СУДОВОЙ ГРЕБНОЙ ВИНТ СО СЪЕМНЫМИ ЛОПАСТЯМИ

Полезная модель относится к судостроению, в частности к конструкциям судовых гребных винтов со съемными лопастями, и может найти применение в судоремонте.
Гребные винты (ГВ) со съемными лопастями проектируются с определенным шагом на один определенный режим движения судна, при котором ГВ полностью использует мощность главного двигателя (ГД) и работает с наибольшим КПД. Однако в процессе эксплуатации из-за увеличения полного сопротивления судна по целому ряду причин (износ, пластическая деформация, повреждения, обрастания и т.д. корпуса судна) происходит потеря проектной скорости. Это приводит к несоответствию ГВ номинальному режиму работы ГД, иначе говоря, ГВ становится «тяжелым».
Известен ГВ со съемными лопастями и ступицей, имеющей контактирующие поверхности под фланцы на концах комлей лопастей причем, контактирующие поверхности фланца и ступицы выполнены с попарно расположенными центрирующими отверстиями, соответствующими различному угловому положению лопасти (см. патент СССР №330604 на изобретение «Соединение съемных лопастей гребного винта со ступицей». Заявлено 29.04.1969, опубликовано 24.02.1972. Заявитель - иностранная фирма «Глэсиер Метал Компани Лимитед» (Великобритания).
Недостатком данной конструкции ГВ является: во-первых, наличие большого количества отверстий под центрирующие штифты и, во-вторых, шаг ГВ может быть изменен в сторону либо увеличения, либо уменьшения, на фиксированную заранее заданную величину.
Анализ отобранной в процессе поиска информации позволил выявить наиболее близкий судовой ГВ со съемными лопастями, содержащий ступицу, с установленными на ней лопастями, в фланцах которых выполнены овальные отверстия под крепежные элементы (см. кн.: Г.М.Кудреватый. Судовому механику о гребных винтах. - М.: Морской транспорт, 1958, стр.27-31 - прототип).
При тяжелом ГВ, для достижения максимальной скорости судна ГД должен работать с перегрузкой по мощности, поэтому возникает потребность изменить шаг ГВ так, чтобы обеспечить работу ГД в номинальном режиме. В известном техническом решении это возможно за счет поворота лопастей в пределах зазоров между крепежными
элементами и стенками овальных отверстий. Однако из-за существенного ограничения в перемещении в пределах овальных отверстий не всегда можно достичь оптимального результата, т.е. обеспечения номинального режима работы ГД и максимальной скорости судна.
Заявляемый в качестве полезной модели судовой ГВ со съемными лопастями позволяет достичь нового технического результата - обеспечение номинального режима работы ГД при сохранении максимальной скорости за счет изменения шага ГВ на величину, определяемую расчетом, на основании многолетних статистических параметров индицирования ГД, определенных при эксплуатации судов.
Следующая совокупность существенных признаков характеризует сущность предложенной полезной модели и способствует достижению нового технического результата.
Судовой гребной винт со съемными лопастями, содержащий ступицу с центрирующими шипами, в которой установлены лопасти с фланцами, в которых выполнены отверстия под крепежные элементы с образованием зазоров между последними и стенками существующих отверстий и отверстие под фиксирующий штифт, отличающийся тем, что во фланцах лопастей под крепежные элементы и штифт выполнены новые отверстия, центры которых смещены относительно центров существующих отверстий на рассчитанный на основании статистических параметров индицирования главного двигателя определенный угол поворота лопасти вокруг центрирующего шипа в сторону уменьшения угла атаки, обеспечивающий номинальный режим работы главного двигателя при сохранении максимальной скорости.
Для достижения технического результата в зазоры между крепежными элементами и стенками соответствующих существующих отверстий установлены серповидные сухари.
Технический результат достигается и тем, что новое отверстие под фиксирующий штифт выполнено большим диаметром, чем диаметр существующего отверстия, при этом фиксирующий штифт изготовлен ступенчатым.
Анализ выявленной информации о существующем уровне техники в данной области и сущность предложенной полезной модели в вариантах показал, что последняя отвечает критерию патентоспособности «новизна».
Выполнение во фланцах лопасти новых смещенных отверстий под крепежные элементы, а также расточка нового отверстия под фиксирующий штифт позволяет изменить шаг ГВ посредством поворота лопастей вокруг центрирующих шипов ступицы. При этом в зазоры, образующиеся между крепежными элементами и стенками
существующих отверстий, установлены серповидные сухари, а новое отверстие под фиксирующий штифт выполнено большим диаметром, чем диаметр существующего отверстия, при этом, фиксирующий штифт изготовлен ступенчатым.
В результате этого шаг ГВ может быть изменен на необходимую величину, определяемую расчетом по известной методике на основании многолетних статистических параметров индицирования ГД, определенных при эксплуатации судов.
В результате применения полезной модели достигается поставленный новый технический результат - обеспечение номинального режима работы ГД при сохранении максимальной скорости на величину определяемую расчетом, выполненным по известной методике на основании многолетних статистических параметров индицирования ГД, определенных при эксплуатации судов.
Следовательно, заявляемая совокупность существенных признаков полезной модели обеспечивает получение технического результата во всех случаях, на которые распространяется испрашиваемый объем правовой охраны.
Предлагаемая полезная модель поясняется с помощью чертежей, где:
на фиг.1 изображен судовой гребной винт со съемными лопастями, нормальная проекция;
на фиг.2 - вид на лопасть гребного винта сверху (места обработки показаны утолщенной линией);
на фиг.3 сечение лопасти А-А на фиг.2 по отверстию под фиксирующий штифт.
Гребной винт (см. фиг 1) содержит ступицу 1, на которой установлены съемные лопасти 2, например, в количестве четырех, с фланцами 3.
Лопасти 2 центрированы на ступице 1 поверхностями 4 по центрирующим шипам 5 ступицы 1, фиксированы от поворота штифтами 6 и прикреплены к ступице 1 крепежными элементами, например, посредством болтов 7.
Во фланце 3 лопасти 2 (см. фиг.2) выполнены новые отверстия под крепежные болты 7 с центрами, смещенными относительно существующих отверстий на угол γ поворота лопасти 2 вокруг центрирующего шипа 5, определенный известным расчетом, (см. кн. В.М.Лаврентьев. Расчет гребных винтов. - М.: Морской транспорт, 1948), (1). В зазоры между крепежными болтами 7 и поверхностями существующих отверстий установлены серповидные сухари 8.
С аналогичным смещением на угол γ (см. фиг.2 и 3) выполнено отверстие под вновь изготавливаемый ступенчатый фиксирующий штифт 6 (см. фиг.1). Диаметр нового отверстия под новый ступенчатый фиксирующий штифт 6 выбран так, чтобы полностью перекрыть поверхность существующего отверстия.
0,7R
max
0,7RHOB
Так, угол поворота лопасти 2 был определен следующим образом. На основании анализа статистических данных по актам индицирования ДВС для каждого определенного судна были выделены пригодные для расчета при двух значениях осадки, максимальной и минимальной, данные. Известным расчетным путем, см. (1) были определены новые значения коэффициента попутного потока - w и коэффициента засасывания - t исходя из которых, на основании диаграмм Вагенингенского бассейна (см. кн. Г.М.Кудреватый. Судовому механику о гребных винтах для ГВ. - М.: Морской транспорт, 1958, с.67-96), (2)) для ГВ серий В.4 40 и В.4 55 при номинальном значении мощности ГД и максимальной скорости судна было определено новое значение шага ГВ - H на расчетном радиусе равном 0,7R Исходя из нового значения шага ГВ было определено новое значение угла атаки - φ на расчетном радиусе.
0,7RСУЩ
0,7RНОВ
Величина угла поворота лопасти определяется как разность между значениями угла атаки на расчетном радиусе существующего ГВ и нового рассчитанного значения угла атаки по формуле γ=φ-φ.
В результате применения предлагаемого судового ГВ со съемными лопастями обеспечивается номинальный режим работы ГД при сохранении максимальной скорости за счет облегчения ГВ посредством изменения шага.
Следовательно, предлагаемая полезная модель соответствует критерию патентоспособности «промышленная применимость».
Мурманским морским пароходством были проведены работы по модернизации ГВ судов типов т/х «Дмитрий Донской» и т/х «Михаил Стрекаловский» (всего 18 судов). В составе модернизации была выполнена работа по изменению шага ГВ согласно проекту, разработанному проектно-конструкторским бюро Мурманского морского пароходства. Ходовые испытания и дальнейшая эксплуатация модернизированного судна показала, что достигнут поставленный технический результат.