Гребной винт морского судна, лопасть гребного винта и способ установки гребного винта морского судна Российский патент 2022 года по МПК B63H1/20 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[001] Настоящее изобретение относится к гребному винту морского судна, который предназначен для преобразования крутящего момента двигателя в тяговое усилие и выполнен согласно ограничительной части п. 1 формулы изобретения. Настоящее изобретение также относится к лопасти гребного винта и способу установки гребного винта морского судна.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[002] Настоящее изобретение относится к движительной системе для больших морских судов, в которых мощность двигателя составляет от одного до десятков мегаватт, а диаметр гребного винта составляет от одного до десяти метров. Корпус каждого судна имеет свои параметры. Для обеспечения максимально возможной общей эффективности судна гребной винт должен идеально подходить к двигателю и корпусу. Конструкция гребного винта всегда разрабатывается с учетом конкретного применения. Для указанных судов существует три основных типа гребных винтов, а именно винты с фиксированным шагом, винты с регулируемым шагом и составные гребные винты, каждый из которых имеет свои параметры.

[003] Гребной винт с фиксированным шагом (fixed pitch propeller, далее - FPP) выбирают, когда нужно обеспечить оптимальную эффективность, надежность, прочность и низкие затраты, а также когда заранее известны рабочие параметры судна, т.е. при проектировании судна и гребного винта. Винты с фиксированным шагом обычно устанавливают на судах океанского плавания, например, на: контейнеровозах, танкерах, балкерах, сухогрузах и пассажирских лайнерах. Изготовление гребного винта с фиксированным шагом большого диаметра требует больших затрат и длительного времени на изготовление данного винта.

[004] Системы с гребным винтом с регулируемым шагом (controllable pitch propeller, далее - CPP) обеспечивают отличную производительность и маневренность и рекомендованы для судов с частыми маршрутами плавания, которые предполагают различные условия эксплуатации. Например, к таким судам могут быть отнесены суда, требующие полной мощности как при буксировке, так и при самоходном плавании, или суда с частыми заходами в порт. Системы с гребными винтами с регулируемым шагом также могут использоваться для судов, которые проходят эксплуатацию в изменяющихся погодных условиях или имеют такие требования к эксплуатации как динамическая стабилизация. Гребной винт с регулируемым шагом часто является оптимальным выбором для установок с валогенератором, работающим при постоянном числе оборотов. Благодаря автоматической регулировке шага полная движительная мощность может быть обеспечена в условиях как больших, так и малых нагрузок. Перегрузка двигателя исключена вне зависимости от условий эксплуатации. Винт с регулируемым шагом (СРР) является идеальным выбором для дизель-механического движителя, используемого как со среднеоборотными, так и низкооборотными дизельными двигателями.

[005] Составной гребной винт (built-up propeller, далее - BUP), как правило, представляет собой гребной винт с фиксированным шагом (FPP), который не является цельной деталью, т.е. моноблочным литьем, а с отдельно отлитыми лопастями гребного винта, прикрепленными болтами к ступице. Составные гребные винты (BUP) являются хорошей альтернативой моноблочным гребным винтам с фиксированным шагом. Составной гребной винт (BUP) содержит лопасти, которые присоединены к валу гребного винта с помощью фланца и крепежных болтов. Большинство составных гребных винтов (BUP) выпускаются 4- и 5-лопастными, но также известны и 6-лопастные гребные винты. Обычно составные гребные винты (BUP) выполнены из нержавеющей стали или бронзы. Не существует никаких особых производственных ограничений по диаметру или весу гребного винта.

[006] Составные гребные винты обычно устанавливают на ледоколах и морских патрульных судах, работающих в ледовых акваториях или в зонах эксплуатации с повышенным риском повреждения гребных винтов. Поскольку поврежденный гребной винт нуждается в починке или даже замене, составной гребной винт (BUP) обеспечивает ряд преимуществ по сравнению с моноблочным гребным винтом с фиксированным шагом. Понятно, что длительный перерыв в работе судна является крайне нежелательным. Ограниченное время замены позволяет судну выдерживать свой график, что выгодно для судов с фиксированным эксплуатационным графиком, таких как круизные суда и паромы.

[007] Надлежащая конструкция составного гребного винта (BUP) позволяет заменить или демонтировать для ремонта только одну поврежденную лопасть винта (BUP). Возможность монтажа (демонтажа) под водой позволяет заменять или ремонтировать лопасти составного гребного винта (ВНР) без длительного перерыва на нормальное техническое обслуживание. Подводная установка и замена лопастей гребного винта позволяет ускорить обслуживание судна, поскольку не требуется постановки судна в сухой док. В случае повреждения гребного винта отдельную лопасть составного гребного винта (BUP) легче транспортировать и манипулировать по сравнению с полноразмерным моноблочным гребным винтом с фиксированным шагом. Кроме того, в связи с применением запасных лопастей требуется ограниченное складское пространство. Возможен даже вариант хранения запасных лопастей на борту судна. С учетом указанных факторов составной гребной винт (BUP) является реальной альтернативой для гребных винтов, которые часто повреждаются в результате ударов.

[008] При проектировании изделий для морского использования нужно учитывать влияние электрохимической коррозии. Разнородные металлы и сплавы имеют разные электрические потенциалы, и когда два или более из них вступают в контакт в электролите (морской воде), один металл действует как анод, а другой - как катод. Разница электрических потенциалов, возникающая при реакциях на двух электродах, является движущей силой для ускоренного воздействия на анодный металл, который растворяется в электролите. Это приводит к тому, что металл анода коррозирует быстрее, чем это могло бы происходить, а коррозия на катоде тормозится. Наличие электролита и электропроводящего пути между металлами является причиной возникновения электрохимической коррозии. Электролит обеспечивает возможность для миграции ионов, при которой ионы перемещаются, предотвращая накопление заряда, которое в противном случае остановило бы реакцию. Существует несколько вариантов для уменьшения и предотвращения электрохимической коррозии. Один из вариантов заключается в обеспечении электрической изоляции указанных двух металлов друг от друга. Если металлы не находятся в электрическом контакте, гальваническое соединение возникать не будет. Это может быть обеспечено путем использования непроводящих материалов между металлами с разным электрическим потенциалом. Компоненты могут быть изолированы друг от друга пластиковыми материалами или могут быть изготовлены из металлического материала с внутренним покрытием или облицовкой. Другой вариант заключается в том, чтобы обеспечить отсутствие контакта с электролитом. Это может быть обеспечено при использовании водоотталкивающих составов, таких как смазки, или путем покрывания металлов непроницаемым защитным слоем, таким как соответствующая краска или пластмасса. Если невозможно нанести покрытие на оба металла, его следует наносить на более благородный материал, имеющий более высокий потенциал. Данное решение является целесообразным, поскольку, если покрытие нанесено только на более активный материал, в случае повреждения покрытия будет обеспечена большая площадь катода и очень маленькая площадь анода, и для открытой анодной области скорость коррозии будет соответственно высокой. Можно попробовать выбрать металлы с подобными электрическими потенциалами. Чем точнее подобраны отдельные потенциалы, тем меньше разность потенциалов и, следовательно, меньше гальванический ток. Использование одного и того же металла для всей конструкции является самым простым вариантом согласования потенциалов, но в то же время более затратным вариантом. Нанесение гальванического или другого покрытия также может быть полезным. При этом, как правило, используют более благородные металлы, которые лучше противостоят коррозии. Можно использовать хром, никель, серебро и золото. Гальванизация цинком защищает металл на основе стали за счет эффекта расходуемых анодов.

[009] В патентном документе KR 1020150100021 А описан гребной винт морского судна. Лопасти, изготовленные из композитного материала, вставляют в соединительную часть ступицы, изготовленной из металлического материала, перед тем, как в соединительную часть ступицы устанавливают устройство для предотвращения разделения, при этом лопасти и указанное устройство присоединены к соединительной части ступицы стяжным болтом, обеспечивая аккуратную замену только поврежденной лопасти после ее повреждения. Согласно одному предпочтительному варианту выполнения настоящего изобретения гребной винт морского судна содержит: ступицу, имеющую ├-образную боковую поверхность и центральную внутреннюю полую часть, закрепляемую на приводному валу, соединенном с двигателем судна или мотором, для совместного вращения; лопасти, соединенные с внешней стороной выступов ступицы в радиальном направлении, для обеспечения продвижения; устройство для предотвращения разделения, размещенное с возможностью вхождения в контакт с одной боковой поверхностью лопастей, соединенных с внешней стороной выступов ступицы, препятствуя отделению лопасти от ступицы; и стяжной болт, закрепляющий лопасти и устройство для предотвращения разделения для их соединения со ступицей в виде единого целого.

[0010] В патентном документе KR 1020150100016 А описан гребной винт без ступицы. Данное изобретение содержит: блок лопастей гребного винта, в котором отдельная лопасть винта образован в виде встраиваемого соединительного блока отдельной конструкции ступицы, и соединительное кольцо, образованное в центральной части вала с возможностью соединения и отделения от нижнего торцевого выступа блока лопастей винта. Блок лопастей гребного винта содержит такое же количество отдельных ступиц с возможностью соединения и отделения от вала, так что указанный блок лопастей, в котором имеющиеся лопасть гребного винта и ступица выполнены как единое целое, может быть легко присоединен к валу и отсоединен от него, что упрощает обслуживание. Более того, в данном изобретении использован блок лопастей гребного винта для упрощения обслуживания всего гребного винта, а также упрощения замены гребного винта при повреждении отдельной лопасти.

[0011] В патентном документе CN 106347612 A (WO 2018059198 А1) описан съемный гребной винт морского судна, обеспечивающий решение технической проблемы, заключающейся в том, что техническое обслуживание и ремонт гребного винта согласно известному уровню техники являются неудобными, затратными по времени, трудоемкими и дорогостоящими. Съемный гребной винт морского судна содержит ступицу 2 и лопасть 1. Нижний край лопасти 1 соединен с дугообразной установочной пластиной 3. Ступица 2 имеет пазы 6, выполненные напротив установочных отверстий 5, при этом установочные отверстия 5 и пазы 6 скреплены болтами 4. Лопасть 1 и установочная пластина 3 выполнены как единое целое с использованием литьевого формования и являются удобными для производства и изготовления, просты в обслуживании и обеспечивают высокую эффективность, и в то же время уменьшены затраты на их совместное производство, а также исключено повреждение или ослабление между лопастью 1 и установочной пластиной 3. В результате обеспечена нормальная эксплуатация лопасти 1. Ширина установочной пластины 3 равна ширине ступицы 2, при этом длинные стороны двух смежных установочных пластин 3 примыкают друг к другу. Края смежных установочных пластин 3 соединены встык, при этом установочная пластина 3 имеет дугообразную конструкцию, а установочные пластины 3 соединены в цилиндрическую конструкцию, которая окружает ступицу 2 в окружном направлении и является разъемной, но после того, как установочная пластина 3 соединена со ступицей 2, образована законченная конструкция, которую легко устанавливать без образования зазора после установки. Соединительный конец лопасти 1 и установочной пластины 3 расположен в середине установочной пластины 3, при этом на обеих сторонах лопасти 1 симметрично выполнены установочные отверстия 5. Между лопастью 1 и водой возникает сила взаимодействия, и соответствующее усилие действует на установочную пластину 3 через лопасть 1. Поскольку лопасть 1 и ступица 2 выполнены в виде отдельной конструкции, установочная пластина 3 и ступица 2 входят в разъемную конструкцию, лопасть 1 находится в среднем положении, усилие от лопасти 1 на установочную пластину 3 является равномерным. Соответственно, симметричные установочные отверстия 5 расположены на установочных пластинах 3 с обеих сторон лопасти 1, чтобы исключить повреждение, вызываемое избыточным локальным усилием установочной пластины 3, при этом увеличивая срок эксплуатации лопастей 1. Предпочтительно в установочной пластине 3 установочные отверстия 5 выполнены по краям указанной пластины, при этом установочные отверстия 5 равномерно распределены по краям установочной пластины 3. Лопасть 1 имеет наклон в средней части установочной пластины 3, при этом установочная пластина 3 разделена лопастью 1 на примерно две треугольные области, причем соответствующие установочные отверстия 5 выполнены по краям треугольной области, при этом установочные отверстия 5 также выполнены в средней части. В этом случае может быть обеспечено более прочное закрепление установочной пластины 3. Согласно конкретному способу эксплуатации, когда лопасть 1 изношена, нуждается в ремонте или замене, балластную воду регулируют таким образом, чтобы судно имело достаточный дифферент для подъема гребного винта над поверхностью воды. В это время может быть выполнено техническое обслуживание и ремонт, а также снятие соответствующей лопасти. С помощью болта 4 лопасть 1 отсоединяют от ступицы 2, и рабочий выполняет ремонт лопасти 1 или заменяет ее на новую лопасть 1.

[0012] В патентном документе JP 1979070590 А описана установочная секция 11 для лопасти 2 гребного винта, выполненная как единое целое на одном конце вала 4 гребного винта, при этом вал 4 соединен с главным двигателем 10 через муфту 7 и промежуточный вал 8. По окружности установочной секции 11 размещены лопасти 2 гребного винта, которые установлены и закреплены с помощью болта 12, при этом на конце установочной секции 11 с помощью болта 13 установлен обтекатель 3 ступицы гребного винта. Кроме того, периферийная часть установочной секции 11 выполнена из антикоррозийного металла 14 и покрывающего материала 15. Благодаря такому устройству даже после установки рамы 1 лопасти гребного винта могут быть легко установлены на секции 11. При приведении в действие главного двигателя лопасти гребного винта вращаются, приводя судно в движение.

[0013] В патентном документе GB 1482375 описан узел гребного винта морского судна, содержащий вал, имеющий образованную с ним как единое целое полую цилиндрическую ступицу для прикрепления отдельных лопастей гребного винта, зажимные части которых расположены на наружной поверхности ступицы, при этом лопасти прикреплены болтами или шпильками, проходящими через ступицу в указанные зажимные части и закрепленные внутри основной конструкции. Зажимные части могут быть расположены на цилиндрической наружной поверхности ступицы или на плоских участках, имеющихся на наружной поверхности ступицы. Шпильки 5 проходят изнутри ступицы 2 через гладкие отверстия 6 в стенке ступицы и ввинчены в отверстия 7 в зажимной части 3. Защита стальной ступицы 2 от морской воды обеспечена кольцевой пластиной 13, прикрепленной к передним концам зажимных частей 3 и имеющей буртик 14, зацепленный за смежную концевую часть с защитным покрытием 15 полого вала 1, а также круговой пластиной 16, прикрепленной к задней концевой части ступицы 2. Элементы 13-16 изготовлены из устойчивого к коррозии материала, такого как марганцево-алюминиевая бронза. Зазоры 17, оставшиеся между зажимными частями 3, уплотнены устойчивыми к коррозии уплотнительными лентами 18, которые размещены в выемках 19 в указанных зазорах или ниже их. Под ленты и в нижнее отверстие зазоров вводят заполняющий состав, например, полистирол, чтобы изолировать ступицу 2 и шпильки 5 от воды. Отверстия 20, закрытые заглушками 21 и служащие для подачи указанного состава, затем закрывают пластиной 16. Сами зазоры 17 также могут быть заполнены для сохранения профиля ступицы.

[0014] Исходя из известного уровня техники, имеются большие перспективы для разработки конструкции составного гребного винта (BUP). Однако известные конструкции составного гребного винта (BUP) имеют некоторые недостатки по сравнению с гребными винтами с фиксированным шагом (FPP). Один из недостатков - это возможная более высокая стоимость по причине большего количества деталей и более дорогих компонентов. Другой недостаток, не разрешенный в известном уровне техники, это сниженная гидродинамическая эффективность, обусловленная более габаритной конструкцией ступицы, необходимой для прикрепления лопастей. Путем улучшения конструкции составного гребного винта (BUP) в соответствии с указанными моментами есть возможность сделать составной гребной винт (BUP) более предпочтительным во многих случаях по сравнению с винтами с фиксированным шагом (FPP).

[0015] Целью данного изобретения является создание гребного винта морского судна, выполненного с возможностью преобразования крутящего момента двигателя в тяговое усилие при использовании, причем гребной винт является винтом составного типа с прикрепляемыми/отсоединяемыми лопастями. Целью данного изобретения является создание составного гребного винта (BUP), обладающего улучшенной способностью передачи энергии при относительно небольшой конструкции ступицы для повышения гидродинамической эффективности. Другая цель данного изобретения заключается в создании составного гребного винта (BUP), обладающего улучшенной коррозионной стойкостью. Еще одной целью является создание составного гребного винта (BUP), который является относительно недорогим в изготовлении и имеет гораздо лучшие рабочие характеристики по сравнению с решениями известного уровня техники.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0016] Цели данного изобретения могут быть достигнуты по существу в соответствии с независимыми пунктами формулы изобретения и другими пунктами формулы, в которых более подробно описаны разные варианты выполнения изобретения. Один вариант выполнения изобретения включает гребной винт морского судна, выполненный с возможностью преобразования крутящего момента двигателя в тяговое усилие в процессе эксплуатации, причем гребной винт представляет собой составной гребной винт (BUP), выполненный в виде набора расположенных по кругу лопастей гребного винта, при этом лопасть гребного винта представляет собой отдельную деталь, содержащую профилированную часть и корневую часть. Корневая часть имеет в целом цилиндрическую внутреннюю поверхность, на которой выполнены проходящие радиально цилиндрические выемки с плоской торцевой стенкой, причем через корневую часть в местах выполнения указанных выемок проходят крепежные отверстия, и имеется цилиндрическая вставка, которая имеет отверстие, проходящее параллельно продольной оси вставки, и предназначена для установки в выемке, так что обеспечена возможность прикрепления лопастей гребного винта к валу винта с помощью крепежных болтов, проходящих через отверстия под крепежные болты и вставки.

[0017] В предложенном варианте выполнения обеспечена возможность прикрепления лопастей гребного винта к валу винта так, что соединенные корневая часть и вал винта, т.е. части, соответствующие обычной ступице, имеют относительно небольшой диаметр, соответствующий возможности передачи мощности, и имеют обтекаемый и гладкий внешний контур. Это решение обеспечивает большую гидродинамическую эффективность.

[0018] Кроме того, поскольку гребной винт представляет собой составной гребной винт (ВНР), выполненный в виде набора расположенных по кругу лопастей винта, причем указанный набор наиболее подходящим образом разделен на сегменты в соответствии с заданным количеством лопастей гребного винта, например, четыре, пять или шесть лопастей, соответствующих сегментам, составляющим 90°, 72° или 60°. Лопасть гребного винта представляет собой отдельную деталь, содержащую профилированную часть и корневую часть, которые обычно изготовлены из литого металла, такого как нержавеющая сталь или бронза.

[0019] Корневая часть лопасти гребного винта имеет в целом цилиндрическую внутреннюю поверхность. Этот признак влияет на общую конструкцию ступицы, при этом вал гребного винта может быть выполнен с круглым сечением и иметь сравнительно небольшой диаметр, а корневая часть имеет равномерную толщину, что является предпочтительным для обеспечения высоких показателей прочности при соблюдении компактных размеров, особенно при выполнении в виде литой детали. Внутренняя поверхность корневой части предпочтительно не предусматривает прямого контакта с валом гребного винта в собранном виде, при этом контакт полностью обеспечен с помощью вставок. Благодаря этому может быть обеспечено соответствующее защитное покрытие от коррозии, в частности электрохимической коррозии, если лопасть и вал гребного винта изготовлены из разных материалов, имеющих разные электрические потенциалы.

[0020] Согласно одному варианту выполнения изобретения корневая часть имеет проходящие радиально цилиндрические выемки с плоской торцевой стенкой и крепежные отверстия, проходящие через корневую часть у мест выполнения указанных выемок. При прикреплении к валу гребного винта эти выемки образуют опору и основание лопасти гребного винта. Размер выемок, а также их расположение и количество рассчитаны так, что площадь поверхности плоской торцевой стенки обеспечивает достаточную площадь для надлежащего затягивания крепежных болтов, чтобы выдержать всю нагрузку, создаваемую двигателем, с запасом прочности, например, чтобы выдержать нагрузку от удара винта об льдину.

[0021] Вставки, установленные в выемках, расположены так, чтобы выдерживать нагрузку натяжения крепежного болта между корневой частью и валом гребного винта. Вставка имеет цилиндрическую общую форму и имеет сквозное отверстие для крепежного болта, а также две параллельные плоскости, определяющие толщину вставки, в которой ограничен зазор между внутренней поверхностью корневой части и валом гребного винта после затягивания для эксплуатации. При этом толщина вставки рассчитана так, что она больше расстояния между плоскими торцевыми стенками выемок в корневой части и в валу гребного винта (если лопасть гребного винта установлена на месте без вставок). За счет этого между внутренней поверхностью корневой части и наружной поверхностью вала гребного винта образован зазор. Это решение позволяет использовать мягкие материалы, такие как полимерные покрытия или слои, в качестве слоя для защиты от коррозии, поскольку такой слой не участвует в передаче усилий между валом гребного винта и лопастью. В этом случае обеспечен очень точный контакт и передача нагрузок от вала гребного винта через цилиндрические вставки к корневой части и далее к лопастной части (и в конечном счете в воду) благодаря прочной конструкции и даже возможно точно рассчитать параметры прочности.

[0022] В результате обеспечен гребной винт морского судна, чьи характеристики значительно улучшены с точки зрения передачи мощности, устойчивости к коррозии и технологичности.

[0023] Примерные варианты выполнения изобретения, представленные в данной заявке на патент, не следует считать ограничительными применительно к прилагаемой формуле изобретения. В данной заявке глагол «содержать» используется в широком смысле, что не исключает наличия других, неупомянутых признаков. Признаки, указанные в зависимых пунктах формулы изобретения, можно сочетать произвольным образом, если четко не указано иное. Признаки, обеспечивающие новизну и являющиеся отличительными для данного изобретения, изложены, в частности, в прилагаемой формуле изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0024] Далее данное изобретение описано со ссылкой на приведенные в качестве примера сопроводительные схематические чертежи.

На чертежах:

Фиг. 1 изображает гребной винт морского судна согласно варианту выполнения изобретения,

Фиг. 2 изображает узел гребного винта морского судна согласно другому варианту выполнения изобретения,

Фиг. 3 изображает подробный вид крепежного устройства в гребном винте морского судна согласно еще одному варианту выполнения изобретения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0025] На Фиг. 1 схематично изображен гребной винт 1 морского судна, выполненный с возможностью преобразования крутящего момента двигателя в тяговое усилие при эксплуатации, причем гребной винт представляет собой составной гребной винт (BUP), выполненный в виде набора расположенных по кругу лопастей 10, например, четырех, пяти или шести лопастей, образующих набор, при этом лопасть 10 гребного винта представляет собой отдельную деталь, содержащую профилированную часть 11 и корневую часть 12. В данном варианте выполнения корневая часть 12 лопасти 10 гребного винта наклонена под углом α наклона от осевого направления вала 2 гребного винта, так что основание лопастной части 110, выполненное с шаговым углом β относительно осевого направления вала 2, прилегает к наружной поверхности корневой части 12. Лопасти 10 гребного винта выполнены с возможностью прикрепления к валу 2 с помощью крепежных болтов 3, проходящих через крепежные отверстия 13.

[0026] На Фиг. 2 представлен вариант выполнения внутренней конструкции, при этом для наглядности и ясности показанного варианта выполнения лопасть гребного винта, ее корневая часть и все профилированные части не показаны. Вместо корневой части показан один вариант выполнения крепежных средств. Корневая часть 12 имеет в целом цилиндрическую внутреннюю поверхность 120, на которой выполнены проходящие радиально цилиндрические выемки 121 с плоской торцевой стенкой, при этом через корневую часть 12 в местах выполнения выемок 121 проходят крепежные отверстия 13, и имеется цилиндрическая вставка 131, имеющая отверстие, проходящее параллельно ее продольной оси, и выполненная с возможностью установки в выемке 121, так что обеспечена возможность прикрепления лопастей 10 гребного винта к валу 2 с помощью крепежных болтов 3, проходящих через крепежные отверстия 13 и вставки 131. Вставки выполнены с возможностью прикрепления к валу 2 (или к корневой части 12) с помощью крепежных винтов 135 или соответствующих средств.

[0027] На Фиг. 2 также представлен вариант выполнения, в котором каждая лопасть 10 выполнена с возможностью прохождения в ней по меньшей мере двух штифтов 14, один из которых расположен в задней части корневой части 12, а другой - в передней части корневой части 12, причем штифты 14 расположены параллельно друг другу, определяя направление установки лопасти 10 гребного винта при сборке. Более того, каждый штифт 14 содержит вставку 141 для разделения пары анод/катод между валом 2 гребного винта и корневой частью 12 путем обеспечения уплотнения 142, отделяющего наружную поверхность 20 вала от внутренней поверхности 120 указанной корневой части 12. Кроме того, уплотнение 142 обеспечивает защиту штифта 14 от контакта с морской водой.

[0028] На Фиг. 3 представлен поперечный разрез варианта выполнения гребного винта, который представляет собой составной гребной винт (BUP), выполненный в виде набора расположенных по кругу лопастей 10, причем в данном примере набор состоит из пяти лопастей (на Фиг. 3 показаны только корневые части 12). Корневая часть 12 имеет в целом цилиндрическую внутреннюю поверхность 120, в которой выполнены проходящие радиально цилиндрические выемки 121 с плоской торцевой стенкой, причем через корневую часть 12 в местах выполнения выемок 121 проходят крепежные отверстия 13, и имеется цилиндрическая вставка 131, которая имеет отверстие, проходящее параллельно продольной оси вставки 131, и выполнена с возможностью установки в выемке 121, так что обеспечена возможность прикрепления лопастей 10 гребного винта к валу 2 с помощью крепежных болтов 3, проходящих через крепежные отверстия 13 и вставки 131. Вставка 131 имеет в целом цилиндрическую форму, сквозное отверстие для крепежного болта 3 и две параллельные плоскости 133, 134, ограничивающие толщину вставки 131, которая ограничивает зазор 212 между внутренней поверхностью 120 корневой части 12 и валом 2 гребного винта после затягивания для использования. Вставки 131 расположены с возможностью выдерживания нагрузки натяжения крепежного болта 3 между корневой частью 10 и валом 2 гребного винта. Плоские выемки 121 корневой части 12 проходят перпендикулярно радиальному направлению цилиндрической внутренней поверхности 120. При сборке лопасти гребного винта проще всего, если вставка 131 установлена и предпочтительно закреплена на плоской выемке 22 вала 2, при этом перемещают только лопасть гребного винта. Также предпочтительно штифты прикреплены к гребному валу 2 с помощью подходящего крепежа 143 для штифтов, такого как болт или другое подобное средство.

[0029] Как изображено на Фиг. 3, в дополнение к функции восприятия нагрузки вставка 131 также может иметь и другую функцию. Вставка 131 выполнена с возможностью разделения пары анод/катод между валом 2 гребного винта и корневой частью 10 лопасти гребного винта путем обеспечения уплотнения 132, отделяющего поверхности 20 указанного вала 2 от внутренней поверхности 120 указанной корневой части 12. Более того, благодаря использованию вставок 131, которые воспринимают все усилия между валом 2 и лопастью 10 гребного винта, на вал 2 может быть нанесено покрытие для разделения пары анод/катод между валом 2 и лопастью 10. Зазор 212 между внутренней поверхностью 120 корневой части 12 и валом 2 гребного винта представляет собой доступное пространство для нанесения покрытия для разделения пары анод/катод между валом 2 и лопастью 10 гребного винта, предотвращая контакт морской воды с валом 2. В этом случае внутренняя поверхность 120 корневой части 12 изолирована от гальванического соединения с валом 2 гребного винта. Есть потребность в защитном покрытии, которое прослужит в морской среде долгие годы, по крайней мере 5 лет, предпочтительно 15 лет или весь срок службы. Известные в настоящее время защитные покрытия для удовлетворения данного требования являются сравнительно «мягкими». Поэтому описанное решение представляет собой комбинацию из вставок и простого мягкого защитного покрытия, поскольку использование вставок устраняет любые требования к несущей способности защитного покрытия. Благодаря конструкции, описанной в данном документе, можно не ограничиваться твердыми защитными покрытиями (например, напыляемым полиуретаном, эпоксидной смолой или гальваническим покрытием), которые могут выдерживать нагрузку между двигателем судна и лопастью гребного винта, но также можно применять более мягкие устойчивые к коррозии покрытия, которые обеспечивают более длительную защиту. Разумеется, более предпочтительно, когда материал лопасти 10 гребного винта отличается от материала вала 2, и они могут образовать пару анод/катод. При эксплуатации гребного винта морского судна в морской воде практически всегда приходится иметь дело с более благородными и менее благородными материалами, т.е. материалами с разным электрическим потенциалом. Обычно вал гребного винта выполнен из менее благородного материала, который необходимо защитить покрытием, устойчивым к коррозии, чтобы уберечь его от электрохимической коррозии.

[0030] Уплотнение 132 вставки 131 также защищает болты 3, особенно части болтов 3, подверженные напряжениям, такие как хвостовик болта, от потенциальной усталости, вызванной коррозией при напряжении, которая возникает при сочетании воздействия морской воды и постоянно действующих изгибающих усилий и напряжений от гребных винтов, обусловленных вибрациями. Каждый штифт 14 также содержит вставку 141 для разделения пары анод/катод между валом 2 гребного винта и корневой частью 12 путем обеспечения уплотнения 142, разделяющего наружную поверхность 20 вала гребного винта и внутреннюю поверхность 120 указанной корневой части 12. Задняя и передняя части вала 2, которые не находятся в соединении с частями гребного винта или вблизи этих частей, могут быть защищены обычными средствами, такими как кольца, пластины и колпачки с уплотнениями.

[0031] На Фиг. 3 также представлен вариант выполнения, в котором корневая часть 12 содержит плоские выемки 121 для размещения вставок 131 и вставок 141 штифтов, причем выемки 121 скошены так, что обеспечена возможность приведения лопасти 10 гребного винта в ее установленное положение при затягивании в одном направлении. Как изображено на Фиг. 3, крепежные болты расположены в радиальном направлении относительно вала гребного винта, а штифты обязательно не в радиальном направлении, при этом штифты вставлены в направлении установки, которое зависит от угла α наклона корневой части 12, поскольку корневая часть 12 лопасти 10 гребного винта может быть наклонена на угол α наклона от осевого направления.

[0032] Представленный гребной винт морского судна выполнен с возможностью установки на месте согласно следующему алгоритму. Предложен способ установки гребного винта морского судна составного типа (ВНР), который включает следующие этапы:

- обеспечение вала 2 гребного винта, содержащего плоские выемки 22 на указанном валу 2,

- размещение вставок 131 в выемках 22 и прикрепление указанных вставок 131 к валу 2, например, с помощью крепежных винтов 135,

- создание на оставшейся открытой наружной поверхности 20 вала покрытия для защиты от коррозии,

- прикрепление каждой отдельной лопасти 10 гребного винта в ее местоположении и затягивание крепежных болтов 3.

Штифты 14 и вставки 141 штифтов устанавливают предпочтительно в то же время, что и вставки 131. В это же время штифты 14 и вставки 141 штифтов также прикрепляют к валу 2 с помощью крепежей, таких как винты 143. Вставки 141 штифтов также могут быть закреплены с помощью крепежей 145, таких как винты. Затем устанавливают штифты 14 и вставки 141 штифтов и прикрепляют их к валу 2 перед выполнением защитного покрытия. Таким образом, защитное покрытие прикрепляют к валу 2 предпочтительно перед установкой лопастей 10 гребного винта, но после установки вставок и возможной установки штифтов. Это максимально упрощает установку лопасти гребного винта и при этом обеспечивает очень хорошую защиту вала 2 от коррозии.

[0033] Несмотря на то, что данное изобретение описано в данном документе на примерах вариантов выполнения, которые на данный момент считаются наиболее предпочтительными, следует понимать, что данное изобретение не ограничено описанными вариантами выполнения и включает различные комбинации или модификации его признаков и некоторых других применений в пределах объема изобретения, определяемого прилагаемой формулой изобретения. Признаки, указанные применительно к какому-либо вышеописанному варианту выполнения, могут быть использованы для другого варианта выполнения, если такая комбинация технически осуществима.

[0034] Обозначения элементов на чертежах

1 гребной винт

10 лопасть гребного винта

11 профилированная часть

110 основание профилированной части

12 корневая часть

120 внутренняя поверхность корневой части

121 выемка в корневой части

13 крепежное отверстие

131 вставка

132 уплотнение вставки

133 плоскость вставки

134 плоскость вставки

135 винт для прикрепления вставки

14 штифт

141 вставка штифта

142 уплотнение штифта

143 крепеж для штифта

145 крепеж для вставки штифта

2 вал гребного винта

20 наружная поверхность вала гребного винта

21 отверстие под крепежный болт

22 выемка для вставки

212 зазор

3 крепежный болт.

Изобретение относится к судостроению, а именно к гребным винтам и лопастям для них, а также к способу установки гребных винтов на морские суда. Предложен гребной винт морского судна, который предназначен для преобразования крутящего момента двигателя в тяговое усилие при эксплуатации и представляет собой составной гребной винт (BUP), выполненный в виде расположенных по кругу лопастей. Лопасть гребного винта представляет собой отдельную деталь, содержащую профилированную часть и корневую часть. Корневая часть имеет в целом цилиндрическую внутреннюю поверхность, на которой выполнены проходящие радиально цилиндрические выемки с плоской торцевой стенкой, и через корневую часть в местах выполнения выемок проходят крепежные отверстия. Цилиндрическая вставка имеет отверстие, проходящее параллельно продольной оси вставки, и выполненная с возможностью установки в выемку с обеспечением возможности прикрепления лопастей гребного винта к валу с помощью крепежных болтов. Крепежные болты проходят через крепежные отверстия и вставки. Достигается улучшение способности передачи энергии при относительно небольшой конструкции ступицы для повышения гидродинамической эффективности, а также улучшение коррозионной стойкости винта. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Гребной винт (1) морского судна, предназначенный для преобразования крутящего момента двигателя в тяговое усилие при эксплуатации и представляющий собой составной гребной винт (BUP), выполненный в виде набора расположенных по кругу лопастей (10), причем лопасть (10) гребного винта представляет собой отдельную деталь, содержащую профилированную часть (11) и корневую часть (12), отличающийся тем, что корневая часть (12) имеет в целом цилиндрическую внутреннюю поверхность (120), на которой расположены проходящие радиально цилиндрические выемки (121) с плоской торцевой стенкой, и через корневую часть (12) в местах выполнения выемок (121) проходят крепежные отверстия (13), причем имеется цилиндрическая вставка (131), имеющая отверстие, проходящее параллельно продольной оси вставки (131), и выполненная с возможностью установки в выемку (121) с обеспечением возможности прикрепления лопастей (10) гребного винта к валу (2) гребного винта с помощью крепежных болтов (3), проходящих через крепежные отверстия (13) и вставки (131).

2. Гребной винт (1) по п.1, отличающийся тем, что вставки (131) расположены с возможностью восприятия растягивающей нагрузки крепежного болта (3) между корневой частью (10) и валом (2) гребного винта.

3. Гребной винт (1) по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что вставка (131) имеет в целом цилиндрическую форму и имеет сквозное отверстие для крепежного болта (3) и две параллельные плоскости (133, 134), определяющие толщину вставки (131), которая ограничивает зазор (212) между внутренней поверхностью (120) корневой части (12) и валом (2) гребного винта после затягивания для эксплуатации.

4. Гребной винт (1) по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что плоские выемки (121) корневой части (12) проходят перпендикулярно радиальному направлению цилиндрической внутренней поверхности (120).

5. Гребной винт (1) по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что вставка (131) выполнена с возможностью размещения и предпочтительно закрепления в плоской выемке (22) вала (2).

6. Гребной винт (1) по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что вставка (131) установлена с возможностью разделения пары анод/катод между валом (2) гребного винта и корневой частью (12) лопасти (10) гребного винта путем обеспечения уплотнения, разделяющего поверхности (20) указанного вала (2) и внутреннюю поверхность (120) указанной корневой части (12).

7. Гребной винт (1) по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что внутренняя поверхность (120) корневой части (12) изолирована от гальванического соединения с валом (2) гребного винта.

8. Гребной винт (1) по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что корневая часть (12) лопасти (10) гребного винта наклонена под углом (α) наклона от осевого направления вала (2) гребного винта с обеспечением прилегания основания профилированной части (110), выполненного с шаговым углом (β) относительно осевого направления вала (2), к наружной поверхности корневой части (12).

9. Гребной винт (1) по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что каждая лопасть (10) гребного винта выполнена с возможностью размещения в ней по меньшей мере двух штифтов (14), одного в задней части корневой части (12), а другого в передней части корневой части (12), причем штифты (14) расположены параллельно друг другу, определяя направление установки лопасти (10) гребного винта при сборке.

10. Гребной винт (1) по п.9, отличающийся тем, что каждый штифт (14) содержит вставку (141), предназначенную для разделения пары анод/катод между валом (2) гребного винта и корневой частью (12) путем обеспечения уплотнения (142), разделяющего наружную поверхность (20) вала гребного винта и внутреннюю поверхность (120) указанной корневой части (12).

11. Гребной винт (1) по п.7, отличающийся тем, что вал (2) гребного винта выполнен с электроизолирующим покрытием для разделения пары анод/катод между указанным валом (2) и лопастью (10) гребного винта путем обеспечения уплотнения, разделяющего наружную поверхность (20) вала и внутреннюю поверхность (120) указанной корневой части (12).

12. Лопасть (10) гребного винта морского судна, предназначенная для гребного винта по п.1, отличающаяся тем, что корневая часть (12) имеет плоские выемки (121) для размещения указанных вставок (131) и вставок (141) штифтов, причем выемки (121) скошены с обеспечением возможности приведения лопасти (10) гребного винта в ее положение установки с одного направления при затягивании.

13. Лопасть (10) гребного винта морского судна, предназначенная для гребного винта (1) по п.1, отличающаяся тем, что ее корневая часть (12) наклонена под углом (α) наклона от осевого направления.

14. Способ установки гребного винта морского судна по п.1, включающий следующие этапы:

использование вала (2) гребного винта, на котором выполнены плоские выемки (22),

установку в выемках (22) вставок (131) и прикрепление вставок (131) к валу (2), например, с помощью крепежных винтов (135),

создание на оставшейся открытой наружной поверхности (20) вала покрытия для защиты от коррозии,

прикрепление каждой отдельной лопасти гребного винта в ее местоположении и затягивание крепежных болтов (3).

15. Способ по п.14, в котором устанавливают и закрепляют штифты (14) и вставки (141) штифтов на валу (2) до создания защитного покрытия.