НАПРАВЛЯЮЩАЯ НАСАДКА ГРЕБНОГО ВИНТА
GUIDE SCREW OF SCREW PROPELLER

Изобретение относится к направляющей насадке, выполненного с возможностью вращения вокруг оси вращения гребного винта, которая включает простирающийся вдоль оси вращения и окружающий гребной винт кожух направляющей насадки с внутренней и наружной поверхностями, совместно образующими обтекаемый профиль, и по меньшей мере с одним жертвенным анодом(анодным протектором), расположенным на наружной поверхности кожуха направляющей насадки.
Расположенная вокруг гребного винта направляющая насадка в виде кожуха получила известность много лет тому назад, и ее называют также насадкой Корта. Подобный кожух направляющей насадки обладает крыловидным обтекаемым профилем и служит для уменьшения гидравлических потерь на концах лопастей гребного винта, а также для создания более интенсивного массового потока. Это позволяет повысить коэффициент полезного действия гребного винта. Однако кожух направляющей насадки также, как и сам гребной винт, обычно выполнен из металла и подлежит защите от электрохимической коррозии. В противном случае существует опасность сильной электрохимической коррозии и обусловленного ею преждевременного износа конструктивных элементов содержащего гребной винт движителя, включая соответствующую направляющую насадку, что прежде всего имеет место при эксплуатации гребного винта в морской воде, поскольку морская вода характеризуется высокой удельной проводимостью и способна играть роль электролита и гальванического элемента.
В связи с этим на наружной поверхности указанного выше кожуха направляющей насадки в целях защиты от коррозии обычно требуется монтировать определенное количество так называемых жертвенных анодов. Однако жертвенные аноды турбулизируют перемещающийся вдоль наружной поверхности поток жидкости, а, следовательно, повышает обусловленное направляющей насадкой сопротивление движению судна. Это, в свою очередь, сопровождается уменьшением реактивной тяги направляющей насадки, а, следовательно, эффективности гребного винта в целом.
В основу настоящего изобретения была положена задача предложить направляющую насадку для гребного винта, которая не имеет недостатков уровня техники, проста в изготовлении и позволяет легко заменять жертвенные аноды после их износа.
Указанная задача согласно изобретению решается с помощью направляющей насадки по пункту 1 формулы изобретения.
Предпочтительные и улучшенные варианты конструктивного исполнения предлагаемой в изобретении направляющей насадки представлены в соответствующих зависимых пунктах формулы изобретения.
Указанная задача согласно изобретению решается благодаря тому, что наружная поверхность кожуха направляющей насадки имеет по меньшей мере одно заглубленное относительно обтекаемого профиля приемное гнездо, причем по меньшей мере один жертвенный анод выполнен в соответствии с приемным гнездом таким образом, чтобы он мог быть помещен в приемное гнездо, по существу, полностью заполнив его. Подобным образом в зоне наружной поверхности кожуха направляющей насадки может быть расположено достаточное количество, соответственно достаточный объем жертвенных анодов, которые в связи с их размещением в заглубленном приемном гнезде не выступают над обтекаемым профилем или, в крайнем случае, выступают над ним лишь в незначительной степени. Какие-либо ограничения в отношении по меньшей мере одного жертвенного анода отсутствуют, то есть речь может идти об анодах, которые обладают практически любым контуром, в частности, также об анодах стандартной конструкции, если они, по существу, полностью заполняют заглубленное приемное гнездо. При этом под «по существу, полным заполнением заглубленного приемного гнезда» подразумевается такое заполнение пространства в зоне заглубленного приемного гнезда, при котором помещенный в него анод не выступает или лишь незначительно выступает над смежным обтекаемым профилем.
Согласно одному варианту осуществления изобретения по меньшей мере один жертвенный анод выполнен таким образом, что после введения в приемное гнездо он располагается заподлицо с контуром обтекаемого профиля предлагаемой в изобретении направляющей насадки, соседнего по отношению к приемному гнезду, причем поскольку конфигурация жертвенного анода соответствует контуру обтекаемого профиля, жертвенный анод образует часть обтекаемого профиля. Благодаря этому обусловленное жертвенными анодами нарушение течения жидкости вокруг кожуха направляющей насадки согласно изобретению сводится к минимуму и присутствие жертвенных анодов не оказывает негативного влияния на реактивную тягу направляющей насадки при движении судна.
Расположение и позиционирование приемного гнезда, а также помещаемых в приемное гнездо жертвенных анодов в принципе не подлежат каким-либо ограничениям и могут быть выбраны специалистами в соответствии с конкретными характеристиками направляющей насадки. Приемное гнездо и помещенные в него жертвенные аноды могут быть расположены как по всему периметру направляющей насадки, так и лишь на отдельных сегментах, например, на ограниченного углом 180° периферийном участке.
Согласно одному варианту осуществления изобретения приемное гнездо выполнено в задней части направляющей насадки (если смотреть в направлении течения жидкости через направляющую насадку), предпочтительно позади гребного винта по близости от выходного отверстия кожуха направляющей насадки.
Согласно одному варианту осуществления изобретения приемное гнездо может быть выполнено в наружной поверхности кожуха направляющей насадки в виде кольцеобразно проходящего по периметру уступа, в который помещают множество кольцеобразно расположенных по периметру жертвенных анодов таким образом, чтобы они заполняли необходимую объемную часть уступа и располагались заподлицо с обтекаемым профилем кожуха направляющей насадки. При этом заполнять весь объем уступа жертвенными анодами не требуется, хотя подобное заполнение с точки зрения гидравлики и представляется особенно эффективным. Может быть предусмотрено также лишь частичное заполнение приемного гнезда жертвенными анодами, что неожиданно не приводит к существенному снижению эффективности. Важно лишь, чтобы находящиеся внутри приемного гнезда жертвенные аноды не могли оказывать существенного сопротивления течению жидкости вдоль обтекаемого профиля.
В качестве альтернативы также может быть предусмотрено, что предусмотрено множество кольцеобразно выполненных в наружной поверхности отдельных приемных гнезд, в каждое из которых помещен соответствующий жертвенный анод. В данном варианте конструктивного исполнения между соседними жертвенными анодами и соответствующими им приемными гнездами остаются перемычки, которые проходят вдоль обтекаемого профиля в зоне наружной поверхности и подобно ребрам жесткости усиливают наружную поверхность кожуха направляющей насадки.
Согласно другому варианту осуществления изобретения по меньшей мере один жертвенный анод помещен в приемное гнездо с возможностью разъема, например, разъемно закреплен в приемном гнезде надлежащим образом посредством винтов. Благодаря этому не только упрощается монтаж жертвенных анодов, но и предоставляется возможность легкой замены изношенного жертвенного анода на новый жертвенный анод.
Для функционирования жертвенного анода необходимо, чтобы он был соединен с подлежащими защите деталями, в частности, с кожухом направляющей насадки, посредством электропроводящего соединения. С этой целью по меньшей мере один жертвенный анод согласно изобретению снабжен электропроводящим опорным листом с выступающими крепежными накладками для крепления к кожуху направляющей насадки. Жертвенные аноды могут быть отлиты, например, из подходящего металла, причем опорный лист может быть отлит непосредственно при изготовлении жертвенных анодов совместно с ними, что позволяет повысить экономичность изготовления и качество электрического соединения.
По меньшей мере один жертвенный анод может быть отлит, например, из цинка, магния, алюминия или их комбинаций, тогда как опорный лист может быть выполнен, например, из обычной конструкционной стали или другого подходящего электропроводящего материала.
Согласно другому варианту осуществления изобретения по меньшей мере один жертвенный анод закреплен в приемном гнезде таким образом, что между жертвенным анодом и кожухом направляющей насадки остается зазор. Через этот зазор может быть обеспечено обусловленное рециркуляцией благоприятное обтекание жертвенного анода также с его нижней стороны, что обусловливает эффект очистки поверхности жертвенного анода. Для дополнительного усиления данного эффекта зазор может расширяться в направлении входного отверстия направляющей насадки.
Предлагаемую в изобретении направляющую насадку можно использовать как в обычных гребных установках с фиксированными гребными винтами для оснащения водных транспортных средств любого типа, так и в случае винто-рулевых колонок с возможностью поворота гребного винта вокруг вертикальной оси и непосредственного управления оснащенным подобным движителем судном, включая различные типы водометных движителей, например, разработанный фирмой Voith движитель «Linearjet».
Другие подробности осуществления настоящего изобретения рассмотрены на приведенном ниже примере со ссылкой на прилагаемые к описанию чертежи, на которых показано:
на фиг. 1 перспективное изображение винто-рулевой колонки с предлагаемой в изобретении направляющей насадкой,
на фиг. 2 направляющая насадка показанной на фиг. 1 винто-рулевой колонки,
на фиг. 3 поперечное сечение показанной на фиг. 2 направляющей насадки в увеличенном масштабе.
На фиг. 1 представлено перспективное изображение известной винто-рулевой колонки, которая содержит гребной винт 19, выполненный с возможностью вращения вокруг оси вращения А посредством не показанного на данном чертеже привода. Винто-рулевая колонка для цели управления оснащенного ею водного транспортного средства выполнена с возможностью вращения вокруг вертикальной оси Н.
Лопасти 190 гребного винта гребного винта 19 корабля окружает направляющая насадка 1, которая простирается вдоль оси вращения А и имеет кожух 10 направляющей насадки, конически сужающийся в направлении течения жидкости S по направляющей насадке 1, с входным отверстием 100 и выходным отверстием 101 для ускоренной гребным винтом 19 корабля жидкости, то есть воды.
Как показано на представленном на фиг. 3 разрезе, окружающий гребной винт 19 кожух 10 направляющей насадки имеет внутреннюю поверхность 11 и наружную поверхность 12, которые совместно образуют подобный несущей поверхности(крылу) обтекаемый профиль. При этом втекающая в направлении течения S вода разделяется на частичный поток S1, проходящий внутри насадки 10, и частичный поток S2, проходящий снаружи насадки 10, причем граничащие с насадкой 10 слои воды текут вдоль внутренней поверхности 11, или, соответственно, вдоль наружной поверхности 12. Для исключения гидравлических потерь обтекаемый профиль вдоль внутренней и наружной поверхностей 11, 12 выполнен, по возможности, более гладким.
Вблизи от выходного отверстия 101 в зоне наружной поверхности 12 кожуха 10 направляющей насадки сформировано заглубленное относительно обтекаемого профиля приемное гнездо 13 в виде кольцеобразного уступа, проходящего по периметру вдоль наружной поверхности 12. В образующее уступ приемное гнездо 13 помещено множество соответствующих приемному гнезду 13 жертвенных анодов 2, которые, по существу, полностью заполняют приемное гнездо 13 и сформированы таким образом, что они не только, по существу, полностью заполняют приемное гнездо 13, но и располагаются заподлицо с наружной поверхностью 12 обтекаемого профиля. При этом жертвенные аноды 2 оказывают лишь минимальное негативное влияние на обтекаемый профиль вдоль наружной поверхности 12. Таким образом, жертвенные аноды 2 в зоне наружной поверхности 12 кожуха 10 направляющей насадки являются частью обтекаемого профиля.
Количество жертвенных анодов 2 рассчитывают таким образом, чтобы их общий объем, соответственно общая масса были достаточны для защиты от коррозии включающего гребной винт 19 корабля движителя, в том числе направляющей насадки 1.
Отдельные жертвенные аноды 2 присоединены к кожущу 10 направляющей насадки посредством выступающих из нее крепежных накладок 21, например, с помощью резьбового или сварного соединения, и благодаря этому подлежат легкому монтажу и легкой замене после износа. Так, например, каждый жертвенный анод 2 может быть закреплен в приемном гнезде 13 соответственно с двух сторон, как показано на чертежах, посредством двух расположенных под углом 90° крепежных накладок 21 и соответствующих винтов.
Кроме того, каждый жертвенный анод 2 может быть размещен посредством крепежных накладок 21 таким образом, чтобы между жертвенным анодом 2 и кожухом 10 направляющей насадки оставался зазор, через который рециркулирует поток воды, что повышает интенсивность омывания поверхности жертвенного анода 2 и оказывает на поверхность жертвенного анода 2 моющее действие. С целью усиления данного эффекта можно оптимизировать ширину зазора между жертвенным анодом 2 и кожухом 10 направляющей насадки, увеличив ее в направлении к входному отверстию 100 насадки 1.
Жертвенные аноды 2 выполнены из подходящего металла, например, цинка, магния, алюминия или их комбинации, методом литья, причем в процессе литья в корпус жертвенного анода 2 заливают электропроводящий опорный лист 20, который благодаря этому соединяется с жертвенным анодом 2, образуя монолит.Жертвенные аноды, очевидно, обладают произвольной формой, которая определяется контуром обтекаемого профиля кожуха 10 направляющей насадки и положением, в котором жертвенные аноды монтируют в кожухе 10 направляющей насадки. Кроме того, можно использовать стандартные аноды, размер которых соответствует приемному гнездо 13.
Также возможно, что жертвенные аноды 2 расположены в другом положении находящемся в направлении входного отверстия 100. Кроме того, свободные пространства между соседними жертвенными анодами 2 при необходимости могут быть закрыты крышками, выполненными в соответствии с необходимым обтекаемым профилем, или может быть предусмотрено наличие множества отдельных заглубленных приемных гнезд 13, в каждое из которых помещен соответствующий жертвенный анод 2, расположенный, по существу, заподлицо с обтекаемым профилем. При этом приемные гнезда 13 подобно приемным карманам отделены от соседних приемных гнезд 13 соответствующими перегородками кожуха 10 направляющей насадки, что позволяет повысить ее стабильность.
Жертвенные аноды, в принципе, можно было бы размещать также в зоне внутренней поверхности, однако в этом случае следовало бы ожидать существенного нарушения ускоряемого лопастями гребного винта течения жидкости вдоль внутренней поверхности, а также изменений обтекаемого профиля в случае износа жертвенных анодов 2, что оказывало бы негативное влияние на эффективность гребного винта 19.
Рассмотренная выше направляющая насадка согласно изобретению пригодна как для изготовления новой судовой силовой установки, так и для дополнительного оснащения уже имеющегося гребного винта или замены имеющихся на этом гребном винте направляющих насадок.