Результат интеллектуальной деятельности: СИЛОВАЯ УСТАНОВКА ПОДВОДНОГО АППАРАТА

Изобретение относится к области морской подводной техники, а именно к конструкциям силовых установок подводных аппаратов.

Схемы размещения и конструктивные решения силовых установок подводных аппаратов очень разнообразны и определяются назначением подводного аппарата и требованиями к его маневренным качествам. В настоящее время с целью увеличения энергетических характеристик, повышения коэффициента полезного действия и снижения шума в силовых установках современных автономных подводных аппаратов распространено применение электродвигателей переменного тока.

Известно техническое решение, реализованное в торпеде MU 90 «Impact», которое содержит высокооборотный двигатель переменного тока, соединенный с движителем аппарата через планетарный редуктор (Архипов А.В., Быстров Ю.А., Власов Е.Н. и др. Энергетика специальной морской подводной техники. - Санкт-Петербург. - 2009. - С. 97-98.).

Все известные силовые установки подводных аппаратов, имеющих форму тела вращения, содержат двигатель с выходным валом, расположенным вдоль основной оси подводного аппарата.

В качестве прототипа принята силовая установка PB-50 фирмы STN Atlas Elektronik. Данная установка содержит высокоскоростной одновальный двигатель и планетарный редуктор, обеспечивающий согласование частот вращения двигателя и движителя. (SEAHAKE DM 2 А4. THE UNDERWATER. Рекламный проспект фирмы STN Atlas Elektronik, 2008 г.).

Силовая установка данного подводного аппарата также содержит двигатель с выходным валом, расположенным вдоль основной оси подводного аппарата. При этом редуктор расположен также по основной оси подводного аппарата.

Недостатками данного расположения силовых установок являются увеличенный осевой габарит и масса, пониженная управляемость (остойчивость) подводного аппарата с малым снижением центра масс и его шумность.

Целью предлагаемого изобретения является обеспечение наименьших массогабаритных характеристик подводного аппарата, уменьшение его шумности и улучшение управляемости (остойчивости) при сохранении высоких энергетических характеристик силовой установки.

Указанная цель достигается тем, что в силовой установке подводного аппарата, содержащей высокооборотный электродвигатель переменного тока, применен одноступенчатый редуктор с высоким передаточным отношением. Одноступенчатый редуктор имеет параллельно расположенные входной и выходной валы. Вал электродвигателя является входным валом редуктора. Ось выходного вала редуктора, соединенного с движителем аппарата, совпадает с основной осью подводного аппарата. Соответственно ось электродвигателя, соединенного с входным валом редуктора, будет расположена параллельно на некотором расстоянии от основной оси подводного аппарата. Величина смещения электродвигателя равна межцентровому расстоянию валов редуктора.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором изображена предлагаемая силовая установка подводного аппарата.

Предлагаемая силовая установка подводного аппарата содержит высокооборотный электродвигатель 1 переменного тока и одноступенчатый редуктор 2 с высоким передаточным отношением. Вал 3 электродвигателя 1 является входным валом редуктора 2. Редуктор 2 расположен таким образом, что ось его выходного вала 4 совпадает с основной осью подводного аппарата. Соответственно, высокооборотный электродвигатель 1 переменного тока, соединенный с входным валом редуктора 2, будет смещен относительно основной оси подводного аппарата при его установке в корпус подводного аппарата. Величина смещения электродвигателя 1 равна межцентровому расстоянию валов редуктора 2.

При работе силовой установки мощность высокооборотного электродвигателя 1 через вал 3 передается одноступенчатому редуктору 2 с высоким передаточным отношением, в котором происходит изменение момента и частоты вращения до величин, оптимальных для движителя, и через выходной вал 4 редуктора 2 поступает на движитель (на чертеже не показан) подводного аппарата.

Массогабаритные характеристики подводного аппарата во многом зависят от характеристик его двигателя. В настоящее время практический интерес представляют силовые установки с двигателями малого диаметра большой мощности. Применение высокооборотного двигателя переменного тока позволяет уменьшить вес и габариты силовой установки подводного аппарата в сравнении с использованием электродвигателя постоянного тока той же мощности с прямым приводом на движитель.

В предлагаемой силовой установке подводного аппарата минимизированы весовые и габаритные характеристики. Компактные размеры одноступенчатого редуктора с высоким передаточным отношением и высокооборотный электродвигатель переменного тока уменьшают вес и размеры силовой установки, что позволяет в заданном диаметре подводного аппарата сместить электродвигатель относительно основной оси подводного аппарата на величину, определяемую межцентровым расстоянием валов редуктора.

В случае подводного аппарата, имеющего форму тела вращения, система силовой привод - подводный аппарат будет способствовать смещению центра масс подводного аппарата относительно его центра величины, что улучшает его управляемость без применения дополнительных стабилизаторов, так как за счет веса двигателя и редуктора подводный аппарат будет стабилизироваться по крену при маневрировании в горизонтальной плоскости, при этом двигатель и редуктор будут дополнительно выполнять функцию стабилизаторов движения.

Одноступенчатый редуктор с параллельными валами обладает пониженной шумностью в сравнении с планетарным редуктором. Также малые размеры силовой установки позволяют выделить освободившийся объем для размещения дополнительной системы амортизации и шумопоглощения.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет решить задачу создания мощной силовой установки подводного аппарата с уменьшенными массогабаритными характеристиками и уменьшенной шумностью, а также направлено на улучшение управляемости (остойчивости) подводного аппарата, имеющего форму тела вращения.