Подлодки Корабли Карта присутствия ВМФ Рейтинг ВМФ России и США
Какой способ жилищного обеспечения военных вы считаете наиболее оптимальным?
Жилье в натуральном виде
    62,16% (46)
Жилищная субсидия
    18,92% (14)
Военная ипотека
    18,92% (14)

Поиск на сайте

1.3. СИЛЫ, ВОЗНИКАЮЩИЕ ОТ РАБОТЫ ВИНТА

Корабельный винт и его геометрические характеристики

Корабельные 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 рулем

Гидромеханическое 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 потока

Движущийся 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 D

Лопасти 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 С

Гребной 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


Главное за неделю