Патент на изобретение №2314968

(54) ГРЕБНОЙ ВИНТ

(57) Реферат:

Изобретение относится к движителям, воздействующим непосредственно на воду. Гребной винт содержит гребной вал с лопастями, насаженными на ступицу. Нижняя и верхняя кромки лопастей образованы касанием двух парабол, передняя кромка закруглена, а задняя кромка имеет стабилизирующую плоскость. Конец лопасти загнут на угол 60° для направления центробежного потока. Концы лопастей механически замкнуты между собой кольцом, имеющим профилированные отверстия под штыри на концах лопастей. Изобретение направлено на повышение КПД. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области судостроения, к построению гребных винтов, используемых в качестве корабельных движителей.

Известен гребной винт, профиль лопастей которого представляет пересечение двух парабол: Y₁=К₁Х^1/2 и Y₂=К₂Х^1/2+2R, формы лопастей вписаны в параболу Y₃=K₃X^1/2 /1/. Недостатком является большая несущая площадь лопасти, что дает возможность применения только в скоростных глиссерах и как вспомогательный двигатель на парусных лодках. Известен профиль лопасти гребных винтов, имеющих плосковыпуклый профиль и выпукло-вогнутое сечение /профиль луночка/ /2/. Недостатком плосковыпуклых профилей является то, что нагнетающая плоская плоскость направляет поток под некоторым углом к оси, не фокусируя его, что снижает КПД и увеличивает шумы. Нагнетающая плоскость профиля выпукло-вогнутого сечения создает два встречных потока в центре сектора полуокружности, что создает повышенную кавитацию и снижает КПД. Известен гребной винт форма сечений лопастей соосными с гребным винтом цилиндрическими поверхностями /3/. Недостатком является цилиндрическая поверхность, которая создает два встречных потока в центре «цилиндра», что повышает кавитацию и снижает КПД.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Гребной винт, содержащий гребной вал с лопастями, насаженными на ступицу для повышения производительности кромки лопастей, образованными касанием двух парабол: с окружностью радиусом R2R₀, центр которой находится на расстоянии l=2/3L, где L – проекция длины лопасти на координату x; изначально задают следующие величины: угол атаки 10°, параметры l2/3L, радиусы R и R₀; коэффициенты К₁ и К₂ рассчитываются по формулам: где точки A и B являются точками касания парабол Y₁ и Y₂. Точка A находится пересечением линии угла атаки с восстановленным перпендикуляром из точки l. Точка B – противоположный конец диаметра, отложенного от точки A; поперечный профиль лопасти образуется пересечением двух парабол: где K₃1; /ФИГ.1/. Передняя кромка закруглена радиусом R2R₀, задняя кромка имеет стабилизирующую плоскость с величиной в конце плоскости R_K=R₀, предпочтительно R_KR₀, и уменьшается до нуля на 1/3 длины лопасти от начала координат /ФИГ.1, поз.1а/. Конец лопасти загнут на угол 60° для увеличения производительности за счет направления центробежного потока по оси гребного винта /ФИГ.1, поз.2/. Для уменьшения свободных колебаний концы лопастей механически связаны между собой кольцом /ФИГ.2, поз.3/, которое имеет отверстия, профилированные под штыри на конце лопасти /ФИГ.2, поз.5, 4/ соответственно, служащие для свободного поворота лопастей гребного винта. Для обеспечения требуемой прочности гребного винта изначально задают величину R₀₁ лопасти максимально допустимой у ступицы и пропорционально уменьшая к ее концу, R₀₁R_0i /ФИГ.1/.

На ФИГ.1 изображена 1 – лопасть гребного винта, 1а – стабилизирующая плоскость, 2 – загиб конца лопасти на угол 60°. На ФИГ.2 – изображен общий вид гребного винта, где 1, 1а – лопасть со стабилизирующей плоскостью, 2 – загиб конца лопасти, 3, 4 – механический обод с профилированным отверстием, 5 – штырь на конце лопасти, 6 – вал гребного винта. Для создания заднего хода необходимо развернуть лопасти на 180° плюс угол атаки и изменить направление вращения гребного вала.

РАБОТА ГРЕБНОГО ВИНТА

При вращении гребного вала параболообразная лопасть гонит жидкость по оси вала, при этом центробежный поток загибом конца лопасти тоже направляется по оси вала, создавая движущую силу, которая пропорциональна углу атаки, рабочей площади лопасти и числу оборотов вала, которое превышает /1/ 15%. Стабилизирующая плоскость снижает кавитацию после ухода лопасти до 20%. Механическое кольцо, охватывающее концы лопастей, снижает свободные колебания /шумы/ более 20%.

Проведенные сравнительные оценочные испытания на изготовленных макетах лопастей показали повышение мощности по сравнению с /1/ более 10%, при этом предлагаемая лопасть имеет возможность увеличивать свою рабочую площадь в сумме более 1/2 круга площади круга.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ.

1. Патент №2228878 от 20.05.2004.

2. 15 проектов судов, справочник, Д.А. КУРБАТОВ. – Л.: Судостроение, 1985.

3. БОЛЬШАЯ СОВЕТСКАЯ ЭНЦИКЛОПЕДИЯ, т.7. – М.: СОВ. ЭНЦИКЛОПЕДИЯ, 1972.

Формула изобретения

1. Гребной винт, содержащий гребной вал с лопастями, насаженными на ступицу, отличающийся тем, что нижняя и верхняя кромки лопастей образованы касанием двух парабол: Y₁=К₁Х^1/2, Y₂=2R₀+К₂Х^1/2, с окружностью радиусом R2R₀, центр которой находится на расстоянии l2/3L, где L – проекция длины лопасти на координату X, изначально задают следующие величины: угол атаки 10°, параметры L и l2/3L, радиусы R и R₀, коэффициенты K₁ и К₂ рассчитываются по формулам: K₁=Y_1A/X_1A ^1/2, поперечный профиль лопасти образуется пересечением двух парабол: где K₃1, передняя кромка закруглена радиусом R2R₀, задняя кромка имеет стабилизирующую плоскость с радиусом в конце плоскости R_КR₀ и уменьшается до нуля на 1/3 длины лопасти от начала координат, конец лопасти загнут на угол 60° для направления центробежного потока.

2. Гребной винт по п.1, отличающийся тем, что концы лопастей механически замкнуты между собой кольцом, имеющим профилированные отверстия под штыри на концах лопастей.

РИСУНКИ