§ 11.10. Винты регулируемого шага
Для промысловых судов в эксплуатационных условиях характерны частые изменения буксировочного сопротивления, скорости и осадки при применении орудий лова, подъеме улова на борт, приеме и расходовании топлива и воды и других операциях. В этих изменяющихся условиях плавания ВФШ не позволяют снимать с двигателя полную мощность, что приводит к снижению скорости траления и свободного хода. Кроме того, на добывающих судах с ВФШ за одни сутки промысловой работы приходится десятки раз реверсировать двигатель, в результате чего резко снижается срок его службы. При дрифтерном и ярусном лове, подъеме улова и т.п. судно должно двигаться с малой скоростью, однако на судах с ВРШ это практически невозможно, так как минимально устойчивая частота вращения двигателя довольна велика. Поэтому приходится с интервалом в несколько минут запускать и останавливать двигатель. Такая работа двигателя вызывает ускоренный износ ее движущихся частей, т.е. уменьшает моторесурс двигателя.
Рис.121. Принципиальная схема ВРШ
1– лопасть; 2 – ступица; 3 – ползун; 4 – штанга; 5 – гребной вал;
Винты регулируемого шага (ВРШ), лопасти которых специальным механизмом поворачиваются относительно осей, перпендикулярных оси вала, не имеют большинства недостатков, присущих ВФШ. Путем разворота лопасти (изменив шаговое отношение), всегда можно привести винт в соответствие с двигателем; без изменения направления вращения двигателя осуществить реверс судна и полу-
чить самые малые, и даже нулевую скорости судна при любой частоте вращения винта.
ВРШ (рис.121) состоит из ступицы, поворотных лопастей, механизма поворота лопастей, расположенного в ступице, механизма изменения шага (МИШ) и привода механизма поворота лопастей, располагаемого в валопроводе. Управление ВРШ осуществляется с местного поста и дистанционно. Пост дистанционного управления ВРШ устанавливается в ходовой рубке.
Механизм поворота лопастейуправляется механизмом изменения шага. Наиболее распространенные механизмы поворота лопастей показаны на рис.122. На морских судах применяются обычно механизмы двух последних типов, как наиболее надежные. В механизме кулисного типа (рис.122, в) с поступательно движущейся штангой МИШ связан ползун, по направляющим которого перемещается сухарь. В сухарь вставлен эксцентрично закрепленный на лопасти палец. При поступательном движении штанги ползун передвигает палец и разворачивает лопасть. В механизме шатунного типа (рис.122, г) движение штанги передается шатуну, который поворачивает лопасть.
Рис.122. Механизм поворота лопастей: а – шестеренчатый; б – винтовой; в – кулисный; г — шатунный
Механизмы изменения шагапо типу привода могут ручными, механическими, гидравлическими, электромеханическими и электрогидравлическими. Ручные и механические приводы применяются на винтах небольших размеров. Большинство ВРШ имеют гидравлические приводы, так как они обладают простотой, высокой надежно-
стью, малыми габаритами и развивают большие усилия. Механизм изменения шага винта размещают внутри ступицы, внутри валопровода и вне валопровода и винта. На промысловых судах МИШ устанавливается, как правило, в валопроводе, реже в ступице. На рис.49 приведена схема ВРШ с МИШ, расположенным в валопроводе. Штанга, поворачивающая лопасть, проходит через полый гребной вал. Кормовой конец штанги связан с ползуном, носовой – с поршнем, который под давлением рабочей жидкости, подаваемой в одну из полостей цилиндра, передает через штангу поступательное движение ползуну. При большой длине штанги и значительных деформациях валопровода может возникнуть опасность несрабатывания механизма поворота лопастей и аварии МИШ. Этот недостаток устраняют, размещая МИШ в ступице несколько больших размеров или в кормовом подзоре судна.
ВРШ обладают следующими преимуществами по сравнению с ВФШ:
— обеспечивают полную мощность двигателя при широком диапазоне изменения скоростей, что важно при движении судна во льдах, при различных водоизмещениях, при тралении, при буксировке других судов и т.п.;
— обеспечивают любое значение скорости от наибольшего переднего до наибольшего заднего хода, без реверсирования двигателя и изменения направления и частоты вращения гребного винта;
— реализуют экономический ход судна по заданной оптимальной программе, обеспечивающей наилучшую комбинацию шага и частоты вращения.
Помимо перечисленных, ВРШ позволяют получить и другие менее принципиальные, но важные преимущества по сравнению с ВФШ, облегчающие управление судном с мостика. К ним относятся:
— существенное сокращение времени и расстояния, проходимого судном при экстренной остановке (в 1,5 раза меньше выбег) и реверсе;
— обеспечение только дистанционного управления с мостика;
— применение повышенного уровня автоматизации управления системой судно — двигатель — ВРШ;
— повышение маневренных качеств судна, в частности облегчение швартовок, исключение рывков при буксировке и т.п.;
— облегчение пуска двигателей, который осуществляется при положении лопастей ВРШ в нулевом шаге; при этом уменьшается число пусков и увеличивается моторесурс двигателя;
— возможность судна, оборудованного ВРШ, продолжительное время стоять на месте в ожидании лоцмана, для ориентации в обстановке, не останавливая вращения гребных винтов и прогревая двигатели; это обеспечивает установкой шага лопастей в нулевое положение;
— возможность замена съемных лопастей, не выводя судно из эксплуатации.
К недостаткам ВРШ относятся следующие:
— КПД ВРШ на расчетном режиме за счет повышение диаметра ступицы ниже КПД ВФШ на 12%;
— масса ВРШ существенно превышает массу ВФШ;
— сложность конструкции и дороговизна.
Следует отметить, что повышенная стоимость ВРШ окупается за два — три года эксплуатации судна за счет основных преимуществ ВРШ.
Источник
Эксплуатация судовых устройств и корпуса
сертифицированные ВНИИЖТ- «Фаворит К» и «Фаворит Щ», внутренняя и наружная замывка вагонов.
Условия размещения и площадки для размещения статей смотрите здесь
Глава III Винты регулируемою шага
16. Конструкция и принцип работы винтов регулируемого шага с гидроприводом
Конструктивно ВРШ можно разделить на три части: механизм поворота лопастей, механизм изменения шага и систему дистанционного управления.
Механизм поворота лопастей находится в ступице гребного винта и является основной частью винта с поворотными лопастями (ВЛЛ). Для поворота лопастей получили распространение механизмы кривошипно-шатунный и кулисный. Более простым и надежным считается кулисный механизм, который состоит из меньшего количества деталей и соответственно имеет меньшие габаритные размеры. Основными деталями винта (рис. 51) являются корпус ступицы 5, закрытый обтекателем 1, поворотные лопасти 3, кулисный механизм, состоящий из ползуна 4, сухаря 6 и пальцевой шайбы 2. Кулисный механизм преобразует при изменении шага винта возвратно-поступательное движение ползуна в поворотное движение лопастей.
Рис. 51. Винт с поворотными лопастями
На рис. 52 показан ВРШ с кулисным механизмом и гидроприводом. Корпус ступицы 23, выполненный из латуни или бронзы, имеет три радиальные расточки под углом 120°, в которых монтируются подшипники скольжения лопастей. Подшипник состоит из шайб лопасти 4, упорной 5 и пальцевой 2. Шайбы стянуты вместе длинными болтами с гайками, утопленными в комле лопасти 3. В ступице расположен кулисный механизм, состоящий из ползуна 24 и сухарей 1, связанных через пальцевые шайбы с комлем лопасти 3. Ползун перемещается в щлицевой втулке 25 и опорном подшипнике 22, который центрируется в корпусе ступицы; при этом шлицевая втулка препятствует повороту ползуна. В ползуне имеется три паза, в которые входят сухари, через них возврат поступательное движение ползуна передается на пальцевую втулку. Механизм поворота лопасти закрыт обтекателем 26.
Рис. 52. ВРШ с кулисным механизмом и гидроприводом
Механизм изменения шага является гидравлическим силовым агрегатом, обеспечивающим поворот лопастей путем создания необходимого усилия. Силовым органом служит гидроцилиндр 7 с поршнем 19, перемещающимся под воздействием давления масла, поступающего из гидравлической системы. Поршень гидроцилиндра закреплен на полом валу 6, внутри которого перемещается штанга 21. Гидроцилиндр с кормы крепится к гребному валу 20, с носа — к валу 18, к которому подключена неподвижная маслобукса 16, необходимая для подвода и отвода силового масла. Масло подается по каналам 8 и 17, при этом другой канал сообщается со сливом. Трущаяся поверхность маслобуксы покрыта баббитом и смазывается маслом, просачивающимся из ее рабочих полостей.
Дистанционное управление ВРШ осуществляется перемещением золотника 9 в любую сторону. При этом масло от насоса 10 между двумя полями золотника поступает через маслобуксу в канал 8 или 1В, перемещает силовой поршень 19, вал 6, ползун 24, который через сухарь 1 поворачивает лопасти 3. Масло с противоположной стороны силового поршня стекает в цистерну 12. При перемещении ползуна перемещается штанга 21 и соответственно крестовина 13, расположенная в цилиндре 11. Крестовина через тяги 14 перемещает кольцо 15 обратной связи и возвращает золотник 9 в среднее положение, фиксируя лопасть в заданном положении.
Источник