Силы, создаваемые гребным винтом

Сила упора, создаваемая винтом при его вращении с заданной частотой, зависит от его основных геометрических характеристик: диаметра винта ( ), шага ( ), дискового отношения ( ) , числа лопастей ( ), а также скорости самого судна. Существенное влияние на силу упора оказывает взаимодействие винта с корпусом судна. Силу упора без учета такого взаимодействия называют упором изолированного винта ( ), а с учетом взаимодействия – полезной тягой ( ).

Упор изолированного винта и гидродинамический вращающий момент можно определить по следующим зависимостям:

(26)

где p – плотность воды, т/м³;

n - частота вращения винта, об/мин;

D_в - диаметр винта , м;

k_Т , k_м – соответственно коэффициент упора и момента (определяются

по диаграммам испытаний гребных винтов).

Для практических расчетов величины k_Т и k_м винта при работе на швартовых можно определять по графику (рис.8), предложенному Н.Ф.Соларевым.

Рис.8 Зависимость коэффициентов от :1 – винт в насадке;

2 – винт без насадки

При определении скорости судна нас прежде всего интересует величина полезной тяги движителя ( ), которая при равномерном прямолинейном движении равна величине полного сопротивления воды ( ) в режиме «полный ход вперед»:

(27)

Исследования показали, что величина ( ) меньше величины полного упора ( ) на некоторую величину, называемую силой засасывания. Величина этой силы обусловлена, главным образом, увеличением сопротивления обтекания кормовой оконечности судна потоком воды, засасываемой винтом и соответствующим изменением давлений, действующих на корпус:

(28)

где - коэффициент засасывания (для ориентировочных расчетов

можно принимать = 0,15÷ 0,25 ).

При определении величины сопротивления воды движению судна при произвольной скорости ( ) можно использовать зависимость:

(29)

Где V₀ – скорость полного хода.