Гидродинамические характеристики гребного винта - Судовые движители

На выделенный элемент лопасти, который обтекается со скоростью х под углом атаки (см. рис.38), действуют гидродинамические силы. Результирующую этих сил обозначим через dF. Проекция dF на осевое направление есть сила упора элемента лопасти dР, а проекция на окружное направление - сила сопротивления вращению элемента лопасти dQ. Момент сопротивления вращению элемента лопасти: dМ = dQr, где r - радиус, на котором расположен рассматриваемый элемент лопасти.

Для всего винта Сила упора:

Р = z,

Где z - число лопастей; r 0 - радиус ступицы; R - радиус винта.

Момент сопротивления вращению винта:

М = z.

Этот момент равен по величине и противоположен по знаку вращающему моменту, который необходимо приложить к винту для обеспечения его вращения с заданной частотой n и создания требуемого упора Р.

Валовая мощность, потребная для равномерного вращения винта с угловой скоростью щ = 2рn,

NР = М щ = 2рnМ.

Так как сила упора создается в результате обтекания лопастей потоком жидкости, то в соответствии с общей формулой для гидродинамических сил можно считать, что величина сила Р пропорциональна плотности жидкости, характерной площади винта и квадрату характерной скорости. Для винта в качестве характерной площади принимают D2, а в качестве характерной скорости - nD. Тогда, обозначив через 1 Коэффициент упора, для силы упора получим следующую зависимость:

Р = сn2 D4,

Откуда безразмерный коэффициент упора

= Р /сn2 D4.

По аналогии момент

М = сn2 D5,

Безразмерный коэффициент момента

= М /сn2 D5.

Коэффициент полезного действия гребного винта зР, работающего в свободной воде (при отсутствии влияния корпуса судна и поверхности воды (зК = 1)), определяется отношением полезной мощности к затраченной мощности:

ЗР = Р хP/2рnМ,

Или с учетом формул для упора и момента:

ЗР =.

Упор, момент и к. п. д. являются гидродинамическими характеристиками гребного винта. Величины их зависят от относительной поступи винта лР = хP/nD, которая характеризует режим работы гребного винта. График, выражающий функциональную зависимость гидродинамических характеристик винта,, и зР от относительной лР, называется Кривыми действия винта (рис.112).

При отсутствии влияния корпуса, свободной поверхности воды и кавитации винта кривые действия будут одинаковыми для геометрически подобных винтов, так как лР является при этих условиях критерием динамического подобия винтов.

кривые действия гребного винта в свободной воде

Рис.112. Кривые действия гребного винта в свободной воде

Похожие статьи




Гидродинамические характеристики гребного винта - Судовые движители

Предыдущая | Следующая