Гребной винт
MARINE PROPELLER

Изобретение относится к области судостроения, и может быть применено при конструировании гребных винтов, обеспечивающих улучшение эксплуатационных характеристик.
Известно техническое решение по патенту RU 2368534, МПК В63Н 1/14, В63Н 1/26. Пустотелая лопасть судового гребного винта, выполнена листосварной с внутренним силовым набором в виде силовой продольной балки и поперечных силовых элементов. Внутренние пустоты лопасти заполнены композитным вибродемпфирующим гранулированным материалом, имеющим малый удельный вес. Корневая часть лопасти выполнена с возможностью крепления к ступице гребного винта посредством механического крепления через вибро-демпфирующие прокладки. Обшивка секций, фиксирующая профиль лопасти по сечениям последовательно от корня лопасти до ее вершины, выполнена из материала различной толщины, уменьшающейся в направлении законцовки вершины лопасти - и к входящей и выходящей кромкам. Имеет ограниченные эксплуатационные возможности из-за магнитных свойст метериала.
Известное техническое решение направлено на снижение шума, но при этом не обеспечивает прочности конструкции самой лопасти и места крепления корневой части лопасти к ступице вследствие сборной листосварной конструкции. Кроме того, конструкция не обеспечивает стойкости гребного винта к электрохимической коррозии из-за большого количества стыковочных поверхностей деталей и сборок обшивки и силового набора. Изготовление судового гребного винта из металла листосварной конструкции с внутренним силовым набором в виде силовой продольной балки и поперечных силовых элементов не обеспечивает достаточного снижения веса конструкции.
Наиболее близким к изобретению аналогом, принятым за прототип, является гребной винт с защитным металлополимерным покрытием по патенту RU 2700519, МПК В63Н 1/00, В63Н 1/14, содержащий лопасти и ступицу с защитным покрытием материала основы, при этом покрытие содержит два сплошных слоя, первый из которых выполнен из металлического сплава с высокой химической стойкостью и высокими механическими свойствами, второй слой выполнен из термопластичного полимера с низкой поверхностной энергией, при этом металлический и полимерный слои проникают один в другой, а полимерный слой может быть обогащен усиливающими добавками, например, волоконными добавками. На поверхности металлического слоя производится текстурирование методом лазерного гравирования в виде сетки для взаимного проникновения слоев.
Известное техническое решение конструктивно не решает задачу уменьшения веса гребного винта, т.к. основное тело винта выполнено металлическим и покрыто оболочкой - 2-х слойным защитным металлополимерным покрытием. Кроме того, при механических воздействиях на поверхность винта в процессе эксплуатации, возможно механическое нарушение антикоррозионного покрытия, что может привести к электрохимической коррозии основного металла винта. В процессе работы гребного винта, работающего в условиях циклических нагрузок и воздействия агрессивной среды, коррозионные процессы усугубляются воздействием кавитации, которая вымывает поверхностные продукты коррозии, дополнительно ослабляя поверхность лопастей.
Выполнение основного тела гребного винта из маеталла с полимерным покрытием ограничивает эксплуатационные возмонжности из-за магнитных свойств металла.
- Работа гребного винта осуществляется в условиях циклических нагрузок и воздействия агрессивной среды.
Общими признаками прототипа и изобретения являются:
- Винт гребной, состоящий из лопастей и ступицы.
Задачей изобретения является: разработка конструкции гребного винта меньшей массы с улучшенными эксплуатационными и прочностными характеристиками, расширенными эксплуатационными возможностями.
Достигаемые технические результаты изобретения:
- облегчение веса конструкции винта гребного,
- обеспечение стойкости гребного винта к электрохимической коррозии,
- повышение прочности конструкции;
- расширение эксплуатационных возможностей;
- улучшение эксплуатационных характеристик.
Поставленная задача и технические результаты достигаются тем, что винт гребной, состоящий из лопастей и ступицы, выполнен цельным из слоистого анизотропного композиционного полимерного материала и имеет внутри замкнутые полости, заполненные изотропным полимерным материалом. Изотропный полимерный материал имеет меньшую по отношению к основному материалу винта плотность и для повышения прочности конструкции и расширения эксплуатационных возможностей гребного винта армирован короткими волокнами.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется рисунками, где
- на фиг. 1 показан общий вид винта гребного;
- на фиг. 2 представлены лопасть и ступица гребного винта в разрезе.
Винт гребной цельной конструкции представляет собой лопасти 1 и ступицу 2, выполненные из слоистого анизотропного полимерного композиционного материала. В нутри винта гребного выполнены замкнутые полости 3, заполненные изотропным полимерным композиционным материалом меньшей плотности с армированием коротких волокон.
Гребной винт выполнен цельным методом ручной выкладки слоистого полимерного композиционного материала (типа стеклопластика СПО) на подготовленную форму с одновременным формированием внутренних полостей с заполнением их изотропным полимерным материалом (типа эпоксидного связующего) с армированием короткими волокнами, и последующей полимеризацией.
Выполнение винта гребного цельным из анизотропного слоистого полимерного материала обеспечивает защиту конструкции от коррозии, облегчение конструкции за счет меньшей плотности материала и отсутствия элементов крепления.
В
Выполнение гребного винта цельным - без разъемов и мест крепления лопастей и ступицы - обеспечивает прочностные характеристики (б=280 МПа) на уровне не ниже характеристик медных и аустенитных сталей, рекомендуемых Российским Морским Регистром судоходства (РМРС) для изготовления гребных винтов, выдерживающих высокие гидродинамические и ударные нагрузки.
Выполнение внутри гребного винта замкнутых полостей обеспечивает облегчение конструкции винта гребного.
Заполнение полостей изотропным полимерным материалом, армированным короткими волокнами, выполнено для увеличения прочности конструкции винта гребного.
Наличие внутри винта гребного замкнутых полостей дает возможность заполнять их различными изотропными материалами в зависимости от условий эксплуатации, что позволяет расширить эксплуатационные возможности винта гребного.
Выполнение винта цельным из полимерного композиционного материала позволяет расширить эксплуатационные возможности винта гребного обесепечивая возможность использования его в судах, предназначенных для научно-исследовательской деятельности и военных судах, например тральщиках) зы счет немагнитных свойств материала.
Выполнение винта гребного цельным с замкнутыми полостями из полимерного композиционного материала позволяет снизить его массу и за счет этого снизить расход топлива движительной установки, а также снизить вибрационные нагрузки и увеличить срок службы подшипниковых узлов, что обеспечивает улучшение эксплуатационных характеристик.
Выполнение винта гребного цельным из полимерного композиционного материала позволяет снизить затраты на техническое обслуживание вследствие отсутствия необходимости проверки состояния и восстановления специального антикоррозионного покрытия (по сравнению с прототипом), обеспечивает повышение коррозионной стойкости.
Гребной винт изготовлен по типовому технологическому процессу выкладки с последующей полимеризацией композиционного материала с обеспечением всех заявленных отличительных признаков и достижением заявленных технических результатов.
Практическая реализация заявленного технического решения позволяет сделать выводы о возможности промышленного изготовления винтов гребных из полимерных композиционных материалов и эффективности предложенных отличительных признаков.
Предлагаемая конструкция гребного винта имеет меньшую массу и улучшенные эксплуатационные и прочностные характеристики по сравнению с прототипом, позволяет расширить эксплуатационные возможности.