196568. lajstromszámú szabadalom • Hajócsavar
1 2 A találmány a hajógyártás területére vonatkozik és tárgya hajócsavar, főként gyorsjáratú hajók, például szárnyashajók számára. Szeles körben ismertek a vízkiszorításos hajók számára készített, nagy fesztávú szárnyakkal rendelkező forgásiránnyal ellentétes oldalelhajlású hajócsavarok (nyilazott hajócsavarok), r > 0,5 relatív sugártól kezdődően (ahol a relatív sugár a működési sugárnak a hajóesavar sugarához viszonyított arányát jelöli). Ezek a hajócsavarok hajócsavartengelyekre vannak felszerelve, amelyeknek gyakorolatilag nincs elhajlása (y> = 0), A JC szárnyhajlásszög értéke JC = 5—60° az r = 0,5-0,8 értékéhez tartozó működési keresztmetszeteknél, és tovább nő a szárnyvég felé, ahol a szárnyat érő hozzááramlási sebességek elég nagyok a kavitáció és az erózió kialakításához, a tőkeresztmetszet tartományában és az r < 0,5 relatív sugárhoz tartozó szakaszon ezzel szemben az oklalelhajlás egészen elmarad vagy nagyoir kismértékű (JC 5 ). Az ilyen hajócsavarok egyszerű gyártási technológiával előállíthatok és jó antieróziós tulajdonságokkal rendelkeznek a viszonylagos kis haladási sebességű vízkiszorításos hajók üzemeltetési feltételei mellett. A gyors siklóhajók, később pedig a szárnyashajók kifejlesztése és tökéletesítése nyomán problémák merültek fel a hajócsavarok propulziós (előrehajtási) és antieróziós tulajdonságainak megőrzése terén, mivel ezeknél a hajócsavarok mellett működnek, amelyek a hajócsavartengely ferde helyzete miatt lépnek fel. A szárnyashajóknál a legáltalánosabban elterjedt teljesítményátadási mód a teljesítmény hajtóműről a hajtócsavarra ferde hajócsavartengelyeken keresztül történő átvitele. A szárnyashajók ferde hajócsavartengelyre felszerelt hajócsavarjainak működési jellegzetessége a hajócsavarokra történő ferde hozzááramlás, valamint egyenetlen sebességtérben való működés 30 csomó feletti nagy sebességek mellett. A hajócsavarok egyenetlen sebességtérben való működésénél széles határok kötött változik a hajócsavarszárny egy fordulata alatti állásszög és jelentős mértékben eltér az optimálistól az áramlási kitérítési szögétől és a hajó haladási sebességétől függően. Az állásszög ezen ingadozásai (amj0 = -1°, a x 1 = *14°) a tőkeresztmetszetek tartományában az alábbi negatív jelenségekhez vezetnek: — kavitáció és erózió a tőkeresztmetszetek tartományában, — a hajócsavar hatásfokának csökkenése, — vibrációk létrejötte magán a hajócsavaron, amelyek átadódnak a hajó farára. Eredetileg a szárnyashajókhoz az ismert széles szárnyú hajócsavarokat alkalmazták, ahol a szárnyak szánra Z=3, és amelyek viszonylag nagy hatásfokkal (t7 = 0,6) működtek. Azonban ezek a hajócsavarok a kavitáció következtében jelentkező eróziós károsodások és a rövid üzemidő (200—400 menetóra) miatt nem terjedtek el. A gyorsjáratú hajók (szárnyashajók, léppárnás hajók, siklóhajók) hajócsavarjainál jelentkező kavitáció és erózió leküzdése érdekében tett egyik legfőbb intézkedés a számyterhelés csökkentése volt, amit a szárnyak számának növelésével (Z = 5-6) értek el. Így jelenleg a szárnyashajók hajócsavarjainak alaptípusához azok az ismert szélesszárnyú sokszárnyas hajócsavarok tartoznak, amelyek egyidejűleg megoldják az antieróziós tulajdonságok javításával és a vibrációk csökkentésével kapcsolatos problémákat, A sokszárnyas hajócsavarok (Z = 5—6) hatásfoka azonban 4—5%-kal kisebb, mint a három szárnyas hajócsavarok hatásfoka. A találmány által megoldandó feladat olyan hajócsavar kifejlesztése gyorsjáratú hajók számára, amelyek szárnyai olyan alakkal rendelkeznek, hogy az kiküszöböli a szárnytőkeresztmetszetekben fellépő kavitációt és eróziót, anélkül, hogy a hatásfok csökkenne. A kitűzött feladatot azáltal oldjuk meg, hogy gyorsjáratú hajók hajócsavarjánál, amelynek ferde helyzetű hajócsavartengelyre felszerelt agya, valamint erre felerősített szárnyai vannak, amelyek mindegyike teljes hosszában a hajócsavartengely forgásirányával ellentétes oldalelhajlással van kialakítva, a találmány értelmében a tőkeresztmetszet belépő élének elhajlási szöge, amelyet ezen keresztmetszetben a belépő él kezdőpontjában húzott érintő és a geometriai agytengelyre merőlegesen ugyanezen ponthoz húzott vonal képez, 30-45°-ot tesz ki, emellett minden egyes szárny belépő élének elhajlási szöge a további keresztmetszetekben folyamatosan nő. A találmány szerint kialakított hajócsavarnál a kavitáció és az erózió, főként a tőkeresztmetszetekben, a kevés szárnyú hajócsavarok jellemző hatásfokának egyidejű megtartása mellett jelentősen csökken. A találmányt részletesebben konkrét kiviteli példa kapcsán, a csatolt rajz alapján ismertetjük. A rajzon az 1. ábra egy találmány szerinti hajócsavar vázlatos kialakítását mutatja, egy aggyal, valamint kiterített szárnyalaprajzzal, ahol a szárny a forgásiránnyal ellentétes oldal felé eső oldalelhajlási szöggel rendelkezik, míg a 2. ábra az 1. ábra 11-11 vonala szerinti metszet. A találmány szerinti hajócsavar <p = 12-16° dőlésszögű hajócsavartengelyre van felszerelve. Maga a teljes hajócsavar nincs az ábrákon feltüntetve, mivel a hajócsavar elrendezése nem tartozik a jelen találmány tárgyához. Amint az az 1. ábrán látható, a hajócsavarnak 1 agya és 2 szárnyai vannak, amelyek jelen példában az 1 aggyal egy darabként vannak kialakítva. Mindegyik 2 szárny keresztmetszetét tekintve egy domborű-homorú szegmens profiljával rendelkezik, a 2. ábrán látható módon. A hajócsavarnak három 2 szár-, nya van, amelyek belépő élei az A nyQlal jelölt forgásiránnyal ellentétes oldalfelé vannak elhajlítva. A belépő él JC elhajlási szöge az egyes 2 szárnyak 3 tőkeresztmetszetében, amely szöget a 3 tőkeresztmetszetben a belépő él kezdőpontjában húzott 4 érintő és az 1 agy 6 geometriai tengelyére ugyanezen ponthoz merőlegesen húzott 5 vonal képez, 30- 45°-ot tesz ki, ugyanakkor mindegyik 2 szárny belépő élének elhajlási szöge a további keresztmetszetekben folyamatosan nő, és az 1 agy 6 geometriai tengelyére merőlegesen 5 vonalhoz képest a következő képlettel határozható meg: x = A r5 ♦Br-C, ahol x = X/D, és az egyes jelek jelentése a következő: X - azon egyenes távolsága, amely a kiterített vonalra merőlegesen húzható a 2 szárny belépő éléig az 196.568 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
