НАПОРНЫЙ УЗЕЛ ВОДОМЕТНОГО ДВИЖИТЕЛЯ
WATER-JET PROPELLER PRESSURE ASSEMBLY

Изобретение относится к области судостроения и касается конструирования узлов водометных движителей речных судов, эксплуатируемых в условиях мелководных рек и водоемов.
Известен напорный узел водометного движителя, содержащий импеллер, приводной вал, опорный подшипник (SU 788584, 15.08.82). Недостатками данного напорного узла является то, что при такой его конструкции невозможно производить разборку и смену импеллера без подъема корпуса судна из воды, так как опорный подшипник размещен перед импеллером.
Известен напорный узел водометного движителя, содержащий импеллер, приводной вал, упорный подшипник, опорный подшипник, размещенный за импеллером в сопле, выполненном в форме полого сужающегося геометрического тела (RU 2276041, 10.05.2006).
Недостатком в конструкции данного напорного узла водометного движителя является то, что упорный подшипник, который выполняется подшипником качения, сильно нагревается и требует специальной системы охлаждения, усложняющей конструкцию движителя, а опорный подшипник скольжения плохо выдерживает большие обороты и быстро изнашивается от взвесей, находящихся в воде, которой он смазывается. Кроме того, для нивелирования несоосности и исключения воздействия вибрации двигателя на подшипники приводной вал импеллера соединен с двигателем сложным карданным устройством. Выполнение корпуса опорного подшипника формы обратного усеченного конуса с очень большой его конусностью приводит к его быстрому изнашиванию, так как движителю приходится работать на мелководье, а засасываемый и подающийся импеллером поток воды содержит много абразива (песок, ил и пр.), который, ударяясь в конус корпуса, быстро истирает его концевую часть.
Наиболее близким по своей технической сущности является напорный узел водометного движителя, содержащий приводной вал, сопло, выполненное в форме полого сужающегося геометрического тела, импеллер, жестко закрепленный на упорно-гребном валу, установленном в упорном и опорном подшипниках, размещенных в корпусе (US 6682373, 01.08.2004).
Недостатком данного напорного узла является то, что после первой же разборки подшипникового узла, размещенного в разборном корпусе, при сборке невозможно соблюсти соосность приводного и упорно-гребного валов, так как опорный и упорный подшипники разнесены относительно друг друга на большое расстояние. При замене подшипников требуется большая точность в установке, которую в условиях эксплуатации соблюсти практически невозможно. Кроме того, при такой его конструкции невозможно производить разборку и смену импеллера без подъема корпуса судна из воды, так как при съеме сопла упорно-гребной вал и импеллер остаются в движителе, а с соплом снимается только часть разборного корпуса подшипников.
Технической сущностью предлагаемого изобретения является улучшение условий эксплуатации, повышение ремонтопригодности и упрощение конструкции напорного узла водометного движителя.
Настоящая техническая сущность достигается тем, что в напорном узле водометного движителя, содержащем приводной вал, сопло, выполненное в форме полого сужающегося геометрического тела, импеллер, жестко закрепленный на упорно-гребном валу, установленном в упорном и опорном подшипниках, размещенных в корпусе, упорный и опорный подшипники совмещены, корпус подшипника выполнен цельным и в длину ограничен концом сопла, при этом импеллер соединен с приводным валом шлицевым соединением со шлицами бочкообразной формы. Корпус подшипника упорно-гребного вала выполнен уменьшающейся толщины. Подшипник выполнен радиально-упорным. Соотношение площади поперечного сечения полости сопла к площади поперечного сечения корпуса подшипника на входе больше, чем на выходе. Подшипник закреплен в корпусе стопорным кольцом. В корпусе подшипника со стороны импеллера установлены манжеты, закрепленные к корпусу кольцевой крышкой, между которой и корпусом подшипника установлено кольцевое уплотнение. Упорно-гребной вал установлен в корпусе подшипника с образованием между его концом и концом корпуса подшипника полости для смазки, закрытой прозрачной крышкой.
Новизна данного изобретения заключается в том, что упорно-гребной вал, размещенный в сопле движителя в подшипнике, совмещающем функции опорного и упорного, установленном в цельном корпусе, на котором жестко закреплен одним концом импеллер, второй конец которого имеет шлицевое соединение бочкообразными зубьями с приводным валом.
Изобретательский шаг достигается тем, что в конструкции напорного узла водометного движителя упорный и опорный подшипники совмещены в один благодаря использованию в этих целях одного или двух радиально-упорных подшипников качения, установив их в сопле движителя, где происходит интенсивное охлаждение. Благодаря тому что импеллер установлен на упорно-гребном валу в подшипниках (или подшипнике), имеющем цельный корпус, а подшипники совмещены в один, упорно-гребной вал стало возможно выполнить более коротким и обслуживание его и подшипникового узла не стало представлять сложности. Для этого просто нужно снять сопло, вместе с которым снимаются импеллер и подшипниковый узел. Кроме того, выполнение корпуса подшипника уменьшающейся толщины, длиной, ограничивающейся концом сопла, позволяет исключить вхождение его в резонансную частоту с вращением упорно-гребного вала, приводящей к повышенной вибрации подшипникового узла и снижающей вязкость смазки. Благодаря тому что меньшая толщина корпуса подшипника находится над полостью со смазкой, происходит большее охлаждение данного участка корпуса, а следовательно, и самой смазки.
На фиг.1 изображен разрез напорного узла водометного движителя.
Напорный узел водометного движителя состоит из приводного вала 1, а также упорно-гребного вала 2, размещенного в сопле 3, выполненном в форме полого сужающегося геометрического тела. На переднем конце упорно-гребного вала 2 одной стороной жестко закреплен импеллер 4, а сам вал установлен в корпусе 5 в подшипнике качения 6, которые совместно друг с другом образуют подшипниковый узел. Корпус 5 подшипникового узла крепится к соплу, выполнен цельным, уменьшающейся толщины, а его размер ограничен концом сопла. Второй стороной импеллер 4 соединен с приводным валом 1 шлицевым соединением 7, с зубьями бочкообразной формы. При этом в подшипниковом узле подшипник качения 6 (их может быть один или два в ряд) совмещает функции упорного и опорного. Отношение площади поперечного сечения полости сопла 4 к площади поперечного сечения размещенного в нем корпуса подшипника на входе больше, чем на выходе. Упорно-гребной вал 2 установлен в корпусе 5 подшипника с образованием между его концом и концом корпуса подшипника полости 8 для смазки. Полость для смазки 8 закрыта прозрачной крышкой 9. В корпусе 5 подшипника со стороны импеллера 4 установлены манжеты 10. Манжеты 10 закреплены к корпусу подшипника кольцевой крышкой 11. Между корпусом 5 и кольцевой крышкой 11 установлено кольцевое уплотнение 12. Подшипник закреплен в корпусе стопорным кольцом 13.
Напорный узел водометного движителя работает следующим образом. Приводимый во вращение приводным валом 1 импеллер 4, размещенный на переднем конце упорно-гребного вала 2, захватывает воду и гонит ее в сопло 3 водометного движителя, где струя воды поджимается за счет уменьшения соотношения площади поперечного сечения сопла 3 к площади поперечного сечения корпуса 5 подшипникового узла. Скорость истечения воды увеличивается, подшипниковый узел охлаждается ею интенсивнее, что позволяет использовать радиально-упорный подшипник качения. Совмещение опорного и упорного подшипника в одном позволяет, в свою очередь, упростить привод импеллера 4, осуществляемый приводным валом 1 со шлицевым соединением 7 с бочкообразными шлицами, компенсирующими несоосность валов, возникающую из-за вибрации двигателя судна. Интенсивность охлаждения корпуса подшипника вследствие его разной толщины позволяет исключить его вибрацию, а тонкие стенки в зоне полости для смазки - исключить ее нагрев, в результате которого может произойти потеря ее свойств. Контроль за наличием смазки в полости 8 подшипникового узла осуществляют через прозрачную крышку 9. Подшипник качения 6 закреплен в корпусе 5, со стороны полости 8, стопорным кольцом 13. Со стороны импеллера 4 подшипник защищен от попадания в него воды и исключения вытекания смазки манжетами 10 и кольцевым уплотнением 12, поджатыми крышкой 11. Для обслуживания напорного узла снимают сопло 3, а вместе с ним снимается и упорно-гребной вал 2 с подшипниковым узлом 6 и импеллером 4.