RU229579U1 - Главная судовая энергетическая установка - Google Patents

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к области судовых энергетических установок, в частности к главным энергетическим газотурбинным установкам судов с движителями в виде винтов фиксированного шага. Предлагаемая полезная модель решает задачу повышения надежности обеспечения хода судна с различными скоростями главной судовой энергетической установки, выполненной в виде двух главных судовых газотурбинных агрегатов, включающих каждый два газотурбинных двигателя, винт фиксированного шага и маршевый и форсажный зубчатые редукторы, путем применения нереверсивных газотурбинных двигателей за счет выполнения маршевых редукторов каждого из агрегатов реверсивными с фрикционными муфтами с гидравлическим управлением на промежуточных валах переднего и заднего хода и с тормозными устройствами на ведущих валах этих редукторов. В предлагаемой главной судовой энергетической установке маршевые зубчатые редукторы выполнены реверсивными, а их ведущие валы дополнительно оснащены тормозными устройствами.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к области судовых энергетических установок, в частности к главным энергетическим газотурбинным установкам судов с движителями в виде винтов фиксированного шага.

Известна комбинированная газотурбинная корабельная энергетическая установка, в которой две газовые турбины совместно работают на один вал гребного винта. Коробка передач (редуктор) позволяет работать любой из двух турбин в одиночку или обеим турбинам вместе (см., например, схема COGAG, Википедия).

Известны реверсредукторные передачи, позволяющие редуцировать частоту вращения, суммировать мощность двух двигателей и изменять направление вращения винта фиксированного шага без реверсирования главных двигателей, в частности, двухмашинный реверсредуктор с муфтами сцепления переднего хода и муфтами сцепления заднего хода, где передача крутящего момента на заднем ходе от каждого двигателя производится через отдельную муфту сцепления заднего хода и, соответственно, отдельные шестерню и вал заднего хода (см., например, книгу: Румб В.К., Яковлев Г.В. и др. «Судовые энергетические установки». СПбГМТУ. С-Пб, 2007 г., стр.158…160, рис.3.41).

Известна главная судовая энергетическая установка с винтом фиксированного шага, где суммирующий зубчатый редуктор с фрикционными муфтами с гидравлическим управлением в зубчатых колесах промежуточных валов переднего и заднего хода обеспечивает передачу мощности на один вал гребного винта от одного или от двух одновременно работающих нереверсивных газотурбинных двигателей для переднего или заднего хода судна (см., например, патент на полезную модель RU №154859 U1, опубл. 10.09.2015 г.).

Известна главная судовая энергетическая установка, состоящая из двух установок: маршевого хода и полного хода. Установка маршевого хода включает агрегаты правого и левого борта, состоящие каждый из реверсивного ГТД и маршевого планетарного редуктора. Установка полного хода также включает агрегаты правого и левого борта, состоящие каждый из реверсивного ГТД и углового зубчатого редуктора. Маршевые редукторы обоих бортов выполнены с возможностью соединения между собой валом-перекидкой и кулачково-демпфирующей муфтой (см., например, книгу: «Николаевские газотурбинные двигатели и установки». История создания. г. Николаев, «Юг-Информ», 2005г., стр. 92…95, агрегаты М15) – прототип.

Предлагаемая полезная модель решает задачу повышения надежности обеспечения хода судна с различными скоростями главной судовой энергетической установки, выполненной в виде двух главных судовых газотурбинных агрегатов, включающих каждый два газотурбинных двигателя, винт фиксированного шага и маршевый и форсажный зубчатые редукторы, путем применения нереверсивных газотурбинных двигателей за счет выполнения маршевых редукторов каждого из агрегатов реверсивными с фрикционными муфтами с гидравлическим управлением на промежуточных валах переднего и заднего хода и с тормозными устройствами на ведущих валах этих редукторов.

Указанный технический результат в главной судовой энергетической установке, содержащей два главных судовых газотурбинных агрегата, левого и правого борта, включающие каждый маршевый и форсажный нереверсивные газотурбинные двигатели, силовые валы которых соединены с ведущими валами, соответственно, маршевых и форсажных зубчатых редукторов с ведущими, промежуточными и выходными валами, с муфтами сцепления и фрикционными муфтами с гидравлическим управлением, с зубчатыми шестернями и колесами, при этом выходные валы маршевых и форсажных зубчатых редукторов каждого из главных судовых газотурбинных агрегатов соединены между собой, образуя соединенные с гребными валами и гребными винтами фиксированного шага главные судовые валопроводы левого и правого борта, которые выполнены с возможностью соединения между собой посредством межагрегатного соединительного вала и выполненных в маршевых зубчатых редукторах конических передач и боковых валов с фрикционной муфтой с гидравлическим управлением на одном из них, достигается согласно предлагаемой полезной модели тем, что маршевые зубчатые редукторы выполнены реверсивными, а их ведущие валы дополнительно оснащены тормозными устройствами.

Отличительным признаком предлагаемой полезной модели является то, что маршевые зубчатые редукторы выполнены реверсивными, а их ведущие валы дополнительно оснащены тормозными устройствами.

Предлагаемая полезная модель поясняется чертежами (см. фиг. 1, 2, 3), на которых схематично представлены:

на фиг.1 - предлагаемая главная судовая энергетическая установка с двумя главными судовыми газотурбинными агрегатами, левого и правого борта;

на фиг. 2 – схема расположения в пространстве валов, шестерен и колес маршевого зубчатого редуктора (шестерни и колесо межредукторной передачи мощности не показаны), входящего в состав каждого из агрегатов;

на фиг. 3 – схема расположения в пространстве валов, шестерен и колес форсажного зубчатого редуктора (шестерня и колесо первой ступени не показаны), входящего в состав каждого из агрегатов.

Главная судовая энергетическая установка выполнена в виде главных судовых газотурбинных агрегатов левого борта (ГТА ЛБ) 1 и правого борта (ГТА ПБ) 2, включающих каждый, соответственно, маршевые 3 или 4 и форсажные 5 или 6 нереверсивные газотурбинные двигатели (ГТД) с, соответственно, маршевыми 7 или 8 и форсажными 9 или 10 зубчатыми редукторами, а также винты фиксированного шага (ВФШ) 11 или 12.

В маршевом зубчатом редукторе 7 ГТА ЛБ 1 размещены в подшипниках (поз. на фиг.1 не обозначены) валы: соединенный с силовым валом ГТД 3 ведущий 13 с шестерней 14 и тормозным устройством 15 на нем, промежуточные переднего хода 16 с зубчатыми колесом 17 и шестерней 18 на нем и заднего хода 19 с зубчатыми колесом 20 и шестерней 21 на нем, выходной 22 с зубчатыми колесом 23 и конической шестерней 24 на нем. Также в редукторе 7 выполнен размещенный в подшипниках (поз. на фиг.1 не обозначены) боковой вал 25 с зубчатой конической шестерней 26 на нем, зацепленной с шестерней 24 на выходном валу 22. Боковой вал 25 оснащен выполненной с возможностью связи с ним фрикционной муфтой с гидравлическим управлением (ФМ с ГУ) 27. В зубчатых колесах 17, 20 редуктора 7 выполнены с возможностью связи с валами 16, 19 ФМ с ГУ 28, 29. При этом шестерня 14 ведущего вала 13 зацеплена с колесом 17 на валу 16 переднего хода, шестерня 18 этого вала зацеплена с колесом 23 на выходном валу 22. С колесом 17 зацеплено также колесо 20 на валу 19 заднего хода, шестерня 21 которого зацеплена с колесом 23.

В форсажном зубчатом редукторе 9 ГТА ЛБ 1 размещены в подшипниках (поз на фиг.1 не обозначены) валы: ведущий 30 с зубчатой шестерней 31 на нем, промежуточные 32, 33 с зубчатыми колесами, соответственно, 34, 35 и шестернями 36, 37 на них, промежуточный 38 с зубчатыми колесом 39 и шестерней 40 на нем, выходной 41 с выполненным на нем с возможностью связи с ним посредством муфты сцепления 42 зубчатым колесом 43. Шестерня 31ведущего вала 30 зацеплена с колесом 39 на валу 38, шестерня 40 которого зацеплена с колесами 34, 35 на валах 32, 33, а шестерни 36, 37 зацеплены с колесом 43 на выходном валу 41.

Выходные валы 22 и 41, соответственно, маршевого 7 и форсажного 9 зубчатых редукторов соединены между собой, образуя судовой валопровод (отдельно поз. не обозначена) ГТА ЛБ 1, выходным концом вала 41 редуктора 9 соединенный с гребным валом 44 и через него с винтом фиксированного шага 11.

ГТА ЛБ 1 и ГТА ПБ 2 предлагаемой установки выполнены зеркальными по отношению друг к другу, за исключением выполнения ФМ с ГУ только на одном из их боковых валов (в рассматриваемом варианте - на валу 25 маршевого редуктора 7 ГТА ЛБ 1), которыми маршевые редукторы ГТА ЛБ 1 и ГТА ПБ 2 обращены друг к другу и соединены между собой межагрегатным валом 45. Исходя из этого для упрощения описания предлагаемой установки на фиг. 1 большинство деталей и других элементов в ГТА ПБ 2, аналогичных таким же деталям и элементам в ГТА ЛБ 1, не обозначены позициями.

Работает предлагаемая главная судовая энергетическая установка с ГТА ЛБ 1 и ГТА ПБ 2 следующим образом (см. фиг. 1, 2, 3).

Для движения судна вперед на экономичном ходе при одном работающем маршевом газотурбинном двигателе (ГТД), например ГТД 3, в маршевом редукторе 7 включают ФМ с ГУ 28 в колесе 17 на валу 16 переднего хода и ФМ с ГУ 27 на боковом валу 25, а также включают тормозное устройство на ведущем валу в редукторе 8. Должны быть выключены тормозное устройство 15, ФМ с ГУ 29 в колесе 20 на валу 19 заднего хода в редукторе 7, муфта сцепления 42 в форсажном редукторе 9 и аналогичная муфта сцепления в редукторе 10, а также ФМ с ГУ на валах переднего и заднего хода в редукторе 8. Крутящий момент от силового вала ГТД 3 передается на ведущий вал 13, через шестерню 14 на зубчатое колесо 17, затем через включенную ФМ с ГУ 28 на вал 16, далее через шестерню 18 и зубчатое колесо 23 на выходной вал 22, соединенный с ним вал 41 и далее на гребной вал 44 и ВФШ 11. Через конические шестерни 24, 26, ФМ с ГУ 27, боковой вал 25 и межагрегатный соединительный вал 45 крутящий момент передается также на боковой вал редуктора 8 и далее через конические шестерни на валопровод ГТА ПБ 2 и, соответственно, на ВФШ 12. При этом шестерня 21 и вал 19 в редукторе 7, а также промежуточные валы переднего и заднего хода с шестернями на них в редукторе 8 вращаются вхолостую. Включенное тормозное устройство на ведущем валу редуктора 8 при этом препятствует раскрутке этого вала, соответственно, и силового вала ГТД 4 под действием крутящего момента, возникающего от трения дисков выключенных ФМ с ГУ, размещенных в колесах на валах переднего и заднего хода в редукторе 8.

Для движения судна на переднем ходе при одновременно работающих маршевом ГТД 3 и форсажном ГТД 5 в маршевом редукторе 7 включают ФМ с ГУ 28, 27 в колесе 17 на валу 16 переднего хода и на боковом валу 25, соответственно, а также включают муфту сцепления 42 на выходном валу 41 в редукторе 9 и тормозное устройство на ведущем валу в редукторе 8. Должны быть выключены тормозное устройство 15, ФМ с ГУ 29 в колесе 20 на валу 19 заднего хода в редукторе 7 и ФМ с ГУ в колесах на валу переднего хода и на валу заднего хода в редукторе 8, а также муфта сцепления на выходном валу в редукторе 10. Крутящий момент на судовой валопровод ГТА ЛБ 1, а значит, и на соединенный с ним ВФШ 11, передается при этом одновременно от силового вала маршевого ГТД 3 (через вал 13, шестерню 14, колесо 17, муфту 28, вал 16, шестерню 18, колесо 23 и валы 22, 41) и от силового вала форсажного ГТД 5 (через вал 30, шестерню 31, колесо 39, вал 38, шестерню 40, колеса 34, 35, валы 32, 33, шестерни 36, 37, колесо 43, муфту сцепления 42 и вал 41). От судового валопровода ГТА ЛБ 1 через шестерни 24, 26, вал 25, ФМ с ГУ 27 и вал 45 крутящий момент передается также на судовой валопровод ГТА ПБ 2 (и, соответственно, ВФШ 12) через его боковой вал и конические шестерни. Вал 19 с шестерней 21 в редукторе 7, а также валы переднего и заднего хода с их шестернями в редукторе 8 ГТА ПБ 2 при этом вращаются вхолостую. Включенное тормозное устройство на ведущем валу редуктора 8 при этом препятствует раскрутке этого вала.

Для движения судна на переднем максимальном ходе при всех работающих ГТД (3, 4, 5, 6) должны быть включены ФМ с ГУ 28 на валу 16 переднего хода в редукторе 7 и аналогичная ФМ с ГУ в колесе на валу переднего хода в редукторе 8, муфта сцепления 42 в редукторе 9 и аналогичная муфта сцепления в редукторе 10. Должны быть выключены ФМ с ГУ 29 в колесе 20 на валу 19 заднего хода и тормозное устройство 15 в редукторе 7, а также ФМ с ГУ на валу заднего хода и тормозное устройство на ведущем валу в редукторе 8. В этом режиме работа предлагаемой установки предпочтительнее при выключенной ФМ с ГУ 27 на валу 25. Крутящий момент на ВФШ 11 передается при этом одновременно от силового вала ГТД 3 (через вал 13, шестерню 14, колесо 17, муфту 28, вал 16, шестерню 18, колесо 23 и валы 22, 41) и от силового вала ГТД 5 (через вал 30, шестерню 31, колесо 39, вал 38, шестерню 40, колеса 34, 35, валы 32, 33, шестерни 36, 37, колесо 43, муфту сцепления 42 и вал 41). Аналогичным образом передается крутящий момент на судовой валопровод ГТА ПБ 2 и соединенный с ним ВФШ 12 от одновременно работающих маршевого ГТД 4 и форсажного ГТД 6 через соответствующие узлы и элементы в редукторах 8 и 10. Вал 19 с шестерней 21 в редукторе 7, а также вал заднего хода с шестерней на нем в редукторе 8 ГТА ПБ 2 при этом вращаются вхолостую. Синхронность частоты вращения судовых валопроводов ГТА ЛБ 1 и ГТА ПБ 2, соответственно, и ВФШ 11 и ВФШ 12 при этом, обеспечивается заданием частоты вращения ГТД 3, 4, 5, 6 из системы автоматического управления (на фиг. 1 не показана) предлагаемой установки для привода винтов фиксированного шага.

Для обеспечения заднего хода судна используют только маршевые ГТД. При необходимости заднего хода от одного работающего ГТД, например ГТД 3, включают ФМ с ГУ 29 в колесе 20 на валу 19 заднего хода и ФМ с ГУ 27 на боковом валу 25 в редукторе 7, а также тормозное устройство на ведущем валу в редукторе 8. При этом должны быть выключены ФМ с ГУ 28 в колесе 17 на валу 16 переднего хода и тормозное устройство 15 на валу 13 в редукторе 7, муфта сцепления 42 в редукторе 9, а также ФМ с ГУ в колесе на валу переднего хода в редукторе 8 и муфта сцепления в редукторе 10. Крутящий момент от силового вала ГТД 3 передается на ведущий вал 13, шестерню 14, колесо 17, колесо 20, ФМ с ГУ 29, вал 19, шестерню 21, колесо 23, далее на валы 22, 41 (судовой валопровод ГТА ЛБ 1) и соединенный с ними гребной вал 44 ВФШ 11. Через шестерни 24, 26, вал 25, ФМ с ГУ 27 и вал 45 крутящий момент передается также на судовой валопровод ГТА ПБ 2 через его боковой вал и конические шестерни. При этом вал 16 с шестерней 18 на нем в редукторе 7, а также вал переднего хода с шестерней на нем в редукторе 8 вращаются вхолостую. Включенное тормозное устройство на ведущем валу редуктора 8 при этом препятствует раскрутке этого вала.

При работе двух маршевых ГТД 3 и 4 для заднего хода судна включают ФМ с ГУ 29 в колесе 20 на валу 19 заднего хода в редукторе 7 и ФМ с ГУ в колесе на валу заднего хода в редукторе 8. При этом должны быть выключены ФМ с ГУ 28 в колесе 17 на валу 16 переднего хода, тормозное устройство 15 на валу 13 в редукторе 7, ФМ с ГУ в колесе на валу переднего хода и тормозное устройство на ведущем валу в редукторе 8, а также муфта сцепления 42 в редукторе 9 и муфта сцепления в редукторе 10. В этом режиме работа предлагаемой установки также предпочтительнее при выключенной ФМ с ГУ 27 на валу 25. Крутящий момент от силового вала ГТД 3 передается на ведущий вал 13, шестерню 14, колесо 17, колесо 20, ФМ с ГУ 29, вал 19, шестерню 21, колесо 23, далее на валы 22, 41 (судовой валопровод ГТА ЛБ 1) и соединенный с ними гребной вал 44 ВФШ 11. Вал 16 с шестерней 18 на нем в редукторе 7 вращаются вхолостую. Аналогичным образом передается крутящий момент на судовой валопровод ГТА ПБ 2 и соединенный с ним ВФШ 12 от одновременно с ГТД 3 работающего маршевого ГТД 4 через соответствующие узлы и элементы в редукторах 8 и 10. Вращаются вхолостую вал переднего хода с шестерней на нем в редукторе 8. Синхронность частоты вращения судовых валопроводов ГТА ЛБ 1 и ГТА ПБ 2, соответственно, и движителей ВФШ 11 и ВФШ 12 при этом, обеспечивается заданием частоты вращения ГТД 3, 4 из системы автоматического управления (на фиг. 1 не показана) предлагаемой установки для привода винтов фиксированного шага.

Claims (1)

1. Главная судовая энергетическая установка, содержащая два главных судовых газотурбинных агрегата, левого и правого борта, включающие каждый маршевый и форсажный нереверсивные газотурбинные двигатели, силовые валы которых соединены с ведущими валами, соответственно, маршевых и форсажных зубчатых редукторов с ведущими, промежуточными и выходными валами, с муфтами сцепления и фрикционными муфтами с гидравлическим управлением, с зубчатыми шестернями и колесами, при этом выходные валы маршевых и форсажных зубчатых редукторов каждого из главных судовых газотурбинных агрегатов соединены между собой, образуя соединенные с гребными валами и гребными винтами фиксированного шага главные судовые валопроводы левого и правого борта, которые выполнены с возможностью соединения между собой посредством межагрегатного соединительного вала и выполненных в маршевых зубчатых редукторах конических передач и боковых валов с фрикционной муфтой с гидравлическим управлением на одном из них, отличающаяся тем, что маршевые зубчатые редукторы выполнены реверсивными, а их ведущие валы дополнительно оснащены тормозными устройствами.