RU2161106C1

RU2161106C1 - Screw propeller

Info

Publication number: RU2161106C1
Application number: RU2000115011A
Authority: RU
Inventors: В.М. Ходукин
Original assignee: Ходукин Владимир Михайлович
Priority date: 2000-06-14
Filing date: 2000-06-14
Publication date: 2000-12-27

Abstract

FIELD: shipbuilding and aviation; designing screw propellers for operation in gaseous media; surface and submarine ships, aircraft, helicopters, snowplanes and other similar transport facilities. SUBSTANCE: screw propeller includes propeller and nozzle inside which propeller is located. Propeller is located in plane of inlet section. Nozzle is made in form of funnel at smooth change from cone of funnel to its tube. Ratio of area of funnel inlet section to area of tube section satisfies the following condition:

, where S_in is funnel inlet section area and S_t is tube sectional area. EFFECT: reduced cavitation and noise effects; enhanced efficiency. 1 dwg

Description

Изобретение относится к движителям для жидкой и газовой среды, т.е. приспособлениям, создающим тягу за счет взаимодействия с движущейся или неподвижной средой. Например, движители надводных или подводных судов, самолетов, вертолетов, аэросаней, в частности к судостроению, а именно к судовым движителям в составе гребной винт-насадка для судов и других плавсредств. The invention relates to propulsors for liquid and gaseous media, i.e. devices that create traction due to interaction with a moving or stationary medium. For example, movers of surface or submarine ships, airplanes, helicopters, snowmobiles, in particular to shipbuilding, namely to ship propellers as part of a propeller-nozzle for ships and other boats.

Известны судовые движители, состоящие из гребного винта с расположенной перед ним насадкой. Чаще всего такая насадка имеет в продольном сечении крыльевой профиль, а гребной винт имеет свободные (незакрепленные) концы лопастей и размещен на возможно близком расстоянии за насадкой (см. патент России N 1775325, МПК: B 03 H 5/14, опублик. 1992 г., Б.И. N 42). Known ship propulsors, consisting of a propeller with a nozzle located in front of it. Most often, such a nozzle has a wing profile in the longitudinal section, and the propeller has free (loose) ends of the blades and is placed as close as possible behind the nozzle (see Russian patent N 1775325, IPC: B 03 H 5/14, published 1992; ., B.I. N 42).

Основными недостатками такого технического решения являются сравнительно небольшая по сравнению с винтом в насадке сила тяги и вибрация движителя. The main disadvantages of this technical solution are the relatively small traction and propulsion vibration compared to the screw in the nozzle.

Известен движительный комплекс судна, содержащий гребной винт и направляющую насадку, представляющую собой кольцо, имеющее в продольных сечениях форму аэродинамического профиля и охватывающее с малым зазором кромки лопастей гребного винта (Басин А.М. и Миниович И.Я. Теория и расчет гребных винтов, Судпромгиз, 1965, с. 648). A propulsion system of a vessel is known, comprising a propeller and a guide nozzle, which is a ring having an aerodynamic profile in longitudinal sections and covering with a small gap the edges of the propeller blades (Basin A.M. and Miniovich I.Ya. Theory and calculation of propellers, Sudpromgiz, 1965, p. 648).

Устройство подвержено аэрозионному разрушению вследствие кавитационных явлений на концевых сечениях лопастей гребного винта и щелевой кавитации, наблюдающейся в пространстве между концевыми кромками лопастей и внутренней поверхностью насадки. The device is subject to aerosol destruction due to cavitation phenomena at the end sections of the propeller blades and slot cavitation observed in the space between the end edges of the blades and the inner surface of the nozzle.

Известен винтовой движитель, содержащий винт и конусную насадку, причем винт расположен внутри насадки (Патент России N 2128126, МПК: В 63 Н 5/14, опублик. 1999, бюл. N 9). Указанное устройство принято нами за прототип. Known screw propeller containing a screw and a conical nozzle, and the screw is located inside the nozzle (Russian Patent N 2128126, IPC: 63 H 5/14, published. 1999, bull. N 9). The specified device is accepted by us as a prototype.

Прототип, как и аналоги, имеет общий недостаток: подвержен аэрозионному разрушению вследствие кавитационных явлений на концевых сечениях лопастей гребного винта, низкий КПД, высокий уровень шума. The prototype, like analogues, has a common drawback: it is subject to aerosol destruction due to cavitation phenomena at the end sections of the propeller blades, low efficiency, high noise level.

Настоящее изобретение устраняет указанные недостатки. The present invention eliminates these disadvantages.

Техническим результатом изобретения является уменьшение кавитации, снижение шумовых эффектов, повышение КПД. The technical result of the invention is to reduce cavitation, reduce noise effects, increase efficiency.

Технический результат достигается тем, что в винтовом движителе, содержащем винт и насадку, когда винт расположен внутри насадки, винт расположен в плоскости входного среза насадки, а насадка выполнена в виде воронки с плавным переходом от конуса воронки к ее трубке, причем отношение площади входного сечения воронки к площади сечения трубки удовлетворяет условию
1,1<S_вх/S_тр≤2,5,
где S_вх - площадь входного сечения воронки,
S_тр - площадь сечения трубки.The technical result is achieved in that in a screw propeller containing a screw and a nozzle, when the screw is located inside the nozzle, the screw is located in the plane of the inlet section of the nozzle, and the nozzle is made in the form of a funnel with a smooth transition from the cone of the funnel to its tube, and the ratio of the input section area funnels to the cross-sectional area of the tube satisfies the condition
1.1 <S _I / S _tr ≤2.5,
where S _I - the area of the inlet section of the funnel,
S _Tr - the cross-sectional area of the tube.

Сущность изобретения поясняется на чертеже, где 1 - винт, 2 - воронкообразная насадка, d_вх - внутренний входной диаметр воронки, d_тр - внутренний диаметр трубки.The invention is illustrated in the drawing, where 1 is a screw, 2 is a funnel-shaped nozzle, d _in - the inner input diameter of the funnel, d _tr - the inner diameter of the tube.

Устройство работает следующим образом. Набегающий поток во входной горловине воронки 2 нагнетается винтом 1 (или компрессором). В потоке повышается давление. Направление потока на чертеже показано стрелками. Далее, проходя плавное сужение воронки, поток ускоряется (без завихрений). Ускоренный поток выбрасывается через выходное отверстие воронкообразной насадки 2, где он, взаимодействуя с окружающими слоями внешней воды, разгоняет их, обеспечивая дополнительный импульс давления внешней поверхности воронкообразной насадки 2. Сопротивление потоку, создаваемое плавным сужением воронкообразной насадки 2, обеспечивает повышение давления на выходном сечении винта 1 (или компрессора), что одновременно обеспечивает и увеличение давления у входного сечения воронкообразной насадки 2. Эти явления обеспечивают ослабление и (даже) исчезновение кавитации, повышают эффективность работы винта 1 (компрессора), снижают шумы. The device operates as follows. The incoming flow in the inlet of the funnel 2 is pumped by screw 1 (or compressor). The pressure rises in the flow. The direction of flow in the drawing is shown by arrows. Further, passing a smooth narrowing of the funnel, the flow accelerates (without turbulence). The accelerated flow is ejected through the outlet of the funnel-shaped nozzle 2, where it, interacting with the surrounding layers of external water, accelerates them, providing an additional pressure impulse to the outer surface of the funnel-shaped nozzle 2. The flow resistance created by the smooth narrowing of the funnel-shaped nozzle 2 provides an increase in pressure at the outlet section of the screw 1 (or compressor), which simultaneously provides an increase in pressure at the inlet section of the funnel-shaped nozzle 2. These phenomena provide attenuation and ( even) the disappearance of cavitation, increase the efficiency of the screw 1 (compressor), reduce noise.

Если приведенное выше отношение площадей входного сечения воронки и сечения трубки меньше или равно 1,1, то никакого эффекта по сравнению с цилиндрической или кольцевой насадками не наблюдается. При отношении площадей больше чем 2,5 нарушается ламинарное течение, вода в самой воронкообразной насадке 2 закручивается и эффективность работы движителя резко падает. If the above ratio of the areas of the inlet section of the funnel and the tube section is less than or equal to 1.1, then no effect is observed compared with the cylindrical or ring nozzles. When the ratio of the areas is more than 2.5, the laminar flow is disturbed, the water in the funnel-shaped nozzle 2 itself is twisted and the propulsion efficiency drops sharply.

Claims

A screw mover comprising a screw and a nozzle, the screw being located inside the nozzle, characterized in that the screw is located in the cavity of the inlet section of the nozzle, and the nozzle is made in the form of a funnel with smooth transitions from the cone of the funnel to its tube, and the ratio of the area of the inlet section of the funnel to the area tube section satisfies the condition
1.1 <S _I / S _tr ≤ 2.5,
where S _in - the area of the inlet section of the funnel;
S _Tr - the cross-sectional area of the tube.