ГЛАВНЫЙ СУДОВОЙ ГАЗОТУРБИННЫЙ АГРЕГАТ С РЕВЕРСИВНЫМ ДВИГАТЕЛЕМ
SHIP MAIN GAS-TURBINE UNIT WITH REVERSIBLE ENGINE

Предлагаемое изобретение относится к области главных судовых энергетических установок, в частности, к главным судовым газотурбинным агрегатам с реверсивным двигателем и зубчатым редуктором с шестеренными насосами на его корпусе, приводимых от одного из валов редуктора.
Известна главная судовая энергетическая установка с винтом фиксированного шага, где передачу крутящего момента на вал единого гребного винта от одного или от двух одновременно работающих газотурбинных двигателей для переднего или заднего хода судна обеспечивает суммирующий зубчатый редуктор, в котором в зубчатых колесах промежуточных валов переднего и заднего хода встроены фрикционные муфты с гидравлическим управлением (см., например, патент на полезную модель RU №154859 U1, опубл. 10.09.2015 г.).
Известен зубчатый реверсивный редуктор с ведущим, выходным и промежуточными переднего и заднего хода валами, с зубчатыми шестернями и колесами на валах, с фрикционными муфтами с гидравлическим управлением, встроенными в зубчатых колесах на промежуточных валах переднего и заднего хода, с маслосистемой с насосом управления в ней и где в зубчатой шестерне на промежуточном валу заднего хода также встроена фрикционная муфта с гидравлическим управлением, а сам этот вал дополнительно оснащен тормозной фрикционной муфтой с гидравлическим управлением (см., например, патент на изобретение RU 2540226 С1, опубл. 10.02.2015).
Известна судовая реверсивная газотурбинная установка, содержащая реверсивный газотурбинный двигатель, включающий две свободные силовые турбины переднего и заднего ходов с коаксиально расположенными валами отбора мощности, и зубчатую передачу, включающую основной редуктор, соединенный на выходе с валом винта фиксированного шага и на входе с выходным валом предвключенного дифференциального механизма, соединенного на входе с валами силовых турбин, и которая для исключения ударных нагрузок во время реверсов и повышения маневренности судна снабжена разобщительной муфтой, установленной между водилом и эпициклом (см., например, патент SU 1497913 А1, опубл. 27.07.1999 г.) - прототип.
Предлагаемое изобретение решает задачу повышения надежности и экономичности работы главного судового газотурбинного агрегата с реверсивным двигателем за счет использования в системе маслоснабжения зубчатого редуктора на переднем и заднем ходе судна одних и тех же шестеренных насосов смазки и управления, приводимых от промежуточного вала редуктора, путем дополнительной обвязки их маслопроводами с размещенными в них редукционными и обратными клапанами.
Указанный технический результат в предлагаемом главном судовом газотурбинном агрегате с реверсивным двигателем, содержащем реверсивный газотурбинный двигатель, зубчатый редуктор, в содержащем масляный картер и систему смазки корпусе которого размещены в подшипниках ведущий вал с зубчатой шестерней, находящейся в зацеплении с зубчатым колесом с встроенной в нем фрикционной муфтой с гидравлическим управлением на промежуточном валу, на котором выполнена также зубчатая шестерня, зацепленная с зубчатым колесом на выходном валу, соединительные муфты, размещенные на корпусе редуктора шестеренные насос смазки с первым и вторым фланцем на его корпусе и насос управления фрикционной муфтой с гидравлическим управлением с первым и вторым фланцем на его корпусе с приводом обоих насосов от промежуточного вала редуктора, резервный электроприводной насос, датчик давления, фильтр и маслоохладитель, запорный, редукционные и обратные клапаны и маслопроводы, согласно изобретению достигается тем, что первый фланец насоса смазки соединен маслопроводом с размещенными в нем последовательно первым обратным клапаном с возможностью его открытия в противоположную от насоса смазки сторону, фильтром и маслоохладителем с системой смазки в корпусе редуктора и через второй обратный клапан с возможностью его открытия в сторону насоса управления с первым фланцем этого насоса, второй фланец насоса смазки соединен маслопроводом всасывания с размещенным в нем с возможностью открытия в сторону этого насоса третьим обратным клапаном с масляным картером редуктора, из масляного картера выполнен также маслопровод с размещенными в нем последовательно резервным электроприводным насосом и установленным с возможностью открытия в противоположную от масляного картера сторону четвертым обратным клапаном, соединенный с расположенным между первым обратным клапаном и фильтром маслопроводом, который соединен также маслопроводом с размещенным в нем первым редукционным клапаном с маслопроводом всасывания между масляным картером и третьим обратным клапаном, маслопровод между этим клапаном и вторым фланцем насоса смазки соединен маслопроводом с размещенным в нем пятым обратным клапаном с возможностью его открытия в сторону маслопровода между первым обратным клапаном и фильтром с этим маслопроводом, маслопровод всасывания перед третьим обратным клапаном соединен также маслопроводом с шестым обратным клапаном в нем с возможностью его открытия в противоположную от маслопровода всасывания сторону с маслопроводом между первым фланцем насоса смазки и первым обратным клапаном, второй фланец насоса управления соединен маслопроводом с размещенными в нем последовательно седьмым обратным клапаном с возможностью его открытия в противоположную от насоса управления сторону и запорным клапаном с управляющей полостью фрикционной муфты с гидравлическим управлением в зубчатом колесе на промежуточном валу редуктора, маслопровод между запорным клапаном и седьмым обратным клапаном соединен маслопроводом со вторым редукционным клапаном в нем с маслопроводом между первым обратным клапаном и фильтром, маслопровод между вторым обратным клапаном и первым фланцем насоса управления соединен маслопроводом с размещенным в нем восьмым обратным клапаном с возможностью его открытия в сторону соединения с маслопроводом между седьмым обратным клапаном и запорным клапаном, маслопровод между вторым обратным клапаном и маслоохладителем соединен маслопроводом с размещенным в нем девятым обратным клапаном с возможностью его открытия в сторону соединения с маслопроводом между седьмым обратным клапаном и вторым фланцем насоса управления.
Отличительным признаком предлагаемого изобретения является то, что первый фланец насоса смазки соединен маслопроводом с размещенными в нем последовательно первым обратным клапаном с возможностью его открытия в противоположную от насоса смазки сторону, фильтром и маслоохладителем с системой смазки в корпусе редуктора и через второй обратный клапан с возможностью его открытия в сторону насоса управления с первым фланцем этого насоса, второй фланец насоса смазки соединен маслопроводом всасывания с размещенным в нем с возможностью открытия в сторону этого насоса третьим обратным клапаном с масляным картером редуктора, из масляного картера выполнен также маслопровод с размещенными в нем последовательно резервным электроприводным насосом и установленным с возможностью открытия в противоположную от масляного картера сторону четвертым обратным клапаном, соединенный с расположенным между первым обратным клапаном и фильтром маслопроводом, который соединен также маслопроводом с размещенным в нем первым редукционным клапаном с маслопроводом всасывания между масляным картером и третьим обратным клапаном, маслопровод между этим клапаном и вторым фланцем насоса смазки соединен маслопроводом с размещенным в нем пятым обратным клапаном с возможностью его открытия в сторону маслопровода между первым обратным клапаном и фильтром с этим маслопроводом, маслопровод всасывания перед третьим обратным клапаном соединен также маслопроводом с шестым обратным клапаном в нем с возможностью его открытия в противоположную от маслопровода всасывания сторону с маслопроводом между первым фланцем насоса смазки и первым обратным клапаном, второй фланец насоса управления соединен маслопроводом с размещенными в нем последовательно седьмым обратным клапаном с возможностью его открытия в противоположную от насоса управления сторону и запорным клапаном с управляющей полостью фрикционной муфты с гидравлическим управлением в зубчатом колесе на промежуточном валу редуктора, маслопровод между запорным клапаном и седьмым обратным клапаном соединен маслопроводом со вторым редукционным клапаном в нем с маслопроводом между первым обратным клапаном и фильтром, маслопровод между вторым обратным клапаном и первым фланцем насоса управления соединен маслопроводом с размещенным в нем восьмым обратным клапаном с возможностью его открытия в сторону соединения с маслопроводом между седьмым обратным клапаном и запорным клапаном, маслопровод между вторым обратным клапаном и маслоохладителем соединен маслопроводом с размещенным в нем девятым обратным клапаном с возможностью его открытия в сторону соединения с маслопроводом между седьмым обратным клапаном и вторым фланцем насоса управления.
Предлагаемый главный судовой газотурбинный агрегат с реверсивным двигателем схематично представлен на фиг. 1.
В корпусе (поз. на фиг. 1 не обозначена) зубчатого редуктора 1 размещены в подшипниках (поз. на фиг. 1 не обозначена) ведущий вал 2 с шестерней 3 на нем, выполненной в зацеплении с зубчатым колесом 4 с встроенной в нем с возможностью связи с промежуточным валом 5 фрикционной муфтой с гидравлическим управлением (ФМ с ГУ) 6. На валу 5 выполнена также шестерня 7, находящаяся в зацеплении с зубчатым колесом 8, выполненном на выходном валу 9, выходной конец которого оснащен соединительной муфтой 10. На связанном с зубчатым колесом 4, минуя ФМ с ГУ 6, выходном конце (поз. на фиг. 1 не обозначена) вала 5 выполнена соединительная муфта 11. Ведущий вал 2 редуктора 1 соединен с выходным (силовым) валом (поз. на фиг. 1 не обозначена) реверсивного газотурбинного двигателя 12. На корпусе (поз. на фиг. 1 не обозначена) зубчатого редуктора 1 размещены приводимые через муфту 11 от выходного конца вала 5 шестеренные насос смазки 13 с первым 14 и вторым 15 фланцами на нем и насос управления 16 с первым 17 и вторым 18 фланцами на нем. Первый фланец 14 насоса смазки 13 соединен маслопроводом 19 с размещенными в нем последовательно первым обратным клапаном 20 с возможностью его открытия в противоположную от насоса смазки 13 сторону, фильтром 21 и маслоохладителем 22 с системой смазки 23 в корпусе редуктора 1. От маслопровода 19 между маслоохладителем 22 и системой смазки 23 выполнен отвод 24 с размещенным в нем вторым обратным клапаном 25 с возможностью его открытия в сторону насоса управления 16 к первому фланцу 17 этого насоса. Из масляного картера 26 выполнен маслопровод 27 (всасывания) с размещенным в нем третьим обратным клапаном 28 с возможностью его открытия в сторону насоса смазки 13 ко второму фланцу 15 этого насоса. От маслопровода 27 между масляным картером 26 и третьим обратным клапаном 28 выполнен маслопровод 29 с размещенными в нем последовательно резервным электроприводным насосом 30 и установленным с возможностью открытия в противоположную от масляного картера 26 сторону четвертым обратным клапаном 31, соединенный с маслопроводом 19 между первым обратным клапаном 20 и фильтром 21. Этот маслопровод (19) соединен также маслопроводом 32 с размещенным в нем первым редукционным клапаном 33 с маслопроводом 27 перед третьим обратным клапаном 28. Маслопровод между клапаном 28 и вторым фланцем 15 насоса смазки 13 соединен маслопроводом 34 с размещенным в нем пятым обратным клапаном 35 с возможностью его открытия в сторону маслопровода 19 перед фильтром 21 с этим маслопроводом (19). Маслопровод 27 перед третьим обратным клапаном 28 соединен также маслопроводом 36 с размещенным в нем шестым обратным клапаном 37 с возможностью его открытия в противоположную от маслопровода 27 сторону с маслопроводом между первым фланцем 14 насоса смазки 13 и первым обратным клапаном 20. Второй фланец 18 насоса управления 16 соединен маслопроводом 38 с размещенными в нем последовательно седьмым обратным клапаном 39 с возможностью его открытия в противоположную от насоса управления 16 сторону и запорным клапаном 40 с управляющей полостью (поз. на фиг. 1 не обозначена) фрикционной муфты с гидравлическим управлением 6 в зубчатом колесе 4 на промежуточном валу 5 зубчатого редуктора 1. Маслопровод 38 между запорным клапаном 40 и седьмым обратным клапаном 39 соединен маслопроводом 41 с размещенным в нем вторым редукционным клапаном 42 с маслопроводом 19 между первым обратным клапаном 20 и фильтром 21. Маслопровод 24 между вторым обратным клапаном 25 и первым фланцем 17 насоса управления 16 соединен маслопроводом 43 с размещенным в нем восьмым обратным клапаном 44 с возможностью его открытия в сторону соединения с маслопроводом 38 между седьмым обратным клапаном 39 и запорным клапаном 40, маслопровод 24 между вторым обратным клапаном 25 и маслоохладителем 22 соединен маслопроводом 45 с размещенным в нем девятым обратным клапаном 46 с возможностью его открытия в сторону соединения с маслопроводом 38 между седьмым обратным клапаном 39 и вторым фланцем 18 насоса управления 16. В маслопроводе 24 между маслоохладителем 22 и системой смазки 23 установлен датчик давления 47.
Работает предлагаемый главный судовой газотурбинный агрегат с реверсивным двигателем следующим образом (см. фиг. 1).
Сначала, после включения, реверсивный газотурбинный двигатель 12 некоторое время работает на холостом ходе (с небольшой мощностью). Запорный клапан 40 в маслопроводе 38 (управления) сначала тоже закрыт и, соответственно, фрикционная муфта с гидравлическим управлением (ФМ с ГУ) 6 выключена. Крутящий момент (мощность) от выходного (силового) вала работающего двигателя 12 передается на ведущий вал 2 в зубчатом редукторе 1, далее через шестерню 3, зубчатое колесо 4 и через не связанный с включением ФМ с ГУ 6 выходной конец (поз. на фиг. 1 не обозначена) промежуточного вала 5 на муфту 11, через которую осуществляется привод шестеренных насосов смазки 13 и управления 16. При этом, при включенном двигателе, например, на передний ход, масло из масляного картера 26 по маслопроводу 27, обратный клапан 28 (третий) и второй фланец 15 всасывается насосом смазки 13 и нагнетается через его первый фланец 14, маслопровод 19, обратный клапан 20 (первый), фильтр 21, маслоохладитель 22 в систему смазки 23 редуктора 1, а по маслопроводу 24 через обратный клапан 25 (второй) к первому фланцу 17 насоса управления 16. Из насоса управления 16 масло (управления) нагнетается через его второй фланец 18 по маслопроводу 38 через обратный клапан 39 (седьмой) и сбрасывается (так как клапан 40 закрыт) по маслопроводу 41 через редукционный клапан 42 в маслопровод 19 перед фильтром 21.
Затем, для движения судна (на переднем ходе) увеличивают мощность двигателя 12, открывают запорный клапан 40 и из насоса управления 16 масло (управления) через второй фланец 18 по маслопроводу 38 через обратный клапан 39 (седьмой) и запорный клапан 40 поступает в управляющую полость ФМ с ГУ 6 и включает ее. Крутящий момент (мощность) от выходного (силового) вала работающего двигателя 12 передается на ведущий вал 2 в редукторе 1, далее через шестерню 3, зубчатое колесо 4, через включенную ФМ с ГУ 6 и промежуточный вал 5 на шестерню 7, зубчатое колесо 8, выходной вал 9 и соединительную муфту 10 на его выходном конце на гребной вал винта фиксированного шага (на фиг. 1 не показаны), а через выходной конец промежуточного вала 5 на муфту 11, через которую осуществляется привод шестеренных насосов смазки 13 и управления 16. Насос смазки 13 продолжает всасывать масло из масляного картера 26 по трубопроводу 27 через обратный клапан 28 (третий) и второй фланец 15 и нагнетает масло смазки через первый фланец 14, обратный клапан 20 (первый), маслопровод 19, фильтр 21, маслоохладитель 22 в систему смазки 23 редуктора 1 и по маслопроводу 24 через обратный клапан 25 (второй) к первому фланцу 17 насоса управления 16. Из насоса управления 16 масло (управления) через второй фланец 18 по маслопроводу 38 через обратный клапан 39 (седьмой) и открытый запорный клапан 40 продолжает поступать в управляющую полость ФМ с ГУ 6.
При реверсе двигателя 12 для движения судна задним ходом снижают мощность до холостого хода, на какое-то мгновение выходной вал силовой турбины двигателя 12 останавливается и затем начинает вращаться в другую сторону. Выходной конец вала 5 с муфтой 11 и приводимые от него валы насосов смазки 13 и управления 16 также начнут вращаться в другую сторону. При этом насос смазки 13 всасывает масло из масляного картера 26 по маслопроводам 27 и 36 через обратный клапан 37 (шестой) и второй фланец 14 и нагнетает масло смазки через первый фланец 15, маслопровод 34, обратный клапан 35 (пятый), маслопровод 19, фильтр 21, маслоохладитель 22 в систему смазки 23 редуктора 1, а по маслопроводу 24 и маслопроводу 45 через обратный клапан 46 (девятый) ко второму фланцу 18 насоса управления 16. Из насоса управления 16 масло (управления) нагнетается через его первый фланец 17 по маслопроводу 43 через обратный клапан 44 (восьмой) и открытый запорный клапан 40 (его при реверсе двигателя 12 не закрывают) поступает в управляющую полость ФМ с ГУ 6.
После реверса, для движения судна на заднем ходе, увеличивают мощность двигателя 12. Масло (управления) из насоса управления 16 через его второй фланец 18 по маслопроводу 38 через обратный клапан 39 (седьмой) и запорный клапан 40 продолжает поступать в управляющую полость ФМ с ГУ 6, замыкая ее и соединяя при этом зубчатое колесо 4 с промежуточным валом 5. Крутящий момент (мощность) от выходного (силового) вала работающего двигателя 12 передается на ведущий вал 2 в редукторе 1, далее через шестерню 3, зубчатое колесо 4, через включенную ФМ с ГУ 6 и промежуточный вал 5 на шестерню 7, зубчатое колесо 8, выходной вал 9 и соединительную муфту 10 на гребной вал винта фиксированного шага (на фиг. 1 не показаны), а через выходной конец промежуточного вала 5 на муфту 11, через которую осуществляется привод шестеренных насосов смазки 13 и управления 14. Насос смазки 13 всасывает масло из масляного картера 26 по маслопроводам 27 и 36 через обратный клапан 37 (шестой) и первый фланец 14 и нагнетает масло смазки через второй фланец 15, маслопровод 34, обратный клапан 35 (пятый), маслопровод 19, фильтр 21, маслоохладитель 22 в систему смазки 23 редуктора 1, а по маслопроводам 24 и 45 через обратный клапан 46 (девятый) ко второму фланцу 18 насоса управления 16. Из насоса управления 16 масло (управления) нагнетается через его первый фланец 17 по маслопроводу 43 через обратный клапан 44 (восьмой) и открытый запорный клапан 40 продолжает поступать в управляющую полость ФМ с ГУ 6.
В случае превышения давления в маслопроводах 19 и 38 сверх допустимых значений масло из них сбрасывается по маслопроводам 32 и 41 редукционными клапанами 33, 42.
При возникновении каких-то нештатных ситуаций, а также во время реверсирования двигателя 12 при низких частотах вращения и нулевой частоте его выходного (силового) вала по сигналу датчика давления 47 включается резервный электроприводной насос 30. По маслопроводу 27 насос 30 всасывает масло из масляного картера 26 и по маслопроводу 29 через обратный клапан 31 (четвертый) нагнетает масло в маслопровод 19, из которого оно через фильтр 21 и маслоохладитель 22 поступает в систему смазки 23 редуктора 1.
В настоящее время в НТЦ «Сатурн С.-Пб» в предпроектных проработках главного судового газотурбинного агрегата с реверсивным двигателем принята предлагаемая схема использования одних и тех же, приводимых от промежуточного вала редуктора, шестеренных насосов смазки и управления для маслоснабжения зубчатого редуктора на переднем и заднем ходе судна.