ДВИЖИТЕЛЬНО-РУЛЕВАЯ КОЛОНКА
PROPULSION-STEERING COLUMN

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано в конструкциях судовых движителей, в том числе и движительно-рулевых колонок (ДРК).
Известен винтовой движитель, включающий ступицу, на внешней поверхности которой установлены лопасти, и гребной вал, соединяющий движитель с судовым двигателем (см. П.В. Орехов, B.C. Муругов «Гребные винты регулируемого шага», ВИНИТИ, Москва, 1961 г., с. 53). Недостатком известного винтового движителя является невозможность его использования в движительно-рулевых комплексах.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является движительно-рулевая колонка, содержащая основание колонки, баллер, приводной вал, расположенный внутри баллера, механизм поворота колонки, угловой редуктор, обтекаемую гондолу, закрепленную на баллере и закрывающую угловой редуктор, гребной винт и гребной вал, расположенный внутри корпуса гондолы, примыкающей к ступице гребного винта и передающий ей крутящий момент (см. Э.П. Лебедев и др. «Средства активного управления судами», изд. «Судостроение», Ленинград, 1969 г., с. 177, 185). Недостатком данной ДРК является недостаточная ее надежность работы и сложность замены гребного винта. Дело в том, что на лопасти гребного винта в процессе его работы воздействуют различные нерасчетные факторы: плавающие в воде бревна, льдины и т.д. Все они оказывают дополнительное силовое воздействие на лопасти гребного винта, а через них на вал винта, который соединен с приводным механизмом. Особенно остро стоит проблема, когда вал соединен с коническим зубчатым редуктором. Дополнительное силовое воздействие приводит к быстрому износу зубчатых колес и к снижению ресурса работы движительно-рулевой колонки. Кроме того, поломка лопастей гребного винта или потеря самого винта вызывает необходимость его замены, которую можно осуществить только при постановке судна в док, что очень дорого и требует большого времени.
Цель настоящего изобретения - повышение надежности работы движительно-рулевой колонки и упрощение замены гребного винта.
Указанная цель достигается тем, что в известной движительно-рулевой колонке, содержащей основание колонки, баллер, приводной вал, расположенный внутри баллера, механизм поворота колонки, угловой редуктор, обтекаемую гондолу, закрепленную на баллере и закрывающую угловой редуктор, гребной винт и гребной вал, расположенный внутри корпуса гондолы, примыкающей к ступице гребного винта и передающий ей крутящий момент, в нем ступица установлена через подшипники на корпусе гондолы и снабжена торцевым передающим элементом, скрепленным как со ступицей, так и с гребным валом. Торцевой передающий элемент может быть выполнен в виде зубчатой муфты, а между ним и торцом вала может размещаться демпфирующее устройство, при этом внешний обвод ступицы является продолжением внешнего обвода корпуса гондолы. В предлагаемой конструкции ДРК практически исключаются осевые нагрузки на вал гребного винта. При нерасчетном силовом воздействии на лопасти гребного винта, или на ступицу, или на торцевой передающий элемент последний смещается вдоль гребного вала, не передавая ему осевой нагрузки. При этом вал гребного винта уже не воздействует далее на приводной механизм и на подшипники, в которых он вращается. Торцевой передающий элемент может быть выполнен в различных конструктивных вариантах, однако наиболее оптимальным является зубчатая муфта, передающая только крутящий момент от гребного вала к ступице. При осевом смещении муфты она скользит по зубчатой передаче, не оказывая на гребной вал никакого воздействия. Введение в конструкцию предлагаемого движителя демпфирующего устройства между торцом гребного вала и торцевым передающим элементом позволяет гасить вибрации от гребного винта к гребному валу и далее к приводному механизму, что также снижает их износ. Для минимизации гидравлического сопротивления гондолы при движении судна важно исключить все выступающие части и ниши на внешней поверхности. Поэтому внешний обвод ступицы является продолжением внешнего обвода корпуса гондолы. Предлагаемая конструкция винтового движителя позволяет решить и еще одну важную задачу: относительно легкую замену гребного винта. Для его замены достаточно только демонтировать торцевой передающий элемент, который соединяется с валом по скользящей посадке или с гарантированным зазором, и далее снять ступицу с лопастями. Все можно осуществить в условиях плавания судна, не устанавливая его в док.
Предлагаемая конструкция движительно-рулевой колонки приведена на фиг.1 и 2, где на фиг.1 показан общий вид ДРК, а на фиг.2 - узел размещения ступицы гребного винта на обтекаемой гондоле. На фигурах использованы следующие обозначения:
1 - основание колонки;
2 - баллер;
3 - приводной вал;
4 - механизм поворота колонки;
5 - угловой редуктор;
6 - обтекаемая гондола;
7 - опорный диск;
8 - лопасти гребного винта;
9 - ступица гребного винта;
10 - место заделки лопасти;
11 - подшипники ступицы;
12 - торцевой передающий элемент;
13 - вал гребного винта;
14 - демпфирующее устройство;
15 - корпус гондолы;
16 - внешний обвод ступицы;
17 - внешний обвод корпуса гондолы;
18 - смазочные каналы.
Движительно-рулевая колонка состоит (фиг. 1) из основания 1 и баллера 2, внутри которого расположен вертикальный приводной вал 3, соединенный с угловым редуктором 5. Последний расположен внутри обтекаемой гондолы 6, где также находится вал гребного винта 13, соединенный с гребным винтом 7. Механизм поворота колонки 4 обеспечивает ее поворот в диапазоне 360 градусов и фиксирует баллер 2 при помощи опорного диска 7.
Гребной винт (фиг. 2) включает ступицу 9, на внешней поверхности которой закреплены лопасти 8 в местах заделки 10. Ступица 9 установлена через подшипники 11 на корпусе гондолы 15. Смазка подшипников 11 производится через смазочные каналы 18. Соединение ступицы 9 с валом 13 гребного винта осуществляется через торцевой передающий элемент 12. В данном случае он выполнен в виде зубчатой муфты. Между торцом вала 13 гребного винта и торцевым передающим элементом 12 расположено демпфирующее устройство 14. Ступица 9 установлена на корпусе 15 гондолы таким образом, чтобы внешний обвод 16 ступицы являлся продолжением внешнего обвода 17 корпуса гондолы.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. Крутящий момент с приводного двигателя (на фигурах не показан) передается на приводной вал 3, угловой редуктор 5 и вал 13 гребного винта. Далее крутящий момент передается на торцевой передающий элемент 12 и далее на ступицу 9, что приводит к вращению лопастей 8 гребного винта и созданию упора. При нерасчетном режиме воздействия на гребной винт и торцевой передающий элемент 12 дополнительного усилия оно не воздействует на вал 13 гребного винта, благодаря перемещению торцевого передающего элемента 12 вдоль вала 13 по зубчатой передаче внутри этого элемента. Таким образом, на вал 13 не действуют нерасчетные осевые нагрузки, что позволяет повысить надежность работы винтового движителя или, при прочих равных условиях, уменьшить диаметр вала и снизить вес винтового движителя. Следует отметить, что и без нерасчетных нагрузок предлагаемое техническое решение исключает весовые нагрузки на гребной вал. В данном случае на вал действует только крутящий момент, а вес гребного винта воздействует не на вал, а на корпус гондолы, что обеспечивает благоприятный режим работы гребного вала 13.
Размещение ступицы на корпусе гондолы позволяет обеспечить и относительно простую сборку-разборку гребного винта с целью его замены без установки судна в док, что снижает затраты на эксплуатацию движительно-рулевой колонки и судна в целом.