Судовые движители

Устройства, предназначенные для создания упора, воспринимаемого корпусом судна и необходимого для его движения в воде, называются движителями. Существуют движители различных конструкций: лопастные колеса, крыльчатые движители, водометные движители, гребные винты и др.

Лопастные колеса в качестве движителей применяют на некоторых речных судах.

Крыльчатый движитель представляет собой диск-ступицу, снабженную несколькими лопастями. Он устанавливается под кормой судна на вертикальном валу. Такой движитель приводится во вращение от главного двигателя через коническую передачу. Применение крыльчатых движителей обеспечивает высокую маневренность судна при отсутствии рулевого устройства и позволяет осуществлять задний ход без реверса двигателя. Сечение каждой лопасти этого движителя подобно сечению крыла самолета; если у самолета крыло создает подъемную силу, то лопасти крыльчатого движителя по тому же принципу создают силу, передвигающую судно в воде, так как расположены вертикально. В водометном движителе используется сила реакции струи воды, выбрасываемой через специальную насадку, расположенную под кормой судна. Вода забирается из-за борта насосом большой производительности.

Наибольшее распространение в качестве движителя получил гребной винт. Основными частями, гребного винта (рис. 69) с цельнолитыми лопастями являются ступица 1 с конусным отверстием и лопасти 2, число которых может быть от двух до шести. Лопасти образуют винтовую поверхность, с помощью которой при вращении винта создается необходимое упорное усилие на валопроводе.

Рис. 69. Гребной винт с цельнолитыми лопастями.


Рис. 70. Механизм поворота лопастей.

Основными геометрическими параметрами гребного винта являются диаметр D, измеряемый между крайними наружными точками лопастей, и шаг t — расстояние между одноименными кромками лопастей, измеряемое по оси винта. Винты бывают правого и левого вращения. Для их изготовления применяют чугун, марганцовистую и фосфористую бронзу, углеродистую литейную сталь, а в последнее время для небольших по размерам гребных винтов также пластмассу. По конструктивному исполнению различают гребные винты фиксированного шага (ВФШ) и регулируемого шага (ВРШ) с поворотными лопастями. Винты фиксированного шага могут быть как цельнолитые, так и со съемными лопастями. Винты со съемными лопастями устанавливают на судах арктического плавания, где по условиям эксплуатации замена поврежденной лопасти запасной лопастью более удобна, чем замена гребного винта. Кроме того, такие винты можно применять в случае, когда диаметр гребного винта велик и отливка его затруднительна. Каждая лопасть имеет фланец и закрепляется на ступице с помощью шпилек и гаек.

Винты с поворотными лопастями, или винты регулируемого шага (ВРШ), отличаются от обычных тем, что их лопасти закреплены в ступице винта подвижно и могут поворачиваться вокруг своей оси на заданный угол при помощи особого привода. Этот привод, или механизм изменения шага (МИШ), обычно расположен внутри ступицы винта, поэтому ступица у таких винтов значительно больше, чем у ВФШ. Привод изменения шага бывает механическим, электромеханическим, гидравлическим и электрогидравлическим. В состав МИШ входят: механизм поворота лопастей, размещенный, как правило, в ступице винта; серводвигатель, создающий усилие для поворота лопастей и расположенный на участке между гребным валом и главным двигателем; обратная связь, или устройство, показывающее величину шага винта.

Механизм поворота лопастей (рис. 70) может быть зубчатым или кривошипным, причем последний более надежен и применяется во всех напряженных конструкциях гребных винтов (больших мощностей и диаметров, высокооборотных ВРШ и др.). На рис. 70, а показан зубчатый, а на рис. 70, б кривошипный механизм поворота лопастей.

Наиболее распространенным в настоящее время является гидравлический МИШ (рис. 71), обычно расположенный внутри пустотелого гребного вала. Для поворота лопастей винта используется энергия жидкости (чаще всего масла с малой вязкостью). В ступице 4 гребного винта находится поводок 1 штанги 5, размещенной внутри пустотелого гребного вала 6. Поводком 1, в пазу которого расположен палец 2 на комле лопасти, осуществляется поворот этой лопасти вокруг своей оси. Для облегчения поворота комель лопасти посажен в гнездо ступицы винта на двухрядных конических роликоподшипниках 3. На другом конце штанги 5 имеется поршень гидродвигателя 7, соединенный обратной связью 8 с подвижной муфтой 12 и поршнем распределительного золотника 11. Масло в распределительный золотник 11 и гидродвигатель 7 подается через трубку 10 от масляного насоса. Изменение шага лопастей гребного винта осуществляется рычагом 9, нижний конец которого скользит в пазу подвижной муфты. Гидравлический МИШ позволяет управлять шагом гребного винта с ходового мостика при помощи Дистанционной пневматической системы.

Гребные винты фиксируемого шага (ВФШ) устанавливают на конус гребного вала на одной-трех шпонках; в последнее время часто применяют бесшпоночную гидропрессовую насадку винтов на конусы гребных валов.

Применение ВРШ дает возможность, не изменяя вращения главного двигателя (и не останавливая его), изменять направление движения судна с переднего хода на задний и наоборот, получать абсолютный холостой ход.

Вопросы для повторения
1.     Для чего предназначен валопровод и как он устроен?

2.     Опишите устройство основных деталей валопровода.

3.     Как устроен и как работает главный упорный подшипник валопровода?

4.     Как устроено дейдвудное устройство валопровода?

5.     Для чего служит гребной винт и как он устроен?

6.     Как устроен МИШ винта регулируемого шага (ВРШ)?