К.т.н. Щербак Ю.Г.*, к.т.н. Тарабрін О.І.**

*Миколаївський державний гуманітарний університет ім. Петра Могили,

**Миколаївський навчально-науковий інститут Одеського національного університету ім. І.І. Мечнікова

ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ РОБОТИ

ГРЕБНИХ ГВИНТІВ ШЛЯХОМ ВИКОРИСТАННЯ

РУХОМОГО ОБТІЧНИКА МАТОЧИНИ

При роботі гребного гвинта за ним виникає розвита вихрова система: вільні (кінцеві) вихори, що збігають з кінців лопатей і котрі розташовуються за гвинтовими лініями, та прямолінійний осьовий вихор, який відходить від маточини гвинта. На підтримання такої вихрової системи витрачається до 12…15 % потужності, що передається від головного двигуна судна гребному гвинту [1].

Відомі конструкції гребних гвинтів, в яких з метою підвищення пропульсивного коефіцієнта використовуються плавники спеціального профілю і форми на обтічнику маточини. Так, в роботах [1, 2] наведені дані щодо застосування плавників (крилових приробків), які сприяють розсіюванню та зменшенню вихорів від маточини, що генеруються її обтічником, а також зниженню шуму та вібрації і кавітації в зоні маточини. Економія палива внаслідок поліпшення гідродинамічних характеристик гвинта складає до 5%.

За причини неможливості обертання ділянки маточини гвинта з плавниками відносно обертових лопатей гребного гвинта, зменшення осьового вихра, що відходить з маточини гребного гвинта і на генерування якого витрачається значна частина потужності головного двигуна, є обмеженим. У зв’язку з цим запропоновано конструкцію гребного гвинта з рухомим обтічником маточини, на якому виконано спеціальні плавники (крилові приробки) [3].

Оскільки осьовий вихор генерується за рахунок різниці колових швидкостей на маточини та периферії гвинта (для гвинтів діаметром 5…8 та більше метрів та частоті обертання 40…80 об/хв ця різниця є суттєвою), підкручення обтічника маточини з криловими приробками дозволяє збільшити швидкість потоку біля коренів лопатей і тим самим усунути причину утворення вихору. Це сприяє підвищенню ефективності роботи гребного гвинта.

Конструкція (див. рисунок) складається з гребного вала 1, співвісно установленого в середині дейдвудної труби 2, гребного гвинта 3, маточина 4 котрого жорстко закріплена на гребному валу 1. Зовнішнє центральне зубчасте колесо внутрішнього зачеплення 5, жорстко закріплене на внутрішній поверхні дейдвудної труби 2, сонячне зубчасте колесо 6 веденого вала 7, сателіти 8, що установлені з можливістю обертання на осях 9, утворюють планетарний мультиплікатор. Ведений вал 7 установлено на підшипниках кочення 10 в гребному валу 1 та маточині 4. При цьому на веденому валу 7 установлений обтічник 11 маточини 4. На обтічнику 11 виконано спеціальні крилові приробки 12, а на ступиці 4 розміщені радіально на однаковій кутовій відстані одна від одної лопаті 13 гребного гвинта 3. На маточині 4 установлені звернуті до зовнішньої циліндричної поверхні дейдвудної труби 2 ущільнення 14 та опорний гідродинамічний підшипник 15.

Таке виконання гвинта з плавниками на обтічнику маточини дозволяє забезпечити обертання обтічника відносно обертових лопатей гребного гвинта. Слід відзначити, що відома конструкція варіатора, який містить сонячне зубчасте колесо, сателіти, що обертаються на осях водила, та зовнішнє центральне колесо внутрішнього зачеплення [4]. Однак конструктивне виконання та призначення запропонованої корисної моделі суттєво відрізняється від згаданого технічного рішення.

При обертанні гребного вала 1 рух передається на гребний гвинт 3, що має лопаті 13. Надалі через планетарний мультиплікатор, утворений зовнішнім
центральним зубчастим колесом внутрішнього зачеплення 5, сонячним зубчастим колесом 6 та сателітами 8, що установлені на осях 9, рух передається на ведений вал 7, який спирається на підшипники 10, та, відповідно, на обтічник 11. При цьому крилові приробки 12, впливаючи на набігаючий на гвинт потік, підвищують його швидкість біля коренів лопатей 13, і тим самим усувається причина утворення вихора, що збігає з маточини 4 гребного гвинта 3. Ущільнення 14 перешкоджають проникненню води в порожнину опорного підшипника 15 передачі та в дейдвудну трубу 2.

Гребний гвинт з рухомим обтічником маточини

Доцільність використання запропонованої конструкції гребного гвинта з рухомими плавниками на обтічнику маточини для певних класів суден може бути визначена тільки після проведення теоретичних і експериментальних досліджень з метою визначення геометричних співвідношень та режимних параметрів роботи даного елемента пропульсивного комплексу.

Література:

1. Корытов Н. Энергосбережение на морских судах / Морской флот. – №3. – 2004. – С. 55-61.

2. Информационный отдел. Зарубежная информация / Судостроение. − №2. – 1989. – С.45.

3. Деклараційний патент на корисну модель №13290 (UA). Гребний гвинт з плавниками на обтічнику маточини / О.І.Тарабрін, О.К.Чередниченко, Ю.Г.Щербак. − №u200510015; Заявл. 24.10.2005; надрук. 15.03.2006. Бюл. №3.

4. Патент США №4704923. Заявл. 24.05.85; надрук. 10.11.87.