2. Выбор серии моделей гребных винтов, определение диаметра винта и числа лопастей

В основе расчета гребного винта лежит использование диаграмм, построенных по данным систематических серийных испытаний [3]. Из наибольшего числа таких диаграмм наиболее распространены диаграммы, основанные на результатах испытаний моделей винтов серии В (серии Трооста в Вагенингенском оптовом бассейне в Голландии) и представленной форме, предложенной Э.Э. Пампелем [2] (см. рисунок В.3). Не исключено использование и других серий: «М», «Т» и «Z». Найденные путём расчетов по диаграммам серийных испытаний элементы гребного винта в отдельных случаях уточняются с помощью вихревой теории.

Предварительно устанавливается предельной диаметр гребного винта , который для одновинтовых судов на условия его расположения кормовом подзоре может быть найден:

,

а для двухвинтового

,

где – осадка судна.

Устанавливается число лопастей гребного винта, которое принимается в целях предотвращения недопустимой вибрации кормовой оконечности корпуса для одновинтовых судов равным 4-м (в зависимости от характера неравномерности поля скоростей за корпусом судна).

Следует иметь в виду, что с увеличением числа лопастей вибрация уменьшается. На промысловых и среднескоростных транспортных судах можно рекомендовать установку четырехлопастных винтов (Z = 4).

3. Расчет коэффициентов взаимодействия винта и корпуса

Корпус при движении увлекает за собой массы воды, создавая попутно поток. Винт работает в этом потоке, средняя скорость которого меньше скорости судна . Отношение – носит название коэффициента попутного потока.

Для транспортных судов коэффициент попутного потока можно определить по формуле Тейлора

для траулеров – по формуле Хекшера

,

где – коэффициент продольной полноты корпуса, β – коэффициент полноты мидель-шпангоута.

Коэффициент ψ можно принять:

для крупных траулеров L = (60-130) м равным 0,60 – 0,67;

для средних траулеров L = (40-60) м равным 0,67 – 0,73.

Коэффициент засасывания t определяют по приближенным формулам. Для одновинтовых транспортных судов с обтекаемым рулем

.

Коэффициент влияния корпуса .

4. Определение частоты вращения и дискового отношения

Рациональная частота вращения винта n предварительно может быть определена по графику на рисунке В.1 в зависимости от скорости обтекания винта расчетной скорости

где ω – коэффициент попутного потока, – заданная скорость, узл,

и мощности главной установки

,

где – мощность главного дизеля, кВт;

– буксировочная мощность для заданной скорости, снимается с построенного ранее графика ;

– пропульсивный коэффициент, который предварительно можно принять η = 0,6. График приведен в приложении на рисунке В.3.

Возможно определение числа оборотов винта и по приближенной формуле Л.С. Артюшкова

,

где n – частота вращения винта, об/мин, R – буксировочное сопротивление, кН, D – диаметр винта, м.

Дисковое отношение θ может быть определенно по диаграммам на рисунке В.2 в зависимости от расчетной скорости в узл, числа оборотов n, мин, мощности установки , кВт или по графику на рисунке 16.12 [2 стр. 217] в зависимости от погружения оси гребного вала и удельного давления , где p – давление, кН/м², – упор винта, кН, R – буксировочное сопротивление, кН, t – коэффициент засасывания.

Полученное по графику на рисунке 16.12 [2 стр. 217] дисковое отношение, чтобы винт не работал в первой стадии кавитации, увеличивают в 1,5 – 1,7 раза.