Акваскипер — всё про новый водный велосипед

Как быстро рассчитать диаметр и шаг винта?

Posted on 15.02.2013 in КАТЕРА, ЛОДКИ И МОТОРЫ | by

Более или менее точно рассчитать все элементы гребного винта можно за несколько часов по диаграммам, полученным на ос­новании модельных испытаний гребных винтов, имеющих определен­ные параметры и форму лопастей. Для предварительного же расчета диаметра с точностью до 10—12% можно воспользоваться формулой

Где N — мощность на гребном винте с учетом потерь в редукторе и валопроводе, л. с. (при прямой передаче на винт Л’ = 0,96-5­- = -0,97л — паспортной мощности двигателя; при наличии редуктора ;V = 0,94-4-0,95А’д); п — частота вращения гребного винта, об/с; Va = = (1 — W) V — скорость встречи винта с водой, м/с (W — коэффи­циент попутного потока, V — скорость лодки).

97

Значения коэффициента ш для различных типов корпусов реко­мендуется принимать следующими:

4 Г. М Новак

Очень быстроходные легкие глиссирующие плоскодон­ные лодки гоночного типа 0,01—0,05

Быстроходные глиссирующие мотолодки и катера. . . 0,05—0,08 Мотолодки и катера остроскулые в переходном к глисси­рованию режиме………………………………………………………………………………………. .0,05—0,08

Крутлоскулые быстроходные катера…………………………………. .0,08—0,12

Мотолодки с подвесными моторами………………………………………. 0,10—0,12

Легкие водоизмещающие катера (коэффициент обшей

Полноты 6 = 0,4)……………………………………………………………….. 0,15—0,20

Тяжелые водоизмещающие катера (б = 0,5)…………………………….. 0,22—0,25

Тяжелые тихоходные водоизмещающие катера (б =

= 0,6—0,7), яхты со вспомогательным мотором. . . 0,30—0,35 Тихоходные катера с гребным винтом в туннеле. . . 0,50—0,55

Для мощности двигателя от 5 до 45 л. с. вышеприведенная фор­мула представлена в виде номограммы на рис. 77.

I 5 г

П, о5/с 0jSr и/,ме va,»/e


15-

-зо

0,6 0,5


О

=-20


30-


-15

-13 -12

-3 -to -11

-12 -13 -14 -15 -16

50-

70-4 60-4

30-= 700-"

E 7

I

5

Рис. 77. Номограмма для предварительного расчета диаметра гребного

Винта.

Определим в качестве примера диаметр гребного винта для катера «Тюлень» (см. рис. 92) при установке на него двигателя УД-4 мощ­ностью 12 л. с. при 2200 об|мин (а = 36,7 об|с). Ожидаемая скорость

Лодки V = 13 км/ч. Значение коэффициента попутного потока для

Подобного корпуса ш = 0,18, скорость Va = 0,82 • — л- я« 3 м/с. Точку

На шкале i номограммы, соответствующую п = 36,7 об/с, соединяем прямой линией с точкой N = 12 л. с. на шкале 2, а точку пересечения этой прямой с осью 3 — с точкой Va = 3 м/с на шкале 4. На пересе­чении этой прямой со шкалой диаметра 5 находим D = 0,30 м. Для возможности доводки винта при испытаниях этот диаметр следует увеличить на 5%.

Ориентировочно шаг гребного винта можно определить, зная величину относительного скольжения s для данного типа судна и ожи­даемую скорость лодки. Решение зависимости И = VaN (1 — s) при­ведено на номограмме (рис. 78).

Напомним, что относительным скольжением называется отноше­ние разности теоретической скорости винта Нп и скорости натекания воды на винт Va к величине Нп:

Скольжение достигает максимальной величины (s = 100%) при работе винта на судне, пришвартованном к причалу. Наименьшее скольжение (8—15%) имеют винты легких глиссирующих лодок го­ночного типа на полном ходу. У винтов прогулочных мотолодок и катеров величина скольжения достигает 15—25%; у тяжелых водо- измещающих катеров — 20—40%; у парусных яхт со вспомогатель­ным мотором — 50—70%.

Для нашего примера проводим прямую между точками Va = 3 м’с и п = 36,7 об/с. Точку пересечения прямой с осью 3 соединяем с точ­кой s = 0,24, соответствующей средней величине скольжения для данного типа судов. Пересечение линии со шкалой 5 дает ориенти­ровочный шаг винта Н— 0,11 м.

Разумеется, определение диаметра и шага винта по приводимым номограммам возможно лишь для грубых прикидок и не гарантирует получение винта оптимальных для данного случая размеров. В част­ности, в рассмотренном примере малая величина шагового отношения HID = 0,37 свидетельствует о том, что КПД выбранного винта будет низким и необходимо снизить частоту вращения гребного винта. Ре­комендуемая частота вращения гребного вала может быть определена из расчета 1000 об/мин на каждые 15 км/ч скорости катера.

При обычно применяемых двигателях с частотой вращения греб­ного вала 1500—4000 об/мин оптимальное шаговое отношение HID Составляет: для гоночных мотолодок и глиссеров — 0,9—1,4; легких прогулочных катеров — 0,8—1,2; водоизмещающих катеров—0,6 — 1,0; очень тяжелых тихоходных катеров — 0,55—0,80 и парусных яхт со вспомогательным мотором — 0,35—0,55. Диаметр винта существенно влияет на загрузку двигателя. Например, при увеличении D всего на 5% приходится повышать мощность двигателя почти на 30%, чтобы получить ту же частоту вращения винта. Это свойство широко исполь­зуется при доводке винтов, когда требуется «облегчить» тяжелый вин г: тогда достаточно лишь немного подрезать концы лопастей до меньшего диаметра. Кромки’лопастей при этом должны быть акку­ратно скруглены, а получившийся контур лопасти плавно сопрягаться со старым, по возможности без изменения площади диска винта.

Va,M/c


Рис. 78. Номограмма для определения шага гребного винта

Тихоходные суда

-0,22

NiR Р Быстро — Ffn ход ноет и

0,12

ЛяпТ! Быстроходные $07 мотосуда.


Обрезку винта или небольшое изменение его шага (что возможно на стальных и латунных винтах цутем поворота лопастей в нагретом состоянии в каждом сечении лопасти) можно выполнить, руковод­ствуясь формулой

ДЯ л* Я ( 1 — — ЛЛ я* Д£>, "I /

Где Н — исходный конструктивный шаг; п0 — номинальная частота вращения двигателя; пх — частота вращения двигателя, достигнутая при испытаниях катера с данным винтом.

При замене гребного винта, согласованного с корпусом катера, другим, с близкими величинами Н и D (расхождение должно быть не более 10%), требуется, чтобы сумма этих величин для нового и Старого винтов была равна.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

TITLE

TITLE