HU196568B - Propeller - Google Patents

Description

A találmány a hajógyártás területére vonatkozik és tárgya hajócsavar, főként gyorsjáratú hajók, például szárnyashajók számára.

Széles körben ismertek a vízkiszorításos hajók számára készített, nagy fesztávú szárnyakkal rendelkező forgásiránnyal ellentétes oldalelhajlású hajócsavarok (nyilazott I,ajócsavarok), r > 0,5 relatív sugártól kezdődően (ahol a relatív sugár a működési sugárnak a hajócsavar sugarához viszonyított arányát jelöli).

Ezek a hajócsavarok hajócsavartengelyekre vannak felszerelve, amelyeknek gyakorolatilag nincs elhajlása (φ = 0), A Jf szárnyhajlásszög értéke Jf = 5-60° az r - 0,5 -0,8 értékéhez tartozó működési keresztmetszeteknél, és tovább nö a szárnyvég felé, ahol a szárnyat érő hozzááranilási sebességek elég nagyok a kavitáció és az erózió kialakításához, a tűkeresztinetszet tartományában és az r < 0,5 relatív sugárhoz tartozó szakaszon ezzel szemben az oldalelhajlás egészen elmarad vagy nagyon kismértékű (7f 5 ).

Az ilyen Itajóesavarok egyszerű gyártási technológiával előállíthatok és jó antieróziós tulajdonságokkal rendelkeznek a viszonylagos kis haladási sebességű vízkiszorításos hajók üzemeltetési feltételei mellett.

A gyors sikióliajók. később pedig a szárnyashajók kifejlesztése és tökéletesítése nyomán problémák merültek fel a hajócsavarok propulziós (előrehajtási) és antieróziós tulajdonságainak megőrzése terén, mivel ezeknél a hajócsavarok mellett működnek, amelyek a hajócsavartengely ferde helyzete miatt lépnek fel.

A szárnyashajóknál a legáltalánosabban elterjedt teljesítményátadási mód a teljesítmény hajtóműről a hajtócsavarra ferde hajócsavartengelyeken keresztül történő átvitele. A szárnyashajók ferde hajócsavartengelyre felszerelt hajócsavaijainak működési jellegzetessége a hajócsavarokra történő ferde hozzááramlás, valamint egyenetlen sebességtérben való működés 30 csomó feletti nagy sebességek mellett. A hajócsavarok egyenetlen sebességtérben való működésénél széles határok kötött változik a hajócsavarszárny egy fordulata alatti állásszög és jelentős mértékben eltér az optimálistól az áramlási kitérítési szögétől és a hajó haladási sebességétől függően. Az állásszög ezen ingadozásai (o_rnj_u - -1°, ^amov = = *14°) a tőkeresztmetszetek tartományában az alábbi negatív jelenségekhez vezetnek:

- kavitáció és erózió a tőkeresztmetszetek tartományában,

- a hajócsavar hatásfokának csökkenése,

- vibrációk létrejötte magán a hajócsavaron, amelyek átadódnak a hajó farára.

Eredetileg a szárnyashajókhoz az ismert széles szárnyú hajócsavarokat alkalmazták, ahol a szárnyak száma Z=3, és amelyek viszonylag nagy hatásfokkal (r? = 0,6) működtek. Azonban ezek a hajócsavarok a kavitáció következtében jelentkező eróziós károsodások és a rövid üzemidő (200-400 menetóra) miatt nem terjedtek el.

A gyorsjáratú hajók (szárnyashajók, léppárnás hajók, sikióliajók) hajócsavarjainál jelentkező kavitáció és erózió leküzdése érdekében tett egyik legfőbb intézkedés a számyterhelés csökkentése volt, amit a szárnyak számának növelésével (Z = 5-6) értek el. így jelenleg a szárnyashajók hajócsavaijainak alaptípusához azok az ismert szélesszárnyú sokszárnyas hajócsavarok tartoznak, amelyek egyidejűleg megoldják az antieróziós tulajdonságok javításával és a vibrációk csökkentésével kapcsolatos problémákat, A sokszárnyas hajócsavarok (Z = 5—6) hatásfoka azon5 bán 4—5%-kal kisebb, mint a három szárnyas hajócsavarok hatásfoka.

A találmány által megoldandó feladat olyan hajócsavar kifejlesztése gyorsjáratú hajók számára, amelyek szárnyai olyan alakkal rendelkeznek, hogy az

1Q kiküszöböli a szárnytőkeresztmetszetekben fellépő kavitációt és eróziót, anélkül, hogy a hatásfok csökkenne.

A kitűzött feladatot azáltal oldjuk meg, hogy gyorsjáratú hajók hajócsavarjánál, amelynek ferde helyzetű hajócsavartengelyre felszerelt agya, valaj 5 mint erre felerősített szárnyai vannak, amelyek mindegyike teljes hosszában a hajócsavartengely forgásirányával ellentétes oldalelhajlással van kialakítva, a találmány értelmében a tŐkeresztnietszet belépő élének elhajlási szöge, amelyet ezen keresztmetszetben a belépő él kezdőpontjában húzott érintő és a geometriai agytengelyre merőlegesen ugyanezen ponthoz húzott vonal képez, 30-45°-ot tesz ki, emellett minden egyes szárny belépő élének elhajlási szöge a további keresztmetszetekben folyamatosan nő.

A találmány szerint kialakított hajócsavarnál a kavitáció és az erózió, főként a tőkeresztmetszetekben, a kevés szárnyú Itajóesavarok jellemző hatásfokának egyidejű megtartása mellett jelentősen csökken.

A találmányt részletesebben konkrét kiviteli példa kapcsán, a csatolt rajz alapján ismertetjük.

A rajzon az 1. ábra egy találmány szerinti hajócsavar vázlatos kialakítását mutatja, egy aggyal, valamint kiterített szárnyalaprajzzal, ahol a szárny a forgásiránnyal ellentétes oldal felé eső oldalelhajlási szöggel rendelkezik, míg a 2. ábra az 1. ábra Π-Ι1 vonala szerinti metszet.

A találmány szerinti hajócsavar φ = 12-16° dőlésszögű hajócsavartengelyre van felszerelve. Maga a teljes hajócsavar nincs az ábrákon feltüntetve, mivel a hajócsavar elrendezése nem tartozik a jelen találmány tárgyához.

Amint az az 1. ábrán látható, a hajócsavarnak 1 agya és 2 szárnyai vannak, amelyek jelen példában az 1 aggyal egy darabként vannak kialakítva. Mindegyik 2 szárny keresztmetszetét tekintve egy domború-homorú szegmens profiljával rendelkezik, a 2. ábrán látható módon. A hajócsavarnak három 2 szár-, nya van, amelyek belépő élei az A nyíllal jelölt forgásiránnyal ellentétes oldalfelé vannak elhajlítva.

A belépő él elhajlási szöge az egyes 2 szárnyak 3 tőkeresztmetszetében, amely szöget a 3 tőkeresztmetszetben a belépő él kezdőpontjában húzott 4

5q érintő és az 1 agy 6 geometriai tengelyére ugyanezen ponthoz merőlegesen húzott 5 vonal képez, 3045°-ot tesz ki, ugyanakkor mindegyik 2 szárny belépő élének elhajlási szöge a további keresztmetszetekben folyamatosan nő,és az 1 agy 6 geometriai tengelyére merőlegesen 5 vonalhoz képest a következő képlettel határozható meg:

x = Ar² ’Br-C, ahol x = X/D, és az egyes jelek jelentése a következő: X - azon egyenes távolsága, amely a kiterített vonal60 ra merőlegesen húzható a 2 szárny belépő éléig az

196.568 egyes sugaraknál,

D - hajócsavarátmérő = 2R, r - relatív keresztmetszeti sugár, r - r/R, r - a működési keresztmetszet sugara,

R — a liajócsavar sugara,

A,B,C — együtthatók, amelyek nagysága a hajócsavartengely dőlésszögétől, az utazósebességtől, valamint a hajócsavar üzemmódjától függ. így például V = 15,4-18 m/s utazósebességnél és hajócsavartengely φ = 16° dőlésszögénél a kísérletileg meghatározott együtthatók értéke A = 0,77, B = 0,33, C = 0,11.

A találmány szerinti hajócsavar működésmódja a következő:

A 2 szárny 3 tőkeresztmetszetben kialakított Jf - 30-45°-os elhajlása és a 2 szárny további részének az optimális kialakításnak megfelelő elhajlása a 2 szárny térbeli keresztmetszeti profiljával és az áramlásban erős dőléssel (φ > 12°) megvalósított forgó mozgással kombinálva a nyomás folyamatos eloszlását eredményezi a 2 szárny belépő élén, amely a folyadékot a 2 szárny elülső élének alkotója menti továbbhaladásra kényszeríti.

Az említett elhajlás kialakítása a 2 szárnyakon az alábbi előnyökkel jár:

— a kavitáció a szárnyakon nagyobb hozzááramlási sebességeknél jelentkezik, mint a hagyományos hajócsavaroknál, — a vákuum és a felhajtóerő ingadozásai, amelyek a szárnyelemek állásszögének ingadozásaival függnek össze, kisebbek lesznek.

Ezek a körülmények kedvezőbbé teszik á hajócsavar működését egyenetlen sebességtérben hiind a kavitáció és erózió csökkentése és kiküszöbölése, mind pedig a vibrációmérséklödés és a nagyobb hatásfok elérése tekintetében.

A találmány szerint kialakított haiócsavar egy kisér5 leti mintapéldánya legyártásra és beépítésre került egy szárnyashajóba, ahol 70 üzemórán Keresztül ki is lett próbálva. A kísérletet követő ellenőrzés során nem lehetett eróziós károsodást megállapítani. A találmány szerinti konstrukciójú hajócsavar nagy hatásfokkal m űködö tt.

ιθ A jelen találmány szerinti megoldás főként szárnyashajók hajócsavaijainak tervezésénél és gyártásánál kerülhet alkalmazásra, amely hajók ferde helyzetű hajócsavartengelyekkel = 12-16°) üzemelnek.

A találmány szerinti hajócsavar alkalmazása azonbán más gyorsjáratú hajóknál is lehetséges, amelyek nagy dőlésszögű (φ > 12-16°) hajócsavartengelyekkel vannak felszerelve.

Claims (1)

1. Szabadalmi igénypont

   Hajocsavar gyorsjáratú hajókhoz, amelynek ferde helyzetű hajócsavartengelyre felszerelt agya (1), valamint erre felerősített szárnyai (2) vannak, amelyek mindegyike teljes hosszában a hajócsavartengely forgásirányával ellentétes oldalelhajlással van kialakítva,

   25 azzal jellemezve, hogy a tőkeresztmetszet (3) belépő élének elhajlási szöge (Jf), amelyet ezen keresztmetszetben a belépő él kezdőpontjában húzott érintő (4) és az agy (1) geometriai tengelyére (6) merőlegesen ugyanezen ponthoz húzott vonal (6) képez, 30-45°-ot tesz ki, emellett minden egyes

   30 szárny (2) belépő élének elhajlási szöge (Jf) a további keresztmetszetekben folyamatosan nő.