Силы возникающие при работе гребного винтa

ВЛИЯНИЕ РАБОТЫ ВИНТО-РУЛЕВОГО КОМПЛЕКСА НА УПРАВЛЯЕМОСТЬ СУДНА

Дисциплина: Управление судном

Специальность: Судовождение на

морских путях - 2402, для 5-го курса

стационара ФСВ и РЭ

Методические указания составлены:

доцентом кафедры "Управление судном"

Карапузовым А.И., и

ст.пр. Кирилловым С.А.

утверждены на заседании кафедры

Протокол №.2007 г.

Новороссийск 2007 г.

Работающий гребной винт участвует одновременно в двух движениях: перемещается поступательно вдоль своей оси со скоростью V_e относительно воды и вращается вокруг той же оси с угловой скоростью w=2pn

Сечение лопасти, расположенное на винтовой линии радиуса r будет перемещаться в абсолютном движении со скоростью V₁ величина которой представляет геометрическую сумму осевой V_e и окружной w_r, а направление определяется так называемым углом поступи b.

Элемент лопасти можно рассматривать как крыло, движущееся под углом атаки a. В этом случае на элементе возникает сила, перпендикулярная вектору скорости V₁(сила R). Проекция этой силы на направление движения представляет собой упор рассматриваемого элемента М, а проекция ее на плоскость вращения направлена против скорости вращения w_r и создает относительно оси вращения момент, преодолеваемый двигателем (сила М).

Практически на работу движителя существенное влияние оказывают расположенные вблизи него твердые тела – корпус судна, различные направляющие устройства, а так же свободная поверхность жидкости. Между частями такого комплекса возникают гидромеханическое воздействие.

Если изомерованный корпус судна (без винтов) перемещается в жидкости с некоторой скоростью, то течение жидкости, возникающее в кормовой оконечности корпуса направленно преимущественно в сторону перемещения судна и называется попутным потоком (скорость V_в). Интенсивность попутного потока в данной точке определяется разностью между скоростью набегающего потока в рассматриваемой точке и скоростью судна относительно невозмущенной воды. При этом в различных сечениях по длине судна и его кормовой оконечностью, где расположен гребной винт, возникает неравномерное распределение скоростей потока жидкости.

Неравномерность поля скоростей, вызванная попутным потоком, приводит к тому, что в верхней части диска винта, лопасть, встречает поток, имеющий меньшие осевые скорости, чем в нижней. Вследствие этого угол атаки a лопасти увеличивается и лопасть в верхнем положении испытывает большие силы сопротивления вращению, чем в нижнем. Таким образом, возникает неуравновешенная сила V_в, которая при ГВ правого вращения стремится переместить корму судна влево.

В начале работы винта, когда судно еще не имеет движения, попутный поток отсутствует. С возрастанием скорости движения судна возрастает и скорость попутного потока.

В самом начале движения судна вперед или назад, когда действие попутного потока не сказывается, лопасти гребного винта начинают работать в невозмущенной среде. Развиваемый на, лопастях упор будет больше в нижнем их положении, где подсос воздуха и влияние поверхности воды сказывается слабее в результате на нижней лопасти возникает сила реакции, значительно превосходящая реакцию на верхней. Их результирующая сила Д будет стремиться сместить корму судна вправо.

По мере развития оборотов движителем сила реакции уменьшается, а возрастает действие силы в.

Теперь рассмотрим влияние работы ГВ на перо руля, расположенное в ДП судна. Поскольку руль располагается в струе движителя, то изменяются его гидродинамические характеристики. На плоскость пера руля действуют не только осевые, а и тангенциальные составляющие скоростей, т.к. поток закручен. На характер окружных скоростей действует попутный поток. Обычно больший скос потока наблюдается в нижней части. При правом вращении винта он направлен на левый борт и возникающая сила С стремится повернуть корму влево.

Таким образом при работающем ГВ и положении пера руля прямо, на корпус судна действуют силы С, Д и в и если движитель и руль полностью погружении в воду, то С + в > Д и результирующая будет уклонять корму влево.

При балластном состоянии, когда винт и руль оголяются, то С + в £ Д и корма стремится уклонится вправо или окажется в неустойчивом положении.

При работе ГВ на ЗХ действие струи винта на кормовую часть корпуса неодинаково вследствие изменения полноты обводов по высоте: в верхней половине диска винта струя встречает обшивку корпуса под большим углом, чем в нижней. В результате действия значительно большей по силе струи в верхней части здесь возникает сила С₁ (сила набрасываемой струи), которая стремится переместить корму влево если ГВ правого вращения. Сила реакции Д₁ так же имеется max влияние ее проявляется только в первоначальный момент, когда ГВ набирает обороты. В этот период наблюдается интенсивное отклонение кормы влево, т.к. С₁ и Д₁ действуют в одном направлении. По мере набора оборотов величина силы Д₁ падает до какого-то конечного значения, но общая тенденция сохраняется.

Сила попутного потока будет действовать только в период, когда судно еще тлеет движение вперед и уклоняет его корму влево. По мере погашения инерции эта сила уменьшается.

Дата добавления: 2015-06-26