5.5. Диаграммы для расчета гребного винта.

В отличии от кривых действия винтов диаграммы, представляют данные для целой серии гребных винтов, отличающихся шаговым отношением, и эти данные изображаются на диаграммах в несколько ином виде, чем на кривых действия. Способ перестроения кривых в диаграмму для расчета винта показан на (рис. 5.12.)

Рис. 5.12. Перестроение кривых действий винта в диаграмму расчета гребных винтов

На этой диаграмме кривые иизображаются в функции от. Задаваясь значениями , переносим соответствующие им поступи на кривую. Проделав это для винтов с разными шаговыми отношениями, получим ряд кривых с точками, соответствующими выбранным значениям . Соединив точки с одинаковыми значениями , получим линии равных значений (КПД). Совокупность линий для ряда значений, подписанных на них, и линии постоянныхи представляют

основные линии диаграммы для расчета гребных винтов (рис. 5.13.a). Аналогично строится диаграмма в осях , (рис. 5.13.б).

а)

.

б)

Рис. 5.13. Диаграммы для расчета гребных винтов , z=4, =0,40

В настоящее время такие диаграммы построены для многих серий гребных винтов, внутри которых они отличаются числом лопастей, дисковым отношением и другими конструктивными параметрами. Каждая из этих диаграмм строится для серии гребных винтов, отличающихся шаговым отношением, но с одним и тем же дисковым отношением и числом лопастей. Диаграмма, построенная в осях иназывается корпусной , а диаграмма в осях и– машинной . Эти названия связанны с тем, что если задан корпус судна и его скорость, то при подборе винта исходят из величины сопротивления R, через которое определяет потребный упор винта и, пользуясь диаграммой -, подбирают винт и находится через потребную мощность и частоту вращения машины , а затем , подобрав машину , рассчитывают винт , исходя из данных машины и используя диаграмму-.

5.6. Взаимодействие гребного винта и корпуса судна

Гребной винт расположенный за корпусом судна влияет на силы, действующие на корпус. а корпус в свою очередь влияет как на работу винта.

Движущийся корпус судна увлекает за собой массы воды, так что за ним образуется поток, направленный в сторону движения судна. Этот поток называется попутным потоком. Обозначим через среднее значение скорости попутного потока по диску винта , тогда скорость винтапо отношению к скорости окружающей его жидкостивыразится разностью :

Влияние попутного потока учитывают в долях скорости судна с помощью отношения называют коэффициентом попутного потокаи скорость винта относительно воды запишется в виде :

Скорость попутного потока распределена по диску винта неравномерно Она наибольшая в диаметральной плоскости и убывает при удалении от нее, поэтому элементы лопасти за время оборота работают с разными углами атаки и разным качеством. Это приводит к тому, что упор и моментза корпусом отличаются от их значенийи в свободной воде:

:

где и – коэффициенты влияния неравномерности попутного потока на упор и на момент соответственно.

Коэффициенты и обычно лежат в пределах:

, .

Для приближенной оценки величины коэффициента попутного потока пользуются формулами: для одновинтовых транспортных судов с обтекаемыми рулями :

а для двухвинтовых судов

где , ()- коэффициент полноты водоизмещения (общей полноты).

Работающий за кормой гребной винт вызывает подсасывание масс воды, увеличивая скорость обтекания винта . Это вызывается падение

давления в корме и увеличение сил трения , а на корпусе возникает дополнительная сила , направленная против движения судна, которая

называется силой засасывания . Эту силу оценивают в долях упора, развиваемого винтом.

Отношение называют коэффициентом засасывания.

Таким образом, упор винта уравновешивает не только силу сопротивления, но и силу засасывания. Так как, то на преодоление этой силы идет часть силы , которая называется эффективным упором илитягой винта.

Коэффициент засасывания может быть оценен в долях попутного равная

где -коэффициент зависящий, от конструкции руля и рудерпоста, а для двухвинтовых судов с выкружками гребных валов или кронштейнами гребных валов :

Теперь можно оценить полезное действие гребного винта, работающего за корпусом судна. Как уже говорилось, под пропульсивным коэффициентом принимается отношение буксировочной мощности к мощности, подводимой к винту

где R- полное сопротивление;

-скорость судна;

и - коэффициенты влияния неравномерности попутного потока на упор и на момент соответственно;

t- коэффициент засасывания;

-осевая скорость гребного винта;

n -частота вращения гребного винта;

w-коэффициент попутного потока.

Подставляя выражения для упора и момента , после сокращения получим формулу для пропульсивного коэффициента:

где -коэффициент полезного действия гребного винта;

-коэффициент влияния корпуса , равный .

На современных транспортных судах значения пропульсивного коэффициента достигает для одновинтовых судов =0,7-0,8 , а для двухвинтовых =0,6-0,7.

При выборе мощности ГД следует учитывать и механические потери и тогда .