Видове корабни задвижвания (Кораби
За да се преобразува механичната работа на корабната електроцентрала в двигателна установка, тоест в такава, която преодолява съпротивлението на водата и създава движение напред на кораба, са необходими определени устройства -двигатели.
Според принципа на действие съвременните задвижващи агрегати се делят на активни иреактивни, а последните от своя страна нахидрореактивниивъздушно-реактивни.
Активно задвижване - платно, което създава движеща сила поради енергията на вятъра. Двигателите, които създават движеща сила поради реакцията на водни маси, изхвърлени обратно, се наричат хидроструйни. Те включват гребло, гребно колело, витло, перка и водна струя. Въздушно-струйно витло - витло.
Сега нека се запознаем с кратките характеристики на различните хамали.
От незапомнени времена до наши дни хората използват най-простия двигател -гребно гребло. С негова помощ движението възниква поради реакцията на масите вода, хвърлени в посока, обратна на движението на съда.
Един от най-старите двигатели еплатно(фиг. 50). Проекцията върху диаметрално противоположната равнина на повдигащата сила Y, приложена към платното, е движещата сила P (T е дрейфовата сила). Ако скоростта на вятъра е представена от вектора And, скоростта на вятъра спрямо кораба е представена от вектора W, тогава векторът V ще бъде равен по големина и противоположен по посока на скоростта на кораба.
Първите платна бяха единични. Те са направени първо от животинска кожа, а след това от папирус и тънки бамбукови керемиди. Хората се научиха да шият платна от платно (платно) много по-късно, когато успяха да получат платно от различни материали.
XVI-XVIII век - периодът на най-голямото развитие на ветроходствотофлота. В онези дни се появиха много отделни части на платната, чиито имена не бяха избрани произволно, а съответстваха на определена класификация. Те зависеха от това на коя мачта или в кой слой платна беше оборудването. Съвсем ясно е, че не беше лесно да се управлява такава „икономика“. Мимоходом трябва да се каже, че не е много лесно да се запомни цялата терминология на ветроходството. Въпреки това трябва да го знаете, особено за тези, които ще правят модели на ветроходни кораби.
В заключение на историята за платната, отбелязваме, че платноходките все още съществуват. Това са учебни, спортни и малки риболовни кораби. Тук е уместно да си припомним известния ветроход "Товарищ", на който тренират бъдещите навигатори на речния и морския флот.
Следващият, по-напреднал двигател в корабоплаването бяхагребни колела. Те бяха поставени, като правило, отстрани на съда и имаха хоризонтална ос на въртене, перпендикулярна на посоката на движение. Имаше две от техните дизайнерски схеми: с фиксирани и въртящи се плочи (остриета) (фиг. 51, 52). Последните са използвани за безшоково влизане във водата.
Принципът на хода на кораба с тези витла е следният. Частично вдлъбнати колела изхвърлят водата обратно с лопатките и създават ограничител, който се предава през вала към съда и той започва да се движи.
Ефективността на гребните колела е сравнително висока и те създават мощен акцент. Но самото им тегло и цена е много повече от витлата. В допълнение, гребните колела значително увеличават размерите на плавателния съд и, най-важното, те са неефективни при вълни. Поради тази причина колелата са монтирани само на големи речни влекачи и товарно-пътнически кораби, чието газене е незначително, благодарение на което те могат да плуват в плитки води.
Лекота на устройството и работанадеждност при работа и висока ефективност - тези характеристики са направиливитлотонай-често срещаното в корабостроенето (фиг. 53).
Вярно е, че дизайнът на първите витла беше значително по-различен от сегашния.
Проектът на кораб с архимедов винт е разработен за първи път през 1752 г. от Даниил Бернули, член на Академията на науките в Санкт Петербург. Приличаше на двупосочен червей, който беше монтиран в тръба зад кърмата на кораба, пред кормилото. Три четвърти век по-късно, през 1826 г., чешкият инженер Йозеф Ресел патентова винт с пълна спирална повърхност. Интересно е да се отбележи, че при тестване на такъв дизайн от англичанина Хенри Смит част от винта се отчупи от удар в камък. Но след инцидента корабът замина. по-бързо. Този случай доведе до идеята да се използва само част от спиралната повърхност за витлото, а именно лопатките.
През 1843 г. корабостроителят И. А. Амосов построява първия български параход „Смели” с винтова тяга.
Съвременните витла се разделят на два типа според конструкцията си:еднокомпонентни(при които главините с лопатките са произведени заедно) ивитла с подвижни лопатки. Последните се използват на кораби, плаващи в лед. Тези витла имат друго име -витла с фиксирана стъпка(VFS), а витло с механизми, които завъртат лопатките в главината и променят стъпката им, се наричапропелери с управляема стъпка(VPSH).
VFSh (виж фиг. 53) са твърди, отлети, заварени или щамповани. Те се състоят от следните елементи: главина, която е втулка, монтирана върху конуса на шийката на витлото и лопатки, разположени върху главината. Частта от лопатката, която я свързва с главината, се наричакоренът на лопатката, а горната част се наричагорна частиликрай. имат свои имена иповърхности на острието. Тази, обърната към съда, е смукателната повърхност. Срещу нея е помпената, която в повечето случаи представлява правилна спираловидна повърхност. Пресечната точка на смукателната и изпускателната повърхности образуват ръбовете на лопатките.
Диаметърът на кръга, описан от върха на лопатката, се наричадиаметър на витлотоD. За големи плавателни съдове той достига 6 m или повече.
Разграничете витлата с дясно и ляво въртене. Правилата за тяхната разлика са следните: ако винтът се завинтва чрез завъртане по посока на часовниковата стрелка, това е десен винт, а ако е обратно на часовниковата стрелка, той е ляв.
За да разберете как възниква сила, която движи кораба, когато витлото се върти, е необходимо да се вземат предвид силите, които действат върху елементарната зона на лопатката на витлото. И се получава следното. При въртене лопатките изхвърлят маса вода в една посока. Реакцията на масата се възприема от изпускателната повърхност, която създава ограничител за витлото, което се предава през главината и вала на витлото към опорния лагер. Всичко това се превръща в сила, която движи кораба.
Висока ефективност (до 0,7-0,8), леко тегло и висока надеждност - това са отличителните характеристики на витлата. Обикновено се поставят в задния край. А на ледоразбивачи, фериботи и някои други кораби, в допълнение към кърмата, се монтират и носови витла. Най-често корабът има или един в диаметралната равнина, или два витла, монтирани симетрично по страните. По-рядко срещани са съдовете с три и четири винта.
Предаването на мощност към витлото от двигателя става чрез хоризонтален или наклонен вал на витлото. Трябва да се отбележи, че при едновинтовите съдове валът лежи върху лагер, разположен в задния край, а страничните валове лежат върху скоби или върху така наречените филета на гребния вал.
каккато правило има по един винт на всеки карданен вал. Но понякога, за да се увеличи ефективността, те използват конструкция от два коаксиални винта, които се въртят в противоположни посоки. В този случай втори вал се поставя вътре в кухия вал. Един от винтовете върти външния вал, а вторият - вътрешния (фиг. 54). Има, но рядко, конструкции с два винта, въртящи се в една и съща посока. Те се наричат тандемни винтове- сдвоени (фиг. 55).
За да промените посоката на въртене на витлото (за заден ход), трябва да промените посоката на въртене на вала на двигателя на противоположната или можете да завъртите вала на витлото във въртене с помощта на специален двигател за заден ход. За да се опростят тези операции, се използват витла с въртящи се лопатки - VRSh (фиг. 56). Такива витла са предназначени да осигурят въртенето на лопатките в главината по време на работа на витлото при движение на кораба от контролната станция, разположена в рулевата рубка. Това завъртане променя стъпката на винта, което от своя страна променя количеството спиране, което създава. В резултат на това скоростта на кораба при постоянен брой обороти на гребния вал може да се увеличи или намали. Тези витла също могат да променят посоката на кораба.
Корабите с VFS имат по-висока маневреност в сравнение с корабите, използващи VFS. В допълнение, използването на CPP прави възможно използването на нереверсивни двигатели с опростена система за поддръжка. Всичко това намалява износването на техните цилиндри с около 30-40%, а също така дава възможност да се използва по-пълно мощността на машините, да се поддържа висока ефективност на витлото.
Диск с вертикална ос на въртене и с 4-8 стоманени лопатки, които се въртят около надлъжните си оси, успоредни на оста на въртящия се диск, елопатков пропелер(фиг. 57). Монтира се така, че да стърчат от корпусасамо остриета. Дискът се задвижва от главния двигател. Лопатките могат да се въртят около надлъжната си ос под определен ъгъл с помощта на ексцентрично устройство, което се намира вътре в диска.
На лопатките, когато дискът се върти, като на крило, възниква повдигаща сила. Неговият компонент създава постоянен натиск. Когато лопатките се завъртят, степента на спиране и посоката му се променят. Благодарение на това е възможно да се промени посоката на плавателния съд без рул. Като оставите скоростта и посоката на въртене на главния задвижващ агрегат непроменени, също е възможно да се променя стойността на спирането или спирането на плавателния съд.
Конструкцията на перката е сложна и цената е висока. Теглото му също е много по-голямо от теглото на перката. Този двигател се поставя само в кърмата на специална форма. Неговите остриета често се повреждат и не работи добре при накланяне. Недостатъкът на лопатковия винт е, че поради големите механични загуби в зъбните колела неговият коефициент на полезно действие обикновено не надвишава 0,5-0,6. Използването на такова витло е препоръчително на пристанищни влекачи, фериботи, плаващи кранове, драгиращи черупки, тоест на онези кораби, за които високата маневреност е особено важна.
И накрая,водни струи(фиг. 58), които се състоят от течащи вода тръби или канали. Вътре в тези тръби (канали) има помпа, която засмуква вода през входа и я изхвърля през напорната тръба. Водна струя, бързаща в посока, обратна на движението, създава силата, която кара кораба да се движи. Има два вида водни оръдия: при някои струята се насочва под вода, при други - в атмосферата.
Обикновено работният орган на реактивното задвижване са аксиални витлови помпи. Те могат да бъдат едно- и многостъпални, по-рядко - центробежни.
За завъртане на изхвърлената струя реактивните двигатели са оборудвани с устройства, направени под формата на дюзи, както и специални амортисьори, които служат за промяна на посоката на струята. Благодарение на това корабът има обръщане на курса, без да променя посоката на въртене на гребния вал.
Водните струи имат по-ниска ефективност от витлата, така че се използват само на онези кораби, които плават в замърсени водни зони и в плитки води. При такива условия най-добрата защита на работното тяло на съда и неговото малко газене са от положително значение. Трябва да се отбележи, че напоследък водни оръдия се използват и на високоскоростни плавателни съдове, сред които са и подводни криле. Водните оръдия се използват не само като витла, но и като тласкачи. За да направите това, в носа се монтира тръба и се поставя напречно на съда. В тръбата е поставена помпа с моторно задвижване. Създава акцент, който обръща съда, когато хвърля вода на една или друга страна.
Всички горепосочени задвижвания, с изключение на платната, създават акцент поради отхвърлянето на водни маси. Но има и кораби, които нямат контакт с вода по време на курса си. Това са екраноплани и кораби на въздушна възглавница. Те се задвижват от витла, разположени в дюзата или в свободен поток. Тъй като принципът на работа на тези витла е напълно подобен на работата на витло, работещо във вода, ще се ограничим до споменаването на такива съдове.