Способы предотвращения кавитации гребного винта.

Прежде всего следует назвать винты тандем, расположенные друг за другом на одном гребном валу. Как правило, это два винта, но известна конструкция и с тремя винтами. КПД винтов тандем всегда ниже, чем КПД эквивалентного одиночного винта, однако возможность существенного увеличения дискового отношения (в два раза и более) оправдывает применение этих винтов в отдельных случаях, когда все средства отдаления кавитации уже исчерпаны.

Предотвращению кавитации может теоретически способствовать и установка замедляющей направляющей насадки. В этом случае скорость протекания жидкости через диск гребного винта снижается, уменьшается и КПД комплекса по сравнению с КПД одиночного винта, однако с этим приходится мириться, чтобы избежать вредных последствий кавитации.

Снижение концевых потерь.

Все типы направляющих насадок предотвращают перетекание жидкости у края лопасти — это их дополнительный положительный эффект. Однако существуют конструкции, где эта цель — уменьшение концевых потерь (рис. 7.5) —

Концевые потери - вихри, сбегающие с лопастей и ступицы

Рис. 7.5. Концевые потери - вихри, сбегающие с лопастей и ступицы

гребного винта является основной. К ним относятся гребные винты с нагруженными концевыми сечениями лопасти (гребные винты без концевых вихрей). Края лопастей таких винтов снабжены концевыми шайбами специальной профилировки либо просто отогнуты на 90”. Устранение концевых потерь и одновременное уширение рабочих периферийных сечений лопасти приводит к повышению КПД винта. Улучшаются и кавитационные характеристики такого винта, снижается его виброактивность.

В последнее время находит применение еще один способ повышения эффективности гребного винта. В центре осевого вихря, генерируемого работающим гребным винтом, на обтекателе ступицы устанавливаются специально спрофилированные лопасти, играющие роль турбины, предназначенной для утилизации энергии этого вихря. Данная конструкция — осевая турбинка на обтекателе ступицы (ОТНОС) повышает КПД гребного винта на 2—4%.

Улучшение характеристик взаимодействия гребного винта и корпуса.

Здесь можно наметить два основных пути: приспособление гребного винта к заданному полю скоростей и направленное изменение характеристик потока в диске гребного винта.

Первый путь реализуется при проектировании гребного винта, приспособленного к попутному потоку. Недостатки — учитывается только осевая неравномерность поля скоростей, да и то осреднен- ная по окружности заданного радиуса.

Хорошие результаты получают при использовании гребных винтов с большой откидной лопастью (ГВ с БОЛ) (рис. 7.6). Такая форма контура практически не изменяет ГДХ гребного винта, однако при работе в неравномерном поле скоростей существенно снижает амплитуды гидродинамических давлений и уровень вибрации кормовой оконечности.

Направленное изменение поля скоростей в диске гребного винта может осуществляться пассивными (без подвода энергии) и активными средствами.

Один из вариантов — асимметричная кормовая оконечность (АКО), закручивающая поток в сторону, противоположную вращению гребного винта. В результате повышается пропульсивный коэффициент, снижается боковая сила, уводящая судно с курса. Опыт эксплуатации судов с АКО подтверждает их высокие экономические показатели.

В последние годы на судах транспортного флота все шире применяются предвинтовыс направляющие насадки (ПВНН). Они располагаются в кормовой оконечности судна, составляя с ним единое целое (рис. 7.7).

Гребной винт с БОЛ

Рис. 7.6. Гребной винт с БОЛ

Предвинтовая направляющая насадка

Рис. 7.7. Предвинтовая направляющая насадка

Конструкции ПВНН весьма разнообразны: их диаметр может быть и большим и меньшим, чем у гребного винта; они могут быть соосными с винтом и сдвинутыми вверх относительно его оси. Иногда в насадках устанавливается спрямляющий аппарат типа контрвинта. ПВНН увеличивают пропульсивный коэффициент, снижают кавитацию и виброактивность гребного винта, и все это без ухудшения маневренности судна и его реверсивных характеристик.

Ограниченное применение находят направляющие конструкции крыльевого типа, располагаемые на корпусе или кронштейнах гребного винта.

Активное выравнивание поля скоростей может осуществляться с помощью вспомогательных водометных движителей либо винтов малого диаметра, располагаемых перед основным гребным винтом. На сегодняшний день эти способы еще не находят применения в силу относительной конструктивной сложности и недостаточной изученности.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >