Биротативная электродвижительная рулевая колонка

Полезная модель относится к области судостроения в частности, к конструкциям судовых движительно-двигательных установок типа "поворотная колонка".
Известна судовая движительно-двигательная установка типа "поворотная колонка", содержащая гребной винт, горизонтальную и вертикальную линию приводных валов и двигатель, размещенный в корпусе судна (см. книгу А.В.Гофмана. Движительно-рулевой комплекс и маневрирование судна. Л., "Судостроение", 1988 г., стр.17).
Указанное устройство имеет угловую передачу крутящего момента от двигателя к движителю, что уменьшает надежность конструкции, снижает КПД за счет дополнительных механических потерь. Расположение двигателя в корпусе судна уменьшает полезный объем трюмов судна.
Частично указанного недостатка лишена судовая движительно-двигательная установка типа "поворотная колонка", содержащая заключенный в герметичный обтекаемый кожух приводной электродвигатель и соединенный с ним посредством вала гребной винт, причем кожух установлен с возможностью поворота в горизонтальной плоскости (см. журнал "NAVIGATOR", Международный морской журнал N 2/94, стр.8, фото: движитель типа "AZIPOD").
Данная конструкция предусматривает размещение электродвигателя в герметичном обтекаемом кожухе поворотной колонки, что увеличивает полезный объем трюмов судна, а также количество альтернативных вариантов компоновочных решений общего расположения в корпусе судна.
Недостатком такой конструкции является пониженный коэффициент полезного действия (КПД) установки вследствие гидродинамических потерь на корпусе обтекателя ступицы гребного винта.
Указанные потери связаны с разрежением на обтекателе ступицы (результирующая сила направлена против вектора упора), которое возникает из-за наличия ступичного вихря за гребным винтом. Ступичный (осевой) вихрь появляется вследствие индуцированных гребным винтом окружных (тангенциальных) вызванных скоростей потока. Кроме того, следует отметить, что относительный диаметр ступицы гребного винта из-за условий размещения электродвигателя составляет не менее d<sub>ст</sub>/D=0,3. При относительном диаметре ступицы гребного винта d<sub>ст</sub>/D=0,3 потери на обтекателе (уменьшение упора гребного винта) составляют 4-5%.
Частично указанного недостатка лишена конструкция судовой движительно-двигательной установки типа «поворотная колонка» (см. патент Российской федерации № 2119875, кл. B63H 20/00, 20/08, 21/17, 23/24, опубл. 1998), выбранная в качестве прототипа, которая содержит установленный с возможностью поворота в горизонтальной плоскости герметичный обтекаемый кожух с электродвигателем и гребным винтом. Приводной электродвигатель выполнен биротативным с вращающимися в противоположных направлениях статором, соединенным с валом гребного винта, и ротором, соединенным другим валом с установленным за гребнем винтом контрпропеллером, при этом вал последнего установлен внутри выполненного полым вала гребного винта.
Недостатком такого решения является то, что контрпропеллер закреплен на валу наружном по отношению к внутреннему валу гребного винта, что ведет к необходимости увеличения размеров ступицы контрпропеллера и, естественно к увеличению размеров контрпропеллера (различным гидродинамическим характеристикам гребного винта и контрпропеллера) и увеличению сопротивления (снижение упора). В конечном итоге к снижению коэффициента полезного действия.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является повышение коэффициента полезного действия движительно-рулевой колонки.
Это достигается тем, что валы с гребными винтами располагаются на роторе и статоре соосно, причем один из них тянущий, а второй толкающий.
На фиг. 1 представлена конструкция биротативной электродвижительной рулевой колонки, содержащая установленный с возможностью поворота в горизонтальной плоскости герметичный обтекаемый кожух 1, биротативный злектродвигатель 2 с ротором 3 и статором 4, которые соединены с соосно расположенными валами 5 и 6 с установленными на них гребными винтами 7 и 8 соответственно, один из которых является тянущим, а второй толкающим.
Работа конструкции осуществляется следующим образом: при подаче напряжения на биротативный электродвигатель статор 4 вместе с валом 3 и гребным винтом 7 начинает вращаться в одном направлении, а ротор 3 с валом 6 и гребным винтом 8 вращается в противоположном направлении.
Предлагаемое техническое решение является новым: в отличие от прототипа валы с гребными винтами располагаются на роторе и статоре последовательно соосно, причем один из них тянущий, а второй толкающий.
Предлагаемое техническое решение позволяет уменьшить гидродинамическое сопротивление и повысить коэффициент полезного действия за счет применения одинаковых по габаритам и техническим характеристикам гребных винтов.