Расчет и характеристики гребного винта

Гребной винт, это судовой движитель, состоящий из нескольких лопастей, которые расположены радиально на цилиндрической или конусной ступице на равных угловых расстояниях.

Гребной винт преобразует вращение вала двигателя в упор - силу, толкающую судно вперед.

При вращении винта на поверхностях его лопастей, обращенных вперед - в сторону движения судна (засасывающих), создается разрежение, а на обращенных назад (нагнетающих) - повышенное давление воды. В результате разности давлений на лопастях возникает сила Y (ее называют подъемной). Разложив силу на составляющие — одну, направленную в сторону движения судна, а вторую перпендикулярно к нему, получим силу Р, создающую упор гребного винта, и силу Т, образующую крутящий момент, который преодолевается двигателем.

Гребные винты имеют различные конструкции: цельнолитую, с поворотными (винты регулирующего шага) и со съёмными лопастями.

Последние, имеющие болтовое соединение со ступицей, применяют главным образом на судах ледового плавания.

Гребные винты изготовляют из бронзы, латуни, нержавеющей стали или углеродистой, чугуна. Металлическими винты выполняют литыми с последующей станочной обработкой.

Лопасти грибных винтов представляют собой крылья специальной формы, образованные пересечением двух винтовых поверхностей. Линия этого пересечения является контуром лопасти.

Сторона лопасти, обращённая в нос судна, называется засасывающей, поскольку при движении судна передним ходом на ней развивается разрежение среды.

Противоположная сторона является нагнетающей. Часть лопасти, примыкающей к ступице, называется корневой. Различают гребные винты правого и левого вращения в зависимости от направления вращения образующих лопастей винтовых поверхностей.

Сечения лопастей цилиндрическими поверхностями, соосными с осью гребного винта, характеризуют профиль лопастей.

Движущая сила у гребного винта возникает в результате отбрасывания в сторону противоположную движения судна жидких масс, захватываемых из окружающего судно воды.

Диаметр и шаг винта являются важнейшими параметрами, от которых зависит степень использования мощности двигателя, а следовательно, и возможность достижения наибольшей скорости хода судна.

Каждый двигатель имеет свою так называемую внешнюю характеристику - зависимость снимаемой с вала мощности от частоты вращения коленчатого вала при полностью открытом дросселе карбюратора.

Рабочие лопасти винта взаимодействуют с окружающей массой воды и преобразуют это взаимодействие в силу упора винта Р, которая уравновешивается сопротивлением воды движения судна.

Для вращения гребного винта, главный двигатель судна должен приложить момент к гребному валу М. Сила упора винта Р и момент на валу М могут быть выражены через безразмерные коэффициенты и представлены в виде:

p

М =

где: Р - упор гребного винта,

М - момент на валу двигателя,

р- плотность жидкости,

D - диаметр диска гребного винта,

n- число оборотов гребного винта в секунду,

- коэффициент упора винта,

- коэффициент момента винта.

является функциями относительной поступи винта ,

где

,

здесь -скорость судна.

Взаимодействие функции () и () и КПД гребного винта можно представить в виде графика, а также определить зависимость коэффициентов и КПД относительно поступи винта