RU2774200C1 - Гребной винт в кольцевой насадке - Google Patents
Гребной винт в кольцевой насадке Download PDFInfo
- Publication number
- RU2774200C1 RU2774200C1 RU2022101638A RU2022101638A RU2774200C1 RU 2774200 C1 RU2774200 C1 RU 2774200C1 RU 2022101638 A RU2022101638 A RU 2022101638A RU 2022101638 A RU2022101638 A RU 2022101638A RU 2774200 C1 RU2774200 C1 RU 2774200C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- propeller
- range
- value
- determined
- blades
- Prior art date
Links
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 claims description 2
- 230000001141 propulsive Effects 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 210000004544 DC2 Anatomy 0.000 description 3
- 230000002530 ischemic preconditioning Effects 0.000 description 3
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing Effects 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к области судостроения, а именно к водоходным движителям, обеспечивающим движение и маневрирование судна. Гребной винт размещен в кольцевой насадке и содержит ступицу и гребные лопасти с несимметричным контуром, которые имеют смещение от перпендикуляра к оси вращения винта для разнесения нагрузки. Сечения лопастей имеют заданный угол атаки для обеспечения постоянного шага гребного винта, а контуры лопастей имеют изменяемую кривизну. Достигается повышение тяги и пропульсивного коэффициента полезного действия гребного винта, а также снижение кавитационного явления и облегчение вращение винта. 1 пр., 4 ил.
Description
Изобретение относится к области судостроения, а именно к водоходным движителям, обеспечивающим движение и маневрирование судна.
Известен гребной винт (Патент РФ № 2382715, МПК B63H 1/14, опубл. 27.02.2010), содержащий ступицу, лопасти с несимметричным контуром, у которых цилиндрические сечения имеют изменяемый шаг и кривизну, при этом контуры лопастей выполнены с откидкой, которая направлена в сторону вращения гребного винта за счет смещения вперед от осевой линии цилиндрических сечений лопастей на 65÷80% своей длины на относительном радиусе r=0,8÷0,9 и плавно уменьшающиеся до 0% у ступицы, причем контуры комлей лопастей не перекрывают друг друга в осевом направлении гребного винта, образуя зазор, а на лопастях, с двух их сторон, на входящей кромке выполнено заострение кромки, начиная от осевой линии лопасти на внешнем радиусе и до относительного радиуса r≈0,3 цилиндрического сечения лопасти.
Недостатком данного изобретения является сравнительно низкий уровень тяги.
Известен гребной винт (Патент РФ № 2313469, МПК В63H 1/26, B63H 1/18, опубл. 25.04.2018), который имеет гребные плоскопрофильные лопасти с передними и задними кромками и торцовыми оконечностями. Лопасти установлены на ступице цилиндрической или эллипсоидной формы под шаговым углом. Плоскости гребных лопастей наклонены к продольной оси ступицы под углом, меньшим 90 и большим 30 градусам. Гребные лопасти могут быть выполнены в виде прямоугольных пластин. Торцовые оконечности гребных лопастей могут быть выполнены прямолинейными. Шаговый угол гребного винта целесообразно выбирать в пределах от 0 до 60 градусов. Гребные лопасти могут быть выполнены в виде пластин несимметричной, например саблевидной формы. Изобретение позволяет повысить эффективность действия гребного винта и упростить процесс его изготовления.
Недостатком данной конструкции гребного винта является низкая тяга гребного винта.
Известен гребной винт (патент РФ № 2301761, МПК B63H1/14, опубл. 27.06.2007), содержащий установленные на ступице осесимметричной формы гребные плоскопрофильные лопасти, одна из двух поверхностей которых рабочая. Лопасти осесимметрично размещены в трубовидной кольцевой полости с зазором между концами лопастей и внутренней стенкой насадки. Концы каждой лопасти загнуты под углом α, обеспечивающим параллельность внутренней поверхности насадки с поверхностями загнутых концов, и созданием между этими поверхностями зазора δ в пределах от 1% до 22% от величины диаметра D винта. Высота h загнутого конца каждой лопасти относительно рабочей поверхности каждой лопасти составляет от 0,1% до 11% от величины диаметра винта, а радиус R загиба каждого конца лопасти по рабочей поверхности находится в пределах от 25% до 100% от высоты загнутого конца лопасти.
Недостатком данной конструкции является низкое значение тяги и пропульсивного коэффициента полезного действия, а также склонность к кавитации в периферийной области лопасти.
Задачей изобретения является совершенствование геометрии лопасти гребного винта, работающего в кольцевой насадке.
Техническим результатом изобретения является повышение тяги и пропульсивного коэффициента полезного действия гребного винта, а также снижение кавитационных явлений и облегчение вращения винта.
Технический результат достигается гребным винтом, размещенным в кольцевой насадке и содержащим ступицу и гребные лопасти с несимметричным контуром, имеющие смещение от перпендикуляра к оси вращения винта для разнесения нагрузки, сечения лопастей имеют заданный угол атаки для обеспечения постоянного шага гребного винта, а контуры лопастей имеют изменяемую кривизну, характеризующуюся тем, что расстояние h i между входной и выходной кромками лопасти, отнесенное к радиусу винта, на соответствующем текущему значению h i относительном радиусе винта 
=0,2 определяется значением 
из диапазона 0,210…0,232; на относительном радиусе 
=0,3 определяется значением из диапазона 
=0,382…0,428; на относительном радиусе 
=0,40 определяется значением из диапазона 
=0,540…0,608; на относительном радиусе 
=0,5 определяется значением из диапазона 
=0,676…0,756; на относительном радиусе =0,6 определяется значением из диапазона 
=0,768…0,862; на относительном радиусе =0,7 определяется значением из диапазона 
=0,840…0,944; на относительном радиусе =0,8 определяется значением из диапазона 
=0,894…1.002; на относительном радиусе =0,848 определяется значением из диапазона 
=0,924…1,036 при количестве выбранных относительных радиусов 3…14 и диапазоне изменения их значений 0,2…1, причем шаг гребного винта составляет 90…110% от диаметра винта, а дисковое отношение составляет 0,85…0,95.
Повышение тяги, создаваемой гребным винтом, и минимизация кавитационных явлений при работе винта в кольцевой насадке, обеспечивается описанной геометрией лопастей, а также заданным шагом и дисковым отношением винта.
Указанные диапазоны изменения расстояния h i между входной и выходной кромками лопасти гребного винта получены расчетным путем с использованием пакета CFXAnsys и обусловлены тем, что при превышении верхнего указанного диапазона возникает повышенное сопротивление на двигатель, вследствие чего падают обороты и снижается тяга винта, а при параметрах меньше минимальных значений указанного диапазона возникает кавитация и происходит снижение тяги. Превышение верхней границы указанного диапазона дискового отношения приводит к необходимости увеличения потребной мощности двигателя, а дисковое отношение менее указанного диапазона приводит к снижению тяги винта; превышение верхней границы указанного диапазона шага винта приводит к росту кавитационных явлений, а при шаге винта менее указанного диапазона происходит снижение пропульсивного коэффициента полезного действия.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид гребного винта, на фиг. 2 – гребной винт в кольцевой насадке, на фиг. 3 – гребной винт в примере конкретного выполнения, на фиг. 4 – результаты численного моделирования гребного винта (а – сила тяги винта конкретного применения с предложенной геометрией лопасти, б – сила тяги классического винта с лопастью Каплана, в – пропульсивный коэффициент полезного действия).
Гребной винт (фиг. 1) для установки на гребном валу 1 содержит ступицу 2 винта и лопасти 3 с несимметричным контуром, имеющие выходную кромку 4 и входную кромку 5, при этом выполнен плавный переход 6 от корневой части лопасти к ступице. Лопасти гребного винта выполнены с откидкой на угол 5-10 градусов в сторону нагнетающей поверхности гребного винта. Выходная и входная кромки лопасти при переходе от корневого сечения к концевому имеют профиль, формируемый точками с координатами, отнесенными к радиусу винта, в следующем диапазоне:
| Выходная кромка | |
 |
 |
| -0,084…-0,076 | 0,2 |
| -0,176…-0,156 | 0,3 |
| -0,266…-0,236 | 0,4 |
| -0,348…-0,310 | 0,5 |
| -0,418…-0,370 | 0,6 |
| -0,478…-0,424 | 0,7 |
| -0,528…-0,470 | 0,8 |
| -0,548…-0,488 | 0,848 |
| Входная кромка | |
 |
 |
| 0,134…0,148 | 0,2 |
| 0,226…0,252 | 0,3 |
| 0,304…0,342 | 0,4 |
| 0,366…0,408 | 0,5 |
| 0,398…0,444 | 0,6 |
| 0,416…0,466 | 0,7 |
| 0,424…0,474 | 0,8 |
| 0,422…0,472 | 0,888 |
Ориентация системы координат выполнена таким образом, что одна из осей, например, ось ординат проходит через центр масс одной из лопастей гребного винта и направлена вертикально вверх, а ось абсцисс направлена горизонтально с положительным направлением в ту сторону, которую покажет ось ординат после поворота ее в направлении вращения винта. Для винта правого вращения ось абсцисс направлена вправо, для винта левого вращения – влево.
Пример конкретного выполнения гребного винта.
Была рассчитана в CAE-системе ANSYSCFX и изготовлена 3Д-модель гребного винта для работы в кольцевой насадке с параметрами, представленными на фиг. 3. Результаты численного моделирования показывают, что гребной винт с предложенными параметрами позволяет достичь больших значений тяги гребного винта и достижимые скорости движения на воде. Тяга гребного винта с предложенной геометрией лопастей по сравнению с классическим гребным винтом (лопасть Каплана) и скорость движения по воде увеличились на 37% и 28,5% соответственно, пропульсивный коэффициент полезного действия увеличился до 37% (фиг. 4).
Таким образом, изобретение позволяет повысить тягу и пропульсивный коэффициент полезного действия гребного винта, работающего в кольцевой насадке, а также снизить кавитационные явления и облегчить вращение винта за счет предложенной геометрии лопастей и параметров гребного винта.
Claims (1)
- Гребной винт, размещенный в кольцевой насадке и содержащий ступицу и гребные лопасти с несимметричным контуром, имеющие смещение от перпендикуляра к оси вращения винта для разнесения нагрузки, сечения лопастей имеют заданный угол атаки для обеспечения постоянного шага гребного винта, а контуры лопастей имеют изменяемую кривизну, характеризующуюся тем, что расстояние h i между входной и выходной кромками лопасти, отнесенное к радиусу винта, на соответствующем текущему значению h i относительном радиусе винта=0,2 определяется значением
из диапазона 0,210…0,232; на относительном радиусе
=0,3 определяется значением из диапазона
=0,382…0,428; на относительном радиусе
=0,40 определяется значением из диапазона
=0,540…0,608; на относительном радиусе
=0,5 определяется значением из диапазона
=0,676…0,756; на относительном радиусе
=0,6 определяется значением из диапазона=0,768…0,862; на относительном радиусе
=0,7 определяется значением из диапазона=0,840…0,944; на относительном радиусе
=0,8 определяется значением из диапазона=0,894…1.002; на относительном радиусе
=0,848 определяется значением из диапазона=0,924…1,036 при количестве выбранных относительных радиусов 3…14 и диапазоне изменения их значений 0,2…1, причем шаг гребного винта составляет 90…110% от диаметра винта, а дисковое отношение составляет 0,85…0,95.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2774200C1 true RU2774200C1 (ru) | 2022-06-16 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU221798U1 (ru) * | 2023-10-03 | 2023-11-23 | Николай Григорьевич Назаров | Гребной винт с маховиком |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2426742A (en) * | 1943-11-20 | 1947-09-02 | Felix W Pawlowski | Screw propeller |
| FR68426E (fr) * | 1955-01-25 | 1958-04-30 | Hélice marine | |
| RU2301761C1 (ru) * | 2006-02-08 | 2007-06-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) | Гребной винт с направляющей насадкой конструкции землякова |
| RU2628625C2 (ru) * | 2012-08-14 | 2017-08-21 | Роллс-Ройс Марин АС | Кольцевой гребной винт с откидкой лопастей вперед |
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2426742A (en) * | 1943-11-20 | 1947-09-02 | Felix W Pawlowski | Screw propeller |
| FR68426E (fr) * | 1955-01-25 | 1958-04-30 | Hélice marine | |
| RU2301761C1 (ru) * | 2006-02-08 | 2007-06-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Орловский государственный технический университет" (ОрелГТУ) | Гребной винт с направляющей насадкой конструкции землякова |
| RU2628625C2 (ru) * | 2012-08-14 | 2017-08-21 | Роллс-Ройс Марин АС | Кольцевой гребной винт с откидкой лопастей вперед |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU221798U1 (ru) * | 2023-10-03 | 2023-11-23 | Николай Григорьевич Назаров | Гребной винт с маховиком |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105398558B (zh) | 可变导管螺旋桨 | |
| US8371819B2 (en) | Quiet propeller | |
| US4135858A (en) | Method of producing propeller blades and improved propeller blades obtained by means of this method | |
| KR102003499B1 (ko) | 프로펠러 | |
| US4427341A (en) | Side propellers for the propulsion of fast boats and aircraft | |
| US9944372B1 (en) | Efficient reverse thrusting modular propeller | |
| KR20110132310A (ko) | 선박의 추진 장치와 그를 구비한 선박 | |
| EP2955099B1 (en) | Propulsion device for ship | |
| KR20210024140A (ko) | 워터크래프트의 구동 출력 요건을 감소시키기 위한 디바이스 | |
| CN105035289A (zh) | 全回转串联涵道式船用螺旋桨 | |
| JP5161423B2 (ja) | 流体集束プロペラ | |
| CN113879498A (zh) | 一种船用螺旋线型导管鳍 | |
| RU2774200C1 (ru) | Гребной винт в кольцевой насадке | |
| CN105377692B (zh) | 用于减少旋转流与桨毂涡旋并提高推进效率的复合型螺旋桨毂帽 | |
| CN108454812A (zh) | 可提高推进效能的可调距螺旋桨 | |
| US4363630A (en) | Ship's hull with a helical channel ahead of each propeller and method of establishing the shape of the same | |
| AU2011222564B2 (en) | Stepped surface propeller | |
| US1546554A (en) | Screw propeller | |
| WO1991001247A1 (en) | Fluid dynamic surfaces | |
| US5141456A (en) | Water craft with guide fins | |
| US3283829A (en) | Propeller | |
| US360833A (en) | vogelsang | |
| RU2778584C1 (ru) | Винт потоковый | |
| TWI508897B (zh) | 船舶之推進裝置及具備此裝置之船舶 | |
| RU2108265C1 (ru) | Гребной винт |