1. На катері водотоннажністю 1500 кг встановлений дизель, який має потужність 15 л. с. при числі оборотів 3000 об / хв, спарений з кутовий колонкою, що зменшує частоту обертання гвинта до 1100 об / хв. Гвинт розташований за тунелем, радіусом 200 мм, уклеєним в днище. На передньому ходу має місце сильний прорив повітря до гвинта, а заднього ходу немає зовсім. Чи можна усунути цей недолік установкою профилированной кільцевої насадки і як її розташувати щодо тунелю?
2. Чи дасть в цьому випадку профілювання насадки додатковий виграш в упорі або можна обмежитися застосуванням простий циліндричної насадки?
3. Як слід змінити крок гвинта при установці кільцевої насадки?
4. В описі гвинта зі змінно-поворотними лопатями СПЛ-1 і в паспорті, що додається до цього гвинта, зазначений тільки кут повороту лопатей (± 18). Як розрахувати максимальний крок гвинта і визначити, чи можна його застосувати на моєму катері?
5. У статті Ю. Н. Мухіна і Б. Є. Синильник а «Ремонт гребного валу і гвинта» (збірник №72) вказується, що суднові дизелі експлуатуються по зовнішній характеристиці. У зв'язку з цим у мене виникло питання - як правильніше підібрати гвинт: нормальним або свідомо більш «важким», щоб таким чином працювати на знижених оборотах?
Інформація про зображення
Мал. 1. Розташування гребного гвинта
1. Основним призначенням тунелю на катері, мабуть, є поліпшення умов підтікання води до греби гвинта, розташованого за транцем катера. На жаль, тов. Богданов не вказав осадку катера кормою, але судячи з результатів випробувань, заглиблення гвинта невелика, що сприяє прориву повітря з поверхні і погіршує умови роботи гребного гвинта як на передньому ходу, так і на задньому. В даному випадку тунель виявляється марним, так як позитивний ефект може бути досягнутий лише при розташуванні гвинта безпосередньо в самому тунелі (рис. 1), а не за тунелем.
При неможливості установки гвинта в тунелі необхідно за транцем катера над гребним гвинтом зробити козирок або плиту у вигляді плавного продовження склепінням тунелю; завдяки цьому до гвинта буде надходити достатня кількість води на передньому і на задньому ходу і буде запобігати можливість прориву повітря до лопат гвинта з вільної поверхні води (рис. 2).
Інформація про зображення
Мал. 2. Установка козирка в продовження склепінням тунелю
Аналогічну роль може виконати і спрямовуюча насадка, встановлена таким чином, щоб з носової сторони на передньому ходу виключався просос повітря з атмосфери.
Щоб повітря не потрапляло до гвинта і на задньому ходу, необхідно, щоб кормова частина тунелю, козирка або насадки була занурена в воду. Якщо ця умова виконати не можна, то в кормі доцільно встановити шарнірну затріски, яка опускається під дією своєї ваги і на задньому ходу перекриває верхню частину тунелю або насадки. На передньому ходу під впливом реактивного струменя від гвинта за-бавовни розташовується горизонтально.
2. Правильно спроектована профилированная напрямна насадка на катері з 15-сильним двигуном повинна дати виграш в тязі гвинта близько 10-15%; завдяки цьому можливе збільшення швидкості катера Приблизно на 1 км / год. Непрофилирующих-ванне кільце (його не можна вважати насадкою) такого виграшу дати не зможе.
3. При збереженні діаметра крок гребного гвинта, що працює в направляючої насадки, рекомендується збільшити в порівнянні з відкритим гребним гвинтом приблизно на 15%. Однак слід мати на увазі, що оптимальний діаметр, що забезпечує найвищий для заданих умов ККД гвинта, при установці насадки зазвичай трохи зменшується - приблизно на 3-5%. З огляду на це крок гвинта слід збільшити на 20%; при цьому крокові відношення досягає значення Н / D = 0,25.
Наведені дані, звичайно, є орієнтовними. Конкретні елементи гвинта краще визначати розрахунком, використовуючи дані про опір корпусу, передбачуваному режимі роботи, коефіцієнтах взаємодії гвинта й корпуса катера і інші визначальні параметри.
Беручи вихідне крокові ставлення гвинта СПЛ-1 близьким до Н / D≈1, можна встановити, що початковий крок гвинта становить близько 0,35 м. Поворот лопаті на ± 18 ° відповідатиме зміни кроку на наведеному радіусі Ro ≈0,6R приблизно на ± 0,2 м. Таким чином, ймовірний діапазон зміни кроку гвинта СПЛ-1 складе 0,4 м, т. е. крок буде змінюватися від 0,15 до 0,55 м.
Орієнтовне значення необхідного кроку гвинта для катера В. В. Богданова при заданих умовах і діаметрі D = 0,345 м складе близько 0,42 м. Отже, з великим ступенем ймовірності можна очікувати, що гвинт СПЛ-1 виявиться придатним і забезпечить можливість отримання необхідного кроку .
5. На жаль, міститься в статті Ю. Н. Мухіна і Б. Є. Сінілицікова «Ремонт гребного валу і гвинта» рекомендація про можливість експлуатації суднових дизелів по зовнішній характеристиці є глибоко помилковою. Насправді робота по зовнішній характеристиці недопустима ні для автомобільних карбюраторних двигунів, ні для суднових дизелів. Гребні гвинти, що працюють на зовнішній характеристиці, виявляються гидродинамически «важкими» і перевантажують двигуни. Підвищені температурні режими роботи двигунів на цій характеристиці значно знижують їх моторесурс.
Всі суднові двигуни повинні працювати по гвинтовий характеристиці, що представляє залежність потужності двигуна від частоти його обертання при тих чи інших умовах експлуатації катера. Теоретична крива гвинтовий характеристики, що приводиться зазвичай в технічних умовах на поставку двигунів, будується по кубічної параболи Ne = kn 3 і перетинається з зовнішньою характеристикою двигуна тільки в одній точці, що відповідає максимальним значенням потужності двигуна Ne і частоти його обертання n. У цій точці забезпечуються найкраще узгодження гребного гвинта з двигуном і опором корпусу катера і повна віддача потужності.
Інформація про зображення
Мал. 3. Зовнішня характеристика двигуна і гвинтові характеристики
Однак при часто мінливих умовах експлуатації катера забезпечити постійну роботу двигуна на даному режимі не вдається. Тому доцільно проектувати гидродинамически «полегшені» гвинти, дійсна гвинтова характеристика яких розташовується на 5-10% нижче теоретичної (рис. 3). Такі гребні гвинти НЕ будуть перевантажувати двигуни в різних практично зустрічаються умовах експлуатації катера, коли його опір значно зростає-прі виході на велику хвилю, при збільшенні навантаження катера, при погіршенні стану поверхні його корпуса і т. Д.
«Важкий» гвинт в цих умовах буде ще більше збільшувати перевантаження двигуна з усіма небажаними наслідками. Занадто «легкий» гвинт також недоцільний, так як через неповне використання потужності двигуна знизиться найвища досяжна швидкість ходу катера.
Тому, підбираючи гребний гвинт, слід прагнути до того, щоб при найбільшому навантаженню катера двигун розвивав близько 3100 об / хв. Такий гвинт буде сприятливим на всіх режимах роботи двигуна.
Більш докладні рекомендації по підбору гребного гвинта містяться в статті «Випробування катери і доведення гребного гвинта» (збірник №31).