ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПОВОРОТНЫМ СОПЛОМ И СОПЛОМ РЕВЕРСА
HYDRAULIC ROTARY NOZZLE AND REVERSE NOZZLE

Изобретение относится к судостроению, а конкретнее к системам управления судами, и может быть использовано для управления соплом реверса и поворотным соплом, устанавливаемыми для стационарного и/или встроенного в корпус судна движителя.
Известна гидравлическая система управления реверс-редуктором, содержащая механизм автоматического выключения сцепления реверс-редуктора, включающий дополнительный гидроцилиндр и вал с установленными на валу кулачками, воздействующими на гидравлические распределители управления гидравлическими двигателями [патент RU № 2216479, МПК B63H 23/08, опубл. 2003 г.].
Недостатки аналога: необходимость установки гидравлического бака объемом не менее 3·Q·t, где Q – максимальная расчетная подача насоса, t – время = 1 с, что увеличивает габариты и общий вес судна, что в свою очередь делает данную схему неприменимой к небольшим пассажирским судам; фильтр и теплообменник, установленные в сливной магистрали, не снабжены предохранительным клапаном, предотвращающим резкое повышение давления слива при засорении фильтра и/или теплообменника.
Известна система рулевого управления с усилением, включающая ведущую зубчатую передачу, функционально связанную с рулевым валом и средства усиления рулевого привода, расположенные между рулем и силовой установкой, установленные отдельно от указанной установки, и приводимые в действие при получении входного воздействия от ведущей зубчатой передачи при ее рабочем перемещении [заявка RU № 94008700, МПК B63H 25/00, опубл. 1996 г.].
Недостатки аналога: отсутствие возможности привода движения нескольких не связанных между собой объектов, расположенных на расстоянии друг от друга – таких, как сопло поворота и сопло реверса, устанавливаемых для неподвижных движителей, встроенных в корпус судна; использование гидроцилиндров в качестве приводных двигателей, что увеличивает габаритные размеры всей гидросистемы.
Известна система управления парусной лодкой, содержащая управляемый парусный привод, рычаг управления для управления скоростью гребного винта, управляемого парусного привода, датчик угла поворота руля, руля направления и электронного блока управления [патент США № 10969787, МПК B63H 21/21, B63H 25/42, B63H 25/06 и др., опубл. 2018 г.].
Недостатки аналога: описанная система не рассчитана на рулевое управление встроенных в корпус движителей, не рассматривается сам привод движения подруливающих устройств.
Наиболее близкой к предлагаемому изобретению по технической сущности является гидравлическая система судовых электрогидравлических рулевых машин, содержащая силовой исполнительный механизм, кинематически связанный с пером руля, систему аварийного вывода пера руля в нулевое положение и систему фиксацию пера руля в заданном положении [патент RU № 183033, МПК B63H 25/30, опубл. 2018 г.].
Недостатком прототипа является отсутствие возможности привода движения нескольких объектов, таких как сопло поворота и сопло реверса, устанавливаемых для неподвижных движителей, встроенных в корпус судна.
Задача изобретения – расширение функциональных возможностей рулевого управления судном со стационарным движителем и/или движителем, вмонтированным в корпус судна; уменьшение габаритных размеров системы управления судном, снижение требуемого усилия на штурвале.
Технический результат – повышение маневренности судна благодаря возможности поворота и осуществления заднего хода судна без увеличения требуемого усилия, прикладываемого к штурвалу, возможность использования системы на малогабаритных пассажирских суднах за счет уменьшения габаритных размеров гидросистемы.
Указанная задача решается, а технический результат достигается тем, что в гидравлической системе управления поворотным соплом и соплом реверса, состоящей из силового исполнительного механизма, гидравлически сообщенного с двумя насосными агрегатами, связанными кинематически с электродвигателем, согласно изобретению, в качестве исполнительного механизма использованы два поворотных гидродвигателя, соединенных с первым объемным насосом по замкнутому контуру через блок управления, состоящий из двух гидрораспределителей с электроуправлением, дренажная линия первого объемного насоса соединена с гидробаком, второй объемный насос соединен напорной магистралью с замкнутым контуром через первый предохранительный и первый и второй обратные клапаны, дренажная линия второго объемного насоса соединена с гидробаком, введен блок очистки рабочей жидкости, связанный со всасывающей линией второго объемного насоса и гидробаком и состоящий из фильтра, второго предохранительного клапана, установленного параллельно фильтру, и первого манометра, введен блок охлаждения рабочей жидкости, установленный в замкнутом контуре первого объемного насоса, состоящий из теплообменника и третьего предохранительного клапана, установленного параллельно теплообменнику, введен блок предохранения от перегрузок, установленный параллельно первому насосу и состоящий из четвертого и пятого предохранительных клапанов и, установленных параллельно им, третьего и четвертого  обратных клапанов соответственно, сливные линии первого, четвертого и пятого предохранительных клапанов соединены с гидробаком, а в замкнутом контуре установлены второй манометр и термометр, кроме того, согласно изобретению, термометр, первый и второй манометры могут быть выполнены с аналоговым выходным сигналом.
Сущность изобретения поясняется чертежом. На фигуре изображена схема принципиальная гидравлической системы управления соплами поворота и реверса.
Гидравлическая система управления поворотным соплом и соплом реверса состоит из объемного насоса 1, соединенного кинематически с электродвигателем 2 и насосом подкачки рабочей жидкости 3. Блок предохранения системы от перегрузок 4 включает в себя два предохранительных клапана 5 и два обратных клапана 6 связанных между собой гидравлическими связями. Линии слива предохранительных клапанов 5 соединяются в одну линию слива блока предохранения системы от перегрузок 4, связанную с гидробаком 7. За насосом подкачки 3 в нагнетательной магистрали установлен предохранительный клапан 8, соединенный сливом с гидробаком 7. Нагнетательная магистраль насоса подкачки 3 соединена с линиями нагнетания насоса 1 через два обратных клапана 9. В линиях нагнетания насоса 1 установлены манометр 10 и термометр 11. Исполнительные гидродвигатели 12 установлены за блоком управления 13, состоящим из двух трехпозиционных четырехлинейных гидрораспределителей с электроуправлением 14, и соединены с насосом 1 по замкнутому контуру, причем в замкнутом контуре на всасывающем участке насоса 1 установлен блок охлаждения рабочей жидкости 15. блок охлаждения рабочей жидкости 15 состоит из теплообменника 16 и предохранительного клапана 17, установленного параллельно теплообменнику 16. Блок очистки рабочей жидкости 18, состоящий из фильтра 19, предохранительного клапана 20, соединенного параллельно с фильтром 19, и манометра 21, соединенного с выходом фильтра 19, установлен во всасывающей магистрали насоса подкачки 3 и соединен с гидробаком 7.
Гидравлическая система управления поворотным соплом и соплом реверса работает следующим образом. При включении электродвигателя 2 объемный насос 1, установленный в замкнутом контуре нагнетает рабочую жидкость в блок управления 13, откуда, при возникновении задающего сигнала на электромагниты гидрораспределителей 14, жидкость поступает в полости исполнительных гидродвигателей 12. В зависимости от задающего воздействия на электромагниты гидрораспределителей 14 блока управления 13 рабочая жидкость поступает в полости одного из и/или двух одновременно гидродвигателей 12 поворотного типа, которые, в свою очередь, через механическую передачу, например, в виде рычага, приводят сопла поворота и/или реверса в движение. При потере давления в замкнутом контуре насос подкачки 3 нагнетает жидкость в контур через обратные клапаны 9, установленные для предотвращения поломки насоса подкачки 3. Насос подкачки 3 питается от гидробака 7 и забирает рабочую жидкость через блок очистки 18, установленный для предотвращения поломки составляющих системы при попадании твердых включений в гидробак 7. Система предохранения от перегрузок 4 состоит из двух обратных клапанов 6 и двух предохранительных клапанов 5, отслеживающих давление в замкнутом контуре. Манометр 10 и термометр 11 с аналоговыми выходными сигналами могут подключаться к бортовому компьютеру для отслеживания характеристик гидропривода с монитора пользователя без необходимости вскрытия обшивки корпуса для проверки технического состояния встроенной в корпус гидросистемы.
Заявленная гидравлическая система управления поворотным соплом и соплом реверса обеспечивает управление соплами поворота и реверса, устанавливаемыми для стационарных и/или вмонтированных в корпус судна движителей, без повышения требуемого усилия на штурвале вне зависимости от скорости и веса судна за счет гидроусиления передачи. Преимуществами заявляемого изобретения являются: сокращение общего веса гидросистемы за счет применения замкнутого контура циркуляции, то есть отсутствия необходимости использования гидробака объемом не менее 3·Q·t, где Q – максимальная расчетная подача насоса, t – время = 1 с; сокращение габаритных размеров гидросистемы за счет применения поворотных гидродвигателей вместо гидроцилиндров, что позволяет применять данную гидросистему в малогабаритных пассажирских суднах; применение блочных гидрокомпонентов и датчиков с аналоговым выходным сигналом упрощает техническое обслуживание и ремонт гидросистемы.