RU2108265C1

RU2108265C1 - Propeller

Info

Publication number: RU2108265C1
Application number: RU95110823A
Authority: RU
Inventors: Ю.В. Селезнев; А.А. Полтавцев
Original assignee: Селезнев Юрий Викторович
Priority date: 1995-06-26
Filing date: 1995-06-26
Publication date: 1998-04-10
Also published as: RU95110823A

Abstract

FIELD: shipbuilding; ship's propellers. SUBSTANCE: propeller includes blades of convexo-concave section with helical surface which has cup-shaped form; sections of this surface intersected by longitudinal planes have curvature and angle of inclination to axis of propeller monotonically decreasing farther and farther away; helical surface of blades have form of parabola in above-mentioned sections. EFFECT: increased thrust of propeller due to positive direction of water entrapped by blade along axis of propeller. 2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к судостроению, а именно к гребным винтам, используемым в качестве движителя судна. The invention relates to shipbuilding, namely to the propellers used as the propulsion of the vessel.

Известен гребной винт, содержащий ступицу с присоединенными к ней лопастями, снабженными на нагнетательной поверхности дополнительными лопастями (СССР, а.с. 654490, кл. B 63 H 1/26, 1975). За счет наличия на лопастях двух дополнительных лопастей для создания упора в движение будет вовлечена дополнительная масса воды, что позволяет повысить тягу, развиваемую винтом. Known propeller containing a hub with blades attached to it, equipped with additional blades on the discharge surface (USSR, AS 654490, class B 63 H 1/26, 1975). Due to the presence of two additional blades on the blades to create an emphasis, an additional mass of water will be involved in the movement, which allows to increase the traction developed by the screw.

Недостатком этого гребного винта является низкий КПД вследствие повышенного поперечного сечения винта в местах крепления дополнительных лопастей к основным. The disadvantage of this propeller is the low efficiency due to the increased cross section of the screw at the points of attachment of the additional blades to the main ones.

наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является гребной винт, содержащий ступицу с присоединенными к ней лопастями выпукло-вогнутого сечения с рабочими поверхностями, представляющими из себя участки винтовой поверхности постоянного или переменного шага (Сандлер Л.Б. Практические методы расчета ходкости судов внутреннего плавания. - Новосибирск: Новосиб. ин-тут инженеров водн. транспорта, 1970, с. 59-60). Шаг винтовой линии такого винта уменьшается к периферии, что снижает опасность наступления кавитации и выравнивает упор винта в гидродинамическом сечении. the closest in technical essence to the proposed device is a propeller containing a hub with attached blades of convex-concave section with working surfaces representing sections of a helical surface of constant or variable pitch (Sandler L.B. Practical methods for calculating the speed of inland vessels - Novosibirsk: Novosibirsk Institute of Water Transport Engineers, 1970, pp. 59-60). The pitch of the screw line of such a screw decreases to the periphery, which reduces the risk of cavitation and aligns the screw stop in the hydrodynamic section.

Недостатком этого гребного винта является наличие "спутной" расширяющейся струи и вследствие этого низкий КПД, что в конечном итоге снижает возможности повышения тяги винта. The disadvantage of this propeller is the presence of a “tangled” expanding jet and, as a result, low efficiency, which ultimately reduces the possibility of increasing propeller thrust.

Изобретение предназначено для решения технической задачи повышения тяги винта. The invention is intended to solve the technical problem of increasing propeller thrust.

Технический результат достигается за счет того, что гребной винт содержит ступицу с присоединенными к ней лопастями выпукло-вогнутого сечения с рабочими поверхностями в виде участков винтовой поверхности постоянного или переменного шага, причем винтовая поверхность выполнена чашеобразной формы, сечения которой продольными плоскостями, проходящими через ось винта, имеют кривизну и угол наклона к оси винта, монотонно уменьшающиеся по мере удаления от оси винта. Преимущественно винтовая поверхность лопастей в проходящих через ось продольных сечениях выполнена в виде параболы y = k•x², где k = 0,2 - 3,0, а y и x - соответственно абсцисса и ордината точки поверхности лопасти относительно продольной оси винта, см.The technical result is achieved due to the fact that the propeller contains a hub with attached blades of convex-concave section with working surfaces in the form of sections of a helical surface of constant or variable pitch, moreover, the helical surface is made of a cup-shaped shape, the cross-sections of which are longitudinal planes passing through the axis of the screw have a curvature and an angle of inclination to the axis of the screw, monotonously decreasing with distance from the axis of the screw. Mostly the helical surface of the blades in the longitudinal sections passing through the axis is made in the form of a parabola y = k • x ² , where k = 0.2 - 3.0, and y and x are the abscissa and ordinate of the point of the surface of the blade relative to the longitudinal axis of the screw, cm .

На фиг. 1 изображен гребной винт, аксонометрическая проекция; на фиг. 2 - форма лопасти в проходящем через ось винта продольном сечении. In FIG. 1 shows a propeller, axonometric projection; in FIG. 2 - the shape of the blade in the longitudinal section passing through the axis of the screw.

Гребной винт содержит ступицу 1, к которой присоединены лопасти 2. Лопасти 2 выполнены выпукло-вогнутого сечения с рабочими поверхностями, представляющими из себя участки винтовой поверхности постоянного или переменного шага чашеобразной формы, сечения которой параллельными плоскостями, проходящими через ось винта, имеют кривизну ρ и угол наклона α к оси винта 3, монотонно уменьшающиеся по мере удаления от оси винта. Преимущественно винтовая поверхность лопастей в проходящих через ось продольных сечениях выполнена в виде параболы y = k•x², где y и x - соответственно абсцисса и ордината точки поверхности лопасти относительно продольной оси винта, см. Применительно к маломерным скоростным (спортивным) судам k = 0,2-3,0. Меньшие значения диапазона изменения k относятся к винтам с повышенными тяговыми характеристиками, большие - к скоростным. При выполнении винтовой поверхности в проходящих через ось 3 продольных сечениях в виде параболы угол наклона этой образующей к оси винта изменяется от 90^o у ступицы 1 винта до величины, стремящейся к нулю, на периферии лопастей 2. Вследствие этого каждая лопасть 2 винта со ступицей 1 формируют пространство, ограниченное снаружи.The propeller contains a hub 1, to which the blades are attached 2. The blades 2 are made of convex-concave section with working surfaces, which are sections of a helical surface of constant or variable step of a cup-shaped shape, the cross-sections of which are parallel to the plane passing through the axis of the screw, have a curvature ρ and the angle of inclination α to the axis of the screw 3, monotonously decreasing with distance from the axis of the screw. The predominantly helical surface of the blades in the longitudinal sections passing through the axis is made in the form of a parabola y = k • x ² , where y and x are the abscissa and ordinate of the point of the surface of the blade relative to the longitudinal axis of the screw, see for small-sized high-speed (sports) vessels k = 0.2-3.0. Smaller values of the range of variation of k relate to propellers with increased traction characteristics, and large ones - to high-speed ones. When performing a helical surface in the longitudinal sections passing through the axis 3 in the form of a parabola, the angle of inclination of this generatrix to the axis of the screw changes from 90 ^o at the hub 1 of the screw to a value tending to zero at the periphery of the blades 2. As a result, each blade 2 of the screw with the hub 1 form a space bounded on the outside.

Гребной винт работает следующим образом. При вращении винта лопасти 2 отбрасывают воду в направлении вдоль его оси 3. Выполнение лопастей 2 винта в проходящих через ось 3 продольных сечениях с углами наклона α к оси 3 у ступицы 1, близкими к 90^o, позволяет получить большой упор, а близкими к нулю на периферии - способствует формированию направленного потока отбрасываемой винтом воды за счет принудительного направления захваченной лопастями 2 винта воды вдоль оси 3 винта. Выполнение лопастей 2 винта в проходящих через ось 3 продольных сечениях с монотонно уменьшающейся по мере удаления от оси 3 винта кривизной ρ способствует формированию плавного потока воды, сходящего с лопастей 2 винта и повышению КПД винта. Выполнение лопастей 2 винта в проходящих через ось 3 продольных сечениях в виде параболы позволяет использовать свойство параболы фокусировать поток в направлении ее оси 3 и способствует улучшению гидродинамических характеристик винта. На исследовательских испытаниях макетного образца предлагаемого винта с диаметром винта 180 мм, диаметром ступицы 60 мм, шагом 200 мм при скорости вращения вала 1500 об/мин получено увеличение тяги винта на 80% по сравнению с традиционным винтом.The propeller operates as follows. When the screw rotates, the blades 2 discard water in the direction along its axis 3. The execution of the blades 2 of the screw in longitudinal sections passing through the axis 3 with angles of inclination α to axis 3 at hub 1 close to 90 ^o allows a large thrust, and close to zero at the periphery, it contributes to the formation of a directed flow of water thrown off by the screw due to the forced direction of the water captured by the blades 2 of the screw along the axis 3 of the screw. The execution of the blades of the 2 screws in the longitudinal sections passing through the axis 3 with the curvature ρ monotonously decreasing with the distance from the axis of the 3 screws contributes to the formation of a smooth flow of water coming off the blades of the 2 screws and increases the efficiency of the screw. The execution of the blades 2 of the screw in the longitudinal sections passing through the axis 3 in the form of a parabola allows you to use the property of the parabola to focus the flow in the direction of its axis 3 and helps to improve the hydrodynamic characteristics of the screw. On research tests of the prototype of the proposed screw with a screw diameter of 180 mm, a hub diameter of 60 mm, a pitch of 200 mm and a shaft rotation speed of 1500 rpm, an increase in the thrust of the screw by 80% was obtained in comparison with a traditional screw.

Как было показано, предложенный гребной винт позволяет повысить тягу винта за счет принудительного направления захваченной лопастями винта воды вдоль оси винта. As was shown, the proposed propeller allows you to increase the thrust of the screw due to the forced direction captured by the blades of the screw water along the axis of the screw.

Claims

1. A rowing screw containing a hub with attached blades of convex-concave section with working surfaces in the form of sections of a helical surface of constant or variable pitch, characterized in that the helical surface is made in a cup-shaped shape, the cross-sections of which are longitudinal planes passing through the axis of the screw, the curvature and angle of inclination to the axis of the screw, monotonously decreasing with distance from the axis of the screw.

2. The screw according to claim 1, characterized in that the screw surface of the blades in the longitudinal sections passing through the axis is made in the form of a parabola y = k • x ² , where k = 0.2 - 3.0, and y and x are the abscissa, respectively and the ordinate of the point of the surface of the blade relative to the longitudinal axis of the screw, see