Шрифт:
Взаимодействие гребного с водой и корпусом судна характеризуется создаваемым винтом упором P, вращающим моментом поглощаемым винтом, частотой вращения винта np, скоростью воды, поступающей на лопасти Va, (из-за наличия попутного потока она меньше скорости движения судна V), поступью гребного винта hp и в конечном итоге к.п.д. винта p.
Схема судового пропульсивного комплекса и описание взаимодействия его элементов приведены в источнике [2].
Гребной винт встречает воду не со скоростью движения судна V, а со скоростью Va уменьшенной на величину скорости попутного потока, который вызван трением воды вдоль сторон корпуса и увеличивает упор винта.
Va = V–Vп
Наличие попутного потока улучшает работу ПК, его влияние учитывается коэффициентом попутного потока.
Кроме того, в процессе работы ГВ засасывает воду из под кормы, отбрасывая ее назад и уменьшая давление воды на кормовую часть. Возникающая сила засасывания, отнесенная к упору винта, называется коэффициентом засасывания.
Обводы, размеры и состояние корпуса и кормовой части, расположение и режимы нагрузки гребного винта влияют на пропульсивные качества и оцениваются коэффициентом влияния корпуса.
где – коэффициент попутного потока, = 0,2…0,45;
t – коэффициент засасывания, t = 0,12…0,3;
i – коэффициент, учитывающий неравномерность поля скоростей в диске винта, i = 0,95…1,03.
Буксировочная мощность расходуется на преодоление сопротивления движению судна.
Nб = R • V = Pе • V
Осевая скорость винта относительно воды Vp незначительно отличается от скорости Va.
Пропульсивный коэффициент – это отношение буксировочной мощности к мощности подводимой к винту NB.
Пропульсивный коэффициент характеризует гидромеханические потери на ГВ при его взаимодействии с корпусом.
Помимо этих потерь следует учитывать потери в редукторной передаче n (при ее наличии), валопроводе B и потери в ГД.
Тогда К. П. Д. пропульсивного комплекса представляется в виде:
Поступь винта hp – это путь, пройденный винтом в воде за один оборот. Относительная поступь – это поступь, отнесенная к диаметру винта D.
Если бы гребной винт вращался в твердой среде, как штопор в пробке, то за один оборот он бы прошел расстояние, равное шагу винта H без скольжения.
Скольжение S – безразмерная величина, определяемая как отношение скорости скольжения Vc = (H x np – Va) к осевой скорости винта в «твердой среде», равной H x np
В реальных условиях скольжение винта относительно воды является условием создания упора винта. Винт отбрасывает воду назад и создает упор. Без скольжения не будет и упора винта.
Упор ГВ зависит прямо пропорционально от массы и скорости отбрасываемой воды, а потери энергии с отбрасываемой частью воды пропорциональны произведению массы на скорость воды во второй степени, поэтому КПД винта будет увеличиваться при увеличении диаметра D и снижении частоты вращения винта np. Масса отбрасываемой воды будет возрастать при увеличении диаметра ГВ, а обороты винта np при этом можно снизить. КПД винта зависит от относительной поступи, а также от обводов корпуса и имеет для ВФШ ярко выраженное оптимальное значение при определенном p.