[go: up one dir, main page]

RU2840558C1 - Propulsion complex of object in water environment - Google Patents

Propulsion complex of object in water environment Download PDF

Info

Publication number
RU2840558C1
RU2840558C1 RU2024122665A RU2024122665A RU2840558C1 RU 2840558 C1 RU2840558 C1 RU 2840558C1 RU 2024122665 A RU2024122665 A RU 2024122665A RU 2024122665 A RU2024122665 A RU 2024122665A RU 2840558 C1 RU2840558 C1 RU 2840558C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
propellers
blade
nozzle
blades
propeller
Prior art date
Application number
RU2024122665A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Валентинович Желваков
Original Assignee
Владимир Валентинович Желваков
Filing date
Publication date
Application filed by Владимир Валентинович Желваков filed Critical Владимир Валентинович Желваков
Application granted granted Critical
Publication of RU2840558C1 publication Critical patent/RU2840558C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: shipbuilding.
SUBSTANCE: invention relates to ship building, particularly, to propulsors, particularly, to screw-nozzle propulsion systems of objects moving in the water environment. Propulsion complex of object in water environment comprises screw propellers and nozzle. Screw propeller hub ends are located in one plane on one line, on curve. Screw propellers perform alternating right and left rotation with loop-shaped blades, form two disk spaces combined at the blade end with a bridge in the form of a nozzle part. Pair blades in their disk spaces are displaced relative to each other by half of blade width and have double-sided segment profile of blades, which is characterized with invariance of blade profile shape along the whole length of curved envelope of blade profile, symmetrical execution of blade width relative to blade mid line. Propeller nozzle is shifted and located between ship hull or underwater object aft end ahead of screw propeller loop blade first disc and comprises straightener blades and outlet cross-section does not extend beyond disc space of every screw.
EFFECT: increasing the thrust and propulsive efficiency of propellers with loop-shaped blades, increasing energy efficiency at all speeds.
2 cl, 2 dwg

Description

Область техникиField of technology

Изобретение относится к судостроению, а именно к движительным устройствам в частности к движительным комплексам типа винт-насадка объектов движущихся в водной среде, и может быть использовано в качестве движителя надводного судна или для перемещения подводных объектов, путем образования струи и создания движущей продольной силы.The invention relates to shipbuilding, namely to propulsion devices, in particular to propulsion systems of the screw-nozzle type for objects moving in an aquatic environment, and can be used as a propulsion device for a surface vessel or for moving underwater objects by forming a jet and creating a driving longitudinal force.

Уровень техникиState of the art

Известны движительные комплексы судов, содержащие гребные винты, установленные с перекрытием дисков винтов, что позволяет повысить гидродинамический КПД таких комплексов.There are known propulsion systems for ships that contain propellers installed with overlapping propeller disks, which makes it possible to increase the hydrodynamic efficiency of such systems.

Однако такие движительные комплексы недостаточно эффективны при высоких значениях коэффициента нагрузки по упору.However, such propulsion systems are not efficient enough at high values of the thrust load coefficient.

Известен также движительный комплекс типа винты в насадке, содержащий два или четыре гребных винта, причем между гребными винтами расположена кормовая часть судна (патент №2101210, МПК B63G 8/00 (1995.01), B63G 8/08 (1995.01), Опубликовано: 10.01.1998) или (патент №2681415, МПК B63G 8/00 (2006.01), Опубликовано: 06.03.2019 Бюл. №7) в котором обтекаемый корпус содержит группу из трех или четырех кормовых маршевых реверсивных водометных движителей. Входные и выходные патрубки движителей жестко закреплены в корпусе аппарата. При этом входные отверстия входных патрубков маршевых движителей выполнены в виде единой кольцевой щели по периметру корпуса аппарата в поперечном сечении, а в выходных отверстиях выходных патрубков кормовых маршевых водометных движителей установлены направляющие пластины.Also known is a propulsion system of the screw-in-nozzle type, comprising two or four propellers, with the stern of the vessel located between the propellers (patent No. 2101210, IPC B63G 8/00 (1995.01), B63G 8/08 (1995.01), Published: 10.01.1998) or (patent No. 2681415, IPC B63G 8/00 (2006.01), Published: 06.03.2019 Bulletin No. 7) in which the streamlined hull contains a group of three or four stern cruising reversible water-jet propulsors. The inlet and outlet pipes of the propulsors are rigidly fixed in the hull of the apparatus. In this case, the inlet openings of the inlet pipes of the cruise propulsors are made in the form of a single annular gap along the perimeter of the apparatus body in cross-section, and guide plates are installed in the outlet openings of the outlet pipes of the aft cruise water-jet propulsors.

Однако такая конструкция приводит к росту габаритов комплекса и снижению его эффективности из-за невозможности снижения потерь с окружными вызванными скоростями, но такая конструкция позволяет создавать разный упор на дисках винтов и повысить управляемость. Возникает необходимость дополнительно ставить группу носовых поперечных движителей для повышения управляемости.However, such a design leads to an increase in the dimensions of the complex and a decrease in its efficiency due to the impossibility of reducing losses with circumferential induced speeds, but such a design allows for the creation of different thrust on the propeller disks and increases controllability. There is a need to additionally install a group of bow transverse thrusters to increase controllability.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению, по своей технической сущности, является движительный комплекс двухвального судна (авт.св. СССР №846395, опубл. 1975), содержащий гребные винты, диски которых размещены в одной плоскости и установлены в насадке с перекрытием дисков винтов, за счет чего достигается повышение гидравлического КПД и уменьшение поперечных габаритов движительного комплекса-прототип.The closest to the proposed invention, in its technical essence, is the propulsion system of a two-shaft vessel (USSR Author's Certificate No. 846395, published 1975), containing propellers, the disks of which are located in one plane and installed in a nozzle with overlapping propeller disks, due to which an increase in hydraulic efficiency and a decrease in the transverse dimensions of the prototype propulsion system are achieved.

Недостатком размещения дисков винтов в одной плоскости с перекрытием дисков винтов с количеством лопастей винтов более 2 не позволяет создавать достаточный упор при высоких нагрузках на малых скоростях вращения винтов в режиме, например, экономического хода с высоким гидравлическим КПД.The disadvantage of placing the propeller disks in the same plane with overlapping propeller disks with more than 2 propeller blades does not allow creating sufficient support under high loads at low propeller rotation speeds in the mode, for example, of economical running with high hydraulic efficiency.

Недостатком данной конструкции является низкое значение тяги и пропульсивного коэффициента полезного действия, а также склонность к кавитации в периферийной области лопасти. На высокой скорости поток воды, перемещаемый центробежной силой на большой скорости, ударяется во внутреннюю стенку кольцевой насадки и создает торможение вращающему моменту винта.The disadvantage of this design is the low value of thrust and propulsive efficiency, as well as the tendency to cavitation in the peripheral area of the blade. At high speed, the water flow, moved by centrifugal force at high speed, hits the inner wall of the annular nozzle and creates braking of the propeller torque.

Раскрытие сущности изобретенияDisclosure of the essence of the invention

Задача изобретения-создание движительного комплекса типа винт-насадка для объекта находящегося в воной среде с высоким гидравлическим КПД при высоких нагрузках на всех режимах работы на прямых курсах, для обеспечения максимального упора на всех скоростях движения при минимальных габаритах движительного комплекса.The objective of the invention is to create a propeller-nozzle type propulsion system for an object located in a water environment with high hydraulic efficiency under high loads in all operating modes on straight courses, to ensure maximum thrust at all speeds of movement with minimum dimensions of the propulsion system.

Технический результат от использования предложенного изобретения - увеличение упора и пропульсивного коэффициента полезного действия гребных винтов с лопастями петлевидной формы, повышение энергетической эффективности на всех скоростях движения.The technical result of using the proposed invention is an increase in the thrust and propulsive efficiency of propellers with loop-shaped blades, and an increase in energy efficiency at all speeds.

Поставленная задача достигается тем, что движительный комплекс объекта находящегося и движущегося в водной среде, содержащий гребные винты и насадку, может иметь от 2 до 5 гребных винтов, ступицы которых расположены в одной плоскости на одной линии, на кривой или в вершинах прямоугольника.The stated task is achieved by the fact that the propulsion system of an object located and moving in an aquatic environment, containing propellers and a nozzle, can have from 2 to 5 propellers, the hubs of which are located in the same plane on the same line, on a curve or at the vertices of a rectangle.

В движительном комплексе количество гребных винтов может быть от 2 до 5, торцы ступиц которых расположены в одной плоскости на одной линии, на кривой, при этом гребные винты выполнены попеременно правого и левого вращения, с лопастями петлевидной формы, образующие два дисковых пространства, объединенных на торце лопасти перемычкой в форме части насадки, при этом парные лопасти в своих дисковых пространствах смещены друг относительно друга на половину ширины лопасти, и имеющие двусторонний сегментный профиль лопастей характеризующийся неизменностью геометрии формы профиля лопасти по всей длине криволинейной огибающей профиля лопасти, симметричным исполнением ширины лопасти относительно средней линии лопасти, насадка винта смещена и располагается между корпусом судна или подводного объекта перед первым диском лопастей петлевых лопастей гребного винта, содержит лопасти спрямляющего аппарата и в выходном сечении не выходит за границы дискового пространства каждого из винтов, при этом валы гребных винтов движительного комплекса подводного объекта могут располагаться под разными углами, при этом оси валов могут пересекаться до и после общего дискового пространства гребных винтов.In the propulsion complex, the number of propellers can be from 2 to 5, the ends of the hubs of which are located in the same plane on the same line, on a curve, while the propellers are made alternately of right and left rotation, with loop-shaped blades, forming two disk spaces, united at the end of the blade by a bridge in the form of part of the nozzle, while the paired blades in their disk spaces are shifted relative to each other by half the width of the blade, and having a two-sided segmented blade profile characterized by the invariance of the geometry of the blade profile shape along the entire length of the curvilinear envelope of the blade profile, symmetrical execution of the blade width relative to the center line of the blade, the screw nozzle is shifted and is located between the hull of the vessel or underwater object in front of the first disk of the blades of the loop blades of the propeller, contains the blades of the straightening apparatus and in the outlet section does not extend beyond the boundaries of the disk space of each of the propellers, while the shafts of the propellers of the propulsion system of the underwater object can be located at different angles, while the axes of the shafts can intersect before and after the common disk space of the propellers.

Стойки крепления насадки имеют угол установки для компенсации закручивания потока гребными винтами, который определяется расчетным путем в зависимости от скорости вращения гребного винта.The nozzle mounting posts have an installation angle to compensate for the flow twisting by the propellers, which is determined by calculation depending on the rotation speed of the propeller.

Лопасти петлевидных гребных винтов имеют двусторонний сегментный профиль, который позволяет обеспечить неизменность геометрии формы профиля лопасти по всей длине криволинейной огибающей профиля лопасти для создания благоприятных условий обтекания профиля потоком и минимизации кавитации и потерь создаваемого давления.The blades of loop-shaped propellers have a double-sided segmented profile, which ensures that the geometry of the blade profile shape remains constant along the entire length of the curved envelope of the blade profile to create favorable conditions for flow around the profile and minimize cavitation and losses of the generated pressure.

Петлевидная форма позволяет снизить кавитационные явления при работе гребного винта, а форма и расположение криволинейной огибающей профиля лопасти гребного винта снижает потери и способствуют улучшению гидродинамических характеристик, и, как следствие, повышению тяги и пропульсивного КПД.The loop shape helps reduce cavitation phenomena during propeller operation, and the shape and location of the curvilinear envelope of the propeller blade profile reduces losses and helps improve hydrodynamic characteristics, and, as a result, increase thrust and propulsive efficiency.

Описанная сложная винтовая поверхность с переменной относительной шириной и переменным разнесением передней и задней части лопасти по ее высоте обеспечивает улучшение гидродинамических характеристик гребного винта. Две засасывающие и две нагнетающие поверхности одной лопасти гребного винта обеспечивают повышение тяговых характеристик винта.The described complex screw surface with variable relative width and variable spacing of the front and rear parts of the blade along its height provides for improvement of the hydrodynamic characteristics of the propeller. Two suction and two pumping surfaces of one blade of the propeller provide for an increase in the thrust characteristics of the propeller.

Возможно применение гребных винтов с параметрами приведенными для конструкции, описанной в патенте №2780771 (МПК В63Н 1/00, опубликовано 30.09.2022, бюл. №28).It is possible to use propellers with the parameters given for the design described in patent No. 2780771 (IPC B63N 1/00, published 30.09.2022, bulletin No. 28).

Преимущество движителя с винтами фиксированного шага является наивысший КПД для движителей объектов в водной среде. Гребные винта имеют относительно низкую стоимость изготовления, они проще в эксплуатации и обслуживании. Гребные винты с постоянным шагом надежны и долговечны.The advantage of a fixed-pitch propeller is the highest efficiency for propellers of objects in the aquatic environment. Propellers have a relatively low manufacturing cost, they are easier to operate and maintain. Constant-pitch propellers are reliable and durable.

Для создания достаточного упора движительного комплекса объекта находящегося в водной среде, например, мелкосидящего судна необходима определенная площадь диска винта. При малой осадке это возможно только с помощью увеличения количества гребных винтов. Но с увеличением количества винтов увеличивается ширина судна. Пересечение дискового пространства нескольких винтов позволяет создать упор при малой ширине судна и повысить гидравлический КПД комплекса, состоящего из нескольких гребных винтов малого диаметра. Мощность двигателя делится на количество гребных винтов.To create sufficient thrust of the propulsion system of an object in the water environment, for example, a shallow-draft vessel, a certain area of the propeller disk is required. With a small draft, this is possible only by increasing the number of propellers. But with an increase in the number of propellers, the width of the vessel increases. The intersection of the disk space of several propellers allows creating thrust with a small width of the vessel and increasing the hydraulic efficiency of the complex, consisting of several small-diameter propellers. The engine power is divided by the number of propellers.

Для объекта с движительным комплексом погруженного в водную среду, при работе гребных винтов кроме закручивания, имеет место сужение потока воды, что приводит к некоторому уменьшению КПД винта. Для устранения этого явления применяют направляющие насадки. Насадка представляет собой кольцо, в котором вращается гребной винт. Сечение насадки имеет профиль крыла, обращенного выпуклой поверхностью к винту.For an object with a propulsion system immersed in water, when the propellers operate, in addition to twisting, there is a narrowing of the water flow, which leads to some decrease in the efficiency of the propeller. To eliminate this phenomenon, guide nozzles are used. The nozzle is a ring in which the propeller rotates. The nozzle cross-section has a wing profile with a convex surface facing the propeller.

Насадка повышает коэффициент пропульсивности гребного винта. Винты с насадками успешно используются при необходимости создания дополнительного упора на малых скоростях хода.The nozzle increases the propulsion coefficient of the propeller. Propellers with nozzles are successfully used when it is necessary to create additional thrust at low speeds.

У гребного винта, работающего в насадке, осевые скорости потока воды возрастают в самой насадке, в силу чего скорость обтекания гребного винта с насадкой значительно выше, чем без нее.In a propeller operating in a nozzle, the axial velocities of the water flow increase in the nozzle itself, due to which the flow velocity around the propeller with a nozzle is significantly higher than without it.

Так как часть упора, требуемого от движительной установки, создается в насадке, а скорость натекания воды на винт повышается, то насадка оказывает на него разгружающее действие. Это приводит к повышению КПД винта, благодаря чему при той же мощности судовой энергетической установки создается больший упор движителя.Since part of the thrust required from the propulsion system is created in the nozzle, and the speed of water flowing onto the propeller increases, the nozzle has an unloading effect on it. This leads to an increase in the efficiency of the propeller, due to which, with the same power of the ship's power plant, a greater thrust of the propeller is created.

Направляющая насадка выравнивает поток воды, поступающий к гребному винту, устраняет косое обтекание винта водой, улучшает его работу на волнении.The guide nozzle evens out the flow of water entering the propeller, eliminates oblique water flow around the propeller, and improves its operation in rough water.

При противоположном направлении вращения гребных винтов и схождении линий валов винтов за дисковым пространством, сужение потока воды происходит в противоположных направлениях при этом потоки объединяются, что усиливает эффект увеличения упора, поскольку они складываются в единый поток.With the opposite direction of rotation of the propellers and the convergence of the propeller shaft lines behind the disk space, the narrowing of the water flow occurs in opposite directions, while the flows are combined, which enhances the effect of increasing the thrust, since they are added together into a single flow.

В случае схождения линий валов винтов до дискового пространства, происходит расхождение суживающихся потоков от каждого гребного винта, что увеличивает площадь упора движительного комплекса.In the event of convergence of the propeller shaft lines to the disk space, a divergence of the narrowing flows from each propeller occurs, which increases the thrust area of the propulsion system.

При наличии 4 винтов на одной линии, два средних винта складывают потоки, а два крайних потока расходятся, что увеличивает скорость потока и упор в центре движительного комплекса.With 4 propellers in a line, the two middle propellers add flows and the two outer flows diverge, which increases the flow speed and thrust in the center of the propulsion system.

При наличии 4 винтов в узлах четырехугольника на кормовой оконечности веретенообразного подводного объекта, выгоднее складывать сужающиеся потоки от гребных винтов.If there are 4 propellers in the nodes of a quadrangle at the aft end of a spindle-shaped underwater object, it is more advantageous to add the narrowing flows from the propellers.

Наличие насадки на судах, плавающих на мелководье, выравнивает потери воды за кормой, что уменьшает размывание грунта дна или стенок канала от работы гребного винта.The presence of a nozzle on vessels sailing in shallow water equalizes water loss behind the stern, which reduces the erosion of the bottom soil or the walls of the channel from the operation of the propeller.

При наличии нескольких гребных винтов объединенных в единое дисковое пространство возникает необходимость в насадке, огибающей дисковое пространство винтов с возможно малым - не более 0,5% от диаметра гребного винта зазором между концами лопастей и телом насадки.When there are several propellers combined into a single disk space, there is a need for a nozzle that envelops the disk space of the propellers with the smallest possible gap - no more than 0.5% of the diameter of the propeller - between the ends of the blades and the body of the nozzle.

Минимальная величина зазора принята равной 0,1% от диаметра D винта в виду того, что при меньшем ее значении возрастает величина гидравлического сопротивления, что ведет к увеличению энергозатрат.The minimum gap value is taken to be equal to 0.1% of the diameter D of the screw, due to the fact that with a smaller value, the value of hydraulic resistance increases, which leads to an increase in energy costs.

При большем ее значении возрастает величина гидравлического сопротивления от увеличения трения в зазоре, что также ведет к увеличению энергозатрат, поэтому принято не более 0,5% от диаметра гребного винта зазором между концами лопастей и телом насадки. Величина зазора может определяться размерами и конструктивными особенностями гребных винтов и насадки.With its greater value, the value of hydraulic resistance increases due to the increase in friction in the gap, which also leads to an increase in energy costs, therefore, no more than 0.5% of the propeller diameter is accepted as the gap between the ends of the blades and the nozzle body. The size of the gap can be determined by the dimensions and design features of the propellers and nozzle.

Предложенный движительный комплекс типа винт-насадка для подводного объекта с компактным объединенным дисковым пространством взаимно-пересекающихся гребных винтов на параллельных валах с петлевидными лопастями позволяет создать движительный комплекс с высоким гидравлическим КПД при высоких нагрузках на всех режимах работы на прямых курсах с максимальным упором на всех скоростях движения.The proposed propulsion system of the screw-nozzle type for an underwater object with a compact combined disk space of mutually intersecting propellers on parallel shafts with loop-shaped blades allows the creation of a propulsion system with high hydraulic efficiency under high loads in all operating modes on straight courses with maximum thrust at all speeds of movement.

Технический результат от использования предложенного изобретения - увеличение упора и пропульсивного коэффициента полезного действия гребного винта, повышение энергетической эффективности на всех скоростях движения.The technical result of using the proposed invention is an increase in the thrust and propulsive efficiency of the propeller, and an increase in energy efficiency at all speeds.

Краткое описание чертежейBrief description of the drawings

Для пояснения сущности предлагаемого изобретенияTo clarify the essence of the proposed invention

на фиг.1 - представлен движительный комплекс, гребные винты которого имеют лопасти петлевидной формы.Fig. 1 shows a propulsion system whose propellers have loop-shaped blades.

на фиг.2 - представлен вид сбоку на движительный комплекс с петлеобразными гребными винтами, где:Fig. 2 shows a side view of the propulsion system with loop-shaped propellers, where:

1 - петлеобразный гребной винт;1 - loop propeller;

2 - лопасть;2 - blade;

3 - втулка;3 - bushing;

4 - насадка;4 - nozzle;

5 - стойка;5 - stand;

6 - кормовая оконечность; 7-вал;6 - aft end; 7-shaft;

Осуществление изобретенияImplementation of the invention

На фиг.1 и 2 изображен подводный объект, снабженный движительным комплексом в составе двух петлеобразных гребных винтов 1 на валах 7, установленных в насадке 4 со стойками 5, в кормовой оконечности 6 подводного объекта с перекрытием дисков петлеобразных лопастей 2. Петлеобразные гребные винты 1 попеременно выполнены правого и левого вращения и не имеют возможности изменения шага лопастей.Fig. 1 and 2 show an underwater object equipped with a propulsion system consisting of two loop-shaped propellers 1 on shafts 7 installed in a nozzle 4 with racks 5, in the aft end 6 of the underwater object with overlapping disks of loop-shaped blades 2. Loop-shaped propellers 1 are alternately made for right and left rotation and do not have the ability to change the pitch of the blades.

Петлеобразные гребные винты 1 с лопастями 2 петлевидной формы, образуют два дисковых пространства, объединенных на торце лопасти перемычкой в форме части насадки 4, при этом парные лопасти 2 в своих дисковых пространствах смещены друг относительно друга на половину ширины лопасти, и имеют двусторонний сегментный профиль лопастей 2 характеризующийся неизменностью геометрии формы профиля лопасти по всей длине криволинейной огибающей профиля лопасти 2, симметричным исполнением ширины лопасти относительно средней линии лопасти 2.Loop-shaped propellers 1 with loop-shaped blades 2 form two disk spaces united at the end of the blade by a bridge in the form of part of the nozzle 4, wherein the paired blades 2 in their disk spaces are shifted relative to each other by half the width of the blade, and have a two-sided segment profile of the blades 2 characterized by the invariance of the geometry of the shape of the blade profile along the entire length of the curvilinear envelope of the profile of the blade 2, symmetrical execution of the width of the blade relative to the center line of the blade 2.

На чертеже фиг.2 насадка 4 винта 1 смещена и располагается между кормовой оконечностью 6 подводного объекта перед первым диском лопастей петлевых лопастей гребного винта 1, содержит стойки 5 в виде лопастей спрямляющего аппарата компенсирующих кренящий момент, возникающий на корпусе подводного объекта при работе петлеобразного гребного винта 1. У каждого петлеобразного гребного винта 1 угол расположения стоек 5 различный для компенсации кренящего момента при работе винта 1 правого и левого вращения. Насадка 5 в выходном сечении не выходит за границы дискового пространства каждого из винтов 1.In the drawing Fig. 2, the nozzle 4 of the propeller 1 is offset and is located between the aft end 6 of the underwater object in front of the first disk of the loop blades of the propeller 1, contains posts 5 in the form of blades of a straightening apparatus compensating for the heeling moment arising on the hull of the underwater object during operation of the loop propeller 1. Each loop propeller 1 has a different angle of arrangement of posts 5 to compensate for the heeling moment during operation of the propeller 1 of right and left rotation. The nozzle 5 in the outlet section does not extend beyond the boundaries of the disk space of each of the propellers 1.

Стойки 5 устанавливаются внутренними концами на корпусе, а на их наружных концах крепится насадка 4. Выпуклая сторона стоек 5 обращена в сторону вращения винта 1, а плоская или вогнутая образует с осевым направлением положительный угол установки лопастей, отсчитываемый от направления движения в сторону вращения винта 1. При этом угол атаки в каждом сечении лопасти и форма профиля рассчитываются таким образом, чтобы скорость закрутки потока на стойках 5 была равна скорости закрутки потока в соответствующих сечениях гребного винта 1. Однако в тех случаях, когда требования к простоте изготовления более значимы, чем требования к коэффициенту полезного действия движителя, закручивающие лопасти стоек 5 могут устанавливаться под постоянным углом установки и иметь постоянную по высоте стойки 5 форму профиля. При этом необходимый для компенсации момента гребного винта 1 угол установки стоек 5 определяется расчетным путем либо подбирается экспериментально.The struts 5 are installed with their inner ends on the casing, and the nozzle 4 is attached to their outer ends. The convex side of the struts 5 faces the direction of rotation of the propeller 1, and the flat or concave side forms a positive blade installation angle with the axial direction, measured from the direction of movement in the direction of rotation of the propeller 1. In this case, the angle of attack in each section of the blade and the profile shape are calculated in such a way that the flow swirl rate on the struts 5 is equal to the flow swirl rate in the corresponding sections of the propeller 1. However, in cases where the requirements for ease of manufacture are more significant than the requirements for the efficiency of the propeller, the swirling blades of the struts 5 can be installed at a constant installation angle and have a profile shape that is constant along the height of the strut 5. In this case, the installation angle of the struts 5 required to compensate for the moment of the propeller 1 is determined by calculation or selected experimentally.

Насадка 4 выполнена в виде кольцевого крыла, обращенного выпуклой стороной внутрь, и устройство для ее крепления на корпусе сужающейся кормовой оконечности 6 подводного объекта, при этом проточный кольцевой канал движителя образован с внутренней стороны сужающейся кормовой оконечностью 6 подводного объекта, а с наружной стороны - выпуклой частью профиля насадки 4.The nozzle 4 is made in the form of an annular wing, facing with its convex side inward, and a device for its fastening on the body of the tapering stern end 6 of the underwater object, wherein the flow annular channel of the propeller is formed on the inner side by the tapering stern end 6 of the underwater object, and on the outer side by the convex part of the profile of the nozzle 4.

Угол конусности наружной поверхности насадки 5 меньше угла конусности сужающейся кормовой оконечности 6 подводного объекта.The cone angle of the outer surface of the nozzle 5 is less than the cone angle of the tapering stern end 6 of the underwater object.

Гребные валы приводятся во вращение от одного приводного двигателя через редуктор (условно не показаны) и валы 2. При вращении петлеобразных гребных винтов 1 при равенстве угловых скоростей лопасти одного из гребных винтов 1 входят в промежуток между лопастями другого гребного винта 1. При этом возможно уменьшение габаритов движительного комплекса.The propeller shafts are driven by one drive motor through a gearbox (not shown) and shafts 2. When the loop-shaped propellers 1 rotate at equal angular velocities, the blades of one of the propellers 1 enter the gap between the blades of the other propeller 1. In this case, it is possible to reduce the dimensions of the propulsion system.

Расположение насадки 4 в зоне сужающегося потока вдоль сужающейся кормовой оконечности 6 подводного объекта и выбор оптимального угла ее конусности обеспечивают возникновение на насадке 4 полезной силы тяги даже при малых значениях нагрузки петлеобразных гребных винтов 1.The location of the nozzle 4 in the zone of the narrowing flow along the narrowing aft end 6 of the underwater object and the selection of the optimal angle of its conicity ensure the occurrence of a useful thrust force on the nozzle 4 even at low values of the load of the loop-shaped propellers 1.

Использование элементов конструкции крепления насадки 4 в виде стоек 5, на корпусе, в качестве закручивающего аппарата обеспечивает возникновение момента, компенсирующего момент крена от работы гребного винта 14, а также приводит к увеличению КПД последнего, которое полностью или частично компенсирует сопротивление закручивающих стоек 5 крепления насадки 4.The use of the design elements of the attachment of the nozzle 4 in the form of posts 5, on the body, as a twisting device ensures the occurrence of a moment that compensates for the roll moment from the operation of the propeller 14, and also leads to an increase in the efficiency of the latter, which completely or partially compensates for the resistance of the twisting posts 5 of the attachment of the nozzle 4.

Наличие торцевой поверхности петлеобразных гребных винтов 1 позволяет увеличить тягу винта, не увеличивая частоту его вращения, что позволяет снизить энергозатраты на привод петлеобразных гребных винтов 1. Расположение петлеобразных гребных винтов 1 в выходном сечении насадки 4 или за ее пределами не вызывает ускорения потока на элементах винта 1 и, следовательно, не ухудшает его кавитационных характеристик.The presence of the end surface of the loop-shaped propellers 1 makes it possible to increase the propeller thrust without increasing its rotation frequency, which makes it possible to reduce the energy consumption for driving the loop-shaped propellers 1. The location of the loop-shaped propellers 1 in the outlet section of the nozzle 4 or beyond it does not cause acceleration of the flow on the elements of the propeller 1 and, therefore, does not worsen its cavitation characteristics.

При наличии двух петлеобразных гребных винтов 1, происходит суммарное увеличение КПД предлагаемого движительного комплекса по сравнению с одиночным гребным винтом при одинаковых условиях работы при высоких нагрузках на прямых курсах, для обеспечения максимального упора на всех скоростях движения.In the presence of two loop-shaped propellers 1, there is a total increase in the efficiency of the proposed propulsion system compared to a single propeller under the same operating conditions at high loads on straight courses, to ensure maximum thrust at all speeds.

Взаимодействие пересекающихся гребных винтов отработано на пространственной модели в графическом редакторе, что позволяет выбрать оптимальные геометрические характеристики движительного комплекса.The interaction of intersecting propellers has been developed on a spatial model in a graphical editor, which allows the selection of optimal geometric characteristics of the propulsion system.

Claims (2)

1. Движительный комплекс объекта в водной среде, содержащий гребные винты и насадку, отличающийся тем, что количество гребных винтов может быть от 2 до 5, у которых торцы ступицы расположены в одной плоскости на одной линии, на кривой, при этом гребные винты выполнены попеременно правого и левого вращения с лопастями петлевидной формы, образуют два дисковых пространства, объединенных на торце лопасти перемычкой в форме части насадки, при этом парные лопасти в своих дисковых пространствах смещены друг относительно друга на половину ширины лопасти и имеют двусторонний сегментный профиль лопастей, характеризующийся неизменностью геометрии формы профиля лопасти по всей длине криволинейной огибающей профиля лопасти, симметричным исполнением ширины лопасти относительно средней линии лопасти, насадка винтов смещена и располагается между корпусом судна или кормовой оконечностью подводного объекта перед первым диском лопастей петлевых лопастей гребного винта, содержит лопасти спрямляющего аппарата и в выходном сечении не выходит за границы дискового пространства каждого из винтов.1. A propulsion system for an object in an aquatic environment, comprising propellers and a nozzle, characterized in that the number of propellers can be from 2 to 5, the ends of which are located in the same plane on the same line, on a curve, and the propellers are made of alternately right and left rotation with loop-shaped blades, forming two disk spaces connected at the end of the blade by a bridge in the form of part of the nozzle, and the paired blades in their disk spaces are offset relative to each other by half the width of the blade and have a two-sided segmented blade profile, characterized by the invariance of the geometry of the blade profile shape along the entire length of the curvilinear envelope of the blade profile, symmetrical execution of the blade width relative to the center line of the blade, the nozzle of the propellers is offset and is located between the hull of the vessel or the aft end of the underwater object in front of the first disk of the loop blades propeller blades, contains the blades of the straightening apparatus and in the outlet section does not extend beyond the boundaries of the disk space of each of the propellers. 2. Движительный комплекс объекта в водной среде по п.1, отличающийся тем, что валы винтов могут располагаться под разными углами, при этом оси валов могут пересекаться до и после общего дискового пространства винтов, стойки крепления насадки имеют угол установки для компенсации закручивания потока гребными винтами.2. A propulsion system for an object in an aquatic environment according to paragraph 1, characterized in that the propeller shafts can be located at different angles, and the axes of the shafts can intersect before and after the common disk space of the propellers, the nozzle mounting posts have an installation angle to compensate for the swirling of the flow by the propellers.
RU2024122665A 2024-08-05 Propulsion complex of object in water environment RU2840558C1 (en)

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2023130465A Division RU2827383C1 (en) 2023-11-21 Underwater propulsion system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2840558C1 true RU2840558C1 (en) 2025-05-26

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3772886A (en) * 1970-07-01 1973-11-20 D Cameron Apparatus for water jet propulsion
SU846395A1 (en) * 1979-10-02 1981-07-15 Московское Отделение Государственногопроектно-Конструкторского Институтарыбопромыслового Флота "Гипрорыбфлот" Propelling unit
SU1740245A1 (en) * 1989-11-04 1992-06-15 Ленинградский Институт Водного Транспорта Shipъs propulsion system
CN107380383A (en) * 2017-08-11 2017-11-24 江苏科技大学 A kind of observation type unmanned remotely controlled submersible vehicle
RU2681415C1 (en) * 2018-05-22 2019-03-06 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) Compact multi-functional autonomous uninhabited underwater vehicle -carrier vehicle for replaceable actual load

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3772886A (en) * 1970-07-01 1973-11-20 D Cameron Apparatus for water jet propulsion
SU846395A1 (en) * 1979-10-02 1981-07-15 Московское Отделение Государственногопроектно-Конструкторского Институтарыбопромыслового Флота "Гипрорыбфлот" Propelling unit
SU1740245A1 (en) * 1989-11-04 1992-06-15 Ленинградский Институт Водного Транспорта Shipъs propulsion system
CN107380383A (en) * 2017-08-11 2017-11-24 江苏科技大学 A kind of observation type unmanned remotely controlled submersible vehicle
RU2681415C1 (en) * 2018-05-22 2019-03-06 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем морских технологий Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИПМТ ДВО РАН) Compact multi-functional autonomous uninhabited underwater vehicle -carrier vehicle for replaceable actual load

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5632658A (en) Tractor podded propulsor for surface ships
US8584609B2 (en) Tapered tunnel for tunnel thrusters
JPH06508319A (en) Propulsion thrust ring system
EP0975516A1 (en) Improved fluid displacing blade
JP2025133743A (en) Marine Ducted Propeller Jet Propulsion System
US5209642A (en) Modified optimum pitch propeller
CN106414231B (en) Improvements related to ship propulsion provided with main and auxiliary propulsion units
US4959032A (en) Water craft with guide fins
RU2840558C1 (en) Propulsion complex of object in water environment
US4932908A (en) Energy efficient asymmetric pre-swirl vane and twisted propeller propulsion system
WO1991001247A1 (en) Fluid dynamic surfaces
US20050076819A1 (en) Apparatus and method for reducing hydrofoil cavitation
PL162589B1 (en) A ship
US5141456A (en) Water craft with guide fins
RU2827383C1 (en) Underwater propulsion system
JP7701940B2 (en) Configurations that reduce vessel propulsion requirements
KR101323795B1 (en) Ship
KR102092559B1 (en) Propulsion thruster for vessel
KR102460797B1 (en) Duct structure for ship
RU2827644C1 (en) Method of increasing propulsive properties of underwater vehicle when creating thrust
EP1541461A1 (en) Propeller, propeller propulsion system and vessel comprising propulsion system
KR20160056470A (en) A propulsion apparatus for ship
JP2024012890A (en) side thruster device
KR20160063570A (en) A propulsion apparatus for ship
AU708767B2 (en) Improved fluid displacing blade