ГРЕБНОЙ ВИНТ

Полезная модель относится к области судостроения и касается конструкции судовых движителей, а именно гребных винтов.
Известен гребной винт, содержащий поворотные лопасти с фланцами, установленными в расточках ступицы, фланец каждой лопасти выполнен с упорами, а ступица снабжена разъемными втулками, каждая из которых установлена в расточке ступицы, при этом каждая втулка выполнена с вырезами под соответствующие упоры на фланце (см. патент РФ №2031048, В63Н 3/00, 1995 г.).
Конструкция может быть использована либо на судах с многовальной судовой силовой установкой, либо на судах с одновальной судовой силовой установкой, имеющих дополнительный немеханический движитель, например, снабженных парусным вооружением. Кроме того, с учетом особенностей конструкции винта невозможна достаточная герметизация стыков торцовых поверхностей фланцев со ступицей, что приводит к достаточно быстрому коррозионному разрушению поворотных механизмов.
Известен также гребной винт, содержащий лопасти, установленные в расточках ступицы, выполненные с возможностью изменения их положения под действием набегающего на них потока воды, снабженные упругими элементами (см. патент РФ №101428, 2011 г.).
Конструкция обеспечивает возможность разворота лопастей гребного винта под воздействием набегающего потока и тем самым компенсацию его крутильных колебаний, но конструкция винта достаточно сложна, кроме того, механизм разворота лопастей не является достаточно надежным (с учетом подвижности стыков торцовых поверхностей ступицы и фланцев (на которых закреплены лопасти винта) невозможна достаточная их герметизация, что приводит к достаточно быстрому коррозионному разрушению упругих элементов).
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является упрощение конструкции демпфирующего устройства гребного винта и повышение его надежности.
Технический результат, который достигается при решении поставленной задачи, выражается в упрощении конструкции демпфирующего устройства гребного винта и повышение его надежности.
Поставленная задача решается тем, что гребной винт, содержащий лопасти, установленные в расточках ступицы, выполненные с возможностью изменения их положения под действием набегающего на них потока воды, отличается тем, что лопасти жестко скреплены с кольцом, надетым на кольцевую расточку ступицы с возможностью поворота относительно ее продольной оси и подпружиненной относительно ступицы, для чего внутренняя поверхность кольца снабжена канавками, а внешняя поверхность ступицы снабжена выступами, при этом, обращенные друг к другу боковые стенки канавок и выступов подпружинены относительно друг друга. Кроме того, ступица зафиксирована на гребном валу шпонками, и фланцем зафиксированным гайкой на свободном конце гребного вала, при этом стыки между кольцом и обращенными к ней поверхностями ступицы и фланца снабжены уплотнениями.
Сопоставительный анализ совокупности существенных признаков предлагаемого технического решения и совокупности существенных признаков прототипа и аналогов свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».
При этом совокупность признаков, характеризующих полезную модель обеспечивает решение заявленной задачи, а именно - упрощение конструкции гребного винта и повышение надежности.
На фиг.1 изображен продольный разрез по ступице; на фиг.2 - поперечный разрез ступицы А-А (лопасти условно не показаны).
Гребной винт содержит лопасти 1 жестко скрепленные с кольцом 2, надетым на кольцевую расточку 3 ступицы 4 с возможностью поворота относительно ее продольной оси 5. Внутренняя поверхность 6 кольца 2 снабжена канавками 7, а внешняя поверхность 8 ступицы 4 снабжена выступами 9. Обращенные друг к другу боковые стенки 10 и 11, соответственно, канавок 7 и выступов 9, подпружинены относительно друг друга демпфирующими элементами 12, деформирующимся в жестко-упругом режиме. Ступица 4 зафиксирована на гребном валу 13 шпонками 14 и фланцем 15, зафиксированным гайкой 16 на свободном конце гребного вала 17, при этом стыки между кольцом 2 и обращенными к ней поверхностями ступицы 4 и фланца 15 снабжены уплотнениями 18.
Демпфирующие элементы 12, могут быть выполнены в виде пружин сжатия, размещенных в зазорах 19 между боковыми стенками 10 (канавок 7) и 11 (выступов 9). В этом случае целесообразно боковые стенки снабдить, цилиндрическими пазами, обеспечивающими фиксацию концов пружин. Поскольку такой вариант выполнения демпфирующих элементов 12 достаточно сложен при сборке винта, возможно выполнение демпфирующих элементов 12 по типу рессорных волнообразных элементов, которые легче вводить в зазор 19 при сборке винта.
Гребной винт может быть установлен на всех валах многовальной силовой установки, или на ее центральном двигателе, а также на двигателе одновальной силовой установки судна.
Лопасти 1 в зависимости от режима работы двигателей занимают соответствующее положение исходное или "рабочее").
При движении на сравнительно небольших скоростях (при сравнительно малых оборотах вала двигателя), когда давление потока воды на лопасти не превышает величины усилия достаточного для начала сжатия демпфирующих элементов 12, кольцо 2 с закрепленными на нем лопастями 1 находятся в исходном состоянии и винт работает «как единая жесткая конструкция.
«Исходное состояние» лопастей 1 определяется расчетным и экспериментальным путем, как оптимальное для низкоскоростных параметров движения судна.
При увеличении числа оборотов гребного вала 13 двигателя, когда давление потока воды на лопасти 1 начинает превышать величину усилия достаточного для начала сжатия демпфирующих элементов 12, набегающий поток, воздействующий на опорные поверхности лопастей 1 винта, создает давление начинающее сжимать демпфирующие элементы 12. Вследствие этого кольцо 2 с закрепленными на нем лопастями 1, разворачивается вокруг своей продольной оси 5 ступицы 4, что обеспечивает компенсацию крутильных колебаний винта. Кольцо 2 остается в таком положении при постоянстве скорости движения судна. При дальнейшем увеличении скорости угол поворота кольца 2 также увеличивается. Увеличение угла разворота кольца 2 продолжается до «выбора» запаса деформирования демпфирующих элементов 12. При падении скорости угол поворота кольца 2 соответственно, уменьшается и так продолжается до возврата кольца 2 в исходное положение. Далее все повторяется.