La construcción de la hélice, tipos, principio y funcionamiento
La construcción de la hélice, tipos, principio y mecanismo de funcionamiento.
La hélice es un dispositivo cuyo propósito previsto es crear la presión de empuje necesaria para la propulsión de la embarcación..
El principio y el mecanismo de funcionamiento de la hélice.
Caracteristicas. La pala de la hélice. Diagrama de fuerzas y velocidades en la pala de la hélice
Diseño de tornillo. El número de palas. El diámetro del tornillo. Revelación
Otros parámetros importantes y el rendimiento de la hélice.
Tipos de hélices. Las hélices de paso fijo. Las hélices de paso controlable.
Las ventajas y desventajas de las hélices.
La hélice del barco:
La hélice es un dispositivo cuyo propósito previsto es crear la presión de empuje necesaria para la propulsión del barco. Este resultado se consigue gracias a los sencillos procesos físicos: un eje giratorio del motor se convierte en una fuerza que empuja el transporte de agua sobre el que se coloca, que asegura el movimiento del barco.
Si consideramos esto en detalle, ese durante la rotación de la hélice cada cuchilla captura mucha agua y la arroja hacia atrás, diciéndole un momento angular dado, la fuerza de reacción de esta gota de agua transfiere impulso a las palas del rotor, las cuchillasen turno, - el eje de la hélice a través del cubo, y el eje de la hélice, además, - el casco del barco a través del cojinete de empuje principal.
La solución de este problema (asegurando el movimiento del barco) le dio a la hélice otro nombre - motor, pero lo que ama, hecho de qué material y qué construcción es, depende de la velocidad y el tipo de transporte de giro.
El principio y mecanismo de funcionamiento de la hélice.:
La base del mecanismo de funcionamiento de la hélice. - transformar eje rotacional del motor del buque en la fuerza, obligándolo a moverse, es decir. creación de la columna de agua énfasis peculiar, que es como un barco normal, y el crucero de varias toneladas puede empujar y arrancar (y luego continuar) el proceso.
El componente principal del tornillo. - cuchillas, desde la ubicación correcta que depende del curso de la máquina. Cuando la construcción comienza la rotación, en la superficie de las palas son creadas por ciertas fuerzas:
- en el lado que mira en la dirección del movimiento (succión), hay un vacio;
- en el lado ubicado contra el campo (forzando) - aumento de la presión de la masa de agua.
La diferencia en el resultado de diferentes partes y presión forma la fuerza requerida (Y), llamado el ascensor. Ella, en turno, Consiste en fuerzas dirigidas en la dirección de movimiento de la máquina (PAGS) y perpendicular a la buque (T), así que eso:
- logró el enfoque deseado para la operación del tornillo;
- forma un par cuya superación se impone el motor.
De gran importancia es el ángulo de ataque del perfil de la hoja. (un), que está en el rango de 4-8 grados. El ángulo de ataque es el ángulo formado entre el vector de velocidad del flujo de agua que se acerca a la pala y la superficie de presurización de la pala.. Un ajuste más alto aumentará el par y, por lo tanto, el rendimiento del motor se gastará en vano.. Reduciendo encuentro la situación contraria: disminuir la fuerza de elevación y el énfasis, que conducirá a una subutilización de la potencia del motor.
Caracteristicas. La pala de la hélice. Diagrama de fuerzas y velocidades en la pala de la hélice:
En el dibujo especificado se muestra un diagrama de fuerzas y velocidades en las palas de la rotación derecha de la hélice, dónde:
R - la fuerza que crea el énfasis de la hélice,
T - poder, el par del generador,
Y - fuerza de elevación
W - flujo de agua,
VA - velocidad del movimiento de traslación,
Vr es la velocidad periférica del tornillo. Vr = 2·Pi·r·norte. Así, cuanto mayor sea el valor r de la hélice, cuanto mayor sea la velocidad circunferencial Vr, y por lo tanto la velocidad total W,
r es el radio de la hélice,
norte - el número de revoluciones de la hélice, Rh,
α - ángulo de ataque
N - tornillo escalonado. El paso es el movimiento de cualquier punto de la hoja a lo largo del eje durante una vuelta completa del tornillo.,
H·n - la velocidad teórica del tornillo a lo largo del eje. Representa el producto del paso de tornillo en las rpm..
Diseño de tornillo:
Una parte obligatoria del diseño de la hélice - la presencia de las palas y el cubo en el que se encuentran. Para obtener el ángulo de ataque deseado y la instalación del tornillo de las palas en el buje es:
- radialmente,
- con la misma distancia entre ellos,
- con el mismo ángulo de rotación con respecto al plano de rotación.
La propia hoja puede tener un alargamiento pequeño o mediano., dependiendo del tamaño y diseño de la máquina, que se establecerá mover. Para que el tornillo se pusiera en movimiento, se coloca en el eje de la hélice, rotación de la cual proporciona el motor de la máquina a través del cubo. Al girar las cuchillas agarra el agua y tírala, resultando en la formación de las fuerzas físicas deseadas y impulsos, el énfasis del agua y, como resultado, el cuerpo de agua del vehículo inicia el giro con cojinete de empuje.
El número de palas de la hélice.:
La principal diferencia en el diseño de la hélice es el número de palas., proporcionando coeficiente de rendimiento (POLICÍA) del dispositivo. Entonces, la mayor eficiencia tiene una hélice con solo dos palas, pero es efectivo solo en la relación de disco pequeño (acerca de 0.5). En el disco de paso más alto de la relación con 1-1. 5 (la relación entre las hojas enderezadas y el área del disco) asegurar la durabilidad de las cuchillas es muy difícil, así que usa solo recipientes de agua, donde la carga en el tornillo más cercana al mínimo (un yate de carreras) o se utiliza un tornillo como medio auxiliar de propulsión (embarcaciones de vela y motor).
En embarcaciones pequeñas, la más extensa hélices con 3 cuchillas. Las hélices de cuatro y cinco palas se utilizan generalmente en embarcaciones grandes., transatlánticos, donde sus principales tareas no son el transporte rápido, y la provisión de silencio y reducción de vibraciones.
El diámetro de la hélice.:
El diámetro de la hélice. está determinado por el diámetro del círculo, que describen los extremos de las palas, ubicado en el motor. Dependiendo del tamaño del recipiente al que están destinados, el tamaño del diámetro puede variar desde varias decenas de centímetros hasta 5 metros.
“Gigantes” Los de este último tipo suelen estar equipados con transatlánticos., para cuya propulsión requiere un tamaño considerable de tornillos y un costo de resistencia física adecuada.
Hélice de spoiler:
El nombre de esta parte de la estructura se traduce como “invasor” y lo justifica completamente. El spoiler es un borde curvo ubicado en la trayectoria de salida de las palas de la hélice., y su objetivo principal es aumentar la capacidad del motor para capturar el líquido. La presencia del spoiler es muy importante en aplicaciones donde el motor está montado muy alto y la moldura de marcha tiene ángulos grandes..
También instale el “invasor” Te permite:
- para elevar aún más el morro del barco si está instalado en las líneas del ángulo de inclinación de las palas;
- para aumentar el paso de la hoja al instalarlo en los bordes externos y salientes.
Una advertencia importante: la instalación de un spoiler reduce el número de revoluciones del tornillo en una media de 200-400 por minuto, que requiere un paso de reducción correspondiente en un promedio de 1-2 pulgadas.
Otros parámetros importantes y el rendimiento de la hélice.:
La velocidad de rotación de la hélice depende de la intensidad de la velocidad de la embarcación en la que está instalada., pero este parámetro tiene un rendimiento óptimo. El promedio es hasta 300 rpm, para barcos grandes, el rendimiento óptimo no está por encima 200. Esto se debe a que las altas velocidades aumentan el desgaste de las piezas del motor que se sienten más tensas., y esto conduce a averías, reparaciones no planificadas o llegada final en mal estado y mecanismo costoso.
Para configurar el eje de rotación de la hélice se recomienda en un plano horizontal, mejora los parámetros de rendimiento. En presencia de la inclinación del eje de la hélice hay un “guadaña” el agua fluye alrededor de las palas, provocando que el rendimiento de la hélice se reduzca, y cuanto mayor sea el ángulo, cuanto mayor es la pérdida de eficiencia. Primera perdida el poder es tangible cuando ves la diferencia en 10 grados.
Atención especial requiere equipo de embarcaciones grandes y pesadas., utilizado en la industria o la defensa. Entonces, para camiones cisterna, nuclear – rompehielos con motor, Portaaviones y otras embarcaciones de gran desplazamiento Presencia real y capacidad de transmitir alta potencia. Para hacer esto, equipan instalaciones de dos o tres ejes e instalan algunos tornillos. La mayoría de las veces es 4 hélice, dispuesto simétricamente. Uno de los parámetros importantes de los tornillos para rompehielos árticos considera la resistencia, porque deberían poder triturar el hielo grueso cuando se mueven no solo hacia adelante sino también hacia atrás.
Los tipos de hélices:
Tipos de hélices mucho. Se pueden fabricar a partir de diferentes materiales. (acero, bronce, latón, hierro fundido, el plastico), tener una diferente diseño (- moldeado, cuchillas removibles o giratorias) y otras diferencias fundamentales que afectan su trabajo y, directamente, el movimiento del barco en el que están instalados.
Otra diferencia de parámetros de la hélice: la capacidad de controlar el ángulo de ataque de las palas de la hélice.. Según este principio, se dividen en hélices de paso fijo y hélices de paso controlable..
Hélices de paso fijo:
Hélices de paso fijo (VFS) es la propulsión, que son el único y constante ángulo de las palas, debido a su método de producción. Tales hélices están fundidas en una sola pieza., por lo que tienen dimensiones y peso reducidos. Colócalos sobre todo en coches de pequeño desplazamiento.:
Aficionado;
- talla pequeña;
- buquesdiseñado para el comercio;
- buques que requieran una mayor resistencia del tornillo y otros.
El movimiento de tales embarcaciones es un movimiento a largo plazo en una dirección., y por lo tanto, la maniobrabilidad de las hélices de paso fijo como característica principal queda en el camino.
Una variación de este mecanismo: tornillos con cuchillas desmontables. El paso permanece fijo, pero el diseño no implica la fabricación de fundición y el montaje de las palas en el disco de la hélice en una posición. Esto da la posibilidad de reemplazar en caso de rotura del individuo partes (cuchillas), no todo el dispositivo, y permite producir propulsión sólida de gran diámetro, fundición de una pieza que es bastante difícil.
Las hélices de paso controlable:
Las hélices de paso controlable (CPP) Sugerir la posibilidad de cambio de rotación de las palas en el buje. Los componentes del tornillo de fijación están fabricados de tal manera que, debido al accionamiento especial de la cuchilla, pueden girar alrededor de su eje y, si necesario, cambiar el ángulo de ataque. Esto se logra mediante la posibilidad de actuador, conocido como un mecanismo para cambiar el paso (MISH).
El mecanismo del paso de cambio puede ser:
- manual;
- mecánico;
- electromecánico;
- hidráulico;
- electrohidráulico.
Parte del mecanismo de paso del cambio (MISH), con la excepción del manual incluyen: el mecanismo de rotación de las cuchillas, colocado generalmente en el eje del tornillo; servomotor que crea el esfuerzo de rotar las palas y se coloca en el área entre el eje de la hélice y el motor principal; retroalimentación o un dispositivo que muestra la cantidad de nuevo tono.
En turno, El mecanismo de rotación de las palas que forma parte del mecanismo de cambio de paso puede ser:
- engranaje - utilizado en los tornillos de pequeños diámetros y tribunales, no implican el desarrollo de alta capacidad;
- la manivela es un alto grado de fiabilidad y durabilidad, se aplica sobre los diseños intensos, tornillos de alta velocidad, etc.
Es el mecanismo de rotación de las palas dentro del cubo de la hélice, que se refleja tanto en su tamaño como en el tamaño del tornillo.
El accionamiento más utilizado se considera el actuador hidráulico con hélices de paso controlable.. En él la rotación de las palas se produce por la influencia de fluidos con poca viscosidad, y el mecanismo del dispositivo es relativamente más fácil. Otra ventaja de la hidráulica es la capacidad de crear una gran capacidad de trabajo incluso en propulsión pequeña y ligera..
Controlando el tornillo de forma remota, directamente desde el puente, relevado y coordinación del movimiento de la nave. El uso de un pequeño, Pero una propulsión potente y fuerte incluso en general, las canchas habían mejorado sus características de manejo y maniobrabilidad que permitían coordinar el campo con cualquier máquina de velocidad.. Como resultado de tal acción, el rendimiento de la hélice aumenta varias veces, y esto reduce los costos operativos generales del buque.
Las ventajas y desventajas de las hélices.:
A pesar de los avances tecnológicos, la hélice no es el mecanismo ideal. Entonces, Su trabajo como propulsión es posible solo bajo la condición de que la velocidad de rotación sea constante o creciente., de lo contrario, la cara de la hoja de la capa de agua, actuará como freno, y bastante activo.
Aunque los cálculos teóricos de la eficiencia de la hélice alcanzan los indicadores de 75 %, no puede alcanzar estos parámetros, y suelen estar en el rango de 30-50 %. Para crear un tornillo perfecto con una eficiencia de 100% es imposible, porque su trabajo depende de las condiciones ambientales que cambian constantemente.
Dato interesante: a pesar de que la hélice es Facilitó enormemente los buques de control humano y permitió moverse en las máquinas de dimensiones considerables., su eficiencia sigue siendo inferior a los remos ordinarios, cuyos parámetros alcanzan 60-65%. Si comparamos el motor de una rueda de paletas, la ventaja sigue siendo para el dispositivo mecánico (Rueda de paletas): su productividad es mayor y las dimensiones y el peso - menos. Sin embargo, en caso de daño para reparar las ruedas de paletas para sujetar no solo es posible, pero mas facil. La reparación de hélices sólidas es imposible, y los equipos requieren equipo apropiado, habilidades y retenido en un muelle.
Las ventajas de la propulsión mecánica. (ruedas de paletas) se atribuye a su menor vulnerabilidad, que proporcionan las dimensiones y el material del que está hecho, es decir, se rompen mucho menos. Si bien es más seguro para los habitantes del mundo del agua y la gente al agua. Con respecto a la industria militar y de defensa, hay un liderazgo indudable para las hélices. Entonces, área de la hélice debajo del agua permitida para usar con fines militares toda la superficie de las cubiertas existentes, así como eliminar virtualmente la posibilidad de golpear al conductor de proyectiles enemigos.
La historia de la invención y la modernización de la hélice tiene sus raíces en la antigüedad., pero sólo con el desarrollo del progreso técnico, la humanidad ha podido crear mecanismos, prototipos de los cuales todavía se utilizan hoy. Sin embargo, esta industria sigue evolucionando: científicos e inventores que buscan aleaciones y materiales para una propulsión de rendimiento mejorado y desarrollan diseños que podrían eliminar o reducir sus debilidades.
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