RU2750507C1 - Floating propeller - Google Patents

Abstract

FIELD: shipbuilding.

SUBSTANCE: invention relates to the field of shipbuilding and can be used in the designs of screw propellers. The floating propeller contains a hub with blades. The blades are formed by an array of viscous medium, for example, water, emanating from a number of cavities made on the outer surface of the propeller hub and located around the circumference of this hub in one plane.

EFFECT: increased reliability of propeller operation due to elimination of blade breakages and significant reduction of acoustic pollution of the environment.

3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано в конструкциях винтовых движителей плавучих средств.The invention relates to the field of shipbuilding and can be used in the designs of propeller driven propellers of floating equipment.

Известен гребной винт, включающий ступицу, на внешней поверхности которой установлены лопасти, выполненные за одно целое со ступицей (см., например, авторское свидетельство СССР №356198 «Гребной винт», МКИ В63Н 1/14, 1971 г.). 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. Это касается и гребных винтов регулируемого шага.Known propeller, including a hub, on the outer surface of which blades are installed, made in one piece with the hub (see, for example, USSR author's certificate No. 356198 "Propeller", MKI V63N 1/14, 1971). The disadvantage of the known propeller is the difficulty of ensuring its reliability in high-power propellers. The fact is that propellers of high power use propellers with a diameter of up to nine meters or more. The manufacture of blades in such propellers in one piece with the hub presents significant technical difficulties. This also applies to variable pitch propellers.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является гребной винт, включающий ступицу, на внешней поверхности которой установлены лопасти, например, путем винтового крепления или другим способом (см. патент РФ №1689210 «Гребной винт со съемными лопастями», МКИ В63Н 1/20, 1991 год). Недостатком большей части таких гребных винтов является невысокая надежность при повышенных нагрузках. Это объясняется тем, что расстояние между комлями (основаниями) лопастей становится недостаточной для надежной их установки за счет увеличения площади крепления (дополнительные места для крепежных элементов). Поэтому в данной зоне при работе винта создаются повышенные напряжения. При значительной нагрузке на гребной винт возникает угроза его разрушения.The closest to the claimed invention in terms of the technical essence and the achieved result is a propeller, including a hub, on the outer surface of which blades are installed, for example, by screw fastening or in another way (see RF patent No. 1689210 "Propeller with removable blades", MKI V63N 1/20, 1991). The disadvantage of most of these propellers is low reliability at increased loads. This is due to the fact that the distance between the butts (bases) of the blades becomes insufficient for their reliable installation due to the increase in the fastening area (additional space for fasteners). Therefore, in this zone, during the operation of the screw, increased stresses are created. With a significant load on the propeller, there is a threat of its destruction.

Цель настоящего изобретения - повышение надежности работы гребного винта и снижение акустического загрязнения окружающей среды.The purpose of the present invention is to improve the reliability of the propeller and reduce the acoustic pollution of the environment.

Указанная цель достигается тем, что в известном гребном винте, включающем ступицу с лопастями, в нем лопасти образованы массивом вязкой среды, например, воды, исходящей из ряда полостей, выполненных на внешней поверхности ступицы винта и расположенных по окружности этой ступицы в одной плоскости. На внешней поверхности ступицы по границе полостей могут быть установлены направляющие стенки, а сами полости выполнены, по крайней мере, в два ряда, при этом полости в каждом ряду имеют свою пространственную ориентацию. Ось лопасти может быть расположена по отношению к оси ступицы под углом, меньшим угла 90 градусов.This goal is achieved by the fact that in the known propeller, which includes a hub with blades, the blades in it are formed by an array of viscous medium, for example, water, emanating from a number of cavities made on the outer surface of the propeller hub and located around the circumference of this hub in one plane. On the outer surface of the hub along the border of the cavities, guide walls can be installed, and the cavities themselves are made in at least two rows, while the cavities in each row have their own spatial orientation. The axis of the blade can be located in relation to the axis of the hub at an angle less than an angle of 90 degrees.

Образование лопастей массивом вязкой среды, например, воды, исходящих из полостей, выполненных на внешней поверхности ступицы позволяет перейти от лопастей, выполненных из твердых материалов (обычно металлов и их сплавов) к «вечным» лопастям, которые никогда не ломаются и могут выполнять свои функции в любых условиях, особенно в загрязненных водоемах, в которых плавают посторонние предметы. Следует отметить, что при лопастях, образованных массивом вязкой среды, снижается упор, создаваемый таким гребным винтом. Однако работает этот гребной винт значительно тише. В известных гребных винтах при их работе лопасти подвержены виброакустическим колебаниям, которые передаются на гребной вал и далее на корпус плавучего средства, что приводит к излишнему акустическому загрязнению окружающей среды, то есть такое плавучее средство может быть обнаружено и зафиксировано на достаточно большом расстоянии. Повышенный уровень виброакустических колебаний воздействует и на живые организмы. Для рыболовных судов это приводит к существенному снижению улова рыбы. Использование предлагаемой конструкции гребного винта в качестве судового движителя в районе вылова рыбы позволяет ликвидировать большие проблемы для рыбаков. Для прихода в зону вылова на плавучем средстве используются обычные известные гребные винта, а при работе в этой зоне используются предлагаемые гребные винты.The formation of blades by an array of viscous media, for example, water, emanating from cavities made on the outer surface of the hub allows you to move from blades made of solid materials (usually metals and their alloys) to "eternal" blades that never break and can perform their functions in any conditions, especially in polluted water bodies in which foreign objects float. It should be noted that with the blades formed by an array of viscous medium, the thrust created by such a propeller decreases. However, this propeller is much quieter. In the known propellers, during their operation, the blades are subject to vibroacoustic vibrations, which are transmitted to the propeller shaft and further to the hull of the floating vehicle, which leads to excessive acoustic pollution of the environment, that is, such a floating vehicle can be detected and fixed at a sufficiently large distance. The increased level of vibroacoustic vibrations also affects living organisms. For fishing vessels, this leads to a significant decrease in fish catch. The use of the proposed design of the propeller as a ship propulsion unit in the fishing area allows to eliminate big problems for fishermen. Conventional known propellers are used to enter the fishing area on a floating craft, and the proposed propellers are used when working in this area.

Повышение упора в предлагаемом гребном винте может быть достигнуто за счет того, что ось лопасти, образованная массивом вязкой жидкости располагается по отношению к оси ступицы под углом, меньшим 90 градусов. В этом случае образуется дополнительная составляющая, увеличивающая упор гребного винта.An increase in the stop in the proposed propeller can be achieved due to the fact that the axis of the blade formed by an array of viscous fluid is located in relation to the axis of the hub at an angle less than 90 degrees. In this case, an additional component is formed that increases the thrust of the propeller.

На внешней поверхности ступицы может располагаться как один ряд полостей, так и два и даже три ряда. В каждом ряду полости имеют свою пространственную ориентацию, что позволяет менять направление вектора упора и соответственно направление движения плавучего средства.On the outer surface of the hub, one row of cavities can be located, as well as two or even three rows. In each row, the cavities have their own spatial orientation, which allows you to change the direction of the stop vector and, accordingly, the direction of movement of the floating vehicle.

Лопасть в предлагаемой конструкции гребного винта образована массивом вязкой среды, исходящей из полости на внешней поверхности ступицы. Повышая давление исходящей из полости вязкой среды увеличивается длина лопасти, что приводит к увеличению упора. Таким образом, увеличение скорости движения плавучего средства может быть достигнуто без увеличения скорости вращения гребного винта, а только за счет увеличения давления вязкой среды, исходящей из полостей.The blade in the proposed design of the propeller is formed by an array of viscous medium emanating from a cavity on the outer surface of the hub. By increasing the pressure of the viscous medium emanating from the cavity, the length of the blade increases, which leads to an increase in the stop. Thus, an increase in the speed of movement of the floating vehicle can be achieved without increasing the speed of rotation of the propeller, but only by increasing the pressure of the viscous medium emanating from the cavities.

Предлагаемая конструкция гребного винта в упрощенном виде приведена на фигуре 1, на фигуре 2 показана развертка ступицы, а на фигуре 3 изображен гребной винт в процессе работы со следующими обозначениями:The proposed design of the propeller in a simplified form is shown in figure 1, figure 2 shows the development of the hub, and figure 3 shows the propeller in operation with the following designations:

1 - ступица;1 - hub;

2 - лопасть;2 - blade;

3 - полость на внешней поверхности ступицы;3 - cavity on the outer surface of the hub;

4 - первый ряд полостей;4 - the first row of cavities;

5 - второй ряд полостей;5 - the second row of cavities;

6 - направляющая стенка;6 - guide wall;

7 - ось ступицы;7 - hub axis;

8 - ось лопасти.8 - blade axis.

Гребной винт включает (фиг. 1, 2) ступицу 1, на внешней поверхности которой выполнены два ряда полостей 3 в одной плоскости: первый ряд 4 и второй ряд 5. На границе полостей установлены направляющие стенки 6. Каждый ряд полостей имеет одинаковую, но свою пространственную ориентацию.The propeller includes (Fig. 1, 2) a hub 1, on the outer surface of which there are two rows of cavities 3 in the same plane: the first row 4 and the second row 5. On the border of the cavities, guide walls 6 are installed. Each row of cavities has the same, but its own spatial orientation.

Гребной винт работает следующим образом (см. фиг. 3). Гребной вал (на фигуре не показан) передает вращающий момент на ступицу 1. Одновременно с вращением ступицы 1 через полости 3 под давлением подается вязкая среда, например, забортная вода. Массив этой среды формирует лопасти 2, которые вращаются вместе со ступицей и создает упор, обеспечивая движение плавучему средству в прямом направлении. Для увеличения упора ось 8 лопасти 2 направлены под углом а по отношению к оси 7 ступицы 1. В этом случае возникает дополнительная сила F, которая увеличивает общую величину упора гребного винта. Для обеспечения обратного хода плавучего средства вязкая среда поступает уже не в полости 3 первого ряда 4, а в полости 3 второго ряда 5.The propeller works as follows (see Fig. 3). The propeller shaft (not shown in the figure) transmits the torque to the hub 1. Simultaneously with the rotation of the hub 1, a viscous medium is supplied under pressure through the cavities 3, for example, sea water. The mass of this medium forms the blades 2, which rotate together with the hub and creates an emphasis, providing movement of the floating vehicle in the forward direction. To increase the stop, the axis 8 of the blade 2 is directed at an angle a with respect to the axis 7 of the hub 1. In this case, an additional force F arises, which increases the total value of the stop of the propeller. To ensure the return stroke of the floating vehicle, the viscous medium no longer enters the cavity 3 of the first row 4, but in the cavity 3 of the second row 5.

Введение в конструкцию предлагаемого гребного винта направляющей стенки 6 позволяет сформировать массивом вязкой среды формы лопасти 2 на ее начальном участке. Количество лопастей может быть любым: от двух до четырех и более.The introduction of the guide wall 6 into the design of the proposed propeller propeller makes it possible to form a mass of a viscous medium in the shape of a blade 2 at its initial section. The number of blades can be any: from two to four or more.

Использование предлагаемой конструкции гребного винта позволяет повысить надежность его работы за счет исключения поломок лопастей и образования кавитационных дефектов на их поверхности, а также существенно снизить шумовое воздействие при работе этого гребного винта и акустическое загрязнение окружающей среды. Предлагаемый гребной винт может найти применение на судах при ловле рыбы и в подводных объектах военного назначения.The use of the proposed design of the propeller makes it possible to increase the reliability of its operation by eliminating blade breakdowns and the formation of cavitation defects on their surface, as well as to significantly reduce the noise impact during the operation of this propeller and acoustic pollution of the environment. The proposed propeller can be used on ships for fishing and in underwater military facilities.

Claims (4)

1. Гребной винт плавучего средства, включающий ступицу с лопастями, отличающийся тем, что лопасти образованы массивом вязкой среды, например воды, исходящей из ряда полостей, выполненных на внешней поверхности ступицы винта и расположенных по окружности этой ступицы в одной плоскости.1. A floating propeller, including a hub with blades, characterized in that the blades are formed by an array of viscous medium, such as water, emanating from a number of cavities made on the outer surface of the propeller hub and located around the circumference of this hub in one plane. 2. Гребной винт плавучего средства по п.1, отличающийся тем, что на внешней поверхности ступицы по границе полостей установлены направляющие стенки.2. A floating propeller according to claim 1, characterized in that guide walls are installed on the outer surface of the hub along the boundary of the cavities. 3. Гребной винт плавучего средства по п.1, отличающийся тем, что на внешней поверхности ступицы выполнены по крайней мере два ряда полостей, при этом полости в каждом ряду имеют свою пространственную ориентацию.3. A floating propeller according to claim 1, characterized in that at least two rows of cavities are made on the outer surface of the hub, and the cavities in each row have their own spatial orientation. 4. Гребной винт плавучего средства по п.1, отличающийся тем, что ось лопасти расположена по отношению к оси ступицы под углом, меньшим угла 90 градусов.4. A floating propeller according to claim 1, characterized in that the axis of the blade is located with respect to the axis of the hub at an angle less than an angle of 90 degrees.

Images