ГЛАВНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА СУДНА С ВИНТОМ РЕГУЛИРУЕМОГО ШАГА

Предлагаемая полезная модель относится к области судовых энергетических установок, в частности, к главным энергетическим установкам судов с винтом регулируемого шага.
Известна схема главной энергетической установки судна с одним гребным винтом, в состав которой входят один маршевый и два основных газотурбинных двигателя, крутящий момент от которых на гребной винт передается через единый зубчатый редуктор с фрикционными и кулачковыми муфтами в нем, а для обеспечения заднего хода использована гидромуфта (см., например, книгу: «Николаевские газотурбинные двигатели и установки». История создания. г. Николаев, «Юг-Информ», 2005, стр. 191…196, установка М5Е и редуктор РБ54).
Известна комбинированная дизель-электро-газотурбинная
энергетическая установка судна с двумя гребными винтами, приводимыми в действие на экономичном (малом) ходе (до 20 узлов) двумя, питаемыми от дизель-генераторов, гребными электродвигателями (каждый своим), сцепление валов которых с валопроводами к гребным винтам осуществляется посредством многодисковых фрикционных муфт, а на более высоких ходовых режимах (свыше 20 узлов) гребные винты проводятся в движение одним газотурбинным двигателем, крутящий момент от силового вала которого передается на валопроводы к гребным винтам через редукторные передачи и посредством многодисковых фрикционных муфт (других), размещенных на этих же валопроводах (см., например, Ж. «Зарубежное военное обозрение», 2009 г., №5. Статья А. Хализова: «Перспективный фрегат проекта F-125 ВМС Германии», стр. 4, 5 статьи) - прототип.
Предлагаемая полезная модель решает задачу упрощения конструкции и повышения надежности главной энергетической установки судна с винтом регулируемого шага путем размещения зубчатых редукторов и связанных с ними газотурбинных двигателей с возможностью соосного соединения выходных валов этих редукторов с размещенными на них фрикционными муфтами с гидравлическим управлением и гребного вала в единый прямолинейный судовой валопровод.
Указанный технический результат в предлагаемой главной энергетической установке судна с винтом регулируемого шага, содержащей первый и второй зубчатые редукторы, входные валы которых с обгонными муфтами на них соединены с силовыми валами, соответственно, первого и второго газотурбинных двигателей, фрикционные муфты с гидравлическим управлением, соединительные муфты, валопроводы, зубчатые передачи, гребной электродвигатель и соединенный с одним из концов выходного вала первого зубчатого редуктора гребной вал, достигается согласно полезной модели тем, что зубчатые редукторы и соединенные с ними газотурбинные двигатели размещены с возможностью соосного соединения выходных валов зубчатых редукторов, промежуточного валопровода и гребного вала в единый прямолинейный судовой валопровод, при этом зубчатые колеса на выходных валах зубчатых редукторов установлены с возможностью их соединения с выходными валами посредством выполненных на этих валах фрикционных муфт с гидравлическим управлением, а для возможности соединения судового валопровода с валом гребного электродвигателя во втором зубчатом редукторе или установлена фрикционная муфта с гидравлическим управлением на свободном конце выходного вала или выполнен дополнительный вал с установленными на нем находящейся в зацеплении с зубчатым колесом выходного вала зубчатой шестерней и фрикционной муфтой с гидравлическим управлением на его выходном конце.
Отличительным признаком предлагаемой полезной модели является то, что зубчатые редукторы и соединенные с ними газотурбинные двигатели размещены с возможностью соосного соединения выходных валов зубчатых редукторов, промежуточного валопровода и гребного вала в единый прямолинейный судовой валопровод, при этом зубчатые колеса на выходных валах зубчатых редукторов установлены с возможностью их соединения с выходными валами посредством выполненных на этих валах фрикционных муфт с гидравлическим управлением, а для возможности соединения судового валопровода с валом гребного электродвигателя во втором зубчатом редукторе или установлена фрикционная муфта с гидравлическим управлением на свободном конце выходного вала или выполнен дополнительный вал с установленными на нем находящейся в зацеплении с зубчатым колесом выходного вала зубчатой шестерней и фрикционной муфтой с гидравлическим управлением на его выходном конце.
На фиг. 1, 2, 3 схематично представлены предлагаемая главная энергетическая установка судна с винтом регулируемого шага и варианты подключения к основному судовому валопроводу вала гребного электродвигателя.
Силовой вал первого газотурбинного двигателя (ГТД) 1 через соединительную муфту 2 связан с входным валом 3 с обгонной муфтой 4 на нем первого зубчатого редуктора 5. Силовой вал второго газотурбинного двигателя (ГТД) 6 через соединительную муфту 7 связан с входным валом 8 с обгонной муфтой 9 на нем второго зубчатого редуктора 10. Зубчатые редукторы 5 и 10 при этом размещены с обеспечением соосности их выходных (для передачи основной мощности) валов, соответственно, 11 и 12. Выходные валы 11, 12 редукторов 5, 10 посредством выходных концов 13, 14, направленных навстречу друг другу, соединительных муфт 15, 16 и промежуточного валопровода 17 соосно соединены между собой, а выходным концом 18 вала 11 через соединительную муфту 19 также и с гребным валом 20 винта регулируемого шага (ВРШ) 21 в единый прямолинейный судовой валопровод 22. Зубчатые колеса 23, 24 на выходных валах 11, 12 зубчатых редукторов 5, 10 выполнены с возможностью соединения с ними (валами 11, 12) посредством фрикционных муфт с гидравлическим управлением (ФМ с ГУ) 25, 26. Соединение судового валопровода 22 (основного) с валом гребного электродвигателя 27 в зависимости от типа примененного электродвигателя (низкооборотного или высокооборотного) предусмотрено в двух вариантах (см. фиг. 2, 3).
При выполнении гребного электродвигателя 27 низкооборотным (вариант соединения см. фиг. 2) свободный выходной из второго редуктора 10 конец 28 вала 12, являющегося частью судового валопровода 22, выполнен с установленной на нем фрикционной муфтой с гидравлическим управлением 29 с возможностью соединения посредством нее и соединительной муфты 30 с валом гребного электродвигателя 27.
При выполнении гребного электродвигателя 27 высокооборотным (вариант соединения см. фиг. 3) в редукторе 10 дополнительно размещена находящаяся в зацеплении с зубчатым колесом 24 шестерня 31, установленная на дополнительном вале 32, выполненном с возможностью соединения посредством размещенной на нем фрикционной муфты с гидравлическим управлением 33 и через муфту 30 с валом гребного электродвигателя 27.
Работает предлагаемая главная энергетическая установка судна с винтом регулируемого шага следующим образом (см. фиг. 1, 2, 3).
При необходимости движения судна на экономичном (малом) режиме хода включают в работу гребной электродвигатель 27, питаемый от вспомогательной энергетической (например, дизель-генераторной) системы судна (на фиг. 1 не показана), газотурбинные двигатели ГТД 1 и ГТД 6 не работают, фрикционная муфта с гидравлическим управлением 25 на вале 11 в редукторе 5 должна быть выключена.
При этом при выполнении гребного электродвигателя 27 низкооборотным (вариант подключения по схеме фиг. 2) фрикционная муфта с гидравлическим управлением 26 также должна быть выключена, а включена фрикционная муфта с гидравлическим управлением 29. Крутящий момент от вала гребного электродвигателя 27 при этом передается на судовой валопровод 22 и далее на винт регулируемого шага (ВРШ) 21 через соединительную муфту 30 и фрикционную муфту с гидравлическим управлением 29. Зубчатые передачи в редукторах 5 и 10 не работают (так как ФМ с ГУ 25 и 26 выключены) и судовой валопровод 22, включающий в себя выходные валы 11, 12 с выходными концами 13, 18, 14, 28, промежуточный валопровод 17, соединительные муфты 15, 16, 19 и гребной вал 20, только вращается в подшипниках (опираясь на них) зубчатых редукторов 5, 10.
При выполнении гребного электродвигателя 27 высокооборотным (вариант подключения по схеме фиг. 3) должны быть включены фрикционные муфты с гидравлическим управлением 26 и 33. Крутящий момент от вала гребного электродвигателя 27 при этом передается на судовой валопровод 22 и далее на гребной винт ВРШ 21 через соединительную муфту 30, фрикционную муфту с гидравлическим управлением 33, дополнительный вал 32, шестерню 31, зубчатое колесо 24, ФМ с ГУ 26 и вал 12, являющийся частью валопровода 22. Основные зубчатые передачи (поз. на фиг. 1 не обозначены) второго зубчатого редуктора 10 в этом случае вращаются, но вхолостую, так как вращению силового вала ГТД 6 препятствует обгонная муфта 9 на нем.
Для движения судна с приводом ВРШ от одного или обоих газотурбинных двигателей ГТД 1 и ГТД 6 должен быть остановлен гребной электродвигатель 27 и выключена фрикционная муфта с гидравлическим управлением 29 (если гребной электродвигатель 27 низкооборотный, см. фиг. 2) или 33 ((если гребной электродвигатель 27 высокооборотный, см. фиг. 3).
Если работает один, например, первый ГТД 1, то должна быть включена фрикционная муфта с гидравлическим управлением 25, ФМ с ГУ 26 выключена, крутящий момент от вала ГТД 1 передается через муфту 2 на входной вал 3 редуктора 5, далее через обгонную муфту 4 и зубчатые передачи (поз. на фиг. 1 не обозначены) редуктора 5,зубчатое колесо 23, фрикционную муфту с гидравлическим управлением 25 на вал 11, а значит и на судовой валопровод 22 (частью которого вал 11 является) и через него на винт регулируемого шага 21.
Аналогично, если работает один второй ГТД 6, то должна быть включена фрикционная муфта с гидравлическим управлением 26, ФМ с ГУ 25 выключена, крутящий момент от вала ГТД 6 передается через муфту 7 на входной вал 8 редуктора 10, далее через обгонную муфту 9 и зубчатые передачи (поз. на фиг. 1 не обозначены) редуктора 10,зубчатое колесо 24, фрикционную муфту с гидравлическим управлением 26 на вал 12, а значит и на судовой валопровод 22 (частью которого вал 12 является) и через него на винт регулируемого шага 21.
При необходимости форсированного движения судна включают в дополнение к одному работающему газотурбинному двигателю, например ГТД 1, и второй ГТД 6. При этом должны быть включены фрикционные муфты с гидравлическим управлением 25 и 26 (муфта 29 или 33 для подключения гребного электродвигателя 27 выключена). И в дополнение к крутящему моменту от силового вала первого ГТД 1 на судовой валопровод 22 передается крутящий момент от силового вала второго ГТД 6 через муфту 7 на входной вал 8 редуктора 10, далее через обгонную муфту 9 и зубчатые передачи (поз. на фиг. 1 не обозначены) редуктора 10,зубчатое колесо 24, фрикционную муфту с гидравлическим управлением 26 на судовой валопровод 22 и через него на винт регулируемого шага 21.