Двигатели и устройства малотоннажного моторного судна
Общие сведения о двигателях
Расположение винта.
Взаимное расположение корпуса, гребного винта, руля, кронштейна
гребного вала оказывает большое влияние на работу винта. При
проектировании этого комплекса, особенно для быстроходных моторных
судов, следует стремиться к тому, чтобы поток воды, набегающий на винт,
был прямолинейным и без завихрений. Для этого всем выступающим частям
корпуса перед винтом придают удобообтекаемую форму, а число их сводят к
минимуму. В целях предотвращения подсоса атмосферного воздуха,
снижающего эффективность винта, и уменьшения вероятности появления
кавитации глубину погружения гребного винта необходимо принимать
возможно большей, допускаемой осадкой и наклоном валопровода; по длине
гребной винт не должен выступать за кромку транца.
Руль обтекаемой формы, расположенный непосредственно за винтом,
несколько улучшает работу последнего, выравнивая закрученный поток, при
этом эффективность руля также увеличивается. Исходя из этого расстояние
между пером руля и гребным винтом рекомендуется принимать (см. рис. 18)
равным 0,15-0,20 диаметра винта.
Если гребной винт расположен под днищем моторного судна, то днище
воспринимает удары воды, отбрасываемой лопастями, что может вызвать
недопустимую вибрацию корпуса. Кроме того, вследствие влияния
пограничного слоя попутный поток возрастает по мере приближения к днищу.
Скорость воды в диске винта становится неравномерной и в результате,
помимо усиления вибрации, снижается к. п. д. винта и быстрее наступает
кавитация. Установлено, что зазор между днищем мотосудна и краем лопасти
должен быть не менее 0,15, в крайнем случае, 0,10 диаметра винта.
Обработка лопастей. Чем больше шероховатость лопастей, тем ниже к. п. д.
винта вследствие увеличения потерь на трение. Поэтому для моторных
судов, особенно быстроходных, имеет особое значение тщательная обработка
поверхностей лопастей винтов - необходима полировка их с обеих сторон.
Это может дать весьма ощутимое повышение к. п. д. винта.
Расчет гребного винта. Существует довольно много способов
расчета гребных винтов - от простейших эмпирических формул до диаграмм,
построенных по данным испытаний серий гребных винтов. Наиболее точные
результаты можно было бы получить, используя диаграммы, однако они
построены по данным испытаний винтов, которые значительно отличаются
своими характеристиками от винтов, применяемых на малотоннажных судах.
Упрощенные методы расчета, естественно, позволяют получить менее точные
результаты. С другой стороны, нередко точность исходных данных для
расчета винта - мощность и число оборотов двигателя, сопротивление воды,
скорость мотосудна - бывает недостаточной. И, наконец, при небольших
размерах винтов рассматриваемых судов любое отклопение в расчете или при
изготовлении становится относительно большим. Учитывая все это, можно с
уверенностью сказать, что при любом методе расчета мы не получим
наивыгоднейший гребной винт, а только более или менее близкое
приближение к нему.
На практике чаще всего приходится дорабатывать винт, проводя
последовательные испытания в натурных условиях. Такая доводка до
оптимальных характеристик будет плодотворной только при хорошем знании
изложенных основ теории гребного винта и влияния на его работу отдельных
факторов.
Рис. 180. Номограмма для приближенного
определения диаметра и шага трехлопастных винтов.
В совокупности с этими знаниями предлагаемые методы расчета
обеспечивают достаточно удовлетворительные результаты и могут
значительно сократить поиски оптимального или близкого к этому гребного
винта. Как и в других случаях проектирования, полезно сравнить
полученные результаты со статистическими данными по другим моторным
судам, для чего можно воспользоваться табл. 66, где приведены элементы
гребных винтов некоторых судов.
Чаще всего приходится вести расчет по данным имеющегося двигателя. В
этом случае при известных мощности и числе оборотов Двигателя и кривой
сопротивления корпуса или заданной скорости хода судна определяют
наивыгоднейшие элементы гребного винта.
К числу приближенных способов относится номограмма, опубликованная в
журнале <Motor Boating>, январь, 1968 г., несколько измененная авторами
и переведенная в метрическую систему (рис. 180).
По такой номограмме можно быстро определить диаметр и шаг трехлопастных
винтов моторных судов с относительно мощными двигателями, соблюдая
рекомендации по числу оборотов, указанные на стр. 376. Для пользования
этой номограммой достаточно знать максимальную мощность двигателя,
соответствующее число оборотов гребного винта и достижимую скорость.
Соединив значение мощности и числа оборотов на шкалах Ne и
N прямой линией, в месте пересечения ее со
шкалой DB получим диаметр винта (в мм). Прямая, соединяющая значение
числа оборотов винта и скорости хода судна, в пересечении со шкалой Яв
дает значение шага винта (в мм). Через полуценные таким образом значения
DB и Нв проводят прямую линию, продолжая ее влево; если она пересекает
корректировочные шкалы, то диаметр винта соответственно увеличивают или
уменьшают.
