Главная страница Контакты Карта сайта Поиск по сайту:
Barque.ru
Следить за появлением новых статей:
Читать @barque_ru
 
  • Судостроение
  • Моторы
  • Проекты
  • Спорт
  • Консультации
  • Кругозор
  • Истории
  • Главная / Судостроение / Моторные суда / 1979 год / Проектирование воздушного винта
    Подкатегории раздела
    Парусные суда Моторные суда Технологии Экранопланы


    Поделитесь информацией
    Твитнуть


    Похожие статьи
    Рекомендации по расчету и изготовлению воздушного винта
    Проектирование яхт для любительской постройки
    Проектирование и расчет подводных крыльев
    Изготовление модели лопасти винта
    Выбор места установки гребного винта
    Проверка гребного винта
    Принцип работы и устройство гребного винта
    Изготовление модели гребного винта из оргстекла
    Крепление гребного винта мотора «Вихрь»
    Проектирование и постройка шхуны «Хеда»
    Навесная откидная приставка гребного винта и валопровода
    Испытания катера и доводка гребного винта
    Подбор гребного винта без замера мощности двигателя
    Модель гребного винта из обычной фанеры


    Проектирование воздушного винта

    Год: 1979. Номер журнала «Катера и Яхты»: 78 (Все статьи)
              0


    Информация об изображенииРис. 1. «Туполевские» аэросани-амфибии А-3 с воздушным винтом
    Рис. 1. «Туполевские» аэросани-амфибии А-3 с воздушным винтом
     
    Воздушный винт завоевал репутацию незаменимого движителя для быстроходных плавсредств, эксплуатируемых на мелководных и заросших акваториях, а также для аэросаней-амфибий, которым приходится работать на снегу, на льду и на воде. И у нас и за рубежом накоплен уже немалый опыт применения воздушных винтов на скоростных малых судах и амфибиях. Так, с 1964 г. в нашей стране серийно выпускаются и эксплуатируются аэросани-амфибии (рис. 1) КБ им. А. Н. Туполева. В США несколько десятков тысяч аэролодок, как их называют американцы, эксплуатируются во Флориде.

    Проблема создания быстроходной мелкосидящей моторной лодки с воздушным винтом продолжает интересовать и наших судостроителей-любителей. Наиболее доступна для них мощность 20—30 л. с. Поэтому рассмотрим основные вопросы проектирования воздушного движителя с расчетом именно на такую мощность.

    Информация об изображенииРис. 2. Зависимость тяги Р воздушных винтов
    Рис. 2. Зависимость тяги Р воздушных винтов
     
    Тщательное определение геометрических размеров воздушного винта позволит полностью использовать мощность двигателя и получить тягу, близкую к максимальной при имеющейся мощности. При этом особую важность будет иметь правильный выбор диаметра винта, от которого во многом зависит не только КПД движителя, но и уровень шума, прямо обусловленный величиной окружных скоростей.

    Исследованиями зависимости тяги от скорости хода установлено, что для реализации возможностей воздушного винта при мощности 25 л. с. необходимо иметь его диаметр — около 2 м. Чтобы обеспечить наименьшие энергетические затраты, воздух должен отбрасываться назад струей с большей площадью сечения; в нашем конкретном случае площадь, ометаемая винтом, составит около 3 м2. Уменьшение диаметра винта до 1 м для снижения уровня шума уменьшит площадь, ометаемую винтом, в 4 раза, а это, несмотря на увеличение скорости в струе, вызовет падение тяги на швартовах па 37%. К сожалению, компенсировать это снижение тяги не удается ни шагом, ни числом лопастей, ни их шириной.

    Информация об изображенииРис. 3. Зависимость тяги на швартовах от мощности на валу винта
    Рис. 3. Зависимость тяги на швартовах от мощности на валу винта
     
    С увеличением скорости движения проигрыш в тяге от уменьшения диаметра снижается; таким образом, увеличение скоростей позволяет применять винты меньшего диаметра. Для винтов диаметром 1 и 2 м, обеспечивающих максимальную тягу на швартовах, на скорости 90 км/ч величины тяги становятся равными. Увеличение диаметра до 2,5 м, увеличивая тягу на швартовах, дает лишь незначительный прирост тяги па скоростях более 50 км/ч. В общем случае каждому диапазону эксплуатационных скоростей (при определенной мощности двигателя) соответствует свой оптимальный диаметр винта. С увеличением мощности при неизменной скорости оптимальный по КПД диаметр увеличивается.

    Как следует из приведенного па рис. 2 графика, тяга воздушного винта диаметром 1 м больше тяги водяного гребного винта (штатного) подвесного мотора «Нептун-23» или «Привет-22» при скоростях свыше 55 км/ч, а воздушного винта диаметром 2 м — уже при скоростях свыше 30—35 км/ч. Расчеты показывают, что на скорости 50 км/ч километровый расход топлива двигателя с воздушным винтом диаметром 2 м будет на 20—25% меньше, чем наиболее экономичного подвесного мотора «Прнвет-22».

    Информация об изображенииРис. 4. Номограмма для определения величины покрытия винта
    Рис. 4. Номограмма для определения величины покрытия винта
     
    Последовательность выбора элементов воздушного винта по приводимым графикам такова. Диаметр винта определяется с зависимости от необходимой тяги на швартовах при заданной мощности на валу винта. Если эксплуатация мотолодки предполагается в населенных районах пли районах, где существуют ограничения по шуму, приемлемый (на сегодня) уровень шумов будет соответствовать окружной скорости — 160—180 м/с. Определив, исходя из этой условной нормы и диаметра винта, максимальное число его оборотов, установим передаточное отношение от вала двигателя к валу винта.

    Для диаметра 2 м допустимое по уровню шума число оборотов будет около 1500 об/мин (для диаметра 1 м — около 3000 об/мин); таким образом передаточное отношение при числе оборотов двигателя 4500 об/мин составит около 3 (для диаметра 1 м — около 1,5).

    При помощи графика на рис. 3 вы сможете определить величину тяги воздушного винта, если уже выбраны диаметр винта и мощность двигателя. Для нашего примера выбран двигатель самой доступной мощности — 25 л. с., а диаметр винта — 2 м. Для этого конкретного случая величина тяги равна 110 кг.

    Отсутствие надежных редукторов является, пожалуй, самым серьезным препятствием, которое предстоит преодолеть. Как правило, цепные и ременные передачи, изготовленные любителями в кустарных условиях, оказываются ненадежными и имеют низкий КПД. Вынужденная же установка винта прямо на вал двигателя приводит к необходимости уменьшения диаметра и, следовательно, снижению эффективности движителя.

    Для определения ширины лопасти и шага следует воспользоваться приводимой номограммой рис. 4. На горизонтальной правой шкале из точки, соответствующей мощности на валу винта, проводим вертикаль до пересечения с кривой, соответствующей ранее найденному диаметру винта. От точки пересечения проводим горизонтальную прямую до пересечения с вертикалью, проведенной из точки, лежащей на левой шкале числа оборотов. Полученное значение определяет величину покрытия проектируемого винта (покрытием авиастроители называют отношение суммы ширин лопастей к диаметру).

    Информация об изображенииРис. 5. Чертеж лопасти деревянного винта
    Рис. 5. Чертеж лопасти деревянного винта
     
    Для двухлопастных винтов покрытие равно отношению ширины лопасти к радиусу винта R. Над значениями покрытий указаны значения оптимальных шагов винта. Для нашего примера получены: покрытие σ=0,165 и относительный шаг (отношение шага к диаметру) h=0,52. Для винта диаметром 1 м σ=0,50 м и h=0,65. Винт диаметром 2 м должен быть 2-лопастным с шириной лопасти, составляющей 16,5% R. так как величина покрытия невелика; винт диаметром 1 м может быть 6-лопастным с шириной лопасти 50:3=16,6% R или 4-лопастным с шириной лопастей 50:2=25% R. Увеличение числа лопастей даст дополнительное уменьшение уровня шума.

    С достаточной степенью точности можно считать, что шаг винта не зависит от числа лопастей. Приводим геометрические размеры деревянной лопасти шириной 16,5% R. Все размеры на чертеже рис. 5 даны в процентах радиуса. Например, сечение D составляет 16,4% R, расположено на 60% R. Хорда сечения разбивается на 10 равных частей, т. е. по 1,64% R; носок разбивается через 0,82% R. Ординаты профиля в миллиметрах определяются умножением радиуса ка соответствующее каждой ординате значение в процентах, т. е. на 1,278; 1,690; 2,046 ... 0,548.

    Информация об изображенииРис. 6. Пример построения установочных углов сечений лопасти винта постоянного шага
    Рис. 6. Пример построения установочных углов сечений лопасти винта постоянного шага
     
    Если необходимо построить лопасть большей относительной ширины, все относительные размеры необходимо изменить соответственно новой ширине. Например: для лопасти шириной 25% хорды и толщины сечений нужно увеличить в отношении 25:16,5=1,52, т. е. в полтора раза.

    На схеме рис. 6 приведено построение установочных углов сечений по найденному ранее шагу воздушного винта.

    Предлагаемый приближенный метод при минимальной трудоемкости расчетных работ дает хорошие результаты. Полученные расхождения при сравнении расчетных данных и результатов натурных испытаний составляют по мощности — до 3%, по тяге — 5—7%.


    Понравилась ли вам эта статья?
    +16

    ПРЕДЫДУЩИЕ СТАТЬИ
    Тензометрическое исследование характеристик рангоута
    Сопротивление выступающих частей быстроходного судна
    Что такое остойчивость судна?
    Эффективность новых зарубежных экранопланов
    Экранолетный спасательный катер-амфибия «ЭСКА-1»
    Последние работы по проектированию парусников завтрашнего дня
    Обводы «Морского ножа» для катеров общего назначения
    Подводные крылья на катерах-катамаранах
    Парусное вооружение крейсерско-гоночных яхт
    Новые паруса фирмы «Миллер и Уитворт»
    Гидробионика — изучение гидродинамики морских животных и рыб
    Защитный слой краски на металле под микроскопом
    Соосные гребные винты
    Еще раз об обводах типа «Морской нож»
    Парусная ткань для яхт

    ТЕКУЩАЯ СТАТЬЯ
    Проектирование воздушного винта

    СЛЕДУЮЩИЕ СТАТЬИ
    Моторные лодки с воздушным крылом
    Получение нужного профиля паруса
    Центровка яхт и парусных судов
    Рекомендации по окраске моторной лодки
    Технология изготовления ламинированных шпангоутов
    Крейсерские катамараны Алдиса Эглайса
    Раскрой и шитье парусов
    Использование резервов всего комплекса «лодка—мотор—винт»
    Мульти-питч черноморского судостроительного завода
    Управляемые транцевые плиты на катере «Баргузин»
    Отделка паруса для яхты
    Что такое опытовый бассейн?
    Опыт изготовления пуансона
    Замеры тяги мотора - сопротивления лодки при помощи месдозы
    Секреты скорости плавания дельфина


    Ссылка на эту статью в различных форматах
    HTMLTextBB Code

    Комментарии к этой статье


    Еще нет комментариев



    Сколько будет 31 + 26 =

           



    Barque.ru © 2013 | Контакты | Карта сайта
    Судостроение: Парусные суда Моторные суда Технологии Экранопланы
    Моторы: Описание моторов Устройство моторов Самодельные моторы Тюнинг моторов Обслуживание моторов Дистанционное управление
    Проекты: Парусные яхты Парусные катамараны Парусные тримараны Моторные лодки Катера Туристические суда Рыболовные суда Виндсерфинги и лыжи Прицепы и трейлеры Прочие проекты
    Спорт: Новости спорта Парусные соревнования Водномоторный спорт Воднолыжный спорт Виндсерфинг Буерные соревнования Соревнования туристов
    Консультации: Полезные устройства Полезные советы Улучшение судов Улучшение моторов Опыт эксплуатации Техника плавания Разбор аварий Рыболовам
    Кругозор: Новые суда и устройства Интересные события Интересные факты Интервью Карты и маршруты Официальные данные Проблемы малого флота Яхт-клубы и стоянки Письма в редакцию
    Истории: Путешествия Туристические походы Знаменитые корабли Военная страничка Литературная страничка История флота Прочие истории