RU2652333C1

RU2652333C1 - Screw-propeller of propulsion systems

Info

Publication number: RU2652333C1
Application number: RU2017101805A
Authority: RU
Inventors: Оскар Давыдович Мюллер; Владимир Иванович Малыгин; Людмила Викторовна Кремлева; Николай Владимирович Лобанов
Priority date: 2017-01-20
Filing date: 2017-01-20
Publication date: 2018-04-25

Abstract

FIELD: ship building.

SUBSTANCE: invention relates to shipbuilding, namely to propellers of propulsion systems of ships. Propeller of propulsion systems comprises a hub with blades, in each of which through grooves parallel to the median line of the blade in its cylindrical section are made, and the sectional angle of the groove axis to the normal line and to the profile chord is less than 90° in the direction of the vector of the circumferential linear rotational speed of the screw-propeller.

EFFECT: increase in the efficiency of the propeller and increase in traction force are achieved.

1 cl, 6 dwg

Description

Изобретение относится к судостроению, а именно к гребным винтам пропульсивных систем судов.The invention relates to shipbuilding, namely to the propellers of propulsion systems of ships.

Известны конструкции гребных винтов, у которых повышение эффективности (КПД, тяги) обеспечивается за счет всевозможных изменений геометрии лопастей, нанесения на поверхности лопастей различных рельефов в виде выступов и углублений (патенты РФ №№: 2524511, 2523720, 2510357, 2469906, 2438917, 2412082, 2385255,2313469, 2279992, 2228878, 2198818, 2127208, 2108265, 2482011, 2452653, 2438917, 2390463, 2228878, 2222469, 2108265, 2073346, 2031051).There are known designs of propellers in which an increase in efficiency (efficiency, traction) is provided due to various changes in the geometry of the blades, application of various reliefs on the surface of the blades in the form of protrusions and recesses (RF patents Nos. 2524511, 2523720, 2510357, 2469906, 2438917, 2412082 , 2385255.2313469, 2279992, 2228878, 2198818, 2127208, 2108265, 2482011, 2452653, 2438917, 2390463, 2228878, 2222469, 2108265, 2073346, 2031051).

Недостатком таких устройств является их малое тяговое усилие.The disadvantage of such devices is their low tractive effort.

Частично указанного недостатка лишена конструкция гребного винта для судов с винтовой рабочей поверхностью, имеющей отверстия (патент SU № 19475, МПК B63H 1/18, 1931г.), и гребной судовой винт (патент РФ № 2094304, МПК В63H 1/26, B63H 1/18, 1997г.), выбранный в качестве прототипа, у которого перпендикулярно средней линии сечения профиля лопасти выполнены сквозные отверстия.Partially indicated drawback is deprived of the propeller design for ships with a screw working surface having openings (SU patent No. 19475, IPC B63H 1/18, 1931), and a ship propeller (RF patent No. 2094304, IPC B63H 1/26, B63H 1 / 18, 1997), selected as a prototype, in which through holes are made perpendicular to the midline of the cross section of the blade profile.

Недостатком винта, выбранного в качестве прототипа, является малая эффективность, связанная с тем, что конструкция, решая задачу снижения кавитации, не увеличивает, а лишь сохраняет его пропульсивные качества – тяговое усилие.The disadvantage of the screw selected as a prototype is the low efficiency associated with the fact that the design, solving the problem of reducing cavitation, does not increase, but only retains its propulsive qualities - traction.

Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение эффективности гребных винтов пропульсивных систем – величины тягового усилия.The problem to which the invention is directed, is to increase the efficiency of propellers of propulsion systems - the magnitude of traction.

Это достигается тем, что в каждой из лопастей параллельно средней линии лопасти в её цилиндрическом сечении выполнены сквозные пазы под углом оси паза в поперечном сечении к нормали к хорде профиля лопасти меньше 90 градусов в направлении вектора окружной линейной скорости вращения винта.This is achieved by the fact that in each of the blades parallel to the midline of the blade in its cylindrical section, through grooves are made at an angle of the axis of the groove in the cross section to the normal to the chord of the blade profile of less than 90 degrees in the direction of the vector of the circular linear rotational speed of the screw.

Это позволяет получить дополнительное тяговое усилие за счет эффекта «подъёмной силы крыла» при протекании потока жидкости через сквозные пазы. This allows you to get additional traction due to the effect of the "lifting force of the wing" when the flow of fluid through the through grooves.

На фиг. 1 и фиг. 2 изображен гребной винт, состоящий из ступицы 1 и лопастей 2 с нагнетательной поверхностью 3 и всасывающей поверхностью 4, в которых параллельно средней линии 5 лопасти в её цилиндрическом сечении 6 выполнены сквозные пазы 7 под углом 8, между осью паза 9 в его поперечном сечении и нормалью 10 к хорде 11 профиля лопасти, меньшим 90 градусов, в направлении вектора окружной линейной скорости 12 вращения винта.In FIG. 1 and FIG. 2 shows a propeller, consisting of a hub 1 and blades 2 with a discharge surface 3 and a suction surface 4, in which through grooves 7 are made through the grooves 7 at an angle of 8 parallel to the center line 5 of the blade, between the axis of the groove 9 in its cross section and normal 10 to the chord 11 of the blade profile, less than 90 degrees, in the direction of the vector of the peripheral linear speed 12 of rotation of the screw.

Устройство работает следующим образом. При вращении винта на нагнетательной поверхности лопасти винта образуется повышенное давление жидкости, а на всасывающей поверхности – пониженное. За счет разности перепада этих давлений часть жидкости из нагнетательной области будет перетекать через сквозные пазы во всасывающую область. За счет этого перетекания скорость обтекающего лопасть потока жидкости в нагнетательной области снизится, а во всасывающей возрастет. Это вызовет увеличение давления жидкости на лопасть в нагнетательной области и снизит его во всасывающей области. Благодаря этому произойдет дополнительное увеличение разности давлений между нагнетательной и всасывающей областями лопасти, что, в свою очередь, приведет к увеличению тягового усилия пропульсивной системы.The device operates as follows. When the screw rotates, an increased liquid pressure is formed on the discharge surface of the rotor blade, and a reduced pressure is formed on the suction surface. Due to the difference in the difference in these pressures, part of the liquid from the injection region will flow through the through grooves into the suction region. Due to this overflow, the velocity of the fluid flow around the blade in the discharge area will decrease, and in the suction one it will increase. This will cause an increase in fluid pressure on the blade in the discharge region and reduce it in the suction region. Due to this, there will be an additional increase in the pressure difference between the injection and suction regions of the blade, which, in turn, will increase the traction of the propulsion system.

Доказательством достижения поставленной цели являются сравнительные результаты моделирования процессов обтекания жидкостью профилей прототипа и винта предлагаемой конструкции при значении угла оси паза в поперечном сечении к нормали к хорде профиля лопасти меньше 90 градусов. Полученные численным моделированием результаты представлены на фиг. 3 – фиг. 6.The proof of the achievement of this goal is the comparative results of modeling the processes of liquid flowing around the prototype and screw profiles of the proposed design with the value of the angle of the groove axis in the cross section to the normal to the chord of the blade profile less than 90 degrees. The results obtained by numerical simulation are presented in FIG. 3 - FIG. 6.

На фиг. 3 и фиг. 4 представлены распределения жидкости на всасывающую поверхность профиля гребного винта без сквозного паза (фиг. 3) и со сквозным пазом (фиг. 4). Из представленных рисунков видно, что среднее давление жидкости на всасывающую поверхность гребного винта со сквозным пазом ниже, чем без паза. In FIG. 3 and FIG. 4 shows the distribution of fluid on the suction surface of the propeller profile without a through groove (FIG. 3) and with a through groove (FIG. 4). From the presented figures it is seen that the average fluid pressure on the suction surface of the propeller with a through groove is lower than without a groove.

На фиг. 5 и фиг. 6 представлены распределения жидкости на нагнетательную поверхность профиля гребного винта без сквозного паза (фиг.5) и с пазом (фиг. 6). Из представленных чертежей видно, что среднее давление жидкости на нагнетательную поверхность гребного винта со сквозным пазом выше, чем без паза. In FIG. 5 and FIG. 6 shows the distribution of fluid on the discharge surface of the propeller profile without a through groove (FIG. 5) and with a groove (FIG. 6). From the presented drawings it is seen that the average fluid pressure on the discharge surface of the propeller with a through groove is higher than without a groove.

Таким образом, проведенное математическое моделирование показывает, что разница средних давлений на нагнетательную и всасывающую поверхности у гребных винтов со сквозным пазом выше, чем у винтов без паза. Указанное обстоятельство ведет к увеличению тягового усилия гребного винта при оснащении его сквозными пазами.Thus, the performed mathematical modeling shows that the difference in average pressures on the discharge and suction surfaces of propellers with a through groove is higher than that of screws without a groove. This circumstance leads to an increase in traction of the propeller when equipping it with through grooves.

Предлагаемое техническое решение является новым. Отличие от прототипа - применение наклонных по отношению к средней линии профиля сквозных пазов. Достоинством такой конструкции является то, что она позволяет увеличить тяговое усилие пропульсивных систем. The proposed technical solution is new. The difference from the prototype is the use of through grooves inclined with respect to the midline of the profile. The advantage of this design is that it allows you to increase the traction of propulsive systems.

Claims

Propeller propeller systems, comprising a hub with blades, each of which has through grooves, characterized in that the through grooves are parallel to the midline of the blade in its cylindrical section at an angle from the groove axis in the cross section normal to the chord of the blade profile less than 90 ° direction of the vector of the circumferential linear rotational speed of the screw.