ГРЕБНОЙ ВИНТ КОНСТРУКЦИИ ЗЕМЛЯКОВА Н.В. Российский патент 2006 года по МПК B63H1/26 B63H1/14 B63H1/28 

Изобретение относится к технике движителей для надводного и подводного транспорта и может быть использовано на пассажирских и военных кораблях, катерах, яхтах, подводных лодках.

Известно техническое решение конструкции гребного винта, у которого торцевые гребни всех лопастей отогнуты под прямым или иным углом в сторону рабочих поверхностей соответствующих лопастей [1].

Недостатком такого известного технического решения является то, что величина отогнутых торцевых гребней, то есть их высота относительно плоскостей рабочих поверхностей своих лопастей не определена. А эта высота, при определенных ее значениях, может не только увеличивать тягу гребного винта, но и уменьшать ее за счет увеличения гидравлического сопротивления.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является гребной винт, у которого торцевые гребни всех лопастей отогнуты под прямым углом к рабочим поверхностям своих лопастей и имеют определенную высоту [2].

Недостатком прототипа является то, что угол загиба торцевого гребня каждой лопасти винта выполняется статично строго на определенную величину при изготовлении винта. Однако в зависимости от того, в какой по плотности воде, пресной или морской, на большой глубине или у поверхности воды работает гребной винт, эффективность тяги от присоединения потока созданного центробежной силой будет зависеть, прежде всего, от величины угла между рабочей поверхностью торцевого гребня и рабочей поверхностью лопасти. Так, на большой глубине смещение радиального потока вдоль лопасти от действия центробежной силы будет минимальным, а у поверхности воды максимальным.

Задача, на решение которой направлено изобретение состоит в создании возможности синхронного отклонения концевых гребней всех лопастей на необходимый угол между рабочими поверхностями лопастей и рабочими поверхностями торцевых гребней в процессе вращения винта, обеспечивая получение дополнительного импульса тяги либо торможения без ощутимых затрат потребляемой мощности.

Это достигается тем, что гребной винт, содержащий установленные на ступице осесимметричной формы гребные плоскопрофильные лопасти, каждая из которых выполнена с торцевым гребнем, при этом каждый из торцевых гребней соединен с лопастью с возможностью изменения фиксируемого угла между его рабочей поверхностью и рабочей поверхностью этой лопасти от 180° до 0°.

Кроме того, каждый торцевой гребень соединен с лопастью с помощью петлевого шарнирного соединения и снабжен приводом петлевых шарнирных соединений, выполненным с расположенными в лопастях валами, соединенными посредством зубчатых колес с главным управляющим валом, размещенным коаксиально внутри гребного вала.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен вид четырехлопастного винта по стрелке А, фиг.2. На фиг.2 изображен вид винта по стрелке Б, фиг.1. На фиг.3 изображен вид по стрелке В, одного торцевого гребня с участком одной лопасти винта. На фиг.4 изображена муфта привода управляющего вала.

В статическом исполнении гребной винт выполнен из ступицы 1, поверхность которой может быть цилиндрической, эллипсоидной или другой осесимметричной формы. К поверхности ступицы 1, сбалансированно, прикреплены по винтовым проекциям 2 лопасти 3, каждая из которых имеет торцевой гребень 4. Лопасть 3 и торцевой гребень 4 имеют соответственно рабочие поверхности 5 и 6. Кроме того, каждая лопасть имеет переднюю кромку 7, заднюю кромку 8. Каждый торцевой гребень 4 подвижно соединен со своей лопастью 3 с помощью петлевого шарнира 9. Отклонение рабочей поверхности 6 каждого торцевого гребня 4 на определенный угол α относительно рабочей поверхности 5 каждой лопасти 3 осуществляется с помощью вала 10 лопастей 3, вращаемого по часовой стрелке или против часовой стрелки на определенный угол и, которые внутри каждой лопасти 3 через зубчатые колеса соединены с главным управляющим валом 11, размещенным коаксиально внутри вала 12, который жестко соединен со ступицей 1 и обеспечивает вращение винта.

Устройство работает следующим образом.

Гребной винт диаметром D приводится во вращение с помощью полого приводного вала 12, ко второму концу которого прикреплена приводная шестерня 13. Изменение угла вращения вала 11 может осуществляться как до вращения вала 12, так и в процессе его вращения, например с помощью конической муфты 14 или с помощью других известных как механических, так и электронных устройств. При вращении гребного винта в пресной или соленой воде, охватывающая все его лопасти 3, вода начинает перемещаться рабочими поверхностями 5 вдоль оси вращения винта, обеспечивая перемещение плавательного средства в противоположную сторону. При этом рабочая поверхность 5 выполняет роль наклонной поверхности, сдвигающей слои воды. По такой наклонной поверхности 5 вода перемещается от передней кромки 7 к задней кромке 8. При быстром вращении винта, омывающая его вода получает большую величину центробежной силы, которая направлена радиально вдоль рабочих поверхностей 5 лопастей 3. При этом перемещаемая центробежной силой масса воды вдоль рабочих поверхностей 5 лопастей 3 несет в себе и большую величину кинетической энергии. Но наличие на каждой лопасти 3 торцевых гребней 4 обеспечивает изменение направления потока воды от действия центробежной силы и суммирование его с потоком воды перемещаемого наклонными рабочими поверхностями 5. Таким образом, вся масса воды, перемещенная центробежной силой вдоль рабочих поверхностей 5 лопастей 3 к рабочим поверхностям 6 гребней 4, изменяет свое направление на угол α и суммируется с потоком созданным рабочими поверхностями 5 лопастей 3, передавая ему дополнительную кинетическую энергию и увеличивая этим самым суммарную тягу винта.

Наличие возможности изменять угол α, например с величины 180° до величины 90°, позволит увеличить тягу винта, не увеличивая частоту его вращения, то есть при пониженных общих энергозатратах. Изменение величины угла α с величины 90° до величины 0° позволит увеличить гидравлическое сопротивление вращению винта также и при пониженных общих энергозатратах, например при срочном торможении плавательного средства. Все это позволяет реализовать поставленную техническую задачу.

Полезность данного изобретения заключается в расширении технических возможностей маневра плавательного средства, а также в создании дополнительного импульса тяги без увеличения частоты вращения винта. Кроме того, циклическое изменение угла α со 180° до 90° позволяет создавать форсированный режим увеличения тяги плавательного средства.

Источники информации

1. Авторское свидетельство СССР №37506 А, Кл. В 63 Н 1/26, 1/28, опубл. 30.06.1934 г.

2. Патент России №2222470, М. кл. В 63 Н 1/26, 1/28, опубл. 27.01.2004 г.

Изобретение относится к технике движителей для надводного и подводного транспорта и может быть использовано на пассажирских и военных кораблях, катерах, яхтах, подводных лодках. Гребной винт содержит установленные на ступице осесимметричной формы гребные плоскопрофильные лопасти, каждая из которых выполнена с торцевым гребнем. Каждый из этих торцевых гребней соединен с соответствующей лопастью с возможностью изменения фиксируемого угла между его рабочей поверхностью и рабочей поверхностью этой лопасти от 180° до 0°. Такое выполнение гребного винта обеспечит получение дополнительного импульса тяги либо торможения без ощутимых затрат потребляемой мощности. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Гребной винт, содержащий установленные на ступице осесимметричной формы гребные плоскопрофильные лопасти, каждая из которых выполнена с торцевым гребнем, отличающийся тем, что каждый из торцевых гребней соединен с лопастью с возможностью изменения фиксируемого угла между его рабочей поверхностью и рабочей поверхностью этой лопасти от 180 до 0°.2. Гребной винт по п.1, отличающийся тем, что каждый торцевой гребень соединен с лопастью с помощью петлевого шарнирного соединения.3. Гребной винт по п.2, отличающийся тем, что он снабжен приводом петлевых шарнирных соединений, выполненным с расположенными в лопастях валами, соединенными посредством зубчатых колес с главным управляющим валом, размещенным коаксиально внутри гребного вала.