|
||||||||||
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Взаимодействие гребного винта и корпуса судна. Пропульсивный коэффициентВинт и корпус судна находятся в сложном гидродинамическом взаимодействии. Сущность его заключается в следующем: - на винт, работающий за корпусом, набегает поток воды, возмущенный движением корпуса, в результате чего гидродинамические характеристики винта изменяются по сравнению с их значениями в свободной воде; - работающий винт изменяет величины давлений и касательных напряжений на поверхности кормовой оконечности корпуса, в результате чего изменяется сопротивление воды движению судна. Следовательно, гидродинамические характеристики одного и того же гребного винта, работающего в свободной воде и за корпусом судна, будут различны, а сопротивление воды движению судна в присутствии работающего гребного винта будет отличаться от его буксировочного сопротивления.
11.7.1. Попутный поток. При движении судна часть окружающей его воды увлекается в направлении движения, образуя попутный поток (рис.115). Попутный поток за корпусом судна имеет в разных точках различное значение и направление, т.е. гребной винт работает в неравномерном поле скоростей, которое характеризуется осевыми, окружными и радиальными составляющими скорости попутного потока. При определении характеристик винта, как правило, учитывают только осевой попутный поток. Из - за наличия попутного потока осевая скорость винта υp оказывается ниже скорости судна: vω = v – υp, где vω – осевая составляющая скорости попутного потока. Отношение скорости попутного потока к скорости судна vω / v = (v – υp)/v = 1– υp/v = ω называют коэффициентом попутного потока. С учетом коэффициента попутного потока, нетрудно получить следующее выражение для осевой скорости винта: υp = (1 – ω)v. В результате неравномерности потока по диску винта коэффициенты упора и момента винта за корпусом судна будут иными, чем в свободной воде. Указанное влияние учитывается: - коэффициентом влияния неравномерности поля скоростей на упор i1 = ; - коэффициентом влияния неравномерности поля скоростей на момент i2 = ; - коэффициентом влияния неравномерности поля скоростей на КПД винта i = = i1/i2. В практических расчетах принимают i =1, основываясь на том, что коэффициенты неравномерности потока i1 и i2 изменяются в пределах 0,96 1,02.
Рис.115. Попутный поток Рис.116. Формирование силы засасывания за корпусом судна на корпусе судна: А - эпюра давления при осутствии гребного винта; В- зона давления при работающем винте
11.7.2. Засасывание. Работая за корпусом судна, гребной винт подсасывает воду и увеличивает скорость обтекания кормовой оконечности судна. При этом в соответствии с законом Бернулли понижается давление во всей зоне, охваченной подсасывающим действием винта, что увеличивает сопротивление формы (рис. 116). Кроме того, повышение скорости обтекания кормовой оконечности приводит к возрастанию сопротивления трения. Заштрихованная на рис. 116 область соответствует уменьшению давления в корме от работы гребного винта. В результате этих явлений появляется дополнительная сила ΔR, действующая на корпус и увеличивающая сопротивление воды движению судна. Эту силу принято называть силой засасывания. С учетом силы засасывания сопротивление движению судна R' = R + ΔR, где R - буксировочное сопротивление судна без гребного винта Таким образом, часть упора гребного винта, именуемой полезной тягой Ре, затрачивается на преодоление буксировочного сопротивления R, а остальная часть упора идет на преодоление силы засасывания, т.е. Р = Ре + ΔР. Влияние засасывания принято учитывать с помощью коэффициента засасывания. t = ΔР / Р = Р – Ре = 1 – Ре / Р.
С учетом коэффициента засасывания, упор винта Р Р = Ре /1 – t. 11.7.3. Значения коэффициентов взаимодействия. Коэффициенты ω и t весьма сложным образом зависят от формы корпуса судна, формы и расположения выступающих частей, от числа винтов, их геометрических характеристик и расположения по отношению к корпусу, от режима работы винтов, степени неравномерности поля скоростей в месте расположения винтов и других факторов. Коэффициенты взаимодействия определяют экспериментальным путем или по приближенным формулам. Для режимов работы винта, отличающихся от расчетного, коэффициент засасывания может быть определен по приближенной формуле Э.Э. Пампеля t = , где λр - относительная поступь винта на рассматриваемом режиме; H/D - конструктивное шаговое отношение, t0 - коэффициент засасывания на швартовом режиме (при λр = 0), который принимается равным (0,3 0,6)ω или подсчитывается, если известны t и λр для расчетного режима, по формуле t0 = t [1 – λр/(H/D)]; ω – коэффициент попутного потока для расчетного ходового режима. Коэффициенты ω и t для расчетного ходового режима приближенно могут быть вычислены по формулам: - для одновинтовых судов с обтекаемыми рулями ω = 0,50δ – 0, 05; t = 0,80 ω, - для двухвинтовых судов ω = 0,55δ – 0,2; t = 0,25ω + 0,14 (с выкружками гребных валов), t = 0,7ω + 0,06 (с кронштейнами гребных валов), где δ - коэффициент общей полноты корпуса судна. 11.7.4. Пропульсивный коэффициент. Совершенство гидродинамического комплекса винт-корпус оценивается пропульсивным коэффициентом движителя ηд, который представляет собой отношение буксировочной мощности к валовой мощности затрачиваемой на вращение винта (§10.1.): ηд = Nб / Nр = Rv/2πnM. С учетом, что Р = Ре /1 – t и υp = (1 – ω)v, получим
ηд = · (1 – t)/(1 – ω) = ηр ηк, где ηр = Р υp/2πnМ - КПД гребного винта, работающего в свободной воде (§11.4.), а коэффициент ηк = (1 – t)/(1 – ω) - коэффициент влияния корпуса (§10.1.).
Поиск по сайту: |
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.005 сек.) |