Гребной винт для надводного и подводного транспорта

 

Изобретение относится к движителям для надводного и подводного транспорта и может быть использовано на пассажирском и военном транспорте, боевых торпедах. Гребной винт содержит установленные на ступице плоскопрофильные лопасти, выполненные с торцевыми гребнями, загнутыми в сторону рабочей поверхности на угол 1÷90^o. Причем максимальная высота каждого загнутого гребня относительно плоскости рабочей поверхности лопасти находится в интервале 1-10% от величины диаметра винта. Максимальная высота каждого гребня относительно рабочей поверхности лопасти может составлять 6% от диаметра винта. Изобретение позволяет повысить коэффициент полезного действия винта и обеспечить прирост тяги на 30-50%. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к технике движителей для надводного и подводного транспорта и может быть использовано на пассажирских и военных кораблях, катерах, яхтах, подводных лодках, боевых торпедах.

Известные гребные винты для надводного и подводного транспорта, выполненные в виде осесимметричного тела вращения, имеющие вдоль оси вращения цилиндрический вал на поверхности которого перпендикулярно установлены плоскопрофильные гребные лопасти, поверхности которых относительно плоскости вращения повернуты на определенный угол, что при вращении винта позволяет каждой лопасти, как наклонной поверхности, внедряться передней кромкой в массу воды и передвигать ее, обеспечивая этим реактивную силу кораблю вдоль оси вращения винта [1], [2], [3].

Недостатком известных гребных винтов является то, что при вращении винта, омывающая его вода не только смещается рабочими наклонными поверхностями лопастей вдоль оси вращения винта, но за счет создаваемой центробежной силы часть массы воды устремляется в радиальном направлении вдоль лопастей и в конце лопастей срывается с них, вдавливаясь в окружающую винт неподвижную массу воды, передавая ей кинетическую энергию, полученную при радиальном движении большой массы воды вдоль лопастей, снижая тем самым КПД работы винта.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является гребной винт, у которого концы всех лопастей отогнуты под прямым или иным углом к рабочей поверхности лопасти [4].

Недостатком такого известного технического решения является то, что величина отогнутых концов лопастей, то есть их высота относительно плоскостей рабочих поверхностей не определена. А эта высота, при определенных ее значениях, может не только увеличивать тягу гребного винта, но и уменьшать ее за счет увеличения гидравлического сопротивления таких лопастей винта.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в увеличении коэффициента полезного действия гребного винта.

Это достигается тем, что гребной винт для надводного и подводного транспорта, содержащий установленные на ступице цилиндрической, эллипсоидной или другой осесимметричной формы гребные плоскопрофильные лопасти, имеющие передние и задние кромки, причем одна из двух поверхностей - рабочая, а лопасти выполнены с торцевыми гребнями, загнутыми в сторону рабочей поверхности на угол 1-90^o, и максимальная высота каждого загнутого гребня относительно плоскости рабочей поверхности лопасти находится в интервале от 1 до 10% от величины диаметра винта, при этом максимальная высота каждого гребня относительно рабочей поверхности лопасти составляет 6% от диаметра винта.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен вид четырехлопастного винта вдоль оси; на фиг.2 - вид винта по стрелке А; на фиг.3 изображено сечение Б-Б одной лопасти; на фиг.4 изображен вид фиг.3.

В статическом исполнении гребной винт выполнен из ступицы 1, поверхность которой может быть цилиндрической, эллипсоидной или другой осесимметричной формы. К поверхности ступицы 1 прикреплены сбалансировано по винтовым проекциям 2 лопасти 3, каждая из которых имеет переднюю кромку 4, заднюю кромку 5 и рабочую поверхность 6. Каждая лопасть 3 имеет торцевой гребень 7, который загнут относительно поверхности 6 на угол α. Гребень 7 каждой лопасти 3 имеет переднюю кромку 8.

Устройство работает следующим образом.

Гребной винт диаметром D соосно ступицы 1 прикреплен к ведущему валу 9. При вращении винта, охватывающая все лопасти 3, вода начинает перемещаться рабочими поверхностями 6. При этом рабочая поверхность 6 выполняет роль наклонной поверхности. По такой наклонной поверхности 6 вода перемещается от передней кромки 4 к задней кромке 5. При быстром вращении винта омывающая его вода получает большую величину центробежной силы, которая направлена радиально вдоль лопастей 3, поэтому перемещаемая центробежной силой масса воды несет в себе и большую величину кинетической энергии. Вся масса воды, перемещенная центробежной силой к гребням 7, изменяет свое направление на угол (180^o-α) и начинает движение вдоль оси винта, передавая ему дополнительную кинетическую энергию и увеличивая этим суммарную тягу винта, это позволяет реализовать поставленную задачу и повысить КПД гребного винта.

Изменение высоты отогнутого гребня каждой лопасти на величину от 1 до 10% от величины диаметра винта оказывает решающее значение на увеличение тяги винта и его КПД. Так как экспериментально установлено, что если высота гребня 7 больше 10% от диаметра винта, то за счет увеличения окружного лобового сопротивления самим гребнем 7 суммарная тяга винта становится такой же, как и у обычного винта, т.е. без отогнутых концевых гребней. Если же высоту гребней 7 уменьшать, то при ее величине, равной 6% от диаметра винта, суммарная тяга становится максимальной. Далее при уменьшении высоты гребней 7 уменьшается и суммарная тяга винта и при ее величине, равной 1%, суммарная тяга становится такой же как и у обычного винта.

Полезность данного изобретения заключается в создании возможности увеличения быстроходности как надводных, так и подводных кораблей. Экспериментально-лабораторная проверка модельного варианта нового винта давала прирост тяги до 50%.

Источники информации 1. Журнал "Моделист-конструктор" 6, 1989 г., стр. 28-29.

2. Журнал "Моделист-конструктор" 11, 1988 г., стр. 20.

3. Журнал "Моделист-конструктор" 6, 1986 г., стр. 6.

4. Авторское свидетельство СССР 37506 А, кл. В 63 Н 1/26, 1/28, опубл. 30.06.1934 г.

Формула изобретения

1. Гребной винт для надводного и подводного транспорта, содержащий установленные на ступице цилиндрической, эллипсоидной или другой осесимметричной формы гребные плоскопрофильные лопасти, имеющие передние и задние кромки, причем одна из двух поверхностей рабочая, а лопасти выполнены с торцевыми гребнями, загнутыми в сторону рабочей поверхности на угол 1÷90°, отличающийся тем, что максимальная высота каждого загнутого гребня относительно плоскости рабочей поверхности лопасти находится в интервале 1-10% от величины диаметра винта.

2. Гребной винт по п.1, отличающийся тем, что максимальная высота каждого гребня относительно рабочей поверхности лопасти составляет 6% от диаметра винта.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4