ДВИЖИТЕЛЬНО-РУЛЕВАЯ КОЛОНКА

Изобретение относится к пропульсивным системам судостроения.

Известны традиционные конструкции пропульсивных систем, в которых движение судну задается с помощью винта, соединенного через валопровод с приводом [Гофман А.Д. Движительно-рулевой комплекс и маневрирование судна. Л.; «Судостроение», 1988, 360 с.].

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° [патент RU №114662, МПК B63H 3/00, 2010 г.; www.roils-royce.com; www.schottel.com].

Недостатком такой конструкции является малая надежность при работе в тяжелых ледовых условиях.

Частично указанного недостатка лишена конструкция движительно-рулевой колонки с двумя винтами - тянущим и толкающим, закрепленными на одном валу [www.marine-solutions.de; www.steerprop.com].

Недостатком такой конструкции является недостаточная надежность, связанная с взаимозависимостью винтов. Так, при возрастании нагрузки на один из винтов, второй, жестко с ним связанный, работает неэффективно из-за снижения числа оборотов. При заклинивании одного из винтов перестает вращаться и второй винт.

Частично указанного недостатка лишена конструкция движительно-рулевой колонки, выбранной в качестве прототипа [положительное решение на выдачу патента на изобретение от 29.01.2016 г. по заявке 2015100783 от 25.12.2014 г.], состоящая из корпуса, привода, трансмиссионного вала, двух соосных валов с гребными винтами, отличающаяся тем, что передача вращающего момента от трансмиссионного вала к соосным валам осуществляется через дифференциальный механизм. Данная конструкция позволяет автоматически обеспечивать одинаковую частоту вращения соосных валов при одинаковых моментах на винтах, в случае возрастания нагрузки на один из винтов и снижения его оборотов второй автоматически увеличивает частоту вращения, а в случае стопорения одного из винтов второй увеличивает частоту вращения до максимального значения.

Такая конструкция является недостаточно эффективной, что связано с тем обстоятельством, что вращение двух однонаправленно вращающихся винтов, с точки зрения гидродинамики, неблагоприятно для второго винта, попадающего в турбулентный поток от первого. Это, во-первых, снижает эффективную мощность и, во-вторых, усложняет конструкцию, заставляет применять второй винт, отличный по конструкции от первого.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение эффективной мощности движительно-рулевой колонки.

Это достигается тем, что дифференциальный механизм выполнен в виде двух симметричных планетарных редукторов с противоположно вращающимися выходными валами и общим водилом.

Предлагаемая конструкция представлена на фиг. 1 и состоит из: корпуса 1, привода 2, трансмиссионного вала 3 с конической шестерней 4, дифференциального механизма, состоящего из двух одинаковых (симметричных) планетарных редукторов 5 и 6 с общим водилом 7 и соосными выходными валами 8 и 9 с гребными винтами - тянущим 10 и толкающим 11.

Работа конструкции осуществляется следующим образом: трансмиссионный вал 3 от привода 2 через коническую шестерню 4 передает вращение на планетарные редукторы 5 и 6, соединенные общим водилом 7 (возможны конструктивные варианты с общим солнечным или общим коронным колесом), которые вращают одновременно вал 8 с тянущим винтом 10 и вал 9 с толкающим винтом 11 во взаимно-противоположных направлениях, автоматически обеспечивая равенство частот вращения при одинаковых моментах на винтах. В случае возрастания нагрузки на один из винтов второй автоматически увеличивает частоту вращения. При стопорении одного из винтов второй увеличивает частоту вращения до максимально возможной величины. Разнонаправленное вращение тянущего и толкающего винтов является более благоприятным с точки зрения гидродинамики и обеспечивает большую эффективную мощность по сравнению с прототипом. Таким образом, предлагаемая конструкция повышает эффективную мощность движительно-рулевой колонки. Кроме того, применение двухпоточной конической передачи и планетарных передач позволяет снизить диаметральные размеры корпуса движительно-рулевой колонки, что повышает ее гидродинамическое качество.

Предлагаемое техническое решение является новым. Отличие от прототипа - применение дифференциального механизма в виде двух симметричных планетарных редукторов с противоположно вращающимися валами и общим водилом. Достоинством такой конструкции является также и то, что коническая передача от трансмиссионного вала к дифференциальному механизму является двухпоточной, что позволяет снизить диаметры конических колес на 25-30%.