Суперкавитирующий гребной винт с изменяемой геометрией лопастей

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ оп 475310

Свае Советскнк

Соцлелистнческнх

Республик (61) Зависимое от авт. свидетельства (22) Заявлено 16.10,72 (21) 1838048/27-11 (51) Ч. Кл. В 63h 1/22 с присоединением заявки №

Государственный комитет

Совета Министров СССР (32) Приоритет

Опубликовано 30.06.75. Бюллетень М 24 (53) УДЬ; 629.12:532.582. .5.037 (088.8) ло делам изобретений и открытий

Дата опубликования описания 22.09.75 (72) Автор изобретения

Ю. М. Войнаровский

Ленинградский ордена Ленина кораблестроительный институт (71) Заявитель (54) СУПЕРКАВИТИРУЮЩИЙ ГРЕВНОЙ ВИНТ

С ИЗМЕНЯЕМОЙ ГЕОМЕТРИЕЙ ЛОПАСТЕЙ

Изобретение относится к области судостроения.

Известны суперкавитирующие гребные винты с изменяемой геометрией лопастей, содержащие ступицу, механизм перекладки и со- 5 ставные лопасти клиновидного профиля, кажждая из которых образована из установленной на ступице основной части, имеющей оструго входящую кромку, и дополнительного, элемента меньшей ширины с тупой выходящей 10 кромкой, жестко скрепленного с задней частью ступицы и примыкающего к основной части лопасти с одной из ее сторон.

Однако в известных суперкавитирующих гребных винтах с изменяемой геометрией ло- 15 пастей наблюдается гидродинамическое облегчение винта при у.меньшении шага, например в процессе преодоления судном горба сопротивления. В соответствии с общим падением гидродинамических характеристик, свой- 20 ственным для существующих винтов на пониженных относительных поступях переходного режима, это приводит к недобору мощности двигателя и снижению упора винта даже при достижении максимального числа оборотов 25 пропульсивной турбины. Это происходит, если суперкавитирующий гребной винт спроектирован из условия оптимальности режима полного хода, т. с. получения максимального к.п.д. при полном использовании мощности си- 30 ловой установки на расчетной скорости. Кроме того, известные гребные винты конструктивно сложны в связи с трудностью создания прочной заделки поворотной части лопасти в ступице.

Цель изобретения — регулирование тяговых характеристик гребного винта и повышение надежности его конструкции.

Для этого основная часть лопасти жестко соединена со ступицей, а задняя часть последней выполнена поворотной, кинематически связанной с механизмом перекладки и подвижной в осевом направлении относительно основной части ступицы; при этом дополнительный элемент лопасти выполнен скользящим относительно основной части лопасти и сопрягается с ней по винтовой поверхности постоянного шага.

Задняя и основная части ступицы могут быть связаны между собой скользящим зацеплением, состоящим из направляющего винтового паза на основной части ступицы и входящего в него пальца. который закреплен на задней части ступицы.

С целью уменьшения вредных гидродинамических потерь прн изменении геометрии лопастей кольцевой зазор между основной и задней частями ступицы, образующийся при их раздвижении, может быть закрыт обтекателями, которые целесообразно закрепить меж475310

65 ду лопастями на основной части ступицы по ее окружности.

На фиг. 1 изображен предложенный гребной винт при расчетной ширине лопасти, вид сбоку; на фиг. 2 — то же, вид сзади; на фиг.

3 — сечение по А — А на фиг. 2; на фиг. 4— гребной винт при увеличении ширины лопасти на малой скорости, вид сбоку; на фиг. 5— то же, вид сзади; на фиг. 6 — сечение по

Б — Б на фиг. 5; на фиг. 7 — клиновидный составной профиль, скользящий элемент которого примыкает к основной части лопасти со стороны нагнетающей поверхности.

На гребном валу 1 неподвижно закреплена основная часть 2 ступицы, жестко соединенная с основной частью 3 каждой лопасти.

Задняя часть 4 ступицы выполнена поворотной и одновременно подвижной в осевом направлении относительно основной части 2 ступицы и имеет с ней скользящее зацепление при помощи пальцев 5 zzнаправляющи,х винтовых пазов 6 (см. фиг. 1, 2) . Конструкция винтового зацепления обеих частей ступицы не является принципиальной и может быть реализована любым из известных способов с включением подшипников качения для уменьшения трения.

Подвижная задняя часть 4 ступицы жестко скреплена с дополнительными элементами 7 каждой лопасти, которые имеют клиновидное сечение с тупой выходящей кромкой и плотно примыкают к основной части 3 лопасти со стороны ее засасывающей поверхности. Кольцевой зазор между обеими частями 2 и 4 ступицы закрывается обтекателями 8, которые фиксируются между лопастями на основной части 2 ступицы по ее окружности. Основная часть 3 и дополнительный элемент 7 лопасти образуют на расчетной скорости единый клиновидный профиль с заданной кривизной нагнетающей поверхности и минимальной шириной лопасти (см. фиг. 2 и 3). Поверхность сопряжения обеих частей каждой лопасти является правильной винтовой поверхностью, шаг которой в частном случае равен шагу направляющих винтовых пазов 6 на теле основной части 2 ступицы. При этом винтовая линия, по которой сопрягаются обе части составного клиновидного профиля, направлена от нагнетающей поверхности в районе тупой выходящей кромки наискось вдоль хорды до пересечения с засасывающей поверхностью профиля (см. фиг. 3). Для устранения трения между обеими частями каждой лопасти при перекладке межпозиционный участок направляющего винтового паза б может быть выполнен с аксиально-переменным шагом. Механизм перекладки, кинематически связывающий обе части 2 и 4 ступицы, может размещаться в заднем обтекателе ступицы (на чертеже не показан) .

Изменение геометрии лопастей на переходном режиме движения достигается следующим образом (cM. фиг. 4 — б). Под действием усилия, оздаваемого механизмом перекладки, 5

25 зо

4О

45 подвижная задняя часть 4 ступицы вместе с фиксированными на пей дополнительными элементами 7 лопастей сдвигается по заданной винтовой траектории относительно основных частей 2 и 3 ступицы и лопастей. Необходимая траектория перемещения обеспечивается за счет скольжения пальца 5 по направляющему пазу б до предельного заднего положения (см. фиг. 4), При этом дополнительный элемент 7 лопасти, образующий тупую выходящую кромку, работает как скользящий выдвижной закрылок, т. е. сдвигается по основной части 3 лопасти в сторону. увеличения ее ширины и кривизны (см. фиг. 5, 6). В результате происходит гидродинамическое утяжеление гребного винта, необходимое для устранения недобора мощности и повышения упора при падении кавитационных характеристик (на фиг. 7 показано размещение скользящего дополнительного элемента 7 лопасти со стороны нагнетающей поверхности основной части 3 лопасти) .

Предлагаемая конструкция супсркавитирующего гребного винта с изменяемой геометрией лопастей позволяст спроектировать оптимальный гребной винт на режим полного хода, предельно использовать мощность пропульсивной турбины на горбе сопротивления за счет одновременного увеличения кривизны и ширины лопастей без потсри шага и перевести режим работы винта в зону более высоких к.ll.ä. и относительных поступей за счет некоторого снижения числа оборотов при утяжелении гребного винта; значительно увеличить располагаемую тягу на горбе сопротивления, что исключает необходимость работы двигателя на форсированных режимах; более равномерно распределить нагрузку по ширине лопасти и тем самым повысить местную прочность лопасти в районе острой входящей кромки за счет снижения уровня напряжений; увеличить прочность корневого сечения основной части лопасти за счет жесткого соединения ее со ступицеи; исключить механизм поворота основной части лопасти из состава устройства; избежать действия центробежных сил на механизм изменения ширины в связи с отсутствием радиально-поворотных частей лопасти.

Предмет изобретения !. Суперкавитирующий гребной винт с изменяемой геометрией лопастей, содержащий ступицу, механизм перекладки и составные лопасти клиновидного профиля, каждая из которых образована из установленной на ступице основной части, имеющей острую входящую кромку, и дополнительного элемента меньшей ширины с тупой выходящей кромкой, жестко скрепленного с задней частью ступицы и примыкающего к основной части лопасти с одной из ее сторон, отличающийся тем, что, с целью регулирования тяговых характеристик гребного винта и повышения надежности его конструкции, основная часть лопасти жестко соединена со ступицей, а задняя часть послед475310 ней выполнена поворотной, кинем атически связанной с механизмом перекладки и подвижной в осевом направлении относительно основной части ступицы, при этом дополнительный элемент лопасти выполнен скользящим относительно основной части лопасти и сопрягается с ней по винтовой поверхности постоянного шага.

2. Винт по п. 1, о т л и ч à ю шийся тем, что задняя и основная части ступицы связаны между собой скользящим зацеплением, состоящим из направляющего винтового паза на основной части ступицы и входящего в него пальца, который закреплен на задней части ступицы.

5 3. Винт по п. 1, отличающийся тем, что, с целью уменьшения вредных гидродинамических потерь, кольцевой зазор между основной и задней частями ступицы, образующийся при их раздвижении, закрыт обтекателями, кото10 рые закреплены между лопастями на основной части ступицы по ее окружности.

475310

Составитель И. Русецкий

Редактор А, Купрякова Техред 3. Тараненко Корректор Т. Добровольская

Заказ 2264/4 Изд. № 1561 Тираж 529 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

Москва, Ж-35, Рауьяская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2