Движительно-рулевая колонка с винтом регулируемого шага

Полезная модель относится к пропульсивным системам судостроения.
Известны традиционные конструкции пропульсивных систем, в которых движение судну задается с помощью винта, соединенного через валопровод с приводом [1].
Недостатком таких конструкций является плохая маневренность судна.
Частично такого недостатка лишена конструкция пропульсивной системы, в качестве которой выступает движительно-рулевая колонка с одним винтом, имеющая возможность обеспечить маневренность судна за счет возможности поворота колонки и, следовательно, вектора тяги в пределах 360° [2, 3, 4].
Недостатком такой конструкции является плохая управляемость тягой гребного винта и негативными динамическими процессами в приводах при переходных процессах изменения скорости судна.
Частично указанного недостатка лишена конструкция  пропульсивной системы с  регулируемым шагом гребного винта [5], в которой регулирование шага осуществляется управляющей тягой, расположенной в полой части вала, и гидроцилиндром, шток которого кинематически связан с управляющей тягой при помощи рычага, связанного  с управляющей тягой через серьгу.
Недостатком такой конструкции является сложность и большие габариты, что трудно реализовать в движительно-рулевых колонках.
Частично указанного недостатка лишена конструкция гребного винта с поворотными лопастями [6], являющаяся прототипом и содержащая вал со ступицей, размещенный на основании, поворотные лопасти, червячные редукторы, электродвигатели, причем роторы электродвигателей установлены симметрично по окружности ступицы и снабжены общим круговым статором.
Недостатком такой конструкции является её сложность, малая надёжность, связанная с большим количеством индивидуальных приводов на каждую лопасть, что, как известно, повышает вероятность выхода из строя в процессе эксплуатации.
Задачей, на решение которой направлена полезная модель, является упрощение и повышение надёжности конструкции рулевых колонок с винтами регулируемого шага.
Это достигается тем, что привод выполнен в виде электродвигателя, через полый ротор которого и соосный с ним вал гребного винта проходит вращающийся вместе с валом гребного винта шток-толкатель ползуна кулисного механизма изменения шага лопасти, приводимый в движение посредством винтовой передачи и зубчатых зацеплений от отдельного привода механизма изменения шага.
На фиг. 1 показана конструкция движительно-рулевой колонки с механизмом изменения шага лопастей гребного винта, состоящая из корпуса 1, электродвигателя 2,  ротор 3 которого жестко закреплен на валу гребного винта 4, ползуна 5 кулисного механизма, расположенного в ступице  гребного винта 6 с имеющими возможность поворота вокруг своей оси лопастями 7, соединенного с ползуном, шток-толкателя 8, резьбовой конец 9 которого образует винтовую (предпочтительнее роликовинтовую) передачу с гайкой 10, которая установлена на валу гребного винта в подшипниковом узле 11 и связана с валом управляемой электромагнитной муфтой 12, гайка посредством зубчатого зацепления  (редуктора) 13 соединена с электродвигателем 14 через управляемую электромагнитную муфту 15, осевое перемещение штока-толкателя, а следовательно, и угол поворота лопастей, отслеживается датчиком 16.
Работа механизма осуществляется следующим образом. При включенной  муфте 12 и отключенной муфте 15  гайка  10 вращается совместно с валом гребного винта 4, шток-толкатель 8 относительно вала неподвижен, таким образом, шаг лопастей 7 фиксирован; при необходимости уменьшения шага лопастей двигатель 14 вращается с частотой обеспечивающей (с учетом передаточного отношения редуктора 13) вращение гайки 10 с частотой большей частоты вращения вала гребного винта, муфта 15 при этом включена, соединяя двигатель 14 с редуктором 13, а муфта 12 отключена, размыкая гайку 10 с валом гребного винта 4, шток-толкатель движется вперед, толкая ползун 5 и изменяя шаг лопастей 7 до нужной величины, отслеживаемой датчиком 16; при необходимости увеличения шага лопастей двигатель 14 вращается с частотой, обеспечивающей (с учетом передаточного отношения редуктора 13) вращение гайки 10 с частотой меньшей частоты вращения вала гребного винта, муфта 15 при этом включена, соединяя двигатель 14 с редуктором 13, а муфта 12 отключена, размыкая гайку 10 с валом гребного винта 4, шток-толкатель движется назад, толкая ползун 5 и изменяя шаг лопастей 7 до нужной величины, отслеживаемой датчиком 16.
Предлагаемое техническое решение является новым: отличие от прототипа – применение в качестве привода электродвигателя, через полый ротор которого и соосный с ним валопровод проходит вращающийся вместе с валом гребного винта шток-толкатель ползуна кулисного механизма изменения шага лопасти, приводимый в движение посредством винтовой передачи и зубчатого зацепления от отдельного привода механизма изменения шага.
Источники информации:
1. Гофман А.Д. Движительно-рулевой комплекс и маневрирование судна. Л.; «Судостроение», 1988, 360 с.;
2. Патент на полезную модель RU 114662;
3. www.roils-royce.com;
4. www.schottel.com;
5. Патент   RU 2457147;
6. Патент RU 2387573.