RU2222470C2

RU2222470C2 - Propeller for surface and underwater transport

Info

Publication number: RU2222470C2
Application number: RU2001119873/11A
Authority: RU
Inventors: ков Н.В. Земл; Н.В. Земляков
Original assignee: Орловский государственный технический университет
Priority date: 2001-07-17
Filing date: 2001-07-17
Publication date: 2004-01-27

Abstract

FIELD: propellers for surface and underwater transport; passenger transport and warships. SUBSTANCE: proposed propeller has flat blades mounted on hub and provided with end fences bent towards working surface through angle of 1-90 deg. Maximum height of each bent fence relative to plane of working surface of blade is within 1-10% of propeller diameter. Maximum height of each fence relative to working surface of blade may be equal to 6% of propeller diameter. EFFECT: enhanced efficiency at thrust increment of 30-50%. 2 cl, 4 dwg

Description

Изобретение относится к технике движителей для надводного и подводного транспорта и может быть использовано на пассажирских и военных кораблях, катерах, яхтах, подводных лодках, боевых торпедах. The invention relates to the technology of propulsors for surface and underwater vehicles and can be used on passenger and military ships, boats, yachts, submarines, combat torpedoes.

Известные гребные винты для надводного и подводного транспорта, выполненные в виде осесимметричного тела вращения, имеющие вдоль оси вращения цилиндрический вал на поверхности которого перпендикулярно установлены плоскопрофильные гребные лопасти, поверхности которых относительно плоскости вращения повернуты на определенный угол, что при вращении винта позволяет каждой лопасти, как наклонной поверхности, внедряться передней кромкой в массу воды и передвигать ее, обеспечивая этим реактивную силу кораблю вдоль оси вращения винта [1], [2], [3]. Known propellers for surface and underwater transport, made in the form of an axisymmetric body of revolution, having a cylindrical shaft along the axis of rotation on the surface of which are plane-shaped propeller blades perpendicularly mounted, the surfaces of which are rotated by a certain angle relative to the plane of rotation, which allows each blade to rotate when the screw rotates inclined surface, penetrate the leading edge into the mass of water and move it, thereby providing reactive power to the ship along the axis of rotation of the screw [1], [2] , [3].

Недостатком известных гребных винтов является то, что при вращении винта, омывающая его вода не только смещается рабочими наклонными поверхностями лопастей вдоль оси вращения винта, но за счет создаваемой центробежной силы часть массы воды устремляется в радиальном направлении вдоль лопастей и в конце лопастей срывается с них, вдавливаясь в окружающую винт неподвижную массу воды, передавая ей кинетическую энергию, полученную при радиальном движении большой массы воды вдоль лопастей, снижая тем самым КПД работы винта. A disadvantage of the known propellers is that when the screw rotates, the water washing it is not only displaced by the working inclined surfaces of the blades along the axis of rotation of the screw, but due to the generated centrifugal force, part of the mass of water rushes in the radial direction along the blades and breaks off them at the end of the blades, pressing a fixed mass of water into the surrounding screw, transferring to it the kinetic energy obtained by radial movement of a large mass of water along the blades, thereby reducing the efficiency of the screw.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является гребной винт, у которого концы всех лопастей отогнуты под прямым или иным углом к рабочей поверхности лопасти [4]. The closest technical solution, selected as a prototype, is a propeller, in which the ends of all blades are bent at a right or different angle to the working surface of the blade [4].

Недостатком такого известного технического решения является то, что величина отогнутых концов лопастей, то есть их высота относительно плоскостей рабочих поверхностей не определена. А эта высота, при определенных ее значениях, может не только увеличивать тягу гребного винта, но и уменьшать ее за счет увеличения гидравлического сопротивления таких лопастей винта. The disadvantage of this known technical solution is that the magnitude of the bent ends of the blades, that is, their height relative to the planes of the working surfaces is not defined. And this height, at certain values, can not only increase the propeller thrust, but also reduce it by increasing the hydraulic resistance of such rotor blades.

Задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в увеличении коэффициента полезного действия гребного винта. The problem to which the invention is directed, is to increase the efficiency of the propeller.

Это достигается тем, что гребной винт для надводного и подводного транспорта, содержащий установленные на ступице цилиндрической, эллипсоидной или другой осесимметричной формы гребные плоскопрофильные лопасти, имеющие передние и задние кромки, причем одна из двух поверхностей - рабочая, а лопасти выполнены с торцевыми гребнями, загнутыми в сторону рабочей поверхности на угол 1-90^o, и максимальная высота каждого загнутого гребня относительно плоскости рабочей поверхности лопасти находится в интервале от 1 до 10% от величины диаметра винта, при этом максимальная высота каждого гребня относительно рабочей поверхности лопасти составляет 6% от диаметра винта.This is achieved by the fact that the propeller for surface and underwater transport, containing mounted on the hub of a cylindrical, ellipsoid or other axisymmetric shape, rowing plane-shaped blades having front and rear edges, one of the two surfaces being working, and the blades are made with end ridges curved in the direction of the working surface at an angle of 1-90 ^o , and the maximum height of each curved ridge relative to the plane of the working surface of the blade is in the range from 1 to 10% of the diameter of the screw, while the maximum height of each ridge relative to the working surface of the blade is 6% of the diameter of the screw.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен вид четырехлопастного винта вдоль оси; на фиг.2 - вид винта по стрелке А; на фиг.3 изображено сечение Б-Б одной лопасти; на фиг.4 изображен вид фиг.3. The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows a view of a four-blade screw along the axis; figure 2 is a view of the screw in arrow A; figure 3 shows a section bB of one blade; figure 4 shows a view of figure 3.

В статическом исполнении гребной винт выполнен из ступицы 1, поверхность которой может быть цилиндрической, эллипсоидной или другой осесимметричной формы. К поверхности ступицы 1 прикреплены сбалансировано по винтовым проекциям 2 лопасти 3, каждая из которых имеет переднюю кромку 4, заднюю кромку 5 и рабочую поверхность 6. Каждая лопасть 3 имеет торцевой гребень 7, который загнут относительно поверхности 6 на угол α. Гребень 7 каждой лопасти 3 имеет переднюю кромку 8. In the static version, the propeller is made of a hub 1, the surface of which can be cylindrical, ellipsoid, or other axisymmetric in shape. The blades 3, each of which has a leading edge 4, a trailing edge 5 and a working surface 6, are attached to the surface of the hub 1 in a balanced projection along the screw projections. Each blade 3 has an end ridge 7, which is bent relative to the surface 6 by an angle α. The ridge 7 of each blade 3 has a leading edge 8.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Гребной винт диаметром D соосно ступицы 1 прикреплен к ведущему валу 9. При вращении винта, охватывающая все лопасти 3, вода начинает перемещаться рабочими поверхностями 6. При этом рабочая поверхность 6 выполняет роль наклонной поверхности. По такой наклонной поверхности 6 вода перемещается от передней кромки 4 к задней кромке 5. При быстром вращении винта омывающая его вода получает большую величину центробежной силы, которая направлена радиально вдоль лопастей 3, поэтому перемещаемая центробежной силой масса воды несет в себе и большую величину кинетической энергии. Вся масса воды, перемещенная центробежной силой к гребням 7, изменяет свое направление на угол (180^o-α) и начинает движение вдоль оси винта, передавая ему дополнительную кинетическую энергию и увеличивая этим суммарную тягу винта, это позволяет реализовать поставленную задачу и повысить КПД гребного винта.A rowing screw with a diameter D coaxially of the hub 1 is attached to the drive shaft 9. During rotation of the screw, covering all the blades 3, water begins to move along the working surfaces 6. In this case, the working surface 6 acts as an inclined surface. On such an inclined surface 6, water moves from the leading edge 4 to the trailing edge 5. With a fast rotation of the screw, the water washing it receives a large amount of centrifugal force, which is directed radially along the blades 3, so the mass of water moved by the centrifugal force also carries a large amount of kinetic energy . The entire mass of water, moved by centrifugal force to the ridges 7, changes its direction by an angle (180 ^o -α) and begins to move along the axis of the screw, transferring additional kinetic energy to it and increasing the total thrust of the screw, this allows us to realize the task and increase the efficiency of the propeller screw.

Изменение высоты отогнутого гребня каждой лопасти на величину от 1 до 10% от величины диаметра винта оказывает решающее значение на увеличение тяги винта и его КПД. Так как экспериментально установлено, что если высота гребня 7 больше 10% от диаметра винта, то за счет увеличения окружного лобового сопротивления самим гребнем 7 суммарная тяга винта становится такой же, как и у обычного винта, т.е. без отогнутых концевых гребней. Если же высоту гребней 7 уменьшать, то при ее величине, равной 6% от диаметра винта, суммарная тяга становится максимальной. Далее при уменьшении высоты гребней 7 уменьшается и суммарная тяга винта и при ее величине, равной 1%, суммарная тяга становится такой же как и у обычного винта. Changing the height of the bent crest of each blade by 1 to 10% of the diameter of the screw is crucial for increasing the thrust of the screw and its efficiency. Since it has been experimentally established that if the height of the ridge 7 is more than 10% of the diameter of the screw, then by increasing the circumferential drag resistance by the ridge 7 itself, the total thrust of the screw becomes the same as that of a conventional screw, i.e. without bent end ridges. If the height of the ridges 7 is reduced, then with its value equal to 6% of the screw diameter, the total thrust becomes maximum. Further, with a decrease in the height of the ridges 7, the total thrust of the screw decreases, and when its value is 1%, the total thrust becomes the same as that of a conventional screw.

Полезность данного изобретения заключается в создании возможности увеличения быстроходности как надводных, так и подводных кораблей. Экспериментально-лабораторная проверка модельного варианта нового винта давала прирост тяги до 50%. The usefulness of this invention is to create the possibility of increasing the speed of both surface and submarine ships. Experimental and laboratory verification of the model version of the new screw gave an increase in thrust up to 50%.

Источники информации
1. Журнал "Моделист-конструктор" 6, 1989 г., стр. 28-29.Sources of information
1. Magazine "Modeller-designer" 6, 1989, pp. 28-29.

2. Журнал "Моделист-конструктор" 11, 1988 г., стр. 20. 2. The magazine "Model Designer" 11, 1988, p. 20.

3. Журнал "Моделист-конструктор" 6, 1986 г., стр. 6. 3. The magazine "Model Designer" 6, 1986, p. 6.

4. Авторское свидетельство СССР 37506 А, кл. В 63 Н 1/26, 1/28, опубл. 30.06.1934 г. 4. Copyright certificate of the USSR 37506 A, cl. B 63 N 1/26, 1/28, publ. 06/30/1934

Claims

1. Rowing screw for surface and underwater transport, comprising rowing plane-shaped blades mounted on a hub of cylindrical, ellipsoid or other axisymmetric shape, having front and rear edges, one of the two surfaces working, and the blades made with end ridges bent towards the working surface at an angle of 1 ÷ 90 °, characterized in that the maximum height of each curved ridge relative to the plane of the working surface of the blade is in the range of 1-10% of the diameter of the screw.

2. The propeller according to claim 1, characterized in that the maximum height of each ridge relative to the working surface of the blade is 6% of the diameter of the screw.