Τα μεγάλα πλοία χρειάζονται τεράστιες τουρμπίνες και έλικες για να μετακινούν βαριά φορτία ενάντια στα κύματα του ωκεανού. Όσο μεγαλύτερη είναι η προπέλα του πλοίου, τόσο μεγαλύτερη είναι η ταχύτητα και η ισχύς του. Σε αυτή τη συλλογή θα δούμε τις μεγαλύτερες προπέλες πλοίων διαφορετικών σκαφών.
Ας ξεκινήσουμε με ένα ενδιαφέρον γεγονός. Ξέρετε ποιος εφηύρε την πρώτη προπέλα στον κόσμο; Ήταν ο Έντουαρντ Μπάρτον που εφηύρε την προπέλα το 1834. Το ναυαρχείο θεώρησε ότι αυτή η ιδέα ήταν τρελή, την απέρριψαν λέγοντας ότι με τη βοήθεια αυτού του παιχνιδιού κανένα πλοίο δεν θα έπλεε ποτέ... 
Τώρα ας πάμε κατευθείαν στο θέμα. Μία από τις μεγαλύτερες προπέλες του κόσμου (φωτογραφία παραπάνω) εφευρέθηκε από τη Hyundai για το τεράστιο πλοίο μεταφοράς εμπορευματοκιβωτίων TEU. Η προπέλα έχει ύψος τριώροφου κτιρίου και διάμετρο 9 μέτρα, με έξι λεπίδες βάρους 101 τόνων. Η επόμενη φωτογραφία δείχνει μια προπέλα βάρους 72 τόνων για το δεξαμενόπλοιο Loannis Coloctronis 
Η μεγαλύτερη προπέλα μέχρι σήμερα κατασκευάζεται από τη γερμανική εταιρεία Mecklenburger Metallguss GmbH: μια προπέλα βάρους 131 τόνων έχει σχεδιαστεί για το μεγαλύτερο πλοίο μεταφοράς εμπορευματοκιβωτίων στον κόσμο Emma Maersk με μήκος 397 μέτρα, πλάτος 56 και ύψος 68 μέτρα. Με μια τέτοια προπέλα, ένα πλοίο μεταφοράς εμπορευματοκιβωτίων μπορεί να φτάσει ταχύτητες έως και 27 κόμβους (50 km/h) 
Αλλά οι τεράστιοι και προσεκτικά προστατευμένοι έλικες του παγοθραυστικού Palmer της Ανταρκτικής - αυτό το ερευνητικό σκάφος λειτουργεί σε μια από τις πιο τραχιές και επικίνδυνες γωνιές της γης για ναυσιπλοΐα στα ανοιχτά της Ανταρκτικής
Και αυτές οι προπέλες δημιουργήθηκαν στην Ολλανδία για το αμερικανικό κρουαζιερόπλοιο Eurodam 
Αυτή η συλλογή δεν θα είναι πλήρης χωρίς ένα από τα πιο διάσημα πλοία - τον Τιτανικό. Για αυτό κατασκευάστηκαν τρεις μπρούτζινες προπέλες με ξεχωριστούς κινητήρες. Οι δύο εξωτερικές προπέλες ζύγιζαν 38 τόνους και η κεντρική 17 τόνους. Θα βρείτε περισσότερες πληροφορίες στην επιλογή των ενδιαφερόντων γεγονότων για τον Τιτανικό.
Ο Τιτανικός ήταν ένα από τα πιο όμορφα πλοία της εποχής του, αλλά στις μέρες μας υπάρχουν πολύ μεγαλύτερα πλοία, για παράδειγμα, το Oasis of the Seas είναι πέντε φορές μεγαλύτερο από τον Τιτανικό και είναι το μεγαλύτερο επιβατηγό πλοίο αυτή τη στιγμή. Κατά συνέπεια, το μεγαλύτερο πλοίο απαιτούσε τις μεγαλύτερες προπέλες, που δημιουργήθηκαν στη Φινλανδία 
Έλικες του πλοίου Elation, κατασκευασμένες επίσης στη Φινλανδία 
Έλικες Norwegian Epic: 
Οι προπέλες του πλοίου Queen Elizabeth 2 (QE2). Το πλοίο καθελκύστηκε το 1969 και αποσύρθηκε από την υπηρεσία το 2008 
Αντικαταστάθηκε από το Queen Mary 2, και εδώ είναι μερικές από τις λεπτομέρειες του 
Και αυτές είναι οι λεπίδες ενός άλλου διάσημου πλοίου - του γερμανικού θωρηκτού Bismarck, που ξεκίνησε το 1939. Βυθίστηκε από τους Βρετανούς το 1941 
Αυτή είναι μια πολύ μικρή βίδα, αλλά όχι λιγότερο σημαντική. Λεπίδες ιαπωνικού υποβρυχίου που συμμετείχε στην επιδρομή στο Περλ Χάρμπορ 
Η προπέλα για ένα πλοίο της Νότιας Κορέας βάρους 107 τόνων βρίσκεται στα αριστερά και η προπέλα του πλοίου Crystal Symphony βρίσκεται στα δεξιά. 
Μια τεράστια προπέλα από ένα από τα σοβιετικά πλοία 
Έχουμε ήδη δει τα μεγαλύτερα πλοία στον κόσμο, και μάλιστα προσέξαμε τις φιγούρες της πλώρης των πλοίων. Αλλά φαίνεται ότι μας έλειψε ίσως το πιο σημαντικό πράγμα - οι βίδες.
Ενδιαφέρον γεγονός: όταν ο Edward Lyon Berthon εφηύρε την προπέλα το 1834, απορρίφθηκε και έγινε αντιληπτός από το Ναυαρχείο ως «ένα χαριτωμένο παιχνίδι που ποτέ δεν μπορούσε και ποτέ δεν θα μπορούσε να προωθήσει ένα πλοίο».
Οι μεγαλύτερες προπέλες πλοίων στον κόσμο
Μία από τις μεγαλύτερες προπέλες πλοίων στον κόσμο κατασκευάστηκε από την Hyundai Heavy Industries για ένα σκάφος με χωρητικότητα 7.200 εμπορευματοκιβωτίων είκοσι ποδιών, ιδιοκτησίας Hapag Lloyd. Το ύψος ενός τριώροφου κτιρίου, διαμέτρου 9,1 μέτρων, η έλικα με έξι λεπίδες ζυγίζει 101,5 τόνους. Η παρακάτω φωτογραφία δείχνει μια έλικα 72 τόνων τοποθετημένη στο δεξαμενόπλοιο Loannis Coloctronis:
Η μεγαλύτερη προπέλα πλοίου μέχρι σήμερα, βάρους 131 τόνων, που κατασκευάστηκε στην πόλη Waren στον ποταμό Müritz, είναι εγκατεστημένη στο Emma Maersk - το μεγαλύτερο πλοίο μεταφοράς εμπορευματοκιβωτίων στον κόσμο, με χωρητικότητα έως και 14.770 εμπορευματοκιβώτια είκοσι ποδιών. με μήκος 397 m, πλάτος μεγαλύτερο από 56 m και ύψος 68 m με ισχυρό κινητήρα, η προπέλα επιτρέπει στον ωκεάνιο γίγαντα να φτάσει σε ταχύτητα 27 κόμβων (50 km/h).
Αυτές είναι οι ογκώδεις έλικες και τα πηδάλια του παγοθραυστικού Palmer της Ανταρκτικής, ενός ερευνητικού σκάφους που λειτουργεί σε μερικές από τις πιο σκληρές συνθήκες στη Γη:
Έλικες εγκατεστημένες σε κρουαζιερόπλοιο Eurodam:
Αυτές οι τεράστιες προπέλες ανήκαν στον Τιτανικό, ένα από τα πιο διάσημα πλοία στην ιστορία. Η επένδυση είχε τρεις έλικες, καθεμία από τις οποίες κινούνταν από ξεχωριστό κινητήρα. Οι δύο εξωτερικές έλικες ζύγιζαν 38 τόνους και η κεντρική ζύγιζε 17 τόνους:
Ο Τιτανικός ήταν ένα από τα καλύτερα πλοία της εποχής του, αλλά το Oasis of the Seas της Royal Caribbean είναι πέντε φορές το μέγεθος του διάσημου πλοίου και είναι σήμερα το μεγαλύτερο επιβατηγό πλοίο που κατασκευάστηκε ποτέ. Φυσικά, ένα πολυτελές πλοίο πρέπει να έχει αρκετά μεγάλους έλικες για να το μεταφέρει από τις ακτές της Φινλανδίας στο νέο του σπίτι, το Oasis of the Seas, στο Fort Lauderdale της Φλόριντα:
Το Elation της Carnival Cruise Lines κατασκευάστηκε επίσης στη Φινλανδία και επί του παρόντος εδρεύει στο Σαν Ντιέγκο της Καλιφόρνια. Δίπλα στις προπέλες του πλοίου, οι υπεύθυνοι για τη σχεδίαση και την εγκατάστασή τους φαίνονται σαν αξιολύπητοι μικροί:
Και αυτή η προπέλα συναρμολογείται σε ξηρά αποβάθρα στο Σαν Φρανσίσκο:
Η επόμενη προπέλα ανήκει σε ένα άλλο κρουαζιερόπλοιο, το Norwegian Epic:
Ένα άλλο παράδειγμα της γιγαντιαίας προπέλας που χρειάζεται για να προωθήσει τεράστια κρουαζιερόπλοια όπως το Celebrity Solstice:
Εδώ είναι οι έλικες του Queen Elizabeth 2, γνωστές ως QE2. Ανήκει στην Cunard Line (μια βρετανική εταιρεία που εκτελεί δρομολόγια υπερατλαντικών και υπερωκεάνιας κρουαζιέρας), το πλοίο καθελκύστηκε το 1969 και αποσύρθηκε από την υπηρεσία το 2008:
Το Queen Mary 2 αντικατέστησε το QE2 ως ναυαρχίδα του Cunard το 2004. Εδώ είναι μερικές από τις εφεδρικές προπέλες QM2 που βρίσκονται στο μπροστινό κατάστρωμα του σκάφους:
Αυτή είναι η προπέλα ενός άλλου διάσημου πλοίου στην ιστορία. Το γερμανικό θωρηκτό Bismark καθελκύστηκε τον Φεβρουάριο του 1939, λίγο πριν το ξέσπασμα του Β' Παγκοσμίου Πολέμου, και βυθίστηκε από τους Βρετανούς τον Μάιο του 1941 (εικόνα αριστερά). Η φωτογραφία στα δεξιά δείχνει ένα εργοστασιακό τοπίο και μια προπέλα από ένα πετρελαιοφόρο κατά την κατασκευή του το 1947:
Όχι τόσο μεγάλο, αλλά όχι λιγότερο ενδιαφέρον
Η προπέλα των ιαπωνικών μίνι-υποβρυχίων που επιτέθηκαν σε αμερικανικά αεροπλανοφόρα κατά την επίθεση στο Περλ Χάρμπορ τον Δεκέμβριο του 1941:
Δεξιά προπέλα USS Fiske, 1946:
Η τεχνολογία σίγουρα βελτιώνεται, αλλά τα μεγάλα πλοία εξακολουθούν να απαιτούν μεγάλους έλικες. Αυτό είναι από τα SS Μεγάλη Βρετανία, σχεδιασμένο από τον Isambard Kingdom Brunel για το μεγαλύτερο πλοίο στον κόσμο (κατά την καθέλκυσή του το 1843). Το πλοίο διέσχισε τον Ατλαντικό Ωκεανό το 1845 σε μόλις 14 ημέρες, που ήταν απόλυτο ρεκόρ εκείνη την εποχή.
Οι εργαζόμενοι στα ναυπηγεία εξετάζουν έναν από τους τέσσερις ορειχάλκινους έλικες του αεροπλανοφόρου USS George Washington. Κάθε μία από τις προπέλες ζυγίζει περίπου 66.000 λίβρες και έχει διάμετρο 22 πόδια.
§ 13. Προωστήρες πλοίων
Οι προωθητές είναι ειδικές συσκευές που μετατρέπουν το μηχανικό έργο του συστήματος πρόωσης ενός πλοίου σε επίμονη πίεση που υπερνικά την αντίσταση και δημιουργεί κίνηση προς τα εμπρός του σκάφους.Στα πλοία χρησιμοποιούνται οι εξής έλικες: έλικες, φτερωτοί έλικες και προωθητές με πίδακα νερού. Χρησιμοποιούνται επίσης πανιά, τροχοί με κουπιά και άλλες συσκευές πρόωσης.
Σύμφωνα με την αρχή της λειτουργίας, οι προωθητές χωρίζονται σε ενεργούς, που περιλαμβάνουν πανιά που μετατρέπουν απευθείας την αιολική ενέργεια σε κίνηση προς τα εμπρός του σκάφους και αντιδραστικούς - όλα τα υπόλοιπα, καθώς η επίμονη πίεση που δημιουργούν προκύπτει ως αποτέλεσμα της αντίδραση μαζών νερού που ρίχνονται προς την αντίθετη κατεύθυνση από την κίνηση του σκάφους.
Οι πιο συνηθισμένοι λόγω της απλότητας σχεδιασμού και λειτουργίας, της συμπαγούς, της αξιοπιστίας στη λειτουργία και της υψηλότερης απόδοσης είναι οι έλικες. Ανάλογα με το σχέδιο, χωρίζονται σε δύο τύπους: συμπαγείς βίδες(η πλήμνη με τις λεπίδες κατασκευάζεται μαζί) και έλικες με αφαιρούμενα πτερύγια, χρησιμοποιείται σε πλοία που πλέουν σε πάγο. Τέτοιες έλικες ονομάζονται έλικες σταθερού βήματος, ενώ οι έλικες που διαθέτουν μηχανισμούς που περιστρέφουν τα πτερύγια στην πλήμνη και αλλάζουν το βήμα της προπέλας ονομάζονται έλικες ελεγχόμενου βήματος.
Βήμα βήμαΤο μήκος μιας βίδας είναι η διαδρομή προς την κατεύθυνση του άξονα που διέρχεται από οποιοδήποτε σημείο της επιφάνειας της βίδας σε μία περιστροφή.
Προπέλες σταθερού βήματος- Τα VFSh (Εικ. 27) κατασκευάζονται μονοκόμματα (μονοκόμματα), χυτά, συγκολλημένα ή σφραγισμένα και αποτελούνται από τα ακόλουθα κύρια στοιχεία: κόμβους, που είναι ένας δακτύλιος που προσαρμόζεται στον κώνο του λαιμού του άξονα της προπέλας, και λεπίδες(από 3 έως 6), ακτινικά τοποθετημένο στην πλήμνη. Το κάτω μέρος της λεπίδας που τη συνδέει με την πλήμνη ονομάζεται ρίζα λεπίδας. το πάνω μέρος είναι το πάνω ή το άκρο. η επιφάνεια της λεπίδας που βλέπει στο κύτος του πλοίου ονομάζεται επιφάνεια αναρρόφησης, η αντίστροφη επιφάνεια ονομάζεται επιφάνεια εκκένωσης, η οποία στις περισσότερες περιπτώσεις είναι μια κανονική ελικοειδής επιφάνεια. Η τομή αυτών των δύο επιφανειών σχηματίζει τις άκρες των λεπίδων.
Ρύζι. 27. Προπέλα σταθερού βήματος (FPP) και σχέδιο δημιουργίας πίεσης ώθησης από τη βασική πλατφόρμα του πτερυγίου της έλικας.
Η διάμετρος της προπέλας D είναι η διάμετρος του κύκλου που περιγράφεται από την άκρη της λεπίδας. Η διάμετρος της προπέλας των μεγάλων πλοίων φτάνει τα 6,0 m ή περισσότερο.
Χρησιμοποιούνται έλικες δεξιάς και αριστερής περιστροφής, διακρίνονται σύμφωνα με γενικούς κανόνες: εάν η έλικα βιδώνεται δεξιόστροφα, τότε ονομάζεται δεξιόστροφη έλικα, και αν είναι αριστερόστροφη. προπέλα.
Όταν η προπέλα περιστρέφεται, τα πτερύγια της ρίχνουν μάζες νερού στη μία πλευρά. Η αντίδραση αυτού του νερού γίνεται αντιληπτή από την επιφάνεια πίεσης του πτερυγίου, η οποία δημιουργεί μια ώθηση για την έλικα, η οποία μεταδίδεται μέσω της πλήμνης και του άξονα της έλικας στο έδρανο ώσης, μετατρέποντας σε μια δύναμη που κινεί το δοχείο.
Για να κατανοήσουμε πόσο επίμονη κίνηση συμβαίνει όταν περιστρέφεται η έλικα (Εικ. 27), ας εξετάσουμε τις δυνάμεις που ασκούν τη στοιχειώδη περιοχή της λεπίδας της, κινούμενη σε κύκλο με ταχύτητα v 0 και ταυτόχρονα κινούμενη με το πλοίο σε ταχύτητα v 1 . Η γωνία a που σχηματίζεται μεταξύ του προκύπτοντος αυτών των δυνάμεων v και της χορδής της στοιχειώδους περιοχής της λεπίδας που εξετάζουμε θα είναι η γωνία προσβολής που δημιουργεί μια ανυψωτική δύναμη R σε αυτό, αν αποσυνθέσουμε αυτή τη δύναμη σε συνιστώσες , η δύναμη P, που ενεργεί προς την κατεύθυνση της κίνησης του σκάφους, θα είναι η δύναμη - στάση και η δεύτερη δύναμη T, που ενεργεί κατά μήκος της περιφέρειας προς την αντίθετη κατεύθυνση από την περιστροφή της έλικας, δημιουργεί μια ροπή σε σχέση με τον άξονά της , που ξεπερνιέται από τη μηχανή του πλοίου.
Ρύζι. 28. Έλικας ελεγχόμενου βήματος (CPP) με μηχανισμό περιστροφικού στρόφαλου για αλλαγή βήματος. 1 - πτερύγια προπέλας. 2- hub? 3- άξονας προπέλας. 4 - ρυθμιστικό με ράβδο. 5 - πείρος μπιέλας. 6 - ρουλεμάν πτερυγίων. 7 - φέρινγκ προπέλας.
Προπέλα ελεγχόμενου βήματος(CPP) έχει σχέδιο που εξασφαλίζει την περιστροφή των πτερυγίων στην πλήμνη κατά τη λειτουργία της προπέλας ενώ το σκάφος κινείται από τον σταθμό ελέγχου που βρίσκεται στην τιμονιέρα. Όταν τα πτερύγια περιστρέφονται, που εκτελούνται από τον μηχανισμό σύμφωνα με διάφορα κινηματικά σχήματα (ένα από τα οποία, η περιστροφική-περιστροφική μπιέλα, φαίνεται στο Σχ. 28), αλλάζει το βήμα της προπέλας, γεγονός που αλλάζει το μέγεθος της ώσης δημιουργεί, που αυξάνει ή μειώνει την ταχύτητα, και την κατεύθυνση κίνησης του σκάφους, όταν σε αυτήν την περίπτωση, η ταχύτητα, η ισχύς της κύριας μηχανής και η φορά περιστροφής της παραμένουν αμετάβλητες.
Η χρήση ελίκων ρυθμιζόμενου βήματος επιτρέπει τη χρήση σε πλοία μη αναστρέψιμων κύριων μηχανών με απλοποιημένο σύστημα συντήρησης, το οποίο μειώνει τη φθορά των κυλίνδρων τους κατά περίπου 30-40% (που προκύπτει σε αναστρέψιμες μηχανές από συχνές αλλαγές στον τρόπο λειτουργίας και στην κατεύθυνση περιστροφής), επιτρέπει την πληρέστερη χρήση της ισχύος των μηχανών και διατηρεί υψηλή τιμή απόδοσης προπέλας.
Ρύζι. 29. Πτερωτή έλικα: α - σχεδίαση σχεδίου. β - τοποθέτηση της διάταξης πρόωσης στο πλοίο. 1 - δίσκος φορέα. 2 - περιστρεφόμενες λεπίδες. 3 - κινούμενο γρανάζι που περιστρέφει το δίσκο. 4 - υδραυλική συσκευή για τον έλεγχο του μοχλού του εκκρεμούς. 5 - μοχλός εκκρεμούς, αλλάζοντας τη θέση των λεπίδων γύρω από τον άξονά του. 6 - άξονας προπέλας με κωνικό γρανάζι κίνησης.
Τα σκάφη με προπέλες έχουν πολύ υψηλότερη ικανότητα ελιγμών από τα πλοία με έλικες σταθερού βήματος.
Προπέλα φτερού(Εικ. 29) είναι μια δομική συσκευή που αποτελείται από έναν οριζόντια περιστρεφόμενο κύλινδρο με 6-8 σπαθόμορφες, απλοποιημένες λεπίδες τοποθετημένες κάθετα επάνω του, που περιστρέφονται γύρω από τους άξονές τους με έναν μοχλό εκκρεμούς που ελέγχεται από την τιμονιέρα.
Όταν ο δίσκος περιστρέφεται στις λεπίδες, όπως σε ένα φτερό, προκύπτει μια δύναμη ανύψωσης, το στοιχείο της οποίας δημιουργεί επίμονη πίεση. Όταν τα πτερύγια περιστρέφονται, η τιμή της ώθησης και η κατεύθυνσή της αλλάζουν, γεγονός που καθιστά δυνατή τη μεταβολή της κατεύθυνσης κίνησης του σκάφους χωρίς τη βοήθεια πηδαλίου (δεν τοποθετείται πηδάλιο σε σκάφος με αυτήν την πρόωση), όπως καθώς και την ποσότητα ώθησης της πρόωσης από «Full forward» σε «Full back» ή για να σταματήσει το σκάφος, χωρίς αλλαγή της ταχύτητας και της φοράς περιστροφής (χωρίς όπισθεν) του κύριου σταθμού παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας.
Η απόδοση μιας φτερωτής προπέλας είναι σχεδόν ίση με την απόδοση μιας φτερωτής προπέλας, αλλά μια φτερωτή προπέλα είναι πολύ πιο περίπλοκη στο σχεδιασμό. Οι προεξέχουσες λεπίδες συχνά σπάνε. Ωστόσο, πρόσφατα αυτή η προωστική συσκευή βρίσκει ολοένα και πιο ευρεία χρήση, παρέχοντας στα πλοία καλή ικανότητα ελιγμών, επιτρέποντάς τους να εργάζονται ελεύθερα σε στενούς χώρους.
Πρόωση με πίδακα νερούανήκει σε μια σειρά προωστικών που ρέουν νερό. Οι σύγχρονοι προωθητές με πίδακα νερού κατασκευάζονται από τρεις τύπους: με την απελευθέρωση ενός πίδακα νερού στο νερό, στην ατμόσφαιρα και με ημι-υποβρύχια απελευθέρωση.
Η προπέλα λειτουργεί σαν αντλία, αντλώντας νερό σε ένα κανάλι μέσω ενός σωλήνα που τρέχει στο κάτω μέρος της γάστρας μπροστά από την προπέλα. Για προστασία από ξένα αντικείμενα που μπαίνουν στη βίδα, ενισχύεται μια προστατευτική σχάρα στην αρχή του καναλιού.
Για να μειωθούν οι απώλειες από τη συστροφή της ροής του νερού από την προπέλα και να αυξηθεί η απόδοση της μονάδας πρόωσης, τοποθετείται μια αντίθετη έλικα πίσω από την προπέλα. Η κατεύθυνση της προόδου του σκάφους αλλάζει με τη μετατόπιση του πηδαλίου της όπισθεν.
Η απόδοση μιας τέτοιας διάταξης πρόωσης είναι μόνο 35-45%, και η απουσία οποιωνδήποτε προεξέχοντων τμημάτων στο υποβρύχιο τμήμα του σκάφους του παρέχει μεγαλύτερη ευελιξία σε ρηχά νερά, σε στενά νερά και σε φραγμένους διαδρόμους. Για ένα σκάφος με τέτοια πρόωση, ακόμη και τα επιπλέοντα αντικείμενα μέσα από τα οποία κινείται ελεύθερα δεν αποτελούν εμπόδιο.
Τα αναφερόμενα πλεονεκτήματα της πρόωσης με πίδακα νερού έκαναν τη χρήση της ιδιαίτερα βολική σε ποτάμια πλοία, κυρίως σε ράφτινγκ ξυλείας.
Τα τελευταία χρόνια, η πρόωση με εκτόξευση νερού έχει αρχίσει να χρησιμοποιείται σε ταχύπλοα σκάφη, όπως τα υδροπτέρυγα, τα οποία αγγίζουν ταχύτητες έως και 95 km/h.
Η χρήση σύγχρονων ατμοστροβίλων και αεριοστροβίλων καθιστά δυνατή την επιτυχή χρήση της πρόωσης με πίδακα νερού σε μεγάλα θαλάσσια πλοία, όπου, σύμφωνα με υπολογισμούς, η προωστική απόδοση μπορεί να φτάσει περίπου το 83%, που είναι 11% υψηλότερη από την προωστική απόδοση μιας προπέλας σχεδιασμένο για το ίδιο σκάφος.
Τα μειονεκτήματα των σκαφών με αυτή την πρόωση περιλαμβάνουν την απώλεια της φέρουσας ικανότητας του σκάφους από το βάρος του αντλούμενου νερού και την απώλεια του όγκου του εσωτερικού χώρου που καταλαμβάνει το κανάλι.
Προωστήρεςβελτιώθηκε ταυτόχρονα με την εμφάνιση νέων τύπων πλοίων και πλοίων.
κουπί
Με την εμφάνιση των πρώτων μικρών σκαφών, ο άνθρωπος συνειδητοποίησε ότι θα χρειαζόταν ένα μέσο που θα ωθούσε το σκάφος του. Αρχικά, επρόκειτο για κουπιά, τα οποία, βυθίζοντάς τα στο νερό και μετακινώντας τα, παρήγαγαν το επιθυμητό αποτέλεσμα - το σκάφος κινήθηκε. Η ανάγκη για ταχύτητα ανάγκασε τους αρχαίους ναυπηγούς να αυξήσουν τον αριθμό των κουπιών και των κωπηλατών. Ένα εντυπωσιακό παράδειγμα αυτού είναι μια γαλέρα, μήκους έως 12 μέτρων, με έως και έξι κωπηλάτες από σκλάβους ή ακτοπλοϊκούς σε καθένα από τα 96 κουπιά.
κότσετ
Τα κουπιά διατίθενται σε τύπους κυλίνδρων, ζευγών και διπλών λεπίδων. Χρησιμοποιούνται σε σκάφη, λέμβους και άλλα σκάφη ως τελευταία λύση για μετακίνηση. Κατά τη διάρκεια της κωπηλασίας, το μεσαίο τμήμα του κουπιού εισάγεται στην τρύπα - το βραστήρα, όπου στερεώνεται και δημιουργεί ένα στοπ.
ACTIVE MOTORS
πανι ΠΛΟΙΟΥ
Γνωρίζουμε ότι για χιλιάδες χρόνια, οι ναυτικοί γνώριζαν έναν άλλο τύπο πρόωσης - το πανί. Είναι επίσης ένας αρχαίος και δημοφιλής τύπος πρόωσης που χρησιμοποιεί αιολική ενέργεια. Βασικά, υπάρχουν δύο τύποι πανιών: ίσιο - τραπεζοειδές σχήμα, που βρίσκεται συμμετρικά σε σχέση με τον ιστό και λοξό - τριγωνικό ή τραπεζοειδές σχήμα, τα οποία είναι προσαρτημένα στη μία πλευρά του ιστού.
Μια ευθεία εξέδρα είναι αυτή που έχει ίσια κύρια πανιά (barque, barquentine).
Σκάφη με λοξές αρματωσιές είναι εκείνα των οποίων τα κυριότερα είναι τα λοξά πανιά (σκούνα, ιόλα, κετς κ.λπ.).
Τα γιοτ είναι συνήθως εξοπλισμένα με τριγωνικά πανιά, τα οποία ονομάζονται πανιά "Βερμούδες".
γιοτ με πανιά Βερμούδων
Επίσης, υπάρχει μικτός εξοπλισμός ιστιοπλοΐας, στον οποίο χρησιμοποιούνται πανιά όλων των παραπάνω τύπων.
μικτό αρματωμένο πλοίο
Ένας άλλος τύπος πανιού που έχει γίνει ευρέως διαδεδομένος στην εποχή μας μπορεί να θεωρηθεί ως χαρταετός. Στην ουσία είναι και αυτό ένα πανί, αλλά ελαφρώς διαφορετικού σχήματος. Στη ναυτιλιακή εταιρεία Έργα Beluga«Αυτός ο τύπος πρόωσης τους εξοικονομεί ήδη από το κόστος καυσίμων για εμπορικά πλοία.
φορτηγό πλοίο της εταιρείας Beluga Projects
Αναγκασμένοι να επισκέπτονται συνεχώς περιοχές του ωκεανού με ανεπτυγμένες συνθήκες καταιγίδας σε αναζήτηση ανέμου, συχνά βρίσκονταν σε σφοδρές καταιγίδες και καταιγίδες. Με την πάροδο του χρόνου, οι τεχνικές ατέλειες έπαιξαν ρόλο και η περαιτέρω αύξηση του μεγέθους των εμπορικών πλοίων δεν μπορούσε πλέον να υποστηριχθεί από ιστιοφόρα πλοία - έφτασαν στο μέγιστο. Αντικαταστάθηκαν από άλλα τεχνικά πιο προηγμένα πλοία που κάλυπταν τις ανάγκες εκείνης της εποχής και έγιναν μουσειακά πλοία.
ΠΡΟΩΘΗΣΕΙΣ JET
τροχός πλοίου
ατμόπλοιο κουπί, Βανκούβερ, Καναδάς
Στα πρώτα ατμόπλοια, οι ναυπηγοί άρχισαν να χρησιμοποιούν έναν τροχό με κουπιά ως κύρια διάταξη πρόωσης. Αλλά αυτή είναι ίσως η πιο αποτυχημένη από όλες τις κινήσεις. Λόγω των πολυάριθμων αδυναμιών του τροχού κουπιών, οι οποίες περιελάμβαναν συχνές βλάβες και χαμηλή απόδοση λόγω "πηδήματος" από το νερό κατά την κύλιση, οι τροχοί κουπιών δεν εκτελούσαν τις λειτουργίες τους ευσυνείδητα και κατέλαβαν την τελευταία θέση μεταξύ άλλων τύπων προωθητικών μηχανών.
εμφάνιση της προπέλας
Η ιδέα της δημιουργίας ενός τέλειου και καθολική πρόωση, όπως πάντα, δεν ήταν καινούργιο, απλά έπρεπε να βρίσκεσαι στο σωστό μέρος την κατάλληλη στιγμή. Ένας τέτοιος άνθρωπος αποδείχτηκε ο Isambard Brunel, στον οποίο, κατά τη γνώμη μου, οφείλουν μέχρι σήμερα οι ναυπηγοί. Παρά τις πολυάριθμες απόψεις των σκεπτικιστών, αυτός, έχοντας μελετήσει λεπτομερώς το έργο της εφεύρεσης του αρχαίου Έλληνα επιστήμονα Αρχιμήδη, δημιούργησε μια προπέλα, τη λειτουργία της οποίας έδειξε σε ένα ατμόπλοιο " SS Μεγάλη Βρετανία».
Από τότε αυτό υποκινητήςέλαβε την ευρύτερη διανομή. Κατασκευασμένη από διάφορα υλικά, αλλάζοντας τον αριθμό και τη γωνία των πτερυγίων, η έλικα βελτιώθηκε και κατέλαβε ηγετική θέση μεταξύ άλλων προπέλων.
Άρα, μια διάταξη πρόωσης είναι μια συσκευή που μετατρέπει την ισχύ από έναν κινητήρα (πηγή ενέργειας) στο έργο της κίνησης προς τα εμπρός ενός πλοίου ή σκάφους.
ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΠΡΟΠΟΥΛΤΕΡ ΓΙΑ ΠΛΟΙΑ ΚΑΙ ΣΚΑΦΗ
Διακρίνω ενεργούς προωθητές: πανιά που παρέχουν την κίνηση του σκάφους λόγω της άμεσης επίδρασης της δύναμης που δημιουργείται από την πηγή ενέργειας - τον άνεμο, και αντιδραστικός, δημιουργώντας κινητήρια δύναμη ρίχνοντας μάζες νερού προς την αντίθετη κατεύθυνση από την κίνηση του πλοίου.
Τα τελευταία χωρίζονται σε έχων λόβους (τροχήλατο, βίδα, πτερύγιο, φτερωτό) Και ρέει νερό (υδροπίδακας και υδροβολή).
ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ BLADE
Τυπικός βίδα προπέλαςαποτελείται από μια πλήμνη με λεπίδες που βρίσκονται πάνω της. Η λειτουργία του βασίζεται στην υδροδυναμική δύναμη που δημιουργείται από τη διαφορά πίεσης στα πλαϊνά των λεπίδων. Οποιοδήποτε ομόκεντρο τμήμα των πτερυγίων αντιπροσωπεύει ένα στοιχείο της κύριας πτέρυγας του αεροσκάφους. Επομένως, όταν η έλικα περιστρέφεται, δημιουργούνται οι ίδιες δυνάμεις σε κάθε στοιχείο όπως και στο φτερό.
αρχή λειτουργίας της προπέλας
Η ροή που ρέει γύρω από την κυρτή πλευρά της λεπίδας (πλευρά αναρρόφησης) συμπιέζεται ελαφρά και ως αποτέλεσμα η κίνησή της επιταχύνεται. Η ροή που ρέει γύρω από την κοίλη πλευρά της λεπίδας (πλευρά εκκένωσης), συναντώντας ένα εμπόδιο στο δρόμο της, επιβραδύνει κάπως την ταχύτητα. Σύμφωνα με το νόμο του Bernoulli, στην πλευρά αναρρόφησης της λεπίδας η πίεση ροής πέφτει και εμφανίζεται μια ζώνη αραίωσης. Ταυτόχρονα, στην πλευρά εκκένωσης της λεπίδας, αντίθετα, εμφανίζεται μια ζώνη αυξημένης πίεσης. Ως αποτέλεσμα της διαφοράς πίεσης στις πλευρές της λεπίδας, δημιουργείται μια υδροδυναμική δύναμη. Ως αποτέλεσμα μακροχρόνιας έρευνας, διαπιστώθηκε ότι το κύριο μέρος της υδροδυναμικής δύναμης, περίπου το 70 τοις εκατό, δημιουργείται από το κενό στην πλευρά αναρρόφησης των πτερυγίων της προπέλας και μόνο το 30 τοις εκατό από την πίεση στην πλευρά εκκένωσης τις λεπίδες. Η προβολή της υδροδυναμικής δύναμης στον άξονα της έλικας είναι η ώθηση της προπέλας. Αυτή η δύναμη γίνεται αντιληπτή από τα πτερύγια, τα οποία τη μεταδίδουν στο πλοίο ή το σκάφος μέσω της πλήμνης και του άξονα της έλικας.
Δεδομένου ότι τα πτερύγια έχουν ελικοειδή επιφάνεια, όταν η έλικα περιστρέφεται, το νερό όχι μόνο πετιέται προς τα πίσω, αλλά και συστρέφεται προς την κατεύθυνση περιστροφής των πτερυγίων. Εν τω μεταξύ, το καθήκον της προπέλας είναι μόνο να πετάξει το νερό, χωρίς να το περιστρέφει, δημιουργώντας μια αντιδραστική ώθηση - τη δύναμη έλξης. Ένα σημαντικό μέρος της ισχύος που του παρέχεται από τον κινητήρα δαπανάται για τη συστροφή της ροής και την υπέρβαση της αντίστασης περιστροφής της προπέλας στο νερό. Επομένως, η απόδοση της προπέλας, ίση με την αναλογία της ισχύος που δαπανάται για τη δημιουργία ώθησης της προπέλας (καθαρή ισχύς), προς τη συνολική ισχύ που δαπανάται για την περιστροφή της προπέλας, θα είναι πάντα μικρότερη από μία.
Αποδοτικότητα προπέλεςκυμαίνεται στο εύρος 0,5 - 0,7. Το ανώτερο όριο θεωρείται πολύ υψηλό και εφικτό σε προπέλες χαμηλής ταχύτητας και μεγάλης διαμέτρου. Για έλικες υψηλής ταχύτητας μικρής διαμέτρου, η απόδοση σπάνια υπερβαίνει το 0,5.
Βίδα προπέλαςπάντα σε συντονισμό με τον κινητήρα, διαφορετικά θα υπάρξει άσκοπη απώλεια ισχύος. Επιπλέον, υπάρχουν μη αναστρέψιμοι κινητήρες που δεν μπορούν να αλλάξουν την φορά περιστροφής του άξονα. Σε τέτοιες περιπτώσεις υπάρχει έλικα ελεγχόμενου βήματος. Η πλήμνη του περιέχει έναν μηχανισμό που περιστρέφει τις λεπίδες σε μια δεδομένη γωνία και τις συγκρατεί σε αυτή τη θέση. Η περιστροφή των πτερυγίων σάς επιτρέπει να αλλάξετε τη δύναμη έλξης με σταθερή ταχύτητα περιστροφής του άξονα της έλικας και αντίστροφα, να διατηρήσετε μια σταθερή δύναμη έλξης σε διαφορετικές συχνότητες περιστροφής του άξονα και επίσης γενικά να αλλάξετε την κατεύθυνση της ώσης (αντίστροφη ) με σταθερή φορά περιστροφής του άξονα της προπέλας.
Για τη μετάδοση υψηλής ισχύος, χρησιμοποιούνται συχνά εγκαταστάσεις δύο και τριών αξόνων και ορισμένα μεγάλα πλοία, όπως τα αεροπλανοφόρα, είναι εξοπλισμένα με τέσσερις συμμετρικά διατεταγμένους έλικες. Μερικές φορές χρησιμοποιούνται ακροφύσια οδηγών, τα οποία, σε χαμηλές ταχύτητες προπέλας, παρέχουν αύξηση της ώθησης έως και έξι τοις εκατό.
α) - προπέλα με σταθερά πτερύγια. β) - βίδα ρυθμιζόμενου βήματος. γ) - έλικα στο ακροφύσιο. δ) - ομοαξονικές αντίθετα περιστρεφόμενες έλικες.
azipod
κολόνα τιμονιού
Για να αυξηθεί η ικανότητα ελιγμών ορισμένων σκαφών, οι καθολικοί προωθητές, τα λεγόμενα ενεργά πηδάλια, που ονομάζονται " azipod" Τύπος κολόνας τιμονιού " azipod«περιλαμβάνει μια μικρή προπέλα με δικό της ηλεκτρικό κινητήρα. Περιστρέφοντας γύρω από τον άξονά της, η βίδα δημιουργεί ένα στοπ και έτσι αυξάνει τη ροπή που ενεργεί στο τιμόνι.
Προωστική συσκευή τύπου «Azipod».
Δυστυχώς, το υψηλό κόστος του σχεδιασμού περιορίζει το πεδίο εφαρμογής κινητέςαρέσει " azipod», αλλά αξίζουν τα χρήματα που δαπανήθηκαν. Χρησιμοποιούνται σε παγοθραυστικά, σύγχρονα κρουαζιερόπλοια, πλατφόρμες γεώτρησης πετρελαίου και άλλους τύπους πλοίων.
πρόωση με πτερύγια
πρόωση με πτερύγια
Για να διατηρήσουν τη σταθερότητα ενός πλοίου ή ενός σκάφους, οι ναυπηγοί εξοπλίζουν τις «δημιουργίες» τους με μικρούς σταθεροποιητές σε σχήμα καρίνας που προεξέχουν και από τις δύο πλευρές του κύτους του πλοίου. Στην εικόνα και την ομοίωσή τους μοιάζουν με τα πτερύγια τεράστιων φαλαινών, για τα οποία έλαβαν την κατάλληλη ταξινόμηση. Καθένα από αυτά έχει ένα εξορθολογισμένο σχήμα, χάρη στο οποίο κόβει τα κύματα χωρίς να επιβραδύνει το πλοίο Η αρχή λειτουργίας είναι πολύ απλή - οι προωθητές πτερυγίων που είναι εγκατεστημένοι υπό γωνία παράγουν το ίδιο αποτέλεσμα με τα φτερά ενός αεροπλάνου - είτε βυθίζουν τα φτερά. το κύτος του πλοίου βαθύτερα ή σηκώστε το ψηλότερα. Όταν τα κύματα προσπαθούν να γείρουν το πλοίο με τον ένα ή τον άλλο τρόπο, οι σταθεροποιητές της καρίνας γέρνουν τη γάστρα προς την αντίθετη κατεύθυνση του ρολού. Αυτό δίνει στο σκάφος σταθερότητα ακόμη και σε μεγάλα κύματα.
πτερύγια προωθητές
αρχή λειτουργίας μιας πρόωσης με πτερύγια
Οι έλικες φτερών έχουν βρει εφαρμογή, κυρίως σε προωθητές. Συνδυάζουν τις λειτουργίες μιας διάταξης πρόωσης και ενός πηδαλίου και αντιπροσωπεύουν έναν ρότορα εγκατεστημένο στο ίδιο επίπεδο με τον πυθμένα του σκάφους και περιστρέφεται γύρω από έναν κατακόρυφο άξονα, κατά μήκος της περιφέρειας του οποίου υπάρχουν από 3 έως 8 πτερύγια κάθετα στην επιφάνειά του. κατασκευασμένα με τη μορφή φτερών, που βρίσκονται σε ίσες γωνιακές αποστάσεις. Περιστρέφοντας μαζί με τον ρότορα, τα πτερύγια περιστρέφονται περιοδικά γύρω από τον άξονά τους. Οι λεπίδες περιστρέφονται με τέτοιο τρόπο ώστε σε κάθε θέση να δημιουργείται πάνω της μια δύναμη, η οποία έχει τη μεγαλύτερη προβολή προς την κατεύθυνση κίνησης του σκάφους. Αυτό επιτυγχάνεται όταν οι υπό όρους κάθετες στις χορδές των λεπίδων τέμνονται σε ένα σημείο, που είναι το κέντρο ελέγχου. Η κίνηση του κέντρου ελέγχου κατά μήκος ενός άξονα κάθετου προς την κατεύθυνση κίνησης του πλοίου αλλάζει το μέγεθος και το πρόσημο της στάσης. Έτσι, φτερωτό κινητέςέχουν τις ίδιες ιδιότητες με μια προπέλα ρυθμιζόμενου βήματος. Μετακινώντας αυθαίρετα το κέντρο ελέγχου σε ένα επίπεδο παράλληλο με το επίπεδο της ίσαλου γραμμής, μπορείτε να αλλάξετε την κατεύθυνση του διανύσματος στάσης στην περιοχή από 0 έως 360 μοίρες. Για την περιστροφή των λεπίδων και τη μετακίνηση του κέντρου ελέγχου, χρησιμοποιείται μια μηχανική κίνηση, που βρίσκεται στο περίβλημα της πρόωσης και ελέγχεται από ένα υδραυλικό σύστημα.
πρόωση πτερυγίων
Όσον αφορά την αποτελεσματικότητα, καθώς και την πολυπλοκότητα και τα χαρακτηριστικά βάρους και μεγέθους φτερωτός υποκινητήςκατώτερο από τους έλικες, και επομένως χρησιμοποιείται ως αποτελεσματικός προωθητής.
Χρησιμοποιούνται σε σκάφη των οποίων η ικανότητα ελιγμών υπόκειται σε αυξημένες απαιτήσεις (ρυμουλκά, αλιευτικά, ναρκαλιευτικά κ.λπ.).
ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ ΡΟΗΣ ΝΕΡΟΥ
πρόωση με πίδακα νερού
πρόωση με πίδακα νερού
Πίδακα νερού υποκινητής(υδατικός πίδακας) είναι μια πτερωτή αντλίας νερού τοποθετημένη σε κανάλι ροής νερού μέσω του οποίου το νερό εκτοξεύεται με αυξημένη ταχύτητα κατά μήκος του άξονα της προπέλας. Τα κύρια πλεονεκτήματα τέτοιων προωθητών περιλαμβάνουν: καλή προστασία από μηχανικές βλάβες και ικανότητα αποφυγής σπηλαίωσης, προστασία από αντικείμενα που επιπλέουν στην επιφάνεια της υδάτινης περιοχής, λιγότερο υδροδυναμικό θόρυβο σε σύγκριση με τους κοχλιωτούς προωθητές, κάτι που είναι πολύ σημαντικό για τα υποβρύχια. που βρίσκεται μέσα ή έξω από το κύτος του πλοίου. Η απόδοση ενός συστήματος πρόωσης με πίδακα νερού εξαρτάται από το σχήμα των αγωγών νερού, τη θέση και το σχεδιασμό των εισαγωγών νερού.
Συνήθως χρησιμοποιούνται σε πλοία που λειτουργούν σε ρηχά νερά ή χρησιμεύουν ως ωστήριο για τη βελτίωση της ικανότητας ελιγμών των πλοίων.
προωθητές τύπου αντλίας
πρόωση τύπου αντλίας-τζετ
Γενικά, τα υποβρύχια άρχισαν να χρησιμοποιούν έναν νέο τύπο πρόωσης - αντλία-τζετ, που σημαίνει πρόωση τύπου αντλίας. Υπάρχουν δύο τύποι από αυτούς:
-υποκινητήςτύπος αντλίας με προ-στρέψη - ο στάτορας (βάση του ακροφυσίου) βρίσκεται μπροστά από τον ρότορα.
-υποκινητήςτύπου αντλίας με επακόλουθο spin-up όταν ο ρότορας βρίσκεται μπροστά από τον στάτορα.
τύποι πρόωσης με εκτόξευση αντλίας
1) - ρότορας; 2) - ακροφύσιο? 3 - στάτορας? 4) - βάση του ακροφυσίου. 5) - βάση στάτορα του ακροφυσίου.
Οι ιδιότητες και των δύο τύπων πρόωσης είναι ίδιες, αλλά υποκινητήςΟ τύπος αντλίας με προ-στρέψη έχει καλύτερα χαρακτηριστικά σπηλαίωσης, αν και είναι δομικά πιο περίπλοκος.
υδραυλική πρόωση
Σε ένα σύστημα πρόωσης υδροτζετ, η ενέργεια του πεπιεσμένου αέρα ή των προϊόντων καύσης που παρέχονται στον αγωγό νερού μέσω ενός ακροφυσίου χρησιμοποιείται για την επιτάχυνση της ροής του νερού. Ένα χαρακτηριστικό γνώρισμα τέτοιων συσκευών είναι η απουσία γραμμής άξονα και μηχανικού στοιχείου εργασίας. Υπάρχουν:
θερμικός- άμεση ροή (το μείγμα ατμού-νερού σχηματίζεται σε θάλαμο στον οποίο τροφοδοτείται ατμός ή ζεστό αέριο, δημιουργώντας μια κινητήρια δύναμη).
παλλόμενος(τύπος εμβόλου με παλλόμενο θάλαμο καύσης αερίου-νερού, με αντιδραστικό σωλήνα αερίου-νερού εκρηκτικού τύπου κ.λπ.).
εκτίναξηκαι άλλα που χρησιμοποιούν την ενέργεια του ψυχρού συμπιεσμένου αερίου, επιταχύνοντας τη ροή του μίγματος νερού-αέρα. Χρησιμοποιείται στη ναυπηγική πολιτική.
ΠΩΣ ΓΙΝΟΝΤΑΙ ΟΙ ΠΡΟΠΕΛΕΣ
Το περισσότερο μεγάλες προπέλεςφτάνουν στο ύψος ενός τριώροφου κτιρίου και η κατασκευή τους απαιτεί μοναδικές δεξιότητες. Την εποχή που δημιουργήθηκε το βιδωτό ατμόπλοιο " SS Μεγάλη Βρετανία«Χρειάστηκαν έως και 10 ημέρες για να κατασκευαστούν τα καλούπια της προπέλας. Σήμερα, χάρη στη διαθεσιμότητα της τεχνολογίας υπολογιστών, ένας αυτοματοποιημένος χειριστής το κάνει αυτό σε μερικές ώρες. Το σχήμα της προπέλας εισάγεται στον υπολογιστή και ένα τρυπάνι με διαμάντια στο άκρο του χειριστή κόβει ένα τέλειο αντίγραφο της λεπίδας από τεράστια μπλοκ αφρού με ακρίβεια 1 mm. Ένα μείγμα άμμου και τσιμέντου τοποθετείται στη συνέχεια στο έτοιμο μοντέλο για να δημιουργήσει μια ακριβή εντύπωση. Αφού κρυώσει το σκυρόδεμα, το καλούπι, που αποτελείται από δύο μισά, ενώνεται μεταξύ τους και χύνεται λιωμένο μέταλλο στους 3000 βαθμούς Η προπέλα δεν μπορεί να κατασκευαστεί από τίποτα. Η προπέλα πρέπει να είναι αρκετά δυνατή ώστε να αντέχει χιλιάδες τόνους πίεσης χωρίς να διαβρώνεται στο αλμυρό θαλασσινό νερό. Τα πιο κοινά υλικά έλικας είναι ο χάλυβας, ο ορείχαλκος και ο μπρούτζος. Τα τελευταία χρόνια, τα πλαστικά έχουν αρχίσει να χρησιμοποιούνται για τον ίδιο σκοπό.
Ένα κράμα μη σιδηρούχων μετάλλων για έλικες, που ονομάζεται " kunial" Έχει την αντοχή του χάλυβα, αλλά αντιστέκεται στη διάβρωση πολύ καλύτερα. Kunialμπορεί να παραμείνει στο νερό για δεκαετίες χωρίς να σκουριάσει. Για να δοθεί εξαιρετική ακρίβεια στο κράμα, πρέπει να προστεθούν 5% νικέλιο και 5% αλουμίνιο σε 80% χαλκό, καθώς και 10% άλλα μέταλλα. Η τήξη πραγματοποιείται σε θερμοκρασία 3200 βαθμών.
Αφού περάσει ο ποιοτικός έλεγχος, ένα «κοκτέιλ» λιωμένων μετάλλων χύνεται σε ένα καλούπι. Για να αποφευχθεί η είσοδος αέρα στη δομή, το μέταλλο χύνεται σε ομοιόμορφο ρεύμα. Μετά από δύο ημέρες η μούχλα κρυώνει. Στη συνέχεια οι λεπίδες απελευθερώνονται από το καλούπι.
Η απόδοση μιας προπέλας εξαρτάται από το λείο και βελτιωμένο σχήμα των πτερυγίων. Η επιφάνεια του τμήματος που χυτεύεται από το καλούπι είναι ατελής και καλύπτεται με κρούστα χύτευσης. Ένας μετρητής λέιζερ χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό του πάχους του στρώματος. Μετά από αυτό, η περίσσεια του στρώματος αφαιρείται χρησιμοποιώντας έναν κόφτη καρβιδίου βολφραμίου. Ο έλικας στη συνέχεια γυαλίζεται σε μια τέλεια λεία επιφάνεια μέχρι να γίνει 1,6 μm. Ως αποτέλεσμα, η επιφάνεια αποκτά την ομαλότητα του γυαλιού.
Βίδα προπέλας- το προϊόν είναι καθαρά ατομικό και για κάθε σύγχρονο σκάφος ή πλοίο πρέπει να έχει το βέλτιστο σχήμα ώστε να ολισθαίνει και να συλλαμβάνει την απαιτούμενη ποσότητα ενέργειας, λαμβάνοντας υπόψη τις συνθήκες λειτουργίας. Το κύριο πρόβλημα όλων των ελίκων είναι ΣΠΗΛΑΙΩΣΗ. Το θέμα είναι ότι κάτω από το νερό, όταν περιστρέφονται στις λεπίδες, εμφανίζεται μια περιοχή χαμηλής πίεσης, στην οποία το νερό αρχίζει κυριολεκτικά να βράζει, ακόμη και σε χαμηλές θερμοκρασίες. Επομένως, οι έλικες δοκιμάζονται σε ειδικές βάσεις, όπου επιλέγονται οι βέλτιστες παράμετροι λειτουργίας της έλικας και ελέγχεται η σωστή γωνία πτερυγίων.
Όσο λυπηρό κι αν είναι, αλλά απίστευτα όμορφο προπέλεςκαταδικασμένος σε σκληρή δουλειά, κρυμμένος από τα ανθρώπινα μάτια κάτω από τα κύματα της θάλασσας κινητέςπαίζει πρωταγωνιστικό ρόλο βίδα προπέλας, και δεν υπάρχει ακόμη λόγος να πιστεύουμε ότι θα βρεθεί πιο αποτελεσματικός αντικαταστάτης του τα επόμενα χρόνια.
Αφρικάανς Αλβανικά Αραβικά Αρμενικά Αζερμπαϊτζάν Βάσκια Λευκορωσικά Βουλγαρικά Καταλανικά Κινέζικα (Απλοποιημένα) Κινέζικα (Παραδοσιακά) Κροατικά Τσεχικά Δανικά Γλώσσα ανίχνευσης Ολλανδικά Αγγλικά Εσθονικά Φιλιππινέζικα Φινλανδικά Γαλλικά Γαλικιανά Γεωργιανά Γερμανικά Ελληνικά Αϊτινά κρεολικά Εβραϊκά Χίντι Ουγγρικά Ισλανδικά Ινδονησιακά Ιταλικά Ιαπωνικά Κορεατικά Λατινικά Λιθουανικά Μακεδονικά Μαλαισιανά Νορβηγικά Περσικά Πολωνικά Πορτογαλικά Ρουμάνικα Ρώσικα Σερβικά Σλοβακικά Σλοβενικά Ισπανικά Σουαχίλι Σουηδικά Τουρκικά Ουρντού Βιετναμέζικα Ουαλικά Γίντις ⇄ Αφρικάαν Αλβανικά Αραβικά Αρμενικά Αζερμπαϊτζάν Βασκικά Λευκορωσικά Βουλγαρικά Καταλανικά Κινέζικα (Απλοποιημένα) Κινέζικα (Παραδοσιακά) Κροατικά Τσεχικά Δανικά Ολλανδικά Εσθονικά Φιλιππινέζικα Φιλανδικά Γαλλικά Γαλικιανά Γεωργιανά Γερμανικά Αϊτινά Κρεολικά Εβραϊκά Χίντι Ουγγρικά Ισλανδικά Ινδονησιακά Ιρλανδικά Ιταλικά Ιαπωνικά Κορεατικά Λατινικά Λιθουανικά Μακεδονικά Μαλαισιανά Μαλτέζικη Νορβηγία Περσικά Πολωνικά Πορτογαλικά Ρουμάνικα Ρώσικα Σερβικά Σλοβακικά Σλοβενικά Ισπανικά Σουαχίλι Ταϊλανδικά Τουρκικά Ουρντού Βιετναμέζικα Γίντις
Αγγλικά (αυτόματη ανίχνευση) » Ρωσικά
Επιλογή γεωμετρικών χαρακτηριστικών, αριθμός βιδών και φορά περιστροφής τους. Για τα πλοία θαλάσσιας μεταφοράς, η απόδοση της προπέλας συνήθως αυξάνεται με τη διάμετρό της. Αυτό εξηγείται από τη μείωση του συντελεστή φορτίου σε σταθερές τιμές της ταχύτητας στάσης και κίνησης. Επομένως, η διάμετρος της προπέλας επιλέγεται όσο το δυνατόν μεγαλύτερη από την προϋπόθεση της τοποθέτησής της στο πρυμναίο άκρο του σκάφους. Ως πρώτη προσέγγιση, για μια έλικα στο DP ενός σκάφους, μπορεί κανείς να λάβει D = (0,680,75) T, για μια ενσωματωμένη έλικα, με εγκατάσταση δύο αξόνων, D = (0,62 0,70) T, όπου T είναι το βύθισμα του σκάφους.
Κατά την επιλογή του αριθμού των πτερυγίων της έλικας, καθοδηγούνται από εκτιμήσεις, έτσι ώστε οι συχνότητες της λεπίδας και της διπλής λεπίδας να μην συμπίπτουν με τις φυσικές συχνότητες των τριών πρώτων τόνων δόνησης της γάστρας και των κύριων δομών της. Σε αυτή την περίπτωση, είναι δυνατό να αποφευχθεί η έντονη δόνηση της γάστρας που προκαλείται από τη λειτουργία της προπέλας. Εάν δεν είναι διαθέσιμες πληροφορίες σχετικά με τις υποδεικνυόμενες συχνότητες, για τους έλικες στο DP πάρτε το Z p 4 και για τις εποχούμενες, ανάλογα με το φορτίο: για K dt >2 (ή K nt >1), που αντιστοιχεί σε ελαφρώς φορτισμένους έλικες, πάρτε Z p = 3, για μικρότερες τιμές αυτών των συντελεστών
Zp = 4. Μια παράλογη αύξηση του Zp είναι παράλογη για δύο λόγους: η πολυπλοκότητα της κατασκευής της βίδας αυξάνεται και η απόδοσή της μειώνεται ελαφρώς. Η τελευταία περίσταση συμβαίνει λόγω του γεγονότος ότι για να εξασφαλιστεί ίσο περιθώριο σπηλαίωσης, η αύξηση του αριθμού των λεπίδων συνεπάγεται αύξηση της αναλογίας του δίσκου.
Το σχετικό πάχος της λεπίδας στο ευρύτερο σημείο (r = 0,6 - 0,7) δεν πρέπει να υπερβαίνει την οριακή τιμή b max, μέχρι την οποία η απόδοση είναι ακόμα αποδεκτή. Με την επιφύλαξη αυτής της προϋπόθεσης, η ελάχιστη αναλογία δίσκου εξασφαλίζει την αντοχή της βίδας
όπου d H, D είναι η διάμετρος της πλήμνης και της βίδας, αντίστοιχα, m. bmax =0,080,09; συντελεστής m, λαμβανομένων υπόψη των συνθηκών λειτουργίας της προπέλας (m=-1,15 για πλοία μεταφοράς· m=1,5 για ρυμουλκά, m = 1,75 για πλοία που πετούν πάγο, m = 2,0 για παγοθραυστικά). T—βιδωτή στοπ, kN; [y] - επιτρεπόμενες τάσεις, για έλικες πλοίων μεταφοράς μπορούν να ληφθούν [y] = 6·10 4 kPa.
Η αύξηση της αναλογίας του δίσκου οδηγεί σε μείωση της απόδοσης. Επομένως, επιλέγεται έτσι ώστε να πληροί τις απαιτήσεις διασφάλισης αντοχής (20.1) και απουσίας επιβλαβών επιπτώσεων της σπηλαίωσης (19.24). Κατά κανόνα, το τελευταίο είναι καθοριστικό για τις προπέλες των μεταφορικών πλοίων.
Ο συντελεστής πρόωσης της προπέλας στο DP είναι συνήθως μεγαλύτερος από ό,τι στη θέση επί του σκάφους. Από αυτή την άποψη, θα πρέπει να προτιμάται η εγκατάσταση με έναν άξονα έναντι μιας εγκατάστασης πολλαπλών αξόνων. Το τελευταίο, ωστόσο, υποστηρίζεται από αυξημένη ικανότητα επιβίωσης και ελιγμών, και τη δυνατότητα εφαρμογής μερικών τρόπων λειτουργίας.
Κατά την επιλογή του αριθμού των ελίκων, οι ακόλουθες περιστάσεις μπορεί επίσης να είναι καθοριστικές: η διαθεσιμότητα κατάλληλων κινητήρων, η δυνατότητα ορθολογικής τοποθέτησής τους στο περίβλημα, το αρχικό κόστος της εγκατάστασης και η λειτουργία της.
Όσον αφορά τα πλοία θαλάσσιων μεταφορών, εδώ επικρατούν οικονομικοί προβληματισμοί, γι' αυτό και τα περισσότερα από αυτά είναι μονοαξονικά. Η εξαίρεση είναι τα μεγάλα ταχύπλοα: επιβατηγά και φορτηγά σκάφη, κ.λπ. Η απαιτούμενη ισχύς μπορεί να είναι πολύ μεγάλη για να επιτευχθεί σε μία μονάδα ή να υποστεί αποτελεσματική επεξεργασία από μία προπέλα.
Η φορά περιστροφής της προπέλας δεν επηρεάζει την απόδοσή της. Για σκάφη με ένα ρότορα, καθορίζεται από τον εγκατεστημένο κινητήρα. Οι πλευρικοί έλικες πρέπει να περιστρέφονται σε αντίθετες κατευθύνσεις για να αποτρέψουν το πλοίο από την πτώση από την ευθεία πορεία. Πιστεύεται ότι για να αποφευχθεί η είσοδος αιωρούμενων αντικειμένων μεταξύ του σώματος και των ελίκων, η περιστροφή των τελευταίων θα πρέπει να είναι εξωτερική, δηλαδή οι λεπίδες στην επάνω θέση να απομακρύνονται από το σώμα.
Επιλογή ελίκων σύμφωνα με διαγράμματα. Ο σχεδιασμός ελίκων για πλοία μεταφοράς, κατά κανόνα, καταλήγει στην επιλογή της βέλτιστης προπέλας. Ταυτόχρονα, πρέπει να έχει την απαραίτητη αντοχή και να ικανοποιεί την προϋπόθεση της απουσίας αρνητικών συνεπειών της σπηλαίωσης. Στην περίπτωση που είναι απαραίτητο να παρασχεθεί ένα σκάφος με δεδομένη ταχύτητα, η βέλτιστη του έλικα σημαίνει την ελάχιστη ισχύ της μηχανικής εγκατάστασης. Δεδομένων των χαρακτηριστικών του κινητήρα, η βέλτιστη έλικα επιτρέπει στο πλοίο να κινείται με την υψηλότερη ταχύτητα.
Όλα τα προβλήματα που σχετίζονται με το σχεδιασμό μιας προπέλας, συμπεριλαμβανομένου του βέλτιστου, μπορούν να λυθούν αποτελεσματικά χρησιμοποιώντας διαγράμματα για τον υπολογισμό των ελίκων. Η αρχική πληροφορία σε αυτή την περίπτωση είναι τα γνωστά γεωμετρικά στοιχεία της προπέλας: D max, Z p, A e /A q και χαρακτηριστικά αλληλεπίδρασης W T, t, i Q. Σχεδόν ολόκληρη η ποικιλία των εργασιών για το σχεδιασμό ελίκων μπορεί να περιοριστεί σε τέσσερις κύριους τύπους, καθένας από τους οποίους χρησιμοποιεί το δικό του σχέδιο σχεδίασης.
Σχήμα I. Δεδομένα: ταχύτητα πλοίου και? αντίσταση σχεδίασης R, διάμετρος έλικας D. Η βέλτιστη έλικα βρίσκεται χρησιμοποιώντας τον συντελεστή ρύθμισης K dt (βλ. (18.8)), που υπολογίζεται λαμβάνοντας υπόψη το γεγονός ότι η έλικα λειτουργεί πίσω από το κύτος του πλοίου:
Στο διάγραμμα που αντιστοιχεί στα στοιχεία της εργασίας A e /A 0, Z p στη γραμμή K bt opt, βρείτε ένα σημείο που αντιστοιχεί στην υπολογισμένη τιμή (20,2) αυτού του συντελεστή και λάβετε τις τιμές P/D, J, Kt, z 0. Οι επιθυμητές τιμές της βέλτιστης ταχύτητας κινητήρα και ισχύος P S βρίσκονται χρησιμοποιώντας προφανείς τύπους:
όπου ζ D = z z 0 - συντελεστής προώθησης. z s - απόδοση μετάδοσης ισχύος.
Οι απώλειες ενέργειας στον άξονα εξαρτώνται από το μήκος του (ΜΟ στη μέση, στην πρύμνη, ενδιάμεση θέση) και ανέρχονται σε (1-3)%. Αντίστοιχα, με άμεση μετάδοση ισχύος: κινητήρας-άξονας-έλικας s - 0,99 - 0,97. Η παρουσία ενός πρόσθετου συνδέσμου - μηχανικού κιβωτίου ταχυτήτων ή ζεύξης ρευστού - αυξάνει τις απώλειες ισχύος, ενώ s = 0,940,96. Ακόμη χαμηλότερες τιμές απόδοσης εμφανίζονται με την ηλεκτρική μετάδοση ισχύος (γεννήτρια ντίζελ-ηλεκτρικός κινητήρας-άξονας-έλικας): z s = 0,880,90.
Η χρήση του συντελεστή K dt σημαίνει στην πραγματικότητα τη ρύθμιση του συντελεστή φορτίου και μαζί του το όριο του συντελεστή απόδοσης z 0, που περιορίζει τις δυνατότητες βελτιστοποίησης της προπέλας. Επομένως, το ίδιο πρόβλημα λύνεται συχνά χρησιμοποιώντας τον συντελεστή προδιαγραφής Knt.
Σχήμα 2. Οι αρχικές τιμές είναι ίδιες όπως στο σχήμα 1. Ορίζοντας μια σειρά τιμών για την ταχύτητα περιστροφής της βίδας n, για καθεμία από αυτές, λαμβάνοντας υπόψη την αλληλεπίδραση της βίδας και του περιβλήματος, προσδιορίζουμε
βρείτε το αντίστοιχο σημείο στη γραμμή K nt opt του διαγράμματος, κάντε το σχετικό βήμα J και, στη συνέχεια, διορθώστε το:
Αυτή η προσαρμογή είναι απαραίτητη για να ληφθεί υπόψη η επιρροή της γάστρας: λόγω του γεγονότος ότι t(J) τα μέγιστα των συναρτήσεων s 0 (J) και s D (J) δεν συμπίπτουν, δηλ. η διάμετρος της βέλτιστης προπέλα σε ελεύθερο νερό και πίσω από τη γάστρα δεν είναι ίδια. Η προσαρμογή του βηματισμού σημαίνει στην πραγματικότητα προσαρμογή της βέλτιστης διαμέτρου.
Για έλικες στο DP b = 1,05, για πλευρικές έλικες, όπου η επίδραση του κύτους είναι πιο αδύναμη, b = 1,03. Η ακολουθία περαιτέρω υπολογισμών είναι: J" Dopt Kt P/D με 0 P s· είναι πιο βολικό να εκτελούνται σε μορφή πίνακα.
Με βάση τα αποτελέσματα του υπολογισμού, σχεδιάζονται γραφικές εξαρτήσεις των Ps(n) και Dopt(n) και στη συνέχεια επιλέγεται ένας έλικας που παρέχει Ps min. Προφανώς, μόνο εκείνες οι επιλογές έχουν πρακτικό ενδιαφέρον για τις οποίες η Dopt< Dmax. Для винтов транспортных судов обычно искомый вариант P S min соответствует максимальной величине диаметра.
Ένα παράδειγμα εφαρμογής του καθορισμένου σχήματος για τον υπολογισμό της βέλτιστης προπέλας - βλέπε Πίνακας 22.2. Σχήμα 3. Δίνονται τα R, v, D και n. Βρίσκονται οι τιμές των K t και J (λαμβάνοντας υπόψη την αλληλεπίδραση), οι οποίες καθορίζουν μοναδικά τις συντεταγμένες του σημείου που αντιστοιχεί στην επιθυμητή βίδα. Οι τιμές P/D λαμβάνονται από το διάγραμμα, s 0 και στη συνέχεια υπολογίζεται η ισχύς της μηχανικής εγκατάστασης P s.
Το υπό εξέταση σχήμα αποκλείει τυχόν παραλλαγές η προκύπτουσα έλικα δεν είναι η βέλτιστη.
Στα παραπάνω διαγράμματα, καθορίζονται τα χαρακτηριστικά του αμαξώματος - ταχύτητα και αντίσταση, και η απαιτούμενη ισχύς είναι η ισχύς του κινητήρα. Τα διαγράμματα Corpus έχουν σχεδιαστεί για την επίλυση τέτοιων προβλημάτων.
Στην περίπτωση που καθορίζονται τα χαρακτηριστικά του κινητήρα, θα ήταν πιο λογικό να χρησιμοποιηθούν διαγράμματα μηχανών. Ωστόσο, αυτά τα προβλήματα μπορούν να λυθούν εξίσου αποτελεσματικά με τη βοήθεια διαγραμμάτων corpus.
Σχήμα 4. Αρχικά δεδομένα: εξάρτηση της αντίστασης του πλοίου από την ταχύτητα R(v) και χαρακτηριστικά της κύριας μηχανικής εγκατάστασης Ps, n.
Στην περιοχή της αναμενόμενης ταχύτητας, καθορίζονται αρκετές από τις τιμές της και για καθεμία από αυτές υπολογίζεται ο συντελεστής της εργασίας Cat. Ο περαιτέρω υπολογισμός είναι πανομοιότυπος με αυτόν στο Σχήμα 2. Έχοντας κατασκευάσει τις εξαρτήσεις Ps (v), D(v) και P/D = f(v) με βάση τα δεδομένα του, βρίσκουμε τα απαιτούμενα χαρακτηριστικά της προπέλας στο σημείο όπου η ισχύς είναι ίση με το δεδομένο P s (v) = P s πίσω Σε αυτή την υλοποίηση, θεωρείται ότι η διάμετρος του κοχλία δεν είναι περιορισμένη. Στην πιο ενδιαφέρουσα περίπτωση από πρακτικής άποψης, η διάμετρος της βίδας έχει πάντα ένα ανώτερο όριο D max. Στη συνέχεια, για ταχύτητες με τις οποίες Dopt Dmax, ο υπολογισμός πραγματοποιείται σύμφωνα με το σχήμα 2 και για Dopt > Dmax - σύμφωνα με το σχήμα 3. Στην τελευταία περίπτωση, λαμβάνεται D = D max και η επιλεγμένη έλικα, αυστηρά, θα δεν είναι πλέον η βέλτιστη.
Για ένα παράδειγμα τέτοιου υπολογισμού, δείτε τον Πίνακα 22.3, στις τέσσερις πρώτες στήλες του οποίου Dopt< Dmax и принимается D = Dopt, а в пятом Dopt >Dmax, και ως εκ τούτου D=Dmax γίνεται αποδεκτό. Στην τελευταία περίπτωση, η απόδοση της προπέλας διαφέρει ελάχιστα από 30max, αφού οι διαφορές σε Dopt και Dmax είναι επίσης μικρές. Ωστόσο, εάν ο περιορισμός της διαμέτρου της προπέλας για δεδομένα χαρακτηριστικά κινητήρα (P s, n) οδηγεί σε σημαντική μείωση του συντελεστή πρόωσης, τότε το ζήτημα της μείωσης της ταχύτητας περιστροφής επιλύεται. Αυτή η κατάσταση είναι δυνατή όταν για κάποιο λόγο δεν είναι δυνατή η επιλογή κατάλληλου κινητήρα. Σε αυτή την περίπτωση, ο υπολογισμός της προπέλας μπορεί να πραγματοποιηθεί σύμφωνα με το σχήμα I για πολλές ταχύτητες.
Συνήθως, ο σχεδιασμός της προπέλας πραγματοποιείται σε διάφορα στάδια. Στο πρώτο στάδιο προσδιορίζονται οι κύριες γεωμετρικές παράμετροι (D, A E /A 0, Z p) και οι συντελεστές αλληλεπίδρασης μεταξύ της έλικας και του σώματος (Wt, t, i q). Στη συνέχεια, υπολογίζεται ένας έλικας που παρέχει σε ένα δεδομένο σκάφος μια δεδομένη ταχύτητα (σχήματα 1 ή 2) και βρίσκονται τα απαραίτητα χαρακτηριστικά (P s, n) της κύριας μηχανικής εγκατάστασης. Στη συνέχεια, επιλέξτε τον κινητήρα του οποίου η ισχύς και η ταχύτητα περιστροφής πληρούν καλύτερα τις απαιτήσεις. Στο τελικό στάδιο, υπολογίζεται η προπέλα, παρέχοντας στο σχεδιασμένο σκάφος τον επιλεγμένο κινητήρα με τη μέγιστη δυνατή ταχύτητα.
Για να επιλέξετε έναν κινητήρα, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε καταλόγους εγχώριων και ξένων εταιρειών, καθώς και τον πίνακα 20.1, ο οποίος δείχνει τα κύρια χαρακτηριστικά ορισμένων ναυτικών κινητήρων ντίζελ χαμηλής ταχύτητας που παράγονται από την κοινοπραξία MAN-Burmeister και Wein. Οι κινητήρες εσωτερικής καύσης αυτής της εταιρείας χρησιμοποιούνται ευρέως σε εγχώρια πλοία.
Υπολογισμός προπέλας με χρήση της θεωρίας δίνης. Ο σχεδιασμός ελίκων με χρήση διαγραμμάτων έχει επίσης μειονεκτήματα: η βέλτιστη προπέλα επιλέγεται εντός της υπό εξέταση σειράς και η ανομοιομορφία του πεδίου ταχύτητας πίσω από το κύτος του πλοίου δεν λαμβάνεται υπόψη. Λόγω της πρώτης περίστασης, η επίτευξη της μέγιστης δυνατής απόδοσης δεν είναι εγγυημένη. Το τελευταίο είναι ιδιαίτερα σημαντικό για προπέλες πλοίων υψηλής ταχύτητας. Αυτά τα μειονεκτήματα μπορούν να αποφευχθούν χρησιμοποιώντας τη θεωρία στροβιλισμού της προπέλας. Βασίζεται στη θεωρία των πτερυγίων στροβιλισμού, στην οποία η επίδραση της πτέρυγας στο περιβάλλον υγρό αντικαθίσταται από την επίδραση μιας ισοδύναμης δίνης. Από την πορεία της υδρομηχανικής είναι γνωστό ότι μια πτέρυγα άπειρου ανοίγματος με σταθερή χορδή μπορεί να αντικατασταθεί από μια προσαρτημένη δίνη που έχει την ίδια κυκλοφορία. Μια πτέρυγα πεπερασμένου ανοίγματος αντικαθίσταται από μια δίνη σχήματος U σταθερής κυκλοφορίας, που αποτελείται από μια προσαρτημένη (εντός της πτέρυγας) δίνη και δύο ελεύθερες, που διαδίδονται στο άπειρο προς την κατεύθυνση της επερχόμενης ταχύτητας ροής. Εάν η χορδή δεν είναι σταθερή κατά μήκος του ανοίγματος των φτερών, αντικαθίσταται από μια προσαρτημένη δίνη μεταβλητής κυκλοφορίας και ελεύθερες δίνες που τρέχουν από κάθε σημείο σχηματίζουν ένα φύλλο δίνης. Και τέλος, το φτερό μπορεί να αντικατασταθεί από ένα σύστημα προσαρτημένων στροβίλων μεταβλητής κυκλοφορίας. Το τελευταίο σχέδιο είναι πιο κατάλληλο για φαρδιά φτερά πολύπλοκου σχήματος.
Αυτές οι πράξεις έχουν έναν στόχο - χρησιμοποιώντας το θεώρημα Biot-Savart για τον προσδιορισμό των ταχυτήτων που προκαλούνται από τις ελεύθερες δίνες σε οποιοδήποτε σημείο της ροής. Αυτές οι ταχύτητες κατευθύνονται κάθετα προς την επερχόμενη ταχύτητα ροής. Οδηγούν σε μείωση της γωνίας προσβολής - μια λοξότμηση ροής, η οποία συνεπάγεται μείωση της ανύψωσης της πτέρυγας και αύξηση της έλξης της. Έτσι, το καθήκον του προσδιορισμού των δυνάμεων που δρουν σε ένα φτερό πεπερασμένου ανοίγματος πρακτικά καταλήγει στην εύρεση των ταχυτήτων που προκαλούνται από τις ελεύθερες δίνες. Τα πτερύγια είναι τα ίδια φτερά με χαμηλό λόγο διαστάσεων, επομένως, η θεωρία του στροβίλου μπορεί να χρησιμοποιηθεί με επιτυχία για τον υπολογισμό της προπέλας. Αυτή η ιδέα εκφράστηκε για πρώτη φορά στις αρχές του αιώνα μας από τον Ν. Ε. Ζουκόφσκι, ο οποίος θεωρείται ο ιδρυτής της θεωρίας της δίνης της προπέλας. Με τη βοήθειά του, επιλύονται και τα δύο προβλήματα: άμεση - επαλήθευση και αντίστροφη - υπολογισμός σχεδιασμού της προπέλας. Και στις δύο περιπτώσεις λαμβάνονται υπόψη τα επιμέρους χαρακτηριστικά του πεδίου ταχύτητας πίσω από το κύτος του πλοίου.
Πίνακας 20.1 Χαρακτηριστικά ορισμένων ναυτικών κινητήρων ντίζελ χαμηλής ταχύτητας (LSD)
|
Μάρκα ντίζελ |
Ταχύτητα περιστροφής n, σ.α.λ |
Συνολική ισχύς R χιλιάδες kW, με τον αριθμό των κυλίνδρων |
||||||||
Σημειώσεις: 1. Οι κινητήρες τύπου DKRN είναι δίχρονοι σταυρωτά, με υπερσυμπίεση αερίου, οι αριθμοί πίσω από τον χαρακτηρισμό του γράμματος υποδεικνύουν τη διάμετρο του κυλίνδρου και τη διαδρομή του εμβόλου, βλ.
- 2. Ο πίνακας δείχνει τις ονομαστικές τιμές της ισχύος RZ και της ταχύτητας περιστροφής pn.
- 3. Παράδειγμα καταγραφής των χαρακτηριστικών ενός 12κύλινδρου κινητήρα: 12 DKRN 90/292, P SH = 34.900 kW, p n = 58 rpm.
Προϋπόθεση για τη βελτιστοποίηση της προπέλας κατά τον υπολογισμό του σχεδιασμού της είναι η επίτευξη του υψηλότερου συντελεστή πρόωσης ενώ πληρούνται οι απαιτήσεις της εργασίας και η απουσία επιβλαβών συνεπειών της σπηλαίωσης. Με άλλα λόγια, σχεδιάζεται μια προπέλα που είναι προσαρμοσμένη σε μια δεδομένη σχετική ροή. Ως αποτέλεσμα αυτού του υπολογισμού, λαμβάνονται τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά της προπέλας - η κατανομή της σχετικής καμπυλότητας του προφίλ της λεπίδας και ο λόγος βήματος κατά μήκος της ακτίνας: και
Το αποτέλεσμα του υπολογισμού επαλήθευσης είναι η κατανομή φορτίου κατά μήκος της ακτίνας μιας προπέλας δεδομένης γεωμετρίας ως συνάρτηση του τρόπου λειτουργίας της και της σχετικής προόδου:
Με τη σειρά τους, αυτές οι εξαρτήσεις καθιστούν δυνατό τον εντοπισμό των δυνάμεων που δρουν σε μεμονωμένες λεπίδες:
και για τη βίδα συνολικά:
Η έκφραση (20.6) λαμβάνει υπόψη ότι στη γενική περίπτωση, όταν λειτουργεί σε ένα ανομοιόμορφο πεδίο ταχύτητας, οι στάσεις και οι ροπές που δημιουργούνται από μεμονωμένα πτερύγια δεν είναι ίδιες.
Υπολογίζοντας την ώθηση και τη ροπή για διάφορες σταθερές τιμές της σχετικής προώθησης της προπέλας, είναι δυνατό να ληφθεί το GDC της σε ελεύθερο νερό.
Ο υπολογισμός επαλήθευσης μιας προπέλας χρησιμοποιείται ευρέως για την ανάλυση της αντοχής της, τον έλεγχο της σπηλαίωσης και τη μελέτη περιοδικών δυνάμεων που εμφανίζονται στα πτερύγια σε ένα ανομοιόμορφο πεδίο ταχύτητας.
Προπέλες πάγου και τα χαρακτηριστικά τους. Οι ακόλουθες ειδικές απαιτήσεις επιβάλλονται στους έλικες των παγοθραυστικών και των ενεργών πλοίων πλοήγησης πάγου: υψηλή αντοχή, διασφάλιση λειτουργίας σε συνθήκες πάγου, επαρκής απόδοση κατά την κίνηση προς τα εμπρός και προς τα πίσω σε χαμηλές ταχύτητες, δηλαδή σε λειτουργίες κοντά στην πρόσδεση. Είναι επιθυμητό οι έλικες να έχουν αφαιρούμενα πτερύγια, η αντικατάσταση των οποίων, σε περίπτωση βλάβης, μπορεί να γίνει με μέσα του πλοίου. Στην οικιακή πρακτική, οι έλικες πάγου που αναπτύχθηκαν από τον M. A. Ignatiev χρησιμοποιούνται ευρέως. Αυτοί οι έλικες έχουν τέσσερις λεπίδες - σπάζοντας έναν από τους μεγάλους πάγους. Το περίγραμμα της ευθυγραμμισμένης επιφάνειας έχει συμμετρικό σχήμα, το προφίλ διατομής της λεπίδας είναι αμφίκυρτο, παρέχοντας αντοχή και επαρκή απόδοση στην αντίστροφη κίνηση. Η αυξημένη διάμετρος πλήμνης dн = 0,28 επιτρέπει την τοποθέτηση αφαιρούμενων λεπίδων. Με βάση τη δοκιμή μιας σειράς μοντέλων, ο M. A. Ignatiev δημιούργησε διαγράμματα υπολογισμού για τη σχεδίαση ελίκων παγοθραυστικών (Z p = 4, A e / A 0 = 0,5, P/D = 0,41,2), τα οποία βρίσκονται σε ειδικές βιβλιογραφία.
Κατά το σχεδιασμό ελίκων παγοθραυστικών, τα στοιχεία τους επιλέγονται με τέτοιο τρόπο ώστε στη λειτουργία σχεδίασης να είναι δυνατή η εξασφάλιση μέγιστης έμφασης ανά μονάδα ισχύος της κύριας μηχανικής εγκατάστασης. Ο τρόπος σχεδίασης συνήθως θεωρείται ότι είναι ο τρόπος κίνησης σε βαρύ ή ακραίο πάγο με χαμηλή ταχύτητα.
Για μια δεδομένη ισχύ κινητήρα και διάμετρο έλικας, η μέγιστη ειδική ώθηση επιτυγχάνεται υπό την προϋπόθεση
Στη συνέχεια, η επιλογή της έλικας πάγου καταλήγει στην κατασκευή ενός διαγράμματος της εξάρτησης q = f(P/D) με βάση τα δεδομένα στην υπολογισμένη τιμή της σχετικής προόδου. Το μέγιστο αυτής της λειτουργίας αντιστοιχεί στη βέλτιστη αναλογία βημάτων από τις υποδεικνυόμενες θέσεις. Για τους έλικες πάγου, το υπολογιζόμενο βήμα βρίσκεται εντός της περιοχής J = 00,2, ο βέλτιστος λόγος βήματος είναι P/D = 0,700,80.
Η διάμετρος της προπέλας του παγοθραυστικού επιλέγεται να είναι η μέγιστη δυνατή και η συγκεκριμένη ώθηση θα πρέπει επίσης να είναι μέγιστη. Ωστόσο, η πρακτική κατέστησε δυνατή την ανάπτυξη συστάσεων: για να μειωθεί η πιθανότητα αλληλεπίδρασης της προπέλας με μεγάλους παγετώνες που επιπλέουν στην επιφάνεια του νερού, ο άξονάς της πρέπει να είναι αρκετά βαθύς, κάτι που είναι δυνατό υπό την προϋπόθεση ότι η διάμετρος δεν υπερβαίνει το (55-60)% του βυθίσματος.
Μεγάλη ισχύς που παρέχεται στην έλικα πάγου, αυξημένο πάχος της λεπίδας, μικρές τιμές της σχετικής προόδου σε συνθήκες λειτουργίας - όλα αυτά συμβάλλουν στην εμφάνιση σπηλαίωσης. Ο κύριος τρόπος διαχωρισμού του είναι η αύξηση της αναλογίας του δίσκου.
Όταν λειτουργεί σε πάγο, το GDC της προπέλας αλλάζει σημαντικά: η ώθηση πέφτει, η ροπή αυξάνεται και η απόδοση μειώνεται αισθητά. Μια αξιόπιστη αξιολόγηση αυτών των αλλαγών είναι ένα από τα προβλήματα που προκύπτουν κατά τον υπολογισμό των ελίκων πάγου. Ο σχεδιασμός περιπλέκεται επίσης από το γεγονός ότι δεν υπάρχουν πρακτικά συστηματικά δεδομένα για την αλληλεπίδραση της προπέλας και του κύτους σε μια ροή νερού-πάγου.
Οι έλικες για πλοία ενεργού πλοήγησης στον πάγο καταλαμβάνουν μια ενδιάμεση θέση μεταξύ των ελίκων των πλοίων μεταφοράς και των παγοθραυστικών.
Σήμερα, τα παγοθραυστικά χρησιμοποιούν κυρίως προπέλες σταθερού βήματος (FPP). Η καλύτερη κίνηση σε αυτή την περίπτωση είναι ένας ηλεκτροκινητήρας προπέλας, ο οποίος παρέχει σημαντική αύξηση της ροπής στον άξονα όταν η έλικα αλληλεπιδρά με τον πάγο και έτσι μειώνει την πιθανότητα εμπλοκής της προπέλας. Επιπλέον, ο ηλεκτροκινητήρας μειώνει τον χρόνο αντιστροφής και αυξάνει την ικανότητα ελιγμών του σκάφους. Επομένως, ακόμη και παρά τις αρκετά υψηλές απώλειες ισχύος στη μετάδοση, η ηλεκτρική πρόωση χρησιμοποιείται ευρέως σε παγοθραυστικά και ενεργά σκάφη πλοήγησης στον πάγο.
Πρόσφατα, υπήρξε μια τάση να χρησιμοποιούνται έλικες σε αυτά τα σκάφη, συμπεριλαμβανομένων των ακροφυσίων. Η χρήση τέτοιων ελίκων σε συνδυασμό με κινητήρα ή στρόβιλο εσωτερικής καύσης θα μειώσει τις απώλειες ενέργειας στη μετάδοση. Το εξάρτημα παρέχει αυξημένη έμφαση στα αγκυροβόλια, έλεγχο των λεπίδων - επαρκή ευελιξία. Ωστόσο, μια τέτοια εγκατάσταση πρόωσης έχει επίσης ορισμένα σημαντικά μειονεκτήματα: θραύσματα πάγου που εισέρχονται στο ακροφύσιο οδηγούν σε απότομη αύξηση των κραδασμών του άκρου της πρύμνης. το αρχικό κόστος, τη λειτουργία και την επισκευή σε περίπτωση βλάβης της προπέλας CV είναι σημαντικά υψηλότερο από αυτό μιας σταθερής προπέλας,
Αντοχή ελίκων. Η λεπίδα είναι ένα ελικοειδές κέλυφος με μεταβλητό πλάτος, πάχος και καμπυλότητα κατά μήκος της ακτίνας. Μπορεί να θεωρηθεί ως δοκός προβόλου, άκαμπτα ενσωματωμένη στο ριζικό τμήμα. Υπό την επίδραση εξωτερικών φορτίων: ώθηση, αντίσταση στην περιστροφή, φυγόκεντρες δυνάμεις, η λεπίδα υπόκειται σε στρέψη, κάμψη, τέντωμα, δηλ. βιώνει μια πολύπλοκη κατάσταση καταπόνησης. δεν αποτελούν πολύ μεγάλο κίνδυνο και δεν μπορούν να μπουν στο χώρο μεταξύ των λεπίδων
Ο υπολογισμός της αντοχής μιας λεπίδας, ως συνήθως, περιλαμβάνει τρεις εργασίες: τον προσδιορισμό των εξωτερικών δυνάμεων και των εσωτερικών τάσεων, τον καθορισμό ενός λογικού περιθωρίου ασφαλείας.
Οι εξωτερικές δυνάμεις χωρίζονται συνήθως σε δύο κατηγορίες: στατικές και περιοδικές, οι οποίες προκύπτουν κυρίως λόγω της ανομοιομορφίας του πεδίου ταχύτητας.
Σήμερα, το πρόβλημα του προσδιορισμού των εξωτερικών δυνάμεων μπορεί να θεωρηθεί πρακτικά λυμένο. Για έναν έλικα δεδομένης γεωμετρίας, που λειτουργεί σε ένα δεδομένο πεδίο ταχύτητας, ένας υπολογισμός επαλήθευσης καθιστά δυνατό τον προσδιορισμό τόσο του μέσου όρου όσο και των τιμών πλάτους όλων των παραπάνω τύπων φορτίων που ενεργούν στη λεπίδα.
Η κατάσταση είναι κάπως πιο περίπλοκη με τον προσδιορισμό των εσωτερικών δυνάμεων, ωστόσο, για βίδες με όχι πολύ μεγάλη αναλογία δίσκου, υπάρχουν αρκετά αξιόπιστες μέθοδοι για τον υπολογισμό αυτών των τάσεων.
Οι υπολογισμοί που έγιναν για τις προπέλες πλοίων μεταφοράς δείχνουν...
Συμπερασματικά, σημειώνουμε ότι ο ακριβής προσδιορισμός των τάσεων στα πτερύγια υπό διάφορες συνθήκες λειτουργίας (αντίστροφη, κίνηση σε κύματα κ.λπ.) δεν είναι πάντα δυνατός ακόμα. Αυτό αντισταθμίζεται από σημαντικά περιθώρια ασφαλείας που εισάγονται κατά την εκχώρηση επιτρεπόμενων τάσεων.
Στα προκαταρκτικά στάδια του υπολογισμού της βίδας, η έκφραση (20.1) μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εκτίμηση της αντοχής της.
