СУДОВОЕ ГРЕБНОЕ КОЛЕСО

г о о 5  ,
МКИ 7: В63Н 1/04
СУДОВОЕ ГРЕБНОЕ КОЛЕСО
Полезная модель относится к области водных транспортных средств, а точнее к движителям быстроходных судов с динамическим принципом поддержания.
Известен движитель для быстроходных транспортных средств, содержащий закреплённые на валу лопасти, причём диск вращения лопастей расположен наклонно к поверхности воды, а вал установлен наклонно в плоскости шпангоута и имеет привод вращения (1).
Этот движитель позволяет развивать высокие скорости движения при сравнительно небольшой потребляемой мощности, однако недостаточно надёжен в работе из-за высоких нагрузок, приходящихся на лопасти, следствием чего являются частые поломки лопастей.
Известен судовой движитель, содержащий установленное на валу широкое колесо, представляющее собой плавучее тело, на поверхности которого выполнены рёбра, направленные под углом к центру колеса от переднего участка до заднего и наклонные вниз и назад (2).
Этот движитель предпочтителен для судов типа амфибий, и он позволяет развивать достаточную для амфибий скорость движения по воде, однако по существу рёбра, имеющиеся в этом движителе, работают как лопасти винта и, следовательно, ему присущи недостатки винтовых движителей, связанных с кавитацией, низким КПД и т.п.
Известен судовой движитель, вьшолненный в виде гребного колеса и включающий в себя вал со ступицей, реборды и плицы, причём каждая из плиц выполнена составной ю двух лопаток, одна из которых, внутренняя, прикреплена к реборде, а вторая, наружная, закреплена на внутренней лопатке и отклонена от её плоскости в направлении вращения колеса (3).
Этот движитель также обладает стандартными недостатками: невысокая быстроходность и низкий КПД.
Наконец, известно судовое гребное колесо, содержащее ступицу, закреплённую на приводном валу, и плицы, каждая из которых выполнена из внутренней и наружной лопаток, причём наружные лопатки отклонены в направлении вращения колеса при движении судна передним ходом.
внутренние лопатки наклонены в направлении, противоположном направлению вращения колеса при движении судна передним ходом, при этом угол между внутренней лопаткой и касательной к ометаемой ею окружности составляет 1-30° (4).
Недостатки этого судового движителя, являющегося наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению и принятому в качестве прототипа, - недостаточная быстроходность и КПД.
Задачей заявляемой полезной модели является повышение КПД и увеличение быстроходности движителя типа гребного колеса, а техническим результатом - зттравление тягой движения судна передним ходом, возможность включения или выключения гребных пар передних и задних колёс.
Для этого судовое гребное колесо, содержащее ступицу, закреплённую на приводном валу, и плицы, каждая из которых выполнена из внутренней и наружной лопаток, причём наружные лопатки отклонены в направлении вращения колеса при движении судна передним ходом, внутренние лопатки наклонены в направлении, противоположном направлению вращения колеса при движении судна передним ходом, при этом угол между внутренней лопаткой и касательной к ометаемой ею окружности составляет 1-30° характеризуется тем, что наружные лопатки вьшолнены с возможностью вращения под углом 0-90° между касательной внутренней лопатки и наружной лопаткой.
Заявляемое решение иллюстрируется чертежами, на которых изображено: фиг. 1 - гребное колесо с прямыми лопатками, поперечный разрез; фиг.2 - гребное колесо с криволинейными лопатками, поперечный разрез; фиг.З - судно с установленными на нём гребными колёсами; фиг.4 - отмеченный кругом фрагмент фиг.2.
Судовое гребное колесо (фиг.1) содержит установленную на приводном валу 1 ступицу 2 с закреплёнными на ней плицами в виде внутренних лопаток 3 и наружных лопаток 4. Лопатки 4 размещены на концах внутренних лопаток 3 и жёстко связаны с ними. На ступице 2 закреплены также обод 5, например, посредством реборд 6. Обод 5 может быть закреплён не на ступице 2, а непосредственно на лопатках 3 или 4 (фиг.2). Лопатки 3 закреплены на ступице 2, причём каждая лопатка 3 наклонена в направлении, противоположном
направлению вращения колеса при движении судна пердним ходом, а угол между внутренней лопаткой 3 и касательной к омегаемой ею окружности составляет -30°. На фиг.1 показан вариант установки лопаток под углом 30°. Наружные лопатки 4 выполнены с возможностью вращения под углом Р 0-90° между касательной внутренней лопатки и наружной лопаткой, что позволяет управлять тягой движения судна передним ходом, включать или выключать гребные пары передних или задних колёс.
Лопатки 3 могут быть выполнены прямолинейными (фиг.1) или криволинейными, с вьшуклостью, обращённой в сторону вращения колеса при движении судна передним ходом.
Минимальной количество плиц в колесе 4 пгг. Оптимальное их количество определяется с учётом размеров и скорости выращения гребного колеса, а также массы судна, т.е. нагрузки, приходящейся на колесо. Плицы следует располагать на колесо так, чтобы кавитационные возмущения от одной плицы не оказывали существенного влияния на работу последующей плицы. При угле наклона внутренних лопаток менее 1° коэффициент гидродинамической подъёмной силы Су менее 0,2, поэтому для создания достаточно больщой подъёмной силы требуется чрезмерно больщая скорость вращения колеса. С ростом угла наклона лопаток 3 коэффициент Су увеличивается, но при этом растёт также и коэффициент гидродинамического сопротивления Сх, и соответственно з еличиваегся сопротивление движения судна и падает КПД.
Поэтому увеличение угла наклона лопаток 3 свыще 30 нецелесообразно
Установка внутренних лопаток описанным образом позволяет создавать больщую подъёмную силу за счёт реактивной составляющей при взаимодействии лопасти с водой и, тем самым как бы выталкивать судно из воды, уменьщая его волновое сопротивление и, соответственно, увеличивая КПД.
Наружные лопатки, в основном, обеспечивают пост5т ате.льное движение судна.
Таким образом, заявляемое гребное колесо изменяет характер движения судна, обеспечивая его выталкивание из воды не за счёт внешних обводов
коропуса или подводных крьшьев, а благодаря конструкции собственно колеса, в котором внутренние лопатки выполняют функции полупогружных крыльев.
Источники информации:
1. Авторское свидетельство СССР № 312788, В63В 1/28,1961.
2.11атеяг США № 4348195, В63Н 1/38, 1982.
З.Авторское свидетельство СССР № 1299896, В63Н 1/4,1987.
4.Патенг РФ № 2123452, В63Н 1/4, 1998.