УСТРОЙСТВО ВИБРОИЗОЛЯЦИИ ВАЛОПРОВОДА С ПОДШИПНИКАМИ И ГРЕБНЫМ ВИНТОМ ОТ КОРПУСА СУДНА
VALEING DEVICE OF SHAFT LINE WITH BEARINGS AND PROPELLER SCREW FROM VESSEL HULL

Изобретение относится к области судостроения и предназначено для снижения динамических усилий, передаваемых от винта на корпус судна через валопровод, и работоспособности упругих подвесов кормовой опорной трубы вместе с опорным подшипником.
Известно дейдвудное устройство (Авторское свидетельство №839856, А.В. Смыков, А.С. Кельзон, опубликовано 25.06.1981), которое снабжено эластичными кожами, герметично прикрепленными к торцевым фланцам и соответствующим сторонам переборки и яблоку ахтерштевня, при этом подшипники гребного вала установлены с возможностью осевого перемещения вдоль гребного вала, а упругие элементы встроены в радиальных зазорах между дейдвудной трубой и соответствующими стенками переборки ахтерпика и яблока ахтерштевня.
Наиболее близкое техническое решение, выбранное в качестве прототипа - устройство полной виброизоляции валопровода с гребным винтом от корпуса судна, включающее опорный и упорный подшипники гребного вала, смонтированные в жестко связанных между собой трубах: кормовой и несущей, так называемая система ДВП (двигатель - валопровод - подшипник), причем размещенная на упругих элементах в корпусе судна (А.П. Трусов Изоляция корпуса и корпусных конструкций от усилий, вызывающих вибрацию. Дисс. на соиск. уч. степени к.т.н. Горьковский институт инженеров водного транспорта, 1982 г.).
Устройство полной виброизоляции валопровода с гребным винтом от корпуса судна изображено на рисунке (фиг. 1), включающее винт 1, гребной вал 2, упорный вал 3, гребень упорного вала 4, кормовой опорный подшипник 5, опорный подшипник 6 главного упорного подшипника 7, носовой опорный подшипник 8, кормовая труба 9, несущая труба 10, корпус упорного подшипника 11, эластичный кольцевой кожух 12, корпус судна 13, опорные виброизоляторы 14, упорный виброизолятор упорного подшипника 15, упорная переборка 16, фундамент корпуса судна 17. Виброизоляторы 14 опорных подшипников 5, 6, 8 и виброизолятор 15 упорного подшипника 7, закрепленные с одной стороны к фундаменту корпуса судна 17, а с другой - к жестко связанным между собой несущей 10 и кормовой 9 трубам. Внутри этих труб жестко смонтирована система «гребной винт - валопровод - опорный и упорный подшипники гребного вала» (ГВВП), состоящая из гребного винта 1, валопровода 2, 3, опорных 5, 6, 8 и упорного 7 подшипников. Между кормовой трубой и корпусом судна закреплен, эластичный кольцевой кожух (резинокордная оболочка) 12, обеспечивающий герметизацию и перемещение кормовой трубы относительно корпуса судна 13.
Недостатком известных устройств является то, что при достаточно больших гидростатических давлениях кольцевой эластичный кожух в радиальном направлении обладает большой жесткостью за счет натяжения нитий корда, которые обеспечивают прочность этого кожуха. Высокие значения этой жесткости не дают возможности снижать частоты свободных колебаний виброизолирующей системы для дальнейшего повышения виброизолирующей эффективности виброизолирующего крепления в требуемом диапазоне частот. Кроме того, недостатком кольцевого эластичного кожуха является то, что он не может передавать на корпус судна усилия в направлении оси гребного вала, вызванные большим гидростатическим давлением.
Техническим результатом является улучшение виброизолирующих свойств упругого подвеса системы «ГВ-гребной вал - амортизированный опорный подшипник - амортизированный упорный подшипник» за счет снижения жесткостных характеристик этой системы.
Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве виброизоляции валопровода с подшипниками и гребным винтом от корпуса судна, включающее систему «гребной винт - валопровод - опорный и упорный подшипники гребного вала», жестко смонтированную внутри кормовой трубы, установленную на не менее чем одном каскаде виброизолирующего крепления, по изобретению, у данной системы между кормовой трубой и корпусом судна установлен тонкослойный резинометаллический элемент, который закрепляется к корпусу судна с одной стороны, а другой стороной к дополненному в конструкцию кормовой трубы опорному фланцу.
Кормовая труба может иметь, по крайней мере, один опорный фланец для крепления тонкослойного резинометаллического элемента между фланцем и корпусом судна.
Вместо кольцевого эластичного кожуха к опорному фланцу кормовой трубы одним концом закреплен тонкослойный резинометаллический элемент, а другим к корпусу судна.
Тонкослойные резинометаллические элементы (ТРМЭ) с одной стороны крепятся к корпусу судна с другой к опорному фланцу кормовой трубы, тем самым обеспечивается передача в осевом направлении усилия, вызванного гидростатическим давлением, на кормовую трубу через ТРМЭ на корпус судна. Таким образом, отпадает необходимость в несущей трубе, которая ранее передавала это усилие на упорный подшипник. В связи с этим могут быть снижены требования к упругому виброизолирующему элементу упорного подшипника, который теперь воспринимает в осевом направлении усилие упора и только силу гидростатического давления, действующего на гребной вал. Кроме этого ТРМЭ обеспечивает герметизацию и подвижность опорного фланца кормовой трубы относительно корпуса судна. При этом жесткость ТРМЭ в радиальном направлении значительно меньше, чем у резинокордной оболочки за счет того, что у нее нет нитей корда, которые натягиваются при действии гидростатического давления.
Сущность изобретения поясняется рисунками, где:
На фиг. 1 изображено устройство полной виброизоляции валопровода с гребным винтом от корпуса судна, включающее опорный и упорный подшипники гребного вала, смонтированные в жестко связанных между собой трубах: кормовой и несущей, так называемая система ДВП (двигатель - валопровод - подшипник), причем размещенная на упругих элементах в корпусе судна (А.П. Трусов Изоляция корпуса и корпусных конструкций от усилий, вызывающих вибрацию. Дисс. на соиск. уч. степени к.т.н. Горьковский институт инженеров водного транспорта, 1982 г.) - прототип.
На фиг. 2 представлено предлагаемое устройство виброизоляции валопровода с подшипниками от корпуса судна.
Устройство включает: винт 1, гребной вал 2, упорный вал 3, гребень упорного вала 4, кормовой опорный подшипник 5, опорный подшипник 6 главного упорного подшипника 7, носовой опорный подшипник 8, кормовая труба 9, корпус упорного подшипника 11, корпус судна 13, опорные виброизоляторы 14, упорный виброизолятор упорного подшипника 15, упорная переборка 16, фундамент корпуса судна 17, опорный фланец 18. Виброизоляторы 14 опорных подшипников 5, 6, 8 и виброизолятор 15 упорного подшипника 7, закрепленные с одной стороны к фундаменту корпуса судна 17, а с другой - к кормовой 9 трубе. Кормовая труба 9 крепится к корпусу судна 13 с помощью тонкослойного резинометаллического элемента 19.
На фиг. 3 - данные теоретических исследований эффективности устройства, выполненные расчетным путем для поперечного направления.
Предлагаемое устройство виброизоляции валопровода с гребным винтом от корпуса судна включает существующую систему ГВВП по крайне мере с однокаскадным виброизолирующим креплением, где отсутствует несущая труба 10, и изменена конструкция кормовой трубы 9 крепления для тонкослойнного резинометаллического элемента 19 (ТРМЭ), который одним концом крепится к опорному фланцу 18, а другим концом крепится к корпусу судна 13 вместо резинокордной оболочки эластичного кольцевого кожуха 12.
Устройство работает следующим образом. В процессе работы системы гребной винт передает вибрацию на корпус судна и генерирует колебания (вибрацию) всей системы ГВВП. Вибрация в поперечном направлении от гребного вала через опорные подшипники передается на кормовую трубу и главный упорный подшипник, которые в свою очередь передают вибрацию через опорные виброизоизоляторы и тонкослойный резинометаллический элемент корпусу судна. За счет меньшей жесткости ТРМЭ в радиальном направлении достигается снижение частот свободных колебаний системы ГВВП. Благодаря этому происходит снижение динамических сил, передаваемых системой ГВВП на корпус судна. Кроме этого, часть силы в продольном направлении, обусловленной гидростатическим давлением действущим на кормовую трубу, воспринимает корпус судна через ТРМЭ, тем самым упорный виброизолятор упорного подшипника испытывает меньшую статическую нагрузку.
r
В отличие от существующей конструкции устройства-прототипа снижение динамических сил и вибрации, передаваемых на корпус судна в радиальных (вертикальном и траверзном) направлениях со стороны ГВВП, снижается за счет установки ТРМЭ, обладающего пониженной жесткостью в радиальном направлении по сравнению с резинокордной оболочкой. Из частотной характеристики виброизолирующей эффективности устройства по параметру от динамических сил, действующих от винта на корпусные конструкции судна в поперечных (траверзном и вертикальном) направлениях K (фиг. 3) видно, что снижение динамических сил при использовании ТРМЭ по сравнению с резинокордной оболочкой достигает 10 дБ в диапазоне частот до 100 Гц. Также снижается жесткость виброизолятора упорного подшипника в продольном направлении за счет восприятия ТРМЭ части сил, обусловленных гидростатическим давлением, действующим на кормовую трубу.
Предлагаемое устройство виброизоляции валопровода с подшипниками и гребным винтом от корпуса судна позволяет обеспечивать повышение виброизолирующего эффекта устройства за счет снижения частоты свободных колебаний виброизолируемой системы ГВВП путем создания высокого уровня виброизоляции в требуемом диапазоне частот, что выгодно отличает его от прототипа.