RU2071438C1

RU2071438C1 - Propeller

Info

Publication number: RU2071438C1
Application number: RU93039200A
Authority: RU
Inventors: Ю.Л. Кузьмин; В.П. Устинов; С.Ю. Клементьев
Original assignee: Центральный научно-исследовательский институт конструкционных материалов "Прометей"
Priority date: 1993-07-30
Filing date: 1993-07-30
Publication date: 1997-01-10

Abstract

FIELD: shipbuilding; propellers provided with corrosion protective devices. SUBSTANCE: propeller has hub with blades and detachable protective members mounted in inter-blade space. Protective members have electric contact with hub. Protectors are located in parallel with axial lines of root sections of adjacent blades. Protectors are made from material whose electrode potential in sea water is less than that of propeller material by at least 300 mV. EFFECT: enhanced reliability. 5 cl, 5 dwg

Description

Изобретение относится к области судостроения, а именно к металлическим гребным винтам, и может быть использовано для защиты их поверхности от электрохимической коррозии. The invention relates to the field of shipbuilding, namely to metal propellers, and can be used to protect their surface from electrochemical corrosion.

Из практики эксплуатации судов с металлическими корпусами известно, что проблем с коррозионным состоянием гребных винтов не возникает в случае их надежного электрического контакта с корпусом судна. Это связано с протектирующим действием на гребной винт корпуса судна или устанавливаемой на корпусе системы электрохимической протекторной или катодной защиты. From the practice of operating ships with metal hulls, it is known that problems with the corrosion state of propellers do not arise if they are in reliable electrical contact with the hull. This is due to the flowing effect on the propeller of the hull or installed on the hull system of electrochemical tread or cathodic protection.

Вместе с тем применение в судостроении все более совершенных и стойких лакокрасочных покрытий, а также возможное нарушение электрического контакта между гребным винтом и корпусом вследствие образования масляных пленок в подшипниках скольжения валовинтового комплекса или в случае электроизоляции винта может ослабить или полностью прекратить протектирующее влияние корпуса и привести к коррозионным повреждениям гребных винтов. На поверхности лопастей, особенно на кромках гребных винтов, не оборудованных средствами защиты от коррозии, протекают процессы электрохимической коррозии, следствием которых являются из коррозионно-эрозионное разрушение язвенного характера глубиной до 2-3 мм/год. Это вызывает необходимость восстановительных ремонтов или замены гребных винтов через 5-10 лет периода их эксплуатации. Кроме того, в результате коррозионно-эрозионного износа поверхностей лопастей в межремонтный период происходит увеличение шероховатости поверхностей лопастей, что приводит к ухудшению гидродинамических характеристик гребных винтов, а, следовательно, и к снижению кпд движительного комплекса. At the same time, the use in shipbuilding of more and more advanced and resistant paints and coatings, as well as the possible disruption of electrical contact between the propeller and the housing due to the formation of oil films in the sliding bearings of the shaft-screw complex or in the case of electrical insulation of the screw, can weaken or completely stop the flowing effect of the housing and corrosion damage to propellers. On the surface of the blades, especially on the edges of the propellers that are not equipped with corrosion protection, electrochemical corrosion processes occur, resulting in corrosion-erosion destruction of ulcerative nature up to 2-3 mm / year in depth. This necessitates restoration repairs or replacement of propellers after 5-10 years of their operation. In addition, as a result of corrosion-erosion wear of the surfaces of the blades during the overhaul period, an increase in the roughness of the surfaces of the blades occurs, which leads to a deterioration in the hydrodynamic characteristics of the propellers, and, consequently, to a decrease in the efficiency of the propulsion system.

Наиболее эффективной из известных средств, предотвращающих коррозионные разрушения гребных винтов, является их электрохимическая защита. Электрохимическая защита гребных винтов может осуществляться путем их подключения с помощью контактно-щеточных устройств, монтируемых на валопроводе, к системам катодной или протекторной защиты, устанавливаемых на подводной части корпуса для защиты его от коррозии. The most effective known means of preventing corrosion damage to propellers is their electrochemical protection. The electrochemical protection of the propellers can be carried out by connecting them using contact-brush devices mounted on the shaft line to cathodic or tread protection systems installed on the underwater part of the housing to protect it from corrosion.

Известен также принятый в качестве ближайшего аналога гребной винт, содержащий лопасти, ступицу и протекторы, которые закреплены на ступице и имеют с ней электрический контакт (см. СССР, а.с. N 918176, B 63 B 59/00, 1982 г.). Also known is the propeller, adopted as the closest analogue, containing blades, a hub and protectors that are mounted on the hub and have electrical contact with it (see USSR, AS N 918176, B 63 B 59/00, 1982) .

В основу изобретения была положена задача разработки конструкции судового гребного винта, которой содержал бы элементы, выполненные из материала, исключающего электрохимическую коррозию элементов винта, благодаря чему увеличивается срок его службы. The basis of the invention was the task of developing the design of a ship propeller, which would contain elements made of a material that excludes electrochemical corrosion of the screw elements, thereby increasing its service life.

Задача решается за счет того, что гребной винт, оснащен съемным протектирующими элементами, имеющими электрический контакт со ступицей, установленными на ступице винта в межлопастном пространстве параллельно осевым линиям корневых сечений смежных лопастей и выполненными из материала, имеющего в морской воде электродный потенциал ниже потенциала материала винта не менее чем на 300 мВ. The problem is solved due to the fact that the propeller is equipped with removable flowing elements that are in electrical contact with the hub, mounted on the screw hub in the interlobed space parallel to the axial lines of the root sections of adjacent blades and made of a material having an electrode potential in sea water below the potential of the screw material not less than 300 mV.

Благодаря такому решению в морской воде происходит электрохимическое взаимодействие материала гребного винта с материалом протектирующих элементов, имеющим более отрицательный электродный потенциал. При этом из-за разности потенциалов возникает электрический ток, который вызывает изменение электродного потенциала гребного винта в отрицательную сторону, то есть происходит его катодная поляризация. В результате этого вся поверхность винта превращается в один общий катод, и на ней исключаются анодные процессы, вследствие чего винт не подвергается электрохимической коррозии. В то же время протектирующие элементы становятся анодами, и происходит процесс их электрохимического растворения. Thanks to this solution, the electrochemical interaction of the propeller material with the material of the flowing elements having a more negative electrode potential occurs in sea water. In this case, due to the potential difference, an electric current arises, which causes the electrode potential of the propeller to change in the negative direction, that is, its cathodic polarization occurs. As a result of this, the entire surface of the screw turns into one common cathode, and anode processes are excluded on it, as a result of which the screw does not undergo electrochemical corrosion. At the same time, the flowing elements become anodes, and the process of their electrochemical dissolution takes place.

При использовании протектирующих элементов из материалов, имеющего в морской воде электродный потенциал ниже электродного потенциала материала гребного винта менее чем на 300 мВ, не может достигаться полной электрохимической защиты, и он будет подвергаться коррозионному разрушению. When using protective elements made of materials having an electrode potential in the sea water below the electrode potential of the propeller material by less than 300 mV, complete electrochemical protection cannot be achieved and it will undergo corrosion damage.

Каждый протектирующий элемент установлен на ступице винта на электроизоляционной прокладке и соединен со ступицей по меньшей мере одним винтом крепежным соединением. Each leakage element is mounted on the hub of the screw on an insulating gasket and is connected to the hub by at least one screw by a fastening connection.

Такое решение исключает процесс растворения поверхностей протектирующих элементов, обращенных к ступице гребного винта, и исключает проникновение морской воды к винтовым крепежным элементам, через которые осуществляется электрическая связь между протектирующими элементами и гребным винтом. This solution eliminates the process of dissolution of the surfaces of the flowing elements facing the hub of the propeller, and excludes the penetration of sea water to the screw fasteners through which the electrical connection between the flowing elements and the propeller is carried out.

Кроме того, протектирующие элементы выполнены в виде полусфериода, поверхность которых, обращенная к ступице, имеет форму, обратную форме ступицы в месте их установки. Такая форма выполнения протектирующих элементов обладает высокими гидродинамическими характеристиками, благодаря чему не изменяются гидродинамические характеристики гребного винта, на котором они установлены. Кроме того, поверхности протектирующих элементов, обращенные к ступице, имеющие форму, обратную форме ступицы в месте их установки, упрощают процесс монтажа, так как не требуется подгонка протектирующих элементов по месту их установки. Проектирующие элементы указанной формы технологичны в изготовлении, так как могут быть изготовлены методом литья. Их целесообразно применять для небольших гребных винтов. In addition, the flowing elements are made in the form of a hemisphere, the surface of which, facing the hub, has a shape opposite to the shape of the hub at the place of their installation. This form of execution of the flowing elements has high hydrodynamic characteristics, so that the hydrodynamic characteristics of the propeller on which they are mounted do not change. In addition, the surfaces of the flowing elements facing the hub, having the shape opposite to the shape of the hub at the place of their installation, simplify the installation process, since it does not require fitting the flowing elements to the place of their installation. Design elements of this form are technologically advanced to manufacture, as they can be made by casting. They are suitable for small propellers.

Новым является также то, что протектирующие элементы выполнены в виде полуэллипсоида вращения, поверхность которых, обращенная к ступице, имеет форму, обратную форме ступицы в месте их установки. Такая форма выполнения протектирующих элементов обладает высокими гидродинамическими характеристиками, благодаря чему не изменяются гидродинамические характеристики гребного винта, на котором они установлены. Also new is the fact that the flowing elements are made in the form of a semi-ellipsoid of revolution, the surface of which, facing the hub, has a shape opposite to the shape of the hub at the place of their installation. This form of execution of the flowing elements has high hydrodynamic characteristics, so that the hydrodynamic characteristics of the propeller on which they are mounted do not change.

Кроме того, поверхности протектирующих элементов, обращенные к ступице, имеющие форму, обратную форме ступицы в месте их установки, упрощают процесс монтажа, так как не требуется подгонка протектирующих элементов по месту их установки. Протектирующие элементы указанной формы также могут быть изготовлены методом литья. Их целесообразно применять для крупногабаритных гребных винтов. In addition, the surfaces of the flowing elements facing the hub, having the shape opposite to the shape of the hub at the place of their installation, simplify the installation process, since it does not require fitting the flowing elements to the place of their installation. Protective elements of this form can also be made by casting. It is advisable to use them for large propellers.

Изобретение предусматривает выполнение в протектирующих элементах сквозных трехступенчатых цилиндрических отверстий, части которых, имеющие наименьшей диаметр, расположены в зонах примыкающих к ступице, в них находятся стержневые части резьбовых крепежных элементов. В средних ступенях отверстий находятся головки крепежных элементов, окруженные герметиком, а в верхних установлены резьбовые заглушки, выполненные из материала электрохимически однородного с материалом протектирующих элементов. The invention provides for the implementation of through-flowing elements through three-stage cylindrical holes, the parts of which having the smallest diameter are located in areas adjacent to the hub, they are the core parts of threaded fasteners. In the middle steps of the holes are the heads of the fasteners, surrounded by sealant, and in the upper are threaded plugs made of a material electrochemically homogeneous with the material of the flowing elements.

Такая система крепления протектирующих элементов на ступице гребного винта обеспечивает надежную фиксацию протектирующих элементов на ступице, гарантирует надежный электрический контакт между протектирующими элементами и ступицей, обеспечивает надежную изоляцию поверхностей отверстий и крепежных элементов от контакта с морской водой. Кроме того, данная система крепления обладает высокой ремонтопригодностью. Such a system of fastening the flowing elements on the hub of the propeller ensures reliable fixation of the flowing elements on the hub, ensures reliable electrical contact between the flowing elements and the hub, provides reliable isolation of the surfaces of the holes and fasteners from contact with sea water. In addition, this mounting system has a high maintainability.

На фиг. 1 изображен гребной винт, вид сзади; на фиг. 2 вид А в увеличенном масштабе протектирующего элемента, выполненного в виде полусфероида, установленного на ступице гребного винта, и продольное сечение по протектирующему элементу; на фиг. 3 частичная развертка гребного винта с полусфероидными протектирующими элементами; на фиг. 4 вид А в увеличенном масштабе протектирующего элемента, выполненного в виде полуэллипсоида вращения, установленного на ступице гребного винта, частичное продольное сечение; на фиг. 5 частичная развертка гребного винта с полуэллипсоидными протектирующими элементами. In FIG. 1 shows a propeller, rear view; in FIG. 2 is a view, on an enlarged scale, of a flowing element made in the form of a hemispheroid mounted on the hub of a propeller, and a longitudinal section through the flowing element; in FIG. 3 partial scan of the propeller with hemispherical flowing elements; in FIG. 4 is a view A on an enlarged scale of the flowing element made in the form of a semi-ellipsoid of revolution mounted on the hub of the propeller, a partial longitudinal section; in FIG. 5 is a partial scan of the propeller with semi-ellipsoid flowing elements.

Гребной винт (фиг.1) содержит ступицу 1, на которой закреплены лопасти 2. В межлопастном пространстве винта на ступицы 1 установлены съемные протектирующие элементы 3, которые могут быть выполнены в виде полусфероида вращения (фиг. 2), либо в виде полуэллипсоида вращения (фиг.4). Они могут иметь также любую форму выполнения, которая не будет ухудшать гидродинамических характеристик винта. Поверхности 4 (фиг. 2, 4), обращенные к ступице 1, имеют форму, конгруэнтную форме ступицы 1 в месте их установки. В протектирующих элементах 3 выполнены сквозные трехступенчатые цилиндрические отверстия 5. Нижняя часть цилиндрического отверстия 5 имеет наименьший диаметр, средняя часть имеет диаметр, превышающий диаметр нижней части, а верхняя часть диаметр, превышающий диаметр средней части. Протектирующие элементы 3 установлены на ступице гребного винта 1 на электроизоляционных прокладках 6 и крепятся на ступице 1 гребного винта посредством болтов или винтов 7. Стержневые части, не имеющие резьбы, находятся в нижних частях трухступенчатых цилиндрических отверстий 5, а головки болтов или винтов 7 расположены в средних частях отверстий 5. Под головками установлены стопорные шайбы 8. Головки болтов 7 и стопорные шайбы 8 окружены герметиком 9, заполняющим всю среднюю часть отверстия 5. В верхних частях отверстий 5 установлены резьбовые заглушки 10, выполненные из материала электрохимически однородного с материалом протектирующих элементов 3. Герметик 9 и резьбовые заглушки 10 обеспечивают надежную изоляцию от морской воды внутренних поверхностей отверстий 5 и болтов или винтов 7. Болты или винты 7 обеспечивают надежную фиксацию протектирующих элементов 3 на ступице 1 гребного винта, гарантируют надежный электрический контакт между протектирующими элементами 3 и ступицей 1. Протектирующие элементы 3 (фиг. 3,5) установлены на ступице 1 винта в межлопастном пространстве параллельно осевым линиям 11 корневых сечений смежных лопастей 2. Протектирующие элементы 3 (фиг.2), выполненные в виде полусфероидов вращения, целесообразно применять для небольших гребных винтов. Проектирующие элементы 3 (фиг.4), выполненные в виде полуэллипсоидов вращения, целесообразно применять для крупногабаритных гребных винтов. Количество протектирующих элементов 3 на гребном винте выбирается из условия обеспечения его защиты от коррозии на срок не менее междокового периода эксплуатации и возможности их размещения с учетом геометрии винта. The rowing screw (Fig. 1) contains a hub 1 on which the blades 2 are fixed. In the inter-blade space of the screw, removable flowing elements 3 are installed on the hubs 1, which can be made in the form of a hemispheroid of revolution (Fig. 2), or in the form of a semi-ellipsoid of revolution ( figure 4). They can also have any form of execution, which will not impair the hydrodynamic characteristics of the screw. The surface 4 (Fig. 2, 4), facing the hub 1, have a shape congruent to the shape of the hub 1 at the place of installation. The flowing elements 3 are provided with through three-stage cylindrical holes 5. The lower part of the cylindrical hole 5 has the smallest diameter, the middle part has a diameter greater than the diameter of the lower part, and the upper part has a diameter greater than the diameter of the middle part. The flowing elements 3 are mounted on the hub of the propeller 1 on electrical insulating gaskets 6 and are mounted on the hub 1 of the propeller by means of bolts or screws 7. The rod parts that do not have threads are located in the lower parts of the truncated cylindrical holes 5, and the heads of the bolts or screws 7 are located in the middle parts of the holes 5. Lock washers are installed under the heads 8. The heads of the bolts 7 and lock washers 8 are surrounded by a sealant 9 that fills the entire middle part of the hole 5. In the upper parts of the holes 5 are threaded e plugs 10 made of material electrochemically homogeneous with the material of the flowing elements 3. Sealant 9 and threaded plugs 10 provide reliable isolation from the sea water of the internal surfaces of the holes 5 and bolts or screws 7. Bolts or screws 7 provide reliable fixation of the flowing elements 3 on the hub 1 propeller, ensure reliable electrical contact between the flowing elements 3 and the hub 1. The flowing elements 3 (Fig. 3.5) are installed on the hub 1 of the screw in the inter-blade space parallel to the axial lines 11 of the root sections of adjacent blades 2. The flowing elements 3 (figure 2), made in the form of hemispheroid rotation, it is advisable to use for small propellers. Designing elements 3 (figure 4), made in the form of semi-ellipsoids of rotation, it is advisable to apply for large propellers. The number of leaky elements 3 on the propeller is selected from the condition of ensuring its protection against corrosion for a period of at least inter-docking period of operation and the possibility of their placement taking into account the geometry of the screw.

Протектирующие элементы могут быть выполнены из любого материала, имеющего в морской воде электродный потенциал ниже потенциала материала винта не менее, чем на 300 мВ. The flowing elements can be made of any material having an electrode potential in sea water below the potential of the screw material by at least 300 mV.

Например, в качестве материала протектирующих элементов 3, предназначенных для гребных винтов из цветных сплавов и нержавеющих сталей может быть использован сплав на основе алюминия, легированного цинком, имеющий в морской воде электродный потенциал равный 700 мВ по хлорсеребряному электроду сравнения. Для гребных винтов из нержавеющих сталей допускается применение протектирующих элементов из углеродистой стали, имеющих электродный потенциал в морской воде 650 мВ по хлорсеребряному электроду сравнения. For example, as the material of the protective elements 3 intended for propellers made of non-ferrous alloys and stainless steels, an alloy based on aluminum alloyed with zinc having an electrode potential of 700 mV in a silver chloride reference electrode in seawater can be used. For propellers made of stainless steels, the use of carbon steel flowing elements with an electrode potential in sea water of 650 mV by a silver-silver reference electrode is allowed.

При работе гребного винта в морской воде происходит электрохимическое взаимодействие материала гребного винта с материалом протектирующих элементов. При этом, из-за разности потенциалов возникает электрический ток, который вызывает изменение электродного потенциала гребного винта с отрицательную сторону, то есть происходит его катодная поляризация. В результате этого вся поверхность винта превращается в один общий катод, и на ней исключаются анодные процессы, вследствие чего винт не подвергается электрохимической коррозии. В то же время протектирующие элементы 3 становятся анодами и происходит процесс их электрохимического растворения. When the propeller is operating in seawater, the electrochemical interaction of the propeller material with the material of the flowing elements occurs. In this case, due to the potential difference, an electric current arises, which causes a change in the electrode potential of the propeller from the negative side, that is, its cathodic polarization occurs. As a result of this, the entire surface of the screw turns into one common cathode, and anode processes are excluded on it, as a result of which the screw does not undergo electrochemical corrosion. At the same time, the flowing elements 3 become anodes and the process of their electrochemical dissolution takes place.

Предложенный гребной винт не подвергается электрохимической коррозии, в результате чего срок службы таких гребных винтов может быть доведен до срока службы судов, на которых они установлены, при условии периодической замены протектирующих элементов. По сравнению с гребными винтами, не оснащенными протектирующими элементами, срок службы заявляемого гребного винта будет в 4-5 раз больше. The proposed propeller is not subjected to electrochemical corrosion, as a result of which the service life of such propellers can be brought to the service life of the ships on which they are installed, subject to periodic replacement of leakage elements. Compared with propellers not equipped with flowing elements, the service life of the inventive propeller will be 4-5 times longer.

Claims

1. A rowing screw containing blades and a hub on which protectors are mounted having electrical contact with it, characterized in that the protectors are removable from a material having an electrode potential in sea water below the potential of the screw material by at least 300 mV, and mounted in the inter-blade space parallel to the axial lines of the root sections of adjacent blades.

2. The screw according to claim 1, characterized in that each tread is mounted on a hub on an electrical insulating gasket and is fastened to it by at least one screw fixing connection.

3. The screw according to claims 1 and 2, characterized in that the protectors are made in the form of hemispheroids of revolution, the surface of which, facing the hub, is congruent to the surface of the hub at the place of their installation.

4. The screw according to claims 1 and 2, characterized in that the protectors are made in the form of semi-ellipsoids of revolution, the surface of which, facing the hub, is congruent to the surface of the hub at the place of their installation.

5. The screw according to claims 1, 3 or 1 and 4, characterized in that each tread has a through three-stage cylindrical hole, while a part of the hole with a minimum diameter is adjacent to the hub and the rod part of the threaded fastener, the head of which is surrounded by sealant, is placed in it and is located in the middle stage of the hole, and in the upper stage of the hole there is a threaded plug made of a material that is electrochemically homogeneous with the tread material.