КОЛЬЦЕВОЙ СУДОВОЙ ДВИЖИТЕЛЬ
ANNULAR SHIP PROPULSOR

Изобретение относится к области судостроения, а именно, к кольцевым судовым движителям для надводных кораблей и судов, а также для подводных средств движения, и может быть использовано в устройствах активного управления плавательными средствами.
Известен кольцевой судовой движитель, конструктивное исполнение которого защищено патентом РФ №2526303 «Кольцевой судовой движитель», В63Н 5/00, В63Н 5/14, опубл. 20.08.2014. Известный судовой движитель включает кольцевой статор, соединенный с корпусом судна при помощи опоры, кольцевой ротор, снабженный лопастной системой, и обтекаемый кожух, закрепленный на кольцевом статоре через амортизаторы. Опора виброизолирована от кольцевого статора и обтекаемого кожуха, который может быть выполнен составным из нескольких виброизолированных между собой частей и изготовлен из вибропоглащающего материала.
Основной недостаток известного движителя - высокое гидравлическое сопротивление в водопроточном канале из-за наличия центрального осевого тела.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является кольцевой судовой движитель по патенту РФ №2204502 «Водометный движительно-двигательный комплекс», В63Н 25/42, В63Н 1/16, В63Н 5/14 опубл. 20.05.2003, который содержит корпус и круговое кольцо с закрепленными на внутренней стороне кольца лопастями, размещенное в корпусе с возможностью вращения. Круговое кольцо выполнено как единое целое с ротором реверсивного электродвигателя погружного исполнения, где ротор закреплен с наружной стороны кольца, а статор прикреплен к корпусу. Кольцо подвешено на опорно-упорных конструкциях, защищенных эластичными сепараторами. Длина лопастей составляет 0,4-0,5 внутреннего радиуса кольца, а образующая внутренней поверхности носовой части корпуса на входе потока имеет форму синусоиды. В кормовой части движитель содержит поворотное сопло с регулируемым сечением. Внутренняя поверхность сопла имеет многослойное покрытие из гибких материалов с возможностью осуществления и регулировки колебаний покрытия, которое выступает в корму судна за пределы сопла. Пустоты конструкций комплекса заполнены вибропоглощающими материалами. При использовании прототипа уменьшаются акустические шумы, появляется возможность расширения допустимых мест размещения комплекса на судне.
Основным недостатком известного движительного комплекса является пониженный КПД за счет механических потерь на шаровых катках в опорно-упорных конструкциях. Помимо этого, в вышеперечисленных известных технических решениях присутствуют достаточно сложные системы снижения акустических шумов и вибраций.
Задача изобретения - повышение КПД кольцевого судового движителя, уменьшение акустических шумов и вибраций.
Техническим результатом изобретения является разработка инновационного конструктивного исполнения кольцевого судового движителя, позволяющего значительно повысить КПД движителя, уменьшающего акустические шумы и вибрации.
Поставленная задача и требуемый технический результат достигаются за счет того, что кольцевой судовой движитель содержит корпус и размещенное в нем круговое кольцо с возможностью вращения с закрепленными на его внутренней стороне лопастями и выполненное как единое целое с ротором реверсивного электродвигателя погружного исполнения, где ротор закреплен с наружной стороны кругового кольца, а статор прикреплен к корпусу. С наружной стороны круговое кольцо выполнено с двумя скошенными внешними гранями, в свою очередь, с внутренней стороны корпус выполнен с двумя скошенными внутренними гранями, причем форма внутренней поверхности корпуса соответствует форме наружной поверхности кругового кольца. Круговое кольцо подвешено в корпусе посредством системы магнитных подвесов, состоящей из постоянных магнитов с противоположной полярностью, установленных радиально, по окружности, соответственно, на скошенных внешних гранях кругового кольца и на скошенных внутренних гранях корпуса. В зазорах между постоянными магнитами одной полярности закреплены плотно, с натягом, вставки из немагнитного материала.
Кольцевой судовой движитель отличается от прототипа тем, что вместо шаровых катков с водяной смазкой и эластичных сепараторов в качестве опоры кольцевого ротора используется магнитный подвес, состоящий из системы постоянных магнитов с противоположной полярностью на кольцевом статоре и кольцевом роторе. Исключая применение в кольцевом судовом движителе шаровых катков с водяной смазкой и эластичных сепараторов, достигаются увеличение ресурса работы кольцевого судового движителя, улучшение экологической обстановки. Отсутствие трения в металлических телах качения значительно повышает КПД кольцевого судового движителя, уменьшаются акустические шумы и вибрации.
Настоящее изобретение и его преимущества будут более понятны путем ссылки на последующее подробное описание и прилагаемые чертежи. На фигуре 1 показан главный вид конструктивного исполнения кольцевого судового движителя, на фигуре 2 показан вертикальный разрез кольцевого судового движителя, на фигуре 3 показан возможный вариант закрепления плотно, с натягом, вставок из немагнитного материала в зазорах между постоянными магнитами одной полярности.
Кольцевой судовой движитель (фиг. 1, 2) содержит корпус 1, круговое кольцо 2 с лопастями 3, ротор 4 реверсивного электродвигателя погружного исполнения, статор 5. Круговое кольцо 2 выполнено как единое целое с ротором 4 реверсивного электродвигателя погружного исполнения, причем ротор 4 закреплен с наружной стороны кругового кольца 2, а статор 5 выполнен как единое целое с корпусом 1. На скошенных внешних гранях кругового кольца 2 и на скошенных внутренних гранях корпуса 1 установлена радиально, по окружности, система постоянных магнитов 6. В зазорах между постоянными магнитами 6 одной полярности закреплены, например, но не ограничиваясь этим, винтами, плотно, с натягом, вставки 7 из немагнитного материала. Вариант закрепления вставок 7 из немагнитного материала в зазорах между постоянными магнитами 6 одной полярности показан на фигуре 3.
Магниты, установленные на скошенных внешних гранях кругового кольца 2 и на скошенных внутренних гранях корпуса 1 имеют противоположную полярность.
Кольцевой судовой движитель работает следующим образом. При подаче электропитания на кольцевой статор 5, на кольцевом роторе 4 создается вращающий момент. Кольцевой ротор 4 с закрепленными на нем лопастями 3 начинает вращаться. Кольцевой ротор 4 за счет системы постоянных магнитов 6 находится в подвешенном состоянии относительно кольцевого статора 5. Вращение кольцевого ротора 4 с закрепленными на нем лопастями 3 обеспечивает движение или маневрирование судна, на котором установлен этот движитель. В зазорах между постоянными магнитами 6 одной полярности закреплены, например, но не ограничиваясь этим, винтами, плотно, с натягом, вставки 7 из немагнитного материала.
Благодаря тому, что в качестве опоры кольцевого ротора 4 используется система магнитных подвесов, состоящая из постоянных магнитов 6, существенно уменьшаются акустические шумы, что значительно улучшает экологическую обстановку. Снижение виброактивности движителя повышает его долговечность, что увеличивает ресурс работы кольцевого судового движителя. Отсутствие трения в металлических телах качения повышает КПД движителя, уменьшая его нагрев.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении при использовании данного изобретения следующей совокупности условий:
- средство, воплощающее данное изобретение при его осуществлении, относится к кольцевым судовым движителям и может быть использовано в конструкциях надводных кораблей и судов, подводных средств движения, в устройствах активного управления плавательными средствами;
- для вышеприведенного устройства в том виде, как оно охарактеризовано в независимом пункте формулы изобретения, подтверждена возможность его осуществления;
- средство, воплощающее изобретение при его осуществлении способствует увеличению ресурса работы движителя, улучшению экологической обстановки, улучшению основных технических характеристик судового движителя, а именно: повышению КПД, уменьшению акустических шумов и вибраций.
Следовательно, данное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».