Гребной винт с автоматическим изменением шага

 

Изобретение относится к судостроению, а именно к судовым движителям, не содержащим управляемые принудительные приводы изменения шага винта и которые можно использовать на подвесных, а также стационарных моторах на маломерных судах. Гребной винт содержит поворотные лопасти с поводками на комлях, закрепленные в подвижно сидящей на втулке выходного вала ступице, сопряженной с этой втулкой посредством шлицевого соединения. Втулка имеет пазы, в которые входят поводки поворотных лопастей, возвратную пружину, ограничивающую величину перемещения ступицы на втулке вала и тем самым величину поворота лопастей, и регулировочную гайку, обеспечивающую величину предварительной затяжки возвратной пружины. Изобретение позволяет снизить расход топлива и улучшить характеристики движения судна. 2 ил.

Изобретение относится к судовым двигателям и может быть применено, когда отсутствует управляемый принудительный привод изменения шага винта, в частности на подвесных, а также стационарных моторах на маломерных судах.

Известны гребные винты с автоматическим изменением шага, в которых для поворота лопастей винта используется крутящий момент, получаемый смещением центра давления на лопасть относительно оси поворота лопасти.

Наиболее близким аналогом изобретения является известный гребной винт с автоматическим регулированием шага (1), который содержит разъемную ступицу с установленными в ней на подшипниках поворотными лопастями, оборудованными рычагами на комлях и профильной частью со смещением центра давления от оси поворота лопасти на 1/10 диаметра винта, втулку со штифтами, с которыми взаимодействуют рычаги, и возвратную пружину.

Изменение величины шага винта происходит за счет появления крутящего момента на лопасти вследствие смещения центра давления относительно оси поворота. При этом наибольшая величина поворота (максимальный крутящийся момент) имеет место в начальный момент движения судна, что обеспечивает уменьшение шага винта до минимума. Рычаги на комлях, взаимодействуя со штифтами и втулкой, сжимают пружину.

При увеличении скорости движения судна и снижении величины крутящего момента пружина возвращает в исходное положение втулку, при этом происходит уменьшение величины шага винта.

Недостатками указанного изобретения являются необходимость специального профилирования лопастей с обеспечением заданного смещения центра давления относительно центра вращения, что в свою очередь вызывает возникновение дополнительных динамических нагрузок на элементы лопасти.

Известен гребной винт с автоматическим регулированием (изменением) шага (2), аналогичный по принципу работы, описанному выше и отличающийся по кинематике, а именно: рычаги, смонтированные на комлях поворотных лопастей, взаимодействуют через толкатели с индивидуальными пружинами для каждой лопасти, в схему введен общий регулировочный узел, состоящий из ходовой гайки и регулировочного болта.

Известен гребной винт с автоматическим регулированием шага (3), аналогичный по принципу работы, описанному выше (его модификация), того же автора и отличающийся наличием резьбы на комлях лопастей и в гнездах ступицы, что обеспечивает изменение наружного диаметра винта при поворотах вокруг своих осей лопастей.

Недостатками этих устройств являются:

необходимость специального профилирования лопастей с обеспечением заданного смещения центра давления относительно центра вращения, что, в свою очередь, вызывает возникновение дополнительных динамических нагрузок на элементы лопасти, отсутствие индивидуального предварительного регулирования характеристики упругих возвратных элементов, пружин для каждой лопасти, для компенсации производственных отклонений параметров от номинала этих пружин и самих лопастей, что вызовет динамическую разношагицу.

Известен гребной винт регулируемого шага (4), содержащий ступицу с обтекателем, регулировочный элемент, включающий в себя упругий элемент, размещенный в ступице, втулку, соосную с гребным винтом, поворотные лопасти с рычагами, отличающийся от описанных выше тем, что упругий элемент составлен из кольцевых секторов, взаимодействующих с кольцевыми выступами ступицы.

Недостатком указанной конструкции является:

необходимость специального профилирования лопастей с обеспечением заданного смещения центра давления относительно оси поворота лопаток, отсутствие индивидуального (и общего) предварительного регулирования характеристики упругих элементов, для их унификации с целью компенсации отклонений от номинала, неизбежных в производстве.

Целью изобретения является обеспечение наилучших эксплуатационных характеристик гребного винта и устранение недостатков известных схем, для чего автоматическое изменение его шага обеспечивается с использованием переменной величины тяги винта вместо крутящего момента на отдельные лопасти.

На фиг.1 представлен продольный, а на фиг.2 поперечный разрез гребного винта.

Разъемный обтекатель ступицы винта состоит из передней-4 и задней-6 половин, стянутых с помощью шпилек-11 и гаек-12. Обтекатель выполнен из легких сплавов отдельно. В нем смонтирована разъемная ступица из передней-3 и задней-5 половин, стянутых вместе с обтекателем и выполненных из конструкционных сталей.

В ступице смонтированы три лопасти-7 с напрессованными на их комли подшипниками скольжения-10, с подводками-8, выполненными в виде запрессованных штифтов. На выходном валу-13 установлена предохранительная латунная или бронзовая шпонка-14, входящая в пазы втулки-9 и передающая крутящий момент от выходного вала к ступице. Втулка-9 имеет три паза, в которые входят поводки-8, шлицевое соединение со ступицей-5 и резьбу, на которую навернута регулировочная гайка-2 с проточкой под уплотнительное кольцо-17. Втулка-9 имеет также проточки под уплотнительные кольца-16 и 18. Между разъемной ступицей-3, 5 и втулкой-9 установлена возвратная пружина-1. Смонтированный в сборочный узел, гребной винт закреплен на выходном валу гайкой - обтекателем-15.

При изготовлении и сборке гребного винта, с помощью регулировочной гайки-2 и тарированного ключа производится предварительная затяжка через разъемные обтекатель и ступицу возвратной пружины-1, для идентификации характеристик собираемых в серии гребных винтов.

Устройство работает следующим образом.

Первоначально собранный гребной винт имеет максимальный шаг.

Как известно, наибольшую тягу гребной винт мотора развивает при нулевой скорости судна, при этом ступица-3, 5 под действием наибольшей силы тяги гребного винта перемещается по шлицам относительно втулки-9 сжимая возвратную пружину-1, а эксцентричные поводки-8 преобразуют это относительное движение в разворот лопастей, обеспечивая изменение шага винта в сторону его уменьшения, вплоть до минимального, что соответствует началу движения судна. С возрастанием его скорости тяга гребного винта уменьшается, возвратная пружина-1, преодолевая уменьшающуюся силу тяги гребного винта, перемещает ступицу-3, 5 в направление исходного положения, тем самым происходит разворот лопастей в сторону увеличения шага.

Таким образом, каждому режиму движения судна обеспечивается оптимальный шаг гребного винта.

Литература

1. Авторское свидетельство СССР №713767, М кл.² В63Н3/00, 1980 г. - прототип.

2. Авторское свидетельство СССР №1549850А1, В63Н3/00, 1990 г.

3. Авторское свидетельство СССР №1761592А2, В63Н3/00, 1992 г.

4. Авторское свидетельство СССР №1172827А, В63Н3/00, 1985 г.

Формула изобретения

Гребной винт с автоматическим регулированием шага, содержащий поворотные лопасти с поводками на комлях, закрепленные в подвижно сидящей на втулке выходного вала ступице, сопряженной с этой втулкой посредством шлицевого соединения, причем втулка имеет пазы, в которые входят поводки поворотных лопастей, возвратную пружину, ограничивающую величину перемещения ступицы на втулке вала и тем самым величину поворота лопастей, и регулировочную гайку, обеспечивающую величину предварительной затяжки возвратной пружины.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2