Движительно-рулевой модуль малогабаритного подводного аппарата

Полезная модель относится к области судостроения и может быть использована в конструкциях малогабаритных плавательных средств, например, автономных необитаемых подводных аппаратов.
Известны движительные комплексы для малогабаритных подводных аппаратов, содержащие приводной электродвигатель, обеспечивающий вращение гребного вала, редуктор и муфту (см., например, патент РФ на изобретение №2557291, МПК В63Н 21/00, 2015 г.). Недостатком известного движительного комплекса является отсутствие в нем рулей, обеспечивающих управление движением подводного аппарата.
Наиболее близким к заявляемой полезной модели по технической сущности и достигаемому результату является движительно-рулевой модуль малогабаритного подводного аппарата, содержащий приводной электродвигатель для вращения гребного винта и исполнительные механизмы, соединенные с двумя парами рулей (см. патент РФ на полезную модель №56325, МПК В63С 11/48, 2006 г.). Недостатком данного движительно-рулевого модуля является недостаточная маневренность подводного аппарата, на котором установлен этот модуль. Дело в том, что часто в процессе эксплуатации подводного аппарата требуется обеспечить этому аппарату резкое изменение направления движения. Известная конструкция может обеспечить требуемый маневр в течение продолжительного времени и по траектории с большим радиусом, что является в ряде случаев недостаточным.
Цель настоящей полезной модели - повышение маневренности подводного аппарата и надежности его работы.
Данная цель достигается тем, что в известном движительно-рулевом модуле малогабаритного подводного аппарата, содержащем приводной электродвигатель для вращения гребного винта и исполнительные механизмы, соединенные с двумя парами рулей рулевого блока, согласно предлагаемой полезной модели, все четыре руля рулевого блока выполнены в виде двухзвенной конструкции, включающей основной руль и подвижный относительно руля закрылок, при этом каждый руль имеет самостоятельный исполнительный механизм, выполненный в виде штанги с возможностью ее вращения и соединяющей электродвигатель этого механизма с рулем через коническую зубчатую передачу, а между гребным винтом и рулевым блоком размещена насадка, содержащая спрямляющий аппарат. Между приводным электродвигателем и гребным винтом установлена магнитная муфта, а на штангах исполнительных механизмов установлены датчики регистрации их положения. Выполнение рулей в виде двухзвенной конструкции (основного руля и подвижной относительно руля закрылки) позволяет направлять водный поток от гребного винта практически перпендикулярно движению судна и, тем самым, резко сократить диаметр циркуляции подводного аппарата, что существенно повышает его маневренность. Установка между гребным винтом и рулевым блоком насадки со спрямляющим аппаратом дает возможность выправить структуру водного потока, сделать поток более равномерным, что улучшает управляемость подводного аппарата и повышает его маневренность. Для исключения проникновения воды к приводному электродвигателю между ним и гребным винтом установлена магнитная муфта, которая надежно защищает этот двигатель от воды. Установка на штангах исполнительных механизмов датчиков регистрации их положения и соответственно положение рулей позволяет надежно контролировать процесс управления подводным аппаратом.
На фигуре показан вид движительно-рулевого модуля малогабаритного подводного аппарата со следующими обозначениями:
1 - корпус движительно-рулевого модуля;
2 - приводной электродвигатель;
3 - магнитная муфта;
4 - исполнительные механизмы;
5 - гребной вал;
6 - гребной винт;
7 - штанга исполнительного механизма;
8 - коническая зубчатая передача;
9 - насадка;
10 - спрямляющий аппарат;
11 - рулевой блок;
12 - основной руль;
13 - закрылок.
Движительно-рулевой комплекс малогабаритного аппарата состоит из корпуса 1, внутри которого размещен приводной электродвигатель 2. Крутящий момент с двигателя 2 передается на гребной вал 5 и далее на гребной винт 6. Магнитная муфта позволяет передавать крутящий момент от электродвигателя к гребному валу 5 без механического контакта, за счет взаимодействия магнитных полей. Между полумуфтами установлен разделительный экран, обеспечивающий герметичность «сухой» полости, где размещен электродвигатель. За гребным винтом 6 установлена насадка 9 со спрямляющим аппаратом 10. Спрямляющий аппарат имеет восемь профилированных лопаток и предназначен для выпрямления закрученного водного потока от гребного винта 6 и минимизации кренящего момента. Замыкает модуль рулевой блок 11, включающий четыре двухзвенных руля, состоящих из основного руля 12 и подвижного относительно руля закрылка 13, которые обеспечивают высокую эффективность маневрирования подводного аппарата во всем диапазоне скоростей хода. Управление рулями осуществляется при помощи четырех самостоятельных управляющих механизмов 4, каждый из которых имеет свой электродвигатель (на фиг. не показан), штангу 7 для передачи крутящего момента и коническую зубчатую передачу 8. На штангах 7 установлены датчики регистрации их положения (на фиг. не показаны) для управления рулями.
Движительно-рулевой модуль работает следующим образом. Крутящий момент с приводного электродвигателя 2 через магнитную муфту 3 передается на вал 5 и далее на гребной винт 6, который обеспечивает модулю движение в водной среде. Управление модулем осуществляется при помощи рулевого блока 11, за счет поворота четырех рулей. Поворот рулей обеспечивается исполнительными механизмами, приводящими в движение штанги 7, которые, в свою очередь, крутящий момент передают на коническую зубчатую передачу 8, вращающую рули.
Предложенное техническое решение позволяет существенно повысить маневренность подводного аппарата за счет использования двухзвенных рулей и насадки со спрямляющим аппаратом, а также повысить надежность работы модуля применением магнитной муфты.