Гребной винт Российский патент 2019 года по МПК B63H1/20 

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано в судовых движителях, а именно, в конструкциях гребных винтов.

Известен гребной винт, комли лопастей гребного винта расположены на ступице в шахматном порядке и смещены относительно друг друга в направлении оси вала винта на величину (0,05-0,25) внешнего диаметра корпуса ступицы в зоне размещения комлей лопасти (см. патент РФ №2504499 «Гребной винт», МКИ В63Н 1/00, 2014 г.). Данный гребной винт позволяет при прочих равных условиях увеличить количество лопастей на ступице. Однако недостатком известного гребного винта является сложность обеспечения его надежности в движителях большой мощности. Дело в том, что движителях большой мощности используются гребные винты, диаметр которых доходит до девяти и более метров. Изготовление в таких винтах лопастей за одно целое со ступицей представляет значительные технические трудности.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является гребной винт, содержащий лопасти, установленные на ступице винта с внутренней полостью (см. патент РФ №2369520 «Низкооборотный гребной винт», МКИ В63Н 1/14, 2009 год). Недостатком данного гребного винта является невысокие его пропульсивные характеристики и повышенный уровень вибраций и шума. Это объясняется тем, что при создании гребных винтов, обеспечивающих большие упоры, требуется выполнять лопасти значительной длины, а это ведет, при прочих равных условиях, к увеличению их толщины. Кроме того, невозможно установить достаточное количество лопастей по причине ограниченной внешней поверхности ступицы, что снижает пропульсивные характеристики гребного винта.

Цель настоящего изобретения - улучшение пропульсивных характеристик гребного винта и снижение акустического загрязнения окружающей среды.

Указанная цель достигается тем, что в известном гребном винте, включающем лопасти, установленные на ступице винта с внутренней полостью, в нем внутренняя полость ступица выполнена сквозной, а в ней размещено дополнительное гребное устройство. Лопасти дополнительного гребного устройства смещены по углу установки в плоскости вращения относительно лопастей, закрепленных на ступице винта. Крепление лопастей на ступице осуществляется через демпфирующие элементы. Количество лопастей дополнительного гребного устройства не совпадает с количеством лопастей, закрепленных на ступице винта. Лопасти дополнительного гребного устройства и лопасти, установленные на ступице имеют различные шаговые отношения, а образующая сквозной ступицы выполнена с геометрическим профилем, сформированным с учетом поля скоростей за корпусом судна.

Предлагаемая конструкция гребного винта позволяет за счет введения дополнительного гребного устройства увеличить жесткость всех лопастей: закрепленных на ступице - за счет снижения их длины и расположенных в дополнительном гребном устройстве - за счет их скрепления со ступицей винта. Увеличение жесткости лопастей в свою очередь дает возможность уменьшить у них толщину профилей сечений с сохранением заданной прочности и тем самым улучшить пропульсивные характеристики гребного винта. Массивность и значительная площадь ступицы позволяет разместить на ней значительное количество лопастей и выполнить лопасти съемными, монтируемыми на упругом основании в виде демпфирующих элементов. Это снижает вибрации и шум гребного винта, а также, что не маловажно, повышает его ремонтопригодность и технологичность. Количество лопастей (N1), закрепленных на ступице, и количество лопастей (N2) дополнительного гребного устройства, как правило, должны быть различными. Расчеты показывают, что наилучших пропульсивных характеристик гребной винт достигает при условии N1>N2 и смещении лопастей дополнительного гребного устройства по углу установки в плоскости вращения относительно лопастей, закрепленных на ступице. Оптимальный выбор указанных параметров, а также различные шаговые отношения лопастей на ступице и в дополнительном гребном устройстве, подбираемые с учетом фактической неравномерности потока за корпусом судна, позволяет минимизировать циклические пульсации упора гребного винта и момента на гребном валу, что приводит к снижению вибраций и шума. Для улучшения пропульсивных характеристик гребного винта образующая сквозной ступицы выполнена с геометрическим профилем, сформированным с учетом поля скоростей за корпусом судна, что также снижает гидравлическое сопротивление гребного винта.

Предлагаемая конструкция гребного винта приведена на фигурах 1, 2. На фигуре 1 показан главный вид гребного винта, а на фигуре 2 - его вид сбоку со следующими обозначениями:

1 - ступица;

2 - лопасти гребного винта;

3 - демпфирующие элементы;

4 - дополнительное гребное устройство;

5 - лопасти дополнительного гребного устройства;

6 - гребной вал винта.

Гребной винт включает (см. фиг. 1, 2) ступицу 1, на внешней поверхности которой закреплены лопасти 2 через демпфирующие элементы 3. Ступица 1 выполнена с внутренней сквозной полостью, в которой размещено дополнительное гребное устройство 4, установленное на гребном валу 6. Лопасти дополнительного гребного устройства 5 смещены относительно лопастей 2. Количество лопастей 2 на ступице для приведенной конструкции составляет двенадцать, а количество лопастей 5 дополнительного гребного устройства четыре. Конкретное количество лопастей N1 и N2 определяется мощностью гребного винта, типом судна, на котором он установлен, а также рядом параметров, которые определяют пропульсивные характеристики.

В процессе работы гребного винта в создании упора участвуют как лопасти 2, установленные на ступице 1, так и лопасти 5 дополнительного гребного устройства 4. Длина лопастей 2 может быть уменьшена за счет введения дополнительного гребного устройства 4, что повышает жесткость этих лопастей. Смещение лопастей 5 относительно лопастей 4 существенно нивелирует пульсации упора при работе гребного винта, что совместно с наличием демпфирующих элементов 3 уменьшает вибрации и шум от гребного винта. Все это позволяет снизить акустическое загрязнение окружающей среды.

Предложенная конструкция дает возможность обеспечить такую геометрию лопастей, установленных на ступице и находящихся в дополнительном гребном устройстве, которая с учетом фактического поля скоростей за корпусом судна, например, с учетом заторможенного пограничного слоя в зоне малых относительных радиусов винта, позволяет улучшить пропульсивные характеристики.

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано в конструкциях судовых движителей, а именно гребных винтов. Гребной винт содержит лопасти, закрепленные на ступице винта, при этом ступица выполнена с внутренней сквозной полостью, а в ней размещено дополнительное гребное устройство. Крепление лопастей на ступице осуществляется через демпфирующие элементы, а лопасти дополнительного гребного устройства смещены по углу установки в плоскости вращения относительно лопастей, закрепленных на ступице винта, при этом количество лопастей основного и дополнительного гребного устройства отличается друг от друга, а лопасти дополнительного гребного устройства скреплены со ступицей. Использование изобретения позволяет улучшить пропульсивные характеристики гребного винта и снизить акустическое загрязнение окружающей среды. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Гребной винт, содержащий лопасти, установленные на ступице винта, с внутренней полостью, отличающийся тем, что внутренняя полость ступицы выполнена сквозной, а в ней размещено дополнительное гребное устройство.

2. Гребной винт по п. 1, отличающийся тем, что лопасти дополнительного гребного устройства смещены по углу установки в плоскости вращения относительно лопастей, установленных на ступице винта, и скреплены с ней.

3. Гребной винт по п. 1, отличающийся тем, что установка лопастей на ступице винта осуществляется через демпфирующие элементы.

4. Гребной винт по п. 1, отличающийся тем, что количество лопастей дополнительного гребного устройства не совпадает с количеством лопастей, установленных на ступице винта.

5. Гребной винт по п. 4, отличающийся тем, что лопасти дополнительного гребного устройства и лопасти, установленные на ступице винта, имеют различные шаговые отношения.

6. Гребной винт по п. 1, отличающийся тем, что образующая сквозной ступицы выполнена с геометрическим профилем, сформированным с учетом поля скоростей за корпусом судна.