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

Чорноморський державний університет імені Петра Могили

CХЕМНІ РІШЕННЯ ПРОПУЛЬСИВНИХ УСТАНОВОК З ОДНО-ТА ДВОСТУПЕНЕВОЮ ПЕРЕДАЧЕЮ ПОТУЖНОСТІ НА ГВИНТИ, ЩО ПЕРЕКРИВАЮТЬ ОДИН ОДНОГО

В роботах [1–3, 5] на основі авторських пропозицій наведено схеми однодизельних реверсивних пропульсивних установок з двома (трьома) гвинтами, що перекривають один одного. Їх певним недоліком є втрата ходових якостей судна при зупинці головного двигуна внаслідок експуатаційних порушень.

За рядом причин (з метою підвищення надійності, створення установки певної потужності та можливості її розташування у корпусі судна і т. ін.) вважається за доцільне використання пропульсивних установок з груповим приводом гвинтів на базі реверсивних дизельних двигунів.

Надалі наведено схемні рішення пропульсивних установок з груповим (дводизельним) приводом та двома (трьома) гвинтами, що перекривають один одного.

На рис. 1 зображена схема дводизельної пропульсивної установки з одноступеневою передачею потужності на гвинти, що перекривають один одного, та гідро-, статодинамічними опорами коліс та шестерен зубчастого зачеплення. Проілюстровані варіанти виконання пропульсивної установки: а – загальний вигляд двовальної установки; б, в – відповідно розрізи А–А, Б–Б на рис. 1,а; г, д, е – загальний вигляд тривальної установки та розрізи А–А, Б– Б на рис. 1,г.

Подальше пояснення щодо складу пропульсивної установки та особливостей її роботи надані відносно двовальної пропульсивної установки.

Установка, що зображена на рис. 1,а складається з двох головних реверсивних дизельних двигунів 1 і 2, котрі за допомогою розчіпних муфт 3 і 4 передають крутний момент на передавальні вали 5 і 6 зубчастого зачеплення. На передавальних валах 5 і 6 встановлено відповідно зубчасті

Рис. 1. Схема дводизельної пропульсивної установки з одноступеневою передачею потужності на гвинти, що перекривають один одного

шевронні шестерні 7 і 8. Шевронні шестерні знаходяться у зубчастому зачепленні відповідно із зубчастими колесами 9 і 10, розташовані на вихідних валах 11 і 12 зубчастого зачеплення пропульсивної установки. У разі необхідності за допомогою шестерен 7 і 9 та 8–10 забезпечується редукція обертів. Зубчасті колеса 9 і 10 з’єднані між собою парою шевронних шестерен 13.

Шевронні зубчасті колеса 7, 9, 8, 10, а також шестерні 13 виконані двовінцевими, мають три циліндричних ділянки 14 (показано тільки на шестерні 13), які виконують функцію опорних поверхонь і діаметр котрих однаковий з діаметром ділильних кіл вінців зубчастих коліс та шестерен. Це забезпечує надійний контакт при перекатувані згаданих коліс як між собою, так і між шестернями.

Для опор кожного із зубчастих коліс і шестерен виконуються по три ряди гідро-, статодинамічних підшипників 15, що із зазором сполучені з відповідними циліндричними ділянками 14 коліс 7, 9, 8, 10, а також шестерен 13. Підшипники 15 сформовані з відповідними вкладишами 16, які закріплені у корпусі 17 та кришці 18 зубчастого зачеплення і мають канали 19 для підведення робочого середовища у зазори неповноохоплюваних гідро-, статодинамічних підшипників.

До складу пропульсивної установки два головних упорних підшипника 20, дейдвудні пристрої 21 та гребні гвинти 22, що встановлені на гребних валах 23.

При роботі головних двигунів 1 і 2 обертання їх вихідних валів передається через зубчасте зачеплення, що створено контактами зубчастих коліс 5 і 6 головних двигунів та зубчастими колесами 9 і 10 на гребні вали 23 та гребні гвинти 22, При цьому у зубчастому зачепленні забезпечується надійний контакт завдяки тому, що опорні поверхні 14 зубчастих коліс 7, 9, 8, 10, а також шестерен 13, котрі взаємодіють перекатуванням між собою і виконані діаметром, рівним діаметру ділильних кіл згаданих коліс, забезпечують як утримуючі, так і стягуючі у зубчастому зачепленні та обмежують згинальні деформації зубчастих коліс 7, 9, 8, 10, а також шестерен 13.

Навантаження, що виникають при роботі двигунів, сприймаються неповноохоплюваними гідро-, статодинамічними підшипниками, несуча здатність яких забезпечується подачею робочого середовища у робочі зазори між вкладишами 16 та опорними поверхнями 14 зубчастих коліс та шестерен 13.

Гідродинамічна реакція, що виникає на гребних гвинтах 22, сприймається головними упорними підшипниками 20. Дейдвудні пристрої 21 забезпечують сприйняття радіальних навантажень з боку гребних гвинтів, а також дозволяють запобігти проникнення забортної води у корпус судна.

Запропоновані заходи спрощують конструктивне виконання зубчастого зачеплення, що здійснює передачу потужності від двох головних реверсивних дизельних двигунів, а також забезпечує передачу потужності одночасно на гребні гвинти при роботі тільки одного із головних двигунів пропульсивної установки.

Нижня межа частоти обертання малооборотних реверсивних двигунів провідних фірм складає 50 хв.^-1, а середньооборотних до 500 хв.^-1 . Таким чином, у ряді випадків зубчасте зачеплення повинно забезпечувати редукування частоти обертання вихідного вала двигуна двоступеневою передачею потужності так, як наведено, наприклад, в роботі [4].

На рис. 2 зображена схема дводизельної пропульсивної установки з двоступеневою передачею потужності на гвинти, що перекривають один одного та гідро-, статодинамичними опорами коліс та шестерен зубчастого зачеплення. Проілюстровані варіанти виконання пропульсивної установки: а – загальний вигляд двовальної установки; б, в, г – відповідно розрізи А–А, Б–Б, В–В на рис. 2,а; д, е, ж, з – відповідно загальний вигляд тривальної установки та розрізи А–А, Б– Б, В–В на рис. 2, д.

Подальші пояснення щодо складу пропульсивної установки та особливостей її роботи надані відносно двовальної пропульсивної установки.

Рис. 2. Схема дводизельної пропульсивної установки з двоступеневою передачею потужності на гвинти, що перекривають один одного

Пропульсивна установка складається з двох головних реверсивних дизельних двигунів 1 і 2 відповідно лівого та правого бортів, котрі за допомогою розчіпних муфт 3 і 4 передають крутний момент на передавальні вали 5 і 6 зубчастого зачеплення. На передавальних валах 5 і 6 встановлено відповідно зубчасті шевронні шестерні 7 і 8, котрі знаходяться у зубчастому зачепленні відповідно з шевронним зубчастим колесом 9, встановленим на проміжному валу 10, що передає обертання на шевронну шестерню 11, шевронні колеса 12 і 13, а також на проміжну шестерню 14. При цьому шестерні 7 і 8 знаходяться у зачепленні з колесом 9 і забезпечують першу ступінь редукування обертів, а шестерня 11 – з колесами 12 і 13 та забезпечують другу ступінь редукування обертів. Зубчасті колеса 12 і 13 з’єднані між собою шевронною шестернею 14. Шевронні зубчасті колеса 12 і 13, шестерні 7 і 8 та колесо 9 виконані двовінцевими. Крім того колеса 12 і 13. а також шестерні 11 і 14 мають по три циліндричних ділянки 15 (показані тільки на рис. 2,б), які виконують функцію опорних поверхонь коліс і шестерен і діаметр котрих однаковий з діаметром ділильних кіл вінців зубчастих коліс та шестерен. Це забезпечує надійний контакт при перекатувані згаданих коліс як між собою, так і між шестернями.

Для опор кожного із зубчастих коліс і шестерен виконуються по три ряди гідро-, статодинамічних підшипників 16, що із зазором сполучені з відповідними циліндричними ділянками 15 коліс 12 і 13, 0, а також шестерен 11 і 14. Підшипники 16 сформовані з відповідними вкладишами 17, які закріплені у корпусі 18 та кришці 19 зубчастого зачеплення і мають канали 20 для підведення робочого середовища у зазори неповноохпплюваних гідро-, статодинамічних підшипників.

Колеса 12 і 13 передають крутний момент на вихідні вали 21 і 22.

При роботі головних реверсивних дизельних двигунів 1 і 2 обертання їх вихідних валів передaється на передавальні вали 5 і 6, від яких обертовий момент сприймається зубчастими шевронними колесами 7 і 8. Завдяки зачепленню коліс 7 і 8 з шевронним колесом 9, розташованим на проміжному валу з шевронною шестернею 11, обертовий момент передається на шевронні колеса 12 і 13 і далі на вихідні вали 21 і 22 та відповідно на гребні гвинти 25.

Радіальні навантаження, що виникають при роботі зачеплення шестерен 7 і 8 з колесом 9, а також при роботі вихідних валів 21 і 22 , сприймаються неповноохоплюваними гідро-, статодинамічними підшипниками, несуча здатність яких забезпечується подачею робочого середовища за допомогою мастильних трубопроводів у робочі зазори підшипників.

Гідродинамічна реакція, що виникає на гребних гвинтах 25, сприймається головними упорними підшипниками 23. Дейдвудні пристрої 24 забезпечують сприйняття радіальних навантажень з боку гребних гвинтів, а також дозволяють запобігти проникнення забортної води у корпус судна.

При зупинці одного із двигунів пропульсивної установки кінематична схема зубчастого зачеплення забезпечує функціонування гвинтів у зниженому потужнісному режимі.

Запропоновані схемні рішення дозволяють розширити номенклатуру дизельних двигунів, що можуть використовуватись у складі пропульсивної установки судна з передачею потужності на гребні гвинти, що перекривають один одного.

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. Тарабрін О.І., Щербак Ю.Г. Схемне рішення пропульсивної установки з одноступеневою передачею потужності на гвинти, що перекривають один одного // Materialу V Miedzynarodowej naukowi-praktycznej konferencji «Naukowa przestrzen Europy-2009» Volume 18/ Techniczne nauki. Budownictwo i architektura.: Przemysl. Nauka i studia. − Str. 23-25.

3. 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.

4. Патент на корисну модель № 33737 (UA). Пропульсивна установка з груповим приводом та одноступеневою передачею потужності на гребні гвинти, що перекривають один одного / О.І. Тарабрін, Ю.Г. Щербак. − № u 200802570; Заявл. 28.02.2008; надрук.10.07.2008. Бюл. № 13.

5. Тарабрін О.І., Щербак Ю.Г. Однодизельна пропульсивна установка з гідро-, статодинамічними опорами коліс зубчастого зачеплення // Materialy VIII mezinarodni vedecko-practicka konference «Veda a vznik – 2011/2012». – Dil 28. Matematika. Fyzika. Moderni informacni technologie. Vystavba a architektura: Praha. Publishing House «Education and Science» s.r.o. − Stran. 8-11.