Важное
Главное в военных СМИ за неделю: экономист во главе Минобороны, рентабельность "Ростеха", финансовые нарушения с сфере ГОЗ
Судостроителям предложили 
|
1.3. СИЛЫ, ВОЗНИКАЮЩИЕ ОТ РАБОТЫ ВИНТАКорабельный винт и его геометрические характеристикиКорабельные винты — гидрореактивные движители. Они создают силу тяги за счет реакции масс воды, отбрасываемых в сторону, противоположную движению корабля. Рабочими органами винта, воспринимающими реакцию воды, являются лопасти.Гребные винты могут иметь три, четыре лопасти и более, укрепленные на ступице на одинаковых угловых расстояниях одна от другой. Поверхность лопасти, обращенная в нос, называется засасывающей, а поверхность, обращенная в корму,— нагнетающей. Передняя кромка лопасти называется входящей, а задняя — выходящей. По своей конструкции винты бывают трех типов: цельнолитые, со съемными лопастями, с поворотными лопастями. Винты цельнолитые и со съемными лопастями относятся к винтам фиксированного шага (ВФШ), винты с поворотными лопастями — к винтам регулируемого шага (ВРШ) Винты фиксированного шага делятся на винты правого и левого вращения. Винт правого вращения на переднем ходу, если смотреть с кормы, вращается по часовой стрелке, винт левого вращения — наоборот. Основными геометрическими характеристиками винта являются: Диаметр винта D — диаметр окружности, описываемой наиболее удаленными точками лопастей. У военных кораблей колеблется в пределах от 0,6 до 5 м. Площадь диска винта Ad — площадь круга, ометаемого гребным винтом при его вращении:  Геометрический шаг винта H — линейное расстояние по оси винта, которое проходила бы ступица за один полный оборот при вращении в плотной среде. Величина шагового отношения H/D у винтов имеет значение от 0,8 до 1,8. Величина дискового отношения A/Ad колеблется от 0,35 (винты тихоходных кораблей) до 1,20 (винты быстроходных кораблей), где А — суммарная площадь спрямленной поверхности всех лопастей винта. Взаимодействие гребного винта с корпусом корабля и рулемГидромеханическое взаимодействие системы корпус — винт — руль очень сложно. Движитель, работающий вблизи корпуса корабля, существенно изменяет его поле скоростей, что приводит к изменению гидродинамических сил, действующих на корпус. В свою очередь, поток воды, набегающий на винт, получает возмущения от корпуса перемещающегося корабля. Существенное влияние винт также оказывает на расположенный позади него руль. В результате взаимодействия системы корпус — винт — руль возникает целый ряд боковых сил, которые необходимо постоянно учитывать и рационально использовать при управлении маневрами корабля(1).Сила попутного потокаДвижущийся в воде корпус вызывает попутный поток, направленный в сторону движения корабля. Причины его появления — трение пограничных слоев воды о корпус корабля и стремление масс воды заполнить объем, вытесненный корпусом. Между скоростью попутного потока в месте расположения винта Vp и скоростью хода корабля V существует соотношение Vp — V (1 — ω), где — ω коэффициент попутного потока. Его значения для различных кораблей могут изменяться от 0,10 до 1,00. Таким образом, влияние корпуса на винт сводится к уменьшению скорости обтекания винта. Экспериментально установлено, что в верхней половине диска винта скорость попутного потока больше, чем в нижней. Неравномерность поля скоростей попутного потока в диске винта за один оборот вызывает изменение угла атаки и соответственно сил упора и момента на лопастях, проходящих верхнее и нижнее положения. Так, лопасть, находящаяся в верхнем положении, будет иметь больший угол атаки и соответственно большее сопротивление вращению, чем лопасть, находящаяся в нижнем положении. В результате возникает боковая сила, которая на переднем установившемся ходу (винт правого вращения) будет уклонять корму корабля влево.Сила попутного потока b проявляет себя в наибольшей степени на переднем установившемся ходу, вызывая уклонение кормы корабля в сторону, обратную вращению винта. Сила реакции DЛопасти гребного винта, проходящие верхнее положение, находятся значительно ближе к поверхности воды, чем лопасти, проходящие нижнее положение. В результате этого происходит засасывание воздуха в верхние слои воды, что значительно изменяет силовые характеристики лопасти (упор и момент).Влияние близости поверхности воды наиболее существенно проявляется при малом заглублении винта (у транспортных судов, следующих в балласте, лопасть в верхнем положении вообще выходит из воды), в период неустановившегося движения (дача хода со «стопа»), при реверсах Разность упора и момента на верхней и нижней лопастях приводит к образованию боковой силы реакции D. На установившемся ходу и с увеличением заглубления винта действие силы реакции резко уменьшается. Сила реакции D проявляется в наибольшей степени в период неустановившегося движения, вызывая уклонение кормы в сторону вращения винта. Сила набрасываемой струи СГребной винт при вращении закручивает прилегающие к лопастям массы воды и отбрасывает их, образуя мощный спиральный поток. При движении корабля вперед этот поток воздействует на расположенный позади винта руль. При движении задним ходом поток воздействует на кормовой подзор корабля. Образованный винтом спиральный поток можно представить в осевой (аксиальной) и касательной (тангенциальной) составляющих. Аксиальная составляющая, воздействуя на расположенный за винтом руль, значительно повышает его эффективность и никаких боковых сил не вызывает. При движении корабля задним ходом аксиальная составляющая, воздействуя на симметричные обводы кормы, также никаких боковых сил не вызывает.Тангенциальная составляющая на переднем ходу воздействует на перо руля в левой верхней и правой нижней половинах. Из-за несимметричности распределения попутного потока по осадке корабля, а следовательно, и вызванных окружных скоростей в потоке, натекающем на руль, воздействие тангенциальной составляющей на правую нижнюю половину руля будет больше, чем на левую верхнюю. В результате возникает боковая сила набрасываемой струи С. Сила набрасываемой струи С проявляется в наибольшей степени на установившемся ходу, вызывая при движении корабля вперед уклонение кормы в сторону, обратную вращению винта. На заднем ходу обтекание кормовой оконечности потоком будет также несимметричным в диске винта. В правой верхней половине диска винта поток обтекает кормовую оконечность с большей полнотой, чем в левой нижней. В результате также возникает боковая сила набрасываемой струи. На заднем установившемся ходу сила набрасываемой струи С вызывает уклонение кормы в сторону вращения винта. (1) Гидродинамические силы и моменты сопротивления вращению, возникающие от работы винта, детально рассматриваются в курсе гидродинамики судна. Вперед Оглавление Назад
|
