ВОДОМЕТНОЕ ПОДРУЛИВАЮЩЕЕ УСТРОЙСТВО

Полезная модель относится к области судостроения и может быть использована при создании движительных устройств для подруливания, позиционирования и маневрирования судов.
Известны тоннельные подруливающие устройства (ТПУ) плавучего средства, содержащее в поперечном тоннеле корпуса этого средства движитель, включающий в себя гондолу и гребной вал с гребным винтом, приводной двигатель, размещенный в корпусе судна и кинематически связанный с движителем посредсвом промежуточного вала и зубчатой передачи (см., например, патент РФ №2041134, МПК В63Н 25/46, 1995 г.). Недостатком таких подруливающих устройств является невысокие значения упора на швартовом режиме и повышенные вибрации при работе ТПУ.
Недостатков ТПУ лишены, разработанные и в настоящее время выпускаемые рядом отечественных и зарубежных фирм, водометные подруливающие устройства (ВПУ). В этих устройствах насос расположен в вертикальном или горизонтальном канале и затягивает воду из-под днища судна, а затем направляет ее в сторону одного или другого борта. Такая конструкция подруливающего устройства имеет ряд преимуществ по сравнению с ТПУ, а именно:
- улучшение маневренности судов;
- более высокая эффективность на волнении;
- уменьшение добавки к буксировочному сопротивлению судна;
- возможность использования на мелкосидящих судах;
- возможность расширения функций и области применения;
- пониженные уровни вибрации и шума.
Работа насоса ВПУ в тянущем, наиболее рациональном, с точки зрения равномерности потока, режиме позволяет удовлетворять вышеуказанным требованиям к ПУ по вибрациям и шуму при примерно равном КПД. Данное ВПУ является наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели по технической сущности и достигаемому результату. ВПУ включает корпус проточного канала, насос, содержащий вал и ступицу с закрепленными на ней лопатками рабочего колеса и соединенную с корпусом канала силовыми элементами, а также приводной электродвигатель, имеющий статор и ротор и связанный с насосом приводным валом (см., например, патент РФ №2248915, МПК В63Н 25/46, 2005 г.). Данное ВПУ также имеет свои недостатки, обусловленные необходимостью введения в конструкцию приводного вала, длина которого доходит до нескольких метров. Наличие приводного вала вызывает увеличение гидродинамического сопротивления, а также ведет к возрастанию габаритов ВПУ.
Целью настоящей полезной модели является снижение габаритов водометного подруливающего устройства, а также повышение его эффективности и надежности.
Указанная цель достигается тем, что в известной полезной модели, включающей корпус проточного канала, насос, содержащий вал и ступицу с закрепленными на ней лопатками рабочего колеса и соединенную с корпусом канала силовыми элементами, а также приводной электродвигатель, имеющий статор и ротор, в нем приводной электродвигатель размещен в стенке проточного канала, лопатки насоса закреплены на кольцевом роторе электродвигателя, а ступица насоса выполнена из двух состыкованных между собой частей с установленным внутри них валом, при этом часть ступицы с закрепленными на ней лопатками выполнена подвижной, а вторая часть с силовыми элементами - неподвижной. Силовые элементы выполнены в виде конструкции, выполняющей роль спрямляющего аппарата.
Предложенная конструкция ВПУ имеет следующие преимущества, по сравнению с известным ВПУ, имеющим привод на валу:
- отсутствие вала обуславливает уменьшение гидравлического сопротивления тракта ВПУ, что приводит к снижению требований по напору насоса и снижению потребляемой мощности;
- отсутствие вала позволяет организовать с минимальным гидравлическим сопротивлением устройство переориентирования потока;
- отсутствие редуктора повышает надежность устройства;
- в случае применения электродвигателя, расположенного в стенке проточного канала на подводящем участке водопроточного тракта, в машинном отделении плавучего средства освобождается место над ВПУ.
Предлагаемая конструкция водометного подруливающего устройства приведена на фигуре со следующими обозначениями:
1 - водозаборник;
2 - проточный канал;
3 - корпус проточного канала;
4 - выходные каналы;
5 - днище плавательного средства;
6 - заслонки;
7 - неподвижная часть ступицы;
8 - подвижная часть ступицы;
9 - лопатки рабочего колеса насоса;
10 - вал;
11 - статор электродвигателя;
12 - ротор электродвигателя;
13 - силовые элементы.
Водометное подруливающее устройство (см. фигуру) состоит из водозаборника 1, установленного в днище 5 плавательного средства, вертикального проточного канала 2 и выходных каналов 4, через которые вода выбрасывается в стороны одного или другого борта путем открывания и закрывания заслонок 6. В проточном канале 2 установлен насос с лопатками 9. Данные лопатки с одной стороны закреплены на подвижной части ступицы 8, а с другой стороны - с ротором электродвигателя 12, который, как и статор 11, размещены в корпусе проточного канала 3. Внутри ступицы установлен вал 10, обеспечивающий вращение подвижной части ступицы 8 и объединяющий подвижную 8 и неподвижную часть 7 ступицы. Последняя закреплена на корпусе проточного канала 3 при помощи силовых элементов 13, которые имеют конструкцию, выполняющую роль спрямляющего аппарата.
Предлагаемое ВПУ работает следующим образом. При включении электродвигателя ротор 12 начинает вращаться, обеспечивая вращение лопаток насоса 9. Водная среда через водозаборник 1 затягивается в проточный канал 2 и далее поступает в один из выходных каналов 4. Водный поток истекает из сопла канала 4, создавая определенное усилие для маневрирования плавучего средства. Направление водного потока обеспечивается открыванием и закрыванием заслонок 6.
Расположение приводного электродвигателя в стенке проточного канала позволяет значительно повысить эффективность работы ВПУ за счет уменьшения гидравлического сопротивления, что обеспечивается удалением из конструкции длинного приводного вала, соединяющего электродвигатель и насос, а также выполнением силовых элементов в виде спрямляющего аппарата. Предлагаемое ВПУ имеет более простую конструкцию, так как из ВПУ исключен редуктор. А это в свою очередь приводит к повышению надежности работы устройства.