ГРЕБНОЙ ВИНТ Российский патент 1998 года по МПК B63H1/26 B63H1/14 

Изобретение относится к судостроению, а именно к гребным винтам, используемым в качестве движителя судна.

Известен гребной винт, содержащий ступицу с присоединенными к ней лопастями, снабженными на нагнетательной поверхности дополнительными лопастями (СССР, а.с. 654490, кл. B 63 H 1/26, 1975). За счет наличия на лопастях двух дополнительных лопастей для создания упора в движение будет вовлечена дополнительная масса воды, что позволяет повысить тягу, развиваемую винтом.

Недостатком этого гребного винта является низкий КПД вследствие повышенного поперечного сечения винта в местах крепления дополнительных лопастей к основным.

наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является гребной винт, содержащий ступицу с присоединенными к ней лопастями выпукло-вогнутого сечения с рабочими поверхностями, представляющими из себя участки винтовой поверхности постоянного или переменного шага (Сандлер Л.Б. Практические методы расчета ходкости судов внутреннего плавания. - Новосибирск: Новосиб. ин-тут инженеров водн. транспорта, 1970, с. 59-60). Шаг винтовой линии такого винта уменьшается к периферии, что снижает опасность наступления кавитации и выравнивает упор винта в гидродинамическом сечении.

Недостатком этого гребного винта является наличие "спутной" расширяющейся струи и вследствие этого низкий КПД, что в конечном итоге снижает возможности повышения тяги винта.

Изобретение предназначено для решения технической задачи повышения тяги винта.

Технический результат достигается за счет того, что гребной винт содержит ступицу с присоединенными к ней лопастями выпукло-вогнутого сечения с рабочими поверхностями в виде участков винтовой поверхности постоянного или переменного шага, причем винтовая поверхность выполнена чашеобразной формы, сечения которой продольными плоскостями, проходящими через ось винта, имеют кривизну и угол наклона к оси винта, монотонно уменьшающиеся по мере удаления от оси винта. Преимущественно винтовая поверхность лопастей в проходящих через ось продольных сечениях выполнена в виде параболы y = k•x², где k = 0,2 - 3,0, а y и x - соответственно абсцисса и ордината точки поверхности лопасти относительно продольной оси винта, см.

На фиг. 1 изображен гребной винт, аксонометрическая проекция; на фиг. 2 - форма лопасти в проходящем через ось винта продольном сечении.

Гребной винт содержит ступицу 1, к которой присоединены лопасти 2. Лопасти 2 выполнены выпукло-вогнутого сечения с рабочими поверхностями, представляющими из себя участки винтовой поверхности постоянного или переменного шага чашеобразной формы, сечения которой параллельными плоскостями, проходящими через ось винта, имеют кривизну ρ и угол наклона α к оси винта 3, монотонно уменьшающиеся по мере удаления от оси винта. Преимущественно винтовая поверхность лопастей в проходящих через ось продольных сечениях выполнена в виде параболы y = k•x², где y и x - соответственно абсцисса и ордината точки поверхности лопасти относительно продольной оси винта, см. Применительно к маломерным скоростным (спортивным) судам k = 0,2-3,0. Меньшие значения диапазона изменения k относятся к винтам с повышенными тяговыми характеристиками, большие - к скоростным. При выполнении винтовой поверхности в проходящих через ось 3 продольных сечениях в виде параболы угол наклона этой образующей к оси винта изменяется от 90^o у ступицы 1 винта до величины, стремящейся к нулю, на периферии лопастей 2. Вследствие этого каждая лопасть 2 винта со ступицей 1 формируют пространство, ограниченное снаружи.

Гребной винт работает следующим образом. При вращении винта лопасти 2 отбрасывают воду в направлении вдоль его оси 3. Выполнение лопастей 2 винта в проходящих через ось 3 продольных сечениях с углами наклона α к оси 3 у ступицы 1, близкими к 90^o, позволяет получить большой упор, а близкими к нулю на периферии - способствует формированию направленного потока отбрасываемой винтом воды за счет принудительного направления захваченной лопастями 2 винта воды вдоль оси 3 винта. Выполнение лопастей 2 винта в проходящих через ось 3 продольных сечениях с монотонно уменьшающейся по мере удаления от оси 3 винта кривизной ρ способствует формированию плавного потока воды, сходящего с лопастей 2 винта и повышению КПД винта. Выполнение лопастей 2 винта в проходящих через ось 3 продольных сечениях в виде параболы позволяет использовать свойство параболы фокусировать поток в направлении ее оси 3 и способствует улучшению гидродинамических характеристик винта. На исследовательских испытаниях макетного образца предлагаемого винта с диаметром винта 180 мм, диаметром ступицы 60 мм, шагом 200 мм при скорости вращения вала 1500 об/мин получено увеличение тяги винта на 80% по сравнению с традиционным винтом.

Как было показано, предложенный гребной винт позволяет повысить тягу винта за счет принудительного направления захваченной лопастями винта воды вдоль оси винта.

Использование: судостроение, движители судов. Сущность: в гребном винте, содержащем ступицу, лопасти выпукло-вогнутого сечения с винтовой поверхностью, последняя выполнена чашеобразной формы, сечения которой продольными плоскостями имеют кривизну и угол наклона к оси винта, монотонно уменьшающиеся по мере удаления от оси, при этом винтовая поверхность лопастей в указанных сечениях имеет форму параболы. Использование изобретения позволяет повысить тягу винта за счет принудительного направления захваченной лопастями воды вдоль оси винта. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Гребной винт, содержащий ступицу с присоединенными к ней лопастями выпукло-вогнутого сечения с рабочими поверхностями в виде участков винтовой поверхности постоянного или переменного шага, отличающийся тем, что винтовая поверхность выполнена чашеобразной формы, сечения которой продольными плоскостями, проходящими через ось винта, имеют кривизну и угол наклона к оси винта, монотонно уменьшающиеся по мере удаления от оси винта. 2. Винт по п.1, отличающийся тем, что винтовая поверхность лопастей в проходящих через ось продольных сечениях выполнена в виде параболы y = k • x², где k = 0,2 - 3,0, а y и x - соответственно абсцисса и ордината точки поверхности лопасти относительно продольной оси винта, см.