Гребной винт
Полезная модель относится к области гидродинамики и может быть применена для современных скоростных аппаратов, движущихся в воде целиком или частично скоростных лопастных устройств, которые используются в различных отраслях народного хозяйства, преимущественно в судостроении, а именно для гребных винтов. В гребном винте, содержащем ступицу и лопасти, в каждой из которых выполнены сквозные отверстия, каждая лопасть выполнена в виде тонкой, предпочтительно плоской упругой пластины, выполненной с обтекаемыми кромками, при этом на участке, примыкающем к ступице, лопасть деформирована с образованием складки таким образом, что лопасти придан заданный наклон к плоскости перпендикулярной продольной оси ступицы, кроме того конструктивные параметры лопастей определены по формуле: 
где Wt - момент сопротивления лопасти кручению; В - ширина лопасти; Dj - диаметр i-ого отверстия; 
- толщина лопасти, при этом сквозные отверстия направлены перпендикулярно рабочим поверхностям лопастей, в каждом продольном сечении лопасти суммарная площадь сквозных отверстий не превышает половины площади сечения лопасти, а их диаметр не превышает 5 толщин лопасти. Техническим результатом является повышение эффективности работы гребного винта вследствие следующих факторов: снижение температуры поверхности лопастей за счет их упругой деформации; уменьшение гидродинамического сопротивления за счет образования так называемых искусственных каверн в виде сквозных отверстий, создающих эффект удержания пограничного слоя; возможность определения оптимального расположения сквозных отверстий при известном направлении деформаций позволяет повысить надежность конструкции при длительной эксплуатации; снижение трудоемкости и материалоемкости. 2 ил.
Полезная модель относится к области гидродинамики и может быть применена для современных скоростных аппаратов, движущихся в воде целиком или частично скоростных лопастных устройств, которые используются в различных отраслях народного хозяйства, преимущественно в судостроении, а именно для гребных винтов.
Одной из самых актуальных проблем при работе двигателей малых и крупных судов является кавитация жидкости при движении - образование газовых пузырьков при пониженном давлении, которые стремятся сжаться с такой силой, что в результате образуются вмятины и дыры. Разница давлений вдоль кромок лопастей возникает при вращении винта, который перегоняет жидкость из одной камеры насоса в другую.
Одной из причин кавитации лопастей гребных винтов является нагрев поверхности, значительно понижающий предел текучести (напряжение, соответствующее началу заметных пластических деформаций и сопровождающихся разогревом материала).
Известен винтовой движитель (см. патент РФ 2200113, МПК В63Н 1/24, В64С 11/24, дата публикации 10.03.2003), содержащий пустотелые лопасти, соединенные через внутренний канал с внешней средой и имеющие на засасывающей поверхности локальную систему выпускных отверстий.
К недостаткам данной конструкции можно отнести повышенную трудоемкость изготовления.
В качестве ближайшего аналога принят гребной винт (см. патент РФ 2094304, МПК В63Н 1/18, В63Н 1/26, дата публикации 27.10.1997), содержащий ступицу с лопастями, в каждой из которых выполнены сквозные отверстия.
Недостатками ближайшего аналога являются повышенная материалоемкость и нагрев поверхностей лопастей гребного винта в процессе эксплуатации.
Технической задачей данной полезной модели является разработка гребного винта с улучшенными эксплуатационными характеристиками.
Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, выражается в повышении эффективности работы гребного винта вследствие следующих факторов:
- снижение температуры поверхности лопастей за счет их упругой деформации;
- уменьшение гидродинамического сопротивления за счет образования так называемых искусственных каверн в виде сквозных отверстий, создающих эффект удержания пограничного слоя;
- возможность определения оптимального расположения сквозных отверстий при известном направлении деформаций позволяет повысить надежность конструкции при длительной эксплуатации;
- снижение трудоемкости и материалоемкости.
Поставленная задача решается тем, что в гребном винте, содержащем ступицу и лопасти, в каждой из которых выполнены сквозные отверстия, каждая лопасть выполнена в виде тонкой, предпочтительно плоской упругой пластины, выполненной с обтекаемыми кромками, при этом на участке, примыкающем к ступице, лопасть деформирована с образованием складки таким образом, что лопасти придан заданный наклон к плоскости перпендикулярной продольной оси ступицы, кроме того конструктивные параметры лопастей определены по формуле:
где Wt - момент сопротивления лопасти кручению;
В - ширина лопасти;
Dj - диаметр i-ого отверстия;
- толщина лопасти,
При этом сквозные отверстия направлены перпендикулярно рабочим поверхностям лопастей, в каждом продольном сечении лопасти суммарная площадь сквозных отверстий не превышает половины площади сечения лопасти, а их диаметр не превышает 5 толщин лопасти. На фиг.1 изображен гребной винт в плане. На фиг.2 изображен вид сбоку лопасти гребного винта. На чертежах показана ступица 1, на которой закреплены лопасти 2, деформированные с образованием складки 3, причем в каждой из лопастей 2 выполнены сквозные отверстия 4. Толщина лопасти гребного винта показана условно.
Заявляемое устройство работает следующим образом. При вращении надетого на гребной вал (на чертежах не показан) гребного винта возникает разница давлений на нагнетающих и засасывающих поверхностях лопастей 2, вследствие чего образуется подъемная сила, одна из составляющих которой направлена противоположно направлению движения судна и создает упор - силу, толкающую судно вперед.
Сквозные отверстия 4, через которые происходит переток жидкости с нагнетающих на засасывающие поверхности лопастей 2, создают эффект удержания пограничного слоя и тем самым позволяют уменьшить кавитацию, а выполнение лопастей 2 в виде тонких, предпочтительно плоских упругих пластин позволяет снизить температуру рабочих поверхностей.
Гребной винт, содержащий ступицу и лопасти, в каждой из которых выполнены сквозные отверстия, отличающийся тем, что каждая лопасть выполнена в виде тонкой, предпочтительно плоской упругой пластины, выполненной с обтекаемыми кромками, при этом на участке, примыкающем к ступице, лопасть деформирована с образованием складки таким образом, что лопасти придан заданный наклон к плоскости, перпендикулярной продольной оси ступицы, кроме того, конструктивные параметры лопастей определены по формуле
,
где Wt - момент сопротивления лопасти кручению;
В - ширина лопасти;
Dj - диаметр i-го отверстия;
- толщина лопасти,
при этом сквозные отверстия направлены перпендикулярно рабочим поверхностям лопастей, в каждом продольном сечении лопасти суммарная площадь сквозных отверстий не превышает половины площади сечения лопасти, а их диаметр не превышает 5 толщин лопасти.
