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

Новейшие технологии для Арктики. Российская винторулевая колонка ледового класса

Наибольшую опасность для элементов валопровода представляют внешние ледовые нагрузки: радиальные и продольные, они быстро разбивают упорный и опорные подшипники, разрушают дейдвудное уплотнение. Динамические продольные и тангенциальные силы и перемещения препятствуют смазке и повышают ударный износ.

Компания «Русэлпром – Морские системы» в 2019 году намерена представить винторулевую колонку для арктических судов, которая была разработана совместно со специалистами Крыловского государственного научного центра.

Отмечается, что внутри колонки будет находиться электродвигатель общей мощностью 6,5 МВт. Причем известно, что число оборотов на номинале составит 150, а максимальное количество будет достигать 200.

Гидродинамические испытания выявили оптимальный обвод движительного модуля, который по своим массогабаритным характеристикам превосходит западные аналоги.

Колонка для арктических судов будет сделана исключительно из российских запчастей, в этом году будут проведены испытания, после чего результаты представят заказчику. В «железе» колонки будут представлены ориентировочно в 2020-2021 году.

Случаи поломки лопастей ледокольных гребных винтов (ЛГВ) нередки

Минимальный ущерб в таких случаях — потери, связанные с изготовлением и заменой лопасти. Надежность ЛГВ обеспечивается конструктивным запасом прочности (в том числе лопастей), величина которого зависит от ледового класса судна. При этом снижается гидродинамическая эффективность ЛГВ. Но поломок такой пассивный подход не исключает, ибо из-за высокой степени неопределенности ледовых нагрузок на ледокольные гребные винты фактические их величины могут существенно превышать расчетные.

Дополнительно повысить надежность ЛГВ может активный подход, суть которого состоит в непрерывном наблюдении (мониторинге) и оценке текущего режима работы ЛГВ, а также в использовании данных мониторинга в системах управления (СУ) движением судна для безопасного выхода из опасных ситуаций, возникающих при ухудшении внешних условий. На ледокольных судах часто устанавливают винто-рулевые колонки (ВРК). Гребной вал ВРК расположен в гондоле, подвешенной на консоли, а механические ВРК содержат еще и Z-образную передачу.

Валопровод ВРК воспринимает ледовые нагрузки и от ЛГВ (через гребной вал), и через корпус ВРК. Виброактивность такого валопровода выше, чем традиционных валопроводов, защищенных корпусом судна. Поэтому задачи обеспечения надежности валопровода ВРК, ЛГВ и корпуса ВРК тесно связаны. Доступ внутрь ВРК закрыт или ограничен, и средства измерений приходится встраивать в ВРК, создавая промышленную измерительную систему, способную надежно работать длительное время. На ледокольных судах с ВРК активный подход целесообразно применять для повышения безопасности и надежности всей ВРК. Помимо снижения рисков поломки ЛГВ он позволит минимизировать время работы ВРК в режимах ускоренного износа ее валопровода.

Особенности винто-рулевых колонок (ВРК) ледокольных судов

Валопровод ледокольного судна подвержен статическим и усталостным повреждениям и содержит элементы, подверженные износу: опорные и упорные подшипники, а для механических ВРК — и зубчатые передачи. Наибольшую опасность для этих элементов валопровода представляют внешние ледовые нагрузки: радиальные и продольные нагрузки быстро разбивают упорный и опорные подшипники, разрушают дейдвудное уплотнение.

Динамические продольные и тангенциальные силы и перемещения препятствуют смазке и повышают ударный износ. Доступ к валопроводу ВРК для обслуживания затруднен, особенно в небольших механических ВРК, заполненных маслом, и требует постановки судна в док. Это повышает требования к надежности ВРК, и большое значение приобретают встроенные средства диагностики. Широкое распространение получили средства вибродиагностики, которые позволяют без разборки ВРК оценить техническое состояние валопровода, идентифицировать поврежденный элемент и дать рекомендации по объему и срокам его ремонта. Таким образом, реализуется техническое обслуживание по фактическому состоянию и существенно снижаются эксплуатационные расходы

Система комплексного мониторинга движительнорулевой колонки (КМ-ДРК)

КМ-ДРК способна передавать данные внешним информационным и управляющим системам для решения практических и научных задач, связанных с эксплуатацией судна. Экран оперативного контроля отображает общую оценку ВРК по шкале «НОРМА/ОПАСНО/ АВАРИЯ», а при возникновении опасной ситуации идентифицирует ее природу и источник. КМ-ДРК превращает ВРК в «интеллектуальное» средство управления (ВРК-КМ), способное оценивать свой режим работы и техническое состояние и информировать об этом экипаж и информационно-управляющие системы судна.

Но при быстром развитии опасной ситуации человек может не успеть принять и реализовать правильное решение. Поэтому для эффективной реализации интеллектуального потенциала КМ-ДРК необходима соответствующая СУ движением судна, которая, с одной стороны, учитывает структуру, возможности и ограничения энергетической системы судна, а с другой — «знает», как управлять элементами движительно-рулевого комплекса, чтобы безопасно вывести судно из опасной или аварийной ситуации.

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