ПОДБОР ГРЕБНОГО ВИНТА


§ 15. ПОДБОР ГРЕБНОГО ВИНТА

Приспособления, служащие дМ превращения работы судового двигателя в движение судна, называются движителями, Наиболее распространенным - движителем является гребной винт. Его действие заключается в том, что при своем вращении он отбрасывает массу воды за корму судна. Реакция (отдача) отброшенной массы воды воспринимается лопастями гребного винта и передается через гребной вал упорному подшипнику, закрепленному в корпусе судна. Сила реакции, воспринимаемая лопастями и передаваемая корпусу, и есть упор гребного винта. Так как происхождение упора — реакция отброшенной массы воды, то гребной винт называют реактивным движителем. Все современные судовые движители являются реактивными.

Сопротивление воды зависит от скорости движения судна, от размеров и обводов подводной части корпуса и от степени шероховатости поверхности обшивки, Сопротивление ВОДЫ состоит в основном из волнового сопротивления и сопротивления трения. Волновое сопротивление — это суммарная сила давления воды на корпус, которое появляется при движении судна. Преодолевая эту силу, судно поднимает волны. Чем больше волновое сопротивление, тем больше ВОЛНЫ за судном. Сопротивление трения ~ это сила трения между ближайшими к корпусу слоями воды. Очень тонкий слой воды, непосредственно прилегающий к обшивке, движется вместе с судном, имея одинаковую с ним скорость, и между ним и обшивкой трение не создается. Слой жидкости, соприкасающийся с первым слоем, благодаря силам сцеплеиия между частицами воды движется в том же направлении, что и судно, но со скоростью, меньшей, чем скорость судна, ввиду чего между вторым и первым слоями возникает трение. Скорость третьего слоя меньше, чем второго, и между ними также создается трение и т. д. (рис, 85). На некотором расстоянии от борта вода остается неподвижной. Трение между слоями воды передается слою, прилегающему к корпусу, и через него^ корпусу, чт

Если поверхность судна шероховата, то в ближайших к обшивке слоях воды возникают вихри, на образование которых судно должно тратить дополнительную силу.

Для подбора наивыгоднейшег^^гребного винта для данного судна недостаточно знать сопротивление судна; необходимо также знать наибольшую мощность и соответствующее ей число оборотов в минуту двигателя, который будет приводить в движение гребной винт. Эти характеристики двигателя определяют испытанием двигателя на специальном стенде на заводе.

- 114 -

Зная сопротивление судна при требующейся’ скорости хода,' .щиболыпую мощность и соответствующее ей число оборотов двигателя, по сложным формулам и графикам подбирают основные элементы гребного винта. Для вращения такого винта должна затрачиваться мощность, равная мощности двигателя; я при этом винт должен развивать упор, равный по своей величине полному сопротивлению судна, соответствующему заданной в проекте скорости хода судна.

Формулы и графики, служащие для подбора гребных винтов, позволяют определить основные элементы гребного винта:

Рис, 85. Различная скорость движения слоев воды вблизи борта ' и днища судна

диаметр и геометрический шаг винта, а также лощадь и форму его лопастей. Диаметром гребного винта азывается диаметр окружности, в которую вписан винт. Гео-:етрическим шагом называется путь, который может пройти жинт за один оборот, если будет вращаться в твердой гайке тжс. 86). В воде винт за один оборот проходит меньший путь.

Определив основные элементы гребного винта, его МОЖНО сконструировать: подобрать размеры и сечения лопастей, установить сечения и положение лопастей на ступице и т. п. Форма сечения лопастей имеет большое значение. На рис. 87 показаны типичные сечения лопастей. .

При вращении винта на выпуклой, обращенной к носу судна' поверхности лопасти образуется разрежение, а на вогнутой — давление. Благодаря этому вода подсасывается к лопастям винта и отбрасывается ими за корму. Чем меньше мощности Требует винт для своего вращения и чем ббльшую мощность

в*

— П5 —

он отдает в виде упора, тем больше его эффективность, или, иначе, коэффициент полезного действия. Отношение полезной мощности, передаваемой судну, к мощности, затрачиваемой двигателем для вращения винта, называется пропуль-си в н ы м коэффициентом.

Как показывает теория, чем больше скорость хода судна чем больше площадь лопастей (за счет увеличения диаметра

НАПРАВЛЕНИЕ

ДВИЖЕНИЯ

ВИНТА

Рис. 8о. Геометрический и действительный таг гребного винта

винта), тем больше коэффициент полезного действия винта. Если же площадь лопастей чрезмерно велика, то мощности

двигателя может оказаться недостаточно для вращения винта с необходимым числом оборотов. В среднем коэффициент полезного действия судовых гребных ВИНГОВ колеблется От 0,5

до 0,7. Эго значит, что

КРУГОВОЙ

СЕГМЕНТ

ПРОФИЛЬ КРЫЛА САМОЛЕТА

ВОГНУТОСТЬ ДЕЛАЕТСЯ ПРИ больших НАГРУЗКАХ НА ЛОПАСТЬ

Рис, 87, Типы сечений лопастей

если двигатель развивает на гребном валу мощность, равную, например, 100 л. с.} то гребной винт отдает судну только ог 50 до 70 л. с., а остальная мощность двигателя затрачивается на различные потери, как, например, на закручивание потока, отбрасываемого винтом.

Для хорошей работы гребного винта необходимо, чтобы кормовые обводы обеспечивали плавное подтекание воды К винту, Чтобы винт был достаточно

- 116 -

погружен под поверхностью воды и не засасывал воздух, чтобы лопасти были гладкими и их очертания — плавными.

Очень важным для гребных винтов является шаговое отношение р — отношение геометрического шага винта И

н

к диаметру винта D. Наивыгодпейшее отношение р~-^ колеблется от 0,8 до 1,5.

Для измерения геометрического шага гребного винта можно воспользоваться следующим способом:

L Провести па лопасти дугу радиусом, равным 0,6 наибольшего радиуса винта (рис. 88).

2. Установить гребной винт на листе бумаги так, чтобы ось винта была вертикальна.

3. Угольником измерить расстояния от кромок лопасти (в точках их пересечения с проведенной окружностью) до листа бумаги.

4. Отметить на бумаге перпендикуляры, опущенные при помощи угольника из этих точек.

5. Убрав винт, провести прямые, соединяющие точки (следы) перпендикуляров с осью винта, и измерить образуемый ими угол.

После этого можно непосредственно вычислить величину шага по следующей формуле:

и — (Л — Д)-360 а *

где й и 5 - измеренные (пункт 3) расстояния от кромок лопасти до бумаги; а — измеренный (пункт 5) угол.

Форма лопастей бывает различной, оиа не имеет большого значения для работы винта; для трех- и четырехлопастных винтов лопасть Очень часто имеет вид части эллипса, а для двухлопастных лопасти часто делают саблеобразной формы (рис. 89).

рис. 88. Способ измерения шага модели грйбиого пиита

Гораздо большее значение имеет форма поперечного сечения лопастей.

Расчетные методы, применяемые в судостроении для подбора гребных винтов, довольно трудны. Поэтому для подбора гребного винта к модели следует ориентироваться на гребные винты существующих моделей. Если же этого нельзя сделать, то для первого приближения можно воспользоваться данными табл. 16, пересчитывая скорости хода судов и число оборотов по закону подобия . Диаметр гребного винта модели назначается по конструктивным условиям. При этом надо стремиться к наибольшему возможному диаметру. В большинстве случаев диаметр гребного винта мо-

Рас. 89. Различные формы лопастей

Таблица 16

Данные для подбора гребных винтов моделей

Тип судов

Скорость хода в узлах V

Число оборотов винтов В мин. я

Число

лопастей

Z

Шаговое

отношение

Р

1

2

3

4

5

Большие пассажирские .

18-25

150—250

3—4

0,9-1.2

Средние и малые пассажирские .......

14-20

90—150

3-4

0,8-1,2

Грузо-пассажирские . .

10—15

70-90

3-4

0.8-1,1

Г рузовые......' .

9-11

60-80

4

0,7-1,0

Речные ; .......

14—12 км/час

120 —250

3-4

0,8—1,2

Буксиры ........

8—12

90- 150

4

0,8-1,0

Ледоколы .......

15-18

90—160

4

0,7-1,0

Линкоры .......

♦ 18-25

150-250

3-4

0,9-1,2

Крейсера .......

24-30

300 -450

3

1,0-1,25

Эсминцы

30-35

450-550

3

1,1

Подводные лодки . . .

10-16

180-300

3—4

0,8-1,2

Число оборотов модели винта в минуту равно числу оборотов винта (рудна, умноженному на корень квадратный из масштабного числа X

Ямод = Якор • ~)f X .

- ІІ8 -

ели приходится делать на 10—20% больше, чем диаметр

Подобного» винта.

Задавшись диаметром винта, по столбцу 5 {табл. 16) определяем шаг, а затем выбираем суммарную площадь лопастей. Суммарная площадь лопастей должна составлять от 60 до 100% площади окружности, в которую вписан винт. Для моделей эсминцев, крейсеров, линкоров, буксиров и быстроходных пассажирских судов эта плошадь близка к 100%. Для моделей грузовых и других тихоходных судов она меньше 60%.

Вырезав из жести заготовку для гребного винта, устанавливаем ее на подставку и изгибаем ее лопасти так, чтобы фаг, измеренный по способу, описанному на стр. 117, стал рав-дым шагу, определенному по столбцу 5. Изгибая лопасти, надо поверхности, которые будут обращены к носу, делать выпуклыми. Установив такой винт на модели, надо замерить 'ее скорость. Если скорость окажется недостаточной, надо увеличить угол установки лопасти по Отношению к оси винта, что увеличит упор, создаваемый винтом.

При испытании винта на модели очень важно знать, развивает ли двигатель при данном винте число оборотов, соответствующее своей наибольшей мощности. Для этого можно рекомендовать установить в модели электроконтакт, действующий от двигателя через редуктор (например, через небольшой часовой механизм), и соединить его с лампочкой карманного фонаря, укрепленной на мачте. Замеряя время, за которое во время движения модели лампочка вспыхнет, например 10 раз, будем знать число оборотов в минуту, которое фактически делает двигатель при движении модели с данным винтом.

Подобрав по испытанному винту его наиболее подходящие основные элементы, следует по ним изготовить винт более совершенной конструкции.



Морской моделизм, 1955



Белый Бим Черное ухо смотреть фильм онлайн
Дама с попугаем смотреть фильм онлайн
Опасно для жизни! смотреть фильм онлайн