СПОСОБ ПРОДЛЕНИЯ СРОКА ЭКСПЛУАТАЦИИ ГРЕБНОГО ВИНТА
SCREW PROPELLER LIFE EXTENSION

Изобретение относится к области судоремонта и может использоваться для всех типов гребных винтов, изготовленных из различных материалов.
Известен способ продления срока эксплуатации гребных винтов с геометрическими параметрами, не соответствующими расчетным и заданными чертежом гребного винта, такой как исправление геометрических параметров сваркой (1), (2).
Недостатком данного способа является наличие сварочных напряжений и необходимость последующей термообработки или механического воздействия для снятия сварочных напряжений. Кроме того, требуется механическая шлифовка места сварки, причем в ремонтной зоне А лопасти гребного винта использование сварки запрещено.
Задачей, решенной заявляемым изобретением, является способ расчета диапазона отклонений геометрических параметров гребного винта, при котором продлевается срок эксплуатации гребного винта за счет коррекции эксплуатационных характеристик пропульсивного комплекса, выполняемой на основе фактически измеренных геометрических параметров гребного винта.
Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что производят замер геометрических параметров гребного винта с последующим расчетом коррекции эксплуатационных характеристик пропульсивного комплекса, позволяющих продлить срок эксплуатации гребного винта.
Предлагаемый способ является новым: отличие от прототипа - устранение сварочных операций. Совокупность существенных признаков изобретения приводит к новому техническому результату - снижению трудоемкости, стоимости ремонта и продлению срока эксплуатации гребных винтов.
R
Изобретение поясняется расчетом массовых и пропульсивных характеристик в зависимости от отклонений геометрических параметров гребного винта от номинальных значений при помощи выведенных математическим анализом зависимостей, которые позволяют произвести количественную оценку эксплуатационных характеристик при известных отклонениях радиуса δ гребного винта, а также длины, шага и толщины цилиндрических сечений лопастей гребного винта.
Известно, что при отличии геометрии гребного винта от расчетного происходит рассогласование энергетической установки и движителя. У гребного винта, правильно спроектированного для номинальных условий, при максимальной частоте вращения отбирается наибольшая мощность энергетической установки. КПД такого гребного винта выше в сравнении как с гидродинамически тяжелым, так и с гидродинамически легким гребным винтом. В случае использования гидродинамически тяжелого гребного винта происходит недобор оборотов и мощности, в то время как при гидродинамически легком гребном винте номинальные обороты отбираются, однако не обеспечиваются потребление номинальной мощности и достижение необходимого упора. Таким образом, предлагаемый расчет КПД, упора, скорости хода судна и максимальной частоты вращения гребного винта позволяет количественно определить их изменение от номинального и сделать вывод по продлению срока эксплуатации гребного винта.
Последовательность расчета выполняют в следующем порядке:
<mrow><msub><mi>K</mi><mrow><msub><mi>n</mi><mi>T</mi></msub></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>K</mi><mrow><msub><mi>n</mi><mi>T</mi></msub></mrow></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>K</mi><mrow><msub><mi>T</mi><mn>0</mn></msub></mrow></msub></mrow><mrow><msubsup><mi>J</mi><mn>0</mn><mn>2</mn></msubsup></mrow></mfrac><mtext>,        </mtext><mrow><mo>(</mo><mtext>1</mtext><mo>)</mo></mrow></mrow>
1. Определяют постоянную
по формуле
<mrow><msub><mi>K</mi><mrow><msub><mi>T</mi><mn>0</mn></msub></mrow></msub></mrow>
где
- коэффициент упора гребного винта на рабочем режиме при номинальной геометрии;
0
J - поступь гребного винта на рабочем режиме при номинальной геометрии.
<mrow><msub><mi>K</mi><mi>T</mi></msub><mo>=</mo><msub><mi>K</mi><mrow><msub><mi>n</mi><mi>T</mi></msub></mrow></msub><mo>⋅</mo><msup><mi>J</mi><mn>2</mn></msup><mo>,</mo></mrow>
2. Строят параболу
T
где K - коэффициент упора;
J - рабочая поступь гребного винта.
i
<mrow><msub><mi>K</mi><mrow><msub><mi>T</mi><mi>i</mi></msub></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>K</mi><mrow><msub><mi>T</mi><mi>i</mi></msub></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>J</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
<mrow><msub><mi>K</mi><mrow><msub><mi>n</mi><mi>T</mi></msub></mrow></msub><mo>⋅</mo><msup><mi>J</mi><mn>2</mn></msup></mrow>
3. Определяют относительную поступь J и коэффициент упора
по точке пересечения кривой
и параболы
.
<mrow><msub><mi>K</mi><mrow><msub><mi>Q</mi><mi>i</mi></msub></mrow></msub></mrow>
<mrow><msub><mi>K</mi><mrow><msub><mi>Q</mi><mi>i</mi></msub></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mi>J</mi><mo>)</mo></mrow></mrow>
i
4. Находят значение коэффициента момента
при известной поступи J с использованием кривой
.
<mrow><msub><mi>n</mi><mrow><mi>н</mi><mi>о</mi><msub><mi>м</mi><mi>i</mi></msub></mrow></msub><mrow><mo>(</mo><mrow><mn>1</mn><mo>/</mo><mi>c</mi></mrow><mo>)</mo></mrow></mrow>
5. Определяют значение максимальной частоты вращения
:
<mrow><msub><mi>K</mi><mrow><msub><mi>Q</mi><mi>i</mi></msub></mrow></msub><msubsup><mi>n</mi><mrow><mi>н</mi><mi>о</mi><msub><mi>м</mi><mi>i</mi></msub></mrow><mn>2</mn></msubsup><mo>=</mo><msub><mi>K</mi><mrow><msub><mi>Q</mi><mn>0</mn></msub></mrow></msub><msubsup><mi>n</mi><mrow><mi>н</mi><mi>о</mi><msub><mi>м</mi><mn>0</mn></msub></mrow><mn>2</mn></msubsup><mtext>.                                           </mtext><mrow><mo>(</mo><mtext>2</mtext><mo>)</mo></mrow></mrow>
i
6. Полную скорость хода V (м/с) определяют по формуле:
<mrow><msub><mi>V</mi><mi>i</mi></msub><mo>=</mo><msub><mi>J</mi><mi>i</mi></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>n</mi><mrow><mi>н</mi><mi>о</mi><msub><mi>м</mi><mi>i</mi></msub></mrow></msub><mo>⋅</mo><msub><mi>D</mi><mn>0</mn></msub><mtext>,                                                  </mtext><mrow><mo>(</mo><mtext>3</mtext><mo>)</mo></mrow></mrow>
0
где D - диаметр гребного винта.
7. КПД η гребного винта выразится в виде:
<mrow><msub><mi>η</mi><mi>i</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>J</mi><mi>i</mi></msub></mrow><mrow><mn>2</mn><mi>π</mi></mrow></mfrac><mfrac><mrow><msub><mi>K</mi><mrow><msub><mi>T</mi><mi>i</mi></msub></mrow></msub></mrow><mrow><msub><mi>K</mi><mrow><msub><mi>Q</mi><mi>i</mi></msub></mrow></msub></mrow></mfrac><mtext>.                                                            </mtext><mrow><mo>(</mo><mtext>4</mtext><mo>)</mo></mrow></mrow>
Кривые действия гребного винта изображены на чертеже.
Полученные значения скорости хода, КПД позволяют определить их относительное изменение от номинальных значений. Величина относительного изменения КПД и скорости позволяют сделать заключение о соответствии фактических геометрических параметров гребного винта требуемым эксплуатационным характеристикам. Диапазон отклонений геометрических параметров гребного винта рассчитывается как разница между фактическими геометрическими параметрами гребного винта и номинальными геометрическими параметрами.
Таким образом, предлагаемый способ расчета диапазона отклонений геометрических параметров гребного винта позволяет продлить срок эксплуатации гребного винта, гарантировать его надежность, уменьшить трудоемкость и стоимость восстановления гребного винта за счет полного или частичного отказа от ремонта сваркой на основании вышеуказанного способа.
Источники информации
1. ОСТ5Р.9782-2004. Винты гребные из сплавов на медной основе. Исправление дефектов и повреждений. Типовой технологический процесс.
2. РД5.УЕИА.3369-2003. Винты гребные стальные. Устранение дефектов и повреждений. Типовой технологический процесс.