РЕВЕРСИВНО-РУЛЕВОЕ УСТРОЙСТВО ВОДОМЕТНОГО ДВИЖИТЕЛЯ
WATER-JET PROPULSOR REVERSE STEERING DEVICE

Изобретение относится к области судостроения, и в частности к реверсивно-рулевым устройствам судов с водометными движителями.
Известны реверсивно-рулевые устройства, предназначенные для обеспечения судну заднего хода, управляемости на заднем ходу и без хода при работающем двигателе без реверс-редуктора. Например, в изобретениях 388959 от 18.10.1971 г., RU 2169102 С2 от 24.02.1998 г., RU 2324621 С2 от 28.04.2006 г., RU 2436706 С2 от 28.05.2009 г., 232049 от 14.06.1967 г. реверсивно-рулевые устройства выполняют свои функции, но каждое из них имеет определенные недостатки.
Например, реверсивная заслонка водометного движителя по патенту RU 2436706 С2 (смотри п.5 формулы изобретения) «выполнена ввиде полого сектора, с горизонтальной осью, ограниченного по торцам боковыми стенками с окнами, соединенными с внутренней полостью заслонки каналами, не доходящими до плоскости симметрии реверсивной заслонки…».
Управление по курсу, осуществляемое поворотным соплом, установленным в районе реактивного сопла водометного движителя, существенно усложняет конструкцию, так как поворотное сопло «сопрягается по сфере с реактивным соплом» водометного движителя. Каналы для окон в боковых стенках реверсивной заслонки, направленные внутрь заслонки, недостаточно эффективны из-за гидравлических потерь потока воды на входе в каналы.
Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является реверсивно-рулевое устройство по авторскому свидетельству 232049, которое принято за прототип. Однако реверсивно-рулевое устройство прототипа сложно в изготовлении, имеет большие массогабаритные характеристики и небольшие величины тяги на режимах реверса и маневрирования.
Криволинейные рукава реверсивной заслонки (названные авторами дефлектором) выполнены с большим радиусом поворота, что придало устройству большие габариты, массу и сложность изготовления.
Рукава дефлектора при реверсе и повороте судна отклоняют поток воды под углами, существенно отличающимися от необходимых углов направлений тяги. Рукава выполнены так, что поток воды из них вытекает под углами около 45° вместо необходимых продольных и перпендикулярных ДП судна направлений, обеспечивающих максимальные силы тяги для реверсирования и поворота судна соответственно. То есть очевидна недостаточная эффективность работы дефлектора.
Задачей, решаемой настоящим изобретением, является упрощение конструкции и формирование оптимальных направлений потока воды, истекающего из реверсивной заслонки при реверсе и повороте судна.
Ожидаемым техническим результатом от использования настоящего изобретения является упрощение конструкции, снижение массогабаритных характеристик и повышение эффективности работы реверсивно-рулевого устройства.
Для этого в реверсивно-рулевом устройстве, содержащем два руля, закрепленных поворотно на вертикальных осях за соплом водометного движителя и связанных между собой кинематически, и реверсивную заслонку, закрепленную поворотно на горизонтальной оси за соплом водометного движителя, реверсивная заслонка выполнена с плоскими вертикальными боковыми стенками и задней стенкой в виде цилиндрической поверхности, эквидистантной кормовым кромкам рулей, которые выполнены по дуге окружности. В верхней части задней стенки реверсивной заслонки установлен ограничитель поворота, а в кормовой части боковых стенок выполнены окна, снабженные наружными патрубками с направляющими пластинами. На выходном сечении реверсивной заслонки установлен дефлектор в виде пластины, смонтированный с помощью плоских стоек.
Сущность изобретения заключается в замене плавного отклонения истекающего из сопла потока воды на резкое изменение его направления с помощью реверсивной заслонки специальной формы и двух рулей, закрепленных за соплом водометного движителя.
На Фиг.1 схематично изображено реверсивно-рулевое устройство в положении задний ход, вид сбоку,
на Фиг.2 - вид сверху устройства,
на Фиг.3 - вид А,
на Фиг.4 - сечение Б-Б на Фиг.1,
на Фиг.5 - вид сбоку устройства с промежуточным положением реверсивной заслонки для минимальных скоростей хода и для режима «стоп»,
на Фиг.6 - схема работы при реверсе тяги и нулевом положении рулей,
на Фиг.7 - схема работы при реверсе тяги и отклоненных рулях на левый борт.
На Фиг.1, Фиг.5, Фиг.6 и Фиг.7 стрелками показано направление потоков воды при различном положении реверсивной заслонки и рулей.
Реверсивная заслонка 1 реверсивно-рулевого устройства в соответствии с настоящим изобретением закреплена на сопле 2 водометного движителя с помощью шарниров 3, а с помощью кинематической группы 4 связана с приводом 5.
Кинематическая группа 4 состоит из кулис, качалок, вала и служит для превращения поступательного движения привода 5 во вращательное движение реверсивной заслонки 1.
Заслонка 1 содержит плоские боковые стенки 6, в которых имеются окна 7 с наружными патрубками 8, снабженными направляющими пластинами 9.
Задняя стенка 10, изготовленная в виде горизонтальной цилиндрической поверхности, в верхней части имеет ограничитель поворота 11, а в нижней части к ней закреплен дефлектор 12 с помощью стоек 13. Внутренний объем реверсивной заслонки сформирован так, что поток воды из сопла 2 водометного движителя перераспределяется крутыми изменениями в нужные направления для обеспечения заднего хода и поворота судна. Усилению напора воды в боковых окнах 7 способствуют патрубки 8 с направляющими пластинами, установленные на окнах снаружи реверсивной заслонки.
Два руля 14 с кормовыми кромками, выполненными по дуге окружности, закреплены вертикально на подшипниках 15 за соплом 2 водометного движителя. В верхней части рули снабжены баллерами 16, которые проходят через коробчатую раму 17.
Коробчатая рама 17 смонтирована за соплом 2 над рулями 14 и предназначена для установки подшипников 15 для опор баллеров 16 рулей 14. Нижняя и кормовая стенки рамы 17 препятствуют вытеканию воды из заслонки 1 вверх, а верхняя кормовая часть рамы 17 предназначена для опоры ограничителя поворота 11 заслонки 1.
На верхнем конце баллеров 16 установлены румпели 18 и 19, связанные между собой кулисой 20. Румпель 19 шарнирно соединен с приводом 21.
Реверсивно-рулевое устройство работает следующим образом.
Реверсирование тяги водометного движителя осуществляется опусканием реверсивной заслонки 1 с помощью кинематической группы 4 и привода 5 в крайнее нижнее положение (см. Фиг.1), при котором заслонка образовывает внутренний объем закрытой в верхней части коробчатой рамой 17 и ограничителем поворота 11. При работающем движителе поток воды из сопла 2 имеет возможность истекать из реверсивной заслонки вниз-вперед, что обеспечивает судну задний ход, а также в боковые окна 7 с патрубками 8.
В случае неотклоненных рулей 14 (см. Фиг.6) поток воды из сопла 2 истекает, в основном, вниз-вперед, почти не попадая в боковые окна 7, т.к. направление вниз-вперед обладает наименьшими гидравлическими потерями. К тому же рули 14 ограничивают вытекание средней части потока воды в боковые окна 7 (см. Фиг.6). Судно получает задний ход прямым курсом.
При отклонении рулей 14, например, на левый борт (см. Фиг.7), поток воды из сопла 2 направляется в окно 7, снабженное патрубками 8, и частично вниз-вперед, создавая при этом реактивные тяги для поворота судна и движения задним ходом.
Патрубки 8 с направляющими пластинами 9 способствуют формированию потока воды и увеличению скорости истечения из патрубков 8, что увеличивает силу тяги в боковом направлении.
Дефлектор 12 с плоскими стойками 13 оптимально формирует поток воды, вытекающий из заслонки 1 вниз-вперед, увеличивает скорость истечения воды и тем самым увеличивает силу тяги на задний ход.
При отклонении рулей на правый борт работа заслонки аналогична, но боковая сила направлена на правый борт.
В случае установки реверсивной заслонки 1 посредством привода 5 в крайнее верхнее положение поток воды из сопла 2 водометного движителя не соприкасается с реверсивной заслонкой и движение судна направлено вперед. Маневрирование судна осуществляется отклонением рулей 14 приводом 21.
При установке реверсивной заслонки 1 посредством привода 5 в промежуточное положение (между крайними верхним и нижним, см. Фиг.5) поток воды из сопла 2, отражаясь от задней стенки 10 заслонки, устремляется, в основном, вниз по линии наименьшего сопротивления и не создает продольной силы для движения судна. То есть осуществляется режим «стоп» при работающем водометном движителе.
Маневрирование на «стопе» судна осуществляется отклонением рулей 14, при этом поток воды направляется на борт в сторону отклонения рулей, вытекая частично из окон 7, а также минуя заслонку снизу.
При установке реверсивной заслонки 1 выше среднего положения верхняя часть потока воды из сопла 2 водометного движителя тормозится заслонкой 1, а нижняя часть потока, минуя заслонку, создает силу тяги вперед и судно имеет самый малый ход вперед. Маневрирование судна осуществляется отклонением рулей 14.
При установке реверсивной заслонки 1 ниже среднего положения поток воды из сопла 2 водометного движителя направляется заслонкой вниз-вперед под углом, большим к направлению движения, чем в случае полного опускания заслонки. Поэтому судно имеет самый малый задний ход. Маневрирование судна осуществляется отклонением рулей 14.
Таким образом, предлагаемое реверсивно-рулевое устройство обеспечивает широкий диапазон управления судном по курсу при одновременном управлении скоростью судна от переднего хода до заднего, а также маневрирование при отсутствии хода без изменения оборотов движителя, что подтверждает повышение эффективности по сравнению с аналогами.
Использование в реверсивно-рулевом устройстве преимущественно плоских и цилиндрических конструкций существенно упрощает и удешевляет изготовление, а размещение задней стенки 10 реверсивной заслонки эквидистантно кормовым кромкам рулей 14 делает реверсивно-рулевую заслонку малогабаритной с небольшой массой.