УСТАНОВКА ГРЕБНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ В КОРПУС ПОДВОДНОЙ ЛОДКИ
INSTALLING THE PROPULSION MOTOR IN THE HULL BOX

Изобретение относится к судостроению, в частности к устройству, расположению, способу амортизации гребного электродвигателя подводной лодки. Изобретение позволяет улучшить эксплуатационные и массогабаритные характеристики гребной электроэнергетической установки подводной лодки.
Известна установка (патент DE 102012104292 А1, класс В63Н 21/30; F16F 15/04; F16M 7/00; Н02K 5/24; Н02K 5/26, 22.11.2012, Insulator system to decoupling of the impact sound for a big electric machine, PHILIPPS FRANK, KOEHLER ULRICH, GUENDEL ANDREAS, номер заявки DE 201210104292 20120516), содержащая электрическую машину, установленную; через амортизаторы на массивной промежуточной плите, которая крепится через амортизирующие элементы на корпус корабля. При этом амортизаторы установлены на горизонтальной плоскости промежуточной плиты.
Недостаток устройства заключается в том, что для компенсации передачи вибрации электрической машины на корпус используется тяжелая и массивная плита - платформа. Вес данной плиты для снижения уровня вибрации должен значительно превышать вес электрической машины. Еще одним из недостатков данной конструкции является и то, что силы, которые передаются от электрической машины на корпус, действуют только в вертикальной плоскости, тем самым вызывая вибрации и перемещения массивной плиты-платформы относительно корпуса корабля.
Известна установка (патент KR 20120016002 А, класс B63G 8/08; В63Н 21/30; F16F 15/08, 22.02.2012, STORAGE PLATFORM FOR STORING AT LEAST ONE ASSEMBLY IN A SUBMARINE, BECKER ROLAND, PAUL AXEL, STAUBLE ULRICH, номер заявки KR 20110072577 20110721), содержащая источник механической энергии, промежуточную плиту и амортизаторы. Причем источник механической энергии связан с промежуточной плитой, через амортизаторы, установленные под углом к плоскости промежуточной плиты, а сама плита установлена через амортизаторы, на горизонтальную плоскость внутреннего корпуса подводной лодки. Достоинством такой конструкции является то, что амортизаторы, установленные под углом к плоскости промежуточной плиты, демпфируют силы действующие не только в вертикальной плоскости. Следовательно, на промежуточную плиту будет передаваться меньшее значение сил вызывающих вибрацию электрической машины при прочих равных условиях. Благодаря массивности промежуточной плиты и установленным амортизаторам между промежуточной плитой и корпусом подводной лодки силы вызывающие вибрацию будут в меньшей степени передаваться и на корпус подводной лодки.
Недостаток устройства заключается в той же тяжелой и массивной промежуточной плите и сложной конструкции крепления амортизаторов к корпусу источника механической энергии и промежуточной плиты.
Наиболее близким по технической сущности является установка (патент KR 20120034561 А, класс B63G 8/00; В63Н 21/30; F16M 7/00, 12.04.2012, SUBMARINE, BECKER ROLAND, PAUL AXEL, STAUBLE ULRICH, номер заявки KR 20110095321 20110921) содержащая источник механической энергии, промежуточную плиту, выполненную сложной формы и амортизаторы. Причем источник механической энергии связан с промежуточной плитой, через амортизаторы, установленные под углом к плоскости промежуточной плиты, а сама плита имеет большее число точек крепления к корпусу подводной лодки. Достоинством такой конструкции является то, что многочисленные амортизаторы, дополнительно компенсируют силы вызывающие вибрацию.
Недостаток устройства заключается в той же тяжелой и массивной промежуточной плите, большом количестве амортизирующих элементов, а так же сложной форме промежуточной плиты.
Задачей предлагаемого изобретения является снижения уровня вибрации передаваемой от гребного электродвигателя на корпус подводной лодки а также улучшение эксплуатационных и массогабаритных характеристик гребной электроэнергетической установки.
Поставленная задача решается благодаря тому, что в установке гребного электродвигателя в корпус подводной лодки, гребной электродвигатель через амортизаторы связан с прочным корпусом подводной лодки предусмотрены следующие отличия: гребной электродвигатель конструктивно выполнен без станины и содержит только магнитопровод статора, к которому с торцов закреплены подшипниковые щиты, на которые опирается вал и ротор гребного электродвигателя а на внешней цилиндрической поверхности магнитопровода статора установлены амортизаторы, причем амортизаторы располагаются группами, каждая из которых расположена по периметру поперечного сечения подводной лодки между прочным корпусом подводной лодки и магнитопроводом статора гребного электродвигателя, при этом группы амортизаторов равномерно распределены вдоль цилиндрической части магнитопровода статора гребного электродвигателя.
Кроме того, установка гребного электродвигателя в корпус подводной лодки может быть выполнена, так что все пространство между прочным корпусом подводной лодки и цилиндрической частью магнитопровода статора гребного электродвигателя заполнено вибро - и шумоизолирующим материалом.
Сущность изобретения поясняется чертежами.
Установка гребного электродвигателя в корпус подводной лодки конструкция, которой представлена на Фиг. 1, содержит гребной электродвигатель 1, который через амортизаторы 2-1÷2-n связан с прочным корпусом 3 подводной лодки 4. Гребной электродвигатель 1 конструктивно выполнен без станины и содержит только магнитопровод статора 5, к которому с торцов закреплены подшипниковые щиты 6 и 7, на которые опирается вал 8 и ротор 9 гребного электродвигателя 1. На внешней цилиндрической поверхности магнитопровода статора 5 установлены амортизаторы 2-1÷2-n, причем амортизаторы 2-1÷2-n располагаются группами 10-1÷10-m. Каждая из групп 10-1÷10-m амортизаторов 2-1÷2-n расположена по периметру поперечного сечения подводной лодки 4 между прочным корпусом 3 подводной лодки 4 и магнитопроводом статора 5 гребного электродвигателя 1. Группы амортизаторов 10-1÷10-m равномерно распределены вдоль цилиндрической части магнитопровода статора 5 гребного электродвигателя 1.
Установка гребного электродвигателя в корпус подводной лодки конструкция, которой представлена на Фиг. 2, выполнено, так что все пространство между прочным корпусом 3 подводной лодки 4 и цилиндрической частью магнитопровода статора 5 гребного электродвигателя 1 заполнено вибро - и шумоизолирующим материалом 11.
Работа установки гребного электродвигателя в корпус подводной лодки происходит следующим образом.
Гребной электродвигатель 1 конструктивно выполнен без станины и содержит только магнитопровод статора 5. С торцов магнитопровода статора 5 к нему закреплены подшипниковые щиты 6 и 7, на которые опирается вал 8 и ротор 9 гребного электродвигателя 1. При этом магнитопровод статора 5 должен быть выполнен так чтобы обеспечивать механическую прочность всего гребного электродвигателя 1. С учетом того что масса станины в обычной электрической машине составляет до 50% от полной массы следовательно можно практически в 2 раза снизить массу гребного электродвигателя 1. Так же следует отметить, что станина значительно увеличивает и диаметр гребного электродвигателя 1. Предложенная установка гребного электродвигателя 1 в корпус подводной лодки 4 лишена и этого недостатка.
Гребной электродвигатель 1 связан с прочным корпусом 3 подводной лодки 4 через множество амортизаторов 2-1÷2-n, расположенных по периметру поперечного сечения подводной лодки 4. Такая компоновка амортизаторов 2-1÷2-n относительно гребного электродвигателя 1 и прочного корпуса 3 подводной лодки 4 позволяет осуществлять демпфирование вибрации в разных направлениях и плоскостях.
Следует отметить, что источником вибрации при низкой частоте вращения гребного электродвигателя 1 являются магнитные силы, источниками шума являются вентилятор системы охлаждения гребного электродвигателя 1.
В гребном электродвигателе 1 присутствуют два основных вида сил возбуждения электромагнитного происхождения: радиальные силы, возникающие при временных и пространственных изменениях магнитного поля в воздушном зазоре между ротором 9 и магнитопроводом статора 5; тангенциальные силы, возникающие при взаимодействии магнитного поля с линейной токовой нагрузкой машины. Характер этих сил определяется изменением МДС обмоток и магнитной проводимостью воздушного зазора гребного электродвигателя 1, т.е. индукцией магнитного поля и линейной токовой нагрузкой в обмотках гребного электродвигателя 1. При этом электромагнитные силы могут вызывать значительные деформации магнитопровода статора 5, возбуждая пространственные колебания магнитопровода статора 5 и его изгиб, а также изгиб ротора 9. Источники электромагнитных сил распределены в пространстве и не имеют конкретной точки приложения.
Следует отметить, что помимо магнитных источников шума и вибрации к основным источниками вибрации и шума в электрических машинах относятся механические и аэродинамические источники. К механическим источникам вибрации относятся недостаточная статическая и динамическая балансировка ротора, остаточная неуравновешенность вращающихся частей электрической машины. К аэродинамическим источникам вибрации относятся, тип, количество и форма лопаток вентилятора его аэродинамических свойств, числа и профиля вентиляционных каналов, правильности расположения вентиляторов относительно деталей и узлов электрической машины.
Все вышеуказанные силы имеют разные причины возникновения, характер действия и довольно сложно поддаются определению характера и компенсации. Использование амортизаторов 2-1÷2-n, расположенных по периметру поперечного сечения подводной лодки 4 между внешней частью поверхности магнитопровода статора 5 и прочным корпусом 3 подводной лодки 4 позволяет значительно снизить уровень вибрации, в разных направлениях уменьшая как радиальные, так и тангенциальные силы возбуждения различного происхождения.
Группы амортизаторов 10-1÷10-m равномерно распределенные вдоль цилиндрической части магнитопровода статора 5 гребного электродвигателя 1 позволяют равномерно распределить нагрузку и силы действующие со стороны магнитопровода статора 5 на прочный корпус 3 подводной лодки 4.
При такой схеме амортизации к магнитопроводу статора 5 будет приложена система равномерно распределенных сил вызывающих напряжения сжатия, и переменная составляющая, представляющая собой, бегущую силовую волну меняющая один раз свой знак в пределах каждого полюсного деления и воздействующая на прочный корпус 3 подводной лодки 4 через группы амортизаторов 10-1÷10-m. Таким образом, по периметру прочного корпуса 3 подводной лодки 4 будет происходить синусоидальное распределение сил в бегущей волне вызывающих равномерные крутильные колебания.
Использование вибро- и шумоизолирующего материала 11, заполняющего все пространство между прочным корпусом 3 подводной лодки 4 и цилиндрической частью магнитопровода статора 5 гребного электродвигателя 1 (Фиг. 2), позволяет более равномерно распределить нагрузку и возмущающие силы, вызывающие вибрацию, тем самым значительно уменьшив их передачу на прочный корпус 3 подводной лодки 4. Такое конструктивное решение дополнительно позволит распределить и погасить возмущающие воздействия от гребного электродвигателя 1 на прочный корпус 3 подводной лодки 4.
Таким образом, предложенная установка гребного электродвигателя в корпус подводной лодки позволяет улучшить вибро-шумовые и эксплуатационные характеристики, значительно снизить вес, габариты и стоимость гребной электроэнергетической установки подводной лодки.