Антикризисные пороги на антикризисный GL:)

Спортивное Судостроение

Судостроение / Февраль 25, 2022

Обычно применяемые методы расчета катерных гребных винтов могут быть использованы при проектировании движителей гоночных судов. Однако диаграммы кривых действия, используемые в стандартных расчетах, построены для гребных винтов с определенной формой и профилем сечения лопастей. Гребные же винты спортивных судов имеют особую геометрию. Высокие абсолютные скорости движения и относительно небольшие значения упора требуют повышения чисел оборотов при одновременном уменьшении диаметра гребных винтов. Если лопасти придать оптимальную толщину, то ее входящие кромки будут отгибаться под давлением воды. В связи с этим приходится утолщать сечения лопастей у кромок и придавать лопастям саблевидность. Кроме того, чтобы уменьшить потери вследствие значительного на высоких оборотах радиального перетекания воды, лопастям винта придают значительный наклон в корму. Это одновременно в некоторой степени устраняет вредное влияние расположенного впереди винта кронштейна гребного вала или обтекателя редуктора угловой передачи. Такие изменения в геометрии винтов, безусловно, приводят к некоторому отклонению их гидродинамических характеристик От полученных на стандартных сериях.

В отличие от судов других типов, на гоночных судах ось гребного винта всегда располагается сравнительно близко к поверхности воды. Глубина погружения оси редко превышает 0, 6D (D — диаметр винта), применяются и частично погруженные винты, поэтому нередки случаи попадания к лопастям воздуха и даже полного оголения всего диска винта, особенно на волне.

При работе гребного винта с концов его лопастей и по оси сбегают свободные вихри, причем интенсивность осевого вихря в Z раз больше, чем концевых (Z — число лопастей). Из-за больших окружных скоростей в центре вихревых шнуров создается значительное разрежение, которое может вызвать образование воздушной воронки, выходящей на поверхность воды (рис. 1). Размеры этих воронок и глубина распространения их в воде зависят от интенсивности сбегающих вихрей, скорости набегающего потока и наклона оси винта. При определенных условиях воздушная воронка может достичь диска винта; тогда воздух, распространяясь в зону разрежения на засасывающей стороне лопасти, резко уменьшает величину упора и момента винта. Падение момента вызывает дополнительное повышение числа оборотов, что, в свою очередь, усиливает аэрацию винта.

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

Мерами для прекращения аэрации винта могут быть увеличение погружения его оси, изменение угла наклона вала или кратковременное снижение числа оборотов. Однако, как показали эксперименты, проведенные на ряде спортивных судов различных классов, наиболее простым и эффективным способом предотвращения аэрации является изменение шага Н по радиусу R гребного винта. Например, на подвесных моторах подсос воздуха к винтам, имеющим ось, погруженную на 0, 6—0, 65D, и почти осевое обтекание, начинается при шаговом отношении H/D>1. По-видимому до H/D=1, 4 воздух подсасывается только по центральному вихрю, так как плавное уменьшение шага к ступице на 15—20%, начиная от сечения на г=0, 65÷0, 7R, приводит к полному предотвращению влияния аэрации на характеристики винта. При дальнейшем увеличении шагового отношения воздух начинает засасываться к винту по воздушным воронкам концевых вихрей, поэтому при H/D>1, 4 приходится уменьшать шаг и на конце лопасти приблизительно на те же 15—20%. Такое распределение шага вдоль лопасти позволяет даже при минимальных погружениях оси винта (h=0, 5D) и периодических оголениях лопастей полностью предотвратить аэрацию винта на всех режимах движения (тем более, при номинальном режиме работы движителя).

При наклонном гребном вале аэрация наступает при 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, хотя и в значительно меньшей степени. Если при работе суперкавитирующего винта постоянного шага с H/D=1, 7 прососа воздуха нет на всех режимах движения (это было проверено на ряде глиссеров яхт-клуба ЛВМБ), то при увеличении H/D до 1, 8÷2 на режиме разгона глиссера аэрации избежать не удается.

Источник: www.barque.ru