СУДОВОЙ ДВИЖИТЕЛЬ
MARINE PROPULSOR

Изобретение относится к области судостроения и касается разработки судовых движителей с уменьшенными уровнями вибрации и излучаемого шума.
Известен «Судовой движитель», патент РФ RU 2149798 С1, В63Н 1/15, 1/26, конструкция которого представляет собой составной гребной винт, имеющий пленочные прокладки из вибродемпфирующего материала под вставками на гребных лопастях, закрепленными механически заподлицо с поверхностью лопастей, а также между ступицей винта и лопастями, закрепленными в ступице на механическом креплении.
Недостатком данной конструкции является то, что в низкочастотной области спектра возмущающих сил, генерируемых на движителе, уменьшение вибрации и излучаемого шума не происходит.
Известен также «Винт изменяемого шага», патент РФ RU 2164488 С1, В63Н 3/02, взятый за прототип, в котором шаг гребного винта изменяется с помощью поворотной лопасти из упругого материала, вращающейся посредством стержня, проходящего через тело лопасти и прикрепленного к верхнему краю лопасти.
Недостатком указанного изобретения является то, что винт изменяемого шага сам по себе не реализует эффект снижения вибрации от движителя и уменьшения излучаемого им шума.
Задачей предлагаемого изобретения является снижение передачи нестационарных сил, возникающих из-за неравномерности обтекания движителя, на гребной вал и далее на корпус судна, а также уменьшение уровня собственного шума движителя.
Для достижения указанного технического результата в ступице судового движителя выполнены полости по числу поворотных лопастей.
Каждая поворотная лопасть жестко крепится к своему поворотному стакану. Поворотный стакан установлен в полости ступицы, например, на подшипниках. Одновременно к поворотному стакану жестко присоединен один из концов упругого элемента, например торсиона. При этом другой конец торсиона неподвижно закреплен в ступице судового движителя. Поворотная лопасть совместно с поворотным стаканом может совершать поворотные колебания вокруг оси торсиона, причем упругое крепление каждой поворотной лопасти работает индивидуально, независимо от креплений остальных поворотных лопастей. Жесткость упругого элемента (здесь торсиона) такова, что обеспечивает податливость поворотных лопастей под действием переменных сил и уменьшает реакцию на эти силы в подшипниковых узлах крепления поворотных лопастей. Таким образом, снижение передачи нестационарных сил достигается виброизоляцией поворотных лопастей от ступицы. К поворотному стакану также присоединен противовес. Противовес выполнен в виде пространственного тела. Противовес размещен в полости ступицы судового движителя и закреплен перпендикулярно оси поворота поворотной лопасти. Установка противовеса позволяет обеспечить статическое уравновешивание поворотной лопасти, поворотного стакана и противовеса относительно оси поворота лопасти при малых скоростях вращения движителя.
Предлагаемая конструкция иллюстрируется техническим эскизом общего вида судового движителя, вид сбоку, сечение по оси поворота одной из поворотных лопастей, представленным на фиг.1.
Судовой движитель имеет ступицу 1, установленную на валу 2. В ступице 1 выполнены полости 3 по числу поворотных лопастей. Поворотная лопасть 4 присоединена к поворотному стакану 5, установленному на подшипниках 6 в ступице 1. Поворотная лопасть 4 через поворотный стакан 5 присоединена к одному из концов торсиона 7. Второй конец торсиона 7 закреплен неподвижно в ступице 1 судового движителя. К поворотному стакану 5 также присоединен противовес 8, выполненный в виде пространственного тела и размещенный в полости ступицы 1.
Противовес 8 установлен перпендикулярно оси поворота поворотной лопасти 4.
Предлагаемое устройство работает следующим образом, поворотная лопасть 4 находится в набегающем потоке окружающей среды. Неоднородность поля скоростей набегающего потока, турбулизация набегающего потока, срыв вихрей приводят к возникновению пульсаций поля давлений на поверхности поворотной лопасти 4. Равнодействующая поля давлений, действующая на поворотную лопасть 4, приложена к точке, отстоящей от оси поворота поворотной лопасти 4, совпадающей с осью торсиона 7. Возникающий нестационарный крутящий момент от нестационарной равнодействующей поля давлений в диске движителя вызывает крутильные колебания лопасти 4 и стакана 5 вокруг оси вращения стакана. Крутильные колебания стакана 5 совместно с прикрепленной к нему поворотной лопастью 4 происходят в подшипниках 6. Эти же подшипники 6 обеспечивают поворот стакана 5 с лопастью 4 в зависимости от оборотов гребного вала 2, что обеспечивает оптимальный шаг движителя. При этом шаг движителя увеличивается на малых оборотах гребного вала 2 и уменьшается на больших оборотах под действием стационарной составляющей равнодействующей поля давлений.
Жесткость упругого элемента, в данном случае торсиона 7, подбирается таким образом, чтобы получить требуемый эффект по виброизоляции и обеспечить необходимый угол поворота лопастей 4 для оптимизации шага движителя.