Кинематические характеристики гребного винта
При изучении работы винта каждая лопасть рассматривается как совокупность отдельных элементов, обтекаемых независимо друг от друга плоским потоком (движение предполагается обращенным, т.е. элемент лопасти считается неподвижным, а поток воды - набегающим на него). Картина обтекания спрямленного элемента лопасти, заключенного между двумя соосными цилиндрическими поверхностями радиусов r и dr, приведена на рис.110. Поток набегает на рассматриваемый элемент лопасти с осевой скоростью υp и окружной скоростью ωr = 2πnr, где ω = 2πn - угловая скорость вращения, а
n - частота вращения винта. Работающий винт, как и всякий реактивный движитель, сообщает воде дополнительные (вызванные) скорости: он подсасывает воду к себе, а затем отбрасывает ее назад, создавая вызванную осевую скорость υа, и закручивает в направлении вращения, создавая вызванную окружную скорость υt. Вызванная скорость υа увеличивает осевую скорость, а вызванная скорость vt уменьшает окружную скорость элемента лопасти относительно воды. В плоскости диска винта вызванные скорости составляют υа1 = υа/2 и υt1 = υt/2. Результирующая скорость потока, набегающего на элемент лопасти:
υ = .
Рис.110. Многоугольник скоростей Рис.111. Треугольник пути
и сил для сечения пройденного гребным винтом
элемента лопасти за один оборот
Окружные скорости для элементов лопасти, расположенные на разных радиусах, различны. Различна и результирующая скорость υ - она увеличивается от корневого сечения к краю лопасти.
Угол между направлением скорости υ и направлением нулевой подъемной силы (ННПС) называется углом атаки для элемента лопасти.
Если предположить, что винт движется в воде, как в гайке, т.е. без проскальзывания, то за один оборот он переместится в направлении оси вращения на величину геометрического шага Н. Фактически винт за один оборот перемещается в воде в осевом направлении на расстояние hр, называемой поступью винта, причем hр < H. При частоте вращения n винта его осевые (поступательные) скорости в твердой гайке и в жидкой среде соответственно равны Hn и υp = hрn.
Отношение поступи винта к его диаметру называют относительной поступью винта:
λр = hр/D = υp/nD.
Относительная поступь является универсальной кинематической характеристикой режима работы винта, поскольку изменение λр обусловливает изменение угла атаки набегающего на элемент лопасти потока как за счет изменения осевой скорости υp, так и окружной скорости 2πrn.
Разность H – hр = S называется линейным скольжением винта. Из рис.111 видно, что линейное скольжение, как и поступь hр, определяет угол атаки, а значит, и режим работы винта.
Важной кинематической характеристикой винта является относительное скольжение
s = S/H = (H – hр)/ H = 1– hр/ H = 1– υp/nH.
Между относительной поступью и относительным скольжением существует связь, которая определяется зависимостями
s = 1– ; λр = (1– s).
Из зависимостей следует, что при s = 0: λр = ,
а при υp = 0: λр = 0; s = 1.
Дата добавления: 2014-12-09; просмотров: 1111;