Винт - поворотная насадка-стабилизатор

Проектирование комплекса винт - поворотная насадка-стабилизатор осуществляется исходя из удовлетворения одновременно требований ходкости и управляемости судна. Диаметр ГВ, коэффициенты раствора и расширения насадки определяются из расчета ходкости, а относительная длина и размеры стабилизатора - из требований управляемости. Если оптимальная относительная длина ходовой насадки равна 0,55-0.65, то относительную длину поворотной насадки увеличивают до 0.8 - 1.0. Конструктивно, комплекс покажем на рис. 2.15.

Рис. 2.15. Комплекс винт - поворотная насадка-стабилизатор.

Основными размерами комплекса являются:

- внутренний диаметр насадки;

- длина насадки;

- относительная длина насадки;

- удлинение насадки;

- характерная площадь насадки, выбираемая в зависимости от метода определения гидродинамических характеристик;

- площадь стабилизатора;

- высота стабилизатора;

- длина стабилизатора.

Стабилизатор ставится для снижения отрицательного момента на баллере насадки и улучшения устойчивости судна на курсе.

Изучение гидродинамических характеристик этих комплексов проводилось Р.Я. Першицем / 4, 5 / и А.Д. Гофманом / 6, 14 /. Р.Я. Першиц рекомендует определять их по формулам, форма которых остается такой же, как и при определении гидродинамических характеристик рулей. Гребной винт в поворотной насадке он рассматривает как единое целое и суммарную силу комплекса раскладывает на два слагаемых: , где - поперечная сила, создаваемая винтом и насадкой; - поперечная сила, создаваемая стабилизатором.

Поперечную гидродинамическую силу пары винт-насадка находят по следующей формуле:

, (2.58)

в которой коэффициент поперечной силы определяется по формуле:

; (2.59)

где

s_Р - коэффициент нагрузки ГВ комплекса по упору;

- расчетная площадь боковой поверхности насадки;

- скорость набегающего на комплекс потока воды.

Потерянный угол атаки насадки определяется по такой зависимости:

, (2.60)

в которой: c_К - коэффициент влияния корпуса, равный 1.0 при транцевой корме без дейдвуда; 0.7 при крейсерской корме и бортовом расположении насадки; 0.5 при крейсерской корме и диаметральной насадке; c_в - коэффициент влияния ГВ, определяемый по формуле: c_в = 0.752 - 0.052 s_р.

Величина коэффициента , определяемого по формуле (2.59) должна быть уменьшена на 10 % из-за возникновения поперечных сил засасывания на корпусе при переложенной насадке.

Стабилизатор можно рассматривать как не поворачивающийся руль, угол атаки которого возникает вследствие того, что угол выброса струи не совпадает с углом перекладки насадки. Величина угла атаки стабилизатора зависит от удлинения насадки. Чем больше , тем ниже эффективность стабилизатора. При > 1.0 стабилизатор практически не оказывает влияния на работу насадки.

Поперечная сила на стабилизаторе насадки, переложенной на угол определяется по формуле:

, (2.61)

в которой определяются как для руля за ГВ в НН.

А.Д. Гофман представил поперечную силу комплекса в виде суммы двух слагаемых: , где - поперечная сила, образующаяся за счет отклонения и реактивного действия струи ГВ; - поперечная сила насадки как кольцевого крыла.

Поперечная сила определяется по такой формуле:

(2.62)

В формуле (2.62) обозначено: - полезная тяга комплекса; - эмпирические коэффициенты, определяемые по графикам; - угол отклонения струи из насадки, определяемый по графикам / /.

Поперечная сила насадки как изолированного кольцевого крыла определяется по аналогичной для плоского крыла формуле: , в которой коэффициент определяется по графику / / или по эмпирической зависимости: , допускаемой к применению в интервале 0.40 < < 1.20.

При наличии стабилизатора к первым двум силам и необходимо прибавить поперечную силу стабилизатора .

Проведя вариации скорости движения судна и частоты вращения ГВ, можно убедиться, что зависимость поперечной силы поворотной насадки от этих параметров можно аппроксимировать зависимостями (2.56).