к чему приводит увеличение дискового отношения

К чему приводит увеличение дискового отношения

Что нужно знать о кавитации.

Упор гребного винта создается главным образом за счет разрежения — падения давления на выпуклой засасывающей стороне лопасти.

Если площадь лопастей небольшая, то давление здесь понижается настолько, что вода, обтекающая лопасть, вскипает, выделяя пузырьки пара.

Микроскопические пузырьки сливаются в более крупные—каверны, а при очень сильном разрежении — в сплошную полость, что нарушает непрерывность потока. Это явление и называется кавитацией.

Различают две стадии кавитации. На первой студии каверны невелики и на работе винта практически не сказываются.

Однако пузырьки, лопаясь, создают огромные местные давления, отчего поверхность лопасти выкрашивается. При длительной работе кавитирующего винта такие эрозионные разрушения могут быть настолько значительными, что эффективность винта снизится.

При дальнейшем повышении скорости наступает вторая стадия кавитации. Сплошная полость захватывает всю лопасть и даже может замыкаться за ее пределами. Развиваемый винтом упор падает из-за резкого увеличения лобового сопротивления и искажения формы лопастей.

Кавитацию винта можно обнаружить по тому, что скорость лодки перестает расти, несмотря на дальнейшее повышение числа оборотов; гребной винт при этом издает специфический шум, на корпус передается вибрация, лодка движется скачками.

Степень разрежения на лопасти, а следовательно, и момент наступления кавитации зависят прежде всего от скорости потока, набегающего на лопасть.

п = V_r \ πD =3500\(3.14*0.3)= 3700 об/мин,

а винт диаметром 0,4 м — не более 2800 об/мин.

Момент наступления кавитации зависит не только от числа оборотов, но и от ряда других характеристик. Так, чем меньше площадь лопастей, больше толщина их профиля, ближе к ватерлинии расположен винт, тем при меньшей частоте вращения, т. е. «раньше», наступает кавитация.

Появлению кавитации способствуют также большой угол наклона гребного вала, дефекты лопастей — изгиб, некачественная поверхность.

Что такое дисковое отношение винта.

Упор, развиваемый гребным винтом, практически не зависит от площади лопастей.

Наоборот, с увеличением этой площади возрастает трение о воду, и на преодоление этого трения дополнительно расходуется мощность двигателя.

C другой стороны, надо учесть, что при том же упоре на широких лопастях разрежение на засасывающей стороне меньше, чем на узких.

Следовательно, широколопастной винт нужен там, где возможна кавитация (т. е. на быстроходных катерах и при высоких числах оборотов гребного вала).

В качестве характеристики винта принимается рабочая, или спрямленная площадь лопастей. Чтобы ее найти, нужно из центра винта на нагнетающей поверхности лопасти провести равноотстоящие одна от другой дуги окружностей (рис. 234). Выпрямив эти дуги, мы получим спрямленную площадь лопасти.

В характеристике винта обычно указывается не спрямленная площадь лопастей, а ее отношение к площади сплошного диска такого же, как винт, диаметра.

Обозначается это дисковое отношение буквами А\А_д. На винтах заводского изготовления его величина выбита на ступице.

Для винтов, работающих в докавитациопном режиме, дисковое отношение принимают в пределах 0,3—0,6 (рис. 235).

У сильно нагруженных винтов на быстроходных катерах с мощными высокооборотными двигателями А\А_д увеличивается до 0,6—1,1.

Большое дисковое отношение необходимо и при изготовлении винтов из материалов с низкой прочностью, например из силумина или стеклопластика. В этом случае предпочтительнее делать лопасти шире, чем увеличивать их толщину.

Киль — помеха для винта.

Бывает, что на вновь построенной лодке мотор развивает полное число оборотов, а ожидаемой скорости достичь не удается. Может оказаться, что виноват в этом киль.

Срывающиеся с него вихри и пузырьки воздуха проникают под антикавитационную плиту, попадают на лопасти винта и вызывают кавитацию, а в результате снижают упор винта и скорость хода.

Срежьте киль под углом, как показано на рис. 236, на длине примерно 500—600 мм от транца — и скорость лодки возрастет. Полезно также уменьшить и толщину киля.

На водоизмещающих катерах и лодках лопасти винта в вертикальном положении нередко на всю ширину закрываются толстым дейдвудным брусом (рис. 237).

При этом вихри, срывающиеся с кромок дейдвуда, также снижают упор; неравномерная нагрузка на лопасти вызывает вибрацию корпуса катера.

В значительной мере устранить эти неприятные явления можно, срезав, насколько это позволяет прочность конструкции, боковые грани дейдвуда, придав им обтекаемость.

Гребной вал, установленный в кронштейне, будет вибрировать, если зазор между днищем катера и лопастью пинта окажется меньше 10—20% диаметра винта (рис. 238).

Не менее важно выдержать и зазор между лопастью и стойкой кронштейна: он должен быть не менее 15—20% О при условии, что стойка имеет обтекаемый профиль.

Завихрения или каверна, образующиеся за плохо обтекаемой стойкой, могут попасть на лопасть и вызвать кавитацию винта. Избежать этого можно, заострив кромки стойки и несколько удлинив вал.

Можно рекомендовать стойки обтекаемого профиля с соотношением длины к толщине 10 : 1. Втулка кронштейна должна быть одинакового со ступицей винта диаметра; передний торец ее необходимо закрыть обтекателем или соответственно проточить.

Опорную пластину, которой кронштейн ставится на корпус, рекомендуется утопить заподлицо с обшивкой и закрепить винтами с потайно й головкой. Весь кронштейн следует хорошо отполировать.

Источник

К чему приводит увеличение дискового отношения

e-mail:	office@matrixplusru tender@matrixplusru
icq:	613603564
skype:	matrixplus2012

г С аратов

Упор, развиваемый гребным винтом, практически не зависит от площади лопастей. Наоборот, с увеличением этой площади возрастает трение о воду, а на его преодоление дополнительно расходуется мощность двигателя. Другое дело, что при том же упоре на широких лопастях разрежение на засасывающей стороне меньше, чем на узких. Следовательно, широколопастный винт нужен там, где возможна кавитация (для быстроходных катеров и при высокой частоте вращения гребного вала). В качестве характеристики винта принимается рабочая, или спрямленная, площадь лопастей. Чтобы ее найти, нужно из центра винта на нагнетающей поверхности лопасти провести равноотстоящие одна от другой дуги окружностей (рис. 204).

Рис. 204. Как получается спрямленная площадь лопасти

Рис. 205. Винты с различным дисковым отношением

Выпрямив эти дуги, мы получим спрямленную площадь лопасти. В характеристике винта обычно указывается не спрямленная площадь лопастей, а ее отношение к площади сплошного диска такого же, как винт, диаметра. Обозначается это отношение так: A/Ad. На винтах заводского изготовления его величина выбита на ступице.

Для винтов, работающих в докавитационном режиме, дисковое отношение принимают в пределах 0,3-0,6 (рис. 205). У сильнонагруженных винтов на быстроходных катерах с мощными высокооборотными двигателями A/Ad увеличивается до 0,6-1,1. Большое дисковое отношение необходимо и при изготовлении винтов из материалов с низкой прочностью, например из силумина или стеклопластика. В этом случае предпочтительнее сделать лопасти шире, чем увеличить их толщину.

широкого применения

для дезинфекции на объектах железнодорожного транспорта, пищевой промышленности, ЛПУ, ветеринарного надзора

Моющие средства

для железнодорожного транспорта, сертифицированные ВНИИЖТ- «Фаворит К» и «Фаворит Щ», внутренняя и наружная замывка вагонов

Источник

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.

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

1- Область изменения диаметра гребного винта ( Ѳ

В Советском Союзе в 70 – 80 годы были выполнены испытания гребных винтов серии М и Т, при проектировании которых были учтены выдвигаемые на современном этапе развития судостроения требования к движителям по эффективности и виброактивности. Гребные винты серий М и Т имеют умеренно саблевидный контур, что способствует снижению вибрации судна и высокий КПД, устойчивы к возникновению кавитации.

Выбор соответствующей диаграммы из представленных в табл. 1 производится по установленным, как было показано выше, значениям и Ѳ.

Расчётные диаграммы для каждой серии гребных винтов состоят из двух частей: «Машинной» диаграммы, где показаны зависимости

На этих же диаграммах нанесены кривые оптимальных значений вспомогательных коэффициентов:

Упора – диаметра ; (4.3)

Мощности – диаметра ; (4.4)

. (4.6)

Названия диаграмм и основные сведения о сериях гребных винтов, рекомендуемых для расчётов.

5. Учёт механических потерь в линии валопровода.

Механические потери в линии валопровода учитывают путём введения в расчёт КПД валопровода η_вал и КПД передачи η_пер от двигателя на гребной вал, включающий редуктор и гидравлическую или электромагнитную муфту.

Рекомендуется принимать следующие значения указанных коэффициентов:

6. Выбор расчётного режима при проектировании гребных винтов.

В процессе эксплуатации судна характеристики его корпуса и гребного винта существенно изменяются. Разрушение лакокрасочного покрытия, коррозия и обрастание подводной поверхности корпуса и лопастей гребного винта, увеличение шероховатости лопастей вследствие механических повреждений и эрозионно-коррозионных процессов в процессе эксплуа-тации наряду с влиянием метеоусловий приводят к гидродинамическому утяжелению винта. Поэтому важным моментом при проектировании гребных винтов является правильный выбор среднего шага винта, обеспе-чивающего некоторое предварительное гидродинамическое облегчение и рациональное использование мощности силовой установки в процессе эксплуатации.

Предпринимаемое в практике проектирования гребных винтов предварительное гидродинамическое облегчение, назначается, исходя из условий предполагаемой эксплуатации судна, его типа, района плавания, типа силовой установки и марки двигателя.

В основу выбора коэффициента запаса по частоте вращения К могут быть положены следующие факторы:

— конструктивный тип судна – условно учитывается коэффициентом полноты δ, при этом предполагается, что суда с δ ≥ 0,74 в основном тихоходные (Ѵ_s ≤ 15÷16 уз), а суда с δ 0,7δ ≤ 0,7δ > 0,7δ ≤ 0,7δ > 0,7δ ≤ 0,7Периодичность докования, месяцыДвухтактные двигатели с турбонаддувом1,0451,051,0451,051,0451,051,041,0451,031,041,031,03Среднеоборотные четырехтактные двигатели1,0451,051,041,051,0451,051,041,051,0351,0451,031,035Высокооборотные четырехтактные двигатели1,041,0451,031,041,031,031,031,031,031,031,031,03

Рекомендуемые общие значения коэффициента К для известных двигателей

Источник

К чему приводит увеличение дискового отношения

Моторная лодка, пособие для любителей

поддержка проекта:
разместите на своей странице нашу кнопку! И мы разместим на нашей странице Вашу кнопку или ссылку. Заявку прислать на e-mail

Производим обмен текстовыми ссылками

Читать о том как отмыть лодку, яхту, катер, его днище, борта от водорослей и тины, мойка днища ниже ватерлинии.

Условия размещения статей смотрите здесь

Двигатели и устройства малотоннажного моторного судна

Общие сведения о двигателях

Отметим взаимосвязь диаметра винта и скольжения: при прочих равных условиях с уменьшением диаметра снижается упор, отсюда уменьшается скорость хода и, следовательно, скольжение.

Во всяком случае следует всегда иметь в виду, что диаметр винта оказывает решающее влияние на мощность, потребляемую гребным винтом, и изменение диаметра на 1% влияет значительно больше, чем изменение шага на 1 %.

двигатель, развивая число оборотов меньше нормального, не добирает мощность (т. е. мощности двигателя не хватает для того, чтобы винт мог развить расчетную скорость вращения);

двигатель, развивая число оборотов больше нормального, не полностью использует мощность (т. е. винт не может полностью потребить развиваемую двигателем мощность).

Иными словами, при одинаковом диаметре гребной винт с большим шагом потребляет больше мощности.

Тяжелый винт нежелателен, так как он перегружает двигатель, что вредно сказывается на моторесурсе последнего, и больше подвержен кавитации. Такой винт можно исправить, уменьшив шаговое отношение (изготовление нового винта или соответствующий разворот лопастей существующего), опилив лопасти по ширине (т. е. уменьшив дисковое отношение) или обрезав лопасти по длине, т. е. уменьшив диаметр. Последнее исправление следует производить крайне осторожно, ибо при этом может увеличиться скольжение, что снизит к. П. д.

Во втором случае исправление необходимо тогда, когда винт оказывается легким при максимальном расчетном водоизмещении мотосудна. Винт утяжеляют, увеличив шаговое отношение.

При проектировании вообще следует избегать слишком малых шаговых отношений вследствие того, что эффективность таких винтов обычно ниже. Если при расчете получается большой диаметр и малое шаговое отношение, то необходимо установить редуктор, чтобы уменьшить число оборотов до рекомендованных выше.

Значение к. п. д. гребного винта возрастает с увеличением шагового отношения до 1,5, после чего к. п. д. практически не изменяется до HJDB = 2,0, а затем резко уменьшается.

Дисковое отношение. Величину дискового отношения определяют исходя из условий прочности винта и отсутствия кавитации. На тяжелых моторных судах (баркасы, буксирные катера и т. п.) гребные винты при большом скольжении развивают большой упор, перемещая значительный объем воды, поэтому для уменьшения удельного давления и обеспечения прочности площадь лопастей следует увеличить. Дисковое отношение таких винтов обычно составляет 0,6-0,8. У средних и легких моторных судов при скоростях не более 70 км/ч и рекомендованных оборотах кавитация обычно не наступает, а величина упора относительно невелика, поэтому дисковое отношение можно уменьшить до 0,3-0,5. Во всяком случае необходимо стремиться, по возможности, к меньшим значениям 6, так как чрезмерная площадь лопастей увеличивает сопротивление трения винта и снижает его к. п. д. (увеличение площади лопастей, например, на 30% может привести к снижению к. п. д. на 10%).

Гребные винты очень быстроходных моторных судов с мощными высокооборотными двигателями отличаются относительно небольшим диаметром, что увеличивает удельное давление на лопасти. Такие винты в наибольшей степени подвержены кавитации, поэтому их дисковое отношение выбирают в пределах 0,6-1,2.

широкого применения

для дезинфекции на объектах железнодорожного транспорта, пищевой промышленности, ЛПУ, ветеринарного надзора

Моющие средства

для железнодорожного транспорта, сертифицированные ВНИИЖТ- «Фаворит К» и «Фаворит Щ», внутренняя и наружная замывка вагонов.

Источник

Гребной винт и его основные характеристики. Определение шага винта.

Любой современный гребной винт — лопастной, и состоит из ступицы и лопастей, установленных на ступице радиально, на одинаковом расстоянии друг от друга и повёрнутых на одинаковый угол относительно плоскости вращения, и представляющих собой крылья среднего или малого удлинения.

Гребной винт насаживается на гребной вал, приводимый во вращение судовым двигателем. При вращении гребного винта каждая лопасть захватывает массу воды и отбрасывает её назад, сообщая ей заданный момент импульса, — сила реакции этой отбрасываемой воды передаёт импульс лопастям винта, лопасти, в свою очередь, — гребному валу посредством ступицы, и гребной вал, далее, — корпусу судна посредством главного упорного подшипника.

Двухлопастной гребной винт обладает более высоким КПД, чем трёхлопастной, однако при большом дисковом отношении весьма трудно обеспечить достаточную прочность лопастей двухлопастного винта. Поэтому наиболее распространены на малых судах трёхлопастные винты (двухлопастные винты применяют на гоночных судах, где винт оказывается слабо нагруженным, и на парусно-моторных яхтах, где гребной винт — вспомогательный движитель). Четырёх- и пятилопастные винты применяют сравнительно редко, — в основном на крупных моторных яхтах и крупных океанских судах для уменьшения шума и вибрации корпуса.

Диаметр винта — диаметр окружности, описываемой концами лопастей при вращении винта — современных винтов колеблется от десятков сантиметров до 5 метров (такие крупные винты характерны для крупных океанских судов).

Интерцептор — загнутая исходящая кромка — на гребных винтах способствует увеличению способности винта к захвату воды (особенно это важно на лодках с высоко установленным мотором и большими углами ходового дифферента). Интерцептор также обеспечивает дополнительный подъём носа катера в случае установки на линиях угла наклона лопасти. Применение интерцептора на исходящей и внешней кромках лопасти увеличивает шаг. Применение стандартного интерцептора обычно выражается в снижении оборотов на 200—400 об./мин. (это означает, что в случае замены обычного винта на винт с интерцептором потребуется снижение шага на 1-2 дюйма).

Скорость вращения гребного винта выгодно выбирать в пределах 200—300 об/мин или ниже — на крупных судах. Кроме того, при низкой скорости вращения существенно ниже механический износ нагруженных деталей двигателя, что весьма существенно при их больших габаритах и высокой стоимости.

Гребной винт лучше всего работает, когда его ось вращения расположена горизонтально. У винта, установленного с наклоном, и в связи с этим — обтекаемого «косым» потоком, коэффициент полезного действия всегда будет ниже, — это падение КПД сказывается при угле наклона гребного вала к горизонту большем чем 10°.

Ось гребного винта на глиссерах расположена сравнительно близко к поверхности воды, поэтому нередки случаи засасывания воздуха к лопастям винта (поверхностная аэрация) или оголения всего винта при ходе на волне. В этих случаях упор винта резко падает, а частота вращения двигателя может превысить допустимый максимум. Для уменьшения влияния аэрации шаг винта делается переменным по радиусу — начиная от сечения лопасти на r = (0,63—0,7) R по направлению к ступице шаг уменьшается на 15

Для передачи большой мощности часто применяют двух- и трехвальные установки, а некоторые большие корабли (например авианосцы, супертанкеры, атомные ледоколы) оснащаются четырьмя симметрично расположенными гребными винтами.

Гребные винты морских ледоколов арктического класса всегда имеют повышенную прочность, так как их вторая функция — дробление льда при движении ледокола задним ходом.

Гребные винты различаются по:

Шагу — расстоянию, которое проходит винт за один оборот без учёта скольжения;

Диаметру — окружности, описываемой наиболее удалёнными от центра концами лопастей;

Дисковому отношению — отношению суммарной площади лопастей к площади круга с радиусом равным радиусу винта;
количеству лопастей — от 2 до 7 (изредка больше, но наиболее часто 3—4 лопасти);

Конструкционному материалу — углеродистая или легированная (напр. нержавеющая) сталь, алюминиевые сплавы, пластики, бронзы, титановые сплавы;

Конструкции ступицы (резиновый демпфер, сменная втулка, сменные лопасти;

Прохождению выхлопа — выхлоп через ступицу или под антикавитационной плитой;

Количеству шлицов втулки.

Преимущества и недостатки

Работает как движитель только при непрерывной или возрастающей скорости вращения, в остальных случаях — как активный тормоз.

КПД винта

30-50 % (теоретически максимально достижимый — 75 %). «Идеальный» винт невозможно сделать из-за постоянного изменения условий его работы — условий рабочей среды.

Гребной винт все же проигрывает веслу (КПД

В сравнении с гребным колесом у гребного винта выше КПД и гребной винт очень компактен и легок. Но поврежденное гребное колесо может быть легко отремонтировано, гребные винты же чаще всего неремонтопригодны, и повреждённый гребной винт заменяют новым. Также, гребной винт наиболее уязвимый в сравнению с другими судовыми движителями и наиболее опасный для морской фауны и упавших за борт людей. Вместе с тем, гребные колеса обеспечивают бо́льшую тягу с места (что удобно для буксиров, а также позволяло им иметь меньшую осадку). Однако при волнении они очень быстро оголяются (колесо одного борта вхолостую вертится в воздухе, тогда как колесо противоположного полностью погружается под воду, до предела нагружая ведущую тяговую машину), что делает их практически непригодными для мореходных кораблей (вплоть до конца третьей четверти XIX веке их использовали по большому счёту лишь ввиду отсутствия альтернативы, а также вспомогательной роли парового двигателя на парусно-паровых кораблях тех лет).

Особенно преимущества винтового движителя перед колесным несомненны для военных кораблей — снималась проблема расположения артиллерии: батарея вновь могла занимать все пространство борта. Также исчезала и очень уязвимая цель для неприятельского огня, — гребной винт находится под водой.

Определение шага винта.

Источник

• ← Фолловер что это такое простыми
• что означает имя эмран →