avroenОмский научный вестник. Серия "Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение"Omsk Scientific Bulletin. Series Aviation-Rocket and Power Engineering2588-03732587-764XОмский государственный технический университет10.25206/2588-0373-2025-9-4-5-12DSWPCXavroen-109Research ArticleЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ И ХИМИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕPOWER AND CHEMICAL ENGINEERINGАнализ эффективности гребных винтов различных схем на основе численного моделирования рабочих процессовStudy of the efficiency of various designs propellers based on numerical modeling of working processesМесропянА. В.MesropyanA. V.

Месропян Арсен Владимирович, доктор технических наук, профессор (Россия), директор Института экосистем бизнеса и креативных индустрий AuthorID (РИНЦ): 17417AuthorID (SCOPUS): 26638367100

Россия, 450064, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1

Mesropyan Arsen Vladimirovich, Doctor of Technical Sciences, Professor, Director of the Institute of Business Ecosystems and Creative Industries

Russia, Ufa, Kosmonavtov St., 1, 450064

avm_74@mail.ruШабельникЮ. А.ShabelnikYu. A.

Шабельник Юлия Андреевна, младший научныйсотрудник кафедры «Гидрогазодинамика трубопроводных систем и гидромашины», заместитель директора по научной работе Института экосистем бизнеса и креативных индустрийAuthorID (РИНЦ): 525619

Россия, 450064, г. Уфа, ул. Космонавтов, 1

Shabelnik Yulia Andreevna, Junior Researcher of the Hydrogasdynamics of Pipeline Systems and Hydraulic Machines Department, Deputy Director of Research at the Institute of Business Ecosystems and Creative Industries

Russia, Ufa, Kosmonavtov St., 1, 450064

cammy@list.ruУфимский государственный нефтяной технический университетРоссияUfa State Petroleum Technological UniversityRussian Federation20253012202594512Copyright © Месропян А.В., Шабельник Ю.А., 20252025Месропян А.В., Шабельник Ю.А.Mesropyan A.V., Shabelnik Y.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://ariem.omgtu.ru/jour/article/view/109

В статье рассматриваются особенности рабочих процессов петлевидных гребных винтов в сравнении с классическими (традиционными) гребными винтами. Численное моделирование с использованием метода конечных элементов применяется для получения интегральных характеристик основных параметров и построения кривых действия гребных винтов для анализа эффективности работы различных типов гребных винтов на разных режимах работы. Проведено сравнение классических и петлевидных гребных винтов; сопоставительный анализ показал повышение эффективности, улучшение кавитационных характеристик петлевидных гребных винтов в широком диапазоне режимов работы.

The article examines the characteristics of looped propellers compared to conventional (traditional) propellers. Numerical modeling is used to obtain integral characteristics of the main parameters and construct propeller performance curves to analyze the performance of various propeller types under various operating conditions. A comparison of conventional and looped propellers is conducted, and the comparative analysis demonstrates increased efficiency and improved cavitation performance of looped propellers across a wide range of operating conditions.

гребные винтыпетлевидные винтытороидальные винтычисленное моделированиекривые действиякавитация гребных винтовперспективное судостроениеpropellerslooped propellerstoroidal propellersnumerical modelingaction curvescavitation of propellersadvanced shipbuildingReferencesМесропян А. В., Галицына А. М., Меркулова А. П., Шабельник Ю. А. Перспективы реализации электродвижения в маломерном судостроении // Электротехнические системы и комплексы. 2023. № 2 (59). С. 49–54. DOI: 10.18503/2311-8318-2023-2(59)-49-54. EDN: JVTTQO.Mesropyan A. V., Galitsyna A. M., Merkulova A. P., Shabelnik Yu. A. Perspektivy realizatsii elektrodvizheniya v malomernom sudostroyenii [Outlook for the implementation of electric movement in shipbuilding]. Elektrotekhnicheskiye sistemy i kompleksy. Electrotechnical Systems and Complexes. 2023. No. 2 (59). P. 49–54. DOI: 10.18503/2311-8318-2023-2(59)-49-54. EDN: JVTTQO. (In Russ.).Анализ размера и доли рынка морских силовых установок — тенденции роста и прогнозы (2024–2029 гг.). URL: https://www.mordorintelligence.com/ru/industry-reports/marine-propulsion-уngine-market (дата обращения: 18.10.2025).Analiz razmera i doli rynka morskikh silovykh ustanovok — tendentsii rosta i prognozy (2024–2029 gg.) [Market and share analysis of the marine propulsion systems — growth trends and forecasts (2024–2029)]. URL: https://www.mordorintelligence.com/ru/industry-reports/marine-propulsion-ungine-market (accessed: 18.10.2025). (In Russ.).Месропян А. В., Шабельник Ю. А. О способах повышения эффективности водоходных движителей // Вестник Дагестанского государственного технического университета. Технические науки. 2021. № 48 (3). С. 39–51. DOI: 10.21822/2073-6185-2021-48-3-39-51. EDN: MNMWGM.Mesropyan A. V., Shabelnik Yu.A. O sposobakh povysheniya effektivnosti vodokhodnykh dvizhiteley [On ways to improve the efficiency of water propellers]. Vestnik Dagestanskogo gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta. Tekhnicheskiye nauki. Herald of Daghestan State Technical University. Technical Sciences. 2021. No. 48 (3). P. 39–51. DOI: 10.21822/2073-6185-2021-48-3-39-51. EDN: MNMWGM. (In Russ.).Тогуняц А. Р., Анчиков С. Л., Вишневский Л. И. Соосные гребные винты и двухступенчатые лопастные движители // Морской Вестник. 2022. № 2 (82). С. 13–18. EDN: OUQHCI.Togunyats A. R., Anchikov S. L., Vishnevskiy L. I. Soosnyye grebnyye vinty i dvukhstupenchatyye lopastnyye dvizhiteli [Contra-rotating propellers and two-stage blade propulsors]. Morskoy Vestnik. 2022. No. 2 (82). P. 13–18. EDN: OUQHCI. (In Russ.).Афанасьев А. К., Ревенко Е. С., Ушаков К. М. Гидродинамические характеристики широколопастных гребных винтов с усеченной формой лопасти в свободной воде // Вестник государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. 2024. Т. 16, № 4. С. 519–529. DOI: 10.21821/2309-5180-2024-16-4-519-529. EDN: BSYAXC.Afanasyev A. K., Revenko E. S., Ushakov K. M. Gidrodinamicheskiye kharakteristiki shirokolopastnykh grebnykh vintov s usechennoy formoy lopasti v svobodnoy vode [Hydrodynamic properties of propellers with large blade-area ratio and truncated blade in free water]. Vestnik Gosudarstvennogo Universiteta Morskogo i Rechnogo FLOTA imeni AdmiralaСлавгородская А. В., Славгородский В. М. Фантазии на тему гребных винтов с волнистыми лопастями // САПР и графика. 2015. № 1 (219). C. 69–72. EDN: TRQEOJ.S. O. Makarova. 2024. Vol. 16, no. 4. P. 519–529. DOI: 10.21821/2309-5180-2024-16-4-519-529. EDN: BSYAXC. (In Russ.).Stan L. C. New innovative backflow marine propeller optimization study by CFD. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 400, Issue 8. P. 2–10.Slavgorodskaya A. V., Slavgorodskiy V. M. Fantazii na temu grebnykh vintov s volnistymi lopastyami [Fantasies about propellers with wavy blades]. SAPR i grafika. CAD and Graphics. 2015. No. 1 (219). P. 69–72. EDN: TRQEOJ. (In Russ.).Tadros M., Ventura C. Design of propeller series optimizing fuel consumption and propeller efficiency. Journal of Marine Science and Engineering. 2021. Vol. 9, Issue 11. P. 1226. DOI: 10.3390/jmse9111226.Stan L. C. New innovative backflow marine propeller optimization study by CFD. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 400, Issue 8. P. 2–10.Zheng L., Chen Sh., Chen X., Ji Sh. Reverse engineeringinspired parametric 3D geometry model of marine propeller. Polish Maritime Research. 2023. Vol. 30. P. 35–47. DOI: 10.2478/pomr-2023-0037.Tadros M., Ventura C. Design of propeller series optimizing fuel consumption and propeller efficiency. Journal of Marine Science and Engineering. 2021. Vol. 9, Issue 11. P. 1226. DOI: 10.3390/jmse9111226.Месропян А. В., Шабельник Ю. А. К вопросу об эффективности рабочего процесса петлевидных гребных винтов // Омский научный вестник. Сер. Авиационно-ракетное и энергетическое машиностроение. 2023. Т. 7, № 2. С. 15–21. DOI: 10.25206/2588-0373-2023-7-2-15-21. EDN: MRPSFC.Zheng L., Chen Sh., Chen X., Ji Sh. Reverse engineeringinspired parametric 3D geometry model of marine propeller. Polish Maritime Research. 2023. Vol. 30. P. 35–47. DOI: 10.2478/pomr-2023-0037.Пат. 2780771 Российская Федерация, МПК В 63 Н 1/00. Петлевидный гребной винт / Месропян А. В., Шабельник Ю. А. № 2022106691; заявл. 15.03.22; опубл. 30.09.22, Бюл. № 28.Mesropyan A. V., Shabelnik Yu. A. K voprosu ob effektivnosti rabochego protsessa petlevidnykh grebnykh vintov [The question of the efficiency of the workflow of loop propeller]. Omskiy nauchnyy vestnik. Ser. Aviatsionno-raketnoye i energeticheskoye mashinostroyeniye. Omsk Scientific Bulletin. Series AviationRocket and Power Engineering. 2023. Vol. 7, no. 2. P. 15–21. DOI: 10.25206/2588-0373-2023-7-2-15-21. EDN: MRPSFC. (In Russ.).Sharrow G. Ch., Cherry H. Propeller. US Patent 009926058B2; filed May 25th, 2017; published March 27th, 2018.Patent. 2780771 Russian Federation, IPC В 63 Н 1/00. Petlevidnyy grebnoy vint [Loop-shaped propeller] / Mesropyan A.V., Shabelnik Yu. A. No. 2022106691. (In Russ.).Abbaspour R., Yadegari M., Khoshnevis A. B. [et al.]. Optimization of horizontal spacing in cylinder‑NACA0012 airfoil configuration in the Sharrow propeller using entropy generation analysis and multi‑objective genetic algorithm. Journal of Marine Science and Technology. 2025. DOI: 10.1007/s00773-025-01097-5.Sharrow G. Ch., Cherry H. Propeller. US Patent 009926058B2; filed May 25th, 2017; published March 27th, 2018.Bima Anugerah Putraa1, Fajri Ashfi Rayhan. Comparative Analysis of Conventional and Toroidal Propeller through CFD Methods. CFD Letters 2025. Vol. 18, Issue 2. P. 137–160.Abbaspour R., Yadegari M., Khoshnevis A. B. [et al.]. Optimization of horizontal spacing in cylinder‑NACA0012 airfoil configuration in the Sharrow propeller using entropy generation analysis and multi‑objective genetic algorithm. Journal of Marine Science and Technology. 2025. DOI: 10.1007/s00773-025-01097-5.Neslin Thavamony, Anish Kumar, Joshua Selwyn. Numerical investigation on the influence of toroidal propeller on the heat transfer enhancement of an automobile radiator. Case Studies in Thermal Engineering. 2025. Vol. 73. P. 106661. DOI: 10.1016/j.csite.2025.106661.Bima Anugerah Putraa1, Fajri Ashfi Rayhan. Comparative Analysis of Conventional and Toroidal Propeller through CFD Methods. CFD Letters 2025. Vol. 18, Issue 2. P. 137–160.Toroidal propellers: A noise-killing game changer in air and water. URL: https://newatlas.com/aircraft/toroidal-quietpropellers/ (accessed: 18.10.2025).Neslin Thavamony, Anish Kumar, Joshua Selwyn. Numerical investigation on the influence of toroidal propeller on the heat transfer enhancement of an automobile radiator. Case Studies in Thermal Engineering. 2025. Vol. 73. P. 106661. DOI: 10.1016/j.csite.2025.106661.Sirousi H, Negahdari M. Numerical study and hydrodynamic analysis of Sharrow propeller. Marine Engineering. 2024. Vol. 20 (44) P. 24–39. DOI: 10.61186/marineeng.20.44.3.Toroidal propellers: A noise-killing game changer in air and water. URL: https://newatlas.com/aircraft/toroidal-quietpropellers/ (accessed: 18.10.2025).Гребные винты уменьшенного шага для «Вихря». URL: https://www.barque.ru/shipbuilding/1974/propellers_reduced_pitch_for_whirlwind (дата обращения: 18.10.2025).Sirousi H, Negahdari M. Numerical study and hydrodynamic analysis of Sharrow propeller. Marine Engineering. 2024. Vol. 20 (44) P. 24–39. DOI: 10.61186/marineeng.20.44.3.Carlton J. S. Marine Propellers and Propulsion. 4th Ed. 2010. 585 p. ISBN. 978-0-08-100366-4.Grebnyye vinty umen’shennogo shaga dlya «Vikhrya» [Reduced pitch propellers for the Vikhr]. URL: https://www.barque.ru/shipbuilding/1974/propellers_reduced_pitsh_for_whirlwind (accessed: 18.10.2025). (In Russ.).ANSYS CFX Reference Guide. Release 2020 R2. ANSYS, Inc. July 2020.Carlton J. S. Marine Propellers and Propulsion. 4th Ed. 2010. 585 p. ISBN. 978-0-08-100366-4.Tonello N., Eude Y., Meux B., Ferrand M. Frozen rotor and sliding mesh models applied to the 3D Simulation of the Francis-99 Tokke turbine with Code_Saturne. Journal of Physics Conference Series. 2017. Vol. 782 (1). P. 1–12. DOI: 10.1088/1742-6596/782/1/012009.ANSYS CFX Reference Guide. Release 2020 R2. ANSYS, Inc. July 2020.Kang J. G., Kim M. C., Kim H. U., Shin I. R. Study on propulsion perfomance by varying rake distribution at the propeller tip. Journal of Marine Science and Engineering. 2019. Vol. 7 (11). 386. 12 p. DOI: 10.3390/jmse7110386.Tonello N., Eude Y., Meux B., Ferrand M. Frozen rotor and sliding mesh models applied to the 3D Simulation of the Francis-99 Tokke turbine with Code_Saturne. Journal of Physics Conference Series. 2017. Vol. 782 (1). P. 1–12. DOI: 10.1088/1742-6596/782/1/012009.Trejo I., Terceno M., Valle J., Iranzo A., Domingo J. Analysis of a ship propeller using CFD codes. International Conference on computational methods in marine engineering. 2007. 12 p.Kang J. G., Kim M. C., Kim H. U., Shin I. R. Study on propulsion perfomance by varying rake distribution at the propeller tip. Journal of Marine Science and Engineering. 2019. Vol. 7 (11). 386. 12 p. DOI: 10.3390/jmse7110386.Trejo I., Terceno M., Valle J., Iranzo A., Domingo J. Analysis of a ship propeller using CFD codes. International Conference on computational methods in marine engineering. 2007. 12 p.Trejo I., Terceno M., Valle J., Iranzo A., Domingo J. Analysis of a ship propeller using CFD codes. International Conference on computational methods in marine engineering. 2007. 12 p.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.