Результат интеллектуальной деятельности: МОТОРНОЕ СУДНО

Настоящее изобретение относится к области судостроения и может найти применение в качестве водоизмещающего судна.

Известна яхта "Луиза", содержащая корпус с остроскулыми обводами, рулевую рубку, несколько кают, столовую, камбуз, машинное отделение с силовой установкой, спасательную шлюпку. Длина 23,5 м, ширина 5,5 м, осадка 1,4 м, высота борта 2,95 м, водоизмещение 42,0 м³. Мощность двигателей 2×310 л.с., максимальная скорость 30 км/ч, расход топлива при 3/4 максимальной скорости 72 л/ч, при экономической скорости - 40 л/ч. X. Баадер. Разъездные, туристские и спортивные катера, Судостроение, Л., 1976, с.146-148, рис.100, 101.

Недостатками аналога являются: небольшая скорость движения, недостаточная мощность двигателей, большой расход топлива.

Указанные недостатки обусловлены конструкцией двигателей.

Известен также моторный туристский катер "Клипер", содержащий круглые обводы корпуса с клиперштевнем, каюты, рулевую рубку, моторное отделение с энергетической установкой. Длина 17,7 м, ширина 4,5 м, осадка 1,25 м, высота борта 1,9 м, водоизмещение 18,6 м³. Энергетическая установка в форме двух дизельных двигателей 2×150 л.с., максимальная скорость 26 км/ч, расход топлива при 7/8 максимальной скорости 45 л/ч, при экономической скорости 22 л/ч /там же, с.154-155, рис.103/.

Известное судно "Клипер", как наиболее близкое по технической сущности и достигаемому полезному результату, принято за прототип.

Недостатки известного судна "Клипер", принятого за прототип, те же.

Указанные недостатки обусловлены конструкцией двигателей.

Задачей настоящего изобретения является повышение технических характеристик моторного судна.

Технический результат обеспечивается тем, что в моторном судне, содержащем корпус, каюты, грузовой трюм, моторное отделение, силовую установку, размещенную в моторном отделении, кинематически связанную с разобщительной муфтой, редуктором переднего и заднего хода и гребным винтом, внутренний пост управления, согласно изобретению силовая установка представляет собой двухтактный дизельный двигатель с вибромеханизмами, по одному на каждый цилиндр, одинаковыми по конструкции, каждый из которых размещен во внутренней полости поршня и содержит две цилиндрические шестерни одного и того же диаметра, расположенные вертикально в одной плоскости и входящие друг с другом во внешнее зацепление, закрепленные на осях с возможностью вращения навстречу друг другу, каждая из которых имеет по одному дебалансу, которые при поршне, находящемся в нижней мертвой точке, расположены на концах линии, проходящей через оба центра вращения шестерен, кроме того, на оси одной из цилиндрических шестерен закреплена приводная шестерня, имеющая зубья на одной половине наружной окружности, которая расположена между двух вертикальных зубчатых неподвижных реек, привернутых болтами к цилиндру и входящая с ними попеременно в зацепление, причем количество цилиндров в двигателе - четное.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где

на фигуре 1 изображен общий вид моторного судна;

на фигуре 2 - общий вид силовой установки;

на фигуре 3 - общий вид двухтактного дизельного двигателя с вибромеханизмами;

на фигуре 4 - вид на двигатель сзади;

на фигуре 5 - вид на двигатель спереди;

на фигуре 6 - кинематическая схема двигателя;

на фигуре 7 - принципиальная схема двигателя;

на фигуре 8 - общий вид поршня;

на фигуре 9 - вид на поршень справа;

на фигуре 10 - вид на поршень сверху;

на фигуре 11 - вид на поршень снизу;

на фигуре 12 - положение вибромеханизма в поршне в разрезе;

на фигуре 13 - общий вид зубчатых реек;

на фигуре 14 - вид на зубчатые рейки сверху;

на фигурах 15, 16 - работа двухтактного дизельного двигателя;

на фигурах 17, 18 - работа вибромеханизмов.

Моторное судно содержит корпус 1, каюты 2, грузовое отделение, силовую установку 3, расположенную в моторном отделении, которая посредством соединительных муфт 4 связана с разобщительной муфтой 5, редуктором переднего и заднего хода 6 и гребным винтом 7. Моторное судно также имеет внутренний пост управления 8 и руль 9. Четырехцилиндровый двухтактный дизельный двигатель с вибромеханизмами, являющийся силовой установкой судна, содержит блок цилиндров 10 с рубашкой охлаждения 11 и продувочными окнами 12, одно из которых соединено с выпускной трубой 13, а другое - с выпускным патрубком нагнетателя воздуха 14, имеющего воздушный фильтр 15, головку блока 16 с форсунками 17. В нижней части блока цилиндров имеется картер 18, в котором установлен коленчатый вал 19, который посредством штоков 20 и шатунов 21 соединен с поршнями 22, вставленными в цилиндры 23. Картер закрыт крышкой 24. Дизельный двигатель содержит также системы: питания с топливным баком 25, охлаждения, смазки и запуска. На переднем конце коленчатого вала закреплен маховик 26, зубчатый венец которого через шестерню 27 соединен с генератором-стартером 28. Зубчатая шестерня 29, закрепленная на заднем конце коленчатого вала, через шестерни 30, 31, 32 приводит в движение насос высокого давления 33 с рычагом регулирования подачи топлива 34, топливный 35, масляный 36, водяной 37 насосы и нагнетатель воздуха. Вибромеханизмы, по одному на каждый цилиндр, - одинаковые по конструкции, каждый из которых размещен во внутренней полости 38 поршня. Каждый из них представляет собой две цилиндрические шестерни 39 одного и того же диаметра, расположенные вертикально в одной плоскости и входящие друг с другом во внешнее зацепление. Шестерни закреплены на осях 40, установленных в подшипниках поршня и зафиксированных заглушками 41. Шестерни установлены с возможностью вращения навстречу друг другу и каждая имеет по одному дебалансу 42, которые при поршне, находящемся в нижней мертвой точке (фигура 12), расположены на концах линии, проходящей через оба центра вращения цилиндрических шестерен. Нa оси одной из цилиндрических шестерен закреплена приводная шестерня 43, имеющая зубья на одной половине наружной окружности. Она расположена между двух вертикальных зубчатых неподвижных реек 44, повернутых друг к другу своими зубьями и выполненных заодно с поперечной планкой 45, которая привернута болтами к цилиндру. Приводная шестерня, попеременно входит в зацепление то с одной, то с другой зубчатой рейкой.

Работает моторное судно следующим образом.

Перед поездкой проверяется исправность двигателя и всех механизмов. После этого генератором-стартером 28 запускается силовая установка 3. Посредством рукоятки редуктора переднего и заднего хода выбирается нужное направление движения, включается разобщительная муфта 5, гребной винт 7 приходит во вращение и судно начинает движение, двухтактный дизельный двигатель начинает работать следующим образом. В исходном положении (фигура 15) поршень 22 находится в низшей мертвой точке. Продувочные окна 12 открыты. Нагнетатель воздуха 14 засасывает из атмосферы воздух через воздушный фильтр 15 и подает его в цилиндр 23. Поступающий воздух вытесняет в выпускную трубу 13 отработанные газы. При этом цилиндрические шестерни 39 находятся в положении, показанном на фигуре 17, а приводная шестерня 43 своими зубьями вошла в зацепление с левой неподвижной зубчатой рейкой 44. Далее поршень 22 начинает подниматься вверх, перекрывает продувочные окна 12 и сжимает воздух в цилиндре. Вместе с поршнем 22 поднимается приводная шестерня 43. Она перекатывается по зубьям левой неподвижной зубчатой рейки 44, вращаясь в направлении, показанном на фигуре 17 стрелкой, приводя во вращение цилиндрические шестерни 39, а вместе с ними и дебалансы 42. За время движения поршня 22 от нижней мертвой точки до верхней мертвой точки дебалансы 42 повернутся на 180 градусов, совершая криволинейное движение. Составляющие сил инерции Fи дебалансов 42, действующие вдоль цилиндра, в его верхней части суммируются и направлены в сторону движения поршня 22, а через шток 20 и шатун 21 приложены к коленчатому валу 19. Достигнув верхней мертвой точки, дебалансы 42 займут положение, показанное на фигуре 18, а приводная шестерня 43 выйдет из зацепления с левой неподвижной зубчатой рейкой 44 и войдет в зацепление с правой зубчатой неподвижной рейкой. Составляющие сил инерции Fи, действующие поперек цилиндра, взаимно уравновешиваются. Как только поршень 22 займет положение, показанное на фигуре 16, сжатый воздух нагреется до высокой температуры. Топливо из топливного бака 25 топливным насосом 35 подается в насос высокого давления 33, а он через форсунку 17 впрыскивает его в цилиндр в необходимом количестве. Топливо воспламеняется, и образовавшиеся газы давят на поршень 22, который начинает двигаться в сторону нижней мертвой точки, совершая рабочий ход. Приводная шестерня 43 обкатывается по зубьям правой зубчатой неподвижной рейки 44 в направлении, показанном стрелкой на фигуре 18, заставляя вращаться цилиндрические шестерни 39 в том же направлении, что и раньше. Дебалансы 42 совершают криволинейное движение в нижней части цилиндра. Составляющие сил инерции Fи снова суммируются, действуют в продольном направлении, совпадая с направлением движения поршня 22 под действием давления газов. Силы инерции дебалансов через шток 20 и шатун 21 воздействуют на коленчатый вал 19. Когда поршень 22 достигнет нижней мертвой точки, все повторится сначала. При изменении частоты вращения коленчатого вала изменяется и величина составляющих сил инерции дебалансов, прикладываемых к нему. Таким образом, при движении поршня 22 возникают дополнительные силы, приложенные к коленчатому валу. Также действуют вибромеханизмы и в других цилиндрах. Чтобы во время работы двигателя не увеличивалась вибрация количество цилиндров должно быть четное. Вибромеханизмы могут быть использованы на судах с четырехтактными двигателями, если позволяют размеры поршней. По прибытии к месту назначения судно ставится к причалу, силовая установка 3 останавливается, разобщительная муфта 5 отключается.

Изобретение позволяет за счет привлечения дополнительных сил повысить давление на кривошипы коленчатого вала без добавочного расхода топлива и уменьшить расход топлива при увеличении автономности плавания по силовой установки.