Снижение потерь на создание вызванных осевых скоростей
Второй путь снижения потерь на вызванные осевые скорости — использование гребных винтов большого диаметра. Увеличение последнего приводит к росту КПД вследствие снижения коэффициента нагрузки СТА (см. гл. 4). При этом несколько уменьшается коэффициент попутного потока, а вместе с ним и коэффициент влияния корпуса, однако общий эффект всегда положительный — пропульсивный коэффициент в целом… Читать ещё >
Снижение потерь на создание вызванных осевых скоростей (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Одним из эффективных способов снижения этих потерь следует назвать установку направляющих насадок (НН). Они представляют собой кольцевые тела, образованные крыльевым профилем, с минимальным зазором охватывающие лопасти гребного винта. Наибольшее распространение получили осесимметричные НН соосные с гребным винтом.
Площадь входного сечения такой насадки (рис. 7.3) больше площади выходного, поэтому эти насадки еще называют ускоряющими. На элементе насадки, как на крыле, обтекаемом потоком с углом атаки а, возникают подъемная сила А Уи сила профильного сопротивления АХ. Результирующая этих сил отклонения в сторону движения судна и создает элементарную силу упора, А Г. Проинтегрировав эти силы по всей окружности, получим упор насадки Г, который увеличивается с ростом коэффициента нагрузки по упору стл.
Упор Г комплекса гребной винт — направляющая насадка (НН) складывается из упоров его элементов:
Более высокая по сравнению с изолированным винтом эффективность комплекса объясняется как увеличением скорости протекания жидкости через диск гребного винта, так и созданием упора направляющей насадкой. Оба эти фактора снижают величину СТА винта в НН и увеличивают его КПД. Дополнительный эффект достигается за счет резкого снижения концевых потерь — зазоры между телом НН и лопастями винта настолько малы, что практически устраняют перетекание жидкости с нагнетающей поверхности на засасывающую.
НН дает положительный эффект только при достаточно высоких значениях СТА > 1,0. Особенно показано ее применение для тяжело нагруженных винтов, когда на ходовых режимах упор повышается на 20—30%, а на швартовных до 40—50%. В последнее время на крупнотоннажных судах используют и неосесимметричные насадки — их профиль в каждом меридиональном сечении различен. Наряду с описанным выше эффектом, эти насадки способствуют направленному выравниванию поля скоростей в диске винта, что снижает нагрузки, вызывающие изгибные колебания валопровода. По некоторым оценкам, применение неосесимметричных насадок на крупных танкерах в грузу повышает КПД на 6—9%, хотя в балласте может давать и отрицательный эффект (малые СТА).
Второй путь снижения потерь на вызванные осевые скорости — использование гребных винтов большого диаметра. Увеличение последнего приводит к росту КПД вследствие снижения коэффициента нагрузки СТА (см. гл. 4). При этом несколько уменьшается коэффициент попутного потока, а вместе с ним и коэффициент влияния корпуса, однако общий эффект всегда положительный — пропульсивный коэффициент в целом возрастает. Оценки для судна водоизмещением D = 50 тыс. т показали, что увеличение диаметра гребного винта с 6,3 до 8,6 м приводит к росту КПД винта на 26%, снижению коэффициента влияния корпуса на 11% и увеличению пропульсивного коэффициента на 12%.
Существенное повышение диаметра винта чаще всего должно сопровождаться соответствующим изменением формы кормовой оконечности: приданием ей полутуннельных образований, препятствующих прорыву воздуха к гребному винту. Увеличение диаметра оптимального гребного винта ведет к снижению частоты вращения; так, в рассматриваемом примере она уменьшилась со 122 до 65 об/мин. В свою очередь, это приводит к росту крутящего момента и соответствующему увеличению размеров и массы гребного вала.
Дополнительные проблемы: возможное повышение виброактивности гребного винта, сложность обеспечения его погружения при ходе в балласте.