Движительно-рулевая колонка с винтом регулируемого шага

Полезная модель относится к пропульсивным системам судостроения.
Известны традиционные конструкции пропульсивных систем, в которых движение судну задается с помощью винта, соединенного через валопровод с приводом [1].
Недостатком таких конструкций является плохая маневренность судна.
Частично такого недостатка лишена конструкция пропульсивной системы, в качестве которой выступает движительно-рулевая колонка с одним винтом, имеющая возможность обеспечить маневренность судна за счет возможности поворота колонки и, следовательно, вектора тяги в пределах 360° [2, 3, 4].
Недостатком такой конструкции является плохая управляемость тягой гребного винта и негативными динамическими процессами в приводах при переходных процессах изменения скорости судна.
Частично указанного недостатка лишена конструкция  пропульсивной системы с  регулируемым шагом гребного винта [5], в которой регулирование шага осуществляется управляющей тягой, расположенной в полой части вала, и гидроцилиндром, шток которого кинематически связан с управляющей тягой при помощи рычага, связанного  с управляющей тягой через серьгу.
Недостатком такой конструкции является сложность и большие габариты, что трудно реализовать в движительно-рулевых колонках.
Частично указанного недостатка лишена конструкция гребного винта с поворотными лопастями [6], являющаяся прототипом и содержащая вал со ступицей, размещенный на основании, поворотные лопасти, червячные редукторы, электродвигатели, причем роторы электродвигателей установлены симметрично по окружности ступицы и снабжены общим круговым статором.
Недостатком такой конструкции является её сложность, малая надёжность, связанная с большим количеством индивидуальных приводов на каждую лопасть, что, как известно, повышает вероятность выхода из строя в процессе эксплуатации.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является упрощение и повышение надёжности конструкции рулевых колонок с винтами регулируемого шага.
Это достигается тем, что привод выполнен в виде электродвигателя, через полый ротор которого и соосный с ним валопровод проходит невращающийся шток-толкатель ползуна кулисного механизма изменения шага лопасти, приводимый в движение посредством винтовой передачи и зубчатых зацеплений от отдельного привода механизма изменения шага.
На фиг. 1 показана конструкция движительно-рулевой колонки с механизмом изменения шага лопастей гребного винта, состоящая из корпуса 1, электродвигателя 2,  ротор 3 которого жестко закреплен на валу гребного винта 4, ползуна 5 кулисного механизма, расположенного в ступице  гребного винта 6 с имеющими возможность поворота вокруг своей оси лопастями 7, соединенного с ползуном, посредством подшипникового узла  8, шток-толкателя 9, резьбовой конец 10 которого зафиксирован от поворота муфтой 11 и образует винтовую (предпочтительнее роликовинтовую) передачу с гайкой 12, которая установлена в подшипниковом узле 13, закрепленном в корпусе колонки, гайка посредством зубчатого зацепления (редуктора) 14 соединена с электродвигателем 15, оснащенного нормально замкнутым тормозом 16, осевое перемещение штока-толкателя, а следовательно, и угол поворота лопастей отслеживается датчиком 17.
Работа механизма осуществляется следующим образом. При отключенном двигателе 15 и замкнутом тормозе 16 гайка 12 не вращается, соответственно шток-толкатель 9 в осевом направлении не перемещается, таким образом, шаг лопастей 7 фиксирован; при размыкании тормоза 16 и включении вращения двигателя 15 в прямом направлении гайка 12 начинает вращаться и двигает шток-толкатель 9 и связанный с ним ползун 5 вперед, уменьшая угол поворота (шаг) лопастей 7, при достижении требуемого угла поворота (шага) лопастей, определяемого датчиком 17, двигатель 15 отключается, а тормоз 16 замыкается; при необходимости увеличения угла поворота (шага) лопастей 7 двигатель 15 вращается в обратном направлении.
Предлагаемое техническое решение является новым: отличие от прототипа – применение в качестве привода электродвигателя, через полый ротор которого и соосный с ним валопровод проходит невращающийся шток-толкатель ползуна кулисного механизма изменения шага лопасти, приводимый в движение посредством винтовой передачи и зубчатых зацеплений от отдельного привода механизма изменения шага.
Источники информации:
1.  Гофман А.Д. Движительно-рулевой комплекс и маневрирование судна. Л.; «Судостроение», 1988, 360 с.;
2.  Патент на полезную модель RU 114662;
3.  www.roils-royce.com;
4.  www.schottel.com;
5.  Патент   RU 2457147;
6.  Патент RU 2387573.