РЫБОЛОВНОЕ СУДНО С МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫМ ДВУХСТУПЕНЧАТЫМ ЛОПАСТНЫМ ДВИЖИТЕЛЕМ

Полезная модель относится к области судостроения, в частности к конструкциям рыболовных судов, преимущественно среднего и большого водоизмещения (средней и большой длины), оснащенных различными орудиями лова, и может быть использована при проектировании и строительстве судов рыбопромыслового флота различных классов и назначения.
Известны суда с многофункциональными двухступенчатыми движителями. Например, английское грузовое судно прибрежного плавания «Хоо Креек» с винто-рулевой колонкой (ВРК) Аквамастер (Aquamaster) с соосными гребными винтами противоположного вращения (СГВ) (см. Приложение 1 к описанию - проспект Aquamaster-Rauma, Савикури Я. ВРК Аквамастер с винтами пртивоположного вращения. А/О Аквамастер-Раума. Раума, Финляндия) или паромы Hamanasu и Askashia, эксплуатирующиеся в Японии с 2004 г. (см. Levander О. New Concepts in Ferry Propulsion. Scandinavian Shipping Gazette, September 28, 2007.) Паромы оснащены многофункциональным двухступенчатым движителем, получившим название CRP Azipod. Этот движитель представляет собой комбинацию обычного гребного винта регулируемого шага (ВРШ, передняя ступень) и гребного винта колонки типа Azipod, разрешенной кормовее ВРШ. Винт колонки Azipod и ВРШ работают в режиме винтов противоположного вращения (Contra rotating propeller, CRP). Указанные суда обладают преимуществами, которые обеспечивают многофункциональные двухступенчатые лопастные движители (энергосбережение, улучшение маневренных качеств судна), однако характеризуются повышенной технологической сложностью (движитель CRP Azipod) или пониженной надежностью (поворотные колонки, в том числе и ВРК Аквамастер, некоторые классификационные общества требуют устанавливать на судно в количестве не менее двух, см. Правила классификации и постройки морских судов Российского морского регистра судоходства, 2010, том 2, п.7.1.2).
Наиболее близким техническим решением к заявленному по своему назначению, размерениям, конструкции и общей компоновке, принятым за ближайший аналог (прототип) полезной модели, является рыболовное судно Nippon Maru (сейнер для кошелькового лова), используемое как исследовательское судно Исследовательским рыболовным агентством. Fisheries Research Agency, Япония (см. http://www.Kamome-propeller.co.jp/en./ships/nipponmaru, см. Приложение 2 к описанию). Nippon Мaru является первым в мире рыболовным судном, которое оснащено многофункциональным двухступенчатым лопастным движителем. Компоновка этого движителя соответствует CRP Azipod. Однако для второй ступени движителя используется не электрическая, а механическая передача. При этом, корпус поворотной колонки, на котором закреплен задний гребной винт, выполнен в виде балансирного руля.
Недостатком ближайшего аналога (прототипа) является ограниченность функциональных возможностей пропульсивного комплекса судна, а именно: передняя и задняя ступени лопастного движителя могут обеспечивать упор только в реактивном режиме, что требует передачи дополнительной мощности. Кроме того, компоновка передней и задней ступеней лопастного движителя судна при их соосном расположении не обеспечивает плавного обтекания их ступиц из-за конструктивного зазора, увеличивающегося по радиусу между кормовым обтекателем конической формы передней ступени движителя и носового обтекателя конической формы задней ступни движителя. Сложная структура потока между ступенями движителя на малых радиусах (не превышающих радиус ступицы передней ступени движителя) отрицательно сказывается на эксплуатационных качествах движителя: повышается виброактивность, снижается гидродинамическая эффективность, увеличивается уровень подводного шума.
К недостаткам прототипа следует отнести также и увеличенную осевую протяженность движительного комплекса, связанную с необходимостью размещения за передней ступенью движителя задней ступени, которая представляет собой фактически винтовую колонку с гребным винтом, потребляющую мощность, одного порядка с первой ступенью (обычным винтом регулируемого шага, ВРШ). Повышение осевой протяженности движительного комплекса приводит к увеличению длины кормового подзора, что отрицательно сказывается на мореходных качествах (судно в большей степени подвержено слемингу). Малый ход и предельно малый ход (эти режимы характерны для рыболовного судна типа сейнер), сохраняя приемлемую управляемость, судно-прототип может обеспечить только при электрической передаче мощности на заднюю ступень движителя, что является дорогостоящим техническим решением (мощность электродвигателя для судна-прототипа должна быть одного порядка с мощностью главного двигателя, работающего на ВРШ).
Предлагаемая полезная модель направлена на устранение недостатков прототипа и достижение следующего технического результата:
- расширение функциональных возможностей пропульсивного комплекса судна;
- улучшение гидродинамических условий обтекания ступеней лопастного движителя;
- уменьшение осевой протяженности движительного комплекса (компактное размещение его элементов);
- обеспечение малого и предельно малого хода судна с сохранением управляемости без оснащения судна дополнительным дорогостоящим оборудованием.
Это достигается тем, что в предлагаемом рыболовном судне с многофункциональным двухступенчатым движителем, содержащим корпус с грузовым трюмом и промысловое оборудование, а также две автономные передачи мощности от двигателей на переднюю и заднюю ступени движителя, в отличие от ближайшего аналога-прототипа, задняя ступень движителя выполнена в виде двухрежимного контрпропеллера с механизмом изменения его шага, размещенном в ступице контрпропеллера и/или в его кормовом обтекателе, при этом задняя ступень движителя включает устройство стопорения вала контрпропеллера.
Такая конструкция позволяет расширить, в первую очередь, функциональные возможности пропульсивного комплекса заявленного судна.
Кроме того, поставленная цель достигается тем, что задняя ступень лопастного движителя оснащена механизмом поворота относительно вертикальной оси и установлена на неподвижном кронштейне, к которому крепится перо руля.
Улучшение гидродинамических условий обтекания ступеней лопастного движителя достигается тем, что кормовой обтекатель передней ступени движителя и носовой обтекатель задней ступени движителя при соосном расположении ступеней образуют гидродинамически обтекаемое тело вращения, т.е. образуют плавно обтекаемое тело вращения, чем достигается безотрывное обтекание ступиц ступеней движителя.
Одним из оптимальных является вариант конструкции, в котором длина лопастей задней ступени движителя (контрпропеллера) не превышает 0,5 длины лопастей передней ступени движителя, таким образом достигается уменьшение осевой протяженности движительного комплекса (компактное размещение его элементов), а уменьшение диаметра контрпропеллера уменьшает потребную мощность для его работы. Возможность использования двигателя пониженной мощности для задней ступени движителя позволяет обеспечить устойчивую работу двигателя на режимах малого хода и предельно малого хода судна, а также при маневрировании.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежом, на котором схематично изображен вид сбоку кормовой оконечности рыболовного судна с многофункциональным двухступенчатым лопастным движителем.
Примером конкретного выполнения предлагаемой полезной модели является рыболовное судно с многофункциональным двухступенчатым лопастным движителем, содержащее корпус 1, автономную передачу мощности 2 от двигателя 3 на переднюю ступень (гребной винт) 4 лопастного движителя, автономную передачу мощности 5 от двигателя 6 на заднюю ступень 7 лопастного движителя, выполненную в виде двухрежимного контрпропеллера 7. В ступице контрпропеллера 7 и/или в его кормовом обтекателе 8 размещен механизм изменения шага 9, а также устройство стопорения вала (на чертеже не показано).
Контрпропеллер (задняя ступень лопастного движителя) 7 установлен на неподвижном (относительно корпуса 1) кронштейне 10, к которому крепится перо руля 11, и оснащен механизмом поворота 12 относительно вертикальной оси 13.
Рыболовное судно с многофункциональным двухступенчатым лопастным движителем работает следующим образом.
Для обеспечения полного хода судна передняя ступень лопастного движителя 4 приводится во вращение посредством передачи мощности 2 от двигателя 3, установленного в корпусе 1. При этом контрпропеллер 9 используется как активный движитель (энергосберегающее устройство), для чего вал контрпропеллера 7 и его ступица стопорятся, а его лопасти посредством механизма изменения шага 9 разворачивают в положение, обеспечивающее максимальную раскрутку реактивной струи за передней ступенью лопастного движителя (гребным винтом) 4. На режиме траления рыболовное судно работает аналогичным образом.
Для обеспечения малого хода, а также предельно малого хода и маневрирования, т.е. режимов движения, которые для рыболовного судна при работе с кошельковым неводом, сетями, ярусом и т.д. входят в число основных, передняя ступень (гребной винт) 4 отключается, а контрпропеллер 7 используется как реактивный движитель, для чего его лопасти посредством механизма изменения шага 9 поворачивают до установочного шагового угла малого хода, вал контрпропеллера снимается со стопора, а контрпропеллер 7 приводится во вращение посредством автономной передачи мощности 5 от двигателя 6. При маневрировании судна контрпропеллер 7 поворачивается механизмом поворота контрпропеллера 12 вокруг вертикальной оси 13, что обеспечивает создание поперечной составляющей упора движителя. Двигатель 6 по мощности не превышает 25% мощности двигателя 3, что обеспечивает его устойчивую работу на малых и предельно малых ходах рыболовного судна. Ограничение длины лопастей задней ступени двигателя (не более 0,5 длины лопастей передней ступени двигателя) обеспечивает компактность размещения многофункционального двухступенчатого лопастного движителя в кормовом подзоре и уменьшает его протяженность, что положительно сказывается на мореходных качествах (уменьшается вероятность возникновения слеминга).
Таким образом, заявленная полезная модель - рыболовное судно с многофункциональным двухступенчатым лопастным движителем позволяет расширить функциональные возможности пропульсивного комплекса судна, обеспечивая режим энергосбережения при неподвижной (застопоренной) задней ступени движителя (контрпропеллере) на режимах траления и полного хода, а на малых и предельно малых ходах устойчивую работу двигателя и управляемость судна.