Анализ эффективности гребных винтов различных схем на основе численного моделирования рабочих процессов

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.

1. Месропян 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.

2. 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).

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. Славгородская А. В., Славгородский В. М. Фантазии на тему гребных винтов с волнистыми лопастями // САПР и графика. 2015. № 1 (219). C. 69–72. EDN: TRQEOJ.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. Sharrow G. Ch., Cherry H. Propeller. US Patent 009926058B2; filed May 25th, 2017; published March 27th, 2018.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. Toroidal propellers: A noise-killing game changer in air and water. URL: https://newatlas.com/aircraft/toroidal-quietpropellers/ (accessed: 18.10.2025).

17. 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.

18. Гребные винты уменьшенного шага для «Вихря». URL: https://www.barque.ru/shipbuilding/1974/propellers_reduced_pitch_for_whirlwind (дата обращения: 18.10.2025).

19. Carlton J. S. Marine Propellers and Propulsion. 4th Ed. 2010. 585 p. ISBN. 978-0-08-100366-4.

20. ANSYS CFX Reference Guide. Release 2020 R2. ANSYS, Inc. July 2020.

21. 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.

22. 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.

23. 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.