RU2766366C1

RU2766366C1 - Propeller with controlled pitch

Info

Publication number: RU2766366C1
Application number: RU2020143384A
Authority: RU
Inventors: Эдуард Олегович Ли; Елена Анатольевна Кияненко; Александр Юрьевич Лабутин
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Ансаат" (ООО "Ансаат")
Priority date: 2020-12-25
Filing date: 2020-12-25
Publication date: 2022-03-15

Abstract

FIELD: shipbuilding.SUBSTANCE: invention relates to the field of shipbuilding and can be used in structures of ship engines, namely propellers. The propeller includes a composite hub, the parts whereof are pulled together with bolts. Blades with a guide for adjusting the rotation thereof and an adjustment ring equipped with longitudinal grooves in the circumferential direction for bolting to the hub are installed on the hub. Each blade has a circular base root part, wherein the guide passes from the periphery thereof, equipped with stiffeners, and the bolts are equipped with springs for securing the blades in a given position.EFFECT: increase in the rigidity and strength of the parts of the propeller and fixation of the blades thereof are achieved.1 cl, 8 dwg

Description

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано в конструкциях судовых двигателей, а именно гребных винтов.The invention relates to the field of shipbuilding and can be used in the construction of marine engines, namely propellers.

Регулируемые лопасти таких гребных винтов позволяют адаптировать гребной винт к различным условиям работы и различной мощности двигателя. Одним из преимуществ таких гребных винтов является то, что они покрывают более широкую область применения, чем гребные винты с фиксированным шагом лопастей. Это позволяет производителям и поставщикам гребных винтов удовлетворять потребности различных пользователей с относительно ограниченным количеством типов гребных винтов в общем ассортименте.The adjustable blades on these propellers allow the propeller to be adapted to different operating conditions and different engine power. One advantage of these propellers is that they cover a wider range of applications than fixed pitch propellers. This allows propeller manufacturers and suppliers to meet the needs of a variety of users with a relatively limited number of propeller types in the overall range.

Известен гребной винт, который содержит ступицу, образованную передним и задним цилиндрическими элементами. Ступица снабжена в месте соединения множеством приемных полостей, которые расположены равноугольно и по окружности. Каждая полость снабжена съемным элементом установки угла, который соединен со ступицей. Лопасти соединены с внешней периферией ступицы таким образом, что внутренние концы лопастей вставлены в полости и расположены угловыми установочными элементами. При условии, что формы ступицы и лопастей остаются неизменными, шаг лопасти по отношению к ступице может быть изменен с помощью угловых установочных элементов различной формы, см. US патент №6506019 В2, МПК В63Н 3/002, 2001.Known propeller, which contains a hub formed by the front and rear cylindrical elements. The hub is provided at the junction with a plurality of receiving cavities, which are arranged equiangularly and around the circumference. Each cavity is provided with a removable angle setting element which is connected to the hub. The blades are connected to the outer periphery of the hub in such a way that the inner ends of the blades are inserted into the cavities and are located by the corner mounting elements. Provided that the shapes of the hub and blades remain unchanged, the pitch of the blade in relation to the hub can be changed using angular mounting elements of various shapes, see US patent No. 6506019 B2, IPC B63H 3/002, 2001.

Винт так же снимается. Болты, крепящие лопасти снимаются.The screw is also removed. The bolts holding the blades are removed.

Данное изобретение имеет следующие недостатки:This invention has the following disadvantages:

Для разворота лопастей используются отдельные детали - угловые установочные элементы различной формы, установочный элемент угла установлен съемно между ступицей гребного винта и лопастями. Это усложняет конструкцию, снижает жесткость крепления, требует демонтажа винта для изменения угла поворота лопастей.To turn the blades, separate parts are used - angular setting elements of various shapes, the angle setting element is installed removablely between the propeller hub and the blades. This complicates the design, reduces the rigidity of the fastening, requires the dismantling of the propeller to change the angle of rotation of the blades.

Недостатком данного изобретения является то, что для разворота лопастей используются отдельные детали - угловые установочные элементы различной формы, установочный элемент угла установлен съемно между ступицей гребного винта и лопастями. Это усложняет конструкцию, снижает жесткость крепления, требует демонтажа винта для изменения угла поворота лопастей.The disadvantage of this invention is that separate parts are used to turn the blades - angular installation elements of various shapes, the angle installation element is installed removablely between the propeller hub and the blades. This complicates the design, reduces the rigidity of the fastening, requires the dismantling of the propeller to change the angle of rotation of the blades.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является гребной винт, в котором ступица винта состоит из 4-х частей, винт имеет 4 поворотных лопасти, внутри ступицы есть сквозные полости. Лопасти имеют возможность синхронного поворота за поводки на относительно небольшой угол путем вращения части ступицы. При этом для изменения угла поворота лопастей необходимо ослабить/снять гайку крепления винта на валу мотора, тем самым раскрепив винт, и отвернуть 4 болта стягивающих 4-ре части ступицы, см. ЕР патент 1015307 В1, МПК В63Н 3/12, В63Н 3/02, 2000.Closest to the claimed invention in terms of technical essence and the achieved result is a propeller, in which the propeller hub consists of 4 parts, the propeller has 4 rotary blades, there are through cavities inside the hub. The blades have the possibility of synchronous rotation by the leashes at a relatively small angle by rotating part of the hub. At the same time, to change the angle of rotation of the blades, it is necessary to loosen/remove the propeller fastening nut on the motor shaft, thereby unfastening the propeller, and unscrew the 4 bolts tightening the 4 parts of the hub, see EP patent 1015307 B1, IPC B63H 3/12, B63H 3/ 02, 2000.

- фиксация лопастей производится элементом ступицы, который крепится к ступице лишь частично краями стягивающих болтов, непосредственного крепления нет;- the blades are fixed by the hub element, which is attached to the hub only partially by the edges of the tightening bolts, there is no direct fastening;

- для изменения шага лопастей необходимо частично демонтировать винт с вала лодочного мотора и болты, стягивающие ступицу;- to change the pitch of the blades, it is necessary to partially dismantle the screw from the shaft of the outboard motor and the bolts that tighten the hub;

- паводки поворота лопастей имеют прямоугольное поперечное сечение и легко ломаются в эксплуатации.- blade turning floods have a rectangular cross section and are easily broken in operation.

Задачей технического решения является усиление крепления лопастей, снижения трудоемкости поворота и смены шага лопастей винта за счет создания возможности их разворота без необходимости частичного демонтажа винта с вала лодочного мотора и самого винта.The objective of the technical solution is to strengthen the fastening of the blades, reduce the complexity of turning and changing the pitch of the propeller blades by creating the possibility of their reversal without the need for partial dismantling of the propeller from the outboard motor shaft and the propeller itself.

Техническая задача решается тем, что в известном гребном винте, включающем лопасти, установленные на ступице вала, имеют возможность изменения шага лопастей, т.е. их разворота без частичного или полного демонтажа винта и его частей, а также усилением конструкции в целом и паводка, в частности креплением регулировочного кольца. Стяжные болты ступицы винта снабжаются пружинами, которые позволяют производить смещение частей ступицы без ее частичного или полного демонтажа. Пружины так же обеспечивают амортизацию крепления лопастей при их ударе о препятствие, что позволяет сохранить целостность ступицы и самой лопасти, возможно вырывание лопасти из ступицы без их поломки.The technical problem is solved by the fact that in a known propeller, including blades mounted on the shaft hub, they have the ability to change the pitch of the blades, i.e. their reversal without partial or complete dismantling of the screw and its parts, as well as strengthening the structure as a whole and the flood, in particular, fastening the adjusting ring. The coupling bolts of the propeller hub are provided with springs that allow the displacement of parts of the hub without its partial or complete dismantling. The springs also provide shock absorption of the attachment of the blades when they hit an obstacle, which allows you to maintain the integrity of the hub and the blade itself, it is possible to pull the blade out of the hub without breaking them.

Поводок лопасти снабжается ребрами жесткости, что повышает прочность и надежность удержания лопастей на своем месте, а так же снижает вибрации лопастей при вращении вокруг своей оси. Регулировочное кольцо снабжено продольными пазами в окружном направлении для закрепления болтами (головками) к ступице.The leash of the blade is provided with stiffeners, which increases the strength and reliability of holding the blades in place, and also reduces the vibration of the blades when rotating around its axis. The adjusting ring is provided with longitudinal grooves in the circumferential direction for bolting (heads) to the hub.

Все детали винта изготовлены из полимерного композиционного материала (высокопрочная алюмокомпозиционная пластмасса).All propeller parts are made of polymer composite material (high-strength aluminum composite plastic).

Поводок лопасти снабжается ребрами жесткости. Регулировочное кольцо снабжено продольными пазами трапециевидной формы в окружном направлении для закрепления болтами с пружинами к ступице.The leash of the blade is supplied with stiffeners. The adjusting ring is provided with longitudinal trapezoidal grooves in the circumferential direction for bolting with springs to the hub.

Стяжные болты, снабженные пружинами затянуты динамометрическим ключом с усилием до 30 Н/м, так чтобы достаточно крепко фиксировать выбранный шаг лопастей и поглощать механическую энергию в момент удара.Coupling bolts equipped with springs are tightened with a torque wrench with a force of up to 30 N / m, so as to fix the selected pitch of the blades firmly enough and absorb mechanical energy at the moment of impact.

Поворот лопастей (выбор шага) осуществляется при необходимости цепным сервис ключом, применяемым так же для замены масляных фильтров.The rotation of the blades (pitch selection) is carried out, if necessary, with a chain service wrench, which is also used to replace oil filters.

Предлагаемая конструкция гребного винта приведена на фигурах 1-8. На фигуре 1 показан главный вид гребного винта в разобранном виде, на фигуре 2 - вид сбоку лопасти гребного винта, на фигуре 3 - вид в разрезе по линии III-III на фиг. 2, на фигуре 4 - вид радиально внутрь лопасти, показанной на фиг. 2, на фигуре 5 - ступица гребного винта, на фигуре 6 - вид в разрезе по линии VI-VI на фиг. 5, на фигуре 7 - вид в разрезе по линии VII-VII на фиг. 5, на фигуре 8 - вид по стрелке А на фиг. 5, со следующими обозначениями:The proposed design of the propeller is shown in figures 1-8. Figure 1 is a top exploded view of the propeller, Figure 2 is a side view of the propeller blade, Figure 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 2, figure 4 is a view radially inward of the blade shown in fig. 2, figure 5 is a propeller hub, figure 6 is a sectional view along line VI-VI in FIG. 5, figure 7 is a sectional view taken along line VII-VII in FIG. 5, figure 8 is a view along arrow A in fig. 5, with the following symbols:

1 - передняя половина ступицы;1 - front half of the hub;

2 - задняя половина ступицы;2 - rear half of the hub;

3 - втулка для соединения с валом лодочного мотора;3 - bushing for connection with the shaft of the outboard motor;

4 - регулировочное кольцо;4 - adjusting ring;

5 - лопасти гребного винта;5 - propeller blades;

6 - полукруглые выемки 6а и 6b, которые расположены по центру друг друга и которые в собранном виде образуют кольцевые подшипники 6;6 - semicircular recesses 6a and 6b, which are located in the center of each other and which, when assembled, form annular bearings 6;

7 - круглая базовая корневая часть лопасти 5;7 - round base root part of the blade 5;

8 - отверстия в передней половине ступицы 1 под гайку и сам болт 31;8 - holes in the front half of the hub 1 for the nut and the bolt itself 31;

9 - отверстия в задней половине ступицы 2 под болт 31;9 - holes in the rear half of the hub 2 for bolt 31;

10 - проходные в осевом направлении каналы для выхлопных газов двигателя в передней половине ступицы 1;10 - passage in the axial direction of the channels for the exhaust gases of the engine in the front half of the hub 1;

11 - проходные в осевом направлении каналы для выхлопных газов двигателя в задней половине ступицы 2;11 - passage in the axial direction of the channels for the exhaust gases of the engine in the rear half of the hub 2;

12 - шлицевое отверстие для соединения к валу лодочного мотора в задней половине 2 ступицы;12 - slotted hole for connection to the shaft of the outboard motor in the rear half of the 2nd hub;

13 - проходящий по окружности выступ на корневой части лопасти, который выступает радиально относительно оси вращения лопасти;13 - a ledge passing along the circumference on the root part of the blade, which protrudes radially relative to the axis of rotation of the blade;

14 - канавка в половинах ступицы для крепления лопасти к ступице и фиксации лопасти в радиальном направлении винта;14 - groove in the halves of the hub for attaching the blade to the hub and fixing the blade in the radial direction of the propeller;

15 - поводок регулировки поворота лопасти, отходит от периферии каждой корневой части лопасти и проходит радиально относительно оси вращения лопасти, то есть в целом проходит в направлении оси гребного винта;15 - leash for adjusting the rotation of the blade, departs from the periphery of each root part of the blade and passes radially relative to the axis of rotation of the blade, that is, as a whole passes in the direction of the axis of the propeller;

16 - расширяющаяся концевая часть поводка 15;16 - expanding end part of the leash 15;

17 - ряд выемок на регулировочном кольце для размещения части 16 паводка 15;17 - a number of recesses on the adjusting ring to accommodate part 16 of the flood 15;

18 - передняя кольцевая торцевая поверхность регулировочного кольца 4;18 - front annular end surface of the adjusting ring 4;

19 - задняя торцевая поверхность задней половины ступицы 2;19 - rear end surface of the rear half of the hub 2;

20, 24, 25 - торцевые шлицы на торце 18 регулировочного кольца 4;20, 24, 25 - end slots on the end face 18 of the adjusting ring 4;

21 - регулировочные метки на боковой поверхности регулировочного кольца 4;21 - adjusting marks on the side surface of the adjusting ring 4;

22 - торцевые шлицы на торце 19 задней половины ступицы 2;22 - end slots on the end face 19 of the rear half of the hub 2;

23 - регулировочные метки на боковой поверхности задней половины ступицы 2;23 - adjustment marks on the side surface of the rear half of the hub 2;

26 - установочная метка на внешней поверхности регулировочного кольца 4, положение установочной метки 26 на шкале 27 при этом показывает вращательное положение лопастей;26 - setting mark on the outer surface of the adjusting ring 4, the position of the setting mark 26 on the scale 27 shows the rotational position of the blades;

27 - шкала на боковой поверхности задней половины ступицы 2 рядом с его торцевой поверхностью 19;27 - scale on the side surface of the rear half of the hub 2 next to its end surface 19;

28 - куполообразная часть основания лопасти;28 - domed part of the base of the blade;

29 - проходящую по окружности канавка во внутренней поверхности куполообразной части 28, которая ослабляет лопасть в ее основании и, тем самым, функционирует как место разрушения, защищая половины ступицы 1 и 2;29 a circumferential groove in the inner surface of the domed portion 28 which weakens the vane at its base and thus functions as a fracture site protecting the hub halves 1 and 2;

30 - внешняя часть задней кромки лопасти 5;30 - the outer part of the trailing edge of the blade 5;

31 - болт, который удерживает части ступицы вместе;31 - a bolt that holds the parts of the hub together;

32 - ребро жесткости на паводке 15;32 - stiffener on the flood 15;

33 - пружина на болте 31,33 - spring on bolt 31,

34 - паз в окружном направлении для закрепления регулировочного кольца 4.34 - groove in the circumferential direction for fixing the adjusting ring 4.

Гребной винт с регулируемым шагом включает (см. фиг. 1-8) составную ступицу, которая включает переднюю половину ступицы 1 и заднюю половину ступицы 2, к которой со стороны лодочного мотора примыкает втулка для соединения с валом лодочного мотора 3, с другой стороны одето регулировочное кольцо 4. К внешней поверхности ступицы закреплены лопасти гребного винта 5 посредством кольца 6, образованного полукруглыми выемками 6а и 6b. Лопасть 5 имеет круглую базовую корневую часть 7. В передней половине ступицы 1 размещены отверстия 8 под гайку, а в задней половине ступицы 2 отверстие 9 под болт 31. В центральной части передней половины ступицы 1 имеются проходные в осевом направлении каналы 10 для выхлопных газов двигателя. В задней половине ступицы 2 есть проходные в осевом направлении каналы 11 для выхлопных газов двигателя. Для присоединения к валу лодочного мотора в задней половине 2 ступицы есть шлицевое отверстие 12. На корневой части лопасти находится проходящий по окружности выступ 13, который выступает радиально относительно оси вращения лопасти и стыкуется с канавками 14 в половинах ступицы 1, 2 для крепления лопасти к ступице и фиксации лопасти в радиальном направлении относительно оси винта. Поворот лопастей 5 осуществляется за поводок 15 регулировки поворота лопасти, он отходит от периферии каждой корневой части лопасти и проходит радиально относительно оси вращения лопасти, то есть в целом проходит в направлении оси гребного винта. На конце поводка 15 имеется расширяющаяся концевая часть 16, которая входит в ряд выемок 17 на регулировочном кольце 4. На регулировочном кольце 4 есть передняя кольцевая торцевая поверхность 18, которая сопрягается с задней торцевой поверхностью 19 на задней половине ступицы 2, при этом торцевые шлицы 20 (24, 25) на торце 18 регулировочного кольца 4 согласно регулировочным меткам 21 на боковой поверхности регулировочного кольца 4 сопрягаются с торцевыми шлицами 22 на торце 19 задней половины ступицы 2 согласно регулировочных меток 23 на боковой поверхности задней половины ступицы 2, есть так же установочная метка 26 на внешней поверхности регулировочного кольца 4, ее положение на шкале 27 на боковой поверхности задней половины ступицы 2 рядом с его торцевой поверхностью 19 при этом показывает вращательное положение лопастей. Куполообразная часть 28 основания лопасти 5 содержит проходящую по окружности канавку 29 во внутренней поверхности этой куполообразной части 28, которая ослабляет лопасть в ее основании и, тем самым, функционирует как место разрушения, защищая половины ступицы 1 и 2. на лопасти так же есть внешняя часть задней кромки 30. Все части ступицы стягиваются болтами 31, которые и удерживают части ступицы вместе. На поводке 15 размещено ребро жесткости 32. На болте 31 установлена пружина 33. Болты 31 надежно крепят регулировочное кольцо 4, проходя через пазы 34 и прижимая за паз к задней половине ступицы 2.A propeller with adjustable pitch includes (see Fig. 1-8) a composite hub, which includes the front half of the hub 1 and the rear half of the hub 2, to which, on the side of the outboard motor, a sleeve is attached for connection with the shaft of the outboard motor 3, on the other side it is dressed adjusting ring 4. The propeller blades 5 are fixed to the outer surface of the hub by means of a ring 6 formed by semicircular recesses 6a and 6b. The blade 5 has a round base root part 7. In the front half of the hub 1 there are holes 8 for the nut, and in the rear half of the hub 2 there is a hole 9 for the bolt 31. In the central part of the front half of the hub 1 there are channels 10 passing in the axial direction for the engine exhaust gases . In the rear half of the hub 2 there are passages in the axial direction 11 for the exhaust gases of the engine. To attach to the shaft of the outboard motor in the rear half 2 of the hub there is a splined hole 12. On the root of the blade there is a protrusion 13 passing around the circumference, which protrudes radially relative to the axis of rotation of the blade and joins with the grooves 14 in the halves of the hub 1, 2 for attaching the blade to the hub and fixing the blade in the radial direction relative to the axis of the screw. The rotation of the blades 5 is carried out by the leash 15 for adjusting the rotation of the blade, it departs from the periphery of each root part of the blade and passes radially relative to the axis of rotation of the blade, that is, it generally passes in the direction of the axis of the propeller. At the end of the driver 15 there is an expanding end part 16, which is included in a row of recesses 17 on the adjusting ring 4. The adjusting ring 4 has a front annular end surface 18, which mates with the rear end surface 19 on the rear half of the hub 2, while the end slots 20 (24, 25) on the end face 18 of the adjusting ring 4 according to the adjusting marks 21 on the side surface of the adjusting ring 4 mate with the end slots 22 on the end face 19 of the rear half of the hub 2 according to the adjusting marks 23 on the side surface of the rear half of the hub 2, there is also an alignment mark 26 on the outer surface of the adjusting ring 4, its position on the scale 27 on the side surface of the rear half of the hub 2 near its end surface 19 shows the rotational position of the blades. The domed portion 28 of the base of the blade 5 comprises a circumferential groove 29 in the inner surface of this domed portion 28 which weakens the blade at its base and thus functions as a fracture site protecting the hub halves 1 and 2. The blade also has an outer portion trailing edge 30. All parts of the hub are pulled together by bolts 31, which hold the parts of the hub together. A stiffening rib 32 is placed on the leash 15. A spring 33 is installed on the bolt 31. The bolts 31 securely fasten the adjusting ring 4, passing through the grooves 34 and pressing the groove against the rear half of the hub 2.

Для смены шага лопастей гребного винта необходимо зафиксировать вал. Далее, за поводки лопастей на ступице винта производим рукой поворот, при этом преодолевая усилие пружин, которые фиксируют лопасти в заданном положении. Путем поворота задней части ступицы производится поворот лопастей за поводок на нужный угол, для контроля угла разворота и повторяемости углов, на частях ступицы есть торцевые шлицы, которые и обеспечивают дискретность поворота лопастей. После поворота задней части ступицы и прекращения на нее воздействия оператора, пружины фиксируют лопасти в заданном положении.To change the pitch of the propeller blades, it is necessary to fix the shaft. Further, for the leashes of the blades on the propeller hub, we turn by hand, while overcoming the force of the springs that fix the blades in a given position. By turning the rear part of the hub, the blades are rotated by the leash to the desired angle, to control the turning angle and the repeatability of the angles, there are end slots on the parts of the hub, which ensure the discreteness of the rotation of the blades. After turning the rear part of the hub and stopping the operator's influence on it, the springs fix the blades in a predetermined position.

Решение технической задачи позволяет обеспечить жесткость и прочность деталей гребного винта, а также повысить прочность и надежность фиксации лопастей гребного винта, снизить трудоемкость поворота лопастей за счет создания возможности их разворота без необходимости частичного демонтажа винта с вала лодочного мотора и самого винта.The solution of the technical problem makes it possible to ensure the rigidity and strength of the propeller parts, as well as to increase the strength and reliability of fixing the propeller blades, to reduce the complexity of turning the blades by creating the possibility of their reversal without the need for partial dismantling of the propeller from the outboard motor shaft and the propeller itself.

Рисунки:Pictures:

Фиг. 1 - вид гребного винта согласно изобретению, в разобранном виде.Fig. 1 is an exploded view of a propeller according to the invention.

Фиг. 2 - вид сбоку лопасти гребного винта согласно настоящему изобретению.Fig. 2 is a side view of a propeller blade according to the present invention.

Фиг. 3 -Fig. 3-

Фиг. 4 - вид радиально внутрь лопасти, показанной на фиг. 2.Fig. 4 is a radial inward view of the blade shown in FIG. 2.

Фиг. 5 - иллюстрирует ступицу гребного винта согласно изобретению, частично на виде сбоку и частично в осевом разрезе.Fig. 5 illustrates a propeller hub according to the invention, partly in side view and partly in axial section.

Фиг. 6 - вид в разрезе по линии VI-VI на фиг. 5.Fig. 6 is a sectional view taken along line VI-VI in FIG. five.

Фиг. 7 - вид в разрезе по линии VII-VII на фиг. 5.Fig. 7 is a sectional view taken along line VII-VII in FIG. five.

Фиг. 8 - вид по стрелке А на фиг. 5.Fig. 8 is a view along arrow A in FIG. five.

Claims

Propeller, which includes a composite hub, parts of which are bolted together, blades with a leash for adjusting their rotation and an adjusting ring equipped with longitudinal grooves in the circumferential direction for bolting to the hub are installed on the hub, characterized in that each blade has a round base root a part, from the periphery of which a leash passes, provided with stiffeners, and the bolts are provided with springs for fixing the blades in a given position.