СУДОВОЙ ВИНТ (ДВИЖИТЕЛЬ)
SHIP PROPELLER (PROPULSOR)

Изобретение относится к судовым винтам и может быть использовано как в обычных судах, так и быстроходных, а также в качестве рабочего органа в водометных движителях.
Известны судовые винты быстроходных катеров, состоящие из втулки и 2-3-4 лопастей. При вращении винта поток, обтекающий лопасть, под действием центробежных сил перемещается не по цилиндрическим линиям тока, совпадающими в плане с окружностью, а к выходной кромке переносится на больший радиус, из-за чего упор винта уменьшается. Это влияние максимально на малых радиусах и уменьшается к периферии (табл.7.1 из Антоненко С.В. Судовые движители: учебное пособие. Дальневосточный государственный технический университет. - Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2007. - 126 с.).
Для уменьшения отрицательного влияния сноса потока на упор винта хорду лопасти у втулки выполняют меньше, чем на среднем радиусе. Это приводит к некоторому снижению КПД.
Известен также судовой винт по патенту РФ №2382715, МПК В63Н 1/14, В63Н 1/26, опубликован 27.02.2010 г., у которого контур лопастей выполнен с откидкой в сторону вращения гребного винта за счет смещения вперед от осевой линии цилиндрических сечений лопастей на 60-80% на относительном радиусе 0,8-0,9 плавно уменьшающихся до 0% у ступицы. Такое техническое решение улучшает гидродинамические и акустические характеристики гребных винтов. Однако такое исполнение лопасти винта не уменьшает потери от смещения потока на большие радиусы.
Известна также конструкция гребного винта по патенту РФ №2387572, МПК В63Н 1/26, опубликован 27.04.2010 г. На поверхностях лопастей винта выполнены канавки, которые расположены со смещением в поперечном сечении относительно друг друга в шахматном порядке или в виде наклонной сетки. При этом канавки заполняются упругим материалом, однако это не препятствует смещению потока под действием центробежных сил на больший радиус, что приводит к снижению упора винта.
Данная конструкция является наиболее близкой к предлагаемой по решаемой задаче и достигаемому техническому результату. Задачей настоящего изобретения является уменьшение потерь от сноса потока по радиусу от действия центробежных сил при взаимодействии потока с лопастью и повышение КПД.
Поставленная задача решается специальным исполнением лопасти винта, а именно тем, что в судовом винте (движителе), содержащем втулку и лопасти, согласно изобретению на рабочей стороне лопасти расположены выступы, ориентированные по окружности вращения относительно оси вращения винта, при этом высота выступов линейно увеличивается от нулевой на входной кромке до максимальной на выходной, равной h=k·δ, где δ - максимальная толщинам профиля в каждом сечении, а k - постоянный коэффициент. Величина k выбирается в диапазоне от 0,2 до 1.
1
1
2
4
При этом со стороны меньшего радиуса может быть выполнена сферическая канавка, радиус которой составляет /…/ часть максимальной толщины профиля.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 показан вид на рабочую сторону лопасти, на фиг.2 показана лопасть в плане и расположение выступов по радиусу R относительно оси вращения винта, на фиг.3 - сечение в развертке лопасти по дуге выступа, а на фиг.4 - выступ и канавка в сечении «А-А», фиг.3.
Изобретение состоит из втулки 1, фиг.1, лопастей 2, на рабочей стороне которых выполнены выступы 3, ориентированные по окружности, фиг.2. Учитывая, что влияние сноса потока по радиусу уменьшается, то и высота выступов также уменьшается от втулки к периферийным сечениям. Тыльная (подсасывающая) сторона лопасти остается гладкой. Для увеличения эффекта удержания потока по цилиндрическим линиям тока со стороны меньшего радиуса вдоль выступа могут быть выполнены полусферические канавки 4, фиг.4, в которых образуется вихрь, играющий роль выступа, и тогда высота выступов может быть уменьшена. На фиг.4 приведен вид профиля выступа и канавки в разрезе.
Работа винта состоит в следующем. Вследствие наличия выступов при вращении винта поток на рабочей стороне лопасти не сносится на больший радиус. Это приводит к снижению потерь от сноса потока и увеличению упора, при этом потери трения из-за увеличения поверхности нагнетательной стороны лопасти за счет поверхности выступов растут в меньшей степени, в итоге КПД винта увеличивается.