8 и далее на корпус судна (не показан). Упругие катки 11 нивелируют перемещения баллера 1, которые становятся возможными благодаря верхней опоре 9 в виде опорного шара.
Использование предлагаемой конструкции движительно-рулевой колонки позволяет существенно снизить напряжения на баллере при экстремальных условиях ее работы, что в свою очередь позволяет повысить работоспособность колонки. Уменьшение напряжений на колонке в свою очередь дает возможность сделать баллер с меньшим диаметром и толщиной стенки, а это ведет к улучшению массово-габаритных характеристик колонки.