|
|
ОглавлениеГлава 1. Общие сведения о судовых движителях Глава 2. Геометрия гребного винта Глава 3. Серийные испытания моделей винтов и построение расчетных диаграмм Глава 4. Взаимодействие винта и корпуса Глава 5. Кавитация гребных винтов Глава 6. Гребные винты регулируемого шага Глава 7. Элементы вихревой теории гребного винта Глава 8. Повышение эффективности гребных винтов Глава 10. Крыльчатые движители Глава 11. Пропульсивные испытания судов Для бесплатного чтения доступна только часть главы! Для чтения полной версии необходимо приобрести книгуГлава 8. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГРЕБНЫХ ВИНТОВ8.1. Потери в гребных винтах и способы их уменьшенияОсновные виды потерь мощности в гребных винтах следующие: 1) потери на создание вызванных осевых скоростей; 2) потери на создание вызванных окружных скоростей; 3) профильные потери; 4) индуктивные (концевые) потери. Первый вид потерь существует в любом гидравлическом движителе, в том числе в идеальном. Как следует из теории идеального движителя, эти потери тем больше, чем больше отношение вызванной осевой скорости к скорости движения судна. Основной путь уменьшения этого вида потерь – увеличение в допустимых пределах площади гидравлического сечения. У обычных морских транспортных судов небольших и средних размеров диаметр винта нередко принимается близким к предельному. У крупнотоннажных судов с большой осадкой предельно допустимый по условиям размещения в корме диаметр винта больше, чем позволяют производственные возможности заводов-изготовителей гребных винтов. К тому же, частота вращения винта предельного диаметра оказывается очень низкой (порядка 1 об/с и меньше), тогда как применяемые на таких судах малооборотные дизели характеризуются большей частотой вращения. Громоздкие и дорогие редукторы в данных случаях практически не применяются, но в мире интенсивно ведутся работы по созданию малооборотных дизелей, размеры и масса которых получаются очень большими. Предложены перекрывающиеся гребные винты – пара бортовых винтов, приближенных к ДП и разнесенных по длине судна, так что их диски перекрывают друг друга (расстояние между осями винтов составляет 70–75% диаметра вместо обычных 170–180%). Этим достигается некоторое уменьшение сопротивления выступающих частей, увеличение коэффициентов попутного потока и влияния корпуса, что позволяет получить экономию мощности на крупнотоннажных судах до 13–15% и на быстроходных судах – до 7%. Такая схема имеет и другие преимущества, которые мы не рассматриваем, но не лишена определенных недостатков, в частности, создает повышенную вибрацию. При большой мощности энергетической установки проблема вибрации, вызванной гребным винтом, стоит весьма остро. Вопрос о зависимости эффективности винта от его диаметра не так прост, как может показаться. КПД изолированного винта с увеличением диаметра растет, но одновременно растет и коэффициент засасывания при приблизительно постоянном коэффициенте попутного потока, в результате чего рост пропульсивного КПД (с учетом влияния корпуса) замедляется; оптимальный диаметр винта за корпусом меньше, чем в свободной воде. Одновременно несколько изменяется форма кормовой оконечности, из-за чего происходит рост сопротивления воды движению судна. Один из сравнительно новых способов повышения эффективности винта – установка за ним свободно вращающегося турбопропеллера (СВТ – «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. Отмечается, что такой пропульсивный комплекс несколько менее эффективен, чем один гребной винт, диаметр которого равен диаметру СВТ, но требует большей частоты вращения гребного вала (т.е. меньших размеров двигателя) и допускает меньшие по величине зазоры между винтом и корпусом. 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. Внимание! Авторские права на книгу "Судовые движители. Учебное пособие" (Антоненко С.В.) охраняются законодательством! |
||||||||||||||||||||||
