Относно избора на позицията на перката

Списание KYA №2 1964г

Движението на плавателен съд с витло, работещо в близост до него, е много сложно явление. Подвижният корпус и въртящият се винт създават много сложен и различен модел на разпределение на налягането и скоростите за различните видове кораби, който освен това се променя с промени в контурите, скоростта на хода, броя на оборотите на витлото и т.н. Естествено, изборът на най-изгодното местоположение на витлото зависи от този модел и за да се отговори на въпроса къде е най-добре да се постави витлото и под какъв ъгъл да се позиционира оста му, трябва да се знае, разпределение на скоростите и наляганията добре.

Много е трудно да се определи моделът на разпределение на скоростите и наляганията преди изграждането и специалните тестове на кораба, но теорията и практиката на корабостроенето разкриха основните обстоятелства, които съпътстват работата на витлото на движещ се кораб, и намериха най-разумните начини да ги вземат предвид.

Когато избирате мястото и положението на витлото на водоизместващ или рендосващ кораб, вземете предвид следните обстоятелства.

Влияние на корпуса на кораба върху работата на витлото. Корпусът влияе върху работата на витлото предимно от факта, че преминаващ поток се движи зад него. Ако шнекът работи в преминаващ поток, това е добре, тъй като скоростта на шнека по отношение на свързания поток е по-малка от скоростта на среща с неподвижна вода и колкото по-ниска е скоростта на шнека по отношение на срещаната вода, толкова по-голямо е спирането, създадено от шнека. Винтът развива най-голямо усилие, когато скоростта му спрямо водата е нула, т.е. когато корабът е закотвен.

Свързаният поток се извършва не само зад кърмата, но и плитко под дъното. Скоростта на свързания поток в сравнение със скоростта на плавателния съд е толкова по-голяма, колкото по-пълни и по-тъпи са контурите на кърмата. Скоростдвижението на винта по отношение на свързания поток може да се определи от номограмата.

Калъфът също може да има пагубен ефект върху работата на перката. Ако винтът е разположен по отношение на тялото по такъв начин, че тялото пречи на свободния поток на вода директно към винта (по оста на винта), това е много лошо. Лопатките на витлото са проектирани да работят в достатъчно количество вода, течаща към тях по посока на оста на витлото; ако перката няма достатъчно вода, тя работи с непълна ефективност.

Влияние на винта върху съпротивлението на тялото. По време на работа на винта пред него се създава вакуум, който ускорява потока вода, който се втурва към него. Ако кърмата на кораба се измие от този ускорен поток, той изпитва по-голямо съпротивление, отколкото ако витлото не засмуква вода към себе си. За да преодолее това допълнително съпротивление, винтът трябва да развие допълнителен (над този, необходим за преодоляване на съпротивлението на теглене на плавателния съд) удар.

Това явление се нарича взаимно засмукване между винта и корпуса. Колкото по-голяма е силата на взаимно засмукване, толкова по-голяма част от ограничителя се губи безполезно за компресиране на вода между витлото и тялото. Колкото по-далеч от кърмата е разположен винтът, толкова по-малка е силата на засмукване. Ако чрез R означим съпротивлението на теглене на корпуса (без работещо витло), а чрез t е съотношението на силата на засмукване към пълното спиране (тази стойност се нарича коефициент на засмукване), тогава стойността на пълното спиране на витлото P може да се изрази, както следва:

За високоскоростни лодки може да се вземе t = 0,05/0,08.

Влияние на подводните издатини върху протичащия по витлото поток Потокът, протичащ към витлото, трябва да е прав и непрекъснат (без "кухини"), а скоростта му трябва да е еднаква по целия диск на витлото и насочена по оста на витлото.

където v е скоростта на корабаотносно водата; w е коефициентът на свързания поток.

Стойности w Редан моторни лодки. . . 0,01 Бързо рендосване без дължина. . 0.05 Средна скорост с остри бузи. . . 0.08 Средна скорост с кръгла буза. . 0.10 Ниска скорост на всякакви контури; с извънбордов двигател с голяма подводна скоростна кутия. 0.15 Кораби с много бавно водоизместване с голяма мъртва дървесина. 0,20

Ако стърчащи под вода части (витлов вал, конзола на витловия вал, подводна част на крака на извънбордовия мотор и др.) са наблизо, пред витлото, те могат да нарушат непрекъснатостта и праволинейността на потока, поради което част от витлото може да се окаже в „празнотата“. Разбира се, това се отразява неблагоприятно на работата на винта. Освен това, ако, както понякога се случва при рендосващи лодки, част от вала на витлото е над водата, въздухът може да проникне по вала към витлото, което също е много вредно.

Прекъсване на потока

1 - крак на скобата; 2 - кухина; 3 - посоката на движение на съда.

Възможност за проникване на въздух към перката от водната повърхност. Ако перката не е потопена достатъчно дълбоко, разреждането пред нея по време на работа може да доведе до изтичане на въздух от водната повърхност, което драстично намалява ефективността на перката. Понякога въздухът прониква от повърхността на водата само на паркинга и докато корабът се движи, потокът от въздух-Spirit спира. За да се предотврати достъпът на въздух от повърхността на водата, на остри съдове винтът се поставя под дъното; понякога за същата цел зад напречната греда се монтира хоризонтална, така наречената антикавитационна плоча.

Влияние на разположението и наклона на оста на витлото върху диферента на плавателния съд. Диферента на плавателния съд се отразява в неговото съпротивление. Влиянието на облицовката върхуустойчивост на рендосващи и полурендиращи съдове. Диферентът на кораба по време на движение зависи не само от позицията на CG по дължината на кораба, но и от големината и посоката на всички сили, действащи върху корпуса; сред тези сили тягата на витлото има особено голямо влияние. Ако линията на действие на стопа минава под CG на плавателния съд, стопът увеличава диферента към кърмата, а ако е над CG, увеличава диферента към носа. Влиянието на местоположението и наклона на оста на витлото е толкова по-голямо, колкото по-голям е стопът и колкото по-далече от CG на кораба преминава линията на действие.

Влияние на ъгъла на наклона на оста на витлото към хоризонта върху намаляването на ефективността на витлото Витлото е проектирано да работи в потока, който тече върху него по посока на оста му. Ако оста на шнека е наклонена спрямо хоризонта, потокът ще тече в шнека под някакъв ъгъл спрямо оста; колкото по-голям е този ъгъл, наречен ъгъл на изкривяване, толкова по-ниска е ефективността на витлото. Скосът на потока влияе толкова повече, колкото по-голяма е скоростта. Ъгъл на скосяване по-малък от 10" при ниски скорости има много слаб ефект върху ефективността.

Едновременно с намаляването на ефективността, при наклонен поток около винта, върху него се развива напречна сила, насочена под прав ъгъл към оста на винта и под тъп ъгъл спрямо потока (фиг. 6). При високоскоростни плавателни съдове с витло с малък диаметър страничната сила може да бъде значителна. Напречната сила върху витлото се развива и при завъртане на съда, когато поради дрейфа на съда потокът се движи върху витлото отстрани.

Някаква представа за това колко ефективността на витлото намалява с наклонен поток се дава от следните цифри. Ако при ъгъл на наклон от 10 ° при ниска скорост ефективността намалява с 0,8%, тогава при много висока скорост може да намалее с 5,5%; ако, например, при ъгъл на скосяване от 20 **, ефективността намалява с 4% при ниска скорост, след това при много високаскорост пада с 8%. По-точни данни за това как ефективността намалява с наклонен поток могат да бъдат намерени в статията на А. А. Осколски „Изчисляване на основните елементи на витлата на лодката“ в първия брой на сборника.

Влияние на наклона на оста на витлото върху ъгъла на наклона на двигателя. При избора на ъгъла на наклон на оста на витлото спрямо плавателния съд трябва да се помни, че ъгълът на монтиране на двигателя също е свързан с този ъгъл. Ако ъгълът на двигателя спрямо хоризонта е твърде висок (този ъгъл е равен на ъгъла на двигателя на място плюс ъгъла, под който лодката ще бъде димирана по време на движение), нормалното смазване и работа на двигателя може да бъде нарушено. Всеки двигател има свой собствен максимален ъгъл на наклон, посочен в неговия паспорт.

Влиянието на позицията на витлото и ъгъла на наклона на оста му върху местоположението на двигателя Местоположението, избрано за местоположението на витлото и ъгълът на наклон на оста му, много често влияят не само на ъгъла на монтаж на двигателя, но и на неговото разположение по дължината на плавателния съд. За да монтирате двигателя на определено място на плавателния съд, е необходимо разстоянието от оста на коляновия вал до най-ниската точка на двигателя (обикновено картера) да не е повече от определена стойност. Невъзможността за инсталиране на двигателя на това място може да наложи промяна във вътрешното разположение на кораба и следователно неговото подравняване, което ще доведе до необходимостта от преразглеждане на целия проект и, във всеки случай, хидродинамично изчисление.

Ефектът на струята на витлото върху ефективността на руля. Ефективността на руля зависи от скоростта на потока около перото му. Ако перото е в потока, който е изхвърлен от витлото, тогава то тече наоколо с по-голяма скорост, отколкото ако беше извън този поток. Следователно, за да увеличите пъргавината на плавателния съд, винагиса склонни да позиционират кормилото в потока зад витлото. Колкото по-близо до кормилото е разположен витлото, толкова по-голяма е ефективността на кормилото и по-добра пъргавина на плавателния съд.

Увеличаване на скоростта поради наклона на оста на wpw.

Необходимостта да се защити витлото от повреда по време на движение. Защитата на витлото от повреда при удар от плаващи предмети, клопки и плитчини не е последната грижа на дизайнера на малки лодки. Витлото, пред което са разположени наклоненият вал на витлото и скобата, е по-добре защитено от повреда от теглещото витло на 2-ра предавка. Витлото в кърмата е по-защитено от витлото в носа, тъй като повишеното налягане във водата, причинено от носа на корпуса, изхвърля плаващи предмети в страни. В случай на плаване в особено запушена вода е разумно да защитите витлото със специален предпазител, въпреки че такъв предпазител ще увеличи съпротивлението.

Удобство при проверка, почистване и подмяна на витлото При избора на място за витлото трябва да се има предвид, че достъпът до витлото за проверка не е твърде труден и че, ако е необходимо, отстраняването на повредено витло и вал на витлото не е свързано с необходимостта от премахване на кормилото и конзолата. Разбира се, разположението на винта зад транца в това отношение има предимство пред разположението му под дъното.

Не всички от горните обстоятелства са еднакви. Някои от тях са с по-голямо значение, други с по-малко значение. Някои от тях са по-силни на водоизместими кораби, други на планери. И далеч не винаги е възможно да се намери решение, което да вземе предвид всички тези обстоятелства в достатъчна степен.

За да се вземат предвид възможно най-пълно обстоятелствата, свързани с монтажа на витлото, на малки кораби се използват различни схеми за предаване на въртене от двигателя към витлото (вижте например фиг. 7в книгата на В. А. Лазарев „Автомобилни двигатели в корабостроенето“, Sudpromgiz, 1961). Преди да изберете схема за пренос на енергия, трябва да се запознаете с нейните специфични характеристики. Някои от тях създават много шум, други изискват специални грижи за отвеждане на топлината, генерирана по време на работа на зъбните колела, трети създават твърде много центриране на кърмата и следователно изискват огъване на дъното в кърмата или монтиране на транцеви "хоризонтални кормила"; накрая, някои от тях са достъпни за любителско производство, докато други изискват фабрично оборудване и т.н.

Корабостроенето знае много средства за подобряване на работата на витлото на кораб (контра витла, пръстеновидни дюзи, тунели, устройства за регулиране на стъпката на витлото, специални мерки за премахване на кавитация и създаване на суперкавитация, направляващи устройства пред витлото, повдигане на част от перката над водата и т.н.), но е разумно да се използват само в случаите, за които са предназначени. Ето защо, преди да приложите някой от тези методи, трябва да сте добре запознати със специалното му предназначение, тъй като в противен случай може само да навреди.

При оценката на избраното място и положение на витлото е необходимо преди всичко да се вземат предвид основните условия за висока ефективност на витлото; оста на витлото по курса на кораба трябва да бъде разположена възможно най-близо до хоризонталата и достатъчно дълбоко под повърхността на водата; нищо не трябва да пречи на свободния поток на водата към винта, както и използването на винт с достатъчно голям диаметър.