Лопасть гребного винта судна ледового класса

Авторы патента:

B63H1/08 - Судовые движители и управление судами (движители для подводных лодок, приводимые в действие иначе, чем атомной энергией B63G; для торпед F42B 19/00)

Владельцы патента RU 2540684:

Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (RU)

Изобретение относится к области судостроения, в частности к лопастям гребных винтов судов ледового класса, в том числе и гребных винтов судов ледового класса, работающих в составе винторулевых колонок. Лопасть гребного винта судна ледового класса имеет плавную криволинейную поверхность, а в районе входящей кромки - утолщение. Утолщение лопасти расположено в пределах 0,35-0,85 относительного радиуса гребного винта. Толщина профиля лопасти на удалении от ее входящей кромки, равном 0,025 длины хорды ее профиля, составляет 0,25-0,47 максимальной толщины профиля. На указанном удалении от входящей кромки относительная толщина профиля возрастает по мере удаления от оси вращения гребного винта, а на удалении от входящей кромки лопасти, равном 0,05 длины хорды ее профиля, она составляет 0,3-0,75 максимальной толщины профиля. На удалении от входящей кромки, равном 0,75 длины хорды ее профиля, толщина профиля лопасти составляет 0,6-0,7 максимальной толщины профиля. Достигается повышение эффективности работы гребного винта в ледовых условиях. 2 ил.

Изобретение относится к области судостроения, в частности к лопастям гребных винтов судов ледовых классов, в том числе и гребных винтов судов ледовых классов, работающих в составе винторулевых колонок.

Известны лопасти винтов, имеющих профили серий NACA-66, NACA-16, а также эллиптический профиль (см. "Теория и расчет гребных винтов." Басин A.M., Миниович И.Я., Судпромгиз, 1965, Ленинград, с.461-465).

Каждая из этих лопастей имеет криволинейный профиль, образованный засасывающей и нагнетающей поверхностями, а также входящей и выходящей кромками. При этом одна и та же лопасть для обеспечения оптимального соотношения между кавитационными, гидродинамическими и прочностными характеристиками может иметь участки с профилями различных серий (см. гребные винты Troost B series).

Для точного описания профиля лопасти принято рассматривать лопасть в цилиндрическом сечении, образованном пересечением лопасти цилиндрической поверхностью с осью, совпадающей с осью гидравлического движителя. В дальнейшем под словами "сечение лопасти" будет пониматься именно такое сечение.

Достоинством этих известных лопастей является обеспечение достаточно равномерного распределения давления по засасывающей и нагнетающей поверхностям лопасти при малом профильном сопротивлении.

Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению является лопасть гидравлического движителя (по патенту РФ на изобретение №2385255), лопасти которого имеют первую боковую кромку и вторую боковую кромку, первый угол наклона лопасти вблизи ступицы относительно линии F, проходящей вдоль лопасти перпендикулярно оси винта, составляющий 0-4 градуса, причем первая боковая кромка постепенно становится тоньше от ступицы к дальнему концу лопасти, наклонную часть, поднимающуюся от центра на задней поверхности к дальнему концу лопасти от линии сгиба, соединяющей дальний конец первой боковой кромки с дальним концом второй боковой кромки, наклонную заднюю поверхность, поднимающуюся ко второй боковой кромке между первой боковой кромкой и второй боковой кромкой, второй угол наклона второй боковой кромки к линии F, составляющий 7-25 градусов - прототип.

Недостатком известной лопасти является возникновение кавитации на ее засасывающей поверхности при увеличении скорости и мощности судна. В связи с этим резко возрастают связанные с указанной кавитацией проблемы, такие как повышенные эрозия лопасти, вибрация, шум и снижение КПД гребного винта. Засасывающая поверхность его лопастей имеет практически постоянную кривизну от входящей кромки до выходящей кромки, поскольку увеличение кривизны увеличивает опасность возникновения ранней кавитации, а также увеличивает профильное сопротивление лопасти. К настоящему времени разрабатываются гребные винты, форма лопастей которых позволяет несколько отдалить момент возникновения кавитации.

Необходимо заметить также, что приведенные конструктивные мероприятия предназначены для улучшения кавитационных характеристик гребного винта применительно к режимам движения с высокими скоростями хода.

Работа гребных винтов судов ледовых классов весьма часто происходит на малых скоростях хода при необходимости обеспечения по возможности максимального упора. При этом вероятность возникновения кавитации также высока и для отдаления момента ее возникновения необходимы в том числе и конструктивные мероприятия. Одним из них и является предлагаемое техническое решение.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение эффективности работы гребного винта в ледовых условиях за счет отдаления момента возникновения кавитации на лопастях гребного винта путем изменения профилировки засасывающей поверхности лопастей.

Поставленная задача решается за счет того, что утолщение в районе входящей кромки лопасти гребного винта судна ледового класса, имеющей плавную криволинейную поверхность, расположено в пределах 0,35-0,85 относительного радиуса гребного винта r^- (относительный радиус r^- определяется делением текущего радиуса r на радиус гребного винта R, то есть r^-=r/R), причем толщина профиля лопасти на удалении от ее входящей кромки, равном 0,025 длины хорды ее профиля, составляет 0,25-0,47 максимальной толщины профиля, при этом на указанном удалении от входящей кромки ее толщина возрастает по мере удаления от оси вращения гребного винта, а на удалении от входящей кромки лопасти, равном 0,05 длины хорды ее профиля, она составляет 0,3-0,65 максимальной толщины профиля. А на удалении от входящей кромки, равном 0,75 длины хорды ее профиля, толщина лопасти составляет 0,6-0,7 максимальной толщины профиля.

Выполнение утолщений на засасывающей поверхности лопастей гребного винта судна ледового класса указанным образом обеспечивает равномерное распределение давления по ее засасывающей поверхности, благодаря чему происходит отдаление момента начала кавитации на лопасти.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на Фиг.1 изображено расположение цилиндрической поверхности сечения гребного винта судна ледового класса с предлагаемой лопастью на относительном радиусе r^- равном 0,7, а на Фиг.2 показано само сечение лопасти. Для сравнения на Фиг.2 также приведено сечение лопасти прототипа - традиционного гребного винта судна ледового класса (обозначено пунктирной линией).

Лопасть гребного винта судна ледового класса имеет плавную криволинейную поверхность, а в районе входящей кромки 1 она имеет утолщение 2 профиля, по сравнению с профилем 3 традиционного гребного винта (Фиг.2), расположенное в пределах 0,35-0,85 относительного радиуса гребного винта r^-. При этом толщина профиля лопасти на удалении от ее входящей кромки 1 на расстояние, равное 0,025 длины хорды 4 профиля, составляет 0,25-0,47 максимальной толщины 5 профиля. Причем на указанном удалении от входящей кромки 1 относительная толщина лопасти, т.е. отношение толщины лопасти к максимальной толщине лопасти, возрастает по мере удаления от оси вращения гребного винта. На отдалении же от входящей кромки 1 лопасти, равном 0,05 длины хорды 4 ее профиля, относительная толщина лопасти составляет 0,3-0,75 и возрастает по мере удаления от оси вращения гребного винта. А на сечении, отдаленном от входящей кромки 1 на расстояние, равное 0,75 длины хорды 4 ее профиля, толщина лопасти составляет 0,6-0,7 максимальной толщины 5 профиля гребного винта.

Максимальная толщина 5 предлагаемой лопасти гребного винта судна ледового класса расположена на удалении от 0,20 до 0,30 длины хорды 5 лопасти от входящей кромки в рассматриваемом сечении лопасти цилиндрической поверхностью.

Работа предлагаемой лопасти гребного винта судна ледового класса осуществляется следующим образом.

При вращении гребного винта в ледовых условиях набегающий на гребной винт поток взаимодействует с лопастью, профилировка которой имеет утолщение вблизи входящей кромки 1. На указанном утолщении происходит рост минимального гидродинамического давления, в результате чего не создаются предпосылки для образования кавитационных каверн на засасывающей поверхности лопасти. Благодаря этому отдаляется момент возникновения кавитации, что позволяет повысить упор гребного винта при его работе в ледовых условиях и, как следствие, повысить его эффективность.

Предлагаемая лопасть гребного винта судна обеспечивает повышение эффективности работы гребного винта в ледовых условиях за счет отдаления момента возникновения кавитации на лопастях гребного винта путем изменения профилировки засасывающей поверхности лопастей, что выгодно ее отличает от прототипа.

Лопасть гребного винта судна ледового класса, имеющая плавную криволинейную поверхность, а в районе входящей кромки - утолщение, отличающаяся тем, что указанное утолщение лопасти расположено в пределах 0,35-0,85 относительного радиуса гребного винта, причем толщина профиля лопасти на удалении от ее входящей кромки, равном 0,025 длины хорды ее профиля, составляет 0,25-0,47 максимальной толщины профиля, при этом на указанном удалении от входящей кромки относительная толщина профиля возрастает по мере удаления от оси вращения гребного винта, а на удалении от входящей кромки лопасти, равном 0,05 длины хорды ее профиля, она составляет 0,3-0,75 максимальной толщины профиля, и на удалении от входящей кромки, равном 0,75 длины хорды ее профиля, толщина профиля лопасти составляет 0,6-0,7 максимальной толщины профиля.

Похожие патенты:

Водометный движитель // 2540188

Водометный движитель предназначен для привода быстроходных судов, кораблей, яхт. Водометный движитель содержит цилиндрическую ступицу с расположенными на ней лопастями с входными и выходными участками и неподвижный цилиндрический насадок.

Гребной винт // 2539870

Изобретение относится к судостроению, а именно к гребным винтам. Гребной винт содержит ступицу.

Водометный движитель // 2538748

Изобретение относится к судостроению, а именно к водометным движителям, предназначенным для привода быстроходных судов, кораблей, яхт. Водометный движитель содержит рабочее колесо (винт) с цилиндрической ступицей, на которой расположены лопасти рабочего колеса постоянного или переменного шага с входными и выходными участками, которые помещены в цилиндрический насадок.

Судовой винт (движитель) // 2538744

Изобретение относится к судовым винтам и может быть использовано как в обычных судах, так и быстроходных, а также в качестве рабочего органа в водометных движителях.

Гребной гусеничный движитель // 2537942

Изобретение относится к судовым гребным движителям гусеничного типа. Движитель содержит ведущий и ведомый шкивы, на которых крепится гибкая бесконечная лента либо цепь.

Способ создания подъемной силы поверхностями второго порядка // 2537935

Изобретение относится к области авиа- и судостроения, в частности к созданию движителей судов и летательных аппаратов. Способ создания подъемной силы заключается в том, что в рабочей аэродинамической или гидродинамической среде подъемную силу создают вращением поверхностей второго порядка, например вращают прямой, круглый, полый конус относительно оси, проходящей через центр окружности основания и вершину.

Способ создания тяги винтом и тяговой винт с приводом (варианты) // 2537895

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям винтов самолетов. Способ создания тяги винтом заключается в том, что в течение времени совершения винтом поворота на 360° лопасти винта дополнительно совершают маховые движения в направлении, противоположном направлению тяги винта, и по направлению тяги винта, причем в направлении, противоположном направлению тяги винта, мах осуществляют со средней скоростью, большей, чем по направлению тяги винта.

Гидродинамический движитель // 2537477

Изобретение относится к устройствам для создания силы тяги и/или ее повышения и предназначено для установки на транспортных средствах, работающих преимущественно под водой, в атмосфере и в космосе.

Гребной винт судна // 2536612

Изобретение относится к области моделирования движителей для мелких и крупных судов гражданского назначения. Гребной винт судна содержит насаживаемую на гребной вал ступицу с лопастями, которые расположены на равных расстояниях одна от другой под углом к продольной оси вала.

Лопастный судовой движитель (варианты) // 2534490

Изобретение относится к судостроению, а именно к лопастным судовым движителям. Лопастный судовой движитель содержит несколько плоских лопастей, которые соединены двусторонними цепями «галя».

Гребной винт судна // 2544284

Изобретение относится к области моделирования судовых движителей. Гребной винт судна содержит насаживаемую на гребной вал ступицу с лопастями. Лопасти расположены на равных расстояниях одна от другой под углом к продольной оси вала. Каждая лопасть снабжена, по меньшей мере, одним козырьком, который расположен на вогнутой/выпуклой стороне лопасти под углом к ее радиальной оси. Размер козырька увеличивается в направлении движения водного потока. Достигается увеличение тяги гребного винта. 3 ил.

Корма судна // 2544335

Изобретение относится к области моделирования речных и морских судов гражданского назначения. Корма судна содержит корпус с надводной частью. Надводная часть имеет палубу, румпельное отделение с рулевой машиной и подводную часть, которая имеет двигатель, руль и движитель. Движитель выполнен в виде гусеницы, которая состоит из ведущей и ведомой звездочек и фигурных пластин с выступающими гребнями. Фигурные пластины имеют форму гребных лопастей. Подводная часть корпуса имеет выступ с направляющими для движения фигурных пластин и выемками для размещения звездочек. Ось руля установлена с опорой на выступ. Достигается увеличение тягового усилия движителя. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.

Фиксированная или управляемая законцовка (крылышко) лопасти винта // 2546337

Изобретение относится к области винтовых движителей. Законцовка лопасти, выполненная в виде концевого крылышка, представляет собой профиль лопасти, разделенный на верхнюю и нижнюю части. Каждая часть концевого крылышка может иметь фиксированный или управляемый угол атаки, независимый от угла атаки другой части. Достигается уменьшение потерь мощности привода винта, улучшение аэродинамики лопасти, увеличение подъемной или тянущей силы и эффективности винта. 1 ил.

Транспортное средство // 2546361

Изобретение относится к транспортным средствам с винтовыми движителями. Предложено транспортное средство, содержащее корпус с двумя рядами рабочих шахт, движитель, рубку, рулевой комплекс, при этом по периметру передней части корпуса транспортного средства с возможностью вращения вокруг передней части корпуса смонтирована пустотелая коническая винтовая рубашка, изготовленная из винтовых полос криволинейной формы различного порядка и степени кривизны с центрами, расположенными снаружи или внутри поперечного сечения пустотелой конической винтовой рубашки с образованием по ее периметру многозаходной винтовой поверхности с винтовыми линиями и винтовыми канавками с углом наклона относительно оси вращения внутри или снаружи пустотелой конической винтовой рубашки, с разными размерами по ширине полос с увеличением их по длине конической винтовой рубашки от входного к выходному отверстию, свернутых в вертикальной плоскости в продольном направлении и изогнутых по винтовым линиям в поперечном направлении на оправке в виде параболоида вращения, причем по наружному периметру винтовой рубашки образованы напуски в виде винтовых лопастей по всей ее длине от входного до выходного отверстия. Достигается расширение эксплуатационных возможностей транспортного средства. 14 ил.

Средство транспортное // 2550103

Изобретение относится к транспортным средствам с винтовыми движителями. Предложено транспортное средство, содержащее корпус, головку, движитель, рулевой комплекс, при этом по периметру всего корпуса с возможностью вращения вокруг корпуса и собственной оси смонтирована пустотелая цилиндрическая винтовая рубашка с наружными напусками в виде винтовых лопастей по всей длине винтовой рубашки, изготовленная из трех или более прямоугольных полос одинаковых по ширине и по длине вогнутой или выпуклой формы относительно оси вращения винтовой рубашки, свернутых в вертикальной плоскости в продольном направлении и изогнутых по винтовым линиям в поперечном направлении на цилиндрической оправке, или винтовая рубашка может быть изготовлена из трех и более винтовых полос криволинейной формы различного порядка и степени кривизны с центрами, расположенными снаружи или внутри поперечного сечения винтовой рубашки, при этом полосы соединены между собой с образованием по периметру винтовой рубашки напусков в виде винтовых лопастей по всей длине винтовой рубашки, винтовых линий и винтовых криволинейных поверхностей в виде винтовых канавок вогнутой или выпуклой формы относительно оси вращения винтовой рубашки с центрами кривизны, расположенными снаружи или внутри поперечного сечения винтовой рубашки. Достигается расширение эксплуатационных возможностей транспортного средства. 11 ил.

Высокоэффективная лопасть винта с увеличенной поверхностью рабочей части // 2551404

Винт содержит плоскую поверхность (13.2), которая проходит вдоль задней поверхности лопасти (13), и ширина которой составляет 1/3 ширины лопасти (13), заднюю закругленную по радиусу поверхность (13.1), которая пересекает плоскую поверхность (13.2) и имеет радиус R, который составляет 2/3 ширины задней поверхности и тем самым дополняет остальную часть задней поверхности. На свободном конце радиуса (13.1) задней поверхности внутренняя контактная поверхность (13.3) с радиусом, равным 1.5 R, пересекает плоскость вращения винта так, что образует угол величиной 3-9 градусов. Закругленная по радиусу поверхность (13.4) выходной кромки, которая имеет радиус 0,5 R пересекает плоскость, расположенную ниже половины толщины края лопасти указанной внутренней контактной поверхности (13.3) и плоской поверхности (13.2), и изогнута в направлении, противоположном внутренней контактной поверхности (13.3). Расстояние от точки пересечения указанных закругленных по радиусу поверхностей (13.1, 13.3), которые имеют радиус R и 1.5 R, до плоскости, где расположена задняя плоская поверхность (13.2), составляет 1/4 и 1/5 ширины в проекции задней поверхности. Диаметр F задней поверхности (13.7) лопасти (13) заключен в диапазоне значений диаметра от R400 до R650. Изобретение направлено на повышение энергетического КПД. 2 з.п. ф-лы, 5 ил., 1 табл.

Движительно-рулевая колонка // 2554506

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано в конструкциях судовых движителей. Движительно-рулевая колонка содержит основание колонки, баллер, приводной вал, который расположен внутри баллера, механизм поворота колонки, угловой редуктор, обтекаемую гондолу, закрепленную на баллере и закрывающую угловой редуктор. Гребной винт и гребной вал расположены внутри корпуса гондолы, которая примыкает к ступице гребного винта и передает ей крутящий момент. Ступица установлена через подшипники на корпусе гондолы и снабжена торцевым передающим элементом. Передающий элемент скреплен как со ступицей гребного винта, так и с гребным валом. Достигается повышение надежности работы движительно-рулевой колонки и упрощение замены гребного винта. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Судно с лопастными гребными колёсами // 2555072

Изобретение относится к области судостроения, а именно к судам с лопастными гребными колёсами. Корма судна с лопастными гребными колёсами выполнена в виде двух сквозных водопроточных каналов, разделяющих днище на три водоизмещающих секции. На вертикальных стенках водопроточных каналов установлены опоры двух ведущих валов с гребными колёсами, состоящими из двух параллельных друг другу прочных дисков с установленными между ними лопастями, расположенными по нескольким разноудалённым диаметрам. При вращении колёс лопасти двигаются друг за другом группами, переливая воду на более удалённые от вала лопасти, обеспечивая им безударный вход в воду под углом в 45 градусов. При выходе из воды угол наклона лопастей к горизонту обеспечивает им выброс ускоренной воды ниже ватерлинии. Достигается создание судна с движителем, обладающим большим гидравлическим сечением, обеспечивающим безударный вход в воду, отсутствие волны при выходе из воды, создание большого упора судну как при глубокой воде, так и при ограниченной осадке, возможность использования скоростного напора встречного потока воды. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

Корпусный ластово-резонансный клапанный воздушный движитель (кл-рквд-с1) // 2567993

Изобретение относится к области авиации, в частности к конструкциям воздушных движителей. Корпусный ластово-резонансный клапанный воздушный движитель выполнен из авиамодельной фанеры. Его корпус представляет собой четырехгранный цилиндр, усеченный по диагонали. Внутри него помещен ласт, свободно и плотно перемещающийся от одной стенки к другой. Для облегчения его колебаний ласт сцеплен резонаторными пружинами с корпусом. Приводом служит маломощный электродвигатель с зубчатой передачей. При его работе на корпусе открываются и закрываются впускные клапаны, и воздух под давлением выходит из сопла. Пазушные крышки над клапанами меняют вектор направления втягиваемого воздуха. Достигается увеличение КПД движителя. 2 ил.

Способ проектирования двухрежимного контрпропеллера в трёх установочном варианте и двухрежимный контрпропеллер в трёх установочном варианте // 2569996

Изобретение относится к судостроению, в частности к способам проектирования и конструкциям двухрежимных контрпропеллеров. Двухрежимный контрпропеллер в трехустановочном варианте содержит ступицу с подвижно установленными лопастями и механизм изменения шага. Механизм изменения шага обеспечивает установку между гребным винтом и рулем судна. Механизм изменения шага выполнен с дополнительной возможностью поворота лопастей через их флюгерное положение и установки их шага для работы контрпропеллера на задний ход судна без изменения направления его вращения. Шаг лопастей контрпропеллера для третьей установочной позиции последних с целью изменения направления тяги контрпропеллера на противоположное без изменения направления его вращения выбирают путем поворота лопастей контрпропеллера через их флюгерное положение. Входящая кромка каждой лопасти контрпропеллера становится выходящей, а ее (каждой лопасти) засасывающая и нагнетающая поверхности сохраняют свое прежнее положение к набегающему потоку. Достигается повышение гидродинамической эффективности двухрежимного контрпропеллера при его работе на задний ход и для создания максимальной тяги при его работе в толкающем варианте. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 3 ил.