Направляющая насадка гребного винта

 

Использование: судостроение, при создании движительных установок судов и других морских объектов. Сущность изобретения: в направляющей насадке гребного винта, содержащей профилированное кольцеобразное тело с силовым каркасом, закрепленное на корпусе судна с использованием виброизолирующих элементов, в теле насадки выполнены вырезы суммарной площадью не менее 0,1 общей площади поверхности насадки, заполненные водой или водоподобным по инерционно-жесткостным характеристикам материалом, например резиной. Определено также максимальное расстояние между соседними вырезами. Внутри тела насадки между элементами ее силового каркаса выполнены полости, заполненные легковесным материалом. Использование изобретения приводит к значительному снижению шумоизлучения, обусловленного вибрацией насадки гребного винта под воздействием сил гидродинамической природы. 2 ил.

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано при создании движительных установок судов и других движущихся морских объектов.

Известна принятая в качестве ближайшего аналога направляющая насадка гребного винта, содержащая профилированное кольцеобразное тело с силовым каркасом, закрепленное на корпусе судна с использованием виброизолирующих элементов (авт. св. СССР N 658039, B 63 H 5/15, 1979).

Амортизированное крепление насадки не решает проблемы собственного ее шумоизлучения, обусловленного работой гребного винта, поскольку насадка является более эффективным излучателем, чем винт, особенно на низких частотах.

Заявленное изобретение предназначено для снижения шумоизлучения, обусловленного вибрацией направляющей насадки гребного винта. Технический результат достигается тем, что в теле насадки выполнены вырезы, заполненные водой или водоподобным по инерционно-жесткостным характеристикам материалом, например резиной, при этом соотношение суммарной площади вырезов и общей площади поверхности насадки составляет не менее 0,1, максимальное расстояние между соседними вырезами не превышает величины C/4πnZ м, где C скорость звука в воде, м/сек, n число оборотов в секунду гребного винта, имеющего Z лопастей, а внутри тела насадки между элементами ее силового каркаса выполнены полости, заполненные материалом, плотность которого меньше плотности воды.

На фиг. 1 приведена схема предложенной направляющей насадки, вид сбоку с продольным сечением тела насадки; на фиг. 2 вид сзади, с поперечным сечением тела насадки.

Устройство содержит профилированное кольцеобразное тело 1, закрепленное на корпусе судна 2, например, посредством виброизолирующих элементов 3 и охватывающее гребной винт 4. В теле насадки выполнены вырезы 5, заполненные водой или водоподобным материалом, например резиной. В теле насадки выполнены полости, заполненные материалом 6 с плотностью, меньше плотности воды. Эти полости расположены между элементами силового каркаса насадки, образованного внутренней и наружной обшивками насадки и соединяющими их ребрами жесткости. Силовой каркас может быть выполнен из металла, пластика или другого конструкционного материала. Вырезы 5 могут быть как сквозными, допускающими протекание сквозь них воды, так и заполненными резиной, близкой по своим инерционно-жесткостным характеристикам к воде. Возможна также зашивка поверхностей вырезов тонкими листами конструкционного материала, толщина которого выбирается из условия беспрепятственного распространения через эти листы и слой воды или водоподобного материала волны сжатия в диапазоне частот, начиная с низшей лопастной частоты гребного винта.

Возможны и другие варианты размещения и конфигурации вырезов при условии выполнения соотношений, сформулированных в виде существенных признаков устройства, а также реализация этих признаков в других движительных установках, включая водометные.

Достигаемое при работе направляющей насадки снижение шумности, обусловленной ее вибрациями, обеспечивается за счет следующих физических эффектов. Согласно теории звукоизлучения, акустически компактное тело нейтральной плавучести, колеблющееся в воде под действием сил гидродинамической природы, не излучает звука. Акустическая компактность означает малость размера тела l в сравнении с длиной излучаемой волны. В предложенной насадке уменьшение акустических размеров достигнуто за счет выполнения в ней вырезов, причем максимальное расстояние между соседними вырезами l_max не превышает величины C/4πnZ Необходимо также выполнение условия звукопрозрачности насадки с вырезами, которое обеспечивается, если звукоизоляция меньше 1 дБ, что выполняется при соотношении суммарной площади вырезов и общей площади насадки несколько более 10% для реальных конструкций.

Нейтральная плавучесть может быть обеспечена за счет заполнения полостей в теле насадки материалами с малой плотностью, например вспененными, содержащими воздушные включения. Плотность такого материала должна быть, по крайней мере, на порядок меньше плотности воды, а его объем около 80% общего объема насадки. Заметный эффект снижения звукоизлучении (порядка 3 дБ) может проявляться уже при плотности материала меньше плотности воды. При заполнении полостей материалом в 4 раза легче воды указанное снижение уровней звукового давления составит не менее 2 раз, т.е. 6 дБ и более.

Таким образом, предложенная конструкция направляющей насадки гребного винта позволяет реализовать эффект снижения ее звукоизлучения, как акустически компактного тела нейтральной плавучести, колеблющегося в воде под воздействием сил гидродинамической природы.

Формула изобретения

Направляющая насадка гребного винта, содержащая профилированное кольцеобразное тело с силовым каркасом, закрепленное на корпусе судна, преимущественно посредством виброизолирующих элементов, и охватывающее гребной винт, отличающаяся тем, что в теле насадки выполнены вырезы, заполненные водой или водоподобным по инерционно-жесткостным характеристикам материалом, например резиной, при этом соотношение суммарной площади вырезов и общей площади поверхности насадки составляет не менее 0,1, максимальное расстояние между соседними вырезами не превышает величины C/4πnZ, м, где C скорость звука в воде, м/с, n число оборотов в секунду гребного винта, имеющего Z лопастей, а внутри тела насадки между элементами ее силового каркаса выполнены полости, заполненные материалом, плотность которого меньше плотности воды.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2