Гребной винт регулируемого шага

Гребной винт регулируемого шага

Реферат

 

Использование: судостроение, гребные винты регулируемого шага. Сущность изобретения: гребной винт содержит ступицу с поворотными лопастями, на комлях которых установлены протекторы, выполненные в виде колпачков или колец, имеющих электрический контакт со ступицей при помощи гибкой электропроводной шины. Протекторы выполнены из материала, имеющего электродный потенциал в морской воде, ниже потенциала материала лопастей винта не менее, чем на 300 мВ. Использование изобретения повышает долговечность работы винта. 3 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к области судостроения, а более точно к судовым металлическим гребным винтам регулируемого шага, и связано с решением проблемы защиты их поверхности от электрохимической коррозии, следствием которой являются коррозионно-эрозионные разрушения винтов, наиболее интенсивные на поверхностях поворотных лопастей.

Из практики эксплуатации судов с металлическими корпусами известно, что проблемы с коррозионным состоянием гребных винтов не возникает в случае надежного электрического контакта лопастей и ступиц винтов с корпусом судна. Это связано с протектирующим действием на гребной винт корпуса судна или устанавливаемой на корпусе системы электрохимической протекторной или катодной защиты.

Вместе с тем на гребных винтах регулируемого шага с поворотными лопастями вследствие образования масляных пленок в механизме поворота лопастей и в подшипниках скольжения нарушается электрический контакт между поворотными лопастями и ступицей и в целом между винтом и корпусом судна. В результате может ослабнуть или полностью прекратиться протектирующее влияние корпуса на гребной винт и привести к коррозионным повреждениям.

На поверхности гребных винтов регулируемого шага, особенно на кромках поворотных лопастей гребных винтов, протекают процессы электрохимической коррозии, следствием которых являются коррозионно-эрозионные разрушения язвенного характера ступиц гребных винтов до 2-3 мм/год, и поворотных лопастей до 4-5 мм/год, что интенсифицирует развитие кавитационных процессов на поверхности гребных винтов регулируемого шага и увеличивает скорость разрушения поворотных лопастей.

Это вызывает необходимость периодической, через 2-3 года замены поворотных лопастей и восстановительных ремонтов или замены гребных винтов через 5-10 лет их эксплуатации. Кроме того, в результате коррозионно-эрозионного износа поверхностей поворотных лопастей в межремонтный период происходит увеличение шероховатости поверхностей лопастей, что приводит к ухудшению гидродинамических характеристик гребных винтов регулируемого шага, а, следовательно, и к снижению КПД движительного комплекса.

Известен принятый в качестве ближайшего аналога ВРШ, содержащий ступицу, установленные на ней поворотные лопасти с механизмом их поворота и протекторы, имеющие электрический контакт с лопастями (СССР, авт. свид. N 918176, B 63 B 59/00, 1982).

В основу настоящего изобретения была положена задача разработать конструкцию судового гребного винта регулируемого шага, который содержал бы элементы, выполненные из материала, обладающего протектирующими свойствами по отношению к гребному винту и исключающего электрохимическую коррозию элементов винта, благодаря чему увеличивается срок его службы.

Поставленная задача решается за счет того, что предлагается судовой гребной винт регулируемого шага содержащий ступицу, поворотные лопасти, установленные на ней, и механизм поворота лопастей, размещенный в ступице, новым в котором является то, что он оснащен съемными протектирующим элементами, которые имеют электрический контакт с лопастями, установлены на комлях лопастей и выполнены из материала, имеющего в морской воде электродный потенциал ниже потенциала материала лопастей винта не менее, чем на 300 мВ.

Благодаря такому решению, в морской воде происходит электрохимическое взаимодействие материала поворотных лопастей гребного винта с материалом протектирующих элементов, имеющим более отрицательный электродный потенциал. При этом из-за разности потенциалов возникает электрический ток, который вызывает изменение электродного потенциала гребного винта регулируемого шага в отрицательную сторону, то есть происходит его катодная поляризация. В результате этого вся поверхность винта превращается в один общий катод, и на ней исключаются анодные процессы, вследствие чего гребной винт регулируемого шага не подвергается электрохимической коррозии. В то же время протектирующие элементы становятся анодами и происходит процесс их электрохимического растворения.

При использовании протектирующих элементов из материала, имеющего в морской воде электродный потенциал ниже электродного потенциала материала поворотных лопастей гребного винта регулируемого шага меньше, чем на 300 мВ, не может достигаться полной электрохимической защиты винта, и он будет подвергаться коррозионному разрушению.

Новым является также то, что протектирующие элементы выполнены в виде колпачков, установленных в узлах крепления лопастей к механизму поворота на головках крепежных элементов.

Такое решение не требует специальной доработки поверхности комля поворотной лопасти для установки протектирующих элементов и позволяет обеспечить их монтаж как на новых, так и на эксплуатирующихся гребных винтах регулирующего шага с наименьшими трудозатратами.

Кроме того, новым является также то, что протектирующие элементы выполнены в виде колец, размещенных в пазах комлей поворотных лопастей.

Такая форма выполнения протектирующих элементов является наиболее простой и целесообразной для использования на вновь изготавливаемых гребных винтах регулируемого шага.

Новым является также то, что механизм поворота лопастей соединен гибкой электропроводящей шиной со ступицей винта.

Такое решение обеспечивает надежный электрический контакт между ступицей винта и поворотными лопастями, жестко закрепленными на механизме поворота.

В дальнейшем сущность настоящего изобретения поясняется подробным описанием примеров его осуществления со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых: фиг. 1 изображает заявленный гребной винт регулируемого шага согласно изобретению; фиг. 2 поворотную лопасть гребного винта с установленными на ней протектирующими элементами в виде колпачков, сечение А-А по фиг.1; фиг. 3 протектирующий элемент, выполненный в виде колпачка, сечение Б-Б по фиг.2; фиг. 4 поворотную лопасть гребного винта с установленным на ней протектирующим элементом, выполненным в виде кольца, сечение А-А по фиг.1; фиг. 5 протектирующий элемент, выполненный в виде кольца, сечение В-В по фиг.4; фиг. 6 узел соединения гибкой электропроводящей шиной ступицы гребного винта с механизмом поворота лопастей.

Гребной винт регулируемого шага содержит ступицу 1 (фиг.1), поворотные лопасти 2, установленные на ней, и механизм 3 поворота лопастей 2, размещенный в ступице. На комлях поворотных лопастей установлены съемные протектирующие элементы 4. Протектирующие элементы 4 могут быть выполнены в виде колпачков (фиг.2, 3) полусфероидной формы или колец (фиг.4, 5). Такие формы выполнения протектирующих элементов 4 являются наиболее простыми и целесообразными для использования на эксплуатирующихся (колпачки) и вновь изготавливаемых (кольца) гребных винтов регулируемого шага. При необходимости возможно совместное использование таких форм протектирующих элементов 4.

Протектирующие элементы 4, выполненные в таком виде, имеют обтекаемую форму и их установка в выбранном месте на винте не ухудшает его гидродинамических характеристик. При этом следует иметь в виду, что протектирующие элементы 4 могут иметь любую другую форму выполнения, которая не будет ухудшать гидродинамических характеристик винта регулирующего шага.

Протектирующие элементы 4, выполненные в виде колпачков, устанавливаются в узлах крепления лопастей 2 к механизму 3 поворота на головках крепежных болтов 5.

Протектирующие элементы 4, выполненные в виде колец, размещаются на комлях 6 поворотных лопастей 2 в специально проточенных пазах 7.

Для обеспечения срока службы протектирующих элементов 4 не менее междокового периода эксплуатации судна ширина протектирующего элемента 4, выполненного в виде кольца должна быть не менее 40 мм, а его высота не менее 55 мм.

В целях обеспечения сохранения гидродинамических характеристик гребных винтов протектирующие элементы 4 должны иметь обтекаемую форму частей, выступающего над поверхностью комля 6. Высота выступающей части протектирующего элемента 4 над поверхностью комля 6 должна быть не более 35 мм.

В протектирующих элементах 4 выполнены сквозные трехступенчатые цилиндрические отверстия 8. Нижняя часть цилиндрического отверстия 8 имеет наименьший диаметр, средняя часть имеет диаметр, превышающий диаметр нижней части, а верхняя часть диаметр, превышающей диаметр средней части.

Протектирующие элементы 4 установлены на электроизоляционных прокладках 9. Во избежание непосредственного электрического контакта боковой поверхности протектирующих элементов 4 с комлем 6 лопасти 2 между ними должен быть зазор не менее 1 мм.

Протектирующие элементы 4 крепятся посредством крепежных элементов 10 (болтов или винтов). Стержневые части крепежных элементов 10, не имеющие резьбы, находятся в нижних частях трехступенчатых цилиндрических отверстий 8, а их головки расположены в средних частях отверстий 8. Под головками установлены стопорные шайбы 11. Головки крепежных элементов 10 и стопорные шайбы 11 окружены герметиком 12, заполняющим всю среднюю часть отверстия. В верхних частях отверстий 8 установлены резьбовые заглушки 13, выполненные из материала электрохимически однородного с материалом протектирующих элементов 4. Герметик 12 и резьбовые заглушки 13 обеспечивают надежную изоляцию от морской воды внутренних поверхностей отверстий 8 и крепежных элементов 10. Крепежные элементы 10 обеспечивают фиксацию протектирующих элементов 4 на поворотных лопастях 2 и гарантируют надежный электрический контакт между протектирующими элементами 4 и поворотными лопастями 2.

Количество протектирующих элементов 4, выполненных в виде колпачков, определяется задаваемым сроком их службы. Максимальное количество протектирующих элементов 4 равно количеству крепежных болтов 5, посредством которых лопасти 2 крепятся к механизму 3 поворота лопастей.

В случае применения протектирующих элементов 4, выполненных в виде колец, целесообразна установка на каждом комле 6 по одному протектирующему элементу 4, хотя в отдельных случаях допустимо использование большего количества протектирующих элементов 4.

Протектирующие элементы 4 могут быть выполнены из любого металлического материала, имеющего в морской воде электродный потенциал ниже потенциала материала поворотных лопастей 2 не менее, чем на 300 мВ.

Например, в качестве материала протектирующих элементов 4, предназначенных для гребных винтов из цветных сплавов и нержавеющих сталей, может быть использован сплав на основе алюминия, легированного цинком, имеющий в морской воде электродный потенциал равный 700 мВ по хлорсеребряному электроду сравнения. Для гребных винтов регулируемого шага из нержавеющих сталей допускается применение протектирующих элементов из углеродистой стали, имеющей электродный потенциал в морской воде 650 мВ по хлорсеребряному электроду сравнения.

В случае установки протектирующих элементов 4 на поворотных лопастях 2 эффективная защита от электрохимической коррозии ступицы 1 гребного винта может быть осуществлена только при наличии надежного электрического контакта в цепи "механизм 3 поворота лопастей 2 ступица 1 гребного винта".

Для обеспечения такого электрического контакта ступицы 1 гребного винта регулируемого шага с поворотными лопастями 2 и с установленными на них протектирующими элементами 4 механизм 3 поворота лопастей 2 (фиг.6) соединен гибкой электропроводящей шиной 14 со ступицей 1. Гибкая электропроводящая шина 14 выполнена в виде жгута из медной проволоки общим сечением не менее 60 мм² с алюминиевыми наконечниками. Сечение токопроводящей шины 14 выбирается таким, чтобы величина переходного составления в электрической цепи "механизм 3 поворота лопастей 2 ступица 1 гребного винта" была бы не менее 0,01 Ома. При этом обеспечиваются минимальные потери тока электрохимической защиты, стекающего с поверхности поворотных лопастей 2 на ступицу 1 гребного винта регулируемого шага.

Электропроводящая шина 14 выбирается такой длины, которая не препятствовала бы повороту лопасти 2 на угол, предусмотренный техническим паспортом для конкретного гребного винта регулируемого шага.

Крепление гибкой электропроводящей шины 14 к механизму 3 поворота лопастей 2 и к ступице 1 гребного винта осуществляется при помощи крепежных винтов 15, и стопорных шайб 16.

При работе гребного винта регулируемого шага в морской воде происходит электрохимическое взаимодействие материала ступицы 1 и поворотных лопастей 2 гребного винта с материалом протектирующих элементов 4. При этом из-за разности потенциалов возникает электрический ток, который вызывает изменение электродного потенциала поворотных лопастей 2 и ступицы 1 гребного винта регулируемого шага в отрицательную сторону, то есть происходит катодная поляризация винта. В результате этого вся поверхность винта, включая и наиболее подверженные коррозионным разрушениям поворотные лопасти 2, превращается в один общий катод, и на ней исключаются анодные процессы, вследствие чего винт не подвергается электрохимической коррозии. В то же время протектирующие элементы 4 становятся анодами и происходит процесс их электрохимического растворения.

Заявленный гребной винт регулируемого шага не подвергается электрохимической коррозии, в результате чего срок службы поворотных лопастей и гребных винтов в целом может быть доведен до срока службы судов, на которых они установлены, при условии периодической замены протектирующих элементов. По сравнению с гребными винтами, не оснащенными протектирующими элементами, срок службы заявленного гребного винта будет в 4-5 раз больше.

Стандартизация и унификация протектирующих элементов позволит использовать их практически на всех применяемых в судостроении гребных винтах регулируемого шага.

Формула изобретения

1. Гребной винт регулируемого шага, содержащий ступицу, установленные на ней поворотные лопасти с механизмом их поворота и протекторы, имеющие электрический контакт с лопастями, отличающийся тем, что протекторы выполнены съемными из материала, имеющего электрический потенциал в морской воде ниже потенциала материала лопастей винта не менее чем на 300 мВ, и установлены на комлях лопастей.

2. Гребной винт по п. 1, отличающийся тем, что протекторы выполнены в виде колпачков, установленных в узлах крепления лопастей к механизму поворота на головках крепежных элементов.

3. Гребной винт по п. 1, отличающийся тем, что протекторы выполнены в виде колец, размещенных в пазах, выполненных в комлях лопастей.

4. Гребной винт по п. 1, 2 или 3, отличающийся тем, что механизм поворота лопастей соединен гибкой электропроводящей шиной со ступицей винта.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6