ГРЕБНОЙ ВИНТ
PROPELLER SCREW

Изобретение относится к области судостроения и может быть использовано в конструкциях винтовых движителей.
Известен гребной винт, включающий ступицу, на внешней поверхности которой установлены лопасти, выполненные за одно целое со ступицей (см., например, авторское свидетельство СССР №356198 «Гребной винт», МКИ В63Н 1/14, 1971 г.). Недостатком известного гребного винта является сложность обеспечения его надежности в движителях большой мощности. Дело в том, что в движителях большой мощности используются гребные винты, диаметр которых доходит до девяти и более метров. Изготовление в таких винтах лопастей за одно целое со ступицей представляет значительные технические трудности. Это касается и гребных винтов регулируемого шага.
Наиболее близким к заявляемому изобретению по технической сущности и достигаемому результату является гребной винт, включающий ступицу, на внешней поверхности которой установлены лопасти, например, путем винтового крепления или другим способом (см. патент РФ №1689210 «Гребной винт со съемными лопастями», МКИ В63Н 1/20, 1991 год). Недостатком большей части таких гребных винтов является невысокая надежность при повышенных нагрузках. Это объясняется тем, что расстояние между комлями (основаниями) лопастей становится недостаточной для надежной их установки за счет увеличения площади крепления (дополнительные места для крепежных элементов). Поэтому в данной зоне при работе винта создаются повышенные напряжения. При значительной нагрузке на гребной винт возникает угроза его разрушения.
Цель настоящего изобретения - повышение нагрузочной способности гребного винта и надежности его работы.
Указанная цель достигается тем, что в известном гребном винте, включающем лопасти, комли которых закреплены на корпусе ступицы, комли лопастей гребного винта расположены в шахматном порядке и смещены относительно друг друга в направлении оси вала винта на величину (0,05-0,25) внешнего диаметра корпуса ступицы в зоне размещения комлей лопастей. Такое расположение лопастей на двух линиях позволяет увеличить расстояние между комлями лопастей (длина гипотенузы всегда больше длины катета в треугольнике), и тем самым увеличить прочность заделки лопастей на ступице, что особенно важно для гребных винтов регулируемого шага. Авторами предлагаемого технического решения был проведен комплекс параметрических расчетов, показавший, что оптимальным расстоянием L смещения крепления лопастей является именно диапазон расстояний от 0,05 до 0,25 внешнего диаметра ступицы. При расстоянии L, меньшем чем 0,05 внешнего диаметра ступицы, эффект от упрочнения заделки лопасти исчезает, а при увеличении этого расстояния более 0,25 внешнего диаметра ступицы происходит увеличение веса гребного винта из-за возрастания длины ступицы, несмотря на то, что диаметр ступицы может даже несколько уменьшится.
Предлагаемая конструкция гребного винта приведена на фиг. 1, а на фиг. 2 показана развертка ступицы со следующими обозначениями:
1 - ступица;
2 - лопасть;
3 - место заделки лопасти;
4 - первая линия расположения лопастей;
5 - вторая линия расположения лопастей;
6 - вал гребного винта.
Гребной винт включает (фиг.1, 2) ступицу 1, на внешней поверхности которой закреплены в шахматном порядке лопасти 2 в местах заделки 3. Часть лопастей 2 находится на первой линии 4, а часть - на второй линии 5. Таким образом, лопасти смещены относительно друг друга в направлении оси вала винта на величину L. Если в известном решении расстояние между местами заделки 3 лопастей составляет величину А1, то в предлагаемом решении это расстояние равно А2, которое больше чем А1. Это позволяет улучшить прочностные характеристики гребного винта, а следовательно, и повысить его нагрузочную способность. Как правило, при такой схеме число лопастей является четным. Расстояние L между первой 4 и второй 5 линиями находится в диапазоне (0,05-0,25) внешнего диаметра ступицы в зоне размещения лопастей. В данном случае привязка к диаметру ступицы идет именно в зоне размещения лопастей, так как диаметр ступицы является переменной величиной, а в зоне расположения лопастей он практически не меняется от первой до второй линии. Крутящий момент на гребной винт передается при помощи вала 6. При работе гребного винта предложенное расстояние между линиями L не приводит к снижению гидродинамической эффективности гребного винта.
Предлагаемое размещение лопастей на ступице позволяет повысить нагрузочную способность гребного винта и надежность его работы, что подтверждается расчетами и экспериментальными исследованиями.