Суднова система моніторингу для попередження ефекту коанда

Реферат: Суднова система моніторингу гвинтокермової установки для попередження ефекту Коанда містить п'єзодатчики, які розташовані подовж окружності дейдвудного підшипника валопроводу гвинтокермової установки, блок перетворювачів та мікроконтролер з видачею інформації по інтерфейсу RS-485. UA 100819 U (12) UA 100819 U UA 100819 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до систем моніторингу положення гвинтокермової установки (ГКУ) для попередження ефекту Коанда, що встановлюється на великі яхти і пасажирські судна, судна змішаного (ріка-море) плавання, буксири, рятувальні судна, плавучі бурові платформи та науково-дослідні судна, криголамні та військові кораблі прибережної зони [1-4]. Відома система на даний час складається з механічної протидії ефекту Коанда за рахунок нахилу балера всієї конструкції ще на етапі конструювання гвинтокермової установки для надання напрямку потоку води під кутом від днища судна [5]. Недоліки системи проявляються в зниженні загального коефіцієнта корисної дії конструкції за рахунок направлення потоку води не паралельно днищу судна. Іншим недоліком системи є те, що при роботі гвинто-кермової установки в реверсному режимі потік води вже направлений до днища судна, що викликає сприятливі умови для виникнення ефекту Коанда і в свою чергу призводить до втрати керованості судна. Найбільш близьким за технічною суттю та результатом, що досягається, до винаходу, що пропонується, є спосіб укладання гвинта в трубу з пелюстковими відбивачами або направляючу насадку [6]. У цьому випадку потік води постійно спрямований у бік, компенсуючи можливе виникнення ефекту Коанда. Недоліки системи, які обумовлені використанням направляючої насадки [7,8]: корпус насадки в тому місці, де лопаті гвинта найбільш підходять близько, піддається сильній корозії; при маневруванні з-за нахилу потоку спостерігається сильна вібрація ГКУ; при обростанні насадки шаром морських рослин і тварин ефективність ГКУ судна помітно падає; загальна конструкція гвинта з насадкою складніше у конструюванні і дорожче у виготовленні; постійне збільшене тертя потоку води скрізь направляючу насадку навіть у той час, коли ефект Коанда не проявляється; при роботі в реверсному режимі струмінь води вже направлена до днища судна посилюючи ефект Коанда. Задачею корисної моделі є створення системи моніторингу виникнення ефекту Коанда для подальшої мінімізації підвищеного зносу дейдвудного, упорного і опорних підшипників гвинтокермової установки. Поставлена задача вирішується тим, що суднова система моніторингу гвинтокермової установки для попередження ефекту Коанда, яка відрізняється тим, що містить п'єзодатчики, які розташовані подовж окружності дейдвудного підшипника валопроводу гвинтокермової установки, блок перетворювачів та мікроконтролер з видачею інформації по інтерфейсу RS-485. Технічний ефект досягається завдяки тому, що ефект Коанда полягає в тому, що струмінь води, що проходить через гвинт судна, прагне відхилитися у напрямку до днища і при певних умовах "прилипає" до неї. В процесі цього відхилення на гвинт з валопроводом починає діяти сила в напрямку дії ефекту. В результаті, по-перше, валопровід в свою чергу впливає на дейдвудний, упорний та опорні підшипники, що призводить до нерівномірного зносу останніх. По-друге, внаслідок прояву ефекту Коанда виникають труднощі з утриманням позиції судна. У зв'язку з конструктивною особливістю знаходження всій ГКУ нижче ватерлінії під днищем судна ускладнений підхід до діагностики, планового обслуговування і ремонту. На кресленні зображено ГКУ, яка змонтована на судні і напрям потоку при виникненні ефекту Коанда. Система містить: 1 - днище судна; 2 - балл ер; 3 - силова гондола; 4 - упорний підшипник; 5 валопровід; 6 та 8 - опорні підшипники; 7 - механічний або електричний пристрій; 9 - дейдвудний підшипник; 10 - гвинт; 11 - напрям потоку води. При виникненні ефекту Коанда гвинт 10 з валопроводом 5 під дією потоку води 11 зміщується вгору до днища 1, що призводить до нерівномірного зносу дейдвудного 9, упорного 4 та опорних підшипників 6, 8. У розрізі за А - А зображено принципова схема підключення системи моніторингу. Схема підключення містить: 12-19 - п'єзодатчики; 20 - корпус судна; 21 - діелектричний шар; 22 - негативний полюс; 23 - дейдвудний підшипник; 24 - валопровід; БП - блок перетворювачів; МК - мікроконтролер; RS-485 - інтерфейс промислового Ethernet. Робота складається з двох етапів: у стані спокою при відсутності ефекту Коанда сумарна напруга на електродах п'єзодатчиків 12-19 дорівнює нулю; в робочому стані при виникненні ефекту Коанда сумарна напруга на електродах п'єзодатчиків не дорівнює нулю. У цьому стані при виникненні ефекту Коанда валопровід 24 1 UA 100819 U 5 10 15 20 25 30 35 40 зміщується вгору і тисне на дейдвудний підшипник 23, який деформує п'єзодатчик 12. П'єзодатчик перетворює механічну деформацію в електричний сигнал, який подається по шині даних через блок перетворювачів БП на мікроконтролер МК і далі в промислову мережу Ethernet. Елементи винаходу можуть бути реалізовані згідно з відомими схемами: п'єзодатчики 12-19 (креслення) фірми Kеро Electronics типу MFT [9] або вібрації LDT0-028K [10]; блок перетворювачів (БП) - вимірювальні перетворювачі сигналів напруги від Phoenix Contact (креслення) MCR-VAC-UI-O-DC-2811103 [11]; мікроконтролер (МК) від Phoenix Contact (креслення) ILC 1xx-3хх серій [12]; інтерфейс RS-485 - функціональні модулі клемні Inline від Phoenix Contact (креслення) IB IL RS 485/422-2MBD-PAC-2862097 [13]. Джерела інформації: 1. Contra-rotating Azipod propulsion selected for Japanese fast ferries // The Naval Architect, June 2003, p. 6. 2. Highly manoeuvrable CRP Azipod solution for big boxships // MER, Oct. 2001, pp. 43-44. 3. Kurimo R., Poustoshniy A. V., Syrkin E. N. Azipod propulsion for passenger cruisers // NAV & HSMV International Conference, Sorrento, 18-21 March 1997. 4. IB Rothelstein, river icebreaker with Azipod propulsion for Osterreichische Donaukraftwerke AG // Ship & Boat, June 1995. 5. Представление движителей Azipod серии VI [Електронний ресурс]. http://www05.abb.com/global/scot/scot293.nsf/veritydisplay/908eb000f6546300cl 2577е5004191 aa/$file/azipod_vi_project_guide_ru.pdf. 6. Комплекс движительный гребной винт - направляющая насадка. Методика расчета и правила проектирования Текст.: ОСТ 5.4129-75. - М.: Изд-во стандартов, 1975.-202 с. 7. Судоремонт от А до Я. Направляющие насадки [Електронний ресурс]. http://sudoremont.blogspot.com/2014/07/napravlyaushie-nasadki.html. 8. Антоненко СВ. Судовые движители: учебное пособие. -Владивосток: ДВГТУ, 2007.-126 с. 9. Керо Electronics. Piezoelectric Element. Ceramic self-drive [Електронний ресурс]. : : http://www.chinaacoustic.com/prodList.php?type =0&fid=l&sid =18. 10. Measurement Specialties. Piezo Film Product Guide [Електронний ресурс]. - http://measspec.com/downloads/Piezo_Film_Product_Guide.pdf. 11. Список продукції Phoenix Contact: перетворювачі напруги змінного і постійного струму [Електронний ресурс]. https://www.phoenixcontact.com /online/portal/ua?uri=pxc-ocitemdetail:pid=2811103&library=uauk&tab=1. 12. Краткий каталог продукции Phoenix Contact 2014. Контроллеры. - С. 165 [Електронний ресурс]. https://www.phoenixcontact.com/assets /downloads_ed/local_ru/web_dwl_promotion/ KrakiyCatalog2014.pdf. 13. Список продукції Phoenix Contact: компоненти для систем введення/виведення [Електронний ресурс]. https://www.phoenixcontact.com /online/portal/ua?uri=pxc-ocitemdetail:pid=2862097&library=uauk&tab=1. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 45 Суднова система моніторингу гвинтокермової установки для попередження ефекту Коанда, яка відрізняється тим, що містить п'єзодатчики, які розташовані подовж окружності дейдвудного підшипника валопроводу гвинтокермової установки, блок перетворювачів та мікроконтролер з видачею інформації по інтерфейсу RS-485. 2 UA 100819 U Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП "Український інститут інтелектуальної власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3