RU2700519C1 - Screw propeller with protective metal-polymer coating - Google Patents
Screw propeller with protective metal-polymer coating Download PDFInfo
- Publication number
- RU2700519C1 RU2700519C1 RU2018136338A RU2018136338A RU2700519C1 RU 2700519 C1 RU2700519 C1 RU 2700519C1 RU 2018136338 A RU2018136338 A RU 2018136338A RU 2018136338 A RU2018136338 A RU 2018136338A RU 2700519 C1 RU2700519 C1 RU 2700519C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- propeller
- polymer
- metal
- coating
- protective
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H1/00—Propulsive elements directly acting on water
- B63H1/02—Propulsive elements directly acting on water of rotary type
- B63H1/12—Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially in propulsive direction
- B63H1/14—Propellers
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
- Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области судовых движителей, а именно к защите гребных винтов и других судовых движителей от электрохимической коррозии путем нанесения на его поверхность защитного металлополимерного покрытия и может быть использовано для повышения надежности и увеличения рабочего ресурса любых судовых движителейThe invention relates to the field of ship propulsion, in particular to the protection of propellers and other ship propulsion against electrochemical corrosion by applying a protective metal-polymer coating to its surface and can be used to increase the reliability and increase the working life of any ship propulsion
Эксплуатация судов и изделий судового машиностроения определяет повышенные требования по обеспечению безопасности плавания, особенно к наиболее ответственным деталям и узлам судовых механизмов, работающих в условиях циклических нагрузок и воздействия коррозионной среды. К таким деталям относятся гребные винты, которые работают в водной среде вблизи корпуса, материал которого отличается от материала винтов, при этом образуются электрические пары (например, стальной корпус - бронзовый винт), и возникающие в воде и в металле токи приводят к постепенному разрушению винтов. Процессы усугубляются воздействием кавитации, которая вымывает поверхностные продукты коррозии, дополнительно ослабляя поверхность лопастей и приводя в конечном итоге к появлению характерной сыпи из мелких язв коррозионного происхождения и, для предотвращения ухудшения гидродинамических и кавитационных характеристик винтов, требуются их ремонт практически при каждом доковании судна.The operation of ships and marine engineering products defines high requirements for ensuring navigation safety, especially for the most critical parts and components of ship mechanisms operating under cyclic loads and exposure to a corrosive environment. Such parts include propellers that operate in an aqueous environment near the casing, the material of which is different from the material of the screws, in this case electrical pairs are formed (for example, a steel casing - a bronze screw), and currents generated in water and in the metal lead to the gradual destruction of the screws . The processes are aggravated by the effect of cavitation, which washes out surface corrosion products, further weakening the surface of the blades and ultimately leading to the appearance of a characteristic rash of small ulcers of corrosion origin and, to prevent deterioration of the hydrodynamic and cavitation characteristics of the propellers, their repair is required almost at every docking.
Известен аналог гребного винта, содержащий лопасти и ступицу с защитным покрытием - карбооксидом кремния, выполненным с помощью плазменного нанесения на отполированную поверхность (заявке на изобретение №2001123615 от 27.03.2003).A known propeller analogue containing blades and a hub with a protective coating - silicon carbide made by plasma deposition on a polished surface (application for invention No. 2001123615 of 03/27/2003).
Данный аналог имеет низкие эксплуатационные свойства по части стойкости и прочности покрытия, в частности к гидроабразивному и кавитационному разрушению.This analogue has low operational properties in terms of resistance and strength of the coating, in particular to hydroabrasive and cavitation destruction.
Известен аналог полимерного покрытия, имеющее высокую адгезию и стойкость к различным видам износа (патент на изобретение RU 2627543 от 12.10.2015 г.)A similar polymer coating is known having high adhesion and resistance to various types of wear (patent for invention RU 2627543 dated 12.10.2015)
Недостатком данного аналога является несоблюдение особых требований к геометрическим размерам гребных винтов, чистоте и качеству поверхности лопастей.The disadvantage of this analogue is the failure to comply with special requirements for the geometric dimensions of the propellers, the cleanliness and surface quality of the blades.
Наиболее близким аналогом и принятым за прототип является гребной винт с многослойным покрытием (RU 180614 U1 от 19.10.2017), содержащий лопасти и ступицу с выполненным на них покрытием, при этом покрытие выполнено с помощью высокоскоростного газопламенного напыления в защитной атмосфере многослойным, и представляет собой композит, состоящий из первого нижнего слоя из материала с эффектом памяти формы Ti-Ni-Co и второго слоя из материала с эффектом памяти формы Ti-Ni-Ta. При этом толщина первого нижнего слоя составляет 800-1000 мкм и второго слоя 900-1200 мкм. Достигается повышение прочностных характеристик покрытия, в частности повышение стойкости к гидроабразивному и кавитационному износу.The closest analogue and adopted for the prototype is a propeller with a multilayer coating (RU 180614 U1 from 10.19.2017) containing blades and a hub with a coating made on them, while the coating is made using high-speed flame spraying in a protective atmosphere multilayer, and represents a composite consisting of a first lower layer of a Ti-Ni-Co shape memory material and a second layer of a Ti-Ni-Ta shape memory material. The thickness of the first lower layer is 800-1000 microns and the second layer 900-1200 microns. Achieved is an increase in the strength characteristics of the coating, in particular, an increase in resistance to waterjet and cavitation wear.
Недостатком указанного прототипа является его низкая устойчивость к электрохимической коррозии, что в условиях работы гребного винта в морской воде (среде электролита) приводит проявлению коррозионных язв, к ухудшению чистоты поверхности и как следствие снижению гидродинамических и кавитационных характеристик гребного винта. Кроме того, суммарная толщина защитного покрытия составляет 1700-2200 мкм, что вызывает необходимость закладывать запас на толщину покрытия при проектировании гребного винта и не дает возможность оставаться в требуемых допусках на изготовление гребного винта в случае его ремонта с последующим нанесением защитного покрытия.The disadvantage of this prototype is its low resistance to electrochemical corrosion, which in the conditions of propeller operation in sea water (electrolyte medium) leads to the manifestation of corrosion ulcers, to a deterioration in surface cleanliness and, as a result, to a decrease in the hydrodynamic and cavitation characteristics of the propeller. In addition, the total thickness of the protective coating is 1700-2200 μm, which makes it necessary to lay a margin on the coating thickness when designing the propeller and does not allow to remain in the required tolerances for the manufacture of the propeller in case of repair and subsequent application of the protective coating.
Задачей предлагаемого изобретения является повышение эксплуатационных характеристик гребного винта за счет нанесения защитного металлополимерного покрытия с высокими прочностными характеристиками, адгезией к материалу основы, адгезии связи металл-полимер, антикоррозионными свойствами металлической и полимерной компоненты покрытия, стойкостью к электрохимической коррозии и эрозии.The objective of the invention is to increase the operational characteristics of the propeller by applying a protective metal-polymer coating with high strength characteristics, adhesion to the base material, metal-polymer bond adhesion, anticorrosion properties of the metal and polymer components of the coating, resistance to electrochemical corrosion and erosion.
Техническим результатом изобретения является повышение стойкости гребного винта к электрохимической коррозии, повышение прочностных характеристик и износостойкости, что приводит к недопущению ухудшения гидродинамических и кавитационных характеристик гребного винта в течение эксплуатации.The technical result of the invention is to increase the resistance of the propeller to electrochemical corrosion, increase the strength characteristics and wear resistance, which leads to preventing deterioration of the hydrodynamic and cavitation characteristics of the propeller during operation.
Поставленная задача решается благодаря тому, что гребной винт с защитным металлополимерным покрытием состоящий из лопастей и ступицы, покрытых защитным покрытием, имеет следующие отличия покрытие поверхности лопастей и ступицы толщиной 100-300 мкм содержит два сплошных слоя, первый которых выполнен из сплавов с высокой химической стойкостью и высокими механическими свойствами, второй слой выполнен из термопластичного полимера с низкой поверхностной энергией.The problem is solved due to the fact that the propeller with a protective metal-polymer coating consisting of blades and a hub coated with a protective coating has the following differences: the surface coating of the blades and the hub with a thickness of 100-300 μm contains two continuous layers, the first of which is made of alloys with high chemical resistance and high mechanical properties, the second layer is made of a thermoplastic polymer with low surface energy.
Кроме того, для обеспечения устойчивости покрытия в целом металлический и полимерный слои проникают один в другой.In addition, to ensure the stability of the coating as a whole, the metal and polymer layers penetrate one another.
Кроме того, полимерный слой обогащен усиливающими добавками, например волоконными добавками.In addition, the polymer layer is enriched with reinforcing additives, for example fiber additives.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется рисунками, где на фиг. 1 показан элемент гребного винта с защитным металлополимерным покрытиемThe essence of the invention is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a propeller element with a protective metal polymer coating
гдеWhere
1 - поверхность гребного винта, состоящего из лопастей и ступицы1 - surface of the propeller, consisting of blades and hub
2 - металлический слой2 - metal layer
3 - полимерный слой3 - polymer layer
4 - зона градиентности4 - gradient zone
на фиг. 2 представлен металлографический анализ образца с металлополимерным покрытиемin FIG. 2 presents a metallographic analysis of a sample with a metal-polymer coating
Технический результат достигается тем, что гребной винт с металлополимерным покрытием содержит лопасти и ступицу с выполненным на них металлополимерным покрытием.The technical result is achieved in that the propeller with a metal-polymer coating contains blades and a hub with a metal-polymer coating made on them.
Защитное металлополимерное покрытие на лопастях и ступице гребного винта состоит из металлического слоя 2 и полимерного слоя 3, который на поверхности защитного покрытия образует сплошной слой.The protective metal-polymer coating on the blades and the propeller hub consists of a metal layer 2 and a polymer layer 3, which forms a continuous layer on the surface of the protective coating.
Металлический слой 2 выполнен из сплавов с высокой химической стойкостью и высокими механическими свойствами - ХН75МБТЮ (Инконель), ХН65МВФ (Хастеллой), В3К (Стеллит) или другой сплав обладающий высокой химической стойкостью и высокими механическими свойствами. Нанесение сплава 2 на поверхность ступицы и лопастей гребного винта 1 может быть газотермическое напыление, наплавка, напайка, гальваническим.The metal layer 2 is made of alloys with high chemical resistance and high mechanical properties - KhN75MBTY (Inconel), KhN65MVF (Hastelloy), V3K (Stellit) or another alloy with high chemical resistance and high mechanical properties. The application of alloy 2 on the surface of the hub and propeller blades 1 can be thermal spraying, surfacing, soldering, galvanic.
На поверхности металлического слоя 2 производится текстурирование методом лазерного гравирования в виде сетки 100×100 мкм, ширина ламелей - 50 мкм, глубина - 50-100 мкм.On the surface of the metal layer 2, texturing is performed by laser engraving in the form of a grid of 100 × 100 μm, the width of the lamellas is 50 μm, and the depth is 50-100 μm.
Полимерный слой 3 выполнен из газопроницаемого слоя полимерного порошка или суспензии (политетрофторэтилен, полиэфирэфиркетон или другого термопластичного полимера с низкой поверхностной энергией, оплавленного путем индукционного нагрева поверхности или другого способа нагрева металлического слоя 2.The polymer layer 3 is made of a gas-permeable layer of polymer powder or suspension (polytetrafluoroethylene, polyetheretherketone or other low surface energy thermoplastic polymer, melted by induction heating of the surface or another method of heating the metal layer 2.
При этом полимерный слой 3 для повышения характеристик может быть обогащен усиливающими добавками, например, волоконными добавками.In this case, the polymer layer 3 can be enriched with reinforcing additives, for example, fiber additives, to increase the characteristics.
Для обеспечения устойчивости покрытия в целом металлический и полимерный слои проникают один в другой на величину зоны градиентности 4.To ensure the stability of the coating as a whole, the metal and polymer layers penetrate one another by the size of the gradient zone 4.
Толщина получаемого защитного металлополимерного покрытия на лопастях и ступице гребного винта 100-300 мкм, что для гребных винтов диаметром более 2 метров обычно находится в пределах допусков на изготовление. Толщина защитного металлополимерного покрытия на вновь изготавливаемом гребном винте может быть более 300 мкм при условии учета толщины покрытия при проектировании гребного винта.The thickness of the resulting protective metal-polymer coating on the blades and the hub of the propeller is 100-300 microns, which for propellers with a diameter of more than 2 meters is usually within the manufacturing tolerances. The thickness of the protective metal-polymer coating on the newly manufactured propeller can be more than 300 microns, provided that the thickness of the coating is taken into account when designing the propeller.
Полученное на гребном винте защитное металлополимерное покрытие обладает высокой адгезией, высокими механическими характеристиками - стойкость к ударам, эрозии, гидроабразивному износу, высокая стойкость к коррозионному воздействию морской среды, стойкость к электрохимической коррозии, что предотвращает развитие шероховатости от электрокоррозии в ходе эксплуатации гребного винта.The protective metal-polymer coating obtained on the propeller has high adhesion, high mechanical characteristics - resistance to shock, erosion, waterjet abrasion, high resistance to the corrosive effects of the marine environment, resistance to electrochemical corrosion, which prevents the development of roughness from electrocorrosion during operation of the propeller.
Защитное металлополимерное покрытие может быть нанесено как на новый гребной винт, так и на гребные винты поврежденные в процессе эксплуатации.A protective metal-polymer coating can be applied both to a new propeller and to propellers damaged during operation.
В процессе работы гребного винта с защитным металлополимерным покрытием на судне основной металл гребного винта полностью изолирован от окружающей жидкости слоем полимера и электрохимические процессы не происходят. Кроме того, как полимерный слой, так и металлический слой защитного покрытия имеют высокие характеристики коррозионной стойкости, что позволяет говорить об исключении опасности коррозионного повреждения гребного винта с защитным металлополимерным покрытием.During operation of the propeller with a protective metal-polymer coating on the vessel, the main metal of the propeller is completely isolated from the surrounding liquid by the polymer layer and electrochemical processes do not occur. In addition, both the polymer layer and the metal layer of the protective coating have high characteristics of corrosion resistance, which allows us to talk about eliminating the risk of corrosion damage to the propeller with a protective metal-polymer coating.
Эффективность предложенного технического решения подтверждена проведенными комплексными экспериментальными исследованиями экспериментальных образцов изготовленных из материала, применяемого при изготовлении гребных винтов и моделей гребных винтов с нанесенным защитным металлополимерным покрытием.The effectiveness of the proposed technical solution is confirmed by comprehensive experimental studies of experimental samples made of material used in the manufacture of propellers and models of propellers with a protective metal-polymer coating.
Таким образом, предлагаемое изобретение за счет того что гребной винт с защитным металлополимерным покрытием состоящий из лопастей и ступицы, покрытых двухслойном защитным металлополимерным покрытием состоящее из металлического и полимерного слоев, обеспечивает, предотвращение ухудшения кавитационных характеристик гребных винтов с металлополимерным покрытием на 10-20%, улучшение гидродинамических характеристик гребных винтов, в том числе предотвращение падения КПД гребных винтов с металлополимерным покрытием до 2%, улучшение экономичности при эксплуатации судна с гребным винтом с металлополимерным покрытием за счет увеличения межремонтного срока ремонтов гребных винтов с металлополимерным покрытием в 2-3 раза по сравнению с незащищенными гребными винтами, что выгодно отличает его от прототипа.Thus, the present invention, due to the fact that the propeller with a protective metal-polymer coating consisting of blades and hubs coated with a two-layer protective metal-polymer coating consisting of metal and polymer layers, provides a 10-20% reduction in the cavitation characteristics of propellers with a metal-polymer coating, Improving the hydrodynamic characteristics of propellers, including preventing a drop in the efficiency of propellers with a metal-polymer coating to 2%, improving economy the operational reliability of the vessel with a propeller with a metal-polymer coating due to an increase in the overhaul period of repairs of propellers with a metal-polymer coating by 2-3 times compared with unprotected propellers, which compares it favorably with the prototype.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018136338A RU2700519C1 (en) | 2018-10-16 | 2018-10-16 | Screw propeller with protective metal-polymer coating |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018136338A RU2700519C1 (en) | 2018-10-16 | 2018-10-16 | Screw propeller with protective metal-polymer coating |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2700519C1 true RU2700519C1 (en) | 2019-09-17 |
Family
ID=67989613
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018136338A RU2700519C1 (en) | 2018-10-16 | 2018-10-16 | Screw propeller with protective metal-polymer coating |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2700519C1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2755419C1 (en) * | 2020-12-17 | 2021-09-15 | Виктор Александрович Егоров | Method for increasing the service life of propellers of marine and river floating vehicles by the method for multilayer alloying |
RU213667U1 (en) * | 2022-05-19 | 2022-09-21 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | PROPELLER SCREW |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09175487A (en) * | 1995-12-22 | 1997-07-08 | Mamoru Tsuchie | Advanced screw and propeller |
UA39207C2 (en) * | 1996-01-24 | 2001-06-15 | Віра Василівна Єфанова | polymerized composition material |
RU2001123615A (en) * | 2001-08-23 | 2003-06-27 | Виктор Васильевич Сухой | METHOD FOR PROTECTING A ROW SCREW FROM CORROSION-CAVITATION DESTRUCTION |
RU180614U1 (en) * | 2017-10-19 | 2018-06-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Multi-layer propeller |
-
2018
- 2018-10-16 RU RU2018136338A patent/RU2700519C1/en active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09175487A (en) * | 1995-12-22 | 1997-07-08 | Mamoru Tsuchie | Advanced screw and propeller |
UA39207C2 (en) * | 1996-01-24 | 2001-06-15 | Віра Василівна Єфанова | polymerized composition material |
RU2001123615A (en) * | 2001-08-23 | 2003-06-27 | Виктор Васильевич Сухой | METHOD FOR PROTECTING A ROW SCREW FROM CORROSION-CAVITATION DESTRUCTION |
RU180614U1 (en) * | 2017-10-19 | 2018-06-19 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кубанский государственный технологический университет" (ФГБОУ ВО "КубГТУ") | Multi-layer propeller |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2755419C1 (en) * | 2020-12-17 | 2021-09-15 | Виктор Александрович Егоров | Method for increasing the service life of propellers of marine and river floating vehicles by the method for multilayer alloying |
RU213667U1 (en) * | 2022-05-19 | 2022-09-21 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | PROPELLER SCREW |
RU2817161C1 (en) * | 2023-06-26 | 2024-04-11 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего образования "Военный учебно-научный центр Военно-Морского Флота "Военно-морская академия имени Адмирала флота Советского Союза Н.Г. Кузнецова" | Protective multilayer coating of propeller shaft and propeller against corrosion |
RU225016U1 (en) * | 2023-12-20 | 2024-04-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Propeller with functional blade coating |
RU225017U1 (en) * | 2023-12-20 | 2024-04-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Propeller with functional blade coating |
RU225015U1 (en) * | 2023-12-20 | 2024-04-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Propeller with functional blade coating |
RU226044U1 (en) * | 2023-12-20 | 2024-05-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Propeller with functional blade coating |
RU226043U1 (en) * | 2023-12-20 | 2024-05-17 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Propeller with functional blade coating |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Zhang et al. | Wear and corrosion resistance of cold-sprayed Cu-based composite coatings on magnesium substrate | |
US4988538A (en) | Ceramic coating | |
US10392717B2 (en) | Protective coating for titanium last stage buckets | |
RU2700519C1 (en) | Screw propeller with protective metal-polymer coating | |
CN114774830B (en) | Multifunctional coating, preparation method thereof and power equipment | |
JP2010265887A (en) | Method for producing protective coating for component of turbomachine, the component, and the machine | |
Paul et al. | Mitigating localized corrosion using thermally sprayed aluminum (TSA) coatings on welded 25% Cr superduplex stainless steel | |
Dutta et al. | A study on the effect of friction stir processing technique for the marine applications | |
US3047478A (en) | Mitigating corrosion of marine structures | |
Ivanov | Corrosion protection systems in offshore structures | |
RU2817161C1 (en) | Protective multilayer coating of propeller shaft and propeller against corrosion | |
Jiang et al. | Characterization of composite coatings produced by plasma electrolytic oxidation plus cathodic electrophoretic deposition on magnesium alloy | |
RU225017U1 (en) | Propeller with functional blade coating | |
EP3080339B1 (en) | High purity aluminum coating with zinc sacrificial underlayer for aluminum alloy fan blade protection | |
CN106757026B (en) | A kind of minimizing technology of engine turbine blade AlSiY coating | |
Ramotowski et al. | Adhesion and corrosion issues associated with non-conductive ceramic (NCC) coatings | |
RU226043U1 (en) | Propeller with functional blade coating | |
Dammulla et al. | Inhibiting Metal Galvanic and Carbon Corrosion in Aluminum Alloy-Carbon Fiber Reinforced Composite Joints by Spontaneous Deposition of Diazonium Adlayers on Exposed Carbon Fibers | |
Huber et al. | Part 2: Mitigating Propeller Biofouling with a Temporary Antifouling Coating | |
Thiruvengadam | Erosion, Wear, and Interfaces with Corrosion | |
CN107779807A (en) | A kind of method of electric arc spraying corrosion-inhibiting coating | |
Jenkins et al. | TESTING OF MATERIALS FOR NAVAL SHIPBOARD SEA WATER CARRYING SYSTEMS‐A REVIEW‐ | |
Restall | Surface degradation and protective treatments | |
Kim et al. | Observation of damage behavior with spray distance for Al‐Zn‐Zr thermal spray coating | |
Pal | Low-pressure cold metal spray coatings for repair and protection of marine components |