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

Чорноморський державний університет імені Петра Могили

ПРОПУЛЬСИВНИЙ КОМПЛЕКС СУДНА З КОРМОВИМ РОЗТАШУВАННЯМ МАШИННОГО ВІДДІЛЕННЯ

В представленій роботі наводиться варіант виконання пропульсивного комплексу судна з кормовим розташуванням машинного відділення і розміщенням головного двигуна-дизеля на верхній (другій) палубі. Така компоновка дозволяє або зменшити довжину судна, або, при її незмінності, збільшити об'єм трюму та підвищити вантажомісткість судна.

Відомі схеми передачі руху від головного двигуна до гребного гвинта при розглянутій компоновці пропульсивного комплексу передбачають використання конічних зубчастих передач (КЗП) в лінії приводу. Прикладом є дизельна гребна установка YT 1100 танкера «Тохо Мару» [1].

Установка складається з розташованого на верхній палубі головного дизельного двигуна, муфти зчеплення, вертикального та горизонтального валів, циліндричного редуктора, верхнньої та нижньої КЗП та відповідних з’єднувальних муфт. Зазначені КЗП забезпечують передачу руху від горизонтально розташованого вихідного вала двигуна через муфту зчеплення до вертикального вала (верхня КЗП) і далі від вертикального вала через циліндричний редуктор до горизонтального вала пропульсивної установки (нижня КЗП).

Основним недоліком розглянутої схеми пропульсивного комплексу є наявність двох КЗП, що складаються із конічних зубчастих коліс. При потужностях енергетичної установки понад 2500 кВт і значних крутних моментах виготовлення коліс КЗП пов’язано із суттєвими технологічними ускладненнями (наявністю верстатів для нарізки коліс великого діаметру з криволінійними зубами, використанням складних хіміко-термічних процесів для підвищення їх навантажувальної здатності і т. ін.).

У представленій роботі запропоновано в дизельній пропульсивній установці з кормовим розташуванням машинного відділення та розташуванням головного двигуна-дизеля на верхній (другій) палубі здійснювати передачу руху від головного двигуна до гребного вала за допомогою зубчастої передачі, виконаної у вигляді вертикально розташованого зубчастого редуктора, в корпусі котрого розміщені ведучий і ведений вали з розміщеними на них відповідними зубчастими колесами, а між ними декілька ступенів передачі руху у вигляді спарених шестерень і коліс, розташованих на нерухомо закріплених в корпусі зубчастої передачі осей.

Всі колеса і шестерні зубчастої передачі виконані у вигляді двовінцевої схеми, їх осі обертання паралельні і знаходяться в одній вертикальній площині, а крім того зчеплення всіх коліс і шестерень виконано послідовним з’єднуванням вінців більшого (меншого) та меншого (більшого) діаметрів [2].

На рис. 1 зображено дизельну пропульсивну установку з кормовим розташуванням машинного відділення і розміщенням головного двигуна на верхній (другій) палубі.

Пропульсивна установка складається з головного двигуна-дизеля 1, розміщеного на верхній (другій) палубі 2 судна, муфти зчеплення 3, вертикально розташованої зубчастої передачі 4, головного упорного підшипника 5, гребного вала 6, дейдвудного пристрою 7, гребного гвинта 8 та відповідних з’єднувальних муфт (на кресленнях не позначено). Згадана зубчаста передача 4 (позначено її корпус) складається з ведучого 9 і веденого 10 валів, на яких розміщені відповідно колеса 11 і 12 з розташованими на кожному з них двома зубчастими вінцями, а також декількох (в даному прикладі – трьох) проміжних ступенів передачі руху у вигляді спарених двовінцевих шестерень і коліс, а саме 13-14, 15-16, 17-18, розташованих на трьох нерухомих осях 19, 20, 21, що є паралельними і осі обертання котрих разом з аналогічними осями валів 9 і 10 знаходяться в одній вертикальній площині. Окрім того, в установці передбачено амортизуючий пристрій 22 та підкріплення 23 опори веденого вала 10.

Почергове поєднання вінців більшого (меншого) та меншого (більшого) діаметрів, а саме 11-14, 13-16, 15-18, 17-12 дозволяє виконати необхідне редукування частоти обертання вихідного вала головного двигуна.

Виконання зубчастих шестерень і коліс у вигляді двовінцевої схеми дозволяє компенсувати технологічні та експлуатаційні зсунення та перекоси, про що свідчать пропозиції відносно редуктора з розгалуженням силового потоку (див. John Erich. Zweistufiges Standrädergetriebe nilt Leistungsverzweigung [Zahnräderfabrik Renk AG]. Пат. ФРН, кл. 47 h 1/26 (F 16 h 1/26), № 1450895, заявл. 3.06.64, надрук. 10.05.72).

Обертання вихідного вала головного двигуна-дизеля 1, розташованого на верхній палубі 2, через муфту зчеплення 3 передається на ведучий вал 9 зубчастої передачі 4. На валу 9 розташовано двовінцеве зубчасте колесо 11, що приводе до руху двовінцеве зубчасте колесо 14, яке жорстко поєднано із двовінцевою шестернею 13, і котрі сумісно обертаються навколо нерухомої осі 19. За аналогічної схеми зубчасті зчеплення 13-16, 15-18, колеса і шестерні котрих розташовані на нерухомих осях 21 і 22, передають рух на жорстко пов’язане з шестернею 18 колесо 17. а від нього на зубчасте двовінцеве колесо 12 веденого вала 10 зубчастої передачі 4. Від веденого вала 10 рух передається до гребного вала 6, а від нього до гребного гвинта 8. Гідродинамічна реакція, що виникає на гребному гвинті 8, сприймається головним упорним підшипником 5. Дейдвудний пристрій 7 забезпечує сприйняття радіальних навантажень з боку гребного вала 6 та протидіє проникненню забортної води в корпус судна.

Запропоновані конструктивні рішення щодо зубчастої передачі пропульсивної установки суттєво спрощують лінію передачі потужності від головного двигуна-дизеля до гребного гвинта при кормовому розташуванні машинного відділення і розміщенням головного двигуна на верхній ( другій) палубі.

Література:

1. Бородулин М.П. Тенденции развития конических зубчатых передач в судовом приводе // Cудостроение. − № 12. − 1991. − С. 8−12.

2. Патент на корисну модель № 45735 (UA). Дизельна пропульсивна установка / О.І. Тарабрін, Ю.Г. Щербак. − № u 200905492; Заявл. 01.06.2009; надрук.25.11.2009. Бюл. №22.