Акваскипер — всё про новый водный велосипед

Коротко о гребном винте

Posted on 14.02.2013 in КАТЕРА, ЛОДКИ И МОТОРЫ | by

На малых судах чаще всего применяют бензиновые дви­гатели, имеющие жесткую внешнюю характеристику и требующие точного подбора элементов гребного винта — шага и диаметра. Внеш­няя характеристика двигателя — это кривая зависимости его эффек­тивной мощности от частоты вращения при полностью открытом дрос­селе карбюратора. Мощность по внешней характеристике изменяется только при изменении нагрузки — крутящего момента, приложен­ного к его выходному валу. С увеличением крутящего момента частота вращения падает и соответственно уменьшается мощность двигателя (по внешней характеристике).

Зависимость мощности, поглощаемой гребным винтом, от частоты вращения двигателя называется винтовой характеристикой. Частота

*/Ь

Рис. 74. Рекомендуемые профили поперечного сечения подводного крыла и стоек: а — симметричный сегмент; б — сегмент с притолнен- ной передней кромкой; в — профиль стойки.

Коротко о гребном винте

Ей

Si

CD

Г’

_

•-.fr. t-fi v

Относительные ординаты крыльевого профиля с приполненной Входящей кромкой

Х/Ь


0,150 0,200 0,300 0,400 О. ЬОО

0,960 0,840 0,640 0.360 0,190 О

О

0,025 0,050 0,075 0,100

0

0,162 0,286 0,386 0,470

0,605 0,721 0,881 0,972 1.0

0,600 0,700 0,800 0,900 0,950 1.0

Примечание.

Ливаемая расчетом.

В= максимальная толщина профиля, устанав-

Относительные ординаты профилей стоек

Тип профиля

Тип профиля

Х/Ь

Круговой сегмент

Парабо­лический сегмент

Х/Ь

Круговой сегмент

Парабо­лический сегмент

И/6

У/6

0

0,075 0,150 0,300

0

0,190 0,360

0,640

0

0,286 0,470 0,721

0,450 0,600 0.750 1.0

0,840 0,960 1,0

0,960

0,881 0,972 1.0

0,972

Вращения изменяется в зависимости от степени открытия дроссель­ной заслонки. Максимальная мощность, поглощаемая винтом, не может быть больше максимальной мощности, которую развивает дви­гатель по внешней характеристике. В оптимальном случае кривые 1, 3 Должны пересекаться в точке максимума В кривой внешней характе­ристики 1 — двигатель отдает свою максимальную мощность пол­ностью на гребной винт (рис. 75).

На рис. 75 показаны еще две винтовые характеристики 2 и 4, Построенные для гребных винтов с большим и меньшим шагом. Кри­вая 2 пересекает внешнюю характе — и ристику двигателя в точке А; дви­гатель при этом развивает макси _ л» i

Мальный крутящий момент для дан — "————— .«• • »« • —J??**^4^ /

Ной частоты вращения, но не достигает максимальной мощности. Вместо 20 л. с. мотор «Вихрь» дает лишь 14 л. с. Данный винт оказывается «тяжелым» с точки зрения гидродинамики.

Наоборот, с винтом меньшего шага двигатель легко развивает частоту вращения и даже превы­шает ее максимальное значение. Режим его работы характеризуется точкой С. И в этом случае, исполь­зуется на вся мощность, а работа на слишком большой частоте вра­щения сопряжена с опасностью значительного износа деталей. Упор гребного винта с малым шагом не­велик и лодка не достигает макси­мально возможной скорости. Винт в данном случае является гидро­динамически легким.

Таким образом, чтобы получить максимальную отдачу мощности двигателя, нужно точно определить диаметр и шаг винта с учетом кривой сопротивления воды движению ка­тера и частоты вращения двигателя.

На малых катерах, однако, масса изменяющейся части нагрузки—. пассажиров и запасов горючего — составляет примерно 2/3 водоиз­мещения. Соответственно и сопротивление изменяется в широком диапазоне. В проекте приходится предусматривать винт, рассчитан­ный на среднюю либо максимальную нагрузку, если скорость при этом определена техническим заданием. И все же окончательно харак­теристики винта уточняются лишь после ходовых испытаний катера.

Если на катере устанавливают двигатель с угловой колонкой или подвесной мотор с комплектом сменных винтов, то, используя их, можно получить максимальную скорость при различной нагрузке.

Коротко о гребном винте

Рис. 75. Внешняя и винтовая характеристики двигателя.

16′ П 12-­10 В 8

О

3000 Ш0 5000 п, об/мин

Особенностью работы гребного винта на глиссирующем катере яв­ляется и то, что его ось расположена сравнительно близко к поверх­ности воды, поэтому нередки случаи попадания к лопастям воздуха (поверхностная аэрация) или оголения всего винта при ходе на волне.

Коротко о гребном винте

Рис. 76. Двухлопастный гребной винт подвесного мотора «Меркюри-75».

Винт левый; дисковое отношение А/Ад = 0,34; шаговое отношение на радиусе 0.7Л H/D 1,01. I • — направление вращения; 11 направление движения; ||| — средняя линия лопасти; IV — спрямленный контур лопасти; V — линия максимальных толщин; VI — распределение максимальных толщин, условно показанное на сечении по средней линии лопасти; VII — зависимость шага от радиуса.

В этих случаях упор винта резко падает, а частота вращения двига­теля может превысить максимально допустимую. Для уменьшения влияния аэрации шаг винта делается переменным по радиусу — на­чиная от сечения лопасти на г = 0,65-Л0,77? по направлению к сту­пице шаг уменьшается на 15—20% (рис. 76).

Гребные РИНТЫ атеров имеют обычно большую частоту вращения. Для того чтобы уменьшить радиальное перетекание воды по лопастям, отрицательно сказывающееся на КПД винта, им придают значитель­ный наклон в корму (от 10 до 15°).

Высокие скорости движения катеров и частота вращения винтов становятся также причиной кавитации — вскипания воды в области разрежения на засасывающей стороне лопасти и образования сплош­ной полости — каверны на развитой ее стадии. Степень разрежения на лопасти, а следовательно, и момент наступления кавитации зависят прежде всего от скорости потока, набегающего на лопасть. Напомним, что эта скорость является векторной суммой окружной скорости в данной точке лопасти Vr = NDn и поступательной — вместе с катером. Замечено, что на гребных винтах катера к-щитация всту­пает во вторую стадию, когда окружная скорость на конце лопасги достигает значения 3500 м/мин. Это означает, например, что гребной винт диаметром 300 мм будет иметь частоту вращения (в об/мин)

3500 .3700, ND 3,140,3

А винт диаметром 0,4 м — около 2800 об/мин.

Для предотвращения кавитации гребные винты быстроходных катеров приходится делать с широкими лопастями — с большим диско­вым отношением, часто превышающим AIAd = 1,0, и относительно тонким профилем поперечного сечения лопасти.

Добавить комментарий

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

TITLE

TITLE