RU2748815C1 - Marine propeller - Google Patents
Marine propeller Download PDFInfo
- Publication number
- RU2748815C1 RU2748815C1 RU2020133245A RU2020133245A RU2748815C1 RU 2748815 C1 RU2748815 C1 RU 2748815C1 RU 2020133245 A RU2020133245 A RU 2020133245A RU 2020133245 A RU2020133245 A RU 2020133245A RU 2748815 C1 RU2748815 C1 RU 2748815C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- propeller
- hub
- marine propeller
- polymer material
- polymer
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H1/00—Propulsive elements directly acting on water
- B63H1/02—Propulsive elements directly acting on water of rotary type
- B63H1/12—Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially in propulsive direction
- B63H1/14—Propellers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B63—SHIPS OR OTHER WATERBORNE VESSELS; RELATED EQUIPMENT
- B63H—MARINE PROPULSION OR STEERING
- B63H1/00—Propulsive elements directly acting on water
- B63H1/02—Propulsive elements directly acting on water of rotary type
- B63H1/12—Propulsive elements directly acting on water of rotary type with rotation axis substantially in propulsive direction
- B63H1/14—Propellers
- B63H1/26—Blades
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Ocean & Marine Engineering (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области судостроения, и может быть применено при конструировании гребных винтов, обеспечивающих улучшение эксплуатационных характеристик.The invention relates to the field of shipbuilding, and can be used in the design of propellers that improve operational characteristics.
Известно техническое решение по патенту RU 2368534, МПК В63Н 1/14, В63Н 1/26. Пустотелая лопасть судового гребного винта, выполнена листосварной с внутренним силовым набором в виде силовой продольной балки и поперечных силовых элементов. Внутренние пустоты лопасти заполнены композитным вибродемпфирующим гранулированным материалом, имеющим малый удельный вес. Корневая часть лопасти выполнена с возможностью крепления к ступице гребного винта посредством механического крепления через вибро-демпфирующие прокладки. Обшивка секций, фиксирующая профиль лопасти по сечениям последовательно от корня лопасти до ее вершины, выполнена из материала различной толщины, уменьшающейся в направлении законцовки вершины лопасти - и к входящей и выходящей кромкам. Имеет ограниченные эксплуатационные возможности из-за магнитных свойст метериала.Known technical solution for patent RU 2368534, IPC
Известное техническое решение направлено на снижение шума, но при этом не обеспечивает прочности конструкции самой лопасти и места крепления корневой части лопасти к ступице вследствие сборной листосварной конструкции. Кроме того, конструкция не обеспечивает стойкости гребного винта к электрохимической коррозии из-за большого количества стыковочных поверхностей деталей и сборок обшивки и силового набора. Изготовление судового гребного винта из металла листосварной конструкции с внутренним силовым набором в виде силовой продольной балки и поперечных силовых элементов не обеспечивает достаточного снижения веса конструкции.The known technical solution is aimed at reducing noise, but at the same time does not ensure the strength of the structure of the blade itself and the place of attachment of the root of the blade to the hub due to the prefabricated sheet-welded structure. In addition, the design does not provide the propeller withstand electrochemical corrosion due to the large number of mating surfaces of parts and skin assemblies and power set. The manufacture of a ship's propeller from sheet-welded metal with an internal power set in the form of a power longitudinal beam and transverse power elements does not provide a sufficient reduction in the weight of the structure.
Наиболее близким к изобретению аналогом, принятым за прототип, является гребной винт с защитным металлополимерным покрытием по патенту RU 2700519, МПК В63Н 1/00, В63Н 1/14, содержащий лопасти и ступицу с защитным покрытием материала основы, при этом покрытие содержит два сплошных слоя, первый из которых выполнен из металлического сплава с высокой химической стойкостью и высокими механическими свойствами, второй слой выполнен из термопластичного полимера с низкой поверхностной энергией, при этом металлический и полимерный слои проникают один в другой, а полимерный слой может быть обогащен усиливающими добавками, например, волоконными добавками. На поверхности металлического слоя производится текстурирование методом лазерного гравирования в виде сетки для взаимного проникновения слоев.The closest analogue to the invention, taken as a prototype, is a propeller with a protective metal-polymer coating according to patent RU 2700519, IPC В63Н 1/00, В63Н 1/14, containing blades and a hub with a protective coating of the base material, while the coating contains two continuous layers , the first of which is made of a metal alloy with high chemical resistance and high mechanical properties, the second layer is made of a thermoplastic polymer with low surface energy, while the metal and polymer layers penetrate one another, and the polymer layer can be enriched with reinforcing additives, for example, fiber supplements. On the surface of the metal layer, texturing is performed by laser engraving in the form of a grid for mutual penetration of the layers.
Известное техническое решение конструктивно не решает задачу уменьшения веса гребного винта, т.к. основное тело винта выполнено металлическим и покрыто оболочкой - 2-х слойным защитным металлополимерным покрытием. Кроме того, при механических воздействиях на поверхность винта в процессе эксплуатации, возможно механическое нарушение антикоррозионного покрытия, что может привести к электрохимической коррозии основного металла винта. В процессе работы гребного винта, работающего в условиях циклических нагрузок и воздействия агрессивной среды, коррозионные процессы усугубляются воздействием кавитации, которая вымывает поверхностные продукты коррозии, дополнительно ослабляя поверхность лопастей.The known technical solution does not constructively solve the problem of reducing the weight of the propeller, tk. the main body of the screw is made of metal and covered with a shell - a 2-layer protective metal-polymer coating. In addition, under mechanical stress on the screw surface during operation, mechanical damage to the anticorrosive coating is possible, which can lead to electrochemical corrosion of the screw base metal. During the operation of the propeller, operating under cyclic loads and exposure to an aggressive environment, corrosion processes are aggravated by the effect of cavitation, which washes out surface corrosion products, further weakening the surface of the blades.
Выполнение основного тела гребного винта из маеталла с полимерным покрытием ограничивает эксплуатационные возмонжности из-за магнитных свойств металла.The polymer-coated metal propeller main body limits operational capabilities due to the magnetic properties of the metal.
- Работа гребного винта осуществляется в условиях циклических нагрузок и воздействия агрессивной среды.- Propeller operation is carried out under conditions of cyclic loads and exposure to an aggressive environment.
Общими признаками прототипа и изобретения являются:The common features of the prototype and the invention are:
- Винт гребной, состоящий из лопастей и ступицы.- Propeller propeller, consisting of blades and hub.
Задачей изобретения является: разработка конструкции гребного винта меньшей массы с улучшенными эксплуатационными и прочностными характеристиками, расширенными эксплуатационными возможностями.The objective of the invention is: development of a propeller design of a smaller mass with improved operational and strength characteristics, expanded operational capabilities.
Достигаемые технические результаты изобретения:The achieved technical results of the invention:
- облегчение веса конструкции винта гребного,- lightening the weight of the propeller propeller structure,
- обеспечение стойкости гребного винта к электрохимической коррозии,- ensuring the resistance of the propeller to electrochemical corrosion,
- повышение прочности конструкции;- increasing the strength of the structure;
- расширение эксплуатационных возможностей;- expansion of operational capabilities;
- улучшение эксплуатационных характеристик.- improved performance.
Поставленная задача и технические результаты достигаются тем, что винт гребной, состоящий из лопастей и ступицы, выполнен цельным из слоистого анизотропного композиционного полимерного материала и имеет внутри замкнутые полости, заполненные изотропным полимерным материалом. Изотропный полимерный материал имеет меньшую по отношению к основному материалу винта плотность и для повышения прочности конструкции и расширения эксплуатационных возможностей гребного винта армирован короткими волокнами.The set task and technical results are achieved by the fact that the propeller propeller, consisting of blades and a hub, is made of a single-piece anisotropic composite polymer material and has closed cavities inside, filled with an isotropic polymer material. The isotropic polymer material has a lower density in relation to the main material of the propeller and is reinforced with short fibers to increase the strength of the structure and expand the operational capabilities of the propeller.
Сущность предлагаемого изобретения поясняется рисунками, гдеThe essence of the invention is illustrated by drawings, where
- на фиг. 1 показан общий вид винта гребного;- in Fig. 1 shows a general view of the propeller propeller;
- на фиг. 2 представлены лопасть и ступица гребного винта в разрезе.- in Fig. 2 shows the blade and the propeller hub in section.
Винт гребной цельной конструкции представляет собой лопасти 1 и ступицу 2, выполненные из слоистого анизотропного полимерного композиционного материала. В нутри винта гребного выполнены замкнутые полости 3, заполненные изотропным полимерным композиционным материалом меньшей плотности с армированием коротких волокон.The propeller propeller is one-piece design is a
Гребной винт выполнен цельным методом ручной выкладки слоистого полимерного композиционного материала (типа стеклопластика СПО) на подготовленную форму с одновременным формированием внутренних полостей с заполнением их изотропным полимерным материалом (типа эпоксидного связующего) с армированием короткими волокнами, и последующей полимеризацией.The propeller is made by a one-piece method of manual laying of a layered polymer composite material (such as fiberglass SPO) on a prepared form with the simultaneous formation of internal cavities filled with an isotropic polymer material (such as an epoxy binder) with reinforcement with short fibers, and subsequent polymerization.
Выполнение винта гребного цельным из анизотропного слоистого полимерного материала обеспечивает защиту конструкции от коррозии, облегчение конструкции за счет меньшей плотности материала и отсутствия элементов крепления.Implementation of the propeller screw solid from anisotropic layered polymer material protects the structure from corrosion, lightens the structure due to the lower density of the material and the absence of fastening elements.
Выполнение гребного винта цельным - без разъемов и мест крепления лопастей и ступицы - обеспечивает прочностные характеристики (бВ=280 МПа) на уровне не ниже характеристик медных и аустенитных сталей, рекомендуемых Российским Морским Регистром судоходства (РМРС) для изготовления гребных винтов, выдерживающих высокие гидродинамические и ударные нагрузки.Execution of the propeller as one-piece - without connectors and attachment points for blades and hubs - provides strength characteristics (b V = 280 MPa) at a level not lower than the characteristics of copper and austenitic steels recommended by the Russian Maritime Register of Shipping (RMRS) for the manufacture of propellers that can withstand high hydrodynamic and shock loads.
Выполнение внутри гребного винта замкнутых полостей обеспечивает облегчение конструкции винта гребного.The execution of closed cavities inside the propeller provides a lightening of the propeller propeller design.
Заполнение полостей изотропным полимерным материалом, армированным короткими волокнами, выполнено для увеличения прочности конструкции винта гребного.Filling of cavities with isotropic polymer material, reinforced with short fibers, is made to increase the strength of the propeller screw.
Наличие внутри винта гребного замкнутых полостей дает возможность заполнять их различными изотропными материалами в зависимости от условий эксплуатации, что позволяет расширить эксплуатационные возможности винта гребного.The presence of closed cavities inside the propeller propeller makes it possible to fill them with various isotropic materials, depending on the operating conditions, which makes it possible to expand the operational capabilities of the propeller propeller.
Выполнение винта цельным из полимерного композиционного материала позволяет расширить эксплуатационные возможности винта гребного обесепечивая возможность использования его в судах, предназначенных для научно-исследовательской деятельности и военных судах, например тральщиках) зы счет немагнитных свойств материала.Making the propeller one-piece from a polymer composite material allows to expand the operational capabilities of the propeller propeller, providing the possibility of using it in ships intended for research activities and military vessels, for example, minesweepers) due to the non-magnetic properties of the material.
Выполнение винта гребного цельным с замкнутыми полостями из полимерного композиционного материала позволяет снизить его массу и за счет этого снизить расход топлива движительной установки, а также снизить вибрационные нагрузки и увеличить срок службы подшипниковых узлов, что обеспечивает улучшение эксплуатационных характеристик.Implementation of the propeller screw solid with closed cavities from a polymer composite material allows to reduce its weight and thereby reduce the fuel consumption of the propulsion system, as well as reduce vibration loads and increase the service life of bearing assemblies, which improves operational characteristics.
Выполнение винта гребного цельным из полимерного композиционного материала позволяет снизить затраты на техническое обслуживание вследствие отсутствия необходимости проверки состояния и восстановления специального антикоррозионного покрытия (по сравнению с прототипом), обеспечивает повышение коррозионной стойкости.Implementation of the propeller screw solid from a polymer composite material allows to reduce maintenance costs due to the absence of the need to check the condition and restore a special anti-corrosion coating (in comparison with the prototype), provides an increase in corrosion resistance.
Гребной винт изготовлен по типовому технологическому процессу выкладки с последующей полимеризацией композиционного материала с обеспечением всех заявленных отличительных признаков и достижением заявленных технических результатов.The propeller is made according to a typical technological process of laying out, followed by polymerization of the composite material, ensuring all the declared distinctive features and achieving the declared technical results.
Практическая реализация заявленного технического решения позволяет сделать выводы о возможности промышленного изготовления винтов гребных из полимерных композиционных материалов и эффективности предложенных отличительных признаков.The practical implementation of the claimed technical solution allows us to draw conclusions about the possibility of industrial production of propellers from polymer composite materials and the effectiveness of the proposed distinctive features.
Предлагаемая конструкция гребного винта имеет меньшую массу и улучшенные эксплуатационные и прочностные характеристики по сравнению с прототипом, позволяет расширить эксплуатационные возможности.The proposed design of the propeller has a lighter weight and improved operational and strength characteristics in comparison with the prototype, allows you to expand the operational capabilities.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020133245A RU2748815C1 (en) | 2020-10-08 | 2020-10-08 | Marine propeller |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2020133245A RU2748815C1 (en) | 2020-10-08 | 2020-10-08 | Marine propeller |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2748815C1 true RU2748815C1 (en) | 2021-05-31 |
Family
ID=76301248
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2020133245A RU2748815C1 (en) | 2020-10-08 | 2020-10-08 | Marine propeller |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2748815C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU213667U1 (en) * | 2022-05-19 | 2022-09-21 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | PROPELLER SCREW |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050002786A1 (en) * | 2003-05-27 | 2005-01-06 | Snecma Moteurs | Hollow fan blade for turbine engine and method of manufacturing such a blade |
| RU2368534C1 (en) * | 2008-03-24 | 2009-09-27 | Открытое Акционерное Общество "Санкт-Петербургское Морское Бюро Машиностроения "Малахит" | Hollow blade of marine screw propeller |
| KR20110100713A (en) * | 2010-03-05 | 2011-09-15 | (주)대성마린텍 | Marine propeller and its manufacturing method |
| KR20120070071A (en) * | 2010-12-21 | 2012-06-29 | 현대중공업 주식회사 | Blade for proeller cmprised of composite materials and proeller with the same |
| KR101640044B1 (en) * | 2013-11-01 | 2016-07-15 | 대우조선해양 주식회사 | Propeller wing for reducing noise |
-
2020
- 2020-10-08 RU RU2020133245A patent/RU2748815C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050002786A1 (en) * | 2003-05-27 | 2005-01-06 | Snecma Moteurs | Hollow fan blade for turbine engine and method of manufacturing such a blade |
| RU2368534C1 (en) * | 2008-03-24 | 2009-09-27 | Открытое Акционерное Общество "Санкт-Петербургское Морское Бюро Машиностроения "Малахит" | Hollow blade of marine screw propeller |
| KR20110100713A (en) * | 2010-03-05 | 2011-09-15 | (주)대성마린텍 | Marine propeller and its manufacturing method |
| KR20120070071A (en) * | 2010-12-21 | 2012-06-29 | 현대중공업 주식회사 | Blade for proeller cmprised of composite materials and proeller with the same |
| KR101640044B1 (en) * | 2013-11-01 | 2016-07-15 | 대우조선해양 주식회사 | Propeller wing for reducing noise |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU213667U1 (en) * | 2022-05-19 | 2022-09-21 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) | PROPELLER SCREW |
| RU225015U1 (en) * | 2023-12-20 | 2024-04-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Propeller with functional blade coating |
| RU225016U1 (en) * | 2023-12-20 | 2024-04-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Propeller with functional blade coating |
| RU225017U1 (en) * | 2023-12-20 | 2024-04-11 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А." (СГТУ имени Гагарина Ю.А.) | Propeller with functional blade coating |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Mouritz et al. | Review of advanced composite structures for naval ships and submarines | |
| Selvaraju et al. | Applications of composites in marine industry | |
| FI109984B (en) | Vessels and procedures for performing the same | |
| US6386131B1 (en) | Hybrid ship hull | |
| RU2748815C1 (en) | Marine propeller | |
| CN106143789B (en) | A kind of submarine pressure shell and its preparation method | |
| Shubham et al. | Introduction to composite materials | |
| Nayak et al. | Mechanical characterization and static analysis of natural fiber based composite propeller blade | |
| Savitsky et al. | Re-evaluation of the planing hull form | |
| RU2368534C1 (en) | Hollow blade of marine screw propeller | |
| Bouckaert | An underwater spoiler on a warship: why, when and how? | |
| EA017191B1 (en) | Hollow blade of a ship propeller | |
| Sudhir Sastry et al. | Stress analysis of helicopter composite blade using finite element analysis | |
| Kishore et al. | Structural analysis of NAB propeller replaced with composite material | |
| Raheem et al. | Material science research India | |
| Pemberton et al. | Application of composite materials to yacht rigging | |
| Bae et al. | Study on structural design and analysis of 18 ft CFRP leisure boat | |
| JP2015180560A (en) | marine propeller | |
| Afrizal et al. | Ice Resistance Performance Analysis of Double Acting Tanker in Astern Condition | |
| FI130447B (en) | Marine propeller | |
| Dong et al. | Reliability Evaluation of Marine Propulsion Shaft Based on Stress-Strength Interference Theory | |
| Parunov et al. | Vibration analysis in the design stage of the coastal patrol vessel | |
| Patience | Developments in marine propellers | |
| Almeshaiei et al. | Improving the Life Service of Fe-34Mn-10Al-0.76 C Tidal Turbine Blades Using Variable PMF | |
| Jiang et al. | Research on simulation calculation method of local strength of swath ship stabilizing fins based on sub-model method |