Крыльчатый движитель принцип работы кратко
Обновлено: 02.07.2024
В своем блоге буду описывать основы технологии судоремонта, методы дефектоскопии, восстановления и упрочнения деталей, виды и методы ремонта судов и механизмов.Будет приведена технологическая документация на ремонт и изготовление деталей.
Оглавление
Принцип действия и конструкция крыльчатого движителя
Крыльчатые движители состоят из барабана (ротора) с вертикальной или почти вертикальной осью вращения, расположенного над днищем судна так, что нижний торец ротора совпадает с днищем, и нескольких лопастей в виде крыльев, совершающих вращательное движение вместе с ротором и колебательное движение вокруг собственных осей. Крыльчатый движитель (при его использовании в качестве основного движителя, а не подруливающего устройства) на судах располагается или в кормовой, или в средней части, а, например, на плавучих кранах, корпус которых по форме близок к прямоугольному понтону, может быть и в носу. Схема размещения движителя (вид сбоку) показана на рис. 10.1.
Рис. 10.1. Схема размещения крыльчатого движителя на судне: 1 - барабан;
2 - днище судна; 3 - лопасти
Лопасти крыльчатого движителя располагаются так, что в любой точке окружности их хорды перпендикулярны радиусу-вектору, проведенному к ним из некоторой точки О1, называемой точкой управления (рис. 10.2). При отсутствии хода эта точка совпадает с осью вращения барабана О. Точка управления может располагаться в любом месте внутри круга, диаметр которого обычно составляет 70-80 % диаметра по осям лопастей. Число лопастей - от 3 до 8, чаще всего 5 или 6.
Направление упора крыльчатого движителя перпендикулярно отрезку ОО1, а его величина в первом приближении может считаться пропорциональной длине этого отрезка (эксцентриситету). Таким образом, крыльчатый движитель является также весьма эффективным средством управления судном благодаря возможности создания упора любого направления. Упрощается проблема согласования двигателя и движителя.
Рис. 10.2. Схема действия крыльчатого движителя: О - ось вращения ротора; О1 - точка управления; с - вектор скорости набегающего потока; w - угловая скорость вращения ротора; R - полная гидродинамическая сила на лопасти; Р - упор лопасти; Т - сопротивление вращению
Отмечается, что с ростом эксцентриситета растет не только упор, но и КПД движителя. В какой-то мере эксцентриситет крыльчатого движителя аналогичен шагу гребного винта, а возможность его изменения в процессе работы делает крыльчатый движитель подобным ВРШ.
По конструкции крыльчатые движители подразделяются на три группы: 1) движители с горизонтальными приводными валами и приводом от автономного двигателя; 2) движители с вертикальными приводными валами; 3) движители со встроенными двигателями. Наиболее распространены движители первой группы. Движители с вертикальными приводными валами, как правило, имеют малую мощность и применяются во вспомогательных установках. Крыльчатые движители подруливающих устройств располагаются в поперечном канале в корпусе судна. Направление упора такого движителя совпадает с направлением оси канала, что несколько упрощает управление движителем.
Движителями называются специальные устройства, преобразующие механическую работу судовой силовой установки в упорное давление, преодолевающее сопротивления и создающее поступательное движение судна.
На судах в качестве движителей применяются: гребные винты, крыльчатые движители и водометные движители. Находят применение также паруса, гребные колеса и другие движители.
По принципу действия движители разделяют на активные, к которым относят паруса, непосредственно преобразующие энергию ветра в поступательное движение судна, и реактивные — все остальные, так как создаваемое ими упорное давление получается в результате реакции масс воды, отбрасываемой в сторону, противоположную движению судна.
Наиболее распространенными благодаря простоте устройства и работы, компактности, надежности в эксплуатации и наибольшему коэффициенту полезного действия являются гребные винты. В зависимости от конструкции их подразделяют на два типа: цельные винты (ступица с лопастями изготовляется совместно) и винты со съемными лопастями , применяемые на судах, плавающих во льдах. Такие винты называются винтами фиксированного шага, а винты, имеющие механизмы, поворачивающие лопасти в ступице и изменяющие шаг винта, называются винтами регулируемого шага.
Шагом винта называется путь в направлении оси, который проходит любая точка поверхности винта за один его оборот.
Гребные винты фиксированного шага — ВФШ (рис. 27) изготовляют цельными (одной деталью), литыми, сварными или штампованными, и они состоят из следующих основных элементов: ступицы, представляющей собой втулку, наеаживаемую на конус шейки гребного вала, и лопастей (от 3 до 6), радиально расположенных на ступице. Нижняя часть лопасти, соединяющая ее со ступицей, называется корнем лопасти; верхняя часть — вершиной или концом; поверхность лопасти, обращенная в сторону корпуса судна, носит название засасывающей поверхности, обратная поверхность — нагнетающей, которая в большинстве случаев представляет собой правильную винтовую поверхность. Пересечение этих двух поверхностей образует кромки лопастей.
Рис. 27. Гребной винт фиксированного шага (ВФШ) и схема создания упорного давления элементарной площадкой лопасти винта.
Диаметром гребного винта D называется диаметр окружности, описанной вершиной лопасти. Диаметр винта крупных судов доходит до 6,0 м и более.
Применяют гребные винты правого и левого вращения, их различают по общим правилам: если винт завинчивается вращением по часовой стрелке, то он называется винтом правого вращения, а если против часовой стрелки — винтом левого вращения.
При вращении винта его лопасти отбрасывают массы воды в одну из сторон. Реакция этой воды воспринимается нагнетающей поверхностью лопасти, создающей упор винта, который через ступицу и гребной вал передается на упорный подшипник, преобразуясь в силу, движущую судно.
Чтобы понять, как возникает упорное движение при вращении винта (рис. 27), рассмотрим те силы, которые действуют при этом на элементарной площадке его лопасти, двигающейся по окружности со скоростью v 0 И одновременно перемещающейся вместе с судном со скоростью v 1 . Угол а, образовавшийся между результирующей этих сил v и хордой рассматриваемой элементарной площади лопасти, будет углом атаки, создающим на ней подъемную силу R. Если разложить эту силу на составляющие, то одна составляющая —сила Р, действующая по направлению движения судна, и будет силой-упора, а вторая—сила T, действующая по окружности в сторону, обратную вращению винта, создает момент относительно его оси, который преодолевается судовым двигателем.
Рис. 28. Гребной винт регулируемого шага (ВРШ) с поворотношатунным механизмом изменения шага. 1 — лопасти винта; 2— ступица; 3— гребной вал; 4 — ползун со штангой; 5 — палец шатуна; 6 —подшипник лопастной заделки; 7 — обтекатель винта.
Гребной винт регулируемого шага (ВРШ) имеет конструкцию, обеспечивающую поворот лопастей в ступице во время работы винта на ходу судна из поста управления, расположенного в рубке. При повороте лопастей, осуществляемом механизмом по многообразным кинематическим схемам (одна из которых—поворотно-шатунная—приведена на рис. 28), изменяется шаг винта, отчего изменяется и величина создаваемого им упора, увеличивающего или уменьшающего скорость хода, и направление движения судна, при этом число оборотов, мощность главной машины и направление ее вращения остаются неизменными.
Использование винтов регулируемого шага допускает применение на судах нереверсивных главных машин с упрощенной системой обслуживания, что сокращает износ их цилиндров примерно на 30—40% (возникающий у реверсивных машин от частого изменения режима работы и направления вращения), позволяет полнее использовать мощность машин и поддерживать высокое значение к. п. д. винта.
Суда с ВРШ обладают гораздо более высокими маневренными качествами, чем суда с ВФШ.
Рис. 29. Крыльчатый движитель: а — конструктивная схема; б — размещение движителя на судне. 1 — несущий диск; 2 — поворотные лопасти; 3 — ведомая шестерня, приводящая во вращение диск; 4 — гидравлическое устройство управления маятниковым рычагом; 5 — маятниковый рычаг, изменяющий положение лопастей вокруг своей оси; 6 — гребной вал с ведущей конической шестерней.
Суда с ВРШ обладают гораздо более высокими маневренными качествами, чем суда с ВФШ.
Крыльчатый движитель (рис. 29) представляет собою конструктивное устройство, состоящее из горизонтально вращающегося цилиндра с вертикально расположенными на нем 6—8 лопастями мечевидной, обтекаемой формы, поворачивающимися вокруг своих осей маятниковым рычагом, управляемым из рулевой рубки.
К. п. д. крыльчатого движителя почти равен к. п. д. гребного винта, но крыльчатый движитель значительно сложнее по конструкции. Выступающие лопасти часто ломаются. Однако в последнее время этот движитель находит все более широкое применение, обеспечивая судам хорошую маневренность, позволяющую им свободно работать в узкостях.
Водометный движитель относится к серии водопроточных движителей. Современные водометные движители делают трех типов: с выбросом водяной струи в воду, в атмосферу и с полуподводным выбросом.
Гребной винт работает как насос, засасывающий воду в канал через трубу, проходящую в днище корпуса впереди винта. Для защиты от попадания на винт посторонних предметов в начале канала укрепляется защитная решетка.
Для уменьшения потерь от закручивания гребным винтом водного потока и повышения к. п. д. движителя за винтом устанавливается контрпропеллер. Направление хода судна изменяется перекладкой реверс-руля.
Коэффициент полезного действия такого движителя составляет только 35—45%, а отсутствие всяких выступающих частей в подводной части судна обеспечивает ему большую проходимость на мелководье, в узкостях и на засоренных фарватерах. Для судна с таким движителем не являются препятствием даже плавающие предметы, через которые оно свободно переходит.
Перечисленные преимущества водометного движителя сделали его применение особенно удобным на речных судах, в первую очередь на лесосплаве.
В последние годы водометные движители стали применяться и на быстроходных судах, таких, как суда на подводных крыльях, развивающие скорость хода до 95 км/час.
Использование современных паровых и газовых турбин позволяет успешно применить водометные движители на крупных морских судах, где по расчетам пропульсивный к. п. д. может достичь около 83%, что на 11% выше пропульсивного коэффициента гребного винта, запроектированного для того же судна.
К недостаткам судов с этим движителем следует отнести потери судном грузоподъемности на величину веса прокачиваемой воды и потери объема внутренних помещений, занимаемого каналом.
Важное
Появилась возможность ускорить поиск отечественных и неподсанкционных комплектующих
Важное
В объективе – Украина
Важное
Вице-премьер Борисов: возможности выполнить гособоронзаказ 2022 года есть
Важное
СМИ: немецкая MTU отказалась поставлять Китаю дизели для экспортных подлодок
Судовой крыльчатый движитель [1] , известный также под названием движитель Фойта — Шнайдера (англ. Voith Schneider Propeller ) — движительно-рулевое устройство с полностью погружённым в среду крыльчатым движителем с циклоидальным движением лопастей, создающее упор, направление которого может изменяться в пределах от 0° до 360° вправо или влево при изменении углов установки лопастей, что позволяет очень хорошо маневрировать судам и в состоянии почти мгновенно изменить его упор. Изобретён в 1926 году австрийцем Эрнестом Шнайдером, а в 1927–1928 годах фирмой Voith GmbH было построено первое экспериментальное судно. Первым судном, сданным в эксплуатацию в 1931 году, стало судно Кемптен на Боденском озере.
Содержание
Конструкция
Движитель состоит из круглой пластины, вращающейся вокруг вертикальной оси, со множеством вертикальных лопастей. Каждая лопасть вращается вокруг вертикальной оси по эпициклоиде при помощи внутреннего механизма, который изменяет угол атаки лезвий в синхронизации с вращением пластины, так чтобы каждая лопасть могла обеспечить толчок в любом положении, подобно работе автомата перекоса в вертолёте.
Схема сил при работе судового крыльчатого движителя
Применение
См. также
Примечания
- ↑ Название дано по ГОСТ Р ИСО 7255-2007 — Судостроение. Средства активного управления судами. Словарь.
Ссылки
- Детали машин и механизмов
- Движители
- Судовое оборудование
Wikimedia Foundation . 2010 .
Полезное
Смотреть что такое "Судовой крыльчатый движитель" в других словарях:
Судовой крыльчатый движитель — 8. Судовой крыльчатый движитель Крыльчатый движитель Судовое вспомогательное движительно рулевое устройство с крыльчатым движителем, установленным заподлицо с днищем судна, создающее упор, направление которого может изменяться в пределах 0 ± 180° … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
(судовой) крыльчатый движитель — 3.2.3 (судовой) крыльчатый движитель: Движительно рулевое устройство с крыльчатым движителем, создающее упор, направление которого может изменяться в пределах от 0° до 360° вправо или влево при изменении углов установки лопастей. Источник: ГОСТ Р … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
КРЫЛЬЧАТЫЙ ДВИЖИТЕЛЬ — судовой движитель с располож. на равных угловых расстояниях на диске (к рый вращается вокруг вертик. оси) удлинёнными лопастями, перпендикулярными к диску. Поворот лопастей вокруг собств. осн. осуществляемый дистанционно с поста управления судном … Большой энциклопедический политехнический словарь
Крыльчатый движитель — судовой движитель с вертикальными подвижными лопастями, расположенными по окружности диска, установленного заподлицо с днищем судна. При вращении диска лопасти совершают по отношению к нему такие колебательные движения вокруг вертикальной оси,… … Морской словарь
Крыльчатый движитель — Судовой движитель с вертикальными поворотными крылообразными лопастями, которые расположены на равных угловых расстояниях по окружности ротора, вращающегося относительно вертикальной оси. Ротор, приводимый во вращение от главного… … Большая советская энциклопедия
СУДОВОЙ ДВИЖИТЕЛЬ — устройство преобразования работы энергетич. установки или др. источника энергии в полезную тягу, обеспечивающую постулат, движение судна. Тягу С. д. создают либо возникающие на нём аэродинамич. силы, либо реактивные силы отбрасываемой рабочей… … Большой энциклопедический политехнический словарь
Колесный движитель — Движитель устройство, преобразующее энергию двигателя либо внешнего источника в полезную работу по перемещению транспортного средства. Например: Колесо автомобили, локомотивы, велосипеды и т. д.. Гусеница гусеничные трактора, танки, некоторые… … Википедия
Пропульсивная установка — Движитель устройство, преобразующее энергию двигателя либо внешнего источника в полезную работу по перемещению транспортного средства. Например: Колесо автомобили, локомотивы, велосипеды и т. д.. Гусеница гусеничные трактора, танки, некоторые… … Википедия
ГОСТ 24060-80: Средства активного управления судами. Термины и определения — Терминология ГОСТ 24060 80: Средства активного управления судами. Термины и определения оригинал документа: 1. Средство активного управления судном* Устройство с приводным двигателем, создающее на малых ходах судна и без хода упор или тягу,… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Движители совершенствовались одновременно с появлением новых типов судов и кораблей.
С появлением первых небольших лодок человек понял, что понадобиться средство, которое будет толкать его судно. Первоначально это были весла, которые посредством погружения их в воду и перемещения производили нужный эффект — лодка двигалась. Необходимость в скорости заставила древних кораблестроителей увеличить количество весел и гребцов. Яркий тому пример весельного судна — галера, имеющая длину до 12 метров, на каждом из 96 весел располагалось до шести гребцов из числа рабов или каботажников. Этот, по сути, первый примитивный тип движителя, и как ни странно дошел до наших дней. Конечно, теперь весла изготавливают из легких и прочных материалом, но формы своей они практически не изменили. Весла бывают вальковые, парные и двухлопатковые. Их применяют на лодках, шлюпках и других плавательных средствах, как крайнее средство для движения. Во время гребли средняя часть весла вставляется в отверстие — кочет (уключина), где фиксируется и создает упор.
С той поры этот движитель получил самое большое распространение. Изготовленный из различных материалов, меняя количество и угол наклона лопастей, гребной винт совершенствовался и занял лидирующую позицию среди прочих движителей.
Итак, движителем называют устройство, преобразующее мощность от двигателя (источника энергии) в работу поступательного движения корабля или судна.
Различают движители активные: обеспечивающие движение судна за счет непосредственного воздействия силы, создаваемой источником энергии — ветром. Делятся на: паруса и буксируемые кайты. Реактивные, создающие движущее усилие путем отбрасывания масс воды в сторону, противоположную перемещению корабля. Последние подразделяются на лопастные (колесные, винтовые, азимутальные, крыльчатые, маршевые, плавниковые) и водопроточные (водометные, насосного типа, гидрореактивные).
АКТИВНЫЕ ДВИЖИТЕЛИ
Парус
На протяжении тысячелетий морякам был известен еще один тип движителя — парус. Это также древний и популярный вид движителя, который использует силу ветра. В основном паруса бывают двух типов: прямые — трапециевидной формы, расположенные симметрично относительно мачты, и косые — треугольной или трапециевидной формы, которые крепятся с одной стороны мачты.
Прямым называют вооружение, у которого прямые паруса главные (барк, баркентина).
Барк с прямым парусным вооружением
Суда с косым вооружением называют те, у которых основными являются косые паруса (шхуна, иола, кеч).
Шхуна с косыми парусами
Яхты с бермудскими парусами
Также существуют смешанное парусное оснащение, при котором используются паруса всех выше перечисленных типов.
Бригантина со смешанным парусным вооружением
Буксируемый кайт
Грузовое судно с буксируемым кайтом
Вынужденные в поисках ветра постоянно посещать участки океана с развитыми штормовыми условиями, парусные корабли часто попадали в жестокие штормы и бури. Со временем техническое несовершенство больших кораблей сыграло свою роль, и дальнейшее увеличение размеров торговых судов уже не могло быть поддержано парусниками — они достигли своего максимума. На смену пришли другие технически более совершенные корабли, отвечающие запросам своего времени.
РЕАКТИВНЫЕ ДВИЖИТЕЛИ
ЛОПАСТНЫЕ ДВИЖИТЕЛИ
Колесный движитель
Винтовой движитель
Типичный гребной винт состоит из ступицы с расположенными на ней лопастями. В основе его работы лежит гидродинамическая сила, создаваемая разностью давлений на сторонах лопастей. Любое концентрическое сечение лопастей представляет собой элемент несущего крыла самолета. Поэтому при вращении винта на каждом элементе возникают такие же силы, как и на крыле. Поток, обтекающий выпуклую сторону лопасти (засасывающая сторона), слегка поджимается, и вследствие этого движение его ускоряется. Поток, обтекающий вогнутую сторону лопасти (нагнетающая сторона), встречая на своем пути препятствие, несколько замедляет скорость. В соответствии с законом Бернулли, на засасывающей стороне лопасти давление потока падает и возникает зона разрежения. В то же время на нагнетающей стороне лопасти, напротив, возникает зона увеличенного давления. В результате разности давлений на стороны лопасти образуется гидродинамическая сила. Вследствие длительных исследований было установлено, что основная часть гидродинамической силы около 70 процентов создается за счет разрежения на засасывающей стороне лопастей винта и только 30 процентов за счет давления на нагнетающей стороне лопастей. Проекция гидродинамической силы на ось гребного винта представляет собой упор винта. Эта сила воспринимается лопастями, которые через ступицу и гребной вал передают ее кораблю или судну.
Принцип действия гребного винта
Поскольку лопасти имеют винтообразную поверхность, при вращении винта вода не только отбрасывается назад, но и закручивается в сторону вращения лопастей. Между тем задача движителя — только отбрасывать воду, не вращая ее, создавая реактивный импульс — силу тяги. На закручивание потока и на преодоление сопротивления вращения винта в воде затрачивается значительная часть мощности, подводимой ему от двигателя. Поэтому коэффициент полезного действия гребного винта, равный отношению мощности, затраченной на создание тяги винта (полезная мощность), ко всей мощности, затраченной на вращение винта, всегда будет меньше единицы.
Гребной винт всегда согласован с двигателем, в противном случае будет происходить бесцельная потеря мощности. Кроме того, встречаются нереверсивные двигатели, которые не способны изменять сторону вращения вала. В таких случаях существует гребной винт регулируемого шага. В его ступице располагается механизм, поворачивающий лопасти на заданный угол и удерживает их в таком положении. Поворот лопастей позволяет изменять тяговое усилие при постоянной частоте вращения гребного вала и наоборот, сохранять постоянное тяговое усилие при разных частотах вращения вала, а также вообще изменить направление упора (реверс) при неизменном направлении вращения гребного вала.
Для передачи большой мощности часто применяют двух- и трехвальные установки, а некоторые большие корабли оснащены четырьмя симметрично расположенными гребными винтами. Гребные винты различают:
- винты с неподвижными лопастями
- винты регулируемого шага
- винты в направляющей насадке
- винты противоположного вращения.
Гребной винт с неподвижными лопастями
Гребные винты регулируемого шага
Гребной винт в направляющей насадке
Соосные гребные винты противоположного вращения
Азимутальный движитель (винто-рулевая колонка)
Азимутальный движитель
Внутреннее устройство азимутального движителя
Типы винто-рулевых движителей (азиподов)
Крыльчатый движитель
Крыльчатые движители нашли применение, прежде всего в подруливающих устройствах. Они объединяют в себе функции движителя и руля и представляют собой ротор, установленный на одном уровне с днищем судна, и вращающийся вокруг вертикальной оси, по окружности которого на равных угловых расстояниях располагаются от 3 до 8 перпендикулярных к его поверхности лопастей, выполненных в виде крыльев. Вращаясь вместе с ротором, лопасти периодически поворачиваются вокруг своей собственной оси. Поворот лопастей производится так, что при каждом положении на ней создается сила, имеющая наибольшую проекцию в направлении движения судна. Это, достигается, когда условные перпендикулярные к хордам лопастей пересекаются в одной точке, являющейся центром управления. Перемещение центра управления вдоль оси, перпендикулярной к направлению движения корабля, изменяет величину и знак упора. Таким образом, крыльчатые движители обладают теми же свойствами, что и винт регулируемого шага. При произвольном перемещении центра управления в плоскости, параллельной плоскости ватерлинии, можно изменять направление вектора упора в пределах от 0 до 360 градусов. Для поворота лопастей и перемещения центра управления служит механический привод, расположенный в корпусе движителей и управляемый гидравлической системой. Применяются на судах, к маневренности которых предъявляются повышенные требования (буксиры, рыболовные суда, тральщики и др.).
Крыльчатый движитель
Маршевый (воздушный) движитель
В отличие от типичных кораблей, суда на воздушной подушке, не имеют непосредственного физического контакта с поверхностью по которой движутся. Данные аппараты благодаря нагнетанию воздуха в гибкий фартук под корпусом, поднимаются на высоту до 0,5 м. Движение (маневрирование) обеспечивают маршевые (воздушные) движители. Эти транспортные средства используются на мелководье, на заболоченой местности, в арктических водах. Они не останавливаются возле берега, а заходят на побережье, преодолевая небольшие преграды. Их главным преимуществом является высокая скорость до 60 узлов (100 км/час).
Маршевый винт судна на воздушной подушке
Таким же образом известные всему миру американские аэролодки, оборудованные мощными бензиновыми моторами, в комплексе с воздушными винтами, создают движущую силу, которая помогает им быстро передвигаться по болотам Флориды.
Воздушный винт аэролодки
Плавниковый движитель
Принцип действия очень прост — установленные под углом плавниковые движители производят тот же эффект, что и крылья самолета — либо погружают корпус судна глубже, либо поднимают его выше. Когда волны пытаются накренить корабль то в одну, то в другую сторону, килевидные стабилизаторы наклоняют корпус в противоположное направление крену. Это придает судну устойчивость даже при больших волнах.
Плавниковый движитель (стабилизатор)
ВОДОПРОТОЧНЫЕ ДВИЖИТЕЛИ
Водометный движитель
Водометный движитель (водомёт) представляет собой рабочее колесо водяного насоса, помещенное в водопроточном канале, через который выбрасывается вода с увеличенной скоростью по оси движителя. К основным преимуществам подобных движителей относятся: хорошая защищённость от механических повреждений и возможность избежать кавитации, защищенность от плавающих на поверхности акватории предметов, меньший гидродинамический шум по сравнению с винтовыми движителями, что очень важно для подводных лодок. Водометные движители располагаются внутри или снаружи корпуса судна. Эффективность водомётного движителя зависит от формы водоводов, места расположения и конструкции водозаборников. Водомётные движители применяются, как правило, на новых судах, работающих на мелководье, или служат в качестве подруливающего устройства для улучшения поворотливости судов.
Водометный движитель фирмы KaMeWa
Движитель насосного типа
На некоторых классах субмарин применяется оптимальный тип движителя pump jet, что значит движитель насосного типа. Существуют их разновидности:
- движитель насосного типа с предварительной закруткой — статор (основание насадки) расположен перед ротором
- движитель насосного типа с последующей раскруткой, когда ротор расположен перед статором.
Устройство движителя насосного типа Pump jet
Качества обоих типов движителей одинаковы, но движитель насосного типа с предварительной закруткой имеет лучшие кавитационные характеристики, хотя конструктивно более сложен.
Движитель pump jet на субмарине ВМС США класса Вирджиния
Гидрореактивный движитель
В гидрореактивном движителе для ускорения потока воды используется энергия сжатого воздуха или продуктов сгорания, подаваемых в водовод через сопло. Характерная особенность таких устройств — отсутствие валопровода и механического рабочего органа. Применяются в гражданском судостроении. Различают:
- тепловые — прямоточные (пароводяная смесь образуется в камере, куда подается пар, создающий движущую силу)
- пульсирующие (поршневого типа с пульсирующей газоводяной камерой сгорания)
- эжекционные, использующие энергию холодного сжатого газа, ускоряющего поток водовоздушной смеси.
Гидрореактивный движитель фирмы Alamarin
Гидрореактивный движитель на катерах Shotover Jet для мелководья
Немного об изготовлении гребных винтов
Гребной винт нельзя делать из чего-либо. Винт должен быть достаточно прочен, чтобы выдержать тысячи тонн давления и не подвергаться коррозии в соленой морской воде. Наиболее распространенными материалами для изготовления гребных винтов являются сталь, латунь и бронза. В последние годы для этой же цели стали применять пластмассы.
Производство гребного винта на 3D принтере
Эффективность гребного винта зависит от гладкой и обтекаемой формы лопастей. Поверхность отлитой из формы детали неидеальна, и покрыта литейной коркой. Для определения толщины слоя применяется лазерный измеритель. После чего лишний слой удаляется с помощью резака из карбид-вольфрама. Затем гребной винт полируется до идеально гладкой поверхности, пока не будет составлять 1,6 микромиллиметра. В итоге поверхность приобретает гладкость стекла.
Гребной винт — изделие сугубо индивидуальное и для каждого современного судна или корабля должно иметь оптимальную форму, чтобы скользить и захватывать необходимое количество энергии, учитывая условия эксплуатации.
Эффект кавитации
Главная проблема всех гребных винтов — кавитация. Все дело в том, что под водой при их вращении на лопастях возникает область пониженного давления, в которой вода в буквальном смысле начинает закипать, даже при низких температурах. Поэтому движители испытывают на специальных стендах, где подбирают оптимальные параметры работы гребного винта, и проверяют правильный угол лопастей.
Эффект кавитации винта
Как не печально, но невероятной красоты гребные винты обречены на тяжелый труд, скрытый от человеческих глаз под морскими волнами. Таким образом, из всех типов существующих движителей главенствующую роль занимает гребной винт, и пока нет оснований полагать, что в ближайшие годы для него найдется более эффективная замена. А пока конструкторы всего мира проводят бесконечное количество тестов в поиске самой эффективной пропульсивной системы судов.
Крыльчатый движитель (КД)- агрегатный судовой движительно-рулевой комплекс, объединяющий в себе функции регулируемого по тяге движителя, руля и рулевой машины. Исключает необходимость в дейдвудном устройстве и упорном подшипнике.
Изменение величины и направления упора достигается без изменения направления и частоты вращения вала приводного двигателя (дизеля или электродвигателя).
Крыльчатый движитель обеспечивает судну наивысшую маневренность, включая маневры на малой скорости, в том числе разворот на месте. При установке на судне двух КД обеспечивается перемещение судна лагом.
Основным элементом КД является вращающийся в горизонтальной плоскости ротор с вертикально расположенными лопастями. За обшивку корпуса судна выступают только лопасти. Изменение угла атаки лопастей достигается отклонением центрального рычага управления при помощи гидравлических сервомоторов.
Крыльчатый движитель особенно эффективен на судах, требующих высокой маневренности и больших тяговых усилий при относительно невысоких скоростях хода, как например: буксирах, паромах, плавучих кранах.
Читайте также: