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

Чорноморський державний університет імені Петра Могили

ОДНОДИЗЕЛЬНИЙ ПРОПУЛЬСИВНИЙ КОМПЛЕКС СУДНА З РОЗПОДІЛОМ ПОТУЖНОСТІ НА ГРЕБНІ ГВИНТИ, ЩО ПЕРЕКРИВАЮТЬ ОДИН ОДНОГО

Проектування пропульсивного комплексу з багатовальною установкою є складним завданням і часто неможливо прийняти однозначне рішення.

З точки зору використання потужності двигуна та підвищення пропульсивного коефіцієнта, установка одного гвинта, як правило, ефективніша, ніж двох (і як варіант – трьох) гвинтів. Тому, якщо осадка судна дозволяє розмістити гвинт оптимального діаметра і встановлюється один двигун, ділити потужність між двома ( трьома) гвинтами вважається недоцільним. Окрім збільшення гідродинамічних втрат у рушіях зростуть втрати потужності в передачах на гвинти, у збільшеній кількості підшипникових вузлів і т. ін.

В деяких випадках усе ж таки можливо дроблення потужності, наприклад, на судах, що плавають по мілководному фарватеру (судна внутрішнього та змішаного плавання плавання) або, що перевозять вантажі з великою навантажувальною кубатурою (контейнери, колесну техніку, посажирів і т. ін.). В таких випадках пропульсивні установки з декільками гвинтами будуть мати більшу, у порівнянні з одногвинтовим варіантом, площину гідравлічного перерізу, що сприяє зростанню ККД. При цьому відстань між осями гвинтів складає 70…75 % діаметра замість звичайних 170… 180 % . Тим самим досягається зменшення опору виступаючих частин, збільшення коефіцієнта попутного потоку, що дозволяє в ряді випадків отримати економію потужності [1].

В авторських пропозиціях [2– 5] наведено схемні рішення однодизельних багатовальних пропульсивних установок з гвинтами, що перекривають один одного. Ознакою таких установок є перерозподіл навантаження між гребними гвинтами, що дозволяє зменшити їх діаметр і масу. При роботі гвинтів забезпечує накладення потоків, що створюються лопаттями сусідніх гвинтів, і в результаті підсумовується їх гідродинамічна реакція.

Слід відзначити, що у наведених схемних рішеннях забезпечується обертання гребних гвинтів в одному напрямку, що є виправданим з точки зору покращення гідродинамічної обстановки навколо працюючих гвинтів. Однак, відомо, що при цьому буде спостерігатися певна втрата стійкості судна на курсі (курсова стійкість) – здатність судна зберігати незмінний напрям свого руху без зовнішнього впливу. Курсова стійкість в першу чергу залежить від геометричних характеристик підводної частини корпусу судна, її симетрії відносно діаметральної площини, а також синхронності упорів, утворюваних гребними гвинтами. Все це свідчить про обмеженість застосування схемних рішень [2–5], в яких конструктивні схеми зубчастих передач від двигуна до гребних гвинтів забезпечують обертання останіх в одному напрямку.

На рис. 1 наведено схемне рішення однодизельної двовальної (рис. 1,а) та тривальної (рис.1,б) пропульсивної установки з гвинтами, що перекривають один одного.

Важливим елементом наведених схемних рішень установок є зубчасте зачеплення, що здійснює передачу руху від дизельного двигуна на гребні гвинти. Від його конструктивного виконання залежать масо-габаритні показники пропульсивної установки, її надійність та довговічність. Крім того, за допомогою зачеплення забезпечується протилежне обертання гребних гвинтів, а саме: гвинт лівого борту – у напрямку, протилежному руху годинникової стрілки, а гвинт правого борту – у співпадаючому з напрямком руху годинниковоюї стрілки.

Подальші пояснення надано відносно пропульсивної установки, зображеної на рис. 1,а.

Рис. 1. Однодизельна пропульсивна установка з гвинтами, що перекривають один одного: а) – двовальна установка; б) – тривальна установка; 1 – дизельний двигун; 2 – з’єднувальна муфта; 3, 4, 5, 6 – відповідно двовінцеві шевронні зубчасті колеса головного двигуна, проміжне та гребних валів лівого і правого бортів; 7 – циліндричні ділянки зубчастих коліс; 8 – гідро-, статодинамічні підшипники; 9 – вкладиші підшипників; 10,11 – відповідно корпус та кришка зубчастого зачеплення; 12 – робочі канали підшипників; 13 – упорні підшипники; 14 – дейдвудні пристрої; 15 – гребні гвинти; 16 – гребні вали

При роботі головного двигуна 1 обертання вала двигуна через з’єднувальну муфту 2 передається через зубчасте зачеплення, що створене контактами зубчастого колеса 3 головного двигуна 1, проміжним колесом 4 та зубчастими колесами 5 і 6 на гребні вали 16 та гребні гвинти 15. При цьому у зубчастому зачепленні забезпечується надійний контакт завдяки тому, що опорні поверхні 7 зубчастих коліс 3, 4, 5 і 6, котрі взаємодіють перекатуванням між собою і виконані діаметром, рівним діаметру ділильних кіл згаданих коліс, забезпечують відповідні зусилля у зубчастому зачепленні, що обмежують згинальні деформації згаданих зубчастих коліс.

Навантаження, що виникають при роботі двигуна сприймаються неповноохоплюваними гідро- , статодинамічними підшипниками 8 , несуча здатність яких забезпечується подачею робочого середовища у робочі зазори між вкладишами 9 та опорними поверхнями 7 зубчастих коліс 3, 4, 5 і 6, а гідродинамічна реакція, що виникає на гребних гвинтах 15, – головними упорними підшипниками 13. Дейдвудні пристрої 14 забезпечують сприйняття радіальних навантажень з боку гребних валів 16, а також дозволяють запобігти проникненню забортної води в корпус.

Література:

1. Антоненко С.В. Судовые движители: учеб. пособие / С.В. Антоненко: Дальневосточний государственный технический университет. – Владивосток: изд - во ДВГТУ, 2007. – 126 с.

2. Деклараційний патент на корисну модель № 11344(UА). Однодизельна двовальна пропульсивна установка з гвинтами, що перекривають один одного / О.І. Тарабрін, О.К. Чередніченко, Ю.Г. Щербак. − № u 200506329; Заявл. 25.06.2005; надрук. 25.12.2005. Бюл. № 12.

3. Деклараційний патент на корисну модель № 12107 (UA). 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.

4. 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.

5. 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.