Файл: Корытов Н.В. Расчеты по динамике корабля учеб. пособие.pdf

Для сравнительной оценки гидродинамической эффектив­ ности изолированного корабельного движителя целесообраз­ но использовать коэффициент качества, равный отношению к. п. д. реального движителя к к. п. д. оптимального идеального движителя, т. е.

Чид При этом предполагается, что в обоих случаях коэффициент

нагрузки <эр имеет одно и то же значение. Величина £ Р зависит от коэффициента нагрузки движителя и его конст­ руктивных особенностей.

К.п. д. реального движителя вычисляется по формуле

РVp

i^IsnT' ( 2 Л 7 )

а величина к. п. д. идеального . движителя по формуле

Тогда для подсчета коэффициента качества может быть использована зависимость

^•b^rm^^W)- (2Л9)

Коэффициент качества, определяемый конструктивными особенностями движителя, всегда меньше единицы и зависит от коэффициента нагрузки. Как правило, наибольшее значе­ ние коэффициента качества можно получить прибр«• 0,3*0,35, в этом случае 4р =0,8*0,85.С уменьшением нагрузки быстро падает до 0 при б Р = 0 .

4.Характеристики взаимодействия гребного винта

скорпусом корабля

Корпус корабля, движущегося поступательно, и рабо-

38

тающий около него гребной винт представляют собой еди­ ный комплекс винт-корпус. Между частями такого комплекса возникает гидромеханическое взаимодействие. Сущность этого взаимодействия заключается в том, что:

1 ) на винт, работающий за корпусом корабля, набе­ гает поток воды, возмущенный движением корпуса, в ре­ зультате чего гидродинамические характеристики винта изменяются по сравнению с их значениями в свободной воде;

2) работающий винт оказывает влияние на величину давлений, действующих со стороны воды на кормовую око­ нечность корпуса, в результате чего изменяется сопро­ тивление воды движению корабля.

Установление гидродинамической связи между движи­ телем и корпусом корабля - весьма сложная теоретиче­ ская' задача гидродинамики. Поэтому в настоящее время для учета взаимодействия гребного винта с корпусом ко­ рабля применяется условный прием раздельного учета взаи­ модействия винта и корпуса. Гребной винт рассматривается как изолированный, но работающий в потоке, измененном движущимся корпусом юрабля. Корпус же корабля рассмат­ ривается в потоке, измененном работой гребного винта.

Попутный поток, движущийся корабль, увлекая за со­ бой близлежащие частицы воды, создает поток, называемый попутным потоком, который в среднем направлен в сторону движения корабля. Попутный поток, создаваемый изолиро­ ванным корпусом корабля и определенный в месте располо­ жения винта, называется номинальным. Характер распреде­ ления попутного потока по диску гребного винта весьма сложен и зависит от формы обводов корпуса. При взаимо­ действии гребного винта с корпусом изменяется обтекание кормы корабля за счет потока, создаваемого работающим движителем, и, следовательно, изменяется величина номинального попутного потока.

Фактический попутный поток за корпусом корабля,

39

получающийся при работающем гребном винте, называется эффективным. Скорость эффективного попутного потока представляет собой разность между средней скоростью протекания жидкости через движитель при работе его за корпусом и средней скоростью того же движителя в свобод­ ной воде (без корпуса) при условии равенства в обоих случаях площадей гидравлического сечения движителя и вызванных осевых скоростей на бесконечном удалении за ним. Определение величины эффективного попутного пото­

ка экспериментальным путем связано с большими трудностя­

(2.21) можно получить зависимости, связывающие расчетную

Засасывание. Гребной винт, работающий за корпусом ко­ рабля, увеличивает скорость обтекания его кормовой части,

40

вследствие чего там понижается давление. Уменьшение давле­ ния в корме корабля приводит к появлению дополнительной силы, действующей на корпус в направлении,обратном движе­ нию корабля и увеличивающей его сопротивление. Это допол­ нительное сопротивление корпуса, вызванное работающим позади него винтом, принято называть силой засасывания.

Наличие силы засасывания приводит к тому, что для движения корабля с некоторой скоростью гребные винты должны развивать упор, превышающий по величине тягу, необходимую для буксирования корабля с той же скоростью, но без гребных винтов. Таким образом, часть упора затра­ чивается на преодоление буксировочного сопротивления, а другая часть - на преодоление силы засасывания.

При равномерном движении корабля полезная тяга движи­ телей уравновешивает силу сопротивления корпуса корабля.

При расчете гребных винтов принято полезную, тягу выра­ жать безразмерным коэффициентом полезной тяги Ке *.

41

Коэффициенты упора и полезной тяги связаны следующим

соотношением:

Ke =K4 U-t).

Неравномерное распределение скоростей в попутном по­ токе приводит к изменению углов атаки элементов лопасти гребного винта, работающего за корпусом, во времени.

Вследствие этого происходят колебания значений упора и момента винта в течение оборота по сравнению с характе­ ристиками винта в свободной воде, т. е. при работе в равномерном поле скоростей потока.

Влияние неравномерности поля скоростей потока на ра­ боту винта учитывается коэффициентами

Эти коэффициенты называются коэффициентами влияния неравномерности потока на упор (ц) и на момент(ia ") винта. При принятой в отечественной практике методике обра­

ботки результатов самоходных испытаний коэффициент 1А предполагается равным единице. Значение коэффициента 1 а зависит от формы обводов корпуса в кормовой оконечности, расположения винта, формы сечений лопасти, нагрузки винта. По данным опытов для кораблей при обычной неравномерности поля скоростей в месте расположения гребных винтов чис­ ленные значения коэффициента Ц находятся в пределах 0,98-1,02. Поэтому при выполнении расчетов ходкости в дипломном проектировании можно принимать Ц = 1 , 0 •

42