Движительный комплекс плавучего средства
PROPULSION COMPLEX OF A FLOATING VEHICLE

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано в судовых движительных комплексах, включающих движители, гребные валы, валопроводы и дейдвудные устройства.
Известен движительный комплекс, включающий движитель в виде гребного винта, гребной вал, валопровод и приводной двигатель (см., например, патент РФ на изобретение №2598697 «Движительная установка судна», МПК В63Н 5/00, 2016 г.). Недостатком данного движительного комплекса является повышенная виброактивность, приводящая к быстрому износу комплекса ввиду отсутствия виброизоляторов и передача вибрации на корпус плавучего средства, что ведет к акустическому загрязнению окружающей среды.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является движительный комплекс, включающий систему «движитель - гребной вал - дейдвудное устройство - валопровод - опорные и упорные подшипники гребного вала и валопровода», расположенную в силовой конструкции, связанной с корпусом плавучего средства через виброизоляторы (см. патент РФ на изобретение №2579372, МПК В63Н 21/30, 2016 г.). Данная конструкция хоть и обладает виброизолирующим эффектом, но не в достаточной степени. Дело в том, что на судах источниками шума и вибраций являются в основном две главные группы. К первой группе относятся структурные шумы, которые создаются вибрациями корпусных конструкций при работе главных и вспомогательных механизмов судов. Ко второй группе относятся гидродинамические шумы, обусловленные турбулентностью обтекающего потока, вихреобразованием и пульсациями давления в окружающей водной среде при работе движителя и движения самого судна. Кроме того, на гребных винтах наблюдаются кавитационные явления, которые вызывают интенсивные шумы и вибрации. В известной конструкции движительного комплекса виброизоляторы позволяют нейтрализовать в основном структурные шумы, а гидродинамические шумы и вибрации, передаваемые от движителя (гребного винта) через гребной вал и валопровод остаются без нейтрализации.
Цель изобретения - повышение эффективности виброизоляции движительного комплекса и снижение акустического загрязнения окружающей среды.
Указанная цель достигается тем, что в известном движительном комплексе плавучего средства, включающим систему «движитель - гребной вал - дейдвудное устройство - валопровод - опорные и упорные подшипники гребного вала и валопровода», расположенную в силовой конструкции, связанной с корпусом плавучего средства через виброизоляторы, в нем, согласно предложенного технического решения, движительный комплекс снабжен набором виброизоляторов, расположенных между системой и силовой конструкцией под опорными и упорными подшипниками. Силовая конструкция системы может быть совмещена с корпусом плавучего средства, а виброизолятор упорного подшипника размещен на корпусе опорного подшипника. В системе гребной вал и валопровод соединены между собой гибкой муфтой и каждый размещен в своей самостоятельной силовой конструкции со своим набором виброизоляторов, а дейдвудное устройство расположено на валопроводе.
Введение в движительный комплекс набора виброизоляторов между системой и силовой конструкцией позволяет значительно уменьшить вибрации, возникающие на заделке лопастей гребного винта от внешних гидродинамических шумов, особенно если виброизоляторы расположены в под опорными и упорными подшипниками. Достаточно важным является вариант разделение гребного вала и валопровода при помощи гибкой муфты с применением двух самостоятельных силовых конструкций, каждая из которых имеет свой набор виброизоляторов, а дейдвудное устройство расположено на валопроводе. Проведенные расчеты показывают существенное снижение уровня вибраций от гидродинамических шумов от всего комплекса мероприятий в предложенном техническом решении.
Предлагаемая конструкция движительного комплекса в виде схемы приведена на фигуре 1, на фигуре 2 показан вариант совмещения силовой конструкции с корпусом плавучего средства, а на фигуре 3 - вариант с двумя самостоятельными силовыми конструкциями. На фигурах использованы следующие обозначения:
1 - корпус плавучего средства;
2 - силовая конструкция;
3 - движитель;
4 - гребной вал;
5 - валопровод;
6 - опорный подшипник;
7 - упорный подшипник;
8 - гибкая муфта;
9 - виброизоляторы между силовой конструкцией и корпусом;
10 - виброизоляторы между системой и силовой конструкцией;
11 - дейдвудное устройство.
Движительный комплекс плавучего средства (см. фиг. 1) включает: движитель 3, установленный на гребном валу 4, который через гибкую муфту 8 соединен с валопроводом 5. Вся указанная система располагается в силовой конструкции 2, которая в свою очередь крепится к корпусу 1, в том числе и через виброизоляторы 9. В зоне валопровода 5 расположено дейдвудное устройство 11. На фиг. 2 представлен вариант движительного комплекса, когда силовая конструкция 2 совмещена с корпусом плавучего средства, а на фиг.3 - вариант раздельных силовых конструкций 2 для гребного вала 4 и валопровода 5.
Движительный комплекс плавучего средства работает следующим образом. Крутящий момент от приводного двигателя (на фигурах не показан) передается на валопровод 5 и далее через упругую муфту 8 на гребной вал, на котором установлен движитель 3 (гребной винт). В процессе работы вибрации от гребного винта воздействуют на гребной вал 4 и на валопровод 5. Благодаря виброизоляторам 10 большая часть вибрационных нагрузок поглощается и не попадает на силовую конструкцию 2. Виброизоляторы 10 могут быть расположены в любых местах между системой и силовой конструкцией. Однако наиболее приемлемыми местами установки виброизоляторов 10 будут зоны расположения под упорными 7 и опорными 6 подшипниками. Такое размещение виброизоляторов позволяет дополнительно снизить виброактивность гребного вала 4 и валопровода 5. Очень важным моментом является размещение виброизолятора 10 упорного подшипника 7 на корпусе опорного подшипника 6. В этом случае оба подшипника работают в тандеме, позволяя друг другу вращаться строго в притертых к валам зонам и тем самым препятствуя образованию дополнительных вибраций и улучшая условия работы подшипников.
Расположение дейдвудного устройства на валопроводе, а не на гребном винте, позволяет разделить нагрузку, возникающую от газодинамического упора гребного винта на дейдвудное уплотнение на упорные подшипники и виброизоляторы и, тем самым, уменьшить вибрационную нагрузку на плавучее средство.
Снижение виброакустических нагрузок в широком диапазоне частот при использовании предлагаемого технического решения приводит к повышению эффективности виброизоляции движительного комплекса, снижению акустического загрязнения окружающей среды, что позволяет:
- улучшить экологическую обстановку в водный бассейнах за счет уменьшения уровня гидроакустического шума, создаваемого плавучими средствами;
- улучшить санитарные условия в помещениях плавучего средства за счет снижения уровня вибраций корпуса и воздушного шума, вызванного переизлучением вибрационных нагрузок от движительного комплекса на корпус плавучего средства;
- снизить требования к вибропрочности корпуса плавучего средства;
- увеличить ресурс плавучего средства;
- повысить гидроакустическую скрытность плавучих средств;
- увеличить объем добычи рыбных ресурсов за счет уменьшения уровня гидроакустического шума.