ДВУХСТУПЕНЧАТЫЙ ЛОПАСТНОЙ ДВИЖИТЕЛЬНО-РУЛЕВОЙ КОМПЛЕКС

Полезная модель относится к судостроению, в частности к конструкциям двухступенчатых лопастных судовых движительных комплексов, и может быть использована при проектировании и строительстве судов различных классов и назначения, преимущественно рыбопромыслового флота.
Известен лопастной движительно-рулевой комплекс, состоящий из двух ступеней, представляющий собой гребной винт и расположенный за ним контрпропеллер, длина каждой лопасти которого не превышает половины длины лопасти гребного винта, неподвижно закрепленный на профилированном кронштейне, на котором смонтирован руль (см. описание изобретения к авторскому свидетельству №1636299 «Судовой движительный комплекс», кл. B63H 1/28, опубл. 23.03.1991 г).
Недостатком указанного движительного комплекса является невозможность обеспечения маневрирования судна задней ступенью движителя в составе контрпропеллера.
Наиболее близким техническим решением к заявленному, принятым за ближайший аналог - прототип полезной модели, является многофункциональный лопастной движительный комплекс с рулем, содержащий гребной винт и расположенный за ним соосно контрпропеллер меньшего диаметра с лопастями регулируемого шага и механизмом поворота последнего (контрпропеллера) вокруг вертикальной оси, а также механизмом его стопорения (см. описание изобретения к патенту РФ №2098316 на изобретение «Способ движения и маневрирования судна и лопастной движительный комплекс», кл. B63H 1/28, B63H 5/10, опубл. 10.12.1997 г, Бюл. №34, 1997 г.).
Недостатком ближайшего аналога (прототипа) является уменьшение тяги контрпропеллера (второй ступени движителя) на реактивном режиме его работы при создании боковой (поперечной) силы. Указанный режим важен при швартовке судна и одержании судна при его позиционировании. Уменьшение тяги происходит из-за перекрытия спутной струи движителя элементами руля и кронштейном руля при работе контрпропеллера в тянущем реактивном режиме. В случае работы контрпропеллера в толкающем реактивном режиме уменьшение тяги происходит из-за ограниченности пространства между входящими кромками контрпропеллера и плоскостью руля с его кронштейном.
Предлагаемое техническое решение направлено на устранение вышеуказанных недостатков ближайшего аналога (прототипа) и, в первую очередь, на повышение тяги контрпропеллера (второй ступени движителя) на реактивном режиме его работы при создании боковой (поперечной) силы.
Это достигается тем, что в предлагаемом двухступенчатом лопастном движительно-рулевом комплексе, содержащем гребной винт и руль судна с расположенным между ними контрпропеллером меньшего диаметра с лопастями регулируемого шага и механизмом его изменения, механизмом поворота контрпропеллера вокруг вертикальной оси и механизмом стопорения ступицы последнего, а также передачей мощности к контрпропеллеру, в отличие от ближайшего аналога - прототипа, руль судна со стороны его входящей кромки снабжен вырезом, выполненным по форме сегмента круга, радиус которого равен или превосходит радиус контрпропеллера, а центр упомянутого выреза расположен на уровне оси контрпропеллера.
Вышепредставленные конструктивные особенности предлагаемого движительно-рулевого комплекса позволяют при создании контрпропеллером (второй ступенью движителя), например в процессе маневрирования судна, боковой (поперечной) силы при повороте его вокруг вертикальной оси на 90° существенно улучшить условия формирования спутной струи за контрпропеллером (работающим в тянущем реактивном режиме), удалив из нее элементы руля и кронштейна и, следовательно, повысив результирующую тягу. При работе контрпропеллера в толкающем реактивном режиме пространство перед его входящими кромками не ограничено плоскостью руля с его кронштейном, вследствие чего тяга также увеличивается по сравнению с прототипом.
Одним из оптимальных вариантов выполнения полезной модели с точки зрения гидродинамической эффективности и надежности является конструкция, у которой вал для передачи мощности на контрпропеллер вне корпусных конструкций судна помещен в гидродинамически обтекаемый кожух, который прикреплен к верхней наружной поверхности кормовой части обтекателя контрпропеллера и плавно сопряжен с входящей кромкой руля судна в его (руля) верхней части. Гидродинамически обтекаемый кожух уменьшает профильное сопротивление передачи мощности (выполненной, например, в виде вала), а также предохраняет ее от различного рода возможных повреждений.
Обтекатель контрпропеллера со стороны его боковой и задней поверхностей может быть соединен с дополнительно предусмотренным профилированным малым рулем, имеющим в плане форму сектора круга, радиус которого равен радиусу контрпропеллера или превосходит его, при этом профилированный малый руль размещен в вертикальной плоскости, перпендикулярной плоскости диска контрпропеллера. Это влечет за собой улучшение управляемости судна, особенно на скорости малого хода (аварийного хода), вследствие увеличения суммарной площади рулей.
Кроме того, одним из оптимальных вариантов выполнения предлагаемого движительно-рулевого комплекса с точки зрения его гидродинамической эффективности является конструкция, у которой дополнительно предусмотренный профилированный малый руль и руль судна образуют единое гидродинамически обтекаемое тело и в горизонтальной плоскости, перпендикулярной к боковой поверхности рулей, формируют составной гидродинамический профиль. Указанное влечет за собой уменьшение суммарного профильного сопротивления рулей и благоприятно сказывается на их гидродинамическом качестве в целом.
Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 приведен вид сбоку предлагаемого двухступенчатого лопастного движительно-рулевого комплекса, на фиг. 2 - вид сверху при движении полным ходом, на фиг. 3 - вид сверху при работе контрпропеллера в тянущем реактивном режиме с углом его поворота вокруг вертикальной оси на 90°, на фиг. 4 - вид сверху при работе контрпропеллера в толкающем реактивном режиме с углом его поворота вокруг вертикальной оси на - 90°.
Примером конкретного выполнения заявляемого технического решения является движительно-рулевой комплекс, содержащий гребной винт 1, руль 2 судна, контрпропеллер 3, вал 4 для передачи мощности контрпропеллеру, механизм изменения шага 5 контрпропеллера, механизм поворота 6 контрпропеллера вокруг вертикальной оси, механизм стопорения контрпропеллера (на чертеже не показан), обтекатель контрпропеллера 7, дополнительно предусмотренный малый руль 8, гидродинамически обтекаемый кожух 9.
Двухступенчатый лопастной движительно-рулевой комплекс работает следующим образом.
Для обеспечения полного хода приводят во вращение гребной винт 1. При этом контрпропеллер 3 используют как энергосберегающее устройство, для чего он стопорится, а его лопасти посредством механизма изменения шага 5 разворачиваются в положение, обеспечивающее максимальную раскрутку реактивной струи за гребным винтом 1.Управление судном обеспечивает руль 2 судна.
Для осуществления малого хода (аварийного хода) гребной винт 1 отключается, а контрпропеллер 3 используется как реактивный движитель, для чего его лопасти посредством механизма изменения шага 5 поворачивают до установочного шагового угла малого хода, контрпропеллер 3 снимается со стопора и приводится во вращения посредством передачи мощности 4. При маневрировании судна контрпропеллер 3 поворачивается механизмом поворота 6 вокруг вертикальной оси на угол а (см. фиг. 3 и фиг. 4), что обеспечивает возникновение боковой (поперечной) силы. При угле α=90° поперечная сила максимальна.
e
e
При этом благодаря предложенной форме руля спутная струя от тянущего контрпропеллера не встречает препятствия, что позволяет развить максимальную тягу T (см. фиг. 3). При варианте толкающего контрпропеллера (см. фиг. 4) предлагаемый движительно-рулевой комплекс обеспечивает беспрепятственный подток воды к входящим кромкам контрпропеллера 3, что также увеличивает его гидродинамическую эффективность, т.е. увеличивает тягу T (см. фиг. 4) при неизменной потребляемой мощности.
Управляемость судна на малом ходу (аварийном ходу) обеспечивается переменным вектором тяги контрпропеллера 3, рулем 2 судна и дополнительно предусмотренным малым рулем 8.