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

Чорноморський державний університет імені Петра Могили

ВАРІАНТИ ВИКОНАННЯ ОДНОДИЗЕЛЬНОЇ ПРОПУЛЬСИВНОЇ УСТАНОВКИ З РОЗТАШУВАННЯМ ГРЕБНИХ ГВИНТІВ,

ЩО ПЕРЕКРИВАЮТЬ ОДИН ОДНОГО, В ОДНІЙ

ГОРИЗОНТАЛЬНІЙ ПЛОЩИНІ

В роботі наведено варіанти виконання однодизельних пропульсивних установок з передачею потужності на гребні гвинти, що перекривають один одного, при їх розташуванні в одній горизонтальній площині [1, 2].

Авторські пропозиції стосуються, по-перше, дизельної пропульсивної установки з опорами валів зубчастого зачеплення у вигляді роликів котушкоподібного типу та, по-друге, дизельної пропульсивної установки з гідро,-статодинамічними опорами валів зубчастих зачеплень (двовальний та тривальний варіанти виконання пропульсивної установки). В тому числі йдеться про забезпечення у зубчастому зачепленні, що здійснює передачу руху на гребні гвинти, помірного редукування (до і ≤ 2) обертів вихідного вала двигуна, зменшення поперечного габариту зачеплення і, як наслідок, розширення номенклатури дизельних двигунів, що мають використовуватися у складі пропульсивної установки.

На рис.1 наведено загальний вигляд однодизельної двовальної (рис.1,а) та тривальної (рис.1,б) пропульсивної установки з гвинтами, що перекривають один одного, з авторськими пропозиціями щодо можливого виконання зубчастого зачеплення, що здійснює передачу потужності від дизельного двигуна до гребних гвинтів, зокрема опор зубчастих коліс зачеплення [1].

Подальші пояснення щодо складу пропульсивної установки та особливостей її роботи надано відносно установки, зображеної на рис. 1,а.

Основним елементом пропульсивної установки є головний малооборотний реверсивний дизельний двигун 1, котрий за допомогою розчіпної муфти 2

Рис. 1. Однодизельна пропульсивна установка з опорами валів зубчастого зачеплення у вигляді роликів котушкоподібного типу: а) – двовальна установка; б) – тривальна установка

зв’язаний з передавальним валом 3 зубчастого зачеплення, що передає крутний момент на ведучу зубчасту шестерню 4, яка встановлена відповідно із зубчастими колесами 5 і 6. Зубчасті колеса 5 і 6 розташовані на вихідних валах 7 і 8 і знаходяться у зубчастому зачепленні з шестернею 4. В разі необхідності шестерня 4 та колеса 5 і 6 виконуються таким діаметром, що в зачепленнях 4-5 та 4-6 забезпечується редукція обертів. Зубчасті колеса 5 і 6 з’єднані між собою шестернею 4 і одночасно паразитною шестернею 9, розташованою на нерухомій осі 10, закріпленої до корпусу зубчастого зачеплення. В якості опор зубчастих коліс 5 і 6 та зубчастої шестерні 3 використовуються ролики 11 котушкоподібного типу (всього передбачено шість роликів). Кожен ролик має по три пояски 12, які контактують з відповідними циліндричними ділянками шестерні 4 та коліс 5 і 6. Ролики 11 встановлені у втулках 13 неповноохоплюваних гідростатичних підшипників. Втулки 13 закріплені у корпусі 14 та кришці 15 зубчастого зачеплення та мають трубопроводи 16 для підведення робочого середовища у зазори неповноохоплюваних гідростатичних підшипників. Вихідні вали 7 і 8 зубчастого зачеплення з’єднані з гребними валами 17 і 18, на яких розташовані відповідно гребні гвинти 19 і 20. До складу пропульсивного комплексу також входять головні упорні підшипники 21 та дейдвудні пристрої 22.

У наведених конструктивних схемах зубчастих зачеплень пропульсивної установки, що забезпечує передачу потужності від головного двигуна до гребних гребних гвинтів, здійснюється розподіл потужності головного двигуна одночасно на два (три) потоки. 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 якости опор валів зубчастих коліс використовуються пристрої, конструктивна схема яких є оригінальною розробкою і в даному випадку – новим застосуванням відомого пристрою, а саме: опори крім основного призначення здійснюють попередній радіальний натяг венців зубчастих коліс зачеплення.

При роботі головного двигуна 1 обертання його вихідного вала через розчіпну муфту 2 передається на передавальний вал 3 за допомогою встановленої на ньому шестерні 4 і далі на зубчасті колеса 5 і 6 більшого діаметру, жорстко зв’язаними з вихідними валами 7 і 8. Колеса 5 і 6 більшого діаметру у парі з відповідними шестернями 4 і 9 передають рух вихідним валам 7 і 8. Таким чином, за рахунок зачеплень 3-5, 3-6, а також зачеплень 5-9 і 6-9, котрі мають відповідні діаметри, забезпечується одноступеневе редукування обертів вихідного вала головного двигуна 1 та здійснюється передача руху (розподіл потужності) на зубчасті колеса 5 і 6 гребних валів 17 і 18. Гідродинамічна реакція, що виникає на гребних гвинтах 19 і 20, сприймається головними упорними підшипниками 21. Дейдвудні пристрої 22 забезпечують сприйняття радіальних навантажень з боку гребних валів 17 і 18, а також дозволяють запобігти проникненню забортної води в корпус.

На рис. 2 наведено загальний однодизельної двовальної (рис. 2,а) та тривальної (рис. 2,б) з гвинтами, що перекривають один одного, з авторськими пропозиціями щодо можливого виконання зубчастого зачеплення, яке здійснює передачу потужності від дизельного двигуна до гребних гвинтів, зокрема опор зубчастих коліс зачеплення [2].

Подальші пояснення щодо складу пропульсивної установки та особливостей її роботи надано відносно установки, зображеної на рис. 2,а.

Пропульсивна установка складається з головного малоборотного реверсивного дизельного двигуна 1, вихідний фланець якого з’єднується з вхідним фланцем 2 зубчастого зачеплення, яке містить зубчасте колесо 3 головного двигуна 1 та зубчасті колеса 4 і 5 валопроводів. Шевронні зубчасті колеса 3, 4 і 5 виконані двовінцевими, мають по три циліндричних ділянки 6 (показано тільки на

	Рис. 2. Однодизельна пропульсивна установка з гідро -, статодинамічними опорами коліс зубчастого зачеплення: а) – двовальна установка; б) – тривальна установка

колесі 4), які виконують функцію опорних поверхонь коліс і діаметр котрих однаковий з діаметром ділильних кіл вінців зубчастих коліс. Це забезпечує надійний контакт при перекатуванні згаданих коліс між собою.

Для опор кожного зубчастого колеса виконуються три ряди гідро - , статодинамічних підшипників 7, що із зазором сполучені з відповідними циліндричними ділянками 6 коліс 3, 4 і 5. Підшипники 7 сформовані з відповідними вкладишами 8, які закріплені у корпусі 9 та у кришці 10 зубчастого зачеплення і мають канали 11 для підведення робочого середовища у зазори неповноохоплюваних гідро-, статодинамічних підшипників.

До складу пропульсивної установки також входять два головних упорних підшипника 12, дейдвудні пристрої 13 та гребні гвинти 14, що встановлені на гребних валах 15.

При роботі головного двигуна 1 обертання вала двигуна передається через зубчасте зачеплення, що створене контактами зубчастого колеса 3 головного двигуна 1 та зубчастими колесами 4 і 5, на гребні вали 15 та гребні гвинти 14. При цьому у зубчастому зачепленні забезпечується надійний контакт завдяки тому, що опорні поверхні 6 зубчастих коліс 3, 4, 5, котрі взаємодіють перекатуванням між собою і виконані діаметром, рівним діаметру ділильних кіл згаданих коліс, забезпечують як утримаючі, так і стягуючі зусилля у зубчастому зачепленні та обмежують згинальні деформації зубчастих коліс 3, 4 і 5. Навантаження, що виникають при роботі двигуна сприймаються неповноохоплюваними гідро- , статодинамічними підшипниками, несуча здатність яких забезпечується подачею робочого середовища у робочі зазори між вкладишами 7 та опорними поверхнями 6 зубчастих коліс 3, 4, 5.

Гідродинамічна реакція, що виникає на гребних гвинтах 14, сприймається головними упорними підшипниками 12. Дейдвудні пристрої 13 забезпечують сприйняття радіальних навантажень з боку гребних валів 13, а також дозволяють запобігти проникненню забортної води в корпус.

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

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

В цілому слід зазначити, що наведені схемні рішення дозволяють виконати раціональну компоновку однодизельної двовальної (тривальної) пропульсивної установки судна з розташуванням гребних гвинтів, що перекривають один одного, в одній горизонтальній площині і тим самим покращити габаритні показники пропульсивної установки та машинного відділення судна.

Література:

1. 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; надрук. 26.04.2010. Бюл. № 8.

2. Патент на корисну модель № 53246 (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.