Пустотілий гідрореактівний гребний гвинт

Реферат: Винахід належить до пустотілих гідрореактивних гребних гвинтів. Гвинт містить встановлені на циліндричній маточині гребні лопаті, кожна з яких має нагнітальну і всмоктуючу поверхні і серповидну форму. Згідно з винаходом, кожна лопать виконана пустотілою, а на циліндричній маточині встановлені вхідні пристрої для лопатей у вигляді радіальних пластин, що утворюють турбіну з боку всмоктуючої поверхні лопаті, причому пластини переходять у радіальні дугоподібні нервюри. Нервюри в пустотілій гідродинамічній лопаті утворюють канали відцентрового розгону води, що закінчуються соплами Лаваля, а за ними по ходу кожного каналу встановлено по направляючій пластині для спрямування прискореного струменя під кутом 90° до лопаті і паралельно осі гвинта у відповідне вікно з боку нагнітаючої поверхні лопаті. Винахід забезпечує збільшення коефіцієнта корисної дії, збільшення сумарної тяги гребного гвинта. UA 108917 C2 (12) UA 108917 C2 UA 108917 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Винахід належить до двигунів для надводного і підводного транспорту і може бути використаний на пасажирському, військовому транспорті і бойових торпедах. Конструкція пустотілих судових гребних гвинтів за патентом SU № 302884 (бюлетень № 15, опублікований 28.04.1971 р.) прийнята як найбільш близький аналог. У даній конструкції передня і задня стінки з'єднані між собою по кромках і утворюють, відповідно, нагнітальну і всмоктувальну гвинтові поверхні, виконані з окремих секцій із стиками по горизонтальних плоскостях, які мають внутрішній силовий набір (горизонтальні і вертикальні ребра жорсткості). Однак, у зазначеній конструкції лопаті гребного гвинта передбачено наявність симетричного контуру лопаті, призначеного тільки для зниження ваги конструкції лопаті, при якому не передбачено забезпечення завдання збільшення ККД. Недоліком існуючих гребних гвинтів є те, що при обертанні гвинта, вода не тільки зміщається робочими похилими поверхнями лопатей уздовж осі обертання гвинта, але і за рахунок створюваної відцентрової сили частина маси води спрямовується в радіальному напрямку вздовж лопатей і в кінці лопатей зривається з них, вдавлюючись в оточуючу гвинт нерухому масу води, передаючи їй кінетичну енергію, отриману при радіальному русі великої маси вздовж лопатей, знижуючи тим самим ККД роботи гвинта. В основу винаходу поставлено задачу збільшення ККД за рахунок відцентрового гідрореактивного способу шляхом використання кінетичної відцентрової енергії маси води, зменшення ваги гвинта. Поставлена задача вирішується тим, що кожна лопать виконана пустотілою, а на циліндричній маточині встановлені вхідні пристрої для лопатей у вигляді радіальних пластин, що утворюють турбіну з боку всмоктуючої поверхні лопаті, причому пластини переходять у радіальні дугоподібні нервюри, які в пустотілій гідродинамічній лопасті утворюють канали відцентрового розгону води, що закінчуються соплами Лаваля, а за ними по ходу кожного каналу встановлено по направляючій пластині для спрямування прискореного струменя під кутом 90° до лопаті і паралельно осі гвинта у відповідне вікно з боку нагнітальної поверхні лопаті. Виконання пустотілої лапаті, контур якої має серповидну форму з внутрішнім розрахуванням нервюр і соплам Лаваля забезпечується характеристика міцності. Геометрична форма гребного гвинта суть і ефективність якого полягає у відмінності форми лопаті від симетричної в тому, що забезпечується отримання підвищених тягових якостей з одночасною мінімізацією рівня докавітаційного низькочастотного акустичного випромінювання, викликаного обтіканням лопатей в неоднорідному полі швидкостей, шляхом зриву відцентрового обтікання в радіальному напрямку, з боку нагнітання, відцентрової реактивної струменем, створюючи відхилення на кут 90°, підсумовуючи тягу гвинта, збільшення ККД. Пропоноване технічне рішення представлене на кресленнях. Фіг. 1 - загальний вигляд пустотілого гідрореактивного гребного гвинта з вхідною всмоктуючої турбіною з боку всмоктування. Фіг. 2 - сполучення всмоктуючої турбіни з нервюрами лопатей вбудованих всередині Фіг. 3 - внутрішнє розташування всмоктуючої турбіни, нервюр зі звужуючими соплами Лаваля, відбивачами, які забезпечують кут відхилення реактивного струменя. Фіг. 4 - загальний вигляд пустотілого гідрореактивного гребного гвинта, з боку нагнітання, з вікнами виходу гідравлічного реактивного струменя. Фіг. 5 - гідродинамічний контур з відбивачами реактивного струменя. Фіг. 6 - розріз лопатки і рух води всередині і в зовнішньому середовищі. Пустотілий гідрореактивний гребний гвинт складається з: 1 - маточини, 2 - всмоктуючої турбіни, 3 - лопаті, 4 - нервюри, 5 - сопла Лаваля, 6 - відбивачів реактивного струменя, 7 - вікна виходу реактивного струменя на обшивці нагнітання, 8 - геометрична гідродинамічна форма перерізу лопаті, 9 - обтічника, 10 - обшивки лопаті зі всмоктуючого боку, 11 - обшивки лопаті з боку нагнітання, 12 - посадкового місця вала. Гідрореактивний гребний гвинт працює таким чином. При обертанні маточини 1, всмоктуючої турбіни 2 і лопаті 3 виникає поступальний рух у зв'язку з вгвинчуванням лопаті 3 у водне середовище. При цьому утворюється потік, що набігає, який створює перед турбіною 2 тиск. Так як турбіна 2 своїми лопатями захоплює воду під деяким тиском, то на лопатках виникає відцентрова сила посилаюча потік води в канал розгону F, утворений нервюрами 4. Чим більше швидкість потоку, що набігає, тим більше сумарний тиск і швидкість води в каналі розгону F перед горловиною Μ сопла Лаваля 5. Так як обсяг води в каналі відцентрового розгону F і тиск високий перед соплом Лаваля 5, то вода, проходячи через 1 UA 108917 C2 5 горловину Μ, отримує прискорення, потрапляючи в обсяг, який розширює, в якому знаходяться відбивачі 6 реактивного струменя V утворюючи реактивну тягу гребного гвинта W. Відцентрова реактивна струмінь V вийшовши з вікон 7 нагнітаючої обшивки 11, захоплює створюваної відцентрової сили частину маси води К, яка спрямовується в радіальному напрямку, вздовж нагнітальної обшивки лопаті і в кінці лопаті змінює свій напрямок, під впливом кінетичної енергії відцентрової сили V, змінюючи свій кут на 90° збільшує сумарну тягу гребного гвинта. ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 10 15 Пустотілий гідрореактивний гребний гвинт, що містить встановлені на циліндричній маточині гребні лопаті, кожна з яких має нагнітальну і всмоктуючу поверхні і серповидну форму, який відрізняється тим, що кожна лопать виконана пустотілою, а на циліндричній маточині встановлені вхідні пристрої для лопатей у вигляді радіальних пластин, що утворюють турбіну з боку всмоктуючої поверхні лопаті, причому пластини переходять у радіальні дугоподібні нервюри, які в пустотілій гідродинамічній лопаті утворюють канали відцентрового розгону води, що закінчуються соплами Лаваля, а за ними по ходу кожного каналу встановлено по направляючій пластині для спрямування прискореного струменя під кутом 90° до лопаті і паралельно осі гвинта у відповідне вікно з боку нагнітальної поверхні лопаті. 2 UA 108917 C2 3 UA 108917 C2 4 UA 108917 C2 Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5