Взаимодействие гребного винта и корпуса судна. Пропульсивный коэффициент - Судовые движители
Винт и корпус судна находятся в сложном гидродинамическом взаимодействии. Сущность его заключается в следующем:
- - на винт, работающий за корпусом, набегает поток воды, возмущенный движением корпуса, в результате чего гидродинамические характеристики винта изменяются по сравнению с их значениями в свободной воде; - работающий винт изменяет величины давлений и касательных напряжений на поверхности кормовой оконечности корпуса, в результате чего изменяется сопротивление воды движению судна.
Следовательно, гидродинамические характеристики одного и того же гребного винта, работающего в свободной воде и за корпусом судна, будут различны, а сопротивление воды движению судна в присутствии работающего гребного винта будет отличаться от его буксировочного сопротивления.
Попутный поток. При движении судна часть окружающей его воды увлекается в направлении движения, образуя Попутный поток (рис.115). Попутный поток за корпусом судна имеет в разных точках различное значение и направление, т. е. гребной винт работает в неравномерном поле скоростей, которое характеризуется осевыми, окружными и радиальными составляющими скорости попутного потока. При определении характеристик винта, как правило, учитывают только осевой попутный поток.
Из-за наличия попутного потока осевая скорость винта хP оказывается ниже скорости судна:
VЩ = v - хP,
Где vЩ - осевая составляющая скорости попутного потока.
Отношение скорости попутного потока к скорости судна
VЩ / v = (v - хP)/v = 1- хP/v = щ
Называют Коэффициентом попутного потока.
С учетом коэффициента попутного потока, нетрудно получить следующее выражение для осевой скорости винта:
ХP = (1 - щ)v.
В результате неравномерности потока по диску винта коэффициенты упора и момента винта за корпусом судна будут иными, чем в свободной воде. Указанное влияние учитывается:
- коэффициентом влияния неравномерности поля скоростей на упор
I1 = ;
- коэффициентом влияния неравномерности поля скоростей на момент
I2 = ;
- коэффициентом влияния неравномерности поля скоростей на КПД винта
I = = i1/i2.
В практических расчетах принимают i =1, основываясь на том, что коэффициенты неравномерности потока i1 И i2 изменяются в пределах 0,96 1,02.
Рис.115. Попутный поток за корпусом судна при отсутствии давления
Рис.116. Формирование силы засасывания на корпусе судна: А - эпюра давления гребного винта; В - зона при работающем винте
Засасывание. Работая за корпусом судна, гребной винт подсасывает воду и увеличивает скорость обтекания кормовой оконечности судна. При этом в соответствии с законом Бернулли понижается давление во всей зоне, охваченной подсасывающим действием винта, что увеличивает сопротивление формы (рис. 116). Кроме того, повышение скорости обтекания кормовой оконечности приводит к возрастанию сопротивления трения. Заштрихованная на рис. 116 область соответствует уменьшению давления в корме от работы гребного винта. В результате этих явлений появляется дополнительная сила ДR, действующая на корпус и увеличивающая сопротивление воды движению судна. Эту силу принято называть Силой засасывания. С учетом силы засасывания сопротивление движению судна
R' = R + ДR,
Где R - буксировочное сопротивление судна без гребного винта
Таким образом, часть упора гребного винта, именуемой полезной тягой РЕ, затрачивается на преодоление буксировочного сопротивления R, а остальная часть упора идет на преодоление силы засасывания, т. е.
Р = РЕ + ДР.
Влияние засасывания принято учитывать с помощью Коэффициента засасывания.
T = ДР / Р = Р - РЕ = 1 - РЕ / Р.
С учетом коэффициента засасывания, упор винта Р
Р = РЕ /1 - t.
Значения коэффициентов взаимодействия. Коэффициенты щ и t весьма сложным образом зависят от формы корпуса судна, формы и расположения выступающих частей, от числа винтов, их геометрических характеристик и расположения по отношению к корпусу, от режима работы винтов, степени неравномерности поля скоростей в месте расположения винтов и других факторов.
Коэффициенты взаимодействия определяют экспериментальным путем или по приближенным формулам.
Для режимов работы винта, отличающихся от расчетного, коэффициент засасывания может быть определен по приближенной формуле Э. Э. Пампеля
T = ,
Где лР - относительная поступь винта на рассматриваемом режиме; H/D - конструктивное шаговое отношение, t0 - коэффициент засасывания на швартовом режиме (при лР = 0), который принимается равным (0,30,6)щ или подсчитывается, если известны t и лР Для расчетного режима, по формуле t0 = t [1 - лР/(H/D)]; щ - коэффициент попутного потока для расчетного ходового режима.
Коэффициенты щ и t для расчетного ходового режима приближенно могут быть вычислены по формулам:
- для одновинтовых судов с обтекаемыми рулями
Щ = 0,50д - 0, 05; t = 0,80 щ,
- для двухвинтовых судов
Щ = 0,55д - 0,2; t = 0,25щ + 0,14 (с выкружками гребных валов),
T = 0,7щ + 0,06 (с кронштейнами гребных валов),
Где д - коэффициент общей полноты корпуса судна.
Пропульсивный коэффициент. Совершенство гидродинамического комплекса винт-корпус оценивается пропульсивным коэффициентом движителя зД, который представляет собой отношение буксировочной мощности к валовой мощности затрачиваемой на вращение винта ( §10.1.):
ЗД = NБ / NР = Rv/2рnM.
С учетом, что Р = РЕ /1 - t и хP = (1 - щ)v, получим
ЗД = ? (1 - t)/(1 - щ) = зР зК,
Где зР = Р хP/2рnМ - КПД гребного винта, работающего в свободной воде (§4.), а коэффициент зК = (1 - t)/(1 - щ) - коэффициент влияния корпуса (§10.1.).
Похожие статьи
-
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...
-
Диаграммы для расчета гребных винтов - Судовые движители
Диаграммы для расчета гребных винтов позволяют решать многие эксплуатационные задачи, в том числе задачи, необходимые судоводителю. В частности, с...
-
Работа гребного винта на разных режимах - Судовые движители
Для оценки условий работы двигателей судна надо знать основные характеристики винта: упор Р, момент М и к. п. д. зР на разных режимах, т. е. при любых...
-
Кинематические характеристики гребного винта - Судовые движители
При изучении работы винта каждая лопасть рассматривается как совокупность отдельных элементов, обтекаемых независимо друг от друга плоским потоком...
-
Геометрические характеристики гребного винта - Судовые движители
Рабочими органами винта являются лопасти, расположенные радиально на равных угловых расстояниях друг от друга и укрепленные на ступице, насаживаемой на...
-
Общие сведения о судовых движителях - Судовые движители
Для обеспечения движения судна необходимо приложить к его корпусу движущую силу - силу тяги, равную по величине и противоположную по направлению силе...
-
Ходкость - Характеристики судна
Способность судна двигаться в окружающей среде с заданной скоростью при определенной мощности главных двигателей и соответствующем движителе называется...
-
Расчет потребностей в электроэнергии производится для ходового, маневренного, стояночного и аварийного режимов работы судна. При расчете нагрузки судовой...
-
На самолет действуют четыре силы, одной из которых является подъемная сила. Подъемная сила - составляющая полной аэродинамической силы, перпендикулярная...
-
Для расчета эксплуатационных показателей работы судов на линии необходимо рассчитать натуральные показатели экстенсивного и интенсивного использования...
-
Для выбора схемы обеспечения судна электроэнергией и теплом на ходу необходимо рассчитать значение эффективного КПД энергетической установки зЭу при...
-
Вспомогательные котельные установки являются наиболее распространенными источниками теплоты на речных судах. Для удовлетворения потребности в теплоте в...
-
Общие указания В летнем режиме (режиме охлаждения) в общем случае необходимо рассчитать следующие теплопритоки, Вт: теплопритоки из окружающей среды...
-
Расчет давления на переборку в средней части судна и ахтерпиковую Расчетное давление на переборку рассчитывается по формуле (п. 2.7.3.1.): , кПа, -...
-
ПРОВЕРКА ОБЩЕЙ ПРОЧНОСТИ КОРПУСА СУДНА - Основы управление флотом и технология перевозки грузов
Мизг = Мо + Мгр - Мсп; Где: Мизг Ї изгибающий момент от сил тяжести на миделе порожнего судна; Мо Ї изгибающий момент от масс грузов и запасов (сил...
-
Судовая электроэнергетическая система Судовая электроэнергетическая система, являющаяся одними из наиболее сложных комплексов судовых технических...
-
Судно оснащено подруливающим устройством мощностью 200 кв с реверсивным винтом фиксированного шага. Оно служит как вспомогательное устройство, когда есть...
-
Расчет изменения параметров главных двигателей при работе их по винтовой характеристике в табличной форме. Таблица 2 Расчет параметров главных двигателей...
-
Судовой валопровод - Расчет параметров судовой энергетической установки
Судовой валопровод представляет собой систему валов и различных конструктивных элементов, соединяющих гребной винт с главным двигателем. О назначение...
-
Главная энергетическая установка - Характеристика и основные показатели судна типа "Мирзага Халилов"
Главный двигатель: среднеоборотный дизель с наддувом "6R32" производства фирмы "Wartsila-Vaasa" (Финляндия) (четырехтактный, 6 цилиндровый, 320 х 350...
-
Суммарная осевая сила может быть найдена по выражению: , Где - абсолютная скорость потока на входе в рабочее колесо; - радиус уплотнения рабочего колеса;...
-
Влияние стационарного режима движения судна на параметры гирокомпаса При движении судна с постоянными скоростью и курсом изменяются такие параметры...
-
Сопротивление движению тел в жидкости
Задача №1 Дано: размеры пластины Скорость движения Температура воды Определить: сопротивление трения плоской пластины. Решение: Определим число...
-
Согласно варианту 12 исходными данными для определения сил сопротивления движению автомобиля и мощностей на их преодоление являются: тип пожарного...
-
Второе условие. Мощности двигателя должно быть достаточно для обеспечения движения автогрейдера с максимальной транспортной скоростью VТ тах = 8,3...12,5...
-
Расчетные режимы и нагрузки Нормы устанавливают два основных (I и III) и один дополнительный (II) расчетные режимы. По I расчетному режиму...
-
Атмосферные условия: МПа; Давление и температура окружающей среды для двигателя без надува Pk = Po Tk = To Давление остаточных газов: Выбираем Pr=0.110...
-
Тяговая диаграмма движения автомобиля При установившемся движении на ровной дороге уравнение тягового баланса , (14) Где PK - тяговое усилие на ведущих...
-
КОНСТРУКЦИЯ КОРПУСА В СРЕДНЕЙ ЧАСТИ СУДНА - Конструкции корпуса корабля
Расчет конструктивных элементов корпуса в средней части судна представлен в курсовом проекте по "Основам кораблестроения" и в таблице 9.1. Таблица 9.1 -...
-
Судовые энергетические установки - Организация работы транспортного судна
Характеристика Главных Двигателей. Главный судовой дизель ЗД12 предназначен для работы на винт судна, устанавливается в судах речного и морского флота,...
-
В качестве критерия для выбора оптимальных габаритов судового хода для работы судна на линии принято минимальное значение себестоимости перевозок,...
-
Для создания оптимальных условий работы судна на линии определяется объем грунта, который должен быть извлечен для создания судоходной прорези,...
-
Себестоимость перевозок по методу элементных ставок: - себестоимость i-й стояночной операции, руб/т - себестоимость движенческой операции, руб./ткм L -...
-
9. Судовые работы - Теория, устройство судна и техническое обслуживание
Защита металла от коррозии будет достаточно надежной только в том случае, если слой краски наносится на совершенно чистую поверхность, не имеющую...
-
13. Уголь принимается от железных дорог только маршрутами одной марки, а антрациты - не более четырех марок в маршруте. Прием маршрутов с углем...
-
Судовая энергетическая установка (СЭУ) состоит из комплекса оборудования, предназначенного для преобразования энергии топлива в механическую,...
-
В зависимости от установленных вариантов грузоподъемности и скорости, а также с учетом условий эксплуатации судов на заданном направлении решается вопрос...
-
Размеры входа рабочего колеса определяются из условия обеспечения требуемых кавитационных качеств колеса и минимальных гидропотерь. Скорость на входе в...
-
В данном разделе производится обоснование вариантов по грузоподъемности, скорости и типу СЭУ. Обоснование вариантов выполняется конкретно для...
-
Эксплуатационные мероприятия по обеспечению остойчивости судна Цель нормирования остойчивости судов - обеспечение необходимой и достаточной остойчивости...
Взаимодействие гребного винта и корпуса судна. Пропульсивный коэффициент - Судовые движители