RU2405713C2

RU2405713C2 - Screw with cumulative effect

Info

Publication number: RU2405713C2
Application number: RU2009101605/11A
Authority: RU
Inventors: Александр Васильевич Тугов (RU); Александр Васильевич Тугов
Original assignee: Александр Васильевич Тугов
Priority date: 2009-01-19
Filing date: 2009-01-19
Publication date: 2010-12-10
Also published as: WO2010082865A1; RU2009101605A

Abstract

FIELD: transport.

SUBSTANCE: invention can be used as propulsion units of whatever water transport facility. Proposed screw comprises lines of vanes separated and fixed by shell rings. Said screw represents a cone with its apex being a screw hub. Shell rings and vanes represent concave elements. Concave vanes are directed in lines to the side of rotation. Note here that the number of vane lines, that of vanes in a line and vane angle of attack, angular, liner and radial sizes of the screw and its elements are subject to output power and rpm of the screw. Cumulative screw aerodynamics is identical to its hydrodynamics.

EFFECT: higher efficiency, reduced cavitation and noise.

2 dwg

Description

Изобретение относится к судостроению, авиастроению, построению аэроглиссеров, судов на воздушной подушке и касается конструкций гребных и воздушных винтов в кольцевых насадках.The invention relates to shipbuilding, aircraft manufacturing, the construction of airplanes, hovercraft and for the construction of propellers and propellers in ring nozzles.

Известен "винтовой движитель" RU 2161106 С1, в котором гребной винт расположен в плоскости входного среза насадки, а насадка выполнена в виде воронки с плавными переходами от конуса воронки к ее трубке.Known "screw propulsion" RU 2161106 C1, in which the propeller is located in the plane of the input section of the nozzle, and the nozzle is made in the form of a funnel with smooth transitions from the cone of the funnel to its tube.

Известен также "судовой гребной винт в насадке" SU 1041027 А, содержащий ступицу и лопасти, жестко связанные внешними концами с кольцевой насадкой, имеющей внутреннюю конусность, и выполненные с постоянным сечением по длине лопасти в виде крыльевого профиля. Последний из них является наиболее близким прототипом.Also known is a "ship propeller in a nozzle" SU 1041027 A, comprising a hub and blades rigidly connected by external ends with an annular nozzle having an internal taper and made with a constant section along the length of the blade in the form of a wing profile. The last one is the closest prototype.

Недостатком такого винта является:The disadvantage of this screw is:

- высокое разряжение между винтом и кормой судна,- high vacuum between the propeller and the stern of the vessel,

- низкие кавитационные характеристики, как следствие резко выраженных центробежных потоков, создаваемых лопастями, и большого угла их отражения вдоль оси вращения винта,- low cavitation characteristics, as a result of pronounced centrifugal flows created by the blades, and a large angle of reflection along the axis of rotation of the screw,

- необходимость профилирования лопастей для снижения сопротивления, создаваемого их толщиной, необходимой для обеспечения прочности винта.- the need for profiling the blades to reduce the resistance created by their thickness, necessary to ensure the strength of the screw.

Целью изобретения является повышение коэффициента полезного действия винта, снижение кавитации, вибрации и шума, а также повышение технологичности его производства.The aim of the invention is to increase the efficiency of the screw, reducing cavitation, vibration and noise, as well as improving the manufacturability of its production.

Это достигается тем, что винт выполнен в виде конуса, составленного из рядов вогнутых лопастей, разграниченных и закрепленных вогнутыми обечайками; вершиной конуса является ступица. Вращаясь, винт создает плотный, относительно однородный и остронаправленный вдоль оси своего вращения поток воды, противоположный движению судна, с меньшей турбулентностью в нем и с меньшим разряжением перед судном, что повышает коэффициент полезного действия, снижает вибрацию и шум. Прочная конструкция из вогнутых лопастей и вогнутых обечаек позволяет выполнять винт из тонкого, относительно его размеров, листового легированного проката, без профилирования их по ширине и длине. Это дает возможность производить его на серийном металлообрабатывающем и сварочном оборудовании, что повышает его технологичность. Конструкция позволяет также выполнить винт из композиционных материалов.This is achieved by the fact that the screw is made in the form of a cone composed of rows of concave blades delimited and secured by concave shells; the top of the cone is the hub. Rotating, the screw creates a dense, relatively uniform and sharply directed along the axis of its rotation water flow, opposite to the movement of the vessel, with less turbulence in it and with less discharge in front of the vessel, which increases the efficiency, reduces vibration and noise. The sturdy construction of concave blades and concave shells allows the screw to be made of thin, relative to its size, sheet alloy steel, without profiling them in width and length. This makes it possible to produce it on serial metalworking and welding equipment, which increases its manufacturability. The design also allows the screw to be made of composite materials.

На фиг.1 показан общий вид винта с сегментным разрезом, на фиг.2 - вид винта со стороны кормы.Figure 1 shows a General view of the screw with a segment cut, figure 2 is a view of the screw from the stern.

Винт состоит из ступицы 1, лопастей 2 и обечаек 3.The screw consists of a hub 1, blades 2 and shells 3.

Устройство работает следующим образом. При вращении ступицы винта 1 закрепленные к ней лопасти 2, образующие конус, разграниченные и закрепленные обечайками 3, производят захват воды. Лопасти, находящиеся на первом от ступицы ряду, создают отраженные потоки. Близлежащие друг другу части потока, сходящие по задним кромкам этих лопастей, имеют относительно небольшую разницу скоростей. Это снижает турбулентность потока с тыльной стороны лопасти, что сокращает затраты энергии на сопротивление при его создании. Созданный совокупный поток плавно перемещается внутри конуса винта в сторону, противоположную движению судна. Внутренняя часть потока смыкается за ступицей. Наружная часть потока за счет вогнутости обечайки плавно направляется к центру. В следующих рядах лопастей происходит аналогичный процесс, но за счет большего диаметра, а соответственно, и более высоких линейных скоростей формируются и направляются потоки более высокой плотности, которые уплотняют предыдущие к центру, что способствует большей направленности общего потока вдоль оси вращения и его ускорению. Забор воды происходит по конической поверхности, образованной рядами лопастей, площадь которой больше площади выходного сечения в основания винта, что дополнительно увеличивает скорость потока, созданного винтом, за счет этой же конструктивной особенности уменьшается разряжение между винтом и кормой судна. Лопасти, относительно короткие и узкие, разнесенные в пространстве конуса, делают поток относительно однородным и способствуют уменьшению вибрации и шума. Число рядов лопастей, число лопастей в ряду и их угол атаки, линейные и радиусные размеры винта и его элементов определяются выходной мощностью и скоростью на выходном валу. Аэродинамика кумулятивного винта аналогична его гидродинамике.The device operates as follows. When the hub of the screw 1 rotates, the blades 2 fixed to it, forming a cone, delimited and fixed by the shells 3, capture water. The blades located on the first row from the hub create reflected flows. The adjacent parts of the flow, descending along the trailing edges of these blades, have a relatively small difference in speeds. This reduces the turbulence of the flow from the back of the blade, which reduces the energy consumption for resistance when it is created. The created aggregate flow smoothly moves inside the propeller cone in the direction opposite to the vessel motion. The inner part of the flow closes behind the hub. The outer part of the flow due to the concavity of the shell smoothly goes to the center. A similar process takes place in the next rows of blades, but due to the larger diameter, and, accordingly, higher linear speeds, higher density flows are formed and directed, which condense the previous ones towards the center, which contributes to a greater directivity of the general flow along the axis of rotation and its acceleration. The water is drawn along a conical surface formed by rows of blades, the area of which is greater than the area of the outlet section at the base of the propeller, which additionally increases the flow rate created by the propeller, due to the same design feature, the pressure between the propeller and the stern of the vessel decreases. The blades, relatively short and narrow, spaced in the space of the cone, make the flow relatively uniform and help to reduce vibration and noise. The number of rows of blades, the number of blades in a row and their angle of attack, linear and radius dimensions of the screw and its elements are determined by the output power and speed on the output shaft. The aerodynamics of a cumulative propeller is similar to its hydrodynamics.

Claims

A screw with a cumulative effect, containing rows of blades delimited and secured by shells, characterized in that it is made in the form of a cone, the top of which is the hub, shells and blades are made concave, concave blades are directed in rows in the direction of rotation, and the number of rows of blades, the number of blades in a row and their angle of attack, angular, linear and radius dimensions of the screw and its elements are determined by the output power and speed on the propeller shaft.