Двигательно-движительное водометное устройство

Двигательно-движительное водометное устройство

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к судостроению, а именно к двигательно-движительным комплексам, в частности к водометным двигательно-движительным комплексам, и в основном касается вопросов оснащения маломерных плавучих средств стационарными водометными установками.

Из уровня техники широко известны водометные установки, в которых водометный движитель и приводной двигатель являются отдельными агрегатами и имеют соединение между собой различными типами муфт, редукторов (в том числе угловых), промежуточных валов и т.п.

Так, например, из SU 1092098 от 15.05.1984 известна двигательно-движительная водометная установка, содержащая водовод, рабочие колеса, размещенные в водоводе и закрепленные на гребных валах, соединительно-передаточный редуктор и приводной двигатель.

Такое техническое решение обладает рядом недостатков.

Большие габариты такой установки, в основном в направлении длины судна, значительно занимают внутреннее пространство судна, особенно это важно для небольших судов. Установка получается достаточно тяжелой и требует дополнительных элементов, таких как компенсирующие муфты, промежуточные валы и демпферы амортизации двигателя.

Наиболее близким техническим решением можно считать двигательно-движительное водометное устройство, раскрытое в DE 2216344 от 18.10.1973, содержащее водовод, рабочее колесо, установленное в водоводе на вертикальном гребном валу, приводной двигатель с горизонтальным выходным валом, и угловой редуктор, жестко соединяющий выходной вал приводного двигателя и гребной вал.

Такое техническое решение имеет значительный недостаток - угловой редуктор, что усложняет компоновку водометного двигательно-движительного комплекса и увеличивает его габаритные размеры. Кроме того, монтаж такой установки представляет значительные трудности, так как приводной двигатель и водометный движитель монтируются по отдельности и требуют специально подготовленных деталей корпуса судна.

Задачей заявленного технического решения является создание компактного двигательно-движительного водометного устройства для стационарной установки на маломерные плавсредства.

Технический результат, получаемый при решении поставленной задачи, выражается в уменьшении габаритов и значительном упрощении конструкции двигательно-движительного водометного устройства за счет большой взаимной интегрированности узлов и систем приводного двигателя в конструкцию водометного движителя, а также в упрощении монтажа и демонтажа предлагаемого устройства и исключении влияния вибрационных нагрузок, возникающих при его работе, на корпус плавсредства.

Заявляемый технический результат достигается за счет того, что двигательно-движительное водометное устройство содержит приводной двигатель, водовод с водозаборным элементом, расположенным в днище судна, рабочее колесо, расположенное в насосной части водовода и установленное на гребном валу, расположенном вертикально или с отклонением от вертикали. Новым согласно предлагаемому изобретению является то, что все соединения двигательно-движительного водометного устройства с корпусом судна виброизолированы и гидроизолированы посредством амортизирующих прокладок П-образного профиля, при этом приводной двигатель закреплен на корпусе водовода жестко таким образом, что выходной вал приводного двигателя и гребной вал расположены соосно и жестко соединены между собой, корпус водовода содержит полости, одна из которых образует масляный картер, связанный с системой смазки приводного двигателя, а другая образует выхлопной коллектор, связанный с системой выпуска отработанных газов приводного двигателя, а зона высокого давления водовода соединена с системой охлаждения приводного двигателя.

Оптимальным является выполнение приводного двигателя в виде двигателя внутреннего сгорания подвесного лодочного мотора.

Водовод может быть снабжен реверсивно-рулевым устройством, расположенным на выходе из проточной части водовода.

Компоновка предлагаемого устройства, обеспечивающая соосное вертикальное или с отклонением от вертикали расположение выходного вала приводного двигателя и гребного вала и непосредственное их соединение с исключением промежуточных элементов, позволяет значительно уменьшить его габариты и упростить конструкцию. Жесткое закрепление приводного двигателя непосредственно на корпусе водовода также позволяет значительно уменьшить габариты двигательно-движительного водометного устройства и упростить его конструкцию.

Выполнение на корпусе водовода полостей, образующих масляный картер и выхлопной коллектор, а также соединение зоны высокого давления водовода с системой охлаждения приводного двигателя позволяет за счет взаимной интеграции узлов и систем двигателя в конструкцию водометного движителя упростить конструкцию и уменьшить общие габариты устройства.

Выполнение виброизоляции и гидроизоляции посредством амортизирующих прокладок П-образного профиля обеспечивает одновременно несколько важных функций: во-первых, виброизоляцию комплекса двигатель - водометный движитель от корпуса судна; во-вторых, герметизацию комплекса при установке его в корпус судна; в-третьих, позволяет воспринимать нагрузку от веса всей установки, а также силу упора, создаваемого водометным движителем; в-четвертых, дает возможность быстрого монтажа и демонтажа всей установки, так как нет жесткого крепления водомета в корпусе судна, что обычно применяется в судостроительной практике.

Далее предлагаемое изобретение будет раскрыто в предпочтительном варианте исполнения более подробно со ссылкой на графические материалы, на которых изображено:

- фиг. 1 - боковой разрез двигательно-движительного водометного устройства,

- фиг. 2 - узел крепления двигательно-движительного водометного устройства к корпусу судна.

Предлагаемое двигательно-движительное водометное устройство предназначено для стационарной установки на плавсредствах, преимущественно на маломерных судах.

Двигательно-движительное водометное устройство включает в себя водовод, образованный корпусом водометного движителя. Водовод включает проточную часть 1, входной водозаборный элемент 2, расположенный в днище судна, насосную часть 3, сопло 4. На выходе из проточной части водовода и сопла находится реверсивно-рулевое устройство 5 и привод реверсивно-рулевого устройства 6. В насосной части корпуса водометного движителя находятся рабочее колесо 7 и спрямляющий аппарат 8. Рабочее колесо жестко закреплено на гребном валу 9, который в свою очередь через подшипники 10 и 11 опирается на спрямляющий аппарат и корпус водометного движителя (корпус водовода). Ось гребного вала расположена вертикально или с небольшим углом установки относительно основной плоскости судна.

Для того чтобы реализовать тягу водометного движителя, водовод после рабочего колеса и спрямляющего аппарата выполнен в виде изогнутой трубы, изменяющей направление движения воды на угол, близкий к 90 градусам, и обеспечивающей выброс реактивной струи в направлении, противоположном направлению движения судна. При этом рабочее колесо и спрямляющий аппарат находятся в цилиндрической части водовода. На корпусе водовода выполнены полости, образующие масляный картер 12 и выхлопной коллектор 13 с выхлопным патрубком 14. Приводной двигатель 15 крепится к фланцам масляного картера и выхлопного коллектора жестко болтовым соединением через прокладку.

В качестве приводного двигателя может быть использован двигатель внутреннего сгорания от подвесного лодочного мотора. Приводной двигатель расположен таким образом, что его выходной вал 16 и гребной вал 9 водометного движителя соосны и соединены жестко для передачи крутящего момента. Соединение выходного вала приводного двигателя и гребного вала может быть реализовано в виде шлицевого соединения, которое обеспечивает жесткое соединение валов при передаче крутящего момента и допускает возможность их осевых перемещений, что актуально при монтажно-демонтажных работах, выполняемых в рамках технического обслуживания и ремонта.

Для снижения вибраций, возникающих при работе приводного двигателя 15 на корпус судна 17, фланцевые соединения в зоне входного водозаборного элемента на днище судна и в зоне сопла на транце судна виброизолированы через кольцевые объемные эластичные прокладки 18, при этом полностью исключен жесткий контакт элементов корпуса судна и корпуса водометного движителя с установленным на нем приводном двигателе. Эластичные прокладки 18 выполняют также роль уплотнителей и амортизаторов, имеют П-образный профиль и могут быть выполнены из объемного эластичного материала.

При этом объемная эластичная прокладка, располагающаяся на днище судна, воспринимает нагрузку от веса всего устройства, а объемная эластичная прокладка, располагающаяся на транце судна, воспринимает нагрузку от силы упора, возникающей при работе водометного движителя.

Зона высокого давления воды в водоводе имеет соединение с системой охлаждения приводного двигателя посредством шланга 19. Количество подаваемой воды регулируется подбором проходного сечения шланга.

Устройство работает следующим образом.

Приводной двигатель через жесткое соединение валов передает крутящий момент и вращение на гребной вал водометного движителя. Рабочее колесо, закрепленное на гребном валу, при вращении реализует крутящий момент в движение воды. Вода поступает в водопроточную часть водовода через входной водозаборный элемент, а после рабочего колеса и спрямляющего аппарата попадает в водовод, который изменяет направление течения воды на угол близкий к 90 градусам. При истечении воды в конце водопроточной части из сопла возникает реактивная сила тяги водометного движителя. После выхода струи воды из сопла установлено реверсивно рулевое устройство, с помощью которого реализуется управление судном поворотами и реверсом.

Приводной двигатель, установленный на фланцах масляного картера и выхлопного коллектора, являющихся одним целым элементом с корпусом водовода, при своей работе забирает масло из масляного картера и собственным насосом подает в систему смазки. При этом масло, прошедшее через систему смазки двигателя и нагретое в двигателе, возвращается в масляный картер, в котором охлаждается водой, протекающей в водоводе водометного движителя. Выхлопные газы при работе двигателя попадают в отдельную полость - выхлопной коллектор, также находящуюся на корпусе водовода. Выхлопные газы охлаждаются водой, протекающей в водоводе водометного движителя, что способствует значительному снижению шума из выхлопной системы. Из выхлопного коллектора охлажденные выхлопные газы через выхлопной патрубок поступают за борт судна. Для охлаждения приводного двигателя используется вода из зоны высокого давления в водоводе водометного движителя. Вода по шлангу поступает в систему охлаждения двигателя и после охлаждения двигателя выбрасывается в выхлопной коллектор, что дополнительно способствует снижению температуры выхлопных газов. Поскольку части двигателя, такие как масляный картер, полость газовыхлопа и глушитель, а также система охлаждения являются частями корпусных деталей водометного движителя, при этом протекающая по водоводу вода через корпусные массы металла охлаждает масло, находящееся в картере двигателя, и полость газовыхлопа, обеспечивается лучшая работа двигателя и существенное снижение шумности выхлопных газов. Вода для охлаждения двигателя забирается из напорной магистрали водометного движителя за рабочим колесом и спрямляющим аппаратом, в котором постоянно есть избыточное давление, исключая необходимость оснащения приводного двигателя собственным насосом для подачи охлаждающей забортной воды.

Вибрации, возникающие при работе двигателя, снижаются за счет использования виброизолирующих объемных П-образных прокладок, через которые устройство установлено в корпусе судна на днище и на транце, которые также воспринимают нагрузку от веса устройства и силы упора, создаваемого при работе водометного движителя. Объемные прокладки, кроме того, обеспечивают гидроизоляцию двигательно-движительного водометного устройства, установленного в корпусе судна.

Таким образом, предлагаемое изобретение представляет собой компактное, простое в использовании и обслуживании двигательно-движительное водометное устройство для стационарной установки на маломерные плавсредства, реализуемое посредством интеграции приводного двигателя в конструкцию водометного движителя.

1. Двигательно-движительное водометное устройство, содержащее приводной двигатель, водовод с водозаборным элементом, расположенным в днище судна, рабочее колесо, расположенное в насосной части водовода и установленное на гребном валу, расположенном вертикально или с отклонением от вертикали, отличающееся тем, что все его соединения с корпусом судна виброизолированы и гидроизолированы посредством амортизирующих прокладок П-образного профиля, при этом приводной двигатель закреплен на корпусе водовода жестко таким образом, что выходной вал приводного двигателя и гребной вал расположены соосно и жестко соединены между собой, корпус водовода содержит полости, одна из которых образует масляный картер, связанный с системой смазки приводного двигателя, а другая образует выхлопной коллектор, связанный с системой выпуска отработанных газов приводного двигателя, а зона высокого давления водовода соединена с системой охлаждения приводного двигателя.

2. Двигательно-движительное водометное устройство по п. 1, отличающееся тем, что приводной двигатель выполнен в виде двигателя внутреннего сгорания подвесного лодочного мотора.

3. Двигательно-движительное водометное устройство по п. 1 или 2, отличающееся тем, что водовод снабжен реверсивно-рулевым устройством, расположенным на выходе из проточной части водовода.