ГРЕБНОЙ ВИНТ С ПОВОРОТНЫМИ ЛОПАСТЯМИ
PROPELLER SCREW WITH TURNING BLADES

Изобретение относится к судостроению, в частности к гребным винтам регулируемого шага.
Известны различные гребные винты регулируемого шага, такие, например, как с ручным регулированием шага, с поворотом лопасти под действием подъемной силы [1], с поворотом лопасти при помощи серводвигателя [2].
Наиболее близким к заявленному является механизм изменения шага винта [3], который содержит поворотные лопасти с механизмами их поворота, вращающийся вал со ступицей, закрепленной на основании, электродвигатель со статором, закрепленным на корпусе судна, и короткозамкнутым ротором, посаженным на подшипниках на вал винта. Цилиндрическая зубчатая передача включает связанную с ротором и соосную с ним шестерню и находящуюся с ней в зацеплении шестерню валика, параллельного оси винта. Другая шестерня винта находится в зацеплении с шестерней на валу реверсивного насоса. Внутри полого участка вала размещен насос.
Существенными недостатками данного устройства являются крупные габариты и большой вес ступицы винта.
Изобретение направлено на уменьшение массы и габаритов ступицы и соответственно увеличение эффективности работы устройства.
Это достигается тем, что гребной винт с поворотными лопастями, содержащий вращающийся вал со ступицей, закрепленной на основании, поворотные лопасти с механизмами их поворота, редукторы, электродвигатели, содержащие статоры и роторы, причем, согласно изобретению, роторы электродвигателей установлены симметрично по окружности ступицы и снабжены общим круговым торцевым статором, при этом роторы электродвигателей соединены с входными валами редукторов, а выходные валы соединены с механизмами поворота лопастей.
Сущность изобретения иллюстрируется чертежами, где на фиг.1 изображен заявленный гребной винт, разрез в вертикальной плоскости, на фиг.2 условно показано расположение приводов поворота лопастей, на фиг.3 приведен вид на статор со стороны воздушного зазора.
Гребной винт содержит неподвижное основание 1, на котором укреплен торцевой статор 2 привода поворота лопастей, уплотнитель 3, ступица 4, в передней части которого размещен гидродинамический колпак 5, в корпусе на подшипниках 6 установлен червяк 7 червячного редуктора, червяк находится в зацеплении с червячным колесом 8, которое закреплено на торце 9 поворотной лопасти, которая установлена в подшипниках 10. На фиг.1 показана только концевая часть поворотной лопасти 11, внешние части лопастей не показаны. На одном валу привода поворота лопастей 12 расположены червяк 7 и торцевой ротор 13, который находится в магнитном контакте с торцевым статором 2 (см. фиг.2 и 3). Вал 14 гребного винта размещен в подшипниках 15 и 16. Торцевой статор 2 выполнен секционированным, что показано на фиг.3. Таким образом, (например, на фиг 3), в зоне ротора находятся секции 17 и 18. Естественно при вращении гребного винта в зоне ротора будут поочередно находиться другие секции. Механизмом поворота лопастей, а точнее их торцов 9, являются подшипники 10, закрепленные в ступице 4 и поворачиваемые посредствам червячного колеса 8, червяка 7 и торцевых роторов 13. Под электродвигателем понимаются торцевые роторы 13, входящие в контакт через воздушный зазор с торцевым статором 2.
Гребной винт работает следующим образом. Если при вращении гребного винта на торцевой статор 2 напряжение не подается, то роторы 13, а следовательно, и вал привода поворота лопастей 12 с червяком 7, а также колесо 8 и торец 9 лопасти 11 неподвижны вследствие самотормозящих свойств червячной передачи. Если же нужно изменить угол наклона лопастей, то в зависимости от знака поворота секции торцевого статора 2 они коммутируются в том или ином направлении. Например, рассмотрим фиг.3 и режим, при котором ротор 13 поворачивается по часовой стрелке. Его зона взаимодействия условно показана на фиг.3 штрихпунктирными линиями. Направление коммутации секций статора против часовой стрелки, например, от секции 18 к секции 17. Таким образом, на ротор действует вращающий момент, направленный по часовой стрелке. В результате ротор 13 придет во вращение. Роторы 13, вращаясь, с помощью вала 12 приводят во вращение червяк 7, а те, в свою очередь, через колеса 8 и торцы 9 поворачивают лопасти 11. При необходимости поворота в другую сторону направление коммутации секций торцевого статора 2 меняется на противоположное.
Технико-экономическим преимуществом заявляемого гребного винта является облегчение подвижной вращающейся части, за счет того, что статорный элемент, обладающий увеличенной массой и габаритами по сравнению с роторами, расположен на основании 1 и не вращается вместе с винтом, что существенно снижает массу и габариты по сравнению с винтами, поворот лопастей которых осуществляется реверсивным электродвигателем и насосом.
Источники информации
1. АС СССР №713767. - Гребной винт / А.Л.Зайцев. - Опубл. БИ №5 от 05.02.1980 г., з-ка №2449377/27-11 от 02.02.1977 г.
2. А.С. СССР №360271. - Винт с поворотными лопастями / О.М.Акопянц. - Опубл. БИ №36 от 28.11.1972 г., з-ка №1637847/27-11 от 29.03.1971 г.
3. АС СССР №364150. - Механизм изменения шага винта / Д.Лоренц, И.Магданц. - Опубл. БИ №4 от 25.12.1972 г., з-ка №1619081/27-11 от 27.01.1971 г.