Śruby nastawne to rodzaj okrętowych pędników śrubowych, w których istnieje możliwość zmian skoku skrzydeł, czyli zmiany położenia każdego skrzydła względem jego osi obrotu.

Pomysł śruby nastawnej zrodził się niemal równocześnie z wynalazkiem samej śruby i sięga ery żaglowców, gdy zaczęto na nich stosować śruby napędzane maszyną parową dla umożliwienia pływania przy bezwietrznej pogodzie oraz dla polepszenia manewrowości.

Zasadniczym celem zastosowania śruby nastawnej było wówczas umożliwienie ustawienia skrzydeł w płaszczyźnie osi pędnika, czyli w tak zwaną „chorągiewkę”, co pozwalało zminimalizować opór śruby podczas pływania pod żaglami.

W przypadku śruby o nienastawnym (stałym) skoku, przy pływaniu statkiem tylko pod żaglami, konieczne było czasochłonne i uciążliwe podnoszenie lub wysprzęglanie śruby. Zastosowanie śrub nastawnych pozwalało uniknąć tych niedogodności. Doceniano również to, że śruby o zmiennym skoku umożliwiają realizowanie biegu wstecznego bez konieczności nawracania silnika napędowego. Wymienione zalety stanowiły najbardziej zasadnicze motywy zastosowania tych urządzeń, jednak już wtedy zdawano sobie sprawę z istnienia wpływu warunków eksploatacyjnych na osiągi uzyskiwane przez śrubę. Rozumiano także korzyści płynące z zastosowania pędnika, w którym skok skrzydeł mógł być dostosowany do zmieniających się warunków żeglowania.

Pierwsze rozwiązanie konstrukcyjne śruby o skoku nastawnym, opatentowane w 1816 roku przez Johna Millingtona, dotyczyło pędnika dwu skrzydłowego podobnego do wiatraka. Każde skrzydło pędnika miało możliwość obrotu wokół osi o kąt 45˚ w obu kierunkach. Wynalazek ten nie został jednak zrealizowany.

Następne rozwiązanie śruby nastawnej, opatentowane w 1844 r. przez Anglika Bennetta Woodcrofta, zostało zrealizowane. Śruba, według tego rozwiązania, miała cztery skrzydła, obracane jednocześnie przez połączoną przegubowo z ramionami tych skrzydeł przesuwaną tuleję, umieszczoną na zewnątrz wału napędowego. W przedniej części tulei znajdował się kanał obwodowy, z którym współpracował kamień ślizgowy osadzony na końcu jednego ramienia dźwigni dwuramiennej. Drugie ramie tej dźwigni połączone było z pionowo biegnącym cięgnem. Zmianę skoku śruby realizowano przez przesuwanie w górę lub dół tego cięgna. Biorąc pod uwagę możliwości ówczesnej technologii materiałowej, mechanizm taki, pracujący w wodzie morskiej, mógł by być przyczyną kłopotliwych awarii.

Spis treści

Wykaz ważniejszych oznaczeń

1. Wstęp

2. Cechy charakterystyczne śrub nastawnych

   1. Charakterystyki hydrodynamiczne śrub okrętowych

   2. Wykorzystanie pełnej mocy silnika

   3. Uciąg

   4. Manewrowość

   5. Współpraca z różnymi układami napędowymi

   6. Praca turbinowa śruby

   7. Nagłe zatrzymanie statku

   8. Praca ze stałą prędkością obrotową

   9. Automatyzacja sterowania układu napędowego

   10. Sprawność śruby

   11. Koszty inwestycyjne i eksploatacyjne

   12. Możliwe zastosowania

3. Konstrukcja śrub nastawnych

   1. Ogólny podział rozwiązań konstrukcyjnych

   2. Łożyskowanie skrzydeł

   3. Mocowanie skrzydeł

   4. Uszczelnianie skrzydeł

   5. Mechanizmy obrotu skrzydeł

   6. Zespół siłowy

4. Wprowadzenie oleju do obracającego się wału

   1. Analiza stosowanych metod

   2. Badania eksperymentalne

   3. Prace teoretyczne

   4. Wytyczne dla projektantów uszczelnień

5. Układ sterowania

   1. Podstawowe informacje

   2. Układy z siłownikiem hydraulicznym oraz pompą i rozrządem suwakowym w układzie stacjonarnym

   3. Układy z siłownikiem hydraulicznym w układzie obrotowym

   4. Układy z siłownikiem i rozrządem suwakowym w układzie obrotowym

   5. Układy z siłownikiem hydraulicznym oraz pompą i rozrządem suwakowym w układzie obrotowym

   6. Układy z przekładnią mechaniczną

6. Podstawowe obliczenia mechanizmów śruby nastawnej

   1. Obliczenia sił i momentów na skrzydłach śruby

   2. Obliczenia mechanizmu obrotu skrzydeł

   3. Obliczenie połączenia stopy skrzydła z tarczą korbową

   4. Obliczenia kołnierza piasty w łożysku skrzydła

   5. Obliczenia tarczy korbowej

   6. Obliczenie czopu korbowego

   7. Wyznaczanie średnic wałów

   8. Obliczanie połączenia śruby z wałem śrubowym

   9. Obliczenia sprzęgła skurczowego wału śrubowego z pośrednim

   10. Wyznaczanie podstawowych parametrów zespołu zasilania hydraulicznego