| РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ ФЕДЕРАЛЬНАЯ СЛУЖБА ПО ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ | (19) RU (11) 232 192 (13) U1 (51) МПК B63H 1/12 (2006.01) F16D 7/02 (2006.01) |
(12) ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ К ПАТЕНТУ
| Статус: | действует (последнее изменение статуса: 28.02.2025) |
| (52) СПК B63H 1/12 (2024.08); F16D 7/021 (2024.08) | |
| (21)(22) Заявка: 2024121436, 25.07.2024 (24) Дата начала отсчета срока действия патента: 25.07.2024 Дата регистрации: 28.02.2025 Приоритет(ы): (22) Дата подачи заявки: 25.07.2024 (45) Опубликовано: 28.02.2025 Бюл. № 7 (56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: RU 2289043 C2, 10.12.2006. JP 5280550 A, 26.10.1993. SU 1742545 A1, 23.06.1992. RU 168879 U1, 22.02.2017. CN 202280748 U, 20.06.2012. Адрес для переписки: 624013, Свердловская обл., , Аленкин Юрий Кириллович | (72) Автор(ы): Аленкин Юрий Кириллович (RU) (73) Патентообладатель(и): Аленкин Юрий Кириллович (RU) |
(54) Предохранительная муфта гребного винта
(57) Реферат:
Полезная модель относится к водному транспорту и предназначена для защиты гребного винта и (или) гребного вала маломерных судов от повреждения при ударе гребного винта о жесткое препятствие. Предохранительная муфта гребного винта, включающая шлицевую втулку 2 гребного вала 1 и жестко соединенную с ней втулку 3 из упругодеформируемого материала, на которую воздействуют жесткие элементы в виде тел вращения (шарики или ролики) 4, свободно расположенные в продольных пазах 5 ступицы гребного винта 6 параллельных оси вращения вала и передающие момент вращения от гребного вала 1 к ступице гребного винта 6 за счет вдавливания этих элементов 4 в упругодеформируемую втулку 3. От продольного перемещения шариков 4 в пазах 5 предохраняет сепаратор 11. От продольного перемещения упругодеформируемой втулки 3 и шлицевой втулки 2 относительно ступицы 6 гребного винта 7 предохраняют упорные шайбы 8, зафиксированные в кольцевых проточках ступицы 6 пружинными кольцами 9. Полезная модель позволяет предотвратить необратимые деформации или разрушение лопастей гребного винта 7 или гребного вала 1 при ударе гребного винта о неподвижное препятствие (камень, топляк, дно).
Полезная модель относится к водному транспорту и предназначена для защиты гребного винта и (или) гребного вала маломерных судов от повреждения при ударе гребного винта о жесткое препятствие, например дно водоема, камень, топляк (утонувшее бревно).
Известно устройство «Гребной винт с предохранительной муфтой» (RU, патент №2644200, МПК В63Н 1/14, опубл. 08.02.2018 г.), в котором крутящий момент от гребного вала к гребному винту передается механизмом, содержащим соединительный предохранительный штифт. Этот штифт предположительно срезается при тормозном моменте на гребном винте, превышающем его предел прочности на сдвиг при ударе винта о твердое препятствие. Недостатком этого технического решения является разрушающий метод защиты, который предполагает последующую замену указанного штифта в природных условиях (река, озеро). Это требует времени, наличия инструментов, запасного штифта и навыков владения инструментами для ремонта.
Также известно множество типов предохранительных муфт, передающих крутящий момент от ведущего вала к ведомому посредством фрикционных дисков, которые проскальзывают при аварийном моменте вращения, например, «Предохранительная муфта» (RU, патент №2160397, МПК F16D 7/02, опубл. 1012.2000). Однако все эти типы муфт, включая указанную, неприменимы в водной среде, поскольку вода является смазкой для фрикционных соединений, а защитить от воздействия воды фрикционный механизм не представляется возможным из-за конструктивных особенностей узлов вал-винт. В частности, подавляющее большинство существующих лодочных моторов имеют выхлопную систему в воду через ступицу гребного винта и это является непреодолимым препятствием для изоляции от воды фрикционного механизма.
Наиболее близким техническим решением к заявляемому является «Фрикционная компенсирующая муфта» (патент на ИЗ №2289043, см. 21 Список литературы). Это изобретение создано для приводов точной механики и ничто не мешало бы применить это техническое решение для защиты гребного винта, если бы конструкция позволяла передавать крутящий момент от гребного вала к ступице гребного винта. Однако, конструкция этой муфты такова, что крутящий момент передается от одного вала к другому соосному ему валу. И между этим валами находится крепежно-регулировочный узел болт-гайка 5 и 7, что является неустранимым препятствием для указанного применения.
Недостатком всех серийно выпускаемых гребных винтов маломерного флота является отсутствие эффективной защиты гребного вала и винта и в результате ударов винта о твердые препятствия происходит деформация или откалывание лопастей гребного винта или изгибание гребного вала или необратимая деформация (отламывание) гребного вала или вала между двигателем и редуктором.
Задачей данной полезной модели является эффективная защита гребного винта и (или) гребного вала за счет проскальзывания жестких элементов (шарики или ролики) в упругодеформируемом материале муфты. В зависимости от количества жестких элементов, их размеров (диаметра) и глубины пазов ступицы, осуществляется возможность изменения тормозного момента на гребном валу, при котором будет происходить проскальзывание шариков или роликов. Этот тормозной момент должен выбираться таким, чтобы ненамного превышать крутящий момент, создаваемый лодочным мотором на гребном валу. Изменением глубины продольных пазов ступицы (параллельных оси вращения гребного вала) можно добиться другого типа проскальзывания. Шарики или ролики, будучи вдавленными в упругую муфту будут перескакивать в соседние пазы. В этом случае при проскальзывании будет раздаваться треск — звук удара шариков или роликов по ступице.
Технический результат достигается выбором оптимальных для данного гребного винта и гребного вала размеров: диаметров шариков-роликов, их количества, расположением и глубиной продольных пазов ступицы, а также выбора упругодеформируемого материала муфты.
Сущность полезной модели заключается в конструктивном выполнении узла:
гребной винт — гребной вал. Ступица гребного винта (полый цилиндр) имеет продольные канавки с возможностью свободно устанавливаться в них шариков или роликов. При этом шарики или ролики находятся в промежуточной обойме, аналогичной по назначению сепаратору обычного шарикоподшипника. Внешняя сторона шариков или роликов, находясь в обойме-сепараторе располагается в продольных пазах ступицы, а внутренняя вдавлена упругодеформируемую муфту. При ударном тормозном моменте на гребном винте шарик или ролик прокатывается по этой муфте и усилие этого прокатывания (деформации) определяет в конечном итоге тормозной момент на винте, при котором будет происходить кратковременное проскальзывание гребного вала относительно гребного винта. Таким образом, совокупность перечисленных признаков в целом обеспечивает защиту от повреждений валы и гребной винт.
Из анализа научно-технической и патентной литературы заявляемой совокупности признаков, обеспечивающих эффективную и простую защиту гребного винта и (или) гребных валов мною не выявлено. Это позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию «новизна».
Полезная модель поясняется чертежом, где:
на фиг.1 изображен общий вид узла вал-винт, вид сбоку перпендикулярно движению судна.
На шлицевой гребной вал 1 установлена шлицевая муфта 2, на ней жестко закреплена упругая муфта 3 из упругодеформируемого материала. Вращение от гребного вала 1 через шлицевую муфту 2 передается на упругую муфту 3, в которую вдавлены с усилием твердые элементы — шарики 4. Они расположены в продольных пазах 5 ступицы 6, являющейся неотъемлемой частью гребного винта с лопастями 7 (показаны условно). Упругая муфта 3 ограничена от продольного перемещения двумя упорными шайбами 8, которые зафиксированы на ступице 6 пружинными кольцами 9. Таким образом, вращение от гребного вала 1 передается на лопасти 7 гребного винта. При наезде на препятствие лопастью 7, ударный тормозной момент передается через ступицу 6 на комплект шариков 4 и шарики, преодолевая усилие вдавливания в упругую муфту 3, перекатываются по ней, — происходит проскальзывание гребного винта с лопастями 7 относительно гребного вала 1. Этот эффект проскальзывания защищает от повреждений как лопасти винта 7, так и гребной вал 1 со шлицами 10, при этом шарики 4 вращаются в обойме-сепараторе 11. Назначение обоймы сепаратора 11 состоит в равномерном расположении шариков 4 продольно вдоль муфты 3 и соответственно гребного вала 1. Это позволяет достичь максимально возможной соосности гребного вала и гребного винта.
Список литературы:
1. Mercury Marine 25/30 EFI FourStroke, 2018 г. Руководство по установке, эксплуатации и техническому обслуживанию.
2. RU, Заявка на изобретение №2015120245, МПК В63Н 1/14, Гребной винте предохранительной муфтой.
3. RU, Полезная модель №109737, МПК В63Н 1/14, Гребной винт с предохранительной муфтой.
4. RU, Изобретение №2644200, МПК В63Н 23/34, МПК В63Н 1/14, Гребной винте предохранительной муфтой.
5. SU, Изобретение №761364, МПК В63Н 1/14 УСТРОЙСТВО ДЛЯ СТОПОРЕНИЯ ГРЕБНОГО ВИНТА НА ГРЕБНОМ ВАЛУ.
6. RU, Изобретение №2550942, МПК F16D 21/00, 7/04, 23/14. Предохранительная муфта.
7. RU, Изобретение №2765893, МПК F16D 7/06.
Предохранительная муфта.
8. RU, Изобретение №2021552, МПК F16D 7/06. Шариковая предохранительная муфта.
9. SU, Изобретение №755352, МПК В21Н 35/14. Муфта предельного момента.
10. RU, Изобретение №2381395, МПК F16D 43/20, 7/02,1/04.. Муфта предохранительная.
11. RU, Заявка на изобретение №2005128399, МПК F16D 7/06. Шариковая предохранительная муфта.
Суть идеи. Суда маломерного флота (попросту моторные лодки) под управлением рыбаков и (или) охотников, забираются в верховья рек на мелководье или просто банально наскакивают на топляк. Это приводит к деформации лопастей винта.
Вот примеры: Верхний винт из нержавейки, остальные — алюминий.
или изгибу гребного вала
или поломке вала редуктора.
===================================================
Для предотвращения таких последствий я придумал Предохранительную муфту, каковую изготовил и показываю здесь вам.
Вот испытание момента проворота муфты винта.
https://rutube.ru/video/225d7a5c77f8003ec3a4124600639ab0/?r=plwd
В данном конкретном случае узел сделан и настроен под мотор Меркури 25 л.с., чтобы при движении не происходила пробуксовка винта относительно гребного вала. А пробуксовка эта будет происходить при наезде на препятствие и, соответственно, предотвращать необратимую деформацию. Если на штатном винте наехать на камень или топляк, то последствия будут зависеть от прочности винта в первую очередь. Если винт выбран крепким (из нержавейки, например) — последствия будут печальными и в полевых условиях придётся разбирать двигатель, чтобы заменить вал (см. фото выше), либо ехать на погнутом валу (см. фото ещё выше) с жуткой вибрацией и отложенными последствиями для подшипников и их корпусов. Лучше всего ходить по большой воде, зная фарватер, и тогда никаких проблем не будет. Можно вообще дома сидеть и пиво пить.
===========================
Испытания Муфты гребного винта (далее Муфты)в условиях приближенных к реальным. Реальные условия: вода, обороты винта 2900 -3000 об/мин. Поскольку, у меня нет привода мощностью 10 -15 Квт, было решено недостаток мощности компенсировать маховиком и воду заменить воздухом))). Нужных оборотов достичь не удалось, поскольку уже при оборотах 1500 начиналась вибрация стенда. И для маховика — колеса эти обороты соответствуют 162 км/ч. Что получилось? Испытания № 1 и №2 не привели к остановке винта (даже кратковременной) , однако существенно повредили лопасти и даже был отколот кусочек. Эти испытания можно сравнить с ударами о камни слегка пересекающими траекторию винта. Скользящие удары, не приводящие к превышению тормозного момента Муфты.
https://rutube.ru/video/9d8e56ed191f4c4e024b048a5030b571 Испытание №1
https://rutube.ru/video/d7ea50d108d124bfde0de0973aa12cd5 Испытание №2
=======================
Испытания № 3 и №4 соответствуют наезду на топляк с мгновенной остановкой винта.
https://rutube.ru/video/4430bad399740f992ed8c3c0ed8380f3 Испытание №3
https://rutube.ru/video/84d5dead81df051c1d4278b8ef630bdf Испытание №4
===============================================
Краткая демонстрация стенда.
========================================================
Представляю оборудование. Для тех, кому интересно, что можно выполнить на сверлильном станке.
https://studio.rutube.ru/video-editor/5161e1e4fe1ffde656d5a67a8b46c590