Лопастной винт
BLADE PROPELLER

Изобретение относится к области машиностроения, в частности судостроения, и может быть использовано в конструкциях винтовых движителей.
Известен лопастной винт, включающий ступицу, на внешней поверхности которой установлены съемные лопасти, закрепленные этой на ступице (см., например, патент РФ №2284278 «Гребной винт со съемными лопастями», МКИ В63Н 1/20, 2006 г.). Данный гребной винт позволяет менять лопасти в процессе эксплуатации винта. Однако недостатком известного лопастного винта является высокое динамическое воздействие лопастей винтов на ступицу, потом на вал, на котором установлена ступица с лопастями, и далее на корпусные детали плавучих средств, на которых размещены эти гребные винты. Причиной такого воздействия являются колебания, которые возникают при работе этих винтов.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является лопастной винт, содержащий лопасти, закрепленные на ступице винта через упругие элементы (см. а.с. СССР №785114 «Гребной винт со съемными лопастями», МКИ В63Н 1/20, 1980 год). Данный гребной винт выполнен со съемными лопастями, что позволяет заменять лопасть при выходе ее из строя без утилизации всего винта. Недостатком этого лопастного винта является, как и у аналога, динамическое воздействие лопастей винтов на ступицу, заключающееся в образовании колебании лопастей при их обтекании нестационарным водным потоком. Для снижения воздействия этих колебаний на ступицу в конструкцию винта вводятся упругие элементы, через которые лопасти установлены на ступице. Упругие элементы позволяют частично снизить это воздействие. Однако это снижение несущественно и не превышает одного процента. Кроме того, колебания лопастей приводят к усилению вибрационного воздействия винта на корпус плавучего средства и, как следствие, акустического воздействия на окружающую среду.
Цель настоящего изобретения - снижение уровня колебаний ступицы лопастного винта, а также уменьшение акустического загрязнения окружающей среды.
Указанная цель достигается тем, что в известном лопастном винте, содержащем лопасти, закрепленные на ступице винта через упругие элементы, согласно изобретению каждая лопасть снабжена по крайней мере одним динамическим гасителем колебаний, уменьшающим уровень колебаний ступицы винта. При этом ступица выполнена с внутренней полостью, в которой установлены динамические гасители колебаний. Минимальное количество динамических гасителей равно количеству лопастей гребного винта. В реальной конструкции лопастного винта может быть установлено и большее количество таких гасителей: по два или три гасителя на каждую лопасть. В качестве динамических гасителей колебаний могут быть использованы гасители колебаний с вязким трением, гасители колебаний жидкостного, пневматического, инерционного или фрикционного типа, гасители колебаний с пьезоэлектрическим преобразователем.
В процессе работы лопастного винта возникают вибрации лопастей за счет нестационарных течений при обтекании лопастей водной средой. Вибрации передаются с колеблющейся лопасти на ступицу, далее на гребной вал, опорные и упорный подшипники с последующей передачей их на корпус изделия (плавучего средства). Снижение уровня вибраций при установке динамических гасителей происходит за счет преобразования вибрационной энергии при работе фрикционных, вязких, инерционных, электромагнитных или гидродинамических сил в тепло, которое за счет высокого коэффициента теплоотдачи эффективно уходит в окружающую водную среду. Динамические гасители колебаний работают совместно с упругими элементами, которые представляют собой металлические пластины, установленные между лопастями и ступицей. Данные пластины располагают в радиальном направлении в ступице и находятся в плоскости лопастей.
Предлагаемая конструкция лопастного винта приведена на фигуре со следующими обозначениями:
1 - лопасть винта;
2 - ступица;
3 - внутренние полости в ступице;
4 - динамический гаситель колебаний;
5 - упругий элемент.
Лопастной винт (см. фиг.) состоит из семи лопастей 1, установленных на ступице 2. Реально, количество лопастей может быть любым: от двух и более. На данной фигуре показан срез ступицы, во внутренних полостях 3 которой установлены динамические гасители колебаний 4. Как видно из фигуры, количество динамических гасителей колебаний 4 равно семи, по одному на каждую лопасть винта. С одной стороны динамический гаситель колебаний 4 крепится к ступице 2, а с другой стороны - к лопасти 1. Сама лопасть установлена в ступице 2 через упругие элементы 5, которые представляют собой металлические пластины, работающие совместно с динамическими гасителями колебаний 4. Упругие элементы 5 располагаются в ступице в радиальном направлении и находятся в плоскости лопастей.
Лопастной винт работает следующим образом. При вращении винта в водной среде его лопасти подвержены колебаниям, которые передаются от лопастей к ступице и далее на гребной вал. Наличие в конструкции упругих элементов и динамических гасителей в совокупности существенно снижает уровень колебаний на ступице винта.
Снижение колебание ступицы лопастного винта позволяет не только уменьшить виброакустическое воздействие на плавучее средство, но и снизить акустическое загрязнение окружающей среды.