ДВИЖИТЕЛЬНО-ДВИГАТЕЛЬНЫЙ РУЛЕВОЙ КОМПЛЕКС

Изобретение относится к судостроению и преимущественно может быть использовано для высокоскоростных судов прогулочного, спортивного и служебного назначения.
Известен движительно-двигательный рулевой комплекс (ДДРК) катера, содержащий гребной винт, защитный плавник-шпору и руль, установленные на кронштейне за транцем катера (см. журнал «Катера и яхты №4/1991 г, стр. 30)
Такая конструкция обеспечивает большую свободу размещения двигателя на катере для достижения оптимальной центровки, а использование гребного винта в режиме частично погруженного (ЧПГВ) позволило при полной скорости катера резко снизить гидродинамическое сопротивление вала , ступицы винта и кронштейна и часть сопротивления воды, обусловленную эффектом Магнуса - появлением поперечной силы на цилиндрическом вращающемся теле-валу, обтекаемом встречным потоком. Кроме того, устраняется эффект кавитирующего гребного винта, вызывающий эрозию лопастей, сильную вибрацию и потерю скорости судна.
Недостатком этого ДДРК является медленный выход на глиссирующий режим, обусловленный тем, что наличие руля большой площади, а также упор и вращающий момент, развиваемые гребным винтом, погруженным в воду в начальный момент, создают большое сопротивление движению, требующее большой стартовой мощности для его преодоления.
Наиболее близким к заявляемому устройству является ДДРК, содержащий двигатель и привод гребного винта, установленный за транцем катера, включающий гребной винт, установленный на конце гребного вала, другой конец которого шарнирно соединен через промежуточный вал с двигателем с возможностью изменения наклона гребного вала в горизонтальной плоскости для управления судном по курсу и в вертикальной плоскости для изменения заглубления диска гребного винта с помощью рулевого гидроцилиндра и
гидроцилиндра наклона соответственно (см. патент США № 5 667 415, МКИ В63Н1/28 от16.09.97) .
При запуске двигателя гребной винт с помощью гидроцилиндра наклона поднимается из воды в режим ЧПГВ , после чего двигатель набирает полные обороты и придает катеру ускорение.
По сравнению с аналогом повышен КПД двигателя за счет снижения сопротивления воды движению катера от 5 до 30 % в зависимости от скорости движения., что приводит к повышению скорости при прежней мощности двигателя, либо к уменьшению мощности двигателя и сокращению эксплуатационных расходов при сохранении той же скорости. Однако известное устройство имеет плохие стартовые условия в период, предшествующий выходу катера на глиссирующий режим, т.е. когда катер находится в водоизмещающем режиме и линия воды неустойчива, что вызывает необходимость дифферентовать катер для компенсации нагрузки или волнения и затрудняет работу ЧПГВ в оптимальном режиме.
Предложен ДДРК, содержащий двигатель и привод гребного винта, установленный за транцем катера, включающий гребной винт, установленный на конце гребного вала, другой конец которого шарнирно соединен с промежуточным валом с возможностью изменения наклона гребного винта в горизонтальной и вертикальной плоскости, установленный за транцем катера, который, согласно полезной модели, снабжен механизмом изменения скорости вращения гребного винта (коробка передач / вариатор), установленным на выходном валу двигателя, и блоком управления изменением заглубления гребного винта синхронно изменению скорости его вращения, причем наибольшей заглубленности гребного винта соответствует наименьшая скорость его вращения.
На фиг. показано устройство ДДРК.
Примером конкретного выполнения заявляемой полезной модели является ДДРК, который содержит двигатель 1, коробку передач (вариатор) 2, промежуточный вал 3, соединенный через коробку передач (вариатор) 2 с выходным валом двигателя, а через универсальный шарнир 4 с гребным валом 5, на конце которого установлен гребной винт 6. Гребной вал 5 установлен в корпусе 7, который соединен с транцем 8 судна двумя
гидроцилиндрами - гидроцилиндром наклона 9 и рулевым гидроцилиндром 10 (на фиг. не показан). Гидроцилиндр наклона 9 позволяет наклонять гребной вал 5 на 15 град, вверх или вниз, чтобы регулировать заглубление гребного винта, а рулевой гидроцилиндр 10 - вправо или влево до 40 град, для управления катером по курсу. Конструкция коробки передач 2 выполнена, например, четырехскоростной и должна предусматривать возможность переключения на ходу с сохранением упора винта (без разрыва потока мощности) в момент переключения. (Аналогичные требования предъявляются к вариатору. В дальнейшем в описании вариатор не упоминается). Блок управления 11 представляет собой гидравлическую систему с ручным (или электронным) управлением и связан с рычагом выбора передач коробки передач 2 и гидроцилиндром наклона 9.
Работает ДДРК следующим образом. В режиме первой ступени включается первая передача на коробке передач 2. При этом обороты гребного винта минимальные, а положение гребного винта - максимально заглубленное ( угол наклона гребного вала 15 град.) После набора двигателем 1 максимальных оборотов и достижения максимально возможной в режиме первой ступени скорости катера по команде с блока управления 11 или вручную производится переключение коробки передач 2 на вторую передачу, причем синхронно с переключением на вторую передачу сработает гидроцилиндр наклона 9 на поднятие гребного вала 5 и, следовательно, и гребного винта 6, на заданный угол, перейдя в режим второй ступени. Аналогично ДЦРК работает в режиме третьей и четвертой ступени. По мере подъема гребного винта 6 он переходит в режим ЧПГВ. В зависимости от нагрузки возможно начинать разгон ДЦРК со второй передачи.
Благодаря введению в известный ДЦРК коробки передач, переключение передач в которой осуществляется от меньшей к большей синхронно с поднятием гребного винта, стало возможным улучшить стартовые условия ДЦРК, улучшить условия для работы двигателя, исключить необходимость дифферентования катера для компенсации нагрузки или волнения.