ГЛАВНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА СКОРОСТНОГО СУДНА С ВОЗДУШНЫМИ КАВЕРНАМИ НА ДНИЩЕ

Предлагаемая полезная модель относится к области главных энергетических установок судов, в частности, к главным энергетическим установкам скоростных судов с воздушными кавернами на днище и с движителем в виде водомета или винта регулируемого шага.
Известна комбинированная энергетическая установка судна с двумя гребными винтами, приводимыми в действие на экономичном ходе двумя 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 приводятся 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).
Известна комбинированная газотурбинная корабельная энергетическая установка, в которой две газовые турбины совместно работают на один вал гребного винта. Коробка передач (редуктор) позволяет работать любой из двух турбин в одиночку или обеим турбинам вместе (см., например, схема COGAG, Википедия).
Известно судно, оборудованное посторонним источником принудительной подачи воздуха (воздуходувка или компрессор) по трубопроводам для создания и поддержания воздушных каверн на днище судна (см., например, патент RU 2461489 C2, 15.09.2010).
Известен соосный планетарно-дифференциальный редуктор с двумя скоростями выходного вала, где первая скорость обеспечивает автономную работу маршевого двигателя на свой гребной вал или через коническую передачу (перекидку) на два гребных вала, а вторая скорость предназначена для совместной работы двух двигателей - маршевого и основного (см., например, книгу: «Николаевские газотурбинные двигатели и установки». История создания, г. Николаев, «Юг-Информ», 2005, стр. 212, 213) - прототип.
Предлагаемая полезная модель решает задачу повышения надежности и экономичности главной энергетической установки скоростного судна с воздушными кавернами на днище, состоящей из двух газотурбинных силовых установок, путем выполнения промежуточного вала в зубчатых редукторах силовых установок с выходным концом, к которому присоединен вал вентилятора наддува воздуха в воздушные каверны на днище судна.
Указанный технический результат в предлагаемой главной энергетической установке скоростного судна с воздушными кавернами на днище, содержащей две судовые силовые установки, состоящие каждая из газотурбинного двигателя, гребного вала с движителем в виде водомета или винта регулируемого шага, вентилятора и зубчатого редуктора, включающего в себя соединенный с силовым валом газотурбинного двигателя входной вал с обгонной муфтой на нем, зубчатые шестерни и колеса, промежуточный вал, соединенный с гребным валом главный выходной вал с установленным на нем с возможностью связи посредством фрикционной муфты с гидравлическим управлением внутри него выходным цилиндрическим колесом, на боковой поверхности которого укреплено коническое колесо, находящееся в зацеплении с коническим колесом, размещенным на перпендикулярном главному выходному валу боковом выходном вале, и где зубчатые редукторы силовых установок обращены друг к другу боковыми выходными валами, между выходными концами которых размещен промежуточный вал с возможностью соединения зубчатых редукторов между собой посредством этого вала и фрикционной муфты с гидравлическим управлением, выполненной на выходном конце бокового выходного вала одного из редукторов, согласно полезной модели достигается тем, что промежуточный вал в каждом из зубчатых редукторов, находящийся зубчатым колесом в зацеплении с валом- шестерней входного вала, выполнен с выходным концом, к которому присоединен вал вентилятора наддува воздуха в воздушные каверны на днище.
Отличительным признаком предлагаемой полезной модели является то, что промежуточный вал в каждом из зубчатых редукторов, находящийся зубчатым колесом в зацеплении с валом-шестерней входного вала, выполнен с выходным концом, к которому присоединен вал вентилятора наддува воздуха в воздушные каверны на днище.
На фиг. 1, 2 схематично представлена предлагаемая главная энергетическая установка скоростного судна с воздушными кавернами на днище, состоящая из двух силовых установок, соответственно, 1 и 2 (вариант с движителем в виде водомета).
В силовой установке 1 силовой вал газотурбинного двигателя 3 через муфту (соединительную) 4 связан с входным (ведущим) валом 5 с обгонной муфтой 6 на нем зубчатого редуктора 7. На входном вале 5 редуктора 7 установлена зубчатая вал-шестерня 8, выполненная в зацеплении с зубчатым колесом 9, размещенным на промежуточном вале 10. На промежуточном вале 10 установлена также зубчатая шевронная шестерня 11, находящаяся в зацеплении с выходным цилиндрическим колесом 12, размещенным на соединенном с гребным валом 13 движителя (водомета) 14 главном выходном вале 15 с возможностью соединения с ним посредством фрикционной муфты с гидравлическим управлением 16, выполненной внутри колеса 12. На боковой поверхности колеса 12, обращенной в сторону гребного вала 13, закреплено коническое колесо 17, в зацеплении с которым выполнено коническое колесо 18, размещенное на боковом выходном вале 19. Промежуточный вал 10 выполнен с выходным концом 20, к которому присоединен вал 21 вентилятора 22 наддува воздуха в воздушные каверны на днище судна (на фиг. 1, 2 не показаны).
Аналогично, в силовой установке 2 силовой вал газотурбинного двигателя 23 через муфту (соединительную) 24 связан с входным (ведущим) валом 25 с обгонной муфтой 26 на нем зубчатого редуктора 27. На входном вале 25 редуктора 27 установлена зубчатая вал-шестерня 28, выполненная в зацеплении с зубчатым колесом 29, размещенным на промежуточном вале 30. На вале 30 установлена также зубчатая шестерня 31, находящаяся в зацеплении с выходным цилиндрическим колесом 32, размещенным на соединенном с гребным валом 33 движителя (водомета) 34 главном выходном вале 35 с возможностью соединения с ним посредством фрикционной муфты с гидравлическим управлением 36, выполненной внутри колеса 32. На боковой поверхности колеса 32, обращенной в сторону гребного вала 33, закреплено коническое колесо 37, в зацеплении с которым выполнено коническое колесо 38, размещенное на боковом выходном вале 39. Промежуточный вал 30 выполнен с выходным концом 40, к которому присоединен вал 41 вентилятора 42 наддува воздуха в воздушные каверны на днище судна (на фиг. 1, 2 не показаны).
Зубчатые редукторы 7 и 27 силовых установок 1, 2 соединены между собой промежуточным валом 43, установленным между выходными концами (поз. на фиг. 1 не обозначены) боковых выходных валов 19 и 39 редукторов 7 и 27. При этом на выходном конце бокового выходного вала одного из редукторов (любого, в данном примере вала 19 редуктора 7) выполнена с возможностью соединения с ним фрикционная муфта с гидравлическим управлением 44.
Работает предлагаемая главная энергетическая установка скоростного судна с воздушными кавернами на днище следующим образом (см. фиг. 1, 2).
При необходимости движения судна на экономичном ходе при одном работающем газотурбинном двигателе (ГТД), например ГТД 3, включают фрикционные муфты с гидравлическим управлением (ФМ с ГУ) 16, 36 и 44. Крутящий момент от силового вала ГТД 3 через муфту 4 передается на входной вал 5 с обгонной муфтой 6 на нем редуктора 7, далее через вал шестерню 8 на зубчатое колесо 9, установленное на промежуточном вале 10. Через установленную на вале 10 шестерню 11 крутящий момент передается на выходное зубчатое колесо 12, далее посредством включенной ФМ с ГУ 16 на главный выходной вал 15 и через соединенный с ним гребной вал 13 на водомет 14 (движитель). Одновременно через коническую передачу колес 17, 18, далее боковой вал 19 и выполненную на его выходном конце ФМ с ГУ 44 крутящий момент передается через промежуточный вал 43 на боковой выходной вал 39 редуктора 27, далее через коническую передачу колес 38,37 на выходное зубчатое колесо 32 и через ФМ с ГУ 36 на главный выходной вал 35, гребной вал 33 и далее на движитель (водомет) 34. Одновременно промежуточные валы 10 и 30 передают крутящий момент (часть его) на соединенные с их выходными концами 20 и 40 валы 21 и 41, соответственно, вентиляторов 22 и 42, подающих воздух в воздушные каверны на днище судна. Обгонная муфта 26 отключает вал 25, связанный через муфту 24 с силовым валом ГТД 23, от вала-шестерни 28.
Аналогично, при движении судна на экономичном ходе при одном работающем газотурбинном двигателе (ГТД) 23 включают ФМ с ГУ 16, 36, 44 и передача крутящего момента от силового вала ГТД 23 происходит через муфту 24, вал 25, обгонную муфту 26, вал-шестерню 28, колесо 29, вал 30, шестерню 31, колесо 32, ФМ с ГУ 36, выходной вал 35, гребной вал 33 и далее на водомет (движитель) 34. Одновременно через коническую передачу колес 37, 38 и боковой вал 39 крутящий момент передается через промежуточный вал 43, ФМ с ГУ 44, боковой выходной вал 19 редуктора 7, далее через коническую передачу колес 18, 17 на выходное зубчатое колесо 12 и через ФМ с ГУ 16 на главный выходной вал 15, гребной вал 13 и далее на движитель (водомет) 14. Промежуточные валы 10 и 30 так же передают крутящий момент (часть его) на соединенные с их выходными концами 20 и 40 валы 21 и 41 вентиляторов 22 и 42. Обгонная муфта 6 отключает вал 5, связанный через муфту 4 с силовым валом ГТД 3, от вала-шестерни 8.
При движении судна на максимальном ходе, то есть при одновременно работающих газотурбинных двигателях 3 и 23, должна быть выключена ФМ с ГУ 44, а ФМ с ГУ 16 и 36 включены, и передача крутящего момента от газотурбинных двигателей к движителям (водометам) 14, 34 и вентиляторам 22, 42 происходит только в пределах своих силовых установок 1 и 2. То есть от ГТД 3 только к водомету 14 и вентилятору 22 (от силового вала ГТД 3 через муфту 4, вал 5, обгонную муфту 6, вал-шестерню 8, колесо 9, вал 10, шестерню 11, колесо 12, ФМ с ГУ 16, выходной вал 15, гребной вал 13 и далее на движитель (водомет) 14, а с вала 10 также и на вентилятор 22), а от ГТД 23 - только к водомету 34 и вентилятору 42 (от силового вала ГТД 23 через муфту 24, вал 25, обгонную муфту 26, вал-шестерню 28, колесо 29, вал 30, шестерню 31, колесо 32, ФМ с ГУ 36, выходной вал 35, гребной вал 33 и далее на водомет 34, а с вала 30 также и на вентилятор 42). Синхронность оборотов движителей (водометов) 14 и 34 при этом обеспечена заданием частоты вращения газотурбинных двигателей 3 и 23 из системы автоматического управления (на фиг.1 не показана) главной энергетической установки.
Присоединение к выходному концу одного из промежуточных валов зубчатого редуктора силовой установки вентилятора наддува воздуха в воздушные каверны на днище судна устраняет потребность в постороннем источнике подачи воздуха в воздушные каверны на днище и, кроме того, предотвращает возможность недопустимого (по условиям прочности) заброса оборотов газотурбинного двигателя, когда выключены фрикционные муфты с гидравлическим управлением в выходных колесах, соединяющих их через главные выходные валы с гребными валами (например, при запуске газотурбинного двигателя).