Средства повышения эффективности гребного винта и руля

При постройке судна в первую очередь строят винт, а потом к нему подбирают главный двигатель. Винты делятся на «тяжелые» и «легкие». Тяжелые винты не соответствуют главному двигателю, например имея шаг больше, чем нужно. Легкие наоборот имеют шаг меньше, чем нужно. Повысить эффективность тяжелого винта куда проще, чем легкого. Самый распространенный и просто способ это обрезка лопастей винта, после чего его необходимо отбалансировать.

Один из сравнительно новых способов повышения эффективности винта -установка за ним свободно вращающегося турбопропеллера («колеса профессора Грима»), предложенного в Германии. СВТ представляет собой винт с узкими лопастями, свободно вращающийся на валу за основным винтом с небольшой частотой, составляющей 35-45 % от частоты вращения гребного вала. Диаметр СВТ несколько больше, чем у основного винта, причем внутренняя часть СВТ работает как турбина, т.е. раскручивается потоком от винта, а наружная, выходящая за габариты основного винта, - как движитель. Упор движительной части больше, чем сопротивление турбинной части, в результате СВТ создает дополнительный упор, повышая КПД установки. При постоянной мощности упор комплекса на 10-13 % больше, чем одиночного винта, КПД повышается до 10 %.

При больших отношениях В/Т часто бывает выгодной установка двух, редко -большего числа винтов, в результате чего удается увеличить КПД благодаря увеличению площади гидравлического сечения. Особенно остро эта проблема стоит у мелкосидящих судов внутреннего плавания. Для таких судов предложены туннельные (тоннельные) обводы кормовой оконечности: винты располагаются в специально спрофилированных туннелях, так что их диаметр может превышать осадку судна кормой Т, достигая 1,25 Т. На переднем ходу туннель заполняется водой; благодаря увеличению площади гидравлического сечения (до 3 раз) требуемая мощность снижается, несмотря на увеличение сопротивления судна.

На некоторых судах, плавающих по мелководному незасоренному фарватеру, применяют полупогруженные винты, ось которых располагается выше уровня воды. По сравнению с полностью погруженным винтом такого же диаметра их КПД заметно меньше из-за прорыва воздуха к лопастям и волноообразования, но увеличение площади гидравлического сечения по сравнению с полностью погруженным винтом (винтами) нередко дает положительный эффект. К достоинствам полупогруженных винтов можно отнести простоту дейдвудного устройства, к недостаткам - большие массу и габариты.

Еще один способ - идея направляющей насадки, впервые была высказана отечественным ученым Бриксом. Насадка работает следующим образом. Гребной винт формирует струю, которая постепенно сужается, особенно в диске винта. В результате на профиль насадки поток набегает под некоторым углом атаки со скоростью с, создавая гидродинамическую силу F, одна составляющая которой S направлена к оси винта и сжимает насадку (аналогично гидростатическому давлению), другая Тн - по направлению движения, создавая дополнительный упор. Ввиду того что на профиле насадки создается циркуляция скорости, увеличивается скорость протекания воды через диск винта, что способствует увеличению его КПД. Дополнительная скорость, созданная насадкой, тем больше, чем меньше скорость хода судна. В результате улучшается использование мощности главного двигателя на различных режимах благодаря тому, что скорость потока в диске винта меняется медленнее, чем скорость хода судна.

На некоторых судах применяются предвинтовые насадки, которые также создают дополнительный упор и позволяют получить экономию мощности 5-7 %. Они менее эффективны, чем обычные, но не подвергаются повышенной эрозии.

Для повышения эффективности руля используют следующие методы:

● делают задвижку, которая на 18% уменьшает усилия в баллере руля

● наваривают бульб на перо руля, который выравнивает поток набегающей воды («Груша Коста»)

● делают Т образный срез(см.рисунок)

● повышают коэффициент качества пера руля К=Р_у/Р_х(Жигловский), где Р_у- подъемная сила, Р_х – лобовое сопротивление.

Дата добавления: 2017-01-14