Проведя ряд вычислений и заменив соответствующие интегралы на К1 и К2 получим:
14. Кривые действия гребного винта в свободной воде и их практическое использование. Диаграммы гребных винтов фиксированного шага
Проведя ряд вычислений и заменив соответствующие интегралы на К1 и К2 получим:
Мощность, необходимая для вращения гребного винта, равна:
КПД гребного винта, вращающегося в свободной воде, равен отношению полезной мощности, отдаваемой винтом, к мощности, затраченной на его вращение:
Кривые зависимостей безразмерных гидродинамических характеристик ηр, K1K2от относительной поступи называют кривыми действия гребного винта в свободной воде. Для геометрически подобных гребных винтов и их моделей при соответствующих состояниях поверхностей лопастей и ступиц кривые действия в свободной воде тождественны.
Рис.(кривые действия гребного винта в свободной воде)
Специальные режимы работы гребного винта: а -швартовный; б-винт -движитель; в -нулевого упора; г -нулевой подъемной силы; д -в зоне Параля; е — гидротурбины
Диаграммы для расчета гребных винтов позволяют решать многие эксплуатационные задачи, в том числе задачи, необходимые судоводителю. В частности, с помощью этих диаграмм определяют достижимую скорость судна, упор гребного винта, строят паспортные диаграммы.
Диаграммы для расчета гребных винтов являются результатом систематических испытаний моделей гребных винтов в опытовых бассейнах или специальных лабораториях - в кавитационных трубах. Эти испытания позволяют установить взаимосвязь всех геометрических характеристик (Нв /DB; θ; z; D0 /DBи др.) и их влияние на эффективность работы гребных винтов. Испытания моделей гребных винтов заключаются в измерении упора Р и момента Мр гребного винта при различных частотах вращения n и различной скорости поступательного движения υр. Результаты испытаний обрабатываются в виде кривых действия гребного винта . Серии моделей винтов обычно варьируются по HB/DB; θ; zпри сохранении контура лопастей, формы лопастных сечений, их относительной толщины к относительного диаметра ступицы. Кривые действия гребного винта позволяют решать проектные и эксплуатационные задачи, причем обычно достаточно располагать кривыми К1= f(λp) и ηр = f(λp) либо К2 = f(λp) и ηр = f(λp) в зависимости от того, какая задача решается.
В мировой практике для этих целей широко используют диаграммы, построенные на основе кривых действия гребных винтов. Оригинальная форма таких диаграмм, получившая признание в нашей стране, предложена Э. Э. Папмелем. Существо ее заключается в том, что на кривых действия серийных винтов соединяются точки с одинаковым значением КПД на линиях К1= f(λp) и К2= f(λp) .В результате получаются две диаграммы - одна для решения задач, когда выбирается двигатель, другая - обратная, когда его характеристики известны и для них с помощью диаграммы рассчитываются элементы винта и скорость судна. По обеим диаграммам легко определить оптимальные диаметр винта или частоту его. вращения, скорость судна или упор винта, его шаговое отношение, потребляемую мощность двигателя и т. д. Если диаметр или частота вращения не известны, то такую задачу можно решить методом последовательных приближений. Для облегчения решений задач с помощью диаграмм Папмелем был предложен ряд расчетных коэффициентов, позволяющих в зависимости от условия задания решать прикладные задачи по ходкости судна.
На рис. представлены схема построения диаграммы(a) и ее общий вид(b). Схема построена в координатах К1 - λp , очевидно, что вторая половина диаграммы - в координатах К1 - λp- будет аналогичной.
16. Структура пропульсивного коэффициента. Пути его повышения.
Совершенство гидродинамического комплекса движитель - корпус судна принято характеризовать так называемым пропульсивным коэффициентом η, который определяется/ отношением буксировочной мощности судна EPS=Rυ=Peυк мощности Np=ωMp,затрачиваемой на вращение гребного винта:
Здесь ω - угловая скорость вращения винта. Подставляя в формулу уже известные выражения Ре = Р(1 - t) и υ= υ/(1-ψ) и учитывая коэффициентом i= i1/i2влияние неравномерности потока в диске винта, получаем:
где ηк= (1 - t)i/(l– ψ) - коэффициент влияния корпуса.
17. Винтовые характеристики двигателя. «Тяжелый» и «легкий» винт. Способы восстановления режима работы, гребного винта в эксплуатации.
Современные суда оборудуют как ВФШ, так и ВРШ.
ВФШ установлены на большинстве морских транспортных судов. Лопасти ВФШ монолитны со ступицей. Шаговое отношение ВФШ постоянно для каждого радиуса лопастных сечений. Это отношение выбирают применительно к наиболее характерному режиму движения судна. Для транспортных и пассажирских судов таким режимом является развитие судном со свежеокрашенным корпусом и с проектной осадкой наибольшей скорости при полной мощности главных двигателей и номинальной скорости вращения гребного винта в определенной метеорологической обстановке. При проектировании ВФШ шаговое отношение несколько уменьшают, чтобы в эксплуатации гребной винт не перегружал главный двигатель.
Для указанных условий, принятых в качестве исходных при проектировании, принимают шаговое отношение гребного ВФШ, обеспечивающее равенство моментов: Меη =Мр
Если эксплуатационные условия не отвечают проектным, то нарушается равенство моментов Меη =Мр и нарушается соответствие ВФШ главному двигателю. Такие ситуации возникают при ухудшении состояния обшивки корпуса судна вследствие коррозии и обрастания, изменении шероховатости лопастей гребного винта, ветре и волнении, увеличении осадки, плавании на мелководье и др. Все эти явления вызывают увеличение момента сопротивления гребного винта, падение частоты вращения, повышение давления и температуры, характеризующих работу двигателя. При росте момента Мр двигателю тяжело работать в тепловом отношении, поэтому ВФШ, перегружающий двигатель, называют гидродинамически тяжелым.
В процессе эксплуатации судна с меньшей, чем проектная, осадкой при попутном волнении и при незначительной качке момент сопротивления гребного винта может снизиться, а частота вращения гребного винта - повыситься. В этом случае регулятор на двигателе уменьшит подачу топлива для достижения номинальной частоты вращения двигателя. Снизятся температуры и давления в двигателе, ему будет в тепловом отношении работать легче. Режим такой работы двигателя обеспечивает гидродинамически легкий гребной винт.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.