врк судна что это

Винторулевые колонки (ВРК) для судов

Компания «Кронштадт» предлагает винторулевые колонки для судов различных типов, назначения и водоизмещения. Наши специалисты сотрудничают с лучшими разработчиками и производителями пропульсивных систем и готовы индивидуально подойти к задачам выбора судового оборудования для ваших проектов.

Устройство винто-рулевой колонки

Винто-рулевая колонка судна представляет собой гребной винт, установленный на азимутальной поворотной конструкции. Система совмещает функции пропульсивного движителя и рулевого устройства, обеспечивая судну отличную маневренность и точное позиционирование при швартовке, выходе из порта и проведении различных работ и операций на море.

Винто-рулевые колонки для судов различаются по типу трансмиссии и расположению двигателя относительно гребного винта. В настоящее время в судостроении применяются три конструктивные схемы:

Винторулевые колонки с вертикальной трансмиссией

В винотрулевой колонке с вертикальной схемой, называемой L-drive, двигатель находится внутри корпуса судна над колонкой, а вал трансмиссии входит в нее вертикально и связан с гребным валом посредством одной угловой зубчатой передачи. Главное преимущество такой схемы в меньшем количестве промежуточных звеньев, обуславливающем лучшую надежность конструкции. Но ее использование ограничено тем, что мощный, тяжелый и крупногабаритный двигатель не всегда можно разместить над винторулевой колонкой.

ВРК судов с горизонтальной трансмиссией

В ВРК судов с горизонтальным расположением трансмиссии (Z-drive) двигатель также расположен в судовом корпусе, но его вал входит в ВРК судна горизонтально, а крутящий момент передается на винт с помощью двух угловых передач и промежуточного вертикального вала. Горизонтальная схема дает полную свободу в компоновке судна и расположении двигателя, но из-за большей сложности она по надежности несколько уступает вертикальной.

Конструкции с расположением двигателя внутри винто-рулевой колонки

Существуют схемы с расположением двигателя непосредственно в винто-рулевой колонке, которые применяются в маломерных судах. Кроме того, есть конструкции, в которых винто-рулевая колонка вместе с двигателем заключены в гондолу с пропускными каналами, располагаемую под корпусом судна. Но они обычно используются не как основные ходовые движители судна, а в качестве подруливающих устройств, и имеют гидравлический или электрический двигатель.

Элементы ВРК и сопутствующее оборудование судов

Отдельные типы систем ВРК могут быть оборудованы разными узлами и дополнительными опциональными устройствами. Специальный упор-плавник, расположенный под винтом, защищает его от ударов о камни и грунт на мелководье. Червячный привод механизма поворота имеет компактные размеры, особенно при использовании гидропривода, и идеален для монтажа на внешних палубах. Цилиндрические зубчатые передачи с двумя приводными двигателями применяются для крупных морских судов или для монтажа в шахтных колодцах.

Цилиндрические кольца-сопла, окружающие гребной винт ВРК судна

В зависимости от потребностей проекта компания «Кронштадт» предлагает широкий выбор систем управления ВРК для дизельного, гидравлического и электрического ходового двигателя с регулируемой скоростью. Количество панелей управления и интерфейсов к другим системам мониторинга определяется в соответствии с индивидуальными требованиями заказчика.

Источник

С ВИНТОРУЛЕВОЙ КОЛОНКОЙ

К недостаткам традиционных СЭУ следует отнести большую длину валопровода, особенно, при расположении МО не в корме судна, что требует места для туннеля гребного вала и соответственно уменьшает грузовместимость судна. Суда обладают плохой управляемостью на малых ходах, что особенно важно в реках, где даже при стоянке на месте скорость судна относительно воды не равна нулю. Кроме того «больным местом» судов с такой ПУ нередко является техническое состояние дейдвудного устройства из-за особенностей его конструкции, которое может интенсивно ухудшаться в неблагоприятных условия эксплуатации (в загрязнённых водах, на мелководье и т.п.). Ремонт дейдвудного устройства должен производится в доке, что требует значительных финансовых затрат, а также снижает эксплуатационный период работы судна

Альтернативой традиционным валолиниям является применение винторулевых колонок (ВРК) [7].

Винторулевая колонка представляет собой навешенный на корму судна движитель. Широко применяются на флоте ВРК фирмы «Schottel», Германия [13]. Конструкция ВРК подобна латинской букве Z и состоит из следующих главных частей:

■ верхней коробки передач и масляной уравнительной ёмкости для смазки и гидравлических систем;

■ нижней коробки передач с винтом.

Для защиты от коррозии ВРК покрыта многослойной водостойкой краской с анодами.

Крутящий момент М_е от ГД (мощностью до 6000 кВт), установленного в корпусе судна, передается к ВРК (рис. 6.1) через силовой вход 1 к ее верхней коробке передач 2, вращающей баллер 3. Оттуда М_е передается через нижнюю коническую зубчатую передачу 4 к гребному валу 5 и винту 6.

Рис. 6.1. Винторулевая колонка

Нижняя коробка передач с винтом может вращаться вокруг оси баллера на 360°. Таким образом, гребной винт толкает судно в любом желаемом направлении. В результате достигается наилучший вариант совместной работы двигателя, рулевого устройства и винта.

Обычно пропульсивный комплекс с использованием ВРК состоит из двух среднеоборотных главных двигателей, соединённых с винторулевыми колонками промежуточными валами небольшой длины (рис. 6.2.).

Рис. 6.2. Судно с винторулевыми колонками

Концепция ВРК обладает рядом преимуществ по сравнению с традиционным пропульсивным комплексом.

Длина машинного отделения (МО) может быть сокращена на 2О÷ЗО%. Это достигается за счёт короткого валопровода, отсутствия дополнительного редуктора (роль редуктора выполняет ВРК), а также вследствие того, что гребные винты могут быть расположены дальше в корме ввиду отсутствия рулей. Укороченное МО позволяет увеличить объём грузовых трюмов.

Масса пропульсивного комплекса с использованием ВРК ниже традиционного на 20÷30 %.

Полностью отсутствует дейдвудное устройство в традиционном понимании этого узла. Упрощается конструкция кормовой оконечности. Монтаж ВРК значительно проще, чем укладка валолинии, выполняется быстрее и требует менее квалифицированный персонал. При этом надёжность таких важных узлов как подшипники и уплотнения гребного вала выше, т.к. они собираются и тестируются в условиях завода изготовителя ВРК, а не в условиях верфи.

В целом ВРК обладают высокой надёжностью. При техническом обслуживании по фактическому состоянию замена уплотнений требуется раз в 5÷8 лет. Срок службы зубчатых передач более 25 лет [13].

Еще одним преимуществом ВРК является то, что при постройке судна колонки могут быть установлены после спуска судна на воду, что позволяет раньше освободить слип. Кроме того, закупка и монтаж оборудования вин-торулевого комплекса может быть осуществлена позже на несколько месяцев, что также приводит к экономии средств при постройке судна.

ВРК позволяет направить упор в любом направлении, обеспечивая отличную управляемость на всех режимах, включая режимы малого и заднего хода и тем самым, повышая безопасность судна.

Также повышается и манёвренность: судно способно развернуться на месте, а при развороте колонок на 180° с полного хода вперёд до остановки судно проходит всего 1,5÷2 длины корпуса (рис. 6.3).

Рис. 6.3. Примеры маневров судна с двумя ВРК

Ещё одним достоинством ПУ с расположением ВРК в корме является то, что диаметры винтов могут быть увеличены, что приводит к повышению пропульсивного КПД, а, следовательно, к сокращению расхода топлива.

При развороте ВРК возникает режим работы винта в косом потоке, что приводит к изменению гидродинамических характеристик гребного винта и в частности к изменению потребляемой им мощности.

По мере увеличения угла скоса потока φ (рис. 6.4) момент на валу увеличивается, но при некотором, достаточно большом угле, произойдёт срыв потока, приводящий к колебательному изменению момента с последующим резким падением его значения. Эту особенность работы ПУ с ВРК необходимо учитывать при проектировании и эксплуатации пропульсивного комплекса.

Для небольших углов скоса потока увеличение момента на валу можно объяснить уменьшением осевой составляющей скорости набегающего потока, а, следовательно, уменьшением абсолютной величины относительной поступи гребного винта, обуславливающим рост коэффициента момента. При больших углах скоса потока к указанному обстоятельству прибавляется и то, что боковая составляющая скорости набегающего потока, оказываясь одного порядка с аксиальной, существенно изменяет вихревую систему обтекания гребного винта, что и приводит к резкому увеличению крутящего момента.

Рис. 6.4. Режим работы ВРК в косом потоке

К сожалению, расчёт винтовых характеристик ПУ с ВРК, особенно в области углов скоса потока от 20° до 90°, в настоящее время не имеет точной и совершенной методики [8]. Решение данного вопроса позволит правильно осуществлять выбор оптимальных режимов работы ДВС, что обеспечит надёжную и эффективную эксплуатацию пропульсивных комплексов с ВРК.

Вопросы к разделу 6

1.Каковы конструктивные недостатки традиционных пропульсивных установок?

2. Какие неисправности дейдвудного устройства выявляются в процессе его эксплуатации?

3. Из каких основных элементов состоит винторулевая колонка?

4. Почему судно с ВРК обладает большой маневренностью?

5. Каковы преимущества конструктивного исполнения судовой ПУ с ВРК?

6. Каковы достоинства ВРК проявляются при постройке судна и в его дальнейшей эксплуатации?

7. Почему снижается расход топлива ГД, работающего на ВРК?

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

13.SCHOTTEL for the Shipping World. Standard Types. Информационный материал фирмы SCHOTTEL GmbH & Co. KG, Германия, 2005.

© Радченко Олег Петрович

Техническая эксплуатация судовых энергетических установок

Конспект лекций для студентов 5-го курса дневной формы обучения и

6-го курса заочной формы обучения специальности 7.100302 «Эксплуатация судовых энергетических установок»

Тираж_________экз. Подписано к печати______________

Заказ №__________. Объем 2,63 п.л.

Изд-во «Керченский государственный морской технологический университет»

98309 г. Керчь, Орджоникидзе, 82.

Дата добавления: 2015-01-24 ; просмотров: 6172 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Винто-рулевые колонки

Винто-рулевые колонки (ВРК) объединяют в себе пропульсивную (гребную) установку и рулевое устройство.

На рис. 12.54 и 12.55 показано расположение главной гребной установки: традиционное и с винто-рулевой колонкой.

В первом случае главный двигатель 4 передает вращение гребному винту 2 через валопровод 3, а управление судном осуществляется с помощью руля 1, приводимого в действие рулевой машиной (на рисунке не показана).

Во втором случае главный двигатель 5 вращает гребной винт (один или два) 2, посредством короткого валопровода 4 и двух валов (приводного и гребного), расположенных внутри корпуса винто-рулевой колонки 3.

Управление судном происходит путем поворота гребного винта 2 (изменяется направление упора) вокруг вертикальной оси ВРК с помощью поворотной трубы 1. Она выполняет роль баллера и вращается с помощью специального гидропровода.

Достоинствами ВРК являются:

Названные достоинства ВРК определяют их назначение. Они применяются на грузовых и пассажирских судах, буксирах, паромах, буровых платформах и судах, работающих на шельфе.

Широко известны две фирмы, производящие винто-рулевые колонки: KAMEWA (Швеция) и AQUAMASTER RAUMA (Финляндия).

Рассмотрим конструктивные особенности ВРК фирмы KAMEWA.

На рис. 12.56 показано устройство ВРК с винтом регулируемого шага.

Принцип действия заключается в следующем.

Приводной вал 9 получает вращательное движение постоянной частоты и одного направления от главного двигателя (на рисунке не показан) через соединительный вал 27. Коническая шестерня 11 приводного вала передает вращение зубчатому колесу 16, которое насажено на гребной вал 18. Он жестко соединен с корпусом 20 гребного винта 21. Регулирование шага винта осуществляется с помощью гидравлического механизма изменения шага (МИШ) 19.

Механическая обратная связь 12 и золотниковое устройство 25 обеспечивают следящий принцип работы МИШ и его гидросистемы, т. е. однозначное соответствие фактического угла поворота лопастей 21 и его заданного значения (на мостике). Корпус 20 МИШ и корпус редуктора 14 герметизируются уплотнениями во избежание попадания забортной воды.

Вторая функция ВРК- поворот насадки 23, в которой расположен ВРШ. Это осуществляется следующим образом.

Гидромоторы 1 вращают с помощью своих шестерен 2 зубчатое колесо (3 + 26). Оно соединено с поворотной трубой 24, которая выполняете роль баллера. Труба 24 расположена в подшипниках 4 и 6 внутри неподвижного корпуса 5 и жестко соединена с поворотной насадкой 23. Уплотнения 8 предотвращают попадание забортной воды внутрь ВРК. Корпус 5 закрепляется на палубе фланцем 7.

Вращение гидромоторов 1 обеспечивается специальной гидросистемой, включающей кроме гидромоторов насос регулируемой подачи и золотники с дистанционным управлением.

Фирма KAMEWA производит серию ВРК с широким диапазоном характеристик. На рис. 12.57 показаны основные размеры ВРК, а их характеристики приведены в таблице 12.9.

На рис. 12.58 показан внешний вид ВРК с винтом регулируемого шага фирмы KAMEWA.

Характеристики ВРК фирмы KAMEWA

Для дистанционного управления ВРК используется специальная электрогидравлическая система.

ВРК этой фирмы широко используются на передвижных буровых платформах, буксирах, крановых судах большой грузоподъемности, вспомогательных и спасательных судах. Например, буровые платформы оборудуются четырьмя ВРК мощностью 2400 кВт каждая. На спасательном судне устанавливаются три ВРК мощностью 2200 кВт каждая и три подруливающих устройства мощностью по 1325 кВт.

Фирма KAMEWA производит также ВРК с винтами фиксированного шага в случаях таких заказов.

Рассмотрим винто-рулевые колонки фирмы AQUAMASTER-RAUMA (Финляндия).

Эта фирма производит различные типы ВРК в зависимости от их назначения.

На рис. 12.59 показана стационарная (встроенная в корпус судна) ВРК типа US. Она может иметь мощность до 7500 кВт. Применяется на различных типах грузовых судов, буксирах, пассажирских и автомобильных паромах и т. д. Чаще всего устанавливаются две ВРК. Они обеспечивают хорошую маневренность судна, в том числе движение лагом. Эти ВРК могут использоваться также на передвижных буровых платформах.

На рис. 12.60 приведена выдвижная ВРК типа UL, мощность которой достигает 3000 кВт. Применяется, в основном, как вспомогательная установка для создания дополнительного упора и повышения маневренности судов, работающих на шельфе, например, вспомогательных и спасательных судов.

На рис. 12.61 и 12.62 показаны подъемно-опрокидывающиеся и опрокидывающиеся ВРК. Они устанавливаются на палубе, имеют два положения: рабочее и походное. Управляются дистанционно. Изменение положения происходит с помощью гидроцилиндров.

Мощность этих ВРК достигает 1500 кВт. Применяются на земснарядах, баржах, саморазгружающихся шаландах, рабочих понтонах и др.

Фирма AQUAMASTER применяет в своих ВРК винты фиксированного шага (ВФШ). Специалисты фирмы считают, что такие винты имеют больший к.п.д., благодаря меньшему диаметру ступицы. Отсутствие движущихся частей повышает срок службы и надежность работы винтов. Улучшается реакция винта за счет уменьшения вращающихся масс.

На рис. 12.63 приведена схема ВРК с одним винтом фиксированного шага. Передача вращения от главного двигателя к винту 14 происходит посредством вторичного силового вала 2, соединенного с первичным силовым валом главного двигателя с помощью запатентованной фирмой разъединительной муфты 4. Она работает дистанционно от сигнала управления.

От вала 2 вращение передается коническими шестернями 3 и 1 к приводному валу 10. На его нижнем конце имеется коническая шестерня 11, соединенная с зубчатым колесом 12 гребного вала 13.

Поворот насадки 9 (совместно с винтом 14) происходит с помощью зубчатого колеса 5, соединенного с шестернями специального привода. Это колесо вращает поворотную трубу (баллер) 7, которая жестко соединена с насадкой. Труба 7 находится внутри наружного корпуса 6 и вращается в своих подшипниках, а приводной вал 10 вращается в подшипниках 8, установленных внутри поворотной трубы 7.

На рис. 12.64 показано расположение оборудования стационарной ВРК. Здесь применена гидравлическая фрикционная муфта, работающая от дистанционной системы управления. Она обеспечивает плавное изменение частоты вращения винта от нуля до номинального значения.

Фирма провела большие исследовательские работы и реализовала ВРК с винтами противоположного вращения.

На рис. 12.65 показана схема такой ВРК. Принцип действия заключается в следующем. Приводной вал 3 вращается в подшипнике 4 и с помощью конической шестерни 6 вращает одновременно зубчатые колеса 9 и 10 в противоположных направлениях. Они жестко соединены с гребным валом 12 и втулкой 13, которая играет также роль гребного вала. Насаженные на них винты фиксированного шага 16 и 14 будут вращаться в противоположных направлениях.

Частота вращения винтов, т. е. приводного вала 3, регулируется плавно от нуля до номинального значения с помощью гидравлической фрикционной муфты, управляемой с помощью дистанционной системы.

Для двух винтов насадка не требуется, а вращение устройства обеспечивается с помощью поворотной трубы (баллера) 5. Она соединена и работает от специального привода (на схеме не показан). Конструкция этого привода аналогична показанному на рис. 12.63.

ВРК с винтами противоположного вращения имеют следующие положительные качества:

На рис. 12.66 показан внешний вид ВРК с винтами противоположного вращения.

Такие ВРК успешно применяются на различных типах грузовых судов, пассажирских судах, паромах и т. д. Обычно устанавливаются две ВРК, а иногда больше для повышения маневренности судов специального назначения.

Для дистанционного управления и контроля работы ВРК фирма разработала различные системы. В частности, система AQUAPILOT обеспечивает:

Система работает от сети постоянного тока напряжением 24 В и оборудована интерфейсом для авторулевого и системы динамического позиционирования.

Имеется система управления MICROPILOT. Она предназначена для управления судном, имеющем несколько ВРК, с помощью одной рукоятки. Программа управления разрабатывается для конкретных судов с учетом их гидродинамических характеристик и отрабатывается окончательно во время ходовых испытаний.

Для повышения конкурентоспособности своих ВРК фирма AQUAMASTER разработала систему контроля качества, которая состоит из плановых и текущих проверок и системы функциональных проверок перед поставкой.

До установки на судно проверяются номинальный вращающий момент на валу, частота вращения при номинальном моменте, а также проводится двойная проверка контактного пятна зубьев редукторов. Гидравлические и электрические системы управления, подвергаются полным функциональным испытаниям в той же компоновке, в которой они будут установлены на судне. Испытания проходят под наблюдением инспектора классификационного общества.

После установки на судно специалисты фирмы оказывают помощь в проверке всего оборудования. При ходовых испытаниях проверяются все проектные показатели.

Фирма имеет широкую сеть представительств на всех континентах для эксплуатационного обслуживания ВРК на судах. Имеется склад всех необходимых ЗИП и ведется их компьютерный учет. Заказ ЗИП и необходимая помощь обеспечиваются оперативно после обращения в центральный офис или региональные филиалы.

Источник