ГРЕБНОЙ ВИНТ СТАРОВЕРОВА

Изобретение относится к гребным винтам.

Известен гребной винт, содержащий ступицу и лопасти, см. например, «Разъездные катера», Х.Баадер, Судостроение, Ленинград, 1977, с.284. Для повышения КПД винта также применяют соосные винты, см. журнал «Катера и яхты» №187, с.34. Но в паре соосных винтов первый винт отбрасывает воду с определенной скоростью, а второй еще более увеличивает скорость отбрасываемой воды. А это невыгодно с точки зрения создания тяги - как известно из закона сохранения импульса, выгоднее отбрасывать как можно большую массу воды с как можно меньшей скоростью. Но в соосных винтах есть резерв увеличения КПД. Как известно, винт создает тягу в основном концами лопастей (прикорневые 50% винта создают лишь 6% всей тяги, то есть они лишь напрасно закручивают поток воды). То есть внутренняя, примерно начиная с 0,7 диаметра, часть диска винта отбрасывает воду слабо.

Задача изобретения - повышение КПД винта. Это же является техническим результатом изобретения, ожидается также снижение шума винта.

Для этого данный винт, имеющий два вращающихся в разные стороны гребных винта, имеет один винт меньшего диаметра, но вращающийся с большей угловой скоростью (с примерно одинаковой скоростью концов лопастей). Такой винт создает в своем сечении поток воды с примерно одинаковой скоростью. То есть масса отбрасываемой воды при том же диаметре винта увеличивается, а значит, увеличивается и КПД, и тяга.

Чтобы реактивные моменты обоих винтов были одинаковы, желательно (но не обязательно), чтобы меньший винт имел большее число лопастей.

Меньший винт желательно располагать позади (относительно направления тяги) большого винта, чтобы концевые вихри с его лопастей не нарушали обтекание лопастей большого винта. Разумеется, он рассчитывается с учетом набегающего потока от первого винта и с учетом закрутки потока.

Такой винт можно использовать как толкающий, а можно использовать и как тянущий. Для привода большего винта такого гребного винта удобно использовать планетарный редуктор с неподвижными сателлитами. Меньший винт на малых катерах может приводиться непосредственно от мотора. При этом КПД повышается еще и потому, что большой винт приводится в действие через редуктор, что, как известно, повышает его КПД. Идеальный вариант, когда такой редуктор составляет с двигателем одно целое.

Возможен вариант, когда два винта приводятся в движение двумя одинаковыми моторами: меньший винт - непосредственно, а больший - через двухшестеренчатый редуктор со скоростью в 1,4-1,6 раза меньшей. Двухдвигательная установка повысит надежность судна.

Если для привода судна используется газотурбинный двигатель, то в двухвальном газотурбинном двигателе это получается еще проще - проектируется, чтобы внутренний вал вращался в одну сторону, а внешний - в другую в 1,5 раза медленнее.

Пример: допустим, гребной винт имеет один двухлопастный винт диаметром 100%. А второй винт, вращающийся в 1,5 раза быстрее, имеет 3 лопасти такой же ширины, но диаметром 66,7%. В этом случае их реактивные моменты будут равны.

Возможны варианты, когда большой винт содержит 3 лопасти, а меньший - 4-5 лопастей диаметром 65-75% (именно на этот диапазон надо проектировать будущие винты). Если большой винт содержит 4 лопасти, то меньший должен содержать лучше всего 7 лопастей.