Konstruksi baling-baling, jenis, prinsip dan operasi
Konstruksi baling-baling, jenis, prinsip dan mekanisme operasi.
Baling-baling adalah perangkat yang tujuannya adalah untuk menciptakan tekanan dorong yang dibutuhkan untuk penggerak kapal.
Prinsip dan mekanisme pengoperasian baling-baling
Karakteristik. Bilah baling-baling. Diagram gaya dan kecepatan pada bilah baling-baling
Desain sekrup. Jumlah bilahnya. Diameter sekrup. Spoiler
Parameter penting lainnya dan kinerja baling-baling
Jenis baling-baling. Baling-baling lapangan tetap. Baling-baling pitch yang dapat dikontrol.
Kelebihan dan kekurangan baling-baling
Baling-baling kapal:
Baling-baling adalah perangkat yang tujuan tujuannya adalah untuk menciptakan tekanan dorong yang diperlukan untuk penggerak kapal. Hasil ini dicapai karena proses fisik yang sederhana: poros berputar dari motor diubah menjadi gaya yang mendorong pengangkutan air di mana ia ditempatkan, yang memastikan pergerakan kapal.
Jika kita mempertimbangkan ini secara rinci, bahwa selama putaran baling-baling setiap bilah menangkap banyak air dan melemparkannya kembali, memberitahunya momentum sudut tertentu, gaya reaksi dari tetesan air ini mentransfer momentum ke bilah rotor, bilahnyagantinya, - poros baling-baling melalui hub, dan poros baling-baling, selanjutnya, - lambung kapal melalui bantalan dorong utama.
Solusi dari masalah ini (memastikan pergerakan kapal) memberi baling-baling nama lain - penggerak, tapi apa yang dia baik, terbuat dari bahan apa dan apa konstruksinya, tergantung pada kecepatan dan jenis transportasi belokan.
Prinsip dan mekanisme pengoperasian baling-baling:
Dasar dari mekanisme pengoperasian baling-baling - mengubah poros rotasi dari mesin kapal yang sedang dalam kekuatan, memaksanya untuk pindah, yaitu. membuat penekanan khusus kolom air, yang seperti perahu biasa, dan kapal penjelajah multi-ton dapat mendorong dan memulai (dan kemudian lanjutkan) proses.
Komponen utama sekrup - pisau, dari lokasi yang benar yang tergantung pada jalannya mesin. Saat konstruksi dimulai rotasi, di permukaan dari bilah yang dibuat oleh kekuatan tertentu:
- di sisi menghadap ke arah gerakan (pengisapan), ada ruang hampa;
- di sisi yang berlawanan dengan lapangan (memaksa) - peningkatan tekanan massa air.
Perbedaan hasil dari pihak yang berbeda dan tekanan membentuk kekuatan yang dibutuhkan (Y), disebut lift. Dia, gantinya, terdiri dari kekuatan yang diarahkan ke arah gerakan dari mesin (P.) dan tegak lurus dengan kapal (T), yang seperti itu:
- mencapai pemfokusan yang diinginkan untuk operasi dari sekrup;
- membentuk torsi yang penangguhannya dikenakan mesin.
Yang sangat penting adalah sudut serang profil bilah (Sebuah), yang berada dalam kisaran 4-8 derajat. Sudut serang adalah sudut yang terbentuk antara vektor kecepatan aliran air yang mendekati sudu dan permukaan yang bertekanan dari sudu.. Pengaturan yang lebih tinggi akan meningkatkan torsi dan karenanya performa mesin tidak akan sia-sia. Dengan mengurangi menghadapi situasi yang berlawanan: kurangi gaya angkat dan penekanan, yang akan menyebabkan penggunaan tenaga mesin yang kurang.
Karakteristik. Bilah baling-baling. Diagram gaya dan kecepatan pada bilah baling-baling:
Pada gambar yang ditentukan menunjukkan diagram gaya dan kecepatan pada baling-baling putaran kanan baling-baling, dimana:
R - gaya yang menciptakan penekanan pada baling-baling,
T - kekuatan, torsi generator,
Y - gaya angkat
W - aliran air,
VA - kecepatan gerakan translasi,
Vr adalah kecepatan periferal sekrup. Vr = 2·Pi·r·n. Jadi, semakin besar nilai r baling-balingnya, semakin banyak kecepatan melingkar Vr, dan oleh karena itu kecepatan total W,
r adalah jari-jari baling-baling,
n - jumlah putaran baling-baling, R / jam,
α - sudut serang
N - sekrup langkah. Pitch adalah gerakan titik mana pun dari bilah di sepanjang sumbu untuk satu putaran penuh sekrup,
H.·n - kecepatan teoritis sekrup di sepanjang sumbu. Ini mewakili produk sekrup langkah pada rpm.
Desain sekrup:
Bagian wajib dari desain baling-baling - keberadaan bilah dan hub tempatnya berada. Untuk mendapatkan sudut serang yang diinginkan dan pemasangan sekrup dari sudu-sudu pada hub tersebut:
- secara radial,
- dengan jarak yang sama di antara mereka,
- dengan sudut rotasi yang sama relatif terhadap bidang rotasi.
Pisau sendiri mungkin memiliki perpanjangan kecil atau sedang, tergantung dari ukuran dan desain mesin, yang akan menjadi penggerak mapan. Agar sekrup digerakkan, itu ditempatkan di poros baling-baling, rotasi yang memberikan mesin dari mesin melalui hub. Saat pisau berputar ambil air dan buang, menghasilkan pembentukan kekuatan fisik yang diinginkan dan impuls, penekanan air dan, hasil dari, badan air kendaraan memulai belokan dengan bantalan dorong.
Jumlah bilah baling-baling:
Perbedaan utama dalam desain baling-baling adalah jumlah bilahnya, memberikan koefisien kinerja (POLISI) perangkat. Begitu, efisiensi tertinggi memiliki baling-baling dengan hanya dua bilah, tetapi hanya efektif pada hubungan disk kecil (tentang 0.5). Pada cakram langkah yang lebih tinggi dari hubungan dengan 1-1. 5 (rasio bilah yang diluruskan ke area disk) untuk memastikan keawetan bilah sangat sulit, jadi gunakan hanya bejana air, dimana beban pada sekrup mendekati minimum (kapal pesiar balap) atau sekrup digunakan sebagai alat bantu penggerak (kapal layar dan kapal motor).
Di kapal kecil paling luas baling-baling dengan 3 pisau. Baling-baling empat dan lima bilah biasanya digunakan pada kapal-kapal besar, kapal laut, dimana tugas utama mereka bukanlah transportasi cepat, dan penyediaan peredam keheningan dan getaran.
Diameter baling-baling:
Diameter baling-baling ditentukan oleh diameter lingkaran, yang menggambarkan ujung bilahnya, terletak di mesin. Bergantung pada ukuran kapal yang dimaksudkan, ukuran diameter dapat bervariasi dari beberapa puluh sentimeter hingga 5 meter.
“Raksasa” jenis yang terakhir biasanya dilengkapi dengan kapal laut, untuk penggerak yang membutuhkan ukuran sekrup yang cukup besar dan biaya untuk kekuatan fisik yang sesuai.
Baling-baling spoiler:
Nama bagian struktur ini diterjemahkan menjadi “penyerbu” dan sepenuhnya membenarkannya. Spoiler adalah tepi melengkung yang terletak di jalur keluar baling-baling, dan tujuan utamanya adalah untuk meningkatkan kemampuan penggerak untuk menangkap cair. Kehadiran spoiler sangat penting dalam aplikasi di mana motor dipasang sangat tinggi dan trim berjalan memiliki sudut yang besar.
Instal juga “penyerbu” memungkinkan Anda untuk:
- untuk lebih menaikkan hidung kapal jika dipasang pada garis sudut kemiringan bilah;
- untuk meningkatkan jarak bilah saat memasangnya di tepi luar dan keluar.
Peringatan penting: pemasangan spoiler mengurangi jumlah putaran sekrup rata-rata 200-400 per menit, yang membutuhkan langkah pengurangan yang sesuai dalam rata-rata 1-2 inci.
Parameter penting lainnya dan kinerja baling-baling:
Kecepatan putaran baling-baling tergantung pada intensitas kecepatan kapal tempatnya dipasang, tetapi parameter ini memiliki kinerja yang optimal. Rata-rata terserah 300 rpm, untuk kapal besar kinerja optimal tidak di atas 200. Ini karena kecepatan tinggi meningkatkan keausan suku cadang mesin yang paling terasa stres, dan ini menyebabkan kerusakan, perbaikan yang tidak direncanakan atau akhir yang rusak dan mekanisme yang mahal.
Untuk mengatur sumbu rotasi baling-baling disarankan pada bidang horizontal, itu meningkatkan parameter kinerja. Di hadapan kemiringan poros baling-baling ada a “sabit besar” aliran air di sekitar bilah, menyebabkan kinerja baling-baling menjadi berkurang, dan semakin tinggi sudutnya, semakin besar kerugian efisiensi. Kerugian pertama kekuasaan adalah nyata bila Anda melihat perbedaannya 10 derajat.
Perhatian khusus membutuhkan peralatan kapal besar dan berat, digunakan dalam industri atau pertahanan. Begitu, untuk kapal tanker, nuklir – pemecah es bertenaga, kapal induk dan kapal lain dengan keberadaan aktual perpindahan besar dan kemampuan untuk mentransmisikan daya tinggi. Untuk melakukan ini, mereka melengkapi dua atau tiga instalasi poros serta memasang beberapa sekrup. Paling sering 4 baling-baling, tersusun secara simetris. Salah satu parameter penting dari sekrup untuk pemecah es Arktik adalah kekuatannya, karena mereka harus mampu menghancurkan es yang tebal saat bergerak tidak hanya ke depan tetapi juga ke belakang.
Jenis baling-baling:
Jenis baling-baling banyak. Mereka dapat dibuat dari bahan yang berbeda (baja, perunggu, kuningan, besi cor, plastik), punya yang berbeda rancangan (- dibentuk, pisau yang dapat dilepas atau berputar) dan perbedaan mendasar lainnya yang mempengaruhi pekerjaan mereka dan, langsung, gerakan kapal tempat mereka dipasang.
Perbedaan parameter lain dari baling-baling - kemampuan untuk mengontrol sudut serang baling-baling. Berdasarkan prinsip ini, mereka dibagi menjadi baling-baling pitch tetap dan baling-baling pitch yang dapat dikontrol.
Baling-baling pitch tetap:
Baling-baling pitch tetap (VFS) adalah tenaga penggerak, yang merupakan satu-satunya sudut konstan dari bilah, karena metode produksinya. Baling-baling seperti itu dilemparkan menjadi satu bagian, jadi mereka memiliki dimensi dan berat yang kecil. Tempatkan mereka kebanyakan pada mobil-mobil berkapasitas kecil:
Amatir;
- ukuran kecil;
- kapaldirancang untuk perdagangan;
- kapal yang membutuhkan peningkatan kekuatan sekrup dan lainnya.
Pergerakan kapal semacam itu merupakan pergerakan jangka panjang dalam satu arah, dan oleh karena itu kemampuan manuver baling-baling pitch tetap sebagai fitur utama berjalan di pinggir jalan.
Variasi dari mekanisme ini - sekrup dengan bilah yang bisa dilepas. Langkah tetap diperbaiki, tetapi desainnya tidak menyiratkan fabrikasi cor dan pemasangan bilah ke cakram baling-baling dalam satu posisi. Ini memberikan kemungkinan untuk mengganti jika terjadi kerusakan pada individu bagian (pisau), bukan seluruh perangkat, dan memungkinkan untuk menghasilkan tenaga penggerak padat dengan diameter besar, pengecoran satu bagian yang cukup sulit.
Baling-baling pitch yang dapat dikontrol:
Baling-baling pitch yang dapat dikontrol (CPP) menyarankan kemungkinan perubahan rotasi bilah di hub. Komponen sekrup pengikat dibuat sedemikian rupa sehingga karena penggerak khusus bilah dapat berputar di sekitar porosnya dan, jika diperlukan, ubah sudut serang. Ini dicapai dengan kemungkinan aktuator, dikenal sebagai mekanisme untuk mengubah langkah (MISH).
Mekanisme langkah perubahan bisa:
- manual;
- mekanis;
- Elektromekanis;
- hidrolik;
- elektro-hidrolik.
Bagian dari mekanisme langkah perubahan (MISH), dengan pengecualian pada manual termasuk: mekanisme rotasi bilah, ditempatkan biasanya di hub sekrup; servomotor menciptakan upaya untuk memutar bilah dan ditempatkan pada area antara poros baling-baling dan mesin utama; umpan balik atau perangkat yang menunjukkan jumlah nada baru.
Gantinya, mekanisme rotasi bilah yang membentuk bagian dari mekanisme langkah perubahan dapat dilakukan:
- roda gigi - digunakan pada sekrup dengan diameter kecil dan pengadilan, tidak melibatkan pengembangan kapasitas tinggi;
- engkol adalah tingkat keandalan dan daya tahan yang tinggi, diterapkan pada desain yang intens, sekrup kecepatan tinggi, dll.
Adalah mekanisme putaran baling-baling di dalam hub baling-baling, yang tercermin pada ukuran dan ukuran sekrupnya.
Penggerak yang paling sering digunakan dianggap sebagai aktuator hidrolik dengan baling-baling pitch yang dapat dikontrol. Di dalamnya, putaran bilah dihasilkan oleh pengaruh cairan dengan viskositas kecil, dan mekanisme perangkatnya relatif lebih mudah. Keunggulan lain dari hidrolik adalah kemampuannya untuk menciptakan kapasitas kerja yang besar bahkan pada tenaga penggerak kecil dan ringan.
Dengan mengontrol sekrup dari jarak jauh, langsung dari jembatan, lega dan koordinasi pergerakan kapal. Penggunaan yang kecil, tetapi tenaga penggerak yang kuat dan kuat bahkan secara keseluruhan lapangan telah meningkatkan karakteristik penanganan dan kemampuan manuvernya yang memungkinkan untuk mengoordinasikan lapangan dengan mesin kecepatan apa pun. Akibat dari tindakan tersebut, kinerja baling-baling meningkat beberapa kali lipat, dan ini mengurangi biaya operasional kapal secara keseluruhan.
Kelebihan dan kekurangan baling-baling:
Meski ada kemajuan teknologi, baling-baling bukanlah mekanisme yang ideal. Begitu, tugasnya sebagai tenaga penggerak hanya mungkin jika kecepatan putaran konstan atau meningkat, jika tidak, permukaan bilah dari lapisan air, akan bertindak sebagai rem, dan cukup aktif.
Meskipun perhitungan teoritis efisiensi baling-baling mencapai indikator 75 %, dia tidak dapat mencapai parameter ini, dan biasanya dalam kisaran 30-50 %. Untuk membuat sekrup yang sempurna dengan efisiensi 100% tidak mungkin, karena pekerjaannya tergantung pada kondisi lingkungan yang terus berubah.
Fakta yang menarik: meskipun baling-balingnya sangat memfasilitasi kapal kendali manusia dan diizinkan untuk bergerak di atas mesin dengan dimensi yang cukup besar, efisiensinya masih kalah dengan dayung biasa, parameter jangkauan yang mana 60-65%. Jika kita membandingkan mesin roda dayung, keunggulannya masih untuk perangkat mekanis (roda kayuh): produktivitasnya lebih tinggi dan dimensi serta bobotnya - lebih sedikit. Namun, jika terjadi kerusakan memperbaiki roda dayung untuk menahan tidak hanya mungkin, tapi lebih mudah. Perbaikan baling-baling padat tidak mungkin, dan tim membutuhkan peralatan yang sesuai, keterampilan dan ditahan di dermaga.
Keuntungan dari penggerak mekanis (roda dayung) dikaitkan dengan kerentanannya yang lebih rendah, yang memberikan dimensi dan bahan pembuatnya, yaitu, mereka jauh lebih sedikit rusak. Sementara itu lebih aman bagi penghuni dunia air dan orang laut. Berkenaan dengan industri pertahanan dan militer, ada kepemimpinan yang tidak diragukan lagi untuk baling-baling. Begitu, area baling-baling di bawah air yang diperbolehkan digunakan untuk keperluan militer seluruh permukaan geladak yang ada, serta secara virtual menghilangkan kemungkinan mengenai pengemudi proyektil musuh.
Sejarah penemuan dan modernisasi baling-baling berakar pada zaman kuno, tetapi hanya dengan perkembangan kemajuan teknis umat manusia telah mampu mekanisme, prototipe yang masih digunakan sampai sekarang. Namun, industri ini terus berkembang: ilmuwan dan penemu yang mencari paduan dan bahan untuk meningkatkan kinerja penggerak dan mengembangkan desain yang dapat menghilangkan atau mengurangi kelemahan mereka.
Catatan: © Foto //www.pexels.com, //pixabay.com, //okafish.ru/300/226_268.htm
