Судовые винтовые характеристики

Снижение потребления механической энергии

Каждому установившемуся режиму работы энергетической установки соответствует определенная частота вращения грибного винта и потребляемая им мощность. Эти величины связаны закономерностями, вытекающими из взаимодействия главного двигателя, гребного винта и корпуса судна.

Режим работы гребного винта однозначно определяется значением его относительной поступи [1]:

; (1.1)

где - скорость потока воды, набегающей на винт;

-частота вращения гребного винта;

- диаметр гребного винта.

Для изолированных (работающих в свободной воде) винтов значение относительной поступи определяют безразмерные коэффициенты упора и момента k2;

; (1.2)

,

где Р и М - соответственно, упор, создаваемый винтом при его вращении,

потребляемый при этом крутящий момент;

- плотность воды.

Значения и для винтов конкретной серии определяют экспериментально в опытовых бассейнах.

КПД винта равен отношению работы перемещения винта к затраченной

. (1.3)

После преобразований с учетом (1.1) и (1.2) выражение для КПД винта примет вид:

* . (1.4)

Для винта, работающего вблизи корпуса судна, получение зависимости несколько изменяются. В процесс е работы винт отсасывает воду от кормовой части судна, вследствие чего давление воды на нее уменьшается и гребному винту требуется преодолевать сопротивление воды движению судна и дополнительную силу, вызванную перераспределением давления воды на корпус судна. Поэтому эффективный упор, или тяга винта Ре оказывает меньше упора Р. Это уменьшение оценивается коэффициентом засасывания t

= Р (1 – t) (1.5)

При движении судна возникает попутный поток воды в направлении движения судна.

Скорость гребного винта, находящегося в попутном потоке, меньше скорости судна Уменьшение скорости оценивается коэффициентом попутного потока .

= (1 - ) (1.6)

Эффективность комплекса винт-корпус судна оценивается пропульсивным КПД, величина которого отличается от КПД изолированного винта и равна:

= = . (1.7)

На эффективность работы гребного винта оказывает влияние неравномерность потока за кормой судна, которая учитывается коэффициентом и перо руля, влияние которого учитывается коэффициентом. Таким образом, пропульсивный КПД можно определить из выражения:

, (1.8)

где - коэффициент влияния корпуса, вычисляемый по формуле

Аналогично понятию коэффициента упора вводится понятие коэффициента эффективного упора или тяги.

. (1.9)

Принято , , представлять графически как функции в виде кривых действия гребного винта в свободной воде, а , , в виде кривых действия гребного винта за кормой судна. На рис. 1 указанные кривые действия гребного винта совмещены.

Из выражений (1.2) следует, что каждому постоянному значению конкретного винта соответствует только одна характеристика , и .Возможные в эксплуатации судна значения , что то же, / определяют поле возможных указанных характеристик винта. Характеристики винта строятся либо для = const, либо для = const.

Режим совместной работы двигателя и движителя на диаграмме определяется точкой пересечения винтовой характеристики судна и внешней характеристики двигателя. Если на судне используется непрямая передача, то частота вращения вала двигателя отличается от частоты вращения винта. В этом случае удобны не абсолютные, а относительные значения величин, когда номинальные значения принимаются единице (100%), а остальные представляются отношениями их к номинальному значению:

; ; ; ; .

На рис. 2 приведены в относительных координатах мощностные характеристики гребного винта , при различных постоянных и . Характеристики, проходящие через точку А с координатами = 1 и , являются номинальными мощностными характеристиками (, ). Характеристики соответствующие (, ) называются швартовыми, а соответствующие 0 < < 1 или 0 < < 1 - утяжеленными. Если > 1 или > 1, то характеристики называются облегченными.

Дата добавления: 2015-06-27