К.т.н. Тарабрін О.І., к.т.н. Щербак Ю.Г.

Чорноморський державний університет імені Петра Могили

ВАРІАНТИ ВИКОНАННЯ ОДНОДИЗЕЛЬНОЇ

ТРИВАЛЬНОЇ ПРОПУЛЬСИВНОЇ УСТАНОВКИ

З РІЗНОВИСОТНИМ РОЗТАШУВАННЯМ ГРЕБНИХ ГВИНТІВ, ЩО ПЕРЕКРИВАЮТЬ ОДИН ОДНОГО

Авторські пропозиції [1-3 та ін.] стосуються в тому числі однодизельних пропульсивних установок з передачею потужності на гребні гвинти, що перекривають один одного. Ознакою наведених схем є розташування осей обертання гребних гвинтів в одній горизонтальній площині. При певних геометричних співвідношеннях корпусу судна (його кормової частини) це може стати суттєвим обмежувальним фактором.

Надалі наведено конструктивні схеми однодизельної тривальної пропульсивної установки з різновисотним розташуванням центрального та бортових гребних валів (а відповідно й гребних гвинтів). В даному випадку для передачі руху від головного дизельного двигуна до гребних гвинтів потребується використання у складі пропульсивного комплексу зубчастого зачеплення певної конструктивної схеми.

На рис.1 представлено схему однодизельної тривальної пропульсивної установки з різновисотним розташуванням гребних гвинтів, що перекривають один одного, в який опори валів згаданого зубчастого зачеплення виконано у вигляді роликів котушкоподібного типу, аналогічно застосованим у схемах установок [1-3].

Основним елементом пропульсивної установки є головний малооборотний дизельний двигун 1, вихідний фланець котрого з’єднаний з вхідним фланцем 2 зубчастого зачеплення. Зубчасте зачеплення складається із зубчастого колеса 3 головного двигуна 1, зубчастих коліс 4 бортових гребних валів та зубчастого колеса 5 гребного вала в діаметральній площині корпусу судна. Передавальне

Рис. 1. Однодизельна тривальна пропульсивна установка з опорами валів зубчастого зачеплення у вигляді роликів котушкоподібного типу

відношення в зубчастих зачепленнях складає 1:1. В якості опор кожного зубчастого колеса використовується ролики 6, котушкоподібного типу (всього передбачено 8 роликів). Кожний ролик 6 має по три пояски 7, що контактують з відповідними циліндричними ділянками зубчастих коліс 3, 4 і 5. Ролики 6 установлені у втулках 8 неповноохоплюваних гідростатичних підшипників. Втулки 8 підшипників закріплені в корпусі 9, в корпусі 10 та кришці 11 зубчастого зачеплення і мають патрубки 12 для підведення робочого середовища в зазори неповноохоплюваних гідростатичних підшипників. До складу пропульсивної установки також входять три двосторонніх головних опорних підшипника 13, дейдвудні пристрої 14, два бортових гребних вала 15 з установленими на них гребними гвинтами 16 і гребний вал 17 з центральним гребним гвинтом 18, що розміщений далі в корму від бортових гребних гвинтів 16.

У наведеній конструктивній схемі зубчастого зачеплення пропульсивної установки, що забезпечує передачу потужності від головного двигуна до гребних валів (гребних гвинтів), здійснюється розподіл потужності від зубчастого колеса головного двигуна одночасно на три потоки: зубчасте колесо гребного вала в діаметральній площині корпусу судна та зубчасті колеса бортових гребних валів. Умова надійного функціонування такого зубчастого зачеплення та рівномірного розподілу потужності на споживачі може бути реалізованою раціональним профілюванням зубів зубчастого зачеплення та їх попереднім натягом [наприклад, див. Патент США, кл. 74/462, F 16 H 55/06, № 4149431; заявл. 13.01.78, № 869318; надрук. 17.04.79].

У авторській розробці в якості опор валів зубчастих коліс використовуються пристрої, конструктивна схема яких є оригінальною розробкою і в даному випадку – новим застосуванням відомого пристрою, а саме – опори окрім основного призначення здійснюють попередній радіальний натяг венців зубчастих коліс зачеплення.

При роботі головного двигуна 1 обертання вала двигуна передається через зубчасті зачеплення, що створено контактами зубчастого колеса 3 головного двигуна 1, зубчастих коліс 4 бортових гребних валів 15 та зубчастого колеса 5 гребного вала 17 з центральним гребним гвинтом 18. При цьому напрям обертання бортових валів 15 і центрального гребного вала 17 співпадають. За рахунок взаємодії поясків 7 роликів 6 котушкоподібного типу з відповідним ділянками на зубчастих колесах 3, 4 і 5 в зачепленні забезпечується надійний контакт. Навантаження на опори сприймаються неповноохоплюваними гідростатичними підшипниками, несуча здатність яких створюється підведенням за допомогою патрубка 12 робочого середовища в робочі зазори між поверхнями роликів 6 і втулок 8, і що закріплені в корпусі 9, корпусі 10 і кришці 11. Враховуючи, що центральний гребний гвинт 18 знаходиться в зоні гвинтового перекриття лопаттями бортових гребних гвинтів 16, режим його роботи аналогічний режиму роботи співвісних гребних гвинтів, що дозволяє підвищити пропульсивний ККД установки. Наявність трьох рушіїв дозволяє зменшити питоме навантаження на лопаття кожного гвинта, забезпечуючи при цьому необхідну пропульсивну потужність. Гідродинамічні реакції, що виникають на гребних гвинтах 16 і 18 сприймаються головними упорними підшипниками 13. Пристрої 14 забезпечують сприйняття радіальних навантажень збоку гребних валів 15 і 17, а також дозволяють запобігти проникненню забортної води в корпус судна.

На рис.2 наведено схему однодизельної тривальної пропульсивної установки з різновисотним розташуванням гребних валів та гідро-, статодинамічними опорами валів зубчастого зачеплення, що є також авторською розробкою [4].

Основні елементи даної пропульсивної установки відповідають елементам установки, наведеної на рис.1. Суттєвою різницею є виконання підшипникових (опорних) вузлів коліс зубчастого зачеплення. В даному випадку в якості опорних поверхонь зубчастих коліс 3,4 і 5 використовуються вкладиші гідро-, статодинамічного типу 6. Кожний підшипник має по три пояски 7, що

	Рис. 2. Однодизельна тривальна пропульсивна установка з гідро-, статодинамичними опорами валів зубчастого зачеплення

підтримують та контактують з відповідними циліндричними ділянками 8, діаметр котрих дорівнює діаметрам ділильних кіл зубчастих коліс 3, 4 і 5. Вкладиші підшипників закріплені у корпусі 9, корпусі 10 та кришці 11 зубчастого зачеплення і мають патрубки для підведення мастила (на рис.2 не показано) у зазори опорних поверхонь гідро-, статодинамічних підшипників.

Конструктивне рішення опорних вузлів у формі роликів котушкоподібного типу (рис.1) із трьома поясками, яки контактують з повернутими до них відповідними циліндричними ділянками зубчастих коліс є, незважаючи на значну складність конструктивного виконання в цілому, в певній степені виправданим в умовах обмежених технологічних та виробничих можливостей щодо забезпечення точності виготовлення та монтажу елементів зубчастого зачеплення.

Варіант опорних вузлів коліс зубчатого зачеплення, представлений на рис.2, дещо спрощує конструктивне виконання зубчастого зачеплення, що здійснює передачу потужності від головного двигуна до гребних гвинтів пропульсивної установки, але передбачає високий рівень технологічного забезпечення під час виготовлення та монтажу елементів зубчастого зачеплення.

В цілому слід відзначити, що наведені схемні рішення дозволяють виконати раціональну компоновку тривальної пропульсивної установки судна з різновисотним розташуванням центрального і бортових гребних валів і тим самим покращити габаритні показники пропульсивної установки та машинного відділення судна.

Література:

1. Деклараційний патент на корисну модель № 12107(UА). Однодизельна тривальна пропульсивна установка з гвинтами, що перекривають один одного / О.І. Тарабрін, О.К. Чередніченко, Ю.Г. Щербак. − № u 200507709; Заявл. 02.08.2005; надрук. 16.01.2006. Бюл. № 1.

2. Патент на корисну модель № 39224 (UA). Однодизельна пропульсивна установка з двоступеневою передачею потужності на гвинти, що перекривають один одного / О.І. Тарабрін, Ю.Г. Щербак. − № u 200812346; Заявл. 20.10.2008; надрук. 10.02.2009. Бюл. № 3.

3. Патент на корисну модель № 49493 (UA). Однодизельна пропульсивна установка з одноступеневою передачею потужності на гребні гвинти, що перекривають один одного / О.І. Тарабрін, Ю.Г. Щербак. − № u 200912918; Заявл. 14.12.2009. 26.04.2010. Бюл. № 8.

4. Патент на корисну модель № 52246 (UA). Однодизельна пропульсивна установка з гвинтами, що перекривають один одного / О.І.Тарабрін, Ю.Г.Щербак. − № u 201005092; Заявл. 27.04.2010; надрук. 27.09.2010. Бюл. № 18.

Відомості про авторів

1. Тарабрін Олександр Іванович, к.т.н., доцент.

Контактна адреса: вул. 8 березня, буд. 105-А, кв. 6, м. Миколаїв, 54020.

Тел.: (8-051-2) 36-39-36

2. Щербак Юрій Георгійович, к.т.н., доцент, доцент кафедри біології та екологічної безпеки Миколаївського державного гуманітарного університету імені Петра Могили.

Контактна адреса: вул. Бутоми, буд. 2-Б, кв. 60, м. Миколаїв, 54038.

Тел.: (8-051-2) 40-01-85.