4. Определение числа лопастей, дискового отношения и выбор расчетной диаграммы.

4.1. Выбор числа лопастей гребного винта.

В реальном проектировании гребных винтов окончательному опре-делению числа лопастей должны предшествовать расчеты собственных колебаний корпуса, валопровода и силовой установки на основном режиме эксплуатации судна. Эти расчеты весьма сложны и трудоемки. Анализ и обобщение результатов этих расчетов позволили выработать ряд рекомен-даций, которыми следует пользоваться при выборе числа лопастей.

Число лопастей гребного винта одновинтовых и двухвинтовых судов выбирают исходя из нагрузки гребного винта. Для этого необходимо предварительно подсчитать коэффициент нагрузки гребного винта по упору, по формуле:

(4.1)

где R – значение сопротивления судна, Н, при или ;

- из расчета по разделу 3;

- число гребных валов.

Если σ_p < 2÷2,5 , то следует принять число лопастей = 4÷5, причем предпочтительнее принять = 4 ( = 5 может быть принято по указанию руководителя).

Если σ_p ≥ 2÷2,5, что соответствует условиям работы гребных винтов крупнотоннажных судов, то следует принимать число лопастей = 6÷8, причем окончательный выбор необходимо произвести после определения оптимального дискового отношения.

4.2. Выбор дискового отношения.

Для выбора дискового отношения гребного винта, при котором будeт обеспечена переработка мощности без недопустимой кавитации лопастей, на рис. 2-5 приведены диаграммы для различных фиксированных скоростей . Диаграммы показывают связь между диаметром четырехлопастного гребного винта и рациональной частотой его вращения для ряда заданных мощностей. На линиях постоянной мощности обозначены значения необходимого дискового отношения гребного винта , включая его предельное значение = 1, выше которого располагается область диаметров винта и частот его вращения, не обеспечивающих требуемого запаса против возникновения кавитации [3].

Значение оптимального дискового отношения находят по диаграмме, соответствующей определенной ранее скорости обтекания гребного винта , по значениям n_op и D_op (или D_пред)

В случае, если

или

значение определяется по двум ближайшим диаграммам, затем окончательно путем линейной интерполяции.

Для определения дискового отношения гребных винтов с числом лопастей больше 4-х значение определяется по формуле:

, (4.2)

где – число лопастей винта, выбранное по подразд. 3.1.; _z=4- значение дискового отношения, снятое с диаграммы для винта с = 4.

При выборе расчетного дискового отношения необходимо иметь в виду, что его уменьшение (в определенных пределах) повышает кпд винта на 1÷3 % , поэтому при ≥ 6 окончательное значение следует принимать с учетом имеющихся расчетных диаграмм.

Рис.2 Диаграмма для определения рационального дискового отношения гребного винта при скорости его обтекания =5 уз.

1. Область изменения диаметра гребного винта ( Ѳ < 1.0), при котором заданная мощность перерабатывается с возникновением кавитации на лопастях;

2. Зона начала развитой кавитации.

Рис.3 Диаграмма для определения рационального дискового отношения гребного винта при скорости его обтекания =10 уз.

1. Область изменения диаметра гребного винта ( Ѳ < 1.0), при котором заданная мощность перерабатывается с возникновением кавитации на лопастях;

2. Зона начала развитой кавитации.

Рис.4 Диаграмма для определения рационального дискового отношения гребного винта при скорости его обтекания =15 уз.

1. Область изменения диаметра гребного винта (Ѳ<1.0 ), при котором заданная мощность перерабатывается с возникновением кавитации на лопастях;

2. Зона начала развитой кавитации.

Рис.5 Диаграмма для определения рационального дискового отношения гребного винта при скорости его обтекания =20 уз.

1. Область изменения диаметра гребного винта (Ѳ < 1.0), при котором заданная мощность перерабатывается с возникновением кавитации на лопастях;

2. Зона начала развитой кавитации.