ПОДРУЛИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО СУДНА
VESSEL SIDE THRUSTER

Изобретение относится к области судостроения и касается средств активного управления судном, а более конкретно подруливающих устройств (ПУ).
Известно подруливающее устройство, содержащее установленные на валу два противоположно вращающихся гребных винта, размещенных в проточном канале, расположенном поперек корпуса судна вместе с раздаточным редуктором, кинематически связанным с электроприводом, расположенным в корпусе судна вне проточного канала (авт. св. СССР №391006 по заявке №1680581/27-11 от 9.07.1971) - прототип.
Однако известное устройство предполагает наличие в проточном канале герметичной капсулы и стойки, соединяющей редуктор с электроприводом, и наличие двух дорогостоящих элементов ПУ, каковыми являются гребные винты.
Кроме того, наличие в корпусе судна проточного канала, простирающегося от одного борта до другого, приводит к уменьшению полезного водоизмещения судна, тем более, когда на судне может быть установлено не одно, а несколько подобных ПУ. Наряду с этим, наличие проточного канала в носовой оконечности приводит к снижению пропульсивных характеристик основного движителя судна на ходовых режимах. Кроме того, для защиты гребных винтов от повреждения на входе (выходе) в канал, как правило, устанавливаются защитные решетки, что снижает гидродинамические характеристики самого ПУ.
И наконец, размещение подобного устройства в кормовой оконечности судна весьма проблематично (затруднено) вследствие прохождения в этом районе линии валопровода основного движителя.
Задачей предлагаемого изобретения является уменьшение стоимости изготовления ПУ, повышение пропульсивных характеристик основного движителя судна и увеличение полезного водоизмещения судна, а также снижение шумности при работе ПУ.
Для этого в предлагаемом по изобретению подруливающем устройстве судна, включающем установленные на валах движители, расположенные по обе стороны от диаметральной плоскости судна и связанные с электроприводом, в качестве движителей использованы дискообразные тела круговой формы, имеющие сферическую выпуклую или вогнутую наружную поверхность, повторяющую форму наружной поверхности обшивки корпуса судна в месте их установки, причем оси вращения движителей ориентированы перпендикулярно плоскости, касательной к обшивке корпуса в точке пересечения последней с их осями, при этом дискообразные тела установлены так, что края их наружной поверхности не выступают за пределы наружной поверхности обшивки корпуса.
Кроме того, наружная поверхность дискообразных тел выполнена гладкой или шероховатой или имеет выступающие ребра с целью повышения эффективности их работы.
Наряду с этим, полость в кольцевом зазоре между внутренней поверхностью дискообразного тела и поверхностью обечайки сообщена трубопроводом с атмосферой для уменьшения нагрузки на радиально-упорные подшипники устройства.
При этом дискообразные тела установлены с возможностью их втягивания внутрь обечайки на величину осевого зазора, например, с помощью электромагнитной муфты, на ходовых режимах, когда ПУ не работает, для обеспечения их защиты от поломки в случае столкновения с плавающими в воде предметами.
Кроме того, дискообразные тела выполнены с возможностью замены во время эксплуатации судна в случае их повреждения.
Использование в качестве движителей ПУ дискообразных тел круговой формы, имеющих сферически вогнутую или выпуклую, гладкую или шероховатую или имеющую выступающие ребра наружную поверхность, обеспечивает снижение стоимости изготовления движителей и шумности при их работе, а также повышение пропульсивных характеристик основного движителя и гидродинамических характеристик самого ПУ.
Выбор выпуклой или вогнутой поверхности дискообразных тел позволяет обеспечить их установку независимо от формы обводов корпуса судна в требуемом месте их расположения.
Сущность изобретения поясняется чертежами: на Фиг.1 показано расположение ПУ на судне, на Фиг.2 - сферически выпуклая наружная поверхность ПУ, на Фиг.3 - сферически вогнутая наружная поверхность ПУ, на фиг.4 - основной рабочий узел устройства, установленного в корпусе судна.
Подруливающее устройство судна имеет движители 1, установленные на валу 2, которые расположены по обе стороны от диаметральной плоскости (ДП) судна 3 (Фиг.1-3). В качестве движителей использованы дискообразные тела круговой формы, имеющие сферическую выпуклую (Фиг.2) или вогнутую (Фиг.3) наружную поверхность. Поверхность дискообразного тела может быть выполнена гладкой или шероховатой или иметь выступающие ребра. Оси вращения 4 движителей ориентированы перпендикулярно плоскости, касательной к обшивке 5 корпуса в точке пересечения последней с осями дискообразных тел (Фиг.1). Дискообразные тела размещены с кольцевым зазором 6 в обечайках 7 (Фиг.1, 4), вмонтированных в корпус судна заподлицо с его обшивкой. При этом край контура 8 наружной поверхности дискообразных тел не выступает за пределы наружной поверхности обшивки корпуса (Фиг.1, 4). Причем полость в кольцевом зазоре может быть сообщена с атмосферой. Поверхность дискообразных тел может иметь шероховатость или выступающие ребра. Дискообразные тела установлены с возможностью их втягивания внутрь обечайки 7 на величину зазора вдоль оси вращения.
Вал дискообразных тел 2 установлен на подшипниках 9 через сальник 10, расположенных в стакане 11 (Фиг.4), и связан через муфту 12 с электроприводом 13, размещенным в корпусе судна на площадке 14 (Фиг.1).
Для более эффективного поворота или смещения судна ПУ установлены как в носовой части судна, так и в кормовой.
Устройство работает следующим образом.
При вращении дискообразного тела за счет сил вязкости происходит закрутка воды на самом теле и дальнейшее ее растекание вдоль поверхности обшивки корпуса судна. В результате этого на дискообразном теле и на корпусе судна в районе расположения работающего ПУ образуется движение воды и создается пониженное давление, в то время как с противоположного борта, где расположено такое же устройство, находящееся в одной с ним плоскости шпангоута не работает, и там не происходит движения воды, а следовательно, не происходит и понижение давления на корпусе судна. Образующаяся в результате этого разность давлений по обеим сторонам борта и создает силу в направлении поперечном диаметральной плоскости судна, которая создает вращающий момент судна вокруг его вертикальной оси.
Наличие второй пары ПУ в противоположной оконечности судна, работающей противоположным образом (при работе левого носового устройства, работает правое кормовое и наоборот), создает пару сил, которая приводит к повышению эффективности работы ПУ, как средства активного управления судна на швартовых и близких к швартовому ходовых режимах.
Особо следует подчеркнуть, что при работе обычного классического ПУ с поперечным проточным каналом и с гребным винтом, в случае стоянки судна вблизи стенки, происходит широко известный эффект, когда судно не отходит от стенки, а присасывается к ней. Предлагаемое ПУ не имеет указанного недостатка, поскольку при таком маневре в работе находятся сразу два устройства с противоположного борта.
При этом вследствие отсутствия проточных поперечных каналов (бывают конструкции ПУ и с Т-образным каналом) увеличивается полезное водоизмещение судна и повышаются пропульсивные характеристики основного движителя на ходовых режимах.
Предлагаемое устройство, в силу своей компактности, может быть установлено на большем чем у прототипа расстоянии от миделя, что повышает эффективность его работы, и оно может быть установлено в районе прохождения линии валопровода главного движителя 15 (Фиг.1) в кормовой оконечности судна, поскольку для его работы не требуется организовывать проточный канал от борта до борта. При этом мощность электродвигателя, требуемая для вращения таких дискообразных тел, значительно ниже, чем мощность электродвигателя, предназначенного для вращения гребного винта, а стоимость изготовления предлагаемого устройства существенно ниже стоимости устройства, использующего в качестве движителя гребной винт.
Дискообразное тело может быть съемным и легко заменено в случае его повреждения в процессе эксплуатации, а обслуживание и ремонт привода ПУ, в частности замена электродвигателя, подшипников, сальников, муфты, могут быть выполнены судовыми механиками без привлечения водолазов или постановки судна в док, а путем установки с наружной стороны судна пластыря.
Модельные испытания ПУ, проведенные в опытовом бассейне, показали эффективность и работоспособность предлагаемой конструкции ПУ.
Предлагаемое ПУ судна позволяет существенно снизить стоимость его изготовления и шумность при его работе, а также повысить пропульсивные характеристики основного движителя судна и гидродинамические характеристики самого устройства, что выгодно отличает его от прототипа.