Винто-рулевая колонка судна
VESSEL PROPELLER-AND-STEERING COLUMN

Изобретение относится к области судостроения, касается вопроса, связанного с работой движителя судна в виде винто-рулевой колонки (ВРК), а более конкретно - с охлаждением электродвигателя привода гребного винта ВРК и технического обслуживания систем ВРК.
Известна винто-рулевая колонка судна (патент РФ №2573694), содержащая стойку, к которой прикреплена гондола с расположенными в ней электродвигателем с гребным валом, на конце которого установлен размещенный вне гондолы гребной винт. Стойка располагается своей верхней частью внутри корпуса судна, а нижней частью по меньшей мере частично погружена в воду. ВРК оснащена входящей в ее состав системой охлаждения электродвигателя, которая состоит из замкнутого воздушного контура охлаждения, включающего средство циркуляции газа, и из теплообменника с жидкостным контуром охлаждения со средством циркуляции жидкости, расположенными в нижней части стойки ВРК (прототип).
Однако, для системы охлаждения электродвигателя привода гребного винта ВРК с использованием теплообменника, имеющего замкнутый жидкостный контур охлаждения, характерна низкая эффективность охлаждения из-за ограниченной теплоотдачи в окружающую среду при ограниченной мощности и производительности насосов замкнутой системы охлаждения.
Кроме того, расположение теплообменника и средства циркуляции газа в нижней части стойки ВРК, располагающейся вне корпуса судна, и, по меньшей мере, частично погруженной в воду, существенно уменьшает пространство для обслуживания всех систем ВРК и, как следствие, усложняет подключение, техническое обслуживание и ремонт оборудования систем ВРК.
И наконец, в случае отказа в работе штатной системы охлаждения электродвигателя ВРК, ее ремонт и замена в эксплуатационных условиях становятся проблематичными - для этого требуется достаточно много времени, а также остановка работы ВРК.
Задачей предполагаемого изобретения является повышение эффективности охлаждения электродвигателя привода гребного винта ВРК и упрощение технического обслуживания систем ВРК при одновременном обеспечении надежной работы ВРК в эксплуатационных условиях.
Для этого в винто-рулевой колонке судна, включающей гондолу с расположенными в ней электродвигателем с гребным валом, на конце которого установлен размещенный вне гондолы гребной винт, и связанную с гондолой стойку, располагающуюся своей верхней частью внутри корпуса судна, а нижней частью - погруженной в воду, и оснащенной входящей в ее состав системой охлаждения электродвигателя, состоящей из замкнутого воздушного контура охлаждения, включающего средство циркуляции газа, и из теплообменника с жидкостным контуром охлаждения со средством циркуляции жидкости, по изобретению жидкостный контур охлаждения теплообменника выполнен незамкнутым и сообщенным с забортной водой трубопроводами, соединенными с водозаборниками, установленными в погруженной в воду нижней части корпуса стойки. Причем средство циркуляции газа и теплообменник размещены в верхней части стойки, располагающейся внутри корпуса судна.
При этом система охлаждения электродвигателя может быть дополнена по меньшей мере одним средством циркуляции газа и по меньшей мере одним теплообменником с водяным контуром охлаждения и со средством циркуляции жидкости.
Выполнение жидкостного контура охлаждения теплообменника незамкнутым и сообщенным с забортной водой трубопроводами, соединенными с водозаборниками, установленными в погруженной в воду нижней части корпуса стойки, повышает эффективность охлаждения электродвигателя привода гребного винта ВРК.
Размещение средства циркуляции газа и теплообменника в верхней части стойки, располагающейся внутри корпуса судна, позволяет упростить подключение, техническое обслуживание и ремонт оборудования систем ВРК.
При этом отличительные признаки предполагаемого изобретения одновременно обеспечивают надежную работу ВРК в эксплуатационных условиях.
Сущность предполагаемого изобретения поясняется рисунками, где на фиг. 1 схематично представлена схема винто-рулевая колонка и принцип работы системы охлаждения ее электродвигателя, а на фиг. 2 представлен вид поперечного сечения ВРК на фиг. 1 по А-А со схемой работы системы охлаждения электродвигателя ВРК.
ВРК судна содержит стойку 1, на нижнем конце которой прикреплена гондола 2 с расположенным в ней электродвигателем 3 с гребным валом 4, на конце которого установлен размещенный вне гондолы 2 гребной винт 5 (на рисунке показан схематично) (фиг. 1, 2). Верхняя часть стойки 1 размещена внутри корпуса судна 6, а ее нижняя часть - погруженной в воду. ВРК содержит в своем составе систему охлаждения электродвигателя 3, которая состоит из замкнутого воздушного контура охлаждения 7, включающего по меньшей мере два средства циркуляции газа 8, и по меньшей мере из двух теплообменников 9 с жидкостным контуром охлаждения 10, включающих средства циркуляции жидкости 11. Жидкостный контур охлаждения 10 теплообменника 9 выполнен незамкнутым и сообщенным с забортной водой трубопроводами 12 (фиг. 1, 2), которые соединены с водозаборниками 13, установленными в погруженной в воду нижней части корпуса стойки 1. При этом средства циркуляции газа 8 и теплообменник 9 размещены в верхней части стойки 1, располагающейся внутри корпуса судна 6 (фиг. 1).
Работа предлагаемого ВРК судна осуществляется следующим образом.
При движении судна электродвигатель 3, находящийся в гондоле 2 ВРК, посредством соединенного с ним гребного вала 4 осуществляет вращение гребного винта 5, в процессе которого происходит нагрев электродвигателя 3.
По замкнутому воздушному контуру охлаждения 7 под воздействием средств циркуляции газа 8 циркулирует газообразная среда (воздух), которая, проходя через электродвигатель 3, посредством теплообмена аккумулирует избыточное тепло от электродвигателя 3 и переносит его к теплообменникам 9, расположенным в верхней части стойки 1 ВРК внутри корпуса 6 судна. В теплообменниках 9 газообразная среда охлаждается забортной водой посредством теплообмена за счет незамкнутых жидкостных контуров охлаждения 10 теплообменников 9. При этом забортная вода с помощью средств циркуляции жидкости 11 попадает через водозаборники 13 по трубопроводам 12 в жидкостные контуры охлаждения 10 теплообменников 9, где посредством теплообмена происходит ее нагрев и охлаждение газообразной среды от электродвигателя, а затем нагретая вода по трубопроводам 12 поступает к водозаборникам 13, через которые выбрасывается обратно за борт.
Охлажденная в теплообменниках 9 газообразная среда по замкнутому контуру воздушного охлаждения 7 поступает обратно к электродвигателю 3 и цикл повторяется снова.
Благодаря применению незамкнутого контура жидкостного охлаждения 10 в теплообменниках 9, сообщенного с забортной водой посредством трубопроводов 12 и водозаборников 13, установленных в погруженной в воду нижней части корпуса стойки 1, повышается эффективность охлаждения электродвигателя 3 привода гребного винта 5 ВРК, так как температура забортной воды на входе в систему охлаждения зависит только от района плавания, где она постоянна и соответствует температуре моря (от -2°С в Арктике до +34°С в районе экватора).
Размещение средств циркуляции газа 8 и теплообменников 9 в верхней части стойки 1, располагающейся внутри корпуса 6 судна, позволяет упростить подключение, техническое обслуживание и ремонт оборудования систем ВРК.
Оснащение ВРК по меньшей мере двумя средствами циркуляции газа 8, и по меньшей мере двумя теплообменниками 9 с жидкостным контуром охлаждения 10, включающих средства циркуляции жидкости 11 обеспечивает надежную работу ВРК в эксплуатационных условиях, т.к. при выходе из строя одного из них ВРК сохраняет работоспособность.
Предлагаемая винто-рулевая колонка судна обладает повышенной эффективностью охлаждения электродвигателя привода гребного винта ВРК и упрощением технического обслуживания систем ВРК при одновременном обеспечении надежной работы ВРК в эксплуатационных условиях, что выгодно отличает ее от прототипа.