насадка гребного винта

Формула изобретения

1. Насадка гребного винта, содержащая элементы насадки, выполненные в форме треугольников или трапеций, закрепленные вблизи гребного винта, наружные продольные кромки которых расположены по коническим поверхностям с основаниями, обращенными к винту и параллельными его оси, отличающаяся тем, что насадка гребного винта выполнена в виде обечайки, внутри которой размещены симметрично относительно друг друга и винта элементы насадки, ребра которых выступают сзади винта за выходные контуры обечайки, а высота элемента насадки составляет меньше половины радиуса винта.

2. Насадка по п.1, отличающаяся тем, что элемент насадки выполнен в виде косынок треугольной или трапецеидальной формы с крыловидным или симметричным продольным сечением элемента насадки.

3. Насадка по п.2, отличающаяся тем, что косынка имеет скос, а вершина ее удалена от винта.

4. Насадка по п.2, отличающаяся тем, что симметричное продольное сечение элемента насадки выполнено в виде капли.

5. Насадка по п.2, отличающаяся тем, что симметричное продольное сечение элемента насадки выполнено в виде линзы.

6. Насадка по п.2, отличающаяся тем, что симметричное продольное сечение элемента насадки выполнено в виде ромба.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к судовым движителям, а именно к насадкам к гребному винту.

Известны насадки гребных винтов, дающих значительное увеличение тяговой способности судов; так, отмечается увеличение тяговой способности буксирных судов до 5%. Известна насадка с направляющими крыльями, устанавливаемыми с возможностью их поворота на требуемые углы относительно оси насадки (1).

Однако подобные конструкции предназначены, в основном, для швартовых режимов буксирных судов, насадками снабжают винты спереди и сзади. Конструкция достаточно громоздка и часты поломки.

Наиболее близким - по функциональному назначению и конструкции - является решение по авторскому свидетельству СССР №58162 (2).

Насадка представляет собой пластины, выполненные в форме треугольников, закрепленные вблизи гребного винта. Однако указанная конструкция имеет упомянутый недостаток и, в основном, выполняет роль ограждения гребного винта. Задачей настоящего изобретения является повышение КПД гребного винта не менее чем на 5%, а техническим результатом является повышение надежности насадок подобного рода. Кроме того, применение предлагаемой насадки минимальным образом взбаламучивает и загрязняет воду акватории на малых глубинах.

Для достижения указанного технического результата предложена насадка гребного винта, содержащая элементы насадки, выполненные в форме треугольников или трапеций, закрепленные вблизи гребного винта и наружные продольные кромки которых расположены по коническим поверхностям с основаниями, обращенными к винту и параллельными оси винта.

Насадка гребного винта выполнена в виде обечайки, внутри которой размещены симметрично относительно друг друга и винта элементы насадки, ребра которых выступают сзади винта за выходные контуры обечайки, а высота элемента насадки составляет меньше половины радиуса винта. Элементы насадки установлены параллельно оси вала гребного винта.

Элемент насадки выполнен в виде косынки треугольной или трапецеидальной формы с симметричным или крыловидным продольным сечением косынки. Косынка имеет скос, а вершина ее удалена от винта. Насадка гребного винта изображена на чертежах: фиг.1 - общий вид, стрелкой показано направление потока воды по ходу судна; фиг.2 - вид со стороны выходного контура обечайки; фиг.3 - вид сбоку, разрез по линии А-А фиг.2; фиг.4 - продольный разрез элементов насадки (предпочтительные варианты: а - крыловидный, b - в виде капли, с - в виде двояковыпуклой линзы, d - в виде ромба).

На чертежах показано: 1 - обечайка, 2 - вал винта, 3 - лопасти винта, 4 - элемент насадки, 5 - ребро элемента насадки, 6 - входной контур обечайки, 7 - выходной контур обечайки; Н - высота элемента насадки, R - радиус винта.

Поток воды при движении судна попадает в обечайку, и проходя до выходного контура обечайки, взаимодействует с элементами насадками 4, расположенными внутри обечайки симметрично относительно друг друга и вала гребного винта.

Как известно, энергия винта распределяется следующим образом: 30-50% - на вращательную и 70-50% - на поступательную. Последняя благодаря реактивному действию потока воды является полезной, т.е. выполняет функцию движителя. Насадка предлагаемой конструкции преобразуют часть вращательной энергии потока в поступательную, тем самым увеличивая пропульсивный коэффициент (КПД) винта.

Элементы насадки раскручивают поток воды и частично выпрямляют его. Число элементов насадок зависит как от диаметра винта, так и от скорости его вращения (в данном случае принято три элемента насадки). Конструктивно элемент насадки выполнен меньше половины радиуса винта вследствии того, что распределение энергии вращения потока от центра к обечайке неравномерно и соответствует выражению W=mV²/R, где:

W - энергия вращения потока воды в единицу (секунду) времени; m - масса потока воды в единицу (секунду) времени; V - линейная скорость потока воды, м/сек; R - радиус потока воды, м.

В ближней к центру половине сечения по радиусу потока находится меньше 1/3 вращательной энергии потока и вследствие этого эффект от раскрутки потока будет незначительным по сравнению с сопротивлением, которое элементы насадки будут создавать. Продольное сечение элемента насадки и угол наклона скоса элемента насадки подбираются в зависимости от режима эксплуатации винта (диаметра, скорости вращения и т.д.). КПД винта увеличивается более чем на 5%. Грунт акватории меньше захватывается при вращении винта на малых глубинах, мутность воды снижается. Уменьшается расход топлива. Улучшается управляемость судна. Предлагаемая конструкция может быть применена без реконструкции существующих гребных винтов - как дооснащение действующих узлов судна.

Предлагаемая конструкция может быть применена как впереди, так и позади гребного винта, особенно для буксирных судов, для которых характерен частый реверс.

Источники информации

1. Патент Японии №60-25884, кл. В 63 Н 5/16, 5/12, 1983 г.

2. Авт. свид. СССР №58162, кл. f³, 13; 1940 г.