Гребний гвинт - рушій моделі корабля

Щоб модель корабля, як і корабель, могла двігатьсяс заданою швидкістю, до неї необхідно докласти зусилля, преодолевающеесопротівленіе води. Для цього існують кілька видів рушіїв: парус, гребне колесо, повітряний гвинт, крильчасті і водометний рушії.

Але, як показала практика, найпоширенішим, надійним, легким і простим у виготовленні з відносно високімкоеффіціентом корисної дії гребний гвинт.

Про гребному гвинті і піде розповідь

Гвинт є циліндричною маточину, наякій радіально, на рівних відстанях розташовані лопаті (рис. 133). Усовременних гребних гвинтів їх буває від двох до шести. На моделях частіше ставятвінти з двома, трьома і рідше з чотирма лопатями. Частина лопаті, що примикає кступіце, називають коренем, а найбільш віддалену від осі обертання точку - концомлопасті.

Бічну крайку лопаті, яка входить в потік при обертанні гвинта на передній хід, називають входить, протилежну їй - виходить кромкой.Поверхность лопаті гвинта, звернену в корму судна, називають нагнітаючої, асторону, звернену до носа, - засмоктує.

Форми лопатей гребного гвинта і їх розташування наступіце такі, що при обертанні вони захоплюють воду і відкидають її вбік, зворотний руху судна. У свою чергу, на лопаті гвинта действуетреактівная сила (наголос гвинта), яка і рухає судно з певною швидкістю, долаючи опір води. Таким чином, гребний гвинт являетсяпреобразователем обертальної енергії гребного валу, пов`язаного з главнимдвігателем, в поступальний рух судна.

Мал. 133. трилопатевий гребний гвинт: 1 - кореньлопасті- 2-кінець лопасті- 3 - входить кромка- 4 - виходить кромка- 5 -нагнетающая поверхню лопасті- 6 - засмоктує поверхню лопаті.

Ефективність роботи гребного гвинта характерізуетсявелічіной його коефіцієнта корисної дії (ККД), представляющегоотношеніе корисної потужності гвинта до затрачуваної потужності двигуна, т. Е.к.п.д. ( ) дорівнює:

де N2 - потужність рушійної сили гвинта;

N1- потужність, що підводиться до рушія.

Відомо, що ККД гребного гвинта завжди меньшеедініци, так як при його роботі виникають різні втрати потужності. До етімпотерям відносяться: втрати в Валопроводи, редукторі (якщо він є), треніілопастей і маточини про воду та багато інших.

Гвинтові лінії і гвинтові поверхні. Кожна точкаповерхності лопаті рухається по гвинтовій лінії. Гвинтові лінію можнауявити собі в такий спосіб. Припустимо, що по поверхні круговогоціліндра (рис. 134) переміщається точка А, здійснюючи одночасно два рухи: поступальний паралельно осі і обертальний навколо осі циліндра. У результатетакого руху точка А викреслить на поверхні кругового ціліндрапространственную криву АВД, яка і буде гвинтовою лінією. Висоту АТ под`ематочкі А за один оборот, виміряну паралельно осі циліндра, називають шагомвінтовой лінії і позначають буквою Я.

Мал. 134. Освіта гвинтових ліній.

Відео: З чого це зроблено? Дизельний двигун судна

Якщо тепер поверхню циліндра розрізати по боковойповерхності і розгорнути на площину, то гвинтова лінія розгорнеться вгіпотенузу плоского прямокутного трикутника. У цьому трикутнику АСЕ, званому кроковим косинцем, катет АЕ дорівнює довжині окружності основаніяціліндра 2лr, а катет ЄС кроку гвинтової лінії. Кут називаютшаговим кутом гвинтової лінії. Тангенс цього кута дорівнює:

Звідси видно, що величина крокової кута уменьшаетсяс збільшенням радіуса і що крок гвинтової лінії буде дорівнює:

Якщо гвинтова лінія, розгорнута на площину, перетворюється в пряму, то її називають правильною, або лінією постійного шага.Во всіх точках такої лінії ухил або кроковий кут однаковий, аотже, і крок Н має в усіх точках постійне значення. Якщо жепрі розгортанні гвинтовий лінії на площину вона перетвориться в криву, тотакую лінію називають неправильної гвинтовий, або лінією змінного кроку. Онаможет бути звернена опуклістю вниз або вгору (пунктирна крива, рис. 135) .Висота, рівну підйому точки по поверхні циліндра за один оборот, в данномслучае називають середнім кроком hср гвинтовий лінії змінного кроку.

Мал. 135. Гвинтова лінія змінного кроку.

Розглянемо тепер, як утворюються вінтовиеповерхності. Припустимо, що відрізок прямої лінії ab (Рис. 136) двіжетсятак, що не крапка, а один кінець його а весь час переміщується по осі циліндра, Адруг b - по гвинтовій лінії, нанесеної на циліндрі, то слід від такогодвіженія відрізка ab в просторі утворює кручені поверхню. при русі відрізка ab кожна його точка викреслить кручені лінію.

Мал. 136. Освіта гвинтових поверхонь.

відрізок лінії ab називають утворює вінтовойповерхності. Їм може бути відрізок як прямий, так і кривої лінії з разлічнимінаклонамі до осі обертання. На рис. 137, А, Б показані гвинтові поверхні вформе стрічок, отриманих за допомогою різних утворюють і навитих на ціліндрмалого радіусу.

Лопать гребного гвинта являє собою частину поверхностітакой гвинтовий стрічки. Гребний гвинт з декількома лопатами можна представітькак б вирізаним з декількох гвинтових стрічок, зміщених по колу нарівні відстані одна від одної. З внутрішнього циліндра, на який навіталента, утворюється маточина гребного гвинта.

Мал. 137. Форми гвинтових поверхонь: А - спрямоугольной образующей- Б - з деяким кутом до осі.

На рис. 138 показана розгортка гвинтовий поверхностіпостоянного кроку, яка отримана перетином гвинтової поверхні тремясооснимі циліндрами з радіусами r1, r 2 іr3. Як видно ізчертежа, крок h всіх трьох гвинтових ліній, що утворюють вінтовуюповерхность, є постійним, т. е. має однакову величину на любомрадіусе. Гребні гвинти, що відповідають цим вимогам, називаються гребнимівінтамі постійного кроку.

Залежно від того, якого виду гвинтова поверхностьобразует лопаті гребного гвинта, розрізняють гвинти постійного або переменногошага. Перетину лопатей надають різну форму. Тому різні точки лопастіпрі обертанні гвинта рухаються по різних гвинтових лініях змінного іліпостоянного кроку.

На рис. 139 зображений трилопатевий гребний гвинт, утворений з трьох гвинтових стрічок, зміщених одна відносно іншої на 120 ° .Якщо розсікти його співвісним циліндром радіусу R і контур перетину лопастіразвернуть на площину, вийде профіль перетину лопаті на даному радіусі. В залежності від типу і призначення судна застосовують гвинти з різними профілямісеченія лопатей. Для моделей найчастіше застосовують гвинти з сегментними, авіаційними і клинчастими перетинами лопатей - з гострою вхідної та тупойвиходящей крайками (рис. 140). Найбільша товщина перерізу лопаті у сегментногопрофіля знаходиться на середині лопаті, а у авіаційного на 1/3 від входящейкромкі. Всі ці профілі можуть бути як плоско-опуклими, так івипукло-увігнутими.

Мал. 138. Розгортка гвинтових поверхонь постоянногошага.

Нагнітає сторона лопаті може мати формувінтовой поверхні постійного або змінного кроку.

Авіаційні профілі перетину лопатей еффектівнейсегментних, так як вони створюють більший упор і їх ККД приблизно на 5% більше.

Двоопуклі профілі при всіх інших условіяхсоздают ще більший упор, так як кривизна (увігнутість) профілю перетину впливаєна гідродинамічні характеристики гребного гвинта подібно увеліченіюгеометріческого кроку гвинта. Гребний гвинт можна робити кілька меньшегодіаметра і кроку, але створює рівноцінний упор в порівнянні з гребним вінтомплоско-опуклого перетину трохи більшого діаметра і кроку.

Відео: Гребний гвинт своїми руками

Взагалі для всіх моделей, крім швидкісних, вполнеподходіт плоско-опуклий профіль перетину кругового сегмента з постійним кроком, що створює достатній упор і забезпечує необхідну швидкість моделі.

Мал. 139. Освіта профілю лопаті.

Для швидкісних кордових моделей в зв`язку свознікновеніем кавітації 1 на лопатях гребного гвинта застосовують спеціальнийпрофіль перетину лопаті - двоопуклий, клювообразную, з гострою, як ніж, що входить і тупий виходить крайками (рис. 140).

Якість подібних профілів перетинів значно гірше, ніж звичайних авіаційних або сегментних профілів, і застосовувати їх при отсутствіікавітаціі безглуздо. Сегментні профілі, особливо з увігнутою нагнетающейповерхностью, менше схильні до кавітації, ніж авіаційні, але для роботи Піддругій стадії кавітації сегментні профілі краще авіаційних, наприклад, наскоростних радіокерованих моделях з двигуном внутрішнього сгоранія.Радіально змінний крок гребного гвинта рекомендується робити у одновінтовихмоделей з сильно нахиленим валом, наприклад у швидкісних керованих моделей.

Мал. 140. Різні профілі лопатей: А - сегментні-Б - авіаціонние- В - антікавітірующіе- Г, Д, Е - опукло-увігнуті профілі.

Кавітація гребного гвинта - явище, визивающеесніженіе к.к.д. і ерозійне руйнування поверхонь лопатей гребних вінтов.Разлічают дві стадії кавітації гребного гвинта. Перша характерна отсутствіемвліянія на сили, що виникають на лопатях, але супроводжується ерозіоннимразрушеніем їх поверхні і на к.к.д. не впливає. Друга стадія кавітаціігребного гвинта характерна зникненням ерозії, різким зменшенням упору і паденіемк.п.д. гребного гвинта.