Винты на спортивную лодку

В. В. Вейнберг, журнал КиЯ №21

Обычно применяемые методы расчета катерных гребных винтов могут быть использованы при проектировании движителей гоночных судов. Все диаграммы кривых действия, используемые в стандартных расчетах, построены для гребных винтов из определенной формой и профилем сечения лопастей. Гребные но винты спортивных судов имеют особую геометрию. Высокие абсолютные скорости движения и про небольшие значения упора требуют повышения чисел оборотов подле одновременном уменьшении диаметра гребных винтов. Неравно лопасти прибавить оптимальную толщину, то ее входящие кромки будут отгибаться под давлением воды. Во связи со этим требуется утолщать сечения лопастей у кромок равно придавать лопастям саблевидность. Помимо того, дабы уменьшить убыток вследствие значительного на высоких оборотах радиального перетекания воды, лопастям винта придают колоссальный наклон на корму. Сие одновременно на некоторой степени устраняет вредное влияние расположенного впереди винта кронштейна гребного вала либо — либо обтекателя редуктора угловой передачи.

Такие изменения во геометрии винтов, безусловно, приводят к некоторому отклонению их гидродинамических характеристик от полученных на стандартных сериях.

В лента от судов других типов, на гоночных судах шпиндель гребного винта всегда располагается сравнительно близ к поверхности воды. Приглубость погружения оси редко превышает 0,6 D (D — диаметр винта), применяются равно частично погруженные винты, отчего нередки случаи попадания ко лопастям воздуха и аж полного оголения всего диска винта, особенно на волне.

При работе гребного винта вместе с концов его лопастей равным образом по оси сбегают свободные вихри, притом интенсивность осевого вихря на Z однажды больше, нежели концевых (Z — наличность лопастей). За больших окружных скоростей во центре вихревых шнуров создается значительное филирование , которое может вызвать воспитание воздушной воронки, выходящей нате поверхность воды (рис. 1). Размеры сих воронок равным образом глубина распространения их на воде зависят от интенсивности сбегающих вихрей, скорости набегающего потока равным образом наклона оси винта.

Рис. 4. Гребной винтарь подвесного мотора „Джонсон" № 307430.

При определенных условиях воздушная водоворот может дослужиться диска винта; тогда пятый океан, распространяясь во зону разрежения на засасывающей стороне лопасти, резко сбавляет величину упора и момента винта. Ухудшение момента вызывает дополнительное пригорок числа оборотов, что, во свою караван, усиливает аэрацию винта.

Попаданию воздуха по воздушной воронке способствуют такие явления, как случайное оголение лопасти винта, резкое повышение сопротивления судна, возьмем, при ударе о волну, образование паро-воздушной каверны пред или следовать винтом возле отрывном обтекании кронштейнов сиречь рулей.

Мерами с целью прекращения аэрации винта могут быть повышение погружения его оси, перемена угла наклона вала или — или кратковременное падение числа оборотов. Однако, что показали эксперименты, проведенные бери ряде спортивных судов различных классов, самый простым да эффективным способом предотвращения аэрации является вариация шага Н по радиусу R гребного винта. Так, для подвесных моторах подсос воздуха для винтам, имеющим ось, погруженную на 0,6—0,65D, и только что не осевое обтекание, начинается быть шаговом отношении H/D > 1. Кажется до H/D=1,4 воздух подсасывается только по части центральному вихрю, так равно как плавное уступка шага для ступице в 15—20%, начиная от сечения на r = 0,65 ~ 0,7R, приводит для полному предотвращению влияния аэрации на характеристики винта.

При дальнейшем увеличении шагового отношения обстановка начинает засасываться к винту по воздушным воронкам концевых вихрей, благодаря тому при H/D>1,4 приходится убавлять шаг равно на конце лопасти почти на те же 15—20%. Такое операция шага по лопасти позволяет даже рядом минимальных погружениях оси винта (h = 0,5D) равным образом периодических оголениях лопастей до конца предотвратить аэрацию винта получай всех режимах движения (тем более, рядом номинальном режиме работы движителя).

При наклонном гребном вале вентилирование наступает подле больших шаговых отношениях. Испытания на катерах К-02 винтов, имеющих H/D = 1,6, показали, что при уменьшении шага на 18% у ступицы просос воздуха на всех режимах движения отсутствует.

Суперкавитирующие винты также подвержены аэрации, и так и на значительно меньшей степени. Неравно при работе суперкавитирующего винта постоянного шага с H/D = 1,7 прососа воздуха нет для всех режимах движения (это было испытано на ряде глиссеров яхт-клуба ЛВМБ), в таком случае при увеличении HID давно 1,8-2 получай режиме разгона глиссера аэрации избежать далеко не удается.

Для предотвращения падения упора из-за попадания воздуха сверху диск винта приходится умерять шаг (в указанных пределах) вблизи ступицы винта.

При проектировании гребных винтов спортивных судов многие габариты могут оказываться заданы исключительно приближенно (величина сопротивления судна, мощность подле номинальных оборотах и т. п.), отчего на практике влияние отклонений в геометрии можно уравновешивать некоторым авансом принятым на расчете запасом мощности да небольшим «утяжелением» винта вслед счет увеличения его расчетного шага либо диаметра. Некоторое несоответствие принятых элементов винта в этом случае может быть исправлено небольшой подрезкой лопастей по мнению радиусу равным образом учтено бери дальнейших стадиях доводки судна.

На рис. 2—5 и 7 приведены чертежи ряда гребных винтов, установленных на иностранных подвесных моторах и стационарных двигателях различной мощности. Сии винты в корне могут работать иллюстрацией применения данных рекомендаций равно употребляться во качестве прототипов подле проектировании винтов спортивных судов. Следует чрезвычайно отметить большое влияние получай к. п. д. винта точности изготовления и чистоты обработки поверхности лопастей.

На спортивных судах всё-таки большее обращение находят выборочно погруженные винты. Уменьшение погружения оси винта позволяет прибавить сопротивление выступающих частей, достигающее 60% полного сопротивления скутера при скоростях более 100 км/час. Одначе снижение сопротивления часто безграмотный компенсирует падения к.п.д. винта, поэтому служба полупогруженных винтов объясняется другими соображениями. Высокооборотные гоночные двигатели с настроенными резонансными глушителями и всасывающими каналами далеко не могут раздвинуть достаточно высокую мощность для малых равным образом средних оборотах, а финитный температурный нагрузка свечей зажигания сокращает функционирующий диапазон использования двигателя в соответствии с числу оборотов.

Внешняя характеристика таких двигателей имеет ярко проявленный провал (рис. 8). Выборочно погруженные винты в этих условиях обеспечивают полное соответствие рабочей характеристики форсированного двигателя равным образом винтовой характеристики.

Проведенные в ЛИВТе испытания жалкий серии моделей гребных винтов при различных погружениях показали, что около малых значениях относительной поступи

коэффициент упора частично погруженного винта нелюбезно уменьшается, по мнению сравнению от полностью погруженными винтами. 

При увеличении λр происходит значительное относительное повышение коэффициента упора—К1 (рис. 9). Такое изменение К1, как было отмечено закачаешься время испытаний, обусловлено аэрацией лопастей винта из-за отрыва потока через лопасти во момент входа ее на воду равным образом прососа воздуха по вихревым шнурам, выходящим своими концами на свободную поверхность воды, а и уменьшением рабочего сечения движителя ввиду его неполного погружения. Если нате первом участке уменьшение упора происходит во основном через попадания воздуха к диску винта, в таком случае на втором — давление прососа воздуха резко уменьшается, а падение упора вызывается, в основном, уменьшением рабочего сечения винта. К.п.д. в некоторой своей части погруженного винта на всех режимах остается меньше, нежели полностью погруженного, что не возбраняется объяснить влиянием таких факторов, как вентилирование винта, подвижность и прерывистость потока, убыль энергии возьми брызгообразование близ ударе лопасти о воду. На падди . 10 дадено сравнение гидродинамических характеристик одного из винтов исследованной серии при частичном и полном погружении.

Динамические качества движительного комплекса можно дать оценку по паспортным диаграммам (рис. 11 да 12), построенным для винтов — в некоторой части и целиком погруженного, работающих с различными двигателями. Одинокий двигатель имеет внешнюю характеристику обычного вида, свойственную нефорсированным двигателям, противоположный — характеристику с глубоким провалом мощности на режиме среднего числа оборотов во результате применения резонансных глушителей (см. шала. 8).

У обычного винта присутствие максимальной загрузке судна (режимы, соответствующие предельной тяговой характеристике) по мере увеличения скорости движения день оборотов повышается от 4500 до 8000 об/мин. Рядом применении отчасти погруженного винта этот область распространения сокращается, вдобавок при v = 0 (на швартовах) обороты могут превосходить номинальные и до мере разгона несколько уменьшаться; только присутствие скоростях за пределами 0,8 расчетной число оборотов винта начинает увеличиваться, достигая номинального.

Рис. 10. Кривые действия немного погруженного гребного винта.

Рис. 11. Паспортные диаграммы тяги и мощности полностью равным образом частично погруженных винтов подле работе солидарно с нефорсированным двигателем.

1 — сопротивление судна; 2 — предельная отдача двигателя, соответствующая внешней характеристике; 3 — предельная наклонность частично погруженного винта; 4 — предельная тяга винта при полном погружении; 5 — потребная мощность (винтовая характеристика) пользу кого частично погруженного гребного винта; 8 — то но для судна с сполна погруженным винтом.

Рис. 12. Паспортные диаграммы тяги и мощности полностью равным образом частично погруженных винтов подле работе из форсированным двигателем, имеющим неуспех внешней характеристики на средних оборотах.

1 — отпор судна; 2 — предельная мощность двигателя, соответствующая внешней характеристике; 3 — предельная тяга наполовину погруженного винта; 4 — предельная устремление винта подле полном погружении; 5 - потребная способность (винтовая характеристика) для неполно погруженного гребного винта; 6 — ведь же для того винта близ полном погружении.

Вид предельных тяговых характеристик этих винтов также различен. Если у обычного винта тяга анданте падает в области мере увеличения скорости движения, то пользу кого частично погруженного винта характерен провал получай скоростях v = 0,5vpaсч с дальнейшим подъемом под до величины тяги обычного винта. Сверху швартовном режиме тяга отчасти погруженного винта может остаться несколько повыше, чем у полностью погруженного (см. шала. 9). Быть использовании нефорсированного двигателя (рис. 11) утилизация частично погруженного винта целиком и полностью нецелесообразно через снижения достижимой скорости (ввиду меньшего к.п.д. винта) равно ухудшения «приемистости» судна кайфовый время разгона, при маневрировании и т. п. «Приемистость» судна позволяется характеризовать запасом тяги, равным разнице в кругу предельной тягой винта равно сопротивлением судна.

Тяга обычного всецело погруженного винта при работе с форсированным двигателем короче недостаточна про того, с намерением преодолеть стамуха сопротивления рядом разгоне, либо придется думать винт с условия обеспечения тяги сверху этом режиме, а малограмотный для успехи максимальной скорости. В данном случае рационально применить частью погруженный огболт. Узкий область распространения его рабочих оборотов позволит полностью убрать появление изумительный время разгона режимов, соответствующих провалу мощности двигателя.

Как сделано говорилось, яма на согнутый тяги неполностью погруженного винта часто близка к положению горба получай кривой сопротивления. Кроме того, повышение числа оборотов двигателя (разнос) около периодических выходах винта изо воды тоже вызывает просасывание воздуха равно падение тяги винта вплоть до величин, недостаточных в целях дальнейшего движения в данном режиме. (Часто такое оказательство можно смотреть при «вылете» на крупной волне с воды моторных лодок от винтами, установленными очень неподалёку к поверхности воды). к уменьшения влияния прососа воздуха на стремя винта, ан также отсечки воздуха, попадающего на движитель из каверны за обтекателем углового редуктора подвесного мотора, используется оный же хитрость, что равно для погруженных винтов, подверженных прососу воздуха, т. е. уменьшение шага на 15—20% у ступицы, в районе границы каверны.

Высокие обороты винта и живость движения спортивных судов невыгодный позволяют допроситься безотрывного обтекания засасывающих поверхностей лопастей неполно погруженного гребного винта, посему выгодно вкладывать их сечениям суперкавитирующий вид , а к повышения эффективности — поперечную и продольную погибь поперед 2—3% («ложку»). Поскольку избежать прорыва воздуха у концов лопастей до черта, уменьшение шага на крайних сечениях отнюдь не имеет смысла; для повышения упора полезно, наоборот, дополнить шаг. В особенности характерным примером частично погруженного винта может явиться винтовка широко распространенных подвесных гоночных моторов «RN-175» (рис. 13).

При выборе элементов для спортивных судов гребных винтов не грех руководствоваться обычными приемами расчета и проектирования винтов, внося соответствующие изменения в геометрии согласно вышеизложенным рекомендациям. За всем тем отсутствие систематических экспериментальных данных о влиянии на гидродинамические характеристики гребного винта изменения формы равным образом сечения лопастей, нестационарности обтекания, подсоса воздуха, радиально переменного шага не позволяет в сегодняшний день время разрешать эту задачу с праздник же точностью, что равным образом в обычных судостроительных расчетах ходкости, равным образом обычно должно тщательная доработка комплекса на натурных условиях.

880 8 774
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: