2.Геометрия гребного винта.

Плоскость диска ГВ – плоскость перпендикулярная оси ГВ и содержащая все ОЛЛ.

Основная линия лопасти (ОЛЛ) – условная прямая, перпендикулярная оси и привязанная к конкретной лопасти так, что все остальные ОЛЛ, привязанные к другим лопастям, лежат в плоскости диска ГВ на одинаковом угловом расстоянии друг от друга.

Цилиндрическое сечение лопасти на данном радиусе r - сечение лопасти соосным цилиндром радиуса r .

Развернутое на плоскость цилиндрическое сечение - указанное выше цилиндрическое сечение развернутое на плоскость вместе с поверхностью цилиндра, при помощи которого получено это цилиндрическое сечение.

Уравнение правильной винтовой линии, содержащей хорду цилиндрического сечения на данном радиусе r, в соосной цилиндрической системе координат E(x,r, ) имеет вид:

, для ГВ правого вращения; , для ГВ левого вращения, (1)

где ось x – направлена по оси, с началом в плоскости диска ГВ, в сторону направления движения; - откидка (rake) рассматриваемого цилиндрического сечения;

Шаг правильной винтовой линии это расстояние вдоль оси, которое проходит точка движущаяся по этой линии за один оборот вокруг оси (см. (1)).

Шаг гребного винта, точнее кромочный шаг ГВ на данном радиусе это шаг правильной винтовой линии, совпадающий с хордой, проходящей через переднюю и заднюю кромки цилиндрического сечения лопасти на рассматриваемом радиусе. Шаг обозначается P(r).

Шаговое отношение - отношение шага к диаметру P/D, взятое обычно на относительном радиусе 0.7.

Локальная криволинейная система координат F( ) это система координат, предназначенная для описания цилиндрических сечений лопасти и лежащая на поверхности соосного цилиндра радиуса r, первая координата направлена к передней кромке по указанной выше винтовой линии и совпадает с хордой цилиндрического сечения лопасти на радиусе r, начало системы F совпадает с серединой хорды, вторую координату удобно рассматривать в плоскости, на которую развернуто соответствующее цилиндрическое сечение, т.к. на этой плоскости вторая координата является прямой, перпендикулярной к хорде, при этом за положительное направление принято такое, которое совпадает с направлением от нагнетающей поверхности к засасывающей, т.е. от задней стороны лопасти к передней по ходу судна.

Положение цилиндрического сечения лопасти в пространстве полностью определяется 4-мя параметрами:

r – радиус рассматриваемого цилиндрического сечения лопасти;

P – кромочный шаг этого сечения;

- откидка (rake);

- саблевидность (skew).

Математически роль этих параметров явствует из уравнений перехода от локальной системы координат F( )на радиусе r к цилиндрической соосной системе координат E(x,r, )

; (2)

, (3)

где - шаговый угол рассматриваемого сечения.

Откидка (Rake) – смещение по оси x точки пересечения плоскости, содержащей ось винта и основную линию данной лопасти, с винтовой линией, содержащей хорду цилиндрического сечения на данного радиуса r; знак положителен, если указанная точка пересечения смещена вперед по ходу поступательного движения ГВ.

Саблевидность (Skew) – смещение середины хорды от плоскости, содержащей ось винта и основную линию данной лопасти, измеренное вдоль винтовой линии, содержащей хорду цилиндрического сечения на данного радиуса r; знак положителен, если середина хорды смещена в сторону входящей кромки. Обычно, для концевых цилиндрических сечений лопасти знак отрицателен.

Середина хорды цилиндрического сечения лопасти номер 1 на данном радиусе r имеет следующие координаты в цилиндрической системе координат E(x,r, )

; (4)

; (5)

; (6)

Величина называется полной откидкой и характеризует расстояние, измеренное вдоль оси, от середины хорды до диска ГВ, величина называется углом саблевидности и характеризует смещение середины хорды рассматриваемого сечения по углу от угла, соответствующего ОЛЛ рассматриваемой лопасти.

Для характеристики геометрии цилиндрических сечений лопасти задаются в местной системе координат F( ) две функции и , т.е. ординаты передней (засасывающей) и задней (нагнетающей) сторон рассматриваемого сечения соответственно. При этом легко найти связь этих функций с распределением толщины и распределением кривизны по хорде для этого цилиндрического сечения лопасти, а именно

; (7)

; (8)

Максимум функции обозначается e, а отношение этой величины к длине хорды называется максимальной относительной толщиной сечения. Максимум функции обозначается , а отношение этой величины к длине хорды называется максимальной относительной кривизной сечения.

Полное представление геометрии лопасти требует задания:

Трех параметров Z; D; ;

Шести функций радиуса b( )/D; P( )/D; ( )/D; ( )/D; ( )/D; ( )/D; (часто указанные величины относят не к диаметру, а к радиусу ГВ R)

Для каждого цилиндрического сечения, из числа задаваемых, должны быть известны две безразмерные функции по хорде /e; / .

Здесь дополнительно используются обозначения Z – число лопастей, D – диаметр, - радиус ступицы, b - ширина лопасти на данном радиусе r (длина хорды).