ГРЕБНОЙ ВИНТ ДЛЯ НАДВОДНОГО И ПОДВОДНОГО ТРАНСПОРТА ЧУРИЛИНА С.Н.
CHURILIN'S WATER PROPELLER FOR SURFACE AND SUBWATER VEHICLES

Изобретение относится к области водного транспорта, а именно к надводным и подводным транспортным средствам, а также может использоваться в подводных управляемых и беспилотных исследовательских средствах, а также торпедах.
Известен гребной винт для надводного и подводного транспорта, содержащий приводной вал, размещенный в корпусе плавучего транспортного средства, ступицу винта, один конец которой соединен с указанным валом, а на другом конце закреплен обтекатель, плоские лопасти Г-образного поперечного сечения, полка которого ориентирована в сторону вращения винта, причем лопасти закреплены на ступице под углом к ее продольной оси и равномерно распределены по поверхности ступицы (патент RU 2222470 С2, МПК В63Н 1/26, 2001 г.). Данное техническое решение является наиболее близким к изобретению, поэтому принято за прототип.
Недостатком прототипа являются невысокие эксплуатационные качества в результате дополнительных расходов мощности на преодоление повышенного сопротивления водной среды при вращении винта. Это обусловлено тем, что на рабочую часть винта попадают образующиеся за кормой транспортного средства турбулентные вихревые потоки воды, которые оказывают большое сопротивление вращению винта. Кроме того, лопасти винта имеют невысокие гидродинамические характеристики из-за прямоугольного поперечного сечения полок лопастей, что значительно снижает КПД и тяговые характеристики винта.
Технический результат от использования полезной модели заключается в устранении указанных недостатков в заявленном техническом решении за счет изменения характера потока воды, поступающей на винт с турбулентного на ламинарный, благодаря использованию направляющего прилива на корпусе плавучего транспортного средства, а также за счет перенаправления потока отработавшей воды в вырезы в лопастях и снижения сопротивления вращению винта в результата выполнения наружной поверхности полки криволинейной. В результате этого уменьшаются потери мощности на преодоление сопротивления воды, что повышает КПД движителя и улучшает его эксплуатационные качества, что позволяет использовать винты меньшего размера для заданной силы тяги. Кроме того, выполнение поверхностей отогнутой полки на плоскости винта криволинейными с профилем, подобным профилю лопатки турбины создает также и дополнительное тяговое усилие.
Ниже приведены общие и частные существенные признаки, характеризующие причинно-следственную связь изобретения с указанным техническим результатом.
Гребной винт для надводного и подводного транспорта, содержащий приводной вал, размещенный в корпусе плавучего транспортного средства, ступицу винта, один конец которой соединен с указанным валом, а на другом конце закреплен обтекатель, плоские лопасти Г-образного поперечного сечения, полка которого ориентирована в сторону вращения винта, причем лопасти закреплены на ступице под углом к ее продольной оси и равномерно распределены по поверхности ступицы. Плоская часть лопасти винта выполнена с поперечным открытым вырезом, меньшая ширина которого находится на прилежащей к ступице части, а удаленная от ступицы часть лопасти имеет большую ширину. Лопасть ориентирована вырезом к приливу на корпусе плавучего транспортного средства, а указанные лопасти винта распределены и закреплены, по крайней мере, в один поперечный ряд относительно оси ступицы винта на ее наружной поверхности по спирали, удаляющейся от первой до последней лопасти каждого ряда лопастей в сторону обтекателя. Первые лопасти каждого ряда расположены в одной продольной плоскости сечения ступицы, а высота лопаток последующего ряда превышают высоту лопаток предыдущего ряда. Полка каждой лопасти винта образована криволинейными поверхностями, сходящимися на скругленном свободном конце полки. Указанные вырезы выполнены с двух сторон на лопасти винта.
Изобретение иллюстрируется чертежами, где: на фиг.1 представлен общий вид турбовинтового движителя; на фиг.2 - вид А на фиг.1 на лопасти с одним вырезом; на фиг.3 - вид А на фиг.1на лопасти с двумя вырезами; на фиг.4 - турбовинтовой движитель с двухрядным винтом; на фиг.5 - вид Б-Б на фиг.1; на фиг.6 - вариант лопасти с двухсторонними вырезами; на фиг.7 - вариант лопасти с односторонним вырезом; на фиг.8 - лопасть с полкой криволинейной формы. Гребной винт для надводного и подводного транспорта содержит приводной вал 1, размещенный в корпусе плавучего транспортного средства (не показано),
Турбовинтовой движитель плавучего транспортного средства содержит приводной вал 1, размещенный в корпусе плавучего транспортного средства (не показано), ступицу винта 2, один конец которой соединен с указанным валом 1, а на другом конце закреплен обтекатель 3. Плоские лопасти 4 Г-образного поперечного сечения имеют полку 5, которая ориентирована в сторону вращения винта. Лопасти 4 закреплены на ступице 2 под углом к ее продольной оси и равномерно распределены по поверхности ступицы.
Плоская часть лопасти 4 винта выполнена с поперечным открытым вырезом, меньшая ширина которого находится на прилежащей к ступице 2 части, а удаленная от ступицы часть лопасти имеет большую ширину, при этом лопасть ориентирована вырезом к приливу 6 на корпусе плавучего транспортного средства. Лопасти 4 винта распределены и закреплены, по крайней мере, в один поперечный ряд (фиг.1) или, например, в два ряда (фиг.4) относительно оси ступицы 2 винта на ее наружной поверхности по спирали L, удаляющейся от первой до последней лопасти каждого ряда лопастей в сторону обтекателя 3. Количество рядов лопастей может быть и больше, это зависит от заданной силы тяги F и требований по габаритам движителя. При увеличении количества рядов можно получить небольшие габариты винта для расчетной силы тяги.
Первые лопасти каждого ряда расположены в одной продольной плоскости сечения ступицы, а высота лопаток последующего ряда превышают высоту лопаток предыдущего ряда.
Для использования в процессе работы винта эффекта турбины с целью снижения сопротивления вращению винта и увеличения тягового усилия, полки каждой лопасти винта могут быть образованы криволинейными поверхностями (фиг.8), сходящимися на скругленном свободном конце полки.
Для уменьшение взаимного влияния смежных лопастей рядов лопасти могут быть выполнены с вырезами с двух сторон (фиг.3, фиг.6), что позволит снизить мощностные потери на выходе потока воды вдоль ступицы винта путем распределения выходных потоков между лопастями.
Сравнение заявленного технического решения с уровнем техники, известным из научно-технической и патентной документации на дату приоритета в основной и смежной рубриках, не выявило техническое решение, которому присущи признаки, идентичные всем признакам, содержащимся в предложенной заявителем формуле изобретения, включая характеристику назначения. Т.е. совокупность существенных признаков заявленного решения ранее не была известна и не тождественна каким-либо известным техническим решениям, следовательно, оно соответствует условию патентоспособности "новизна".
Данное техническое решение промышленно применимо, поскольку в материалах заявки, включая название изобретения указано его назначение, оно может быть изготовлено промышленным способом в области судостроения и использовано в других областях народного хозяйства, работоспособно, осуществимо и воспроизводимо, а отличительные признаки устройства позволяют получить заданный технический результат, т.е. являются существенными.
Изобретение в том виде, как оно охарактеризовано в каждом из пунктов формулы, может быть осуществлено с помощью средств и методов, описанных в источниках, ставших общедоступными до даты приоритета изобретения, например, в описании к патенту RU 2222470 С2, МПК В63Н 1/26, 2001 г. (прототип).
Анализ известных технических решений в области изобретения показал, что предложенный способ не следует для специалиста явным образом из уровня техники, поскольку не выявлены решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками изобретения и не подтверждена известность влияния отличительных признаков на указанный в материалах заявки технический результат. Т.е. заявленное изобретение имеет признаки, которые отсутствуют в известных технических решениях, а использование этих признаков в заявленной совокупности существенных признаков дает возможность получить новый технический результат - повышение эксплуатационных качеств за счет увеличения силы тяги Р и повышения КПД. Это достигается за счет изменения характера потока воды, поступающей на винт с турбулентного на ламинарный благодаря использованию направляющего прилива на корпусе плавучего транспортного средства и перенаправление «отработавшей воды» в соответствующие вырезы на лопастях винта. А также снижением сопротивления вращению винта и увеличением тягового усилия благодаря использованию полки каждой лопасти винта, образованной криволинейными поверхностями (фиг.8), сходящимися на скругленном свободном конце полки.
Следовательно, предложенное техническое решение может бы получено только путем творческого подхода и неочевидно для среднего специалиста в этой области, т.е. соответствует условию патентоспособности изобретения «изобретательский уровень».
Устройство работает следующим образом.
При вращении вала 1 плавучего транспортного средства крутящим моментом Мкр (фиг.1, фиг.4) лопасти 4 винта создают силу тяги Р, направленную в сторону корпуса транспортного средства. После начала движения транспортного средства и «всасывающего» эффекта винта поток воды направляется по приливу 6 корпуса транспортного средства, где он из турбулентного завихрения принимает упорядоченный характер и направляется по поверхности прилива в вырезы лопастей. За счет этого уменьшаются ударные нагрузки воды на лопасти и уменьшаются потери мощности.
Использование устройства дает возможность улучшить скоростные качества плавучих транспортных и других самоходных водных средств и повысить тяговые характеристики винтовых движителей без увеличения их габаритов.