ВИНТОВОЙ ДВИЖИТЕЛЬ Российский патент 2008 года по МПК B63H5/14 B63H1/28 B63H7/02 

Изобретение относится к винтовым движителям транспортных средств и может быть использовано на судах с гребными винтами и иных транспортных средствах, оснащенных воздушными винтами, а также на вентиляторах.

Известен способ создания тяги с использованием винтового движителя, при котором осуществляют вращение винта, отбрасывают струю окружающей среды (воды или воздуха) и при этом создают тягу в противоположном направлении (см. "Элементарный учебник физики" под ред. академика Г.С.Ландсберга, изд. "Наука", M. -1971, стр.399-401).

Недостатком такого способа создания тяги является использование части энергии силовой установки на приведение во вращение образуемой струи окружающей среды и действие возникающих при этом центробежных сил в радиальных направлениях, не создающих тягу.

Наиболее близким по совокупности признаков техническим решением к заявленному изобретению по способу повышения тяги винтового движителя является использование винта регулируемого шага, при котором лопасти винта поворачивают относительно осей, перпендикулярных оси гребного винта, при этом изменяют шаг винтовой поверхности и динамические характеристики винта (см. "Политехнический словарь" под ред. А.Ю.Ишлинского, изд. "Советская энциклопедия", М. - 1960, стр.81).

Недостатком указанного способа повышения тяги винтового движителя является то же, что и отмечено в указанном выше аналоге.

Известен винтовой движитель, состоящий из нескольких искривленных лопастей, косо насаженных на втулку с возможностью при вращении отбрасывать струю окружающей среды с созданием при этом тяги (см. указанный выше "Элементарный учебник Физики", стр.399-401).

Недостаток указанного винтового движителя аналогичен приведенному выше недостатку, отмеченному у заявленного способа.

Наиболее близким по совокупности признаков техническим решением к заявленному изобретению является винт регулируемого шага, искривленные лопасти которого установлены радиально на втулке винта на осях перпендикулярно оси гребного вала с возможностью поворота на этих осях с изменением шага винтовой поверхности (см. указанный выше "Политехнический словарь", стр.81).

Недостатком указанного винта регулируемого шага является приведенный выше аналогичный недостаток, отмеченный у заявленного способа повышения тяги у винтового движителя.

Предлагаемое изобретение по способу повышения тяги винтового движителя и устройству по его осуществлению позволяет получить технический результат, заключающийся в устранении возможности приведения во вращение образуемой винтом струи окружающей среды и действия центробежных сил в струе в боковые радиальные стороны при вращении винта, а также в создании однонаправленной струи окружающей среды в направлении линии оси движителя с повышением при этом тяги.

Указанный технический результат по способу повышения тяги винтового движителя достигается тем, что приводят во вращение винт движителя, снабженного радиально установленными на втулке искривленными лопастями, отбрасывают этими лопастями окружающую среду в виде воды или воздуха и создают при этом тягу, отличающийся тем, что за винтом движителя устраняют созданное вращающимся винтом круговое и направленное в боковые радиальные стороны движение окружавшей среды и создают направленную в одну сторону вдоль линии оси винта струю, однонаправленная прямолинейная реакция которой обеспечивает повышение тяги, при этом используют, например, лопастной направляющий аппарат.

Винтовой движитель содержит искривленные лопасти, которые установлены радиально на втулке винта, выполненного с возможностью вращения. Согласно изобретению за винтом движителя соосно размещен направляющий аппарат в виде закрепленных в кольце искривленных лопастей, обеспечивающих направление всей созданной вращающимся винтом струи окружающей среды однонаправленно вдоль линии оси винта, кольцо направляющего аппарата прикреплено к корпусу транспортного средства.

На приведенном чертеже дан общий вид винтового движителя (на примере судового движителя) в разрезе по осевой линии О-О. На Фиг.2 показано действие сил на лопасти винта направляющего аппарата и направление движения окружающей среды (например, воды).

Предложенный способ повышения тяги винтового движителя показан на примере действия устройства (далее - движитель) по его осуществлению, в данном случае на примере судового движителя.

Движитель (см. Фиг.1) содержит винт с искривленными лопастями 1, которые установлены на втулке 2 винта, закрепленной на гребном валу 3. За винтом на линии его оси О-О размещен направляющий аппарат в виде закрепленных в кольце 4 радиальных лопастей 5, кривизна которых обеспечивает направление осей созданной вращающимся винтом струи воды однонаправленно вдоль линии оси О-О вала 3 винта. Кольцо 4 направляющего аппарата прикреплено к корпусу 6 транспортного средства, в данном случае - судна.

Приведенное устройство в виде движителя осуществляет предложенный способ повышения тяги следующим образом.

На чертеже Фиг.2 изображено по одной лопасти винта и направляющего аппарата и показано их взаимодействие между собой и с окружающей средой (в данном случае с водой). Лопасть винта 1 при вращении ω отбрасывает струю воды с созданием тяги Р и при этом приводит эту струю во вращение вокруг линии оси О-О движителя. Возникающие при этом центробежные силы оказывают на струю воды воздействие, направленное в боковые радиальные стороны от линии оси О-О. На создание кругового движения в струе воды расходуется энергия силовой установки без создания соответствующей тяги. Искривленные лопасти направляющего аппарата 5 устраняют круговое движение струи воды и направляют ее прямолинейно вдоль линии оси О-О. При этом струя воды (показана стрелками с тонкими линиями) от лопасти винта 1 (положение А) направляется на лопасти направляющего аппарата 5 (положение В) и воздействует на них с силой F, при разложении которой по правилу параллелограмма определяется сила F_I, направленная в сторону созданной лопастями винта 1 тяги Р. Возникновение указанной выше равнодействующей силы Р объясняется прямым воздействием струи воды от лопасти винта 1 на лопасть направляющего аппарата 5, а также обтеканием струей воды лопасти направляющего аппарата, имеющего профиль крыла, обеспечивающего создание силы, воздействующей в струе воды на указанную лопасть.

За пределами направляющего аппарата (положение Б) струя воды направлена только вдоль линии оси О-О движителя с устранением каких-либо отклонений, что определяет возможность повышения тяги винтового движителя.

Предложенное техническое решение отличается простотой осуществления.

Изобретение предназначено для применения на судах с гребным винтом и иных транспортных средствах, оснащенных воздушными винтами. Винтовой движитель содержит искривленные лопасти, которые закреплены радиально на втулке винта, выполненного с возможностью вращения. За винтом движителя соосно размещен направляющий аппарат в виде радиально закрепленных в основании искривленных лопастей, обеспечивающих направление всего созданного винтом потока только в одну сторону от винта. Основание направляющего аппарата прикреплено к транспортному средству. Основание направляющего аппарата выполнено в виде кольца с закрепленными в нем лопастями, имеющими профиль крыла, которые при прямом воздействии на них потока окружающей среды от винта в виде воды или воздуха создают на лопастях силу, направленную в одну сторону с тягой винта. Поток окружающей среды направляют прямолинейно вдоль линии оси движителя. Достигается повышение тяги винтового движителя. 2 ил.

Винтовой движитель, содержащий искривленные лопасти, которые закреплены радиально на втулке винта, выполненного с возможностью вращения, за винтом движителя соосно размещен направляющий аппарат в виде радиально закрепленных в основании искривленных лопастей, обеспечивающих направление всего созданного винтом потока только в одну сторону от винта, а основание направляющего аппарата прикреплено к транспортному средству, отличающийся тем, что основание направляющего аппарата выполнено в виде кольца с закрепленными в нем лопастями, имеющими профиль крыла, которые при прямом воздействии на них потока окружающей среды от винта в виде воды или воздуха создают на лопастях силу, направленную в одну сторону с тягой винта, при этом поток окружающей среды направляют прямолинейно вдоль линии оси движителя.