RU2482011C2 - Propeller screw - Google Patents

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: invention relates to ship building, namely, to propeller screws. Propeller screw comprises vaned hub. Hub vanes comprise driving surface and drawing surface. Said surfaces have radial blind holes shaped to truncated ball and shifted relative to each other in cross-section. Hole depth H varies from 0.7D to 0.8D where D is hole diameter. Hole diameter smoothly decreases in compliance with vane thickness decrease. Hole inner surface is coated with polymer material of minimum friction factor (in interaction with water) and high resistance to aggressive media.

EFFECT: reduced power consumption.

1 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области судостроения, а именно к конструкции гребных винтов.The invention relates to the field of shipbuilding, namely to the design of propellers.

Известен гребной винт, содержащий ступицу, на которой размещены лопасти с нагнетающими и всасывающими поверхностями. На поверхностях лопастей гребного винта выполнены канавки с поднутрением, в которых установлены вставки из материала с высокими демпфирующими способностями (патент России №2387572, В63Н 1/26), благодаря чему достигается снижение шумовых характеристик гребного винта.Known propeller containing a hub on which the blades are located with discharge and suction surfaces. Grooves with an undercut are made on the surfaces of the propeller blades, in which inserts of material with high damping abilities are installed (Russian patent No. 2387572, B63H 1/26), thereby reducing the noise characteristics of the propeller.

Известен гребной винт, содержащий ступицу, с плоскими лопастями, на которых с целью уменьшения сопротивления потоку жидкости выполнены поперечные открытые вырезы (патент России №2390463, В63Н 1/14). Винт имеет довольно низкий КПД и повышенные шумовые характеристики.Known propeller containing a hub with flat blades on which, in order to reduce resistance to fluid flow, transverse open cuts are made (Russian patent No. 2390463, B63H 1/14). The screw has a fairly low efficiency and increased noise characteristics.

Известен гребной винт, содержащий ступицу, на которой размещены лопасти с нагнетающими и всасывающими поверхностями (патент России 2244657, В63Н 3/00, 2005 г.) - прототип.Known propeller containing a hub on which blades are located with injection and suction surfaces (Russian patent 2244657, B63H 3/00, 2005) - prototype.

Известное устройство имеет существенные потери энергии, поскольку часть энергии двигателя судна уходит на трение (взаимодействие) между жидкостью и рабочими поверхностями лопастей.The known device has significant energy losses, since part of the energy of the ship’s engine is spent on friction (interaction) between the liquid and the working surfaces of the blades.

Техническим результатом, на достижение которого направлено изобретение, является снижение рассеяния энергии между взаимодействующими поверхностями, а следовательно, и потерь энергии двигателя судна.The technical result to which the invention is directed is to reduce energy dissipation between interacting surfaces, and consequently, the energy loss of the ship's engine.

Технический результат достигается тем, что гребной винт содержит ступицу, на которой размещены лопасти с нагнетающими и всасывающими поверхностями, на всасывающей и нагнетающей поверхностях лопастей выполнены радиально расположенные глухие отверстия в форме усеченного шара со смещением друг относительно друга в поперечном сечении, причем глубина отверстий Н имеет диапазон 0,7D<H<0,8D, где: D - диаметр отверстия, при этом диаметр отверстий плавно уменьшается в соответствии с уменьшением толщины лопасти. Внутренняя поверхность отверстий покрыта материалом с минимальным коэффициентом трения и высокой стойкостью к действию агрессивных сред, например полимерным материалом.The technical result is achieved in that the propeller contains a hub on which the blades are located with discharge and suction surfaces, radially arranged blind holes are made on the suction and discharge surfaces of the blades in the form of a truncated ball with a displacement relative to each other in cross section, and the depth of the holes H has the range is 0.7D <H <0.8D, where: D is the diameter of the hole, while the diameter of the holes gradually decreases in accordance with a decrease in the thickness of the blade. The inner surface of the holes is covered with a material with a minimum coefficient of friction and high resistance to aggressive media, such as polymeric material.

Технический результат достигается за счет того, что в каждом отверстии создается замкнутый водоворот, диаметр которого равен диаметру отверстия. Часть водоворота выступает за пределы лопасти и контактирует с жидкостью, которая движется по рабочей поверхности лопасти, приподнимая ее над поверхностью лопасти. Направление вращения жидкости в отверстии совпадает с направлением движения жидкости по рабочей поверхности лопасти. В результате взаимодействие скольжения жидкость - металл заменяется на взаимодействие качения жидкость-жидкость, при этом энергия двигателя, затрачиваемая на трение (рассеяние энергии), значительно снижается.The technical result is achieved due to the fact that in each hole a closed whirlpool is created, the diameter of which is equal to the diameter of the hole. Part of the vortex extends beyond the boundaries of the blade and is in contact with the fluid, which moves along the working surface of the blade, lifting it above the surface of the blade. The direction of rotation of the fluid in the hole coincides with the direction of fluid movement along the working surface of the blade. As a result, the liquid – metal sliding interaction is replaced by the liquid – liquid rolling interaction, while the energy of the engine spent on friction (energy dissipation) is significantly reduced.

На фиг.1 представлен общий вид гребного винта; на фиг 2 - вид винта перпендикулярно продольной оси; на фиг.3 - продольный разрез лопасти; на фиг.4 - сечение А-А на фиг.1; на фиг.5 - иллюстрация взаимодействия потока жидкости с отверстием лопасти.Figure 1 presents a General view of the propeller; Fig.2 is a view of a screw perpendicular to the longitudinal axis; figure 3 is a longitudinal section of the blade; figure 4 is a section aa in figure 1; figure 5 is an illustration of the interaction of the fluid flow with the hole of the blade.

Гребной винт содержит ступицу 1, на которой размещены лопасти 2 с нагнетающими 3 и всасывающими 4 поверхностями, на которых выполнены радиально расположенные глухие отверстия 5, со смещением друг относительно друга в поперечном сечении. Отверстия 5 выполнены в виде усеченного шара. Глубина отверстий Н выбирается в диапазоне 0,7D<H<0,8D, где: D - диаметр отверстия.The propeller contains a hub 1, on which there are blades 2 with injection 3 and suction 4 surfaces, on which are made radially located blind holes 5, with an offset from each other in cross section. The holes 5 are made in the form of a truncated ball. The hole depth H is selected in the range 0.7D <H <0.8D, where: D is the diameter of the hole.

Диаметр отверстий плавно уменьшается в соответствии с уменьшением толщины лопасти. Внутренняя поверхность отверстий 5 покрыта, например, методом напыления материалом с минимальным коэффициентом трения и высокой стойкостью к действию агрессивных сред.The diameter of the holes gradually decreases in accordance with a decrease in the thickness of the blade. The inner surface of the holes 5 is covered, for example, by spraying with a material with a minimum coefficient of friction and high resistance to aggressive media.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

В состоянии покоя отверстия 5 в лопастях заполнены жидкостью. В процессе вращения гребного винта, поток 6 жидкости, скользящий по рабочим поверхностям лопастей 2 закручивает жидкость в отверстиях 5, создавая в них замкнутый водоворот. Скорость вращения жидкости в отверстиях зависит от скорости омывающего потока 6 и диаметра отверстий 5. Водовороты выступают над поверхностями лопастей 2, в результате чего омывающие потоки жидкости контактируют не с поверхностью лопастей 2, а с выступающими частями водоворотов. Направление вращения жидкости в отверстии 5 совпадает с направлением потока 6 жидкости по рабочей поверхности лопасти 2. В результате взаимодействие скольжения жидкость - металл, заменяется на взаимодействие качения жидкость-жидкость, при этом энергия двигателя, затрачиваемая на трение (рассеяние энергии) значительно снижается. Радиальное расположение отверстий 5 позволяет создать заявляемый эффект взаимодействия по всей поверхности лопастей 2.At rest, the holes 5 in the blades are filled with liquid. In the process of rotation of the propeller, the fluid flow 6, sliding along the working surfaces of the blades 2, twists the fluid in the holes 5, creating a closed whirlpool in them. The speed of rotation of the liquid in the holes depends on the speed of the washer flow 6 and the diameter of the holes 5. Whirlpools protrude above the surfaces of the blades 2, as a result of which the washer fluid flows in contact not with the surface of the blades 2, but with the protruding parts of the whirlpools. The direction of rotation of the fluid in the hole 5 coincides with the direction of fluid flow 6 along the working surface of the blade 2. As a result, the fluid – metal sliding interaction is replaced by the fluid – liquid rolling interaction, while the energy of the engine spent on friction (energy dissipation) is significantly reduced. The radial arrangement of the holes 5 allows you to create the claimed effect of interaction over the entire surface of the blades 2.

Поскольку скорость водоворота в отверстиях высокая, их внутренние поверхности не покрываются отложениями, моллюсками и т.д. Кроме того, внутренняя поверхность отверстий 5 покрыта (например, методом напыления) полимерным материалом с минимальным коэффициентом трения (взаимодействия с водой) и высокой стойкостью к действию агрессивных сред, например фторопластом, полипропиленом, поликарбонатом и др.Since the whirlpool velocity in the holes is high, their internal surfaces are not covered by sediments, mollusks, etc. In addition, the inner surface of the holes 5 is covered (for example, by spraying) with a polymeric material with a minimum coefficient of friction (interaction with water) and high resistance to aggressive media, such as fluoroplastic, polypropylene, polycarbonate, etc.

Полимерный материал обладает высокими демпфирующими способностями, он будет также снижать вибрации винта при работе, тем самым уменьшится шумность судна и снизятся потери энергии главного двигателя.The polymer material has high damping capabilities, it will also reduce the vibration of the screw during operation, thereby reducing the noise of the vessel and reduce the energy loss of the main engine.

В диапазоне 0,7D<H<0,8D жидкость, находящаяся в отверстии, контактирует с омывающим потоком и, не срываясь, возвращается в отверстие, т.е. не происходит уноса жидкости из отверстия. При H<0,7D выступающий над поверхностью лопасти водоворот частично уносится омывающим потоком жидкости; при H>0,8D выступающая над поверхностью лопасти часть водоворота имеет незначительную площадь контакта с омывающим потоком и эффект взаимодействия существенно снижается.In the range of 0.7D <H <0.8D, the liquid in the hole contacts the washing stream and, without breaking, returns to the hole, i.e. liquid does not carry away from the hole. At H <0.7D, a whirlpool protruding above the surface of the blade is partially carried away by the washing fluid flow; at H> 0.8 D, the part of the whirlpool protruding above the surface of the blade has a small contact area with the washer flow and the interaction effect is significantly reduced.

Claims (2)

1. Гребной винт, содержащий ступицу, на которой размещены лопасти с нагнетающими и всасывающими поверхностями, отличающийся тем, что на всасывающей и нагнетающей поверхностях лопастей выполнены радиально расположенные глухие отверстия в форме усеченного шара со смещением друг относительно друга в поперечном сечении, причем глубина Н отверстий имеет диапазон 0,7D<H<0,8D, где D - диаметр отверстия, при этом диаметр отверстий плавно уменьшается в соответствии с уменьшением толщины лопасти, а внутренняя поверхность отверстий покрыта материалом с минимальным коэффициентом трения и высокой стойкостью к действию агрессивных сред.1. A rowing screw containing a hub on which the blades with discharge and suction surfaces are located, characterized in that on the suction and discharge surfaces of the blades are made radially arranged blind holes in the form of a truncated ball with a displacement relative to each other in cross section, and the depth H of the holes has a range of 0.7D <H <0.8D, where D is the diameter of the hole, while the diameter of the holes gradually decreases in accordance with a decrease in the thickness of the blade, and the inner surface of the holes is covered with material minimum friction coefficient and high resistance to aggressive media. 2. Гребной винт, отличающийся тем, что внутренняя поверхность отверстий покрыта полимерным материалом. 2. Rowing screw, characterized in that the inner surface of the holes is covered with a polymer material.

Images