Система рулевого управления, азимутальная движительная система и способ для поглощения тепла - RU2694418C1

Чертежи

Показать все 7 чертежа(ей)

Описание

Область техники, к которой относится изобретение

[0001] Настоящее изобретение относится к системе рулевого управления азимутальной движительной системы. Дополнительно, настоящее изобретение относится к азимутальной движительной системе. В частности, аспекты изобретения относятся к системе рулевого управления азимутальной движительной системы, содержащей систему амортизации толчков. Дополнительно, изобретение относится к способу для поглощения тепла, вырабатываемого во время ситуации чрезмерного крутящего момента системы рулевого управления азимутальной движительной системы. Кроме того, настоящее изобретение относится к способу для управления системой рулевого управления азимутальной движительной системы. Еще дополнительно, настоящее изобретение относится к машиночитаемому запоминающему устройству.

Уровень техники

[0002] Документ WO 2000/15495 A1 описывает общие движительные системы на основе гребных винтов судов, таких как пассажирские корабли, паромы, грузовые суда, портовые баржи, нефтяные танкеры, ледоколы, оффшорные суда и т.д., и гребные винтовые блоки, в которых оборудование, создающее тяговую мощность для гребного винтового вала, и зубчатые передачи позиционируются за пределами корпуса судна в специальной камере, гондоле или движительном блоке, поддерживаемом для вращения в связи с корпусом. Гребной винтовой блок также может использоваться для руления судном вместо отдельного рулевого редуктора. Обычно, эти блоки упоминаются как азимутальные движительные системы или гребные винторулевые устройства, и, например, заявитель в настоящей заявке предоставляет азимутальные блоки этого вида под торговой маркой "AZIPOD". В настоящее время, конструируются азимутальные движительные системы с мощностью более 20 МВт.

[0003] Азимутальная движительная система включает в себя один или более тяговых гребных винтов, смонтированных на валу, поддерживаемом в движительном блоке, который является практически поворотным вокруг вертикальной оси. Движительный блок присоединяется к нижнему концу конструкции вала, которая поворотно поддерживается в корпусе корабля, и нормально представляет собой прямой трубчатый элемент. Посредством поворота так называемого поворотного вала, можно направлять поток из движительного блока и, в силу этого, также от гребного винта в любом требуемом направлении.

[0004] Рулевая компоновка азимутальной движительной системы x s, в общем, реализуется таким образом, что зубчатое кольцо румпеля или аналогичный обод румпеля присоединен к трубчатому валу, который формирует ось качания системы x s, причем этот румпель вращается посредством использования гидравлических или электрических моторов, адаптированных с возможностью взаимодействовать с ним.

[0005] В случае если использована гидравлическая поворотная система, рабочее машинное оборудование, которое создает гидравлическое давление, требуемое в моторах, содержит один или более гидравлических насосов и один или более электрических моторов. Чтобы повышать эксплуатационную надежность рулевого редуктора и для удовлетворения требуемому уровню резервирования, гидромоторы могут размещаться в двух или более отдельных гидравлических схемах, каждая из которых может быть отделена от системы и переведена на холостой ход в случае неисправности.

[0006] В случае электрического руления, соответствующий уровень резервирования и функции работы на холостом ходу получаются посредством либо прямого присоединения электрических моторов к ободу румпеля, либо предпочтительно через редукторную передачу.

[0007] При нормальной работе, крутящий момент, требуемый для поворота движительного блока, зависит от расстояния плоскости вращения гребного винта от так называемой оси поворота или оси качания движительного блока. Типично, гребной винт расположен на конце движительного блока и в силу этого находится на относительно большом расстоянии от оси поворота движительного блока x s. Следовательно, относительно высокий крутящий момент требуется для поворота движительного блока. Управляемость судна, оснащенного азимутальной движительной системой, является превосходной, но крутящий момент, требуемый для поворота движительного блока, может быть высоким и увеличивается как функция тяговой мощности. Высокий крутящий момент вызывает проблемы, в частности, в тихоходных кораблях с высокой тягой гребного винта, таких как буксиры и ледоколы. Крутящий момент, требуемый для поворота движительного блока, может достигать высоких значений и в силу этого требует очень прочного рулевого машинного оборудования. Дополнительно, ситуации чрезмерного крутящего момента, например, могут возникать вследствие столкновений, по меньшей мере, части системы с кусками льда или другими объектами, когда движительный блок принудительно поворачивает вдоль сталкивающегося объекта во избежание повреждения.

[0008] Используется гидравлическая поворотная система, поскольку гидравлика позволяет легко получать относительно высокий крутящий момент, требуемый для поворота азимутального движительного блока, на относительно низкой частоте вращения. Одновременно, поворот и руление судна посредством гидравлики может легко и относительно точно управляться посредством использования традиционных насосов и клапанных механизмов и соответствующих гидравлических компонентов. Дополнительно, признаки поглощения толчков и ограничения крутящего момента, которые защищают механические части передачи мощности системы рулевого управления, наиболее надлежащим образом реализуются с гидравликой вследствие превосходного времени отклика и точности клапанов сброса гидравлического давления. Следовательно, система передачи гидравлической мощности рассматривается в качестве наиболее подходящего решения для систем рулевого управления, которые часто подвергаются воздействию высоких внешних нагрузок, которые вызывают ситуации чрезмерного крутящего момента.

[0009] Движительный блок должен иметь возможность поворачивать одновременно со сталкивающимся объектом таким образом, что повреждение не возникает в системе рулевого управления. Количество поглощенного тепла соответствует энергии потерь, которая создается в клапанах сброса давления, когда движительный блок принудительно поворачивает посредством сталкивающегося объекта. Традиционно, азимутальные движительные системы с гидравлическим рулением имеют четыре очень крупных гидравлических мотора, непосредственно соединенные с рулевым редуктором, включающей в себя ведущие шестерни. Клапаны сброса давления предпочтительно интегрируются в идентичный корпус с моторами, чтобы получать стандартное решение с очень прогнозируемыми динамическими свойствами. Крупные моторы содержат достаточный объем масла, чтобы поглощать тепло, вырабатываемое в ситуации чрезмерного крутящего момента. Ситуация чрезмерного крутящего момента, например, может возникать в арктических окружениях, когда движительная система часто подвергается столкновениям с кусками льда в ходе работы.

[0010] Превышение размеров частей системы рулевого управления должно исключаться. Тем не менее, использование меньших гидромоторов, работающих на увеличенной частоте вращения по сравнению с системой, содержащей крупные гидромоторы, может создавать проблему нагрева во время перемещения с чрезмерным крутящим моментом вследствие небольшого объема мотора, высокой частоты вращения и небольших объемов в рабочих линиях между клапанами сброса давления и портами мотора.

[0011] В связи с вышеизложенным, является преимущественным предоставлять азимутальную движительную систему или систему рулевого управления, которая содержит систему амортизации толчков, которая может поглощать тепло, вырабатываемое во время ситуации чрезмерного крутящего момента системы рулевого управления движительной системы, чтобы использовать небольшие моторы без испытывания проблем нагрева.

Сущность изобретения

[0012] Изобретение задается посредством признаков независимых пунктов формулы изобретения. Некоторые конкретные варианты осуществления задаются в зависимых пунктах формулы изобретения.

[0013] Согласно первому аспекту настоящего изобретения, предусмотрена система рулевого управления азимутальной движительной системы, причем система рулевого управления содержит, по меньшей мере, один гидромотор, выполненный с возможностью управлять азимутальной системой движительного блока, причем движительный блок размещается за пределами судна, контур циркуляции текучей среды, по меньшей мере, из одного гидромотора через отдельный гидравлический блок защиты от перегрузок и обратно в мотор, блок защиты от перегрузок содержит блок сброса давления и блок управления теплообменом, при этом блок сброса давления содержит клапан сброса давления, и блок управления теплообменом содержит теплоаккумулятор, теплообменник или комбинацию означенного, при этом контур циркуляции текучей среды, содержащий блок защиты от перегрузок, выполнен с возможностью, по меньшей мере, частично поглощать тепло, вырабатываемое во время поворота движительного блока.

[0014] Различные варианты осуществления первого аспекта могут содержать, по меньшей мере, один признак из следующего списка:

- система рулевого управления выполнена с возможностью разрешать движительному блоку поворачивать одновременно со сталкивающимся объектом, когда определенный предварительно заданный уровень давления нагрузки превышается,

- поворот движительного блока возникает за счет критического крутящего момента, вызываемого посредством внешней силы,

- поворот движительного блока, вызываемый посредством внешней силы, представляет ситуацию чрезмерного крутящего момента системы рулевого управления,

- теплоаккумулятор содержит магистральный трубопровод или бак выравнивания температуры либо и то, и другое,

- по меньшей мере, часть блока управления теплообменом размещается последовательно с блоком сброса давления,

- бак выравнивания температуры выполнен с возможностью принимать нагретый выходящий поток текучей среды клапана сброса давления и предоставлять поток заполняющей текучей среды в гидравлический объем, с которым соединяется впускное отверстие гидромотора,

- температура выходящего потока текучей среды бака выравнивания температуры меньше температуры выходящего потока текучей среды при сбросе давления,

- бак выравнивания температуры выполнен с возможностью увеличивать вращательный объем контура циркуляции текучей среды,

- бак выравнивания температуры выполнен с возможностью увеличивать теплоемкость контура циркуляции текучей среды,

- система рулевого управления содержит гидравлические взаимные соединения, по меньшей мере, между одним гидромотором и блоком защиты от перегрузок,

- гидравлическое взаимное соединение, по меньшей мере, один гидромотор и блок защиты от перегрузок выполнены с возможностью обеспечивать циркуляцию текучей среды,

- контур циркуляции текучей среды выполнен с возможностью снижать температуру текучей среды в контуре циркуляции текучей среды посредством теплоотвода или охладителя,

- бак выравнивания температуры выполнен с возможностью снижать температуру текучей среды в контуре циркуляции текучей среды посредством теплоотвода или охладителя,

- контур циркуляции текучей среды содержит систему с текучей средой под давлением подкачки, соединенную с блоком защиты от перегрузок,

- редуктор размещается, по меньшей мере, между одним гидромотором и рулевым редуктором движительной системы,

- блок управления теплообменом отделен от блока сброса давления,

- блок управления теплообменом и блок сброса давления интегрируются,

- температура выходящего потока текучей среды бака выравнивания температуры меньше на 10 (°C), меньше на 15 (°C), меньше на 20 (°C) или меньше на 35 (°C) температуры выходящего потока текучей среды при сбросе давления,

- объем бака выравнивания температуры выполнен с возможностью удерживать, по меньшей мере, 5 (л), по меньшей мере, 10 (л), по меньшей мере, 15 (л) или, по меньшей мере, 20 (л) текучей среды,

- система рулевого управления реализуется или соединяется с азимутальной движительной системой.

[0015] Согласно второму аспекту настоящего изобретения, предусмотрена азимутальная движительная система, содержащая, по меньшей мере, один гидромотор, выполненный с возможностью управлять азимутальной системой движительного блока, причем движительный блок размещается за пределами судна, контур циркуляции текучей среды, по меньшей мере, из одного гидромотора через отдельный гидравлический блок защиты от перегрузок и обратно в мотор, блок защиты от перегрузок содержит блок сброса давления и блок управления теплообменом, при этом блок сброса давления содержит клапан сброса давления, и блок управления теплообменом содержит теплоаккумулятор, теплообменник или комбинацию означенного, при этом контур циркуляции текучей среды, содержащий блок защиты от перегрузок, выполнен с возможностью, по меньшей мере, частично поглощать тепло, вырабатываемое во время поворота движительного блока.

[0016] Различные варианты осуществления второго аспекта могут содержать, по меньшей мере, один признак из следующего списка:

- азимутальная движительная система выполнена с возможностью разрешать движительному блоку поворачивать одновременно со сталкивающимся объектом, когда определенный предварительно заданный уровень давления нагрузки превышается,

- поворот движительного блока возникает за счет критического крутящего момента, вызываемого посредством внешней силы,

- поворот движительного блока, вызываемый посредством внешней силы, представляет ситуацию чрезмерного крутящего момента системы рулевого управления,

- по меньшей мере, часть блока управления теплообменом размещается последовательно с блоком сброса давления,

- теплоаккумулятор содержит магистральный трубопровод или бак выравнивания температуры либо и то, и другое,

- бак выравнивания температуры выполнен с возможностью принимать нагретый выходящий поток текучей среды клапана сброса давления и предоставлять поток заполняющей текучей среды в гидравлический объем, с которым соединяется впускное отверстие гидромотора,

- бак выравнивания температуры выполнен с возможностью увеличивать вращательный объем контура циркуляции текучей среды,

- бак выравнивания температуры выполнен с возможностью увеличивать теплоемкость контура циркуляции текучей среды,

- температура выходящего потока текучей среды бака выравнивания температуры меньше температуры выходящего потока текучей среды при сбросе давления,

- система содержит гидравлические взаимные соединения, по меньшей мере, между одним гидромотором и блоком защиты от перегрузок,

- гидравлическое взаимное соединение, по меньшей мере, один гидромотор и блок защиты от перегрузок выполнены с возможностью обеспечивать циркуляцию текучей среды,

- контур циркуляции текучей среды содержит систему с текучей средой под давлением подкачки, соединенную с блоком защиты от перегрузок,

- редуктор размещается, по меньшей мере, между одним гидромотором и рулевым редуктором движительной системы,

[0017] Согласно третьему аспекту настоящего изобретения, предусмотрен способ для поглощения тепла, вырабатываемого во время ситуации чрезмерного крутящего момента системы рулевого управления азимутальной движительной системы, при этом способ содержит разрешение движительному блоку поворачивать одновременно со сталкивающимся объектом, причем движительный блок размещается за пределами судна, циркуляцию текучей среды из гидромотора через отдельный гидравлический блок защиты от перегрузок и обратно в мотор, при этом блок защиты от перегрузок содержит блок сброса давления и блок управления теплообменом, при этом блок сброса давления содержит клапан сброса давления, и блок управления теплообменом содержит теплоаккумулятор, теплообменник или комбинацию означенного, и поглощение, по меньшей мере, части вырабатываемого тепла посредством блока защиты от перегрузок.

[0018] Различные варианты осуществления третьего аспекта могут содержать, по меньшей мере, один признак из следующего списка:

- способ, дополнительно содержащий прием нагретого выходящего потока текучей среды клапана сброса давления и предоставление потока заполняющей текучей среды в объем на впускном отверстии гидромотора,

- способ, еще дополнительно содержащий передачу тепла в направлении от текучей среды, присутствующей в блоке защиты от перегрузок, посредством теплоотвода, который соединяется с теплоаккумулятором или интегрируется в теплоаккумулятор.

[0019] Согласно четвертому аспекту настоящего изобретения, предусмотрен способ для управления азимутальной движительной системой, при этом способ содержит разрешение движительному блоку поворачивать, причем движительный блок размещается за пределами судна, циркуляцию текучей среды из гидромотора через клапан сброса давления в бак выравнивания температуры и обратно в мотор, и поглощение, по меньшей мере, части тепла, вырабатываемого во время ситуации чрезмерного крутящего момента системы рулевого управления движительной системы вследствие столкновения, по меньшей мере, части системы со льдом или любым другим объектом посредством бака выравнивания температуры.

[0020] Согласно пятому аспекту настоящего изобретения, предусмотрено машиночитаемое запоминающее устройство, имеющее сохраненным набор машинореализуемых инструкций, допускающих инструктирование вычислительному устройству, поддерживающему связь с азимутальной движительной системой или поддерживающему связь с системой 30 рулевого управления азимутальной движительной системы, соединять теплообменник с контуром циркуляции текучей среды на основе измерения температуры текучей среды в части блока защиты от перегрузок или управлять потоком текучей среды охлаждающей жидкости теплообменника, соединенного с контуром циркуляции текучей среды, на основе измерения температуры текучей среды в части блока защиты от перегрузок или непосредственно обмениваться текучей средой, присутствующей в блоке защиты от перегрузок, посредством активно управляемого клапанного соединения из объема текучей среды теплоаккумулятора в линию бака или соответствующую линию более низкого давления.

[0021] Существенные преимущества получаются посредством конкретных вариантов осуществления настоящего изобретения. Конкретные варианты осуществления настоящего изобретения предоставляют азимутальную движительную систему. Конкретные другие варианты осуществления настоящего изобретения предоставляют способ для поглощения тепла, вырабатываемого во время ситуации чрезмерного крутящего момента системы рулевого управления азимутальной движительной системы. Дополнительно, конкретные другие варианты осуществления настоящего изобретения предоставляют способ для управления азимутальной движительной системой.

[0022] Согласно конкретным вариантам осуществления настоящего изобретения, тепло, вырабатываемое во время ситуации чрезмерного крутящего момента системы рулевого управления азимутальной движительной системы, может поглощаться. Следовательно, существенно меньшие гидромоторы могут использоваться в системе. Конкретные варианты осуществления настоящего изобретения, например, обеспечивают использование относительно небольших гидромоторов на арктических судах или ледоколах.

[0023] Небольшие гидромоторы являются более компактными, чем моторы, используемые в настоящее время, за счет этого уменьшая вес, размеры и затраты движительной системы. Доступность и многообразие меньших моторов гораздо больше по сравнению с крупными на рынке. Движительный блок может компоноваться посредством использования стандартных компонентов без внесения дальнейших изменений в систему. Дополнительно, система может изготавливаться в промышленных масштабах.

Краткое описание чертежей

[0024] Для более полного понимания конкретных вариантов осуществления настоящего изобретения и их преимуществ, теперь следует обратиться к нижеприведенным описаниям, рассматриваемым в сочетании с прилагаемыми чертежами. На чертежах:

[0025] Фиг. 1 иллюстрирует схематичный вид азимутальной движительной системы в соответствии, по меньшей мере, с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения,

[0026] Фиг. 2 иллюстрирует схематичный вид азимутальной движительной системы, содержащей теплоотвод в соответствии, по меньшей мере, с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения,

[0027] Фиг. 3 иллюстрирует схематичный вид азимутальной движительной системы, содержащей редуктор в соответствии, по меньшей мере, с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения,

[0028] Фиг. 4 иллюстрирует схематичный вид схемы контура циркуляции текучей среды в соответствии, по меньшей мере, с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения,

[0029] Фиг. 5 иллюстрирует схематичный вид схемы контура циркуляции текучей среды системы рулевого управления азимутальной движительной системы в соответствии, по меньшей мере, с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения во время ситуации чрезмерного крутящего момента системы рулевого управления,

[0030] Фиг. 6 иллюстрирует схематичный вид схемы контура циркуляции текучей среды системы рулевого управления азимутальной движительной системы в соответствии, по меньшей мере, с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения во время ситуации чрезмерного крутящего момента системы рулевого управления, и

[0031] Фиг. 7 иллюстрирует схематичный вид схемы контура циркуляции текучей среды системы рулевого управления азимутальной движительной системы, содержащей блок защиты от перегрузок в соответствии, по меньшей мере, с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание вариантов осуществления

[0032] Конкретные варианты осуществления настоящего изобретения относятся к азимутальной движительной системе, содержащей систему амортизации толчков. Система амортизации толчков сконструирована с возможностью поглощать тепло, вырабатываемое во время ситуации чрезмерного крутящего момента системы рулевого управления движительной системы. Такая ситуация чрезмерного крутящего момента, например, может иметь место, когда, по меньшей мере, часть движительной системы подвергается столкновениям с кусками льда или любыми другими объектами. Система допускает поглощение таких толчков посредством разрешения движительному блоку поворачивать одновременно со сталкивающимся объектом в подходящем направлении и поглощения вырабатываемого тепла.

[0033] На фиг. 1, проиллюстрирован схематичный вид азимутальной движительной системы 1 в соответствии, по меньшей мере, с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения. Движительная система 1 включает в себя оборудование для создания тяговой мощности для гребного винтового вала и зубчатой передачи, позиционированной за пределами корпуса 12 судна в специальном движительном блоке 3, поддерживаемом для вращения в связи с корпусом 12.

[0034] Азимутальная движительная система 1 содержит множество гидромоторов 2, выполненных с возможностью управлять системой рулевого управления движительного блока 3, который размещается за пределами судна. Термин "управлять" означает то, что движительный блок 3 движительной системы 1 может поворачиваться относительно корпуса 12 вокруг вертикальной оси вращения. Типично, движительный блок 3 может поворачиваться неограниченно в обоих направлениях относительно корпуса 12. Движительная система, например, может включать в себя четыре или шесть гидромоторов, соединенных с рулевым редуктором движительной системы 1. На фиг. 1, показан только один гидромотор 2.

[0035] Система 1 дополнительно включает в себя систему амортизации толчков, содержащую контур циркуляции текучей среды из гидромотора 2 через клапан 5 сброса давления в бак 6 выравнивания температуры и обратно в мотор 2. Типично, масло используется в качестве текучей среды в контуре циркуляции текучей среды. Бак 6 выравнивания температуры выполнен с возможностью, по меньшей мере, частично поглощать тепло, вырабатываемое во время ситуации чрезмерного крутящего момента системы рулевого управления движительной системы 1. Бак 6 выравнивания температуры также может называться, например, лабиринтом для текучей среды или резервуаром стабилизации температуры. Гидромотор 2, клапан 5 сброса давления и бак 6 выравнивания температуры каждого контура циркуляции текучей среды размещаются в судне.

[0036] Например, в случае если, по меньшей мере, часть движительной системы 1 подвергается столкновениям с кусками льда или любым другим объектом 14 в ходе работы, движительный блок 3 имеет возможность поворачивать одновременно со сталкивающимся объектом 14 таким образом, что повреждение не вызывается в системе рулевого управления. Следовательно, давление в гидромоторе 2 увеличивается. При определенном уровне давления, клапан 5 сброса давления открывается, когда рабочее давление превышает заданное давление клапана сброса давления. Такой поворот движительного блока 3, вызываемый посредством внешней силы, представляет ситуацию чрезмерного крутящего момента системы рулевого управления, при которой текучая среда гидравлической системы нагревается. Выходящий поток 13 текучей среды гидромотора вытекает из гидромотора 2 в клапан 5 сброса давления. Затем, выходящий поток 7 текучей среды клапана сброса давления протекает в направлении теплоаккумулятора, к примеру, бака 6 выравнивания температуры и/или теплообменника, через трубопровод 9. Бак 6 выравнивания температуры представляет замену для длинного магистрального трубопровода и может выступать в качестве буферного объема для горячего выходящего потока 7 текучей среды при сбросе давления. Бак 6 выравнивания температуры, например, может содержать трубопроводный лабиринт, чтобы предоставлять замену для длинного магистрального трубопровода. Дополнительно, например, в баке 6 выравнивания температуры температура текучей среды может уменьшаться. Другими словами, бак 6 выравнивания температуры может быть выполнен с возможностью снижать температуру нагретого поступающего выходящего потока 7 текучей среды клапана сброса давления. Количество поглощенного тепла соответствует энергии потерь, которая создается, когда текучая среда принудительно протекает через клапан сброса давления посредством мотора 2, который выступает в качестве насоса, когда движительный блок принудительно поворачивает посредством сталкивающегося объекта 14. Затем, выходящий поток 8 текучей среды бака выравнивания температуры может протекать обратно в гидромотор 2. Температура выходящего потока 8 текучей среды бака выравнивания температуры, возвращающегося в гидромотор 2, меньше температуры выходящего потока 7 текучей среды клапана сброса давления.

[0037] Бак 6 выравнивания температуры увеличивает вращательный объем контура циркуляции текучей среды. Согласно конкретным вариантам осуществления, объем бака 6 выравнивания температуры выполнен с возможностью удерживать текучую среду в диапазоне между 5 (л) и 20 (л), например, по меньшей мере, 10 (л) или, по меньшей мере, 15 (л). Температура выходящего потока 8 текучей среды бака выравнивания температуры является относительно невысокой при условии, что общая пропускная способность бака 6 выравнивания температуры не превышена значительно посредством выходящего потока 7 текучей среды клапана сброса давления.

[0038] Следует отметить, что вместо включения бака 6 выравнивания температуры между клапаном 5 сброса давления и гидромотором 2, только прямой или изогнутый трубопровод может размещаться между клапаном 5 сброса давления и гидромотором 2, чтобы формировать круг циркуляции текучей среды. Трубопровод может иметь подходящую площадь поперечного сечения и/или длину, чтобы предоставлять достаточный объем текучей среды в контуре циркуляции текучей среды.

[0039] Система 1 позволяет исключать проблему нагрева в рабочей линии между клапаном 5 сброса давления и портом мотора во время ситуации чрезмерного крутящего момента системы рулевого управления. Текучая среда, присутствующая в контуре циркуляции текучей среды, может циркулировать многократно через идентичный контур из гидромотора 2 через клапан 5 сброса давления и через бак 6 выравнивания температуры.

[0040] На фиг. 2, проиллюстрирован схематичный вид азимутальной движительной системы 1, содержащей теплоотвод 10 в соответствии, по меньшей мере, с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения. Например, теплоаккумулятор может включать в себя теплоотвод 10, содержащий трубопроводную систему для направления рабочей текучей среды через трубопроводную систему, т.е. газ или жидкость могут протекать через трубопроводную систему теплоотвода 10, чтобы передавать тепло в направлении от текучей среды, присутствующей в теплоаккумуляторе, например, в баке 6 выравнивания температуры. Типично, жидкость, такая как масло, вода или водно-гликолевая смесь, используется в качестве рабочей текучей среды.

[0041] Согласно другим вариантам осуществления, теплоотвод 10 может содержать охлаждающие ребра или другие объекты, выступающие в направлении от бака 6 выравнивания температуры, чтобы увеличивать полезную площадь теплопередачи. Такие охлаждающие ребра или объекты, выступающие в направлении от бака 6 выравнивания температуры, могут размещаться вместо или в дополнение к теплоотводу 10, содержащему трубопроводную систему для направления рабочей текучей среды через трубопроводную систему. Охлаждающие ребра или объекты, выступающие в направлении от бака 6 выравнивания температуры, например, могут быть изготовлены из меди, алюминия или любого другого материала, имеющего подходящую теплопроводность.

[0042] Согласно другому варианту осуществления, текучая среда под давлением подкачки может протекать через бак 6 выравнивания температуры таким образом, что она постоянно промывает бак 6 выравнивания температуры. Конечно, также такая система активного охлаждения дополнительно может содержать охлаждающие ребра или объекты, выступающие в направлении от бака 6 выравнивания температуры.

[0043] Период времени, разрешенный между последовательными столкновениями со льдом или столкновениями с другими объектами 14 без перегрева гидравлической системы, может быть очень коротким вследствие охлаждения текучей среды, присутствующей в баке 6 выравнивания температуры. Следовательно, арктические суда и ледоколы, включающие в себя азимутальную движительную систему 1 для тяги судна, например, могут содержать такую систему для (активного) охлаждения текучей среды, присутствующей в баке 6 выравнивания температуры.

[0044] Система 1 позволяет исключать проблему нагрева в рабочей линии между клапаном 5 сброса давления и портом мотора во время ситуации чрезмерного крутящего момента системы рулевого управления. Текучая среда, присутствующая в контуре циркуляции текучей среды, может циркулировать многократно через идентичный контур из гидромотора 2 через клапан 5 сброса давления и через бак 6 выравнивания температуры.

[0045] На фиг. 3, проиллюстрирован схематичный вид азимутальной движительной системы 1, содержащей редуктор 11 в соответствии, по меньшей мере, с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения. Гидромотор 2 соединяется с рулевым редуктором движительной системы через редуктор 11, например, планетарный редуктор. Движительная система 1 еще дополнительно включает в себя теплоаккумулятор, например, бак выравнивания температуры, содержащий теплоотвод 10.

[0046] Посредством размещения редуктора 11 между гидромотором 2 и ведущими шестернями рулевого редуктора системы 1, требуемые перегрузочные способности по крутящему моменту могут удовлетворяться при одновременном использовании меньшего гидромотора. Система 1 также позволяет исключать проблему нагрева в рабочей линии между клапаном 5 сброса давления и портом мотора во время ситуации чрезмерного крутящего момента системы рулевого управления. Текучая среда, присутствующая в контуре циркуляции текучей среды, может циркулировать многократно через идентичный контур из гидромотора 2 через клапан 5 сброса давления и через бак 6 выравнивания температуры.

[0047] На фиг. 4, проиллюстрирован схематичный вид схемы контура циркуляции текучей среды в соответствии, по меньшей мере, с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения. Показан контур 4 циркуляции текучей среды из гидромотора в клапан сброса давления в теплоаккумулятор и обратно в гидромотор. Теплоаккумулятор, например, может представлять собой бак 6 выравнивания температуры.

[0048] На фиг. 5, проиллюстрирован схематичный вид схемы контура циркуляции текучей среды системы 30 рулевого управления азимутальной движительной системы 1 в соответствии, по меньшей мере, с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения во время ситуации чрезмерного крутящего момента системы 30 рулевого управления. Система 30 рулевого управления включает в себя насосный модуль 16 и модуль 15 мотора.

[0049] Насосный модуль 16 содержит электрический мотор 17, который вращает гидравлический насос 18. Насосный модуль 16 дополнительно может содержать подкачивающий насос 19, функции 20 заполнения и функции 21 промывания.

[0050] Модуль 15 мотора содержит гидромотор 2, который соединяется с ведущими шестернями 29 через редуктор 11. Модуль 15 мотора дополнительно содержит контур 4 циркуляции текучей среды из гидромотора 2 через второй клапан 23 сброса давления в теплоаккумулятор, например, бак 6 выравнивания температуры, через первый контрольный наполнительный клапан 24 и обратно в мотор 2. Модуль 15 мотора дополнительно содержит первый клапан 22 сброса давления и второй контрольный наполнительный клапан 25. Первый клапан 22 сброса давления и второй контрольный наполнительный клапан 25 не являются частью контура 4 циркуляции текучей среды во время ситуации чрезмерного крутящего момента с перемещением против часовой стрелки ведущей шестерни 29, как показано на фиг. 5. Дополнительно, модуль 15 мотора содержит клапанное соединение 26, которое, например, может представлять собой отсечной клапан или пропорциональный клапан.

[0051] Подкачивающий насос 19 может соединяться с баком 6 выравнивания температуры через впускной контрольный клапан 27 подкачивающей линии. Бак 6 выравнивания температуры может постоянно промываться с помощью текучей среды посредством подкачивающего насоса 19.

[0052] На фиг. 6, проиллюстрирован схематичный вид схемы контура циркуляции текучей среды системы 30 рулевого управления азимутальной движительной системы 1 в соответствии, по меньшей мере, с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения во время ситуации чрезмерного крутящего момента системы 30 рулевого управления. Система рулевого управления включает в себя насосный модуль 16 и модуль 15 мотора.

[0053] Насосный модуль 16 содержит электрический мотор 17 и гидравлический насос 18, и он также может содержать подкачивающий насос 19, функции 20 заполнения и функции 21 промывания.

[0054] Модуль 15 мотора содержит гидромотор 2, который соединяется с ведущими шестернями 29 через редуктор 11. Модуль 15 мотора дополнительно содержит контур 4 циркуляции текучей среды из гидромотора 2 через первый клапан 22 сброса давления в теплоаккумулятор, например, бак 6 выравнивания температуры, через второй контрольный наполнительный клапан 25 и обратно в мотор 2. Модуль 15 мотора дополнительно содержит второй клапан 23 сброса давления и первый контрольный наполнительный клапан 24. Второй клапан 23 сброса давления и первый контрольный наполнительный клапан 24 не являются частью контура 4 циркуляции текучей среды во время перемещения по часовой стрелке ведущей шестерни 29, как показано на фиг. 6.

[0055] Подкачивающий насос 19 может соединяться с баком 6 выравнивания температуры через впускной контрольный клапан 27 подкачивающей линии. Бак 6 выравнивания температуры может постоянно промываться с помощью текучей среды посредством подкачивающего насоса 19.

[0056] Система 30 рулевого управления дополнительно содержит вычислительное устройство 31. Предусмотрено машиночитаемое запоминающее устройство, имеющее сохраненным набор машинореализуемых инструкций, допускающих инструктирование вычислительному устройству 31, поддерживающему связь с азимутальной движительной системой 1 или поддерживающему связь с системой 30 рулевого управления азимутальной движительной системы 1, соединять теплообменник с контуром 4 циркуляции текучей среды на основе измерения температуры текучей среды в части блока защиты от перегрузок или управлять потоком текучей среды охлаждающей жидкости теплообменника, соединенного с контуром циркуляции текучей среды, на основе измерения температуры текучей среды в части блока защиты от перегрузок или непосредственно обмениваться текучей средой, присутствующей в блоке защиты от перегрузок, посредством активно управляемого клапанного соединения 26 из объема текучей среды теплоаккумулятора в линию бака или соответствующую линию более низкого давления. Клапанное соединение 26, например, может представлять собой отсечной клапан или пропорциональный клапан.

[0057] На фиг. 7, схематичный вид схемы контура циркуляции текучей среды системы 30 рулевого управления азимутальной движительной системы 1, содержащей блок 32 защиты от перегрузок в соответствии, по меньшей мере, с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения. Система 30 рулевого управления содержит, по меньшей мере, один гидромотор 2, выполненный с возможностью управлять азимутальной системой движительного блока 3, который размещается за пределами судна. Система 30 рулевого управления дополнительно включает в себя контур 4 циркуляции текучей среды, по меньшей мере, из одного гидромотора 2 через отдельный гидравлический блок 32 защиты от перегрузок и обратно в мотор 2. Блок (32) защиты от перегрузок является частью контура (4) циркуляции текучей среды. Другими словами, контур (4) циркуляции текучей среды содержит блок (32) защиты от перегрузок. Блок 32 защиты от перегрузок содержит блок 34 сброса давления и блок 33 управления теплообменом. Блок 34 сброса давления содержит клапан 5 сброса давления, и блок 33 управления теплообменом содержит теплоаккумулятор, теплообменник или комбинацию означенного. Контур 4 циркуляции текучей среды выполнен с возможностью, по меньшей мере, частично поглощать тепло, вырабатываемое во время поворота движительного блока 3.

[0058] Система 30 рулевого управления выполнена с возможностью разрешать движительному блоку 3 поворачивать одновременно со сталкивающимся объектом. Поворот движительного блока 3 возникает за счет критической внешней силы. Поворот движительного блока 3, вызываемый посредством внешней силы, представляет ситуацию чрезмерного крутящего момента системы 30 рулевого управления. По меньшей мере, часть блока управления теплообменом размещается последовательно с блоком сброса давления. Теплоаккумулятор может содержать, например, магистральный трубопровод или бак 6 выравнивания температуры либо и то, и другое. Бак 6 выравнивания температуры выполнен с возможностью принимать нагретый выходящий поток текучей среды клапана 5 сброса давления и предоставлять поток заполняющей текучей среды в гидравлический объем, с которым соединяется впускное отверстие гидромотора. Температура выходящего потока 8 текучей среды бака выравнивания температуры меньше температуры выходящего потока 7 текучей среды при сбросе давления. Система 30 рулевого управления содержит гидравлические взаимные соединения, по меньшей мере, между одним гидромотором 2 и блоком 32 защиты от перегрузок. Гидравлическое взаимное соединение, по меньшей мере, один гидромотор 2 и блок 32 защиты от перегрузок выполнены с возможностью обеспечивать циркуляцию текучей среды.

[0059] Следует понимать, что раскрытые варианты осуществления изобретения не ограничены конкретными структурами, этапами процесса или материалами, раскрытыми в данном документе, но расширяются на их эквиваленты, как должны признавать специалисты в релевантных областях техники. Также следует понимать, что терминология, используемая в данном документе, используется только в целях описания конкретных вариантов осуществления и не имеет намерение быть ограничивающей.

[0060] Ссылка в данном подробном описании на "один вариант осуществления" или "вариант осуществления" означает, что конкретный признак, структура или характеристика, описанная в связи с вариантом осуществления, включена, по меньшей мере, в один вариант осуществления настоящего изобретения. Таким образом, вхождения фраз "в одном варианте осуществления" или "в варианте осуществления" в различных местах данного подробного описания не обязательно ссылаются на один и тот же вариант осуществления. Если ссылаются на числовое значение с использованием такого термина, как, например, "примерно" или "практически", точное числовое значение также раскрывается.

[0061] При использовании в данном документе, множество предметов, конструктивных элементов, составных элементов и/или материалов может представляться в общем списке для удобства. Тем не менее, эти списки должны истолковываться, как если каждый элемент списка индивидуально идентифицируется в качестве отдельного и уникального элемента. Таким образом, отдельные элементы такого списка не должны истолковываться в качестве фактического эквивалента других элементов идентичного списка исключительно на основе их представления в общей группе без указаний обратного. Помимо этого, различные варианты осуществления и пример настоящего изобретения могут упоминаться в данном документе вместе с альтернативами для их различных компонентов. Следует понимать, что такие варианты осуществления, примеры и альтернативы не должны истолковываться в качестве фактических эквивалентов друг друга, а должны рассматриваться как отдельные и автономные представления настоящего изобретения.

[0062] Помимо этого, описанные признаки, структуры или характеристики могут комбинироваться любым надлежащим образом в одном или более вариантов осуществления. В этом описании, предоставляется множество конкретные подробностей, к примеру, примеров длин, ширин, форм и т.д., чтобы предоставлять полное понимание вариантов осуществления изобретения. Тем не менее, специалисты в данной области техники должны признавать, что изобретение может осуществляться на практике без одной или более конкретных подробностей или с другими способами, компонентами, материалами и т.д. В других случаях, известные структуры, материалы или операции не показываются или описываются подробно, чтобы исключать затруднение понимания аспектов изобретения.

[0063] Хотя вышеприведенные примеры иллюстрируют принципы настоящего изобретения в одном или более конкретных вариантов применения, специалистам в данной области техники должно быть очевидным, что множество модификаций по форме, использованию и подробностям реализации могут вноситься без осуществления дара изобретательства и без отступления из принципов и принципов изобретения. Соответственно, не подразумевается, что изобретение должны быть ограничено, за исключением формулы изобретения, изложенной ниже.

[0064] Глаголы "содержать" и "включать в себя" используются в этом документе в качестве открытых ограничений, которые ни исключают, ни требуют существования также неизложенных признаков. Признаки, изложенные в зависимых пунктах формулы изобретения, являются взаимно свободно комбинируемыми, если явно не указано иное. Кроме того, следует понимать, что использование "a" или "an", т.е. формы единственного числа, в этом документе не исключает множество.

Промышленная применимость

[0065] По меньшей мере, некоторые варианты осуществления настоящего изобретения находят промышленное применение в тяге арктических судов и ледоколов.

Список ссылочных позиций

1 - движительная система

2 - гидромотор

3 - движительный блок

4 - контур циркуляции текучей среды

5 - клапан сброса давления

6 - бак выравнивания температуры

7 - выходящий поток текучей среды клапана сброса давления

8 - выходящий поток текучей среды бака выравнивания температуры

9 - трубопровод

10 - теплоотвод

11 - редуктор

12 - корпус

13 - выходящий поток текучей среды гидромотора

14 - объект

15 - модуль мотора

16 - насосный модуль

17 - электрический мотор

18 - гидравлический насос

19 - подкачивающий насос

20 - функции заполнения

21 - функции промывания

22 - первый клапан сброса давления

23 - второй клапан сброса давления

24 - первый контрольный наполнительный клапан

25 - второй контрольный наполнительный клапан

26 - клапанное соединение

27 - впускной контрольный клапан подкачивающей линии

28 - диафрагма измерения параметров промывающего потока

29 - ведущая шестерня

30 - система рулевого управления

31 - вычислительное устройство

32 - блок защиты от перегрузок

33 - блок управления теплообменом

34 - блок сброса давления

Список библиографических ссылок

Патентные документы

WO 2000/15495 A1

Непатентные документы

Реферат

Изобретение относится к системе рулевого управления азимутальной движительной системы. Система рулевого управления азимутальной движительной системы содержит по меньшей мере один гидромотор, контур циркуляции текучей среды, блок защиты от перегрузок и блок сброса давления. Гидромотор выполнен с возможностью управления азимутальной системой движительного блока. Движительный блок размещается за пределами судна. Блок защиты от перегрузок содержит блок сброса давления и блок управления теплообменом. Блок сброса давления содержит клапан сброса давления, а блок управления теплообменом содержит теплоаккумулятор, теплообменник или комбинацию означенного. Контур циркуляции текучей среды содержит блок защиты от перегрузок и выполнен с возможностью по меньшей мере частично поглощать тепло, вырабатываемое во время поворота движительного блока. Достигается уменьшение веса, размеров и затрат движительной системы. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 7 ил.

Формула