RU129079U1

RU129079U1 - PROPELLER SCREW

Info

Publication number: RU129079U1
Application number: RU2012138247/11U
Authority: RU
Inventors: Александра Владимировна Славгородская; Андрей Игоревич Богаевский; Антон Васильевич Погодаев; Константин Александрович Молоков
Priority date: 2012-09-06
Filing date: 2012-09-06
Publication date: 2013-06-20

Abstract

Гребной винт, содержащий ступицу и лопасти, в каждой из которых выполнены сквозные отверстия, отличающийся тем, что каждая лопасть выполнена в виде тонкой, предпочтительно плоской упругой пластины, выполненной с обтекаемыми кромками, при этом на участке, примыкающем к ступице, лопасть деформирована с образованием складки таким образом, что лопасти придан заданный наклон к плоскости, перпендикулярной продольной оси ступицы, кроме того, конструктивные параметры лопастей определены по формулегде W- момент сопротивления лопасти кручению;В - ширина лопасти;D- диаметр i-го отверстия;δ - толщина лопасти,при этом сквозные отверстия направлены перпендикулярно рабочим поверхностям лопастей, в каждом продольном сечении лопасти суммарная площадь сквозных отверстий не превышает половины площади сечения лопасти, а их диаметр не превышает 5 толщин лопасти.A rowing screw containing a hub and blades, each of which has through holes, characterized in that each blade is made in the form of a thin, preferably flat, elastic plate made with streamlined edges, while in the area adjacent to the hub, the blade is deformed to form folds in such a way that the blades are given a given slope to a plane perpendicular to the longitudinal axis of the hub, in addition, the design parameters of the blades are determined by the formula: W is the moment of resistance of the blade to torsion; B - blade width; D is the diameter of the ith hole; δ is the thickness of the blade, while the through holes are directed perpendicular to the working surfaces of the blades, in each longitudinal section of the blade the total area of the through holes does not exceed half the sectional area of the blade, and their diameter does not exceed 5 blade thicknesses .

Description

Полезная модель относится к области гидродинамики и может быть применена для современных скоростных аппаратов, движущихся в воде целиком или частично скоростных лопастных устройств, которые используются в различных отраслях народного хозяйства, преимущественно в судостроении, а именно для гребных винтов.The utility model relates to the field of hydrodynamics and can be applied to modern high-speed devices moving in water, in whole or in part, at high-speed blade devices, which are used in various sectors of the national economy, mainly in shipbuilding, namely for propellers.

Одной из самых актуальных проблем при работе двигателей малых и крупных судов является кавитация жидкости при движении - образование газовых пузырьков при пониженном давлении, которые стремятся сжаться с такой силой, что в результате образуются вмятины и дыры. Разница давлений вдоль кромок лопастей возникает при вращении винта, который перегоняет жидкость из одной камеры насоса в другую.One of the most pressing problems in the operation of engines of small and large vessels is the cavitation of liquid during movement — the formation of gas bubbles under reduced pressure, which tend to compress with such force that dents and holes form as a result. The pressure difference along the edges of the blades occurs when the screw rotates, which distills the fluid from one pump chamber to another.

Одной из причин кавитации лопастей гребных винтов является нагрев поверхности, значительно понижающий предел текучести (напряжение, соответствующее началу заметных пластических деформаций и сопровождающихся разогревом материала).One of the reasons for cavitation of the propeller blades is surface heating, which significantly reduces the yield strength (stress corresponding to the onset of noticeable plastic deformations and accompanied by heating of the material).

Известен винтовой движитель (см. патент РФ 2200113, МПК В63Н 1/24, В64С 11/24, дата публикации 10.03.2003), содержащий пустотелые лопасти, соединенные через внутренний канал с внешней средой и имеющие на засасывающей поверхности локальную систему выпускных отверстий.Known screw propulsion device (see RF patent 2200113, IPC B63H 1/24, B64C 11/24, publication date 03/10/2003) containing hollow blades connected through an internal channel to the external environment and having a local outlet system on a suction surface.

К недостаткам данной конструкции можно отнести повышенную трудоемкость изготовления.The disadvantages of this design include the increased complexity of manufacturing.

В качестве ближайшего аналога принят гребной винт (см. патент РФ 2094304, МПК В63Н 1/18, В63Н 1/26, дата публикации 27.10.1997), содержащий ступицу с лопастями, в каждой из которых выполнены сквозные отверстия.As the closest analogue, a propeller is adopted (see RF patent 2094304, IPC B63H 1/18, B63H 1/26, publication date 10.27.1997) containing a hub with blades, each of which has through holes.

Недостатками ближайшего аналога являются повышенная материалоемкость и нагрев поверхностей лопастей гребного винта в процессе эксплуатации.The disadvantages of the closest analogue are increased material consumption and heating of the surfaces of the propeller blades during operation.

Технической задачей данной полезной модели является разработка гребного винта с улучшенными эксплуатационными характеристиками.The technical task of this utility model is the development of a propeller with improved performance.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, выражается в повышении эффективности работы гребного винта вследствие следующих факторов:The technical result achieved when solving the problem is expressed in increasing the efficiency of the propeller due to the following factors:

- снижение температуры поверхности лопастей за счет их упругой деформации;- lowering the surface temperature of the blades due to their elastic deformation;

- уменьшение гидродинамического сопротивления за счет образования так называемых искусственных каверн в виде сквозных отверстий, создающих эффект удержания пограничного слоя;- reduction of hydrodynamic resistance due to the formation of so-called artificial cavities in the form of through holes, creating the effect of retaining the boundary layer;

- возможность определения оптимального расположения сквозных отверстий при известном направлении деформаций позволяет повысить надежность конструкции при длительной эксплуатации;- the ability to determine the optimal location of through holes with a known direction of deformation can improve the reliability of the structure during long-term operation;

- снижение трудоемкости и материалоемкости.- reduction of labor and material consumption.

Поставленная задача решается тем, что в гребном винте, содержащем ступицу и лопасти, в каждой из которых выполнены сквозные отверстия, каждая лопасть выполнена в виде тонкой, предпочтительно плоской упругой пластины, выполненной с обтекаемыми кромками, при этом на участке, примыкающем к ступице, лопасть деформирована с образованием складки таким образом, что лопасти придан заданный наклон к плоскости перпендикулярной продольной оси ступицы, кроме того конструктивные параметры лопастей определены по формуле:The problem is solved in that in the propeller containing the hub and the blades, in each of which through holes are made, each blade is made in the form of a thin, preferably flat, elastic plate made with streamlined edges, while the blade adjacent to the hub deformed with the formation of a fold in such a way that the blades are given a given slope to the plane perpendicular to the longitudinal axis of the hub, in addition, the design parameters of the blades are determined by the formula:

где W_t - момент сопротивления лопасти кручению;where W _t is the moment of resistance of the blade to torsion;

В - ширина лопасти;B is the width of the blade;

D_j - диаметр i-ого отверстия;D _j is the diameter of the i-th hole;

δ - толщина лопасти,δ is the thickness of the blade,

При этом сквозные отверстия направлены перпендикулярно рабочим поверхностям лопастей, в каждом продольном сечении лопасти суммарная площадь сквозных отверстий не превышает половины площади сечения лопасти, а их диаметр не превышает 5 толщин лопасти. На фиг.1 изображен гребной винт в плане. На фиг.2 изображен вид сбоку лопасти гребного винта. На чертежах показана ступица 1, на которой закреплены лопасти 2, деформированные с образованием складки 3, причем в каждой из лопастей 2 выполнены сквозные отверстия 4. Толщина лопасти гребного винта показана условно.In this case, the through holes are directed perpendicular to the working surfaces of the blades, in each longitudinal section of the blade, the total area of the through holes does not exceed half the cross-sectional area of the blade, and their diameter does not exceed 5 blade thicknesses. Figure 1 shows the propeller in plan. Figure 2 shows a side view of the propeller blade. The drawings show the hub 1, on which the blades 2 are fixed, deformed to form a crease 3, and through holes 4 are made in each of the blades 2. The thickness of the propeller blade is conventionally shown.

Заявляемое устройство работает следующим образом. При вращении надетого на гребной вал (на чертежах не показан) гребного винта возникает разница давлений на нагнетающих и засасывающих поверхностях лопастей 2, вследствие чего образуется подъемная сила, одна из составляющих которой направлена противоположно направлению движения судна и создает упор - силу, толкающую судно вперед.The inventive device operates as follows. When the propeller is worn on a propeller shaft (not shown in the drawings), a pressure difference occurs on the discharge and suction surfaces of the blades 2, as a result of which a lifting force is formed, one of the components of which is directed opposite to the direction of movement of the vessel and creates an emphasis - the force pushing the vessel forward.

Сквозные отверстия 4, через которые происходит переток жидкости с нагнетающих на засасывающие поверхности лопастей 2, создают эффект удержания пограничного слоя и тем самым позволяют уменьшить кавитацию, а выполнение лопастей 2 в виде тонких, предпочтительно плоских упругих пластин позволяет снизить температуру рабочих поверхностей.The through holes 4 through which the fluid flows from the blades 2 injecting onto the suction surfaces create the effect of retaining the boundary layer and thereby reduce cavitation, and the blades 2 being made in the form of thin, preferably flat, elastic plates allows lowering the temperature of the working surfaces.

Claims

A rowing screw containing a hub and blades, each of which has through holes, characterized in that each blade is made in the form of a thin, preferably flat, elastic plate made with streamlined edges, while in the area adjacent to the hub, the blade is deformed to form folds so that the blades are given a given slope to a plane perpendicular to the longitudinal axis of the hub, in addition, the design parameters of the blades are determined by the formula

W_{t} = \frac{B - \sum_{i = one}^{n} D_{i}}{3} δ^{3}

_,,

where W _t is the moment of resistance of the blade to torsion;

B is the width of the blade;

D _j is the diameter of the i-th hole;

δ is the thickness of the blade,

while the through holes are directed perpendicular to the working surfaces of the blades, in each longitudinal section of the blade, the total area of the through holes does not exceed half the cross-sectional area of the blade, and their diameter does not exceed 5 blade thicknesses.