Известны винтовые движители, состоящие из двух винтов, укрепленных непосредственно друг за другом на общем валу, также известно применение гребных винтов с вогнутыми лопастями, имеющими тупые входящие кромки. В предлагаемом движителе два, укрепленные один за другим, винта имеют указанный профиль лопастей, при чем лопасти переднего винта направлены вогнутой стороной назад, а заднею - вперед, считая от кормы к носу.
Как известно, идея устройства двойного гребного винта в качестве судового движителя, а также движителя для воздушной среды имеет целью повысить коэффициент полезного действия такого винта по сравнению с винтами обычного устройства. Возможность увеличения полезной отдачи обыкновенного винта достигается в двойном винте полным использованием всей вращательной энергии отходящих от винта потоков, составляющей значительную часть общей потери, заключающейся в отходящих струях. Применение особых, неподвижных, отбойных поверхностей, помещаемых за винтами, дало на практике благоприятные результаты и повысило полезную работу винтов. Однако, такое устройство имеет тот конструктивный недостаток, что при попадании между винтом и направляющими поверхностями снастей или других предметов возникают неизбежные и крупные поломки.
В предлагаемом устройстве двойного винта с затупленными режущими кромками струи воды или воздуха, сходя с передней группы лопастей винта, с некоторой поступательной и вращательной скоростями, поступают на обратные лопасти второй группы, расположенные таким образом, чтобы жидкость (вода или воздух - безразлично) давила на их вогнутую поверхность и сходила по заранее выбранному направлению. Это направление может быть выбрано таким образом, что абсолютная скорость отходящей жидкости не будет уже иметь вращательного движения и будет совпадать с направлением движения судна.
Применение профилей лопастей с затупленными режущими кромками (наподобие сечения птичьего крыла) позволяет предупредить образование поверхностей раздела жидкости, вступающей на лопасти, и, следовательно, исключает явление удара и связанной с этим потери скорости протекающей жидкости. По данным автора опыт применения таких профилей лопастей в обыкновенных винтах, проделанный им на Волжских теплоходах в 1925 году, дал благоприятные результаты.
На схематическом чертеже фиг. 1 изображает развернутое по плоскости сечение цилиндрической поверхностью трехлопастного винта, фиг. 2 - вид предлагаемого винтового движителя спереди и фиг. 3 - то же, сбоку.
В изображенном на фиг. 1 развернутом на плоскости сечении цилиндрической поверхностью некоторого радиуса трехлопастного винта нанесены направления скоростей: вращательной по оси ОХ и равной с и поступательной по оси OY равной v. Относительная скорость жидкости, подходящей к лопастям, определяется вектором w. Жидкость вступает на лопасть без удара по направлению ОВ. При сходе с лопасти ее направление будет OG, величина же скорости, в виду отсутствия удара, останется той же, т.-е. равной OF. Таким образом, жидкость, пройдя первую группу лопастей, получит добавочную скорость BF=c2, из которой DF=c1 будет скорость вращения и BD=v1-v - скольжением. Обе эти скорости у обыкновенных винтов теряются в среде. Поступая у двойного винта на вторую группу лопастей также без удара, жидкость действует на их вогнутую поверхность и производит уже сама работу, меняя при этом направление до такого, которое выбирает конструктор по своему усмотрению. Если сохранить то же отступление жидкости, что и при обыкновенном винте, т.-е. сохранить скольжение, то следует придать жидкости, сходящей со второй группы лопастей, скорость по направлению OD, величина которой может быть изменяема, в зависимости от площади нормального сечения к направлению движущейся жидкости. Как видно по самой схеме, нормальные сечения, обозначенные на фиг. 1 буквами a1 и а2, уменьшаются по направлению к выходу жидкости с лопастей, и в результате достигается направление отходящей скорости по OD; величина же ее повышается с w, т.-е. с ОЕ до OD. В таком случае абсолютная скорость отходящей жидкости по направлению движения судна будет равна AD=v1, т.-е. той же, что и у нормального винта, но уже без скорости вращения с1, которая утилизируется на второй группе лопастей, как движущая сила. Таким образом, одинаковая разность скоростей v1-v (для сравниваемых винтов - обыкновеннного и двойного) обеспечивает одинаковую силу их тяги, но при этом в двойном винте используется скорость с1, как полезная сила, дающая некоторый обратный момент вращения M2. Если момент вращения, затрачиваемый машиной для обыкновенного винта будет равен М1, то для двойного винта при такой же работе он будет М1-М2=М, т.-е. меньшим, откуда и видна выгода применения двойных винтов предлагаемого устройства.
На фиг. 2 и 3 показано устройство предлагаемого движителя с двойным винтом; лопасти каждой группы отливаются на отдельных втулках, но соединяются жестко в определенном положении на конусе вала и закрепляются задней гайкой. Такая конструкция допускает возможность наилучшего взаимного расположения передней и задней групп лопастей. Регулировка производится опытным путем на пробных пробегах, и затем задний винт закрепляется окончательно на конусе вала в нужном положении. Обратный ход (задний) такого двойного винта должен быть не менее надежен, чем с обычным винтом, так как в этом случае вторая группа лопастей, выполняя функции первой группы для переднего хода, будет работать вогнутой стороной, т.-е. более интенсивно.
Винтовой движитель, состоящий из двух винтов, заклиненных на одном валу непосредственно один за другим и образованных вогнутыми лопастями с тупой входящей кромкой, характеризующийся тем, что лопасти переднего винта обращены вогнутой стороной назад (фиг. 3 и 2), а лопасти заднего винта - вогнутой стороной вперед, по направлению от кормы к носу судна.
