Гребной винт с регулируемым шагом
PROPELLER WITH CONTROLLED PITCH

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано в конструкциях судовых двигателей, а именно гребных винтов.
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.
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.
Винт так же снимается. Болты, крепящие лопасти снимаются.
Данное изобретение имеет следующие недостатки:
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.
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.
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.
Данное изобретение имеет следующие недостатки:
- фиксация лопастей производится элементом ступицы, который крепится к ступице лишь частично краями стягивающих болтов, непосредственного крепления нет;
- для изменения шага лопастей необходимо частично демонтировать винт с вала лодочного мотора и болты, стягивающие ступицу;
- паводки поворота лопастей имеют прямоугольное поперечное сечение и легко ломаются в эксплуатации.
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.
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.
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.
Все детали винта изготовлены из полимерного композиционного материала (высокопрочная алюмокомпозиционная пластмасса).
Поводок лопасти снабжается ребрами жесткости. Регулировочное кольцо снабжено продольными пазами трапециевидной формы в окружном направлении для закрепления болтами с пружинами к ступице.
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.
Поворот лопастей (выбор шага) осуществляется при необходимости цепным сервис ключом, применяемым так же для замены масляных фильтров.
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:
1 - передняя половина ступицы;
2 - задняя половина ступицы;
3 - втулка для соединения с валом лодочного мотора;
4 - регулировочное кольцо;
5 - лопасти гребного винта;
6 - полукруглые выемки 6а и 6b, которые расположены по центру друг друга и которые в собранном виде образуют кольцевые подшипники 6;
7 - круглая базовая корневая часть лопасти 5;
8 - отверстия в передней половине ступицы 1 под гайку и сам болт 31;
9 - отверстия в задней половине ступицы 2 под болт 31;
10 - проходные в осевом направлении каналы для выхлопных газов двигателя в передней половине ступицы 1;
11 - проходные в осевом направлении каналы для выхлопных газов двигателя в задней половине ступицы 2;
12 - шлицевое отверстие для соединения к валу лодочного мотора в задней половине 2 ступицы;
13 - проходящий по окружности выступ на корневой части лопасти, который выступает радиально относительно оси вращения лопасти;
14 - канавка в половинах ступицы для крепления лопасти к ступице и фиксации лопасти в радиальном направлении винта;
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;
16 - расширяющаяся концевая часть поводка 15;
17 - ряд выемок на регулировочном кольце для размещения части 16 паводка 15;
18 - передняя кольцевая торцевая поверхность регулировочного кольца 4;
19 - задняя торцевая поверхность задней половины ступицы 2;
20, 24, 25 - торцевые шлицы на торце 18 регулировочного кольца 4;
21 - регулировочные метки на боковой поверхности регулировочного кольца 4;
22 - торцевые шлицы на торце 19 задней половины ступицы 2;
23 - регулировочные метки на боковой поверхности задней половины ступицы 2;
26 - установочная метка на внешней поверхности регулировочного кольца 4, положение установочной метки 26 на шкале 27 при этом показывает вращательное положение лопастей;
27 - шкала на боковой поверхности задней половины ступицы 2 рядом с его торцевой поверхностью 19;
28 - куполообразная часть основания лопасти;
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;
30 - внешняя часть задней кромки лопасти 5;
31 - болт, который удерживает части ступицы вместе;
32 - ребро жесткости на паводке 15;
33 - пружина на болте 31,
34 - паз в окружном направлении для закрепления регулировочного кольца 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.
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.
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.
Рисунки:
Фиг. 1 - вид гребного винта согласно изобретению, в разобранном виде.
Фиг. 2 - вид сбоку лопасти гребного винта согласно настоящему изобретению.
Фиг. 3 -
Фиг. 4 - вид радиально внутрь лопасти, показанной на фиг. 2.
Фиг. 5 - иллюстрирует ступицу гребного винта согласно изобретению, частично на виде сбоку и частично в осевом разрезе.
Фиг. 6 - вид в разрезе по линии VI-VI на фиг. 5.
Фиг. 7 - вид в разрезе по линии VII-VII на фиг. 5.
Фиг. 8 - вид по стрелке А на фиг. 5.