Кинематические характеристики гребного винта - Судовые движители

При изучении работы винта каждая лопасть рассматривается как совокупность отдельных элементов, обтекаемых независимо друг от друга плоским потоком (движение предполагается обращенным, т. е. элемент лопасти считается неподвижным, а поток воды - набегающим на него). Картина обтекания спрямленного элемента лопасти, заключенного между двумя соосными цилиндрическими поверхностями радиусов r и dr, приведена на рис.110. Поток набегает на рассматриваемый элемент лопасти с осевой скоростью хP и окружной скоростью щr = 2рnr, где щ = 2рn - угловая скорость вращения, а n - Частота вращения винта. Работающий винт, как и всякий реактивный движитель, сообщает воде дополнительные (вызванные) скорости: он подсасывает воду к себе, а затем отбрасывает ее назад, создавая вызванную осевую скорость хА, и закручивает в направлении вращения, создавая вызванную окружную скорость хT. Вызванная скорость хА увеличивает осевую скорость, а вызванная скорость vT уменьшает окружную скорость элемента лопасти относительно воды. В плоскости диска винта вызванные скорости составляют хА1 = хА/2 и хT1 = хT/2. Результирующая скорость потока, набегающего на элемент лопасти:

Х =.

многоугольник скоростей рис.1 треугольник пути и сил для сечения пройденного гребным винтом элемента лопасти за один оборот

Рис.110. Многоугольник скоростей Рис.1 Треугольник пути и сил для сечения пройденного гребным винтом элемента лопасти за один оборот

Окружные скорости для элементов лопасти, расположенные на разных радиусах, различны. Различна и результирующая скорость х - она увеличивается от корневого сечения к краю лопасти.

Угол между направлением скорости х и направлением нулевой подъемной силы (ННПС) называется Углом атаки для элемента лопасти.

Если предположить, что винт движется в воде, как в гайке, т. е. без проскальзывания, то за один оборот он переместится в направлении оси вращения на величину геометрического шага Н. Фактически винт за один оборот перемещается в воде в осевом направлении на расстояние hР, называемой поступью винта, причем hР < H. При частоте вращения n винта его Осевые (поступательные) скорости в твердой гайке и в жидкой среде соответственно равны Hn и хP = hРN.

Отношение поступи винта к его диаметру называют Относительной поступью винта:

ЛР = hР/D = хP/nD.

Относительная поступь является универсальной кинематической характеристикой режима работы винта, поскольку изменение лР обусловливает изменение угла атаки набегающего на элемент лопасти потока как за счет изменения осевой скорости хP, так и окружной скорости 2рrn.

Разность H - hР = S называется Линейным скольжением винта. Из рис.111 видно, что линейное скольжение, как и поступь hР, определяет угол атаки, а значит, и режим работы винта.

Важной кинематической характеристикой винта является Относительное Скольжение

S = S/H = (H - hР)/ H = 1- hР/ H = 1- хP/nH.

Между относительной поступью и относительным скольжением существует связь, которая определяется зависимостями

S = 1- ; лР =(1- s).

Из зависимостей следует, что при s = 0: лР =,

А при хP = 0: лР = 0; s = 1.

Похожие статьи




Кинематические характеристики гребного винта - Судовые движители

Предыдущая | Следующая