СУДОВ

Изобретение относится к области кораблестроения и может использоваться в качестве универсальной базы для любых морских и речных судов.

Известно комбинированное судно, содержащее один или несколько корпусов с выдвигающимися крыльями для создания аэродинамической подъемной силы при движении судна, содержащее один или несколько свободно-поршневых генераторов газа, соединенную с генератором газа систему газопроводов для нагнетания газа, один или несколько водометно-реактивных движителей в виде воздушной подушки, систему стабилизации судна относительно водной поверхности, клиновидные стенки вдоль днища судна и воздушных подушек, герметизирующие подпружиненные пластины с ограничителями их перемещения спереди и сзади воздушных подушек, при этом задняя пластина образует регулируемое сопло водометно-реактивного движителя; кроме того содержит один или несколько дополнительных движителей в виде пары воздушных или гребных винтов на валах двухкаскадной турбины соединенной с газопроводом, при этом винты противоположного вращения [RU 2002102058 Al, B60V 1/00, 2003].

Известен корабль, содержащий два корпуса с кормой в виде транца, соединенные кормами с помощью управляемого временного крепления. Каждый корпус имеет вертикальный колодец с подвижно вставленным в него цилиндром, причем в цилиндре размещен двигатель/двигатели внутреннего сгорания, двухступенчатый редуктор и плавник с гребным винтом. В качестве движителей для силовых установок полного хода используются водометы, или полупогруженные винты, или приводы Арнесона, или угловые колонки, или воздушные винты [RU N92572180 Cl, В63В 3/08, В63В 1/10, В63В 35/00 1/10 2015].

Наиболее близкой к заявляемому изобретению является главная энергетическая установка скоростного судна с воздушными кавернами на днище, содержащая две судовые силовые газотурбинные установки, состоящие каждая из газотурбинного двигателя, гребного вала с движителем в виде водомета или винта регулируемого шага, вентилятора и зубчатого редуктора, включающего в себя соединенный с силовым валом газотурбинного двигателя входной вал с обгонной муфтой на нем, зубчатые шестерни и колеса, промежуточный вал, соединенный с гребным валом главный выходной вал с установленным на нем с возможностью связи посредством фрикционной муфты с гидравлическим управлением внутри него выходным цилиндрическим колесом, на боковой поверхности которого укреплено коническое колесо, находящееся в зацеплении с коническим колесом, размещенным на перпендикулярном главному выходному валу боковом выходном валу, и где зубчатые редукторы силовых установок обращены друг к другу боковыми выходными валами, между выходными концами которых размещен промежуточный вал с возможностью соединения зубчатых редукторов между собой посредством этого вала и фрикционной муфты с гидравлическим управлением, выполненной на выходном конце бокового выходного вала одного из зубчатых редукторов. Промежуточный вал в каждом из зубчатых редукторов, находящийся зубчатым колесом в зацеплении с валом-шестерней входного вала, выполнен с выходным концом, к которому присоединен вал вентилятора наддува воздуха в воздушные каверны на днище [RU .N°l47l69 Ul, В63В 1/38, 2014].

Указанный прототип, как и предыдущие аналоги, имеет один вид двигательно- движительных установок - газотурбинную, что существенно снижает его надежность в целом и экономичность на малых оборотах турбин.

В основу настоящего изобретения поставлена задача создания универсальной, многофункциональной двигательно-движительной системы для морских и речных судов, которая была бы надежной и экономичной, позволяющей использовать ее при движении судов в широком диапазоне скоростей без установки дополнительного оборудования.

Поставленную задачу решают тем, что двигательно-движительная система для морских и речных судов, содержащая две газотурбинные силовые установки, каждая из которых включает газовую турбину, которая через редуктор соединена с водомётным движителем, согласно изобретению, содержит третью газотурбинную силовую установку и две электрические силовые установки, каждая из которых содержит генератор для подзарядки аккумуляторов, питающих электродвигатель, и самого электродвигателя с приводом на убирающийся поворотный гребной винт, при этом электродвигатели с приводами расположены между газовыми турбинами в вертикальных шахтах, выполненных внутри корпуса судна.

Электродвигатель и гребной винт составляют один узел, расположенный в вертикальной шахте с возможностью опускания для обеспечения движения судна и поднятия обратно в шахту при прекращении движения.

Гребной винт имеет кольцевую насадку, снизу на кольцевой насадке закреплена запорная прямоугольная пластина, выполненная с возможностью закрытия ею вертикальной шахты заподлицо с днищем судна при поднятии узла электродвигателя с гребным винтом, причем кольцевая насадка в плане имеет прямоугольную форму для свободного перемещения внутри вертикальной шахты прямоугольного сечения и выполнена как одно целое с запорной прямоугольной пластиной.

Заявляемая двигательно-движительная система для морских и речных судов обеспечивает движение судна в широком диапазоне скоростей, вплоть до 60 и выше узлов на газовых турбинах, с многократным увеличением дальности хода судна со штатными запасами топлива на скоростях 7-12 узлов на электродвигателях.

Многофункциональность двигательно-движительной установки заключается в возможности строительства судов различного назначения: пассажирских, грузовых, специальных и т.д., использующих в разные моменты времени достоинства и преимущества того или другого двигательно-движительного комплекса для оптимального выполнения поставленных перед судами задач.

Сочетание газотурбинных силовых установок с водометными движителями и электрических силовых установок с приводами на выдвижные поворотные винты позволяет использовать систему в различных режимах движения без установки дополнительного оборудования.

Электрические силовые установки используются на скоростях 7 - 12 узлов, позволяя судну при одном и том же количестве топлива преодолевать расстояние в 5-10 раз большее, чем при использовании газотурбинных установок.

Высокая степень надёжности обеспечивается наличием двух электрических силовых установок с убирающимися в корпус поворотными гребными винтами и трёх газотурбинных силовых установок, а не двух, как в прототипе.

Система имеет пять независимых друг от друга силовых установок, каждая из которых самостоятельно может обеспечить ход судна.

Высокая степень экономичности обеспечивается использованием электродвигателей небольшой мощности с коэффициентом полезного действия и крутящим моментом существенно более высоким в сравнении с двигателями внутреннего сгорания, и наличием трёх газотурбинных силовых установок, имеющих возможность работать как вместе, так и по отдельности.

Наличие поворотных гребных винтов электрических силовых установок обеспечивает повышенную маневренность судна, возможность производить развороты практически на одном месте. Изобретение поясняется иллюстрациями.

На Фиг.1 схематически изображено скоростное морское (речное) судно;

на Фиг.2 изображена схематически двигательно-движительная система для скоростных морских (речных) судов;

на Фиг.З - вертикальная шахта с гребным винтом и электродвигателем;

на Фиг.4 - вид снизу судна.

Двигательно-движительная система содержит три газотурбинные 1 силовые установки и две электрические 2 силовые установки (Фиг.2).

Газотурбинная 1 силовая установка состоит из газовой турбины 3, которая через редуктор 4 соединена с водомётным движителем 5.

Водометные движители 5 имеют входные 6 и выходные 7 отверстия (Фиг.4).

Электрическая 2 силовая установка содержит генератор 8 для подзарядки аккумулятора 9, питающего электродвигатель 10 с приводом на убирающийся поворотный гребной винт 11.

Электродвигатели 10 с приводами расположены между газовыми турбинами 3 в вертикальных шахтах 12, выполненных внутри корпуса судна (Фиг.З).

Электродвигатель 10 и поворотный гребной винт И составляют один узел, расположенный в вертикальной шахте 12 с возможностью опускания для обеспечения движения судна и поднятия обратно в шахту 12 при прекращении движения.

Гребной винт имеет кольцевую насадку 14, на которой закреплена запорная прямоугольная пластина 15, выполненная с возможностью закрытия ею вертикальной шахты 12 заподлицо с днищем 13 судна при поднятии узла электродвигателя 10 с гребным винтом 1 1, причем кольцевая насадка 14 в плане имеет прямоугольную форму для свободного перемещения внутри вертикальной шахты 12 прямоугольного сечения.

Электрические 2 силовые установки применяются на малых скоростях, имеют относительно небольшую мощность, передающуюся на движители - поворотные гребные винты 11.

Скоростное морское судно имеет два варианта движения: на электродвигателях 10 и на водометных движителях 5.

При движении судна на электродвигателях 10 они опускаются из вертикальной шахты 12 так, чтобы ниже плоскости днища 13 находился поворотный гребной винт 11 (на Фиг.З это положение показано пунктиром). При движении на водометных движителях 5 поворотный гребной винт 11 не используется и находится в поднятом положении в вертикальной шахте 12, закрытой заподлицо с днищем запорной пластиной 15.

При поднятии узла электродвигатель 10 - гребной винт 11 запорная пластина 15 закрывает отверстие вертикальной шахты 12. Таким образом, узел электродвигатель 10 - гребной винт 11 полностью прячется внутри вертикальной шахты 12, и никакие элементы не выступают за поверхность днища 13.

Включение газотурбинных установок в работу осуществлено таким образом, что возможен ход судна на одной, на двух или на трех установках одновременно. Тем самым в широком диапазоне скоростей достигается экономия топлива как за счет работы необходимого для данной скорости количества установок, так и в обеспечении для турбин наиболее экономичных мощностных показателей - работы на мощностях 50 - 90% от максимальной.