Propellkonstruksjonen, typer, prinsipp og drift

Propellkonstruksjonen, typer, prinsipp og driftsmekanisme.

Propellen er et apparat som har til hensikt å skape trykktrykk som kreves for fremdrift av fartøyet.

Propellen til fartøyet

Prinsippet og driftsmekanismen til propellen

Kjennetegn. Bladet til propellen. Diagram over krefter og hastigheter på propellbladet

Skrue design. Antall kniver. Diameteren på skruen. Spoiler

Andre viktige parametere og propellens ytelse

Typer propeller. Propellene med fast stig. De kontrollerbare stigepropellene.

Fordeler og ulemper med propeller

Skipets propell:

Propellen er et apparat som har til hensikt å skape trykktrykk som kreves for fremdrift av fartøyet. Dette resultatet oppnås på grunn av de enkle fysiske prosessene: en roterende aksel på motoren blir omgjort til en kraft som skyver vanntransporten den er plassert på, som sørger for bevegelse av skipet.

Hvis vi vurderer dette i detalj, at under rotasjonen av propellen hvert blad fanger mye vann og kaster det tilbake, fortelle henne et gitt vinkelmoment, reaksjonskraften til denne vanndråpen overfører fart til rotorbladene, bladenei sin tur, - propellakselen gjennom navet, og propellakselen, Dessuten, - skroget på skipet gjennom hovedlageret.

Løsningen på dette problemet (sikre bevegelse av skipet) ga propellen et annet navn - mover, men hva han snill, laget av hvilket materiale og hva konstruksjon er, avhenger av hastighet og type svingetransport.

Prinsippet og mekanismen for drift av propellen:

Grunnlaget for propellens virkemekanisme - transformer rotasjonsaksel av motoren av fartøyet i styrken, tvinger ham til å bevege seg, dvs. skape av vannsøylen spesiell vekt, som er som en vanlig båt, og multi-tonns cruiser kan skyve og starte (og senere fortsette) prosessen.

Hovedkomponenten i skruen - kniver, fra riktig sted, avhengig av maskinens forløp. Når konstruksjon begynner å rotere, på overflaten av bladene er skapt av visse krefter:

- på siden som vender i bevegelsesretningen (suging), det er et vakuum;

- på siden som ligger mot banen (tvinger) - økt trykk av vannmassen.

Forskjellen i resultatet fra forskjellige parter og press danner den nødvendige styrken (Y), ringte heisen. Hun, i sin tur, består av krefter rettet i retning av bevegelse av maskinen (P) og vinkelrett på fartøy (T), så det:

- oppnådd ønsket fokusering for operasjonen av skruen;

- danner et dreiemoment hvis overvinning pålegges motoren.

Av stor betydning er angrepsvinkelen til bladprofilen (en), som er i området 4-8 grader. Angrepsvinkelen er vinkelen som dannes mellom hastighetsvektoren til vannstrømmen som nærmer seg bladet og bladets trykkflate.. En høyere innstilling vil øke dreiemomentet, og dermed blir motorens ytelse brukt for ingenting. Ved å redusere møte den motsatte situasjonen: reduser løftekraften og vektlegging, som vil føre til underutnyttelse av motorkraften.

Kjennetegn. Bladet til propellen. Diagram over krefter og hastigheter på propellbladet:

På den angitte tegningen viser et diagram over krefter og hastigheter på bladene til propellens høyre rotasjon, hvor:

R - kraften som skaper vekt på propellen,

T - kraft, generatorens dreiemoment,

Y - løftekraft

W - vannføring,

VA - hastigheten til den translasjonelle bevegelsen,

Vr er skruens perifere hastighet. Vr = 2·Pi·r·n. Og dermed, jo større er verdien på propellen, jo mer omkretshastigheten Vr, og derfor den totale hastigheten W,

r er propellens radius,

n - antall omdreininger til propellen, R / t,

α - angrepsvinkel

N - trinns skrue. Pitch er bevegelsen til hvilket som helst punkt på bladet langs aksen for en hel skruesving,

H·n - skruens teoretiske hastighet langs aksen. Det representerer produktet av trinnskrue på turtallet.

Skrue design:

En obligatorisk del av propellen - tilstedeværelsen av bladene og navet de ligger på. For å oppnå ønsket angrepsvinkel og skruen er monteringen av bladene på navet:

- radielt,

- med lik avstand mellom dem,

- med samme rotasjonsvinkel i forhold til rotasjonsplanet.

Selvbladet kan ha en liten eller middels forlengelse, avhengig av maskinens størrelse og design, som vil bli etablert mover. For at skruen ble satt i gang, den plasseres på propellakselen, rotasjon som gir motoren av maskinen gjennom navet. Når du roterer kniver, ta tak i vannet og kast det, resulterer i dannelse av de ønskede fysiske kreftene og impulser, vekt på vann og, som et resultat, kjøretøyets vannkropp starter svingen med skyvlager.

Antall propellblad:

Hovedforskjellen i propellens design er antall kniver, gir ytelse koeffisient (POLITIMANN) av enheten. Så, den høyeste effektiviteten har en propell med bare to kniver, men det er effektivt bare ved små diskforhold (Om 0.5). På høyere trinns plate av forholdet til 1-1. 5 (forholdet mellom de rettede bladene og området til disken) for å sikre holdbarheten til bladene er veldig vanskelig, så bruk bare vannkar, der belastningen på skruen nærmere minimum (en racingyacht) eller en skrue brukes som et hjelpemiddel for fremdrift (seiling og motorfartøy).

På små fartøyer mest propeller med 3 kniver. Fire og fem bladpropeller brukes vanligvis på store fartøyer, havforinger, der deres hovedoppgaver ikke er hurtigtransport, og tilveiebringelse av stillhet og vibrasjonsreduksjon.

Propellens diameter:

Propellens diameter bestemmes av sirkelens diameter, som beskriver endene på bladene, plassert på motoren. Avhengig av størrelsen på fartøyet de er beregnet på, Diameterstørrelsen kan variere fra flere titalls centimeter opp til 5 meter.

“Kjemper” av sistnevnte type er vanligvis utstyrt med havforinger, for fremdrift som krever en betydelig størrelse skruer og kostnad for passende fysisk styrke.

Spoiler propell:

Navnet på denne delen av strukturen oversettes til “inntrenger” og rettferdiggjør det helt. Spoileren er en buet kant som ligger ved den utgående banen til bladene på propellen, og dens hovedformål er å øke evnen til flytteren til å fange væske. Tilstedeværelsen av spoileren er veldig viktig i applikasjoner der motoren er montert veldig høyt og løpekanten har store vinkler.

Installer også “inntrenger” lar deg:

- for å heve nesen på fartøyet ytterligere hvis det er installert på linjene for knivenes hellingsvinkel;

- for å øke bladhøyde når du installerer den på ytre og utgående kanter.

En viktig advarsel: installasjonen av en spoiler reduserer antall omdreininger av skruen i gjennomsnitt 200-400 per minutt, som krever et tilsvarende reduksjonstrinn i gjennomsnitt 1-2 tommer.

Andre viktige parametere og propellens ytelse:

Rotasjonshastigheten til propellen avhenger av intensiteten til fartøyet den er installert på, men denne parameteren har optimal ytelse. Gjennomsnittet er opp til 300 rpm, for store skip er den optimale ytelsen ikke over 200. Dette er fordi høye hastigheter øker slitasjen på motordeler som føler mest stress, og dette fører til sammenbrudd, ikke planlagte reparasjoner eller endelig kommer i forfall og kostbar mekanisme.

Det anbefales å stille inn propellens rotasjonsakse i et vannrett plan, det forbedrer ytelsesparametrene. I nærvær av skråning av propellakselen er det en “ljå” vannet strømmer rundt bladene, forårsaker propellens ytelse er redusert, og jo høyere vinkel, jo større tap av effektivitet. Første tap makt er håndgripelig når du ser forskjellen i 10 grader.

Spesiell oppmerksomhet krever utstyr av store og tunge fartøy, brukt i industri eller forsvar. Så, for tankskip, kjernefysisk – drevne isbrytere, hangarskip og andre fartøy med stor fortrengning faktisk tilstedeværelse og evnen til å overføre høy kraft. Å gjøre dette, de utstyrer to eller tre akselinstallasjoner, samt installerer noen få skruer. Ofte er det det 4 propell, ordnet symmetrisk. En av de viktige parametrene for skruer for arktiske isbrytere vurderer styrken, fordi de skal kunne knuse den tykke isen når de ikke bare beveger seg fremover, men også bakover.

Typer propeller:

Typer propeller mye. De kan produseres av forskjellige materialer (stål, bronse, messing, støpejern, plast), har en annen design (- støpt, avtakbare eller roterende kniver) og andre grunnleggende forskjeller som påvirker deres arbeid og, direkte, bevegelsen til skipet som de er installert på.

En annen parameterforskjell på propellen - evnen til å kontrollere angrepsvinkelen til propellbladene. På dette prinsippet er de delt inn i propeller med fast stigning og kontrollerbare propeller.

Propeller med fast stig:

Propeller med fast stig (VFS) er fremdriften, som er den eneste og konstante vinkelen på bladene, på grunn av deres produksjonsmetode. Slike propeller er støpt i ett stykke, så de har små dimensjoner og vekt. Plasser dem mest på biler med liten forskyvning:

Amatør;

- liten størrelse;

- skipdesignet for handel;

- skip som krever økt styrke på skruen og annet.

Bevegelsen til slike fartøyer er et langsiktig trekk i en retning, og derfor går manøvrerbarheten til propeller med fast stig som hovedtrekk.

En variant av denne mekanismen - skruer med avtakbare kniver. Trinn forblir løst, men designen innebærer ikke støpt fabrikasjon og montering av bladene til propellens skive i en stilling. Dette gir mulighet for å erstatte i tilfelle brudd på individet deler (kniver), ikke hele enheten, og tillater å produsere solid fremdrift med stor diameter, helstøping som er ganske vanskelig.

De kontrollerbare stigepropellene:

De kontrollerbare stigepropellene (CPP) foreslå muligheten for rotasjonsendring av bladene i navet. Komponentene til festeskruen er laget på en slik måte at på grunn av bladets spesielle driv kan rotere rundt sin akse og, hvis nødvendig, endre angrepsvinkelen. Dette oppnås ved muligheten for aktuator, kjent som en mekanisme for å endre trinnet (MIS).

Mekanismen for endringstrinn kan være:

- Håndbok;

- mekanisk;

- Elektromekanisk;

- hydraulisk;

- elektrohydraulisk.

En del av mekanismen for endringstrinn (MIS), med unntak av manualen inkluderer: rotasjonsmekanismen til bladene, plasseres vanligvis i navet på skruen; servomotor skaper anstrengelse for å rotere bladene og plasseres på området mellom propellaksel og hovedmotor; tilbakemelding eller en enhet som viser mengden av den nye tonehøyde.

I sin tur, rotasjonsmekanismen til bladene som utgjør en del av mekanismen for endring kan være:

- gir - brukes på skruene med liten diameter og domstoler, ikke involverer utvikling av høy kapasitet;

Veiv er en høy grad av pålitelighet og holdbarhet, brukes på de intense designene, høyhastighets skruer, etc.

Er knivens rotasjonsmekanisme innenfor propellen, som gjenspeiles både på størrelsen og på skruens størrelse.

Den mest brukte stasjonen regnes som den hydrauliske aktuatoren med kontrollerbare propeller. I den produseres rotasjonen av bladene ved påvirkning av væsker med liten viskositet, og enhetsmekanismen er relativt enklere. En annen fordel med hydraulikk er muligheten til å skape god arbeidskapasitet selv ved liten og lett fremdrift.

Ved å kontrollere skruen eksternt, direkte fra broen, lettet og koordinering av skipets bevegelse. Bruken av en liten, men kraftig og sterk fremdrift, selv i det store og hele, hadde domstolene forbedret håndteringsegenskapene og manøvreringsevnen som gjorde det mulig å koordinere banen med hvilken som helst hastighetsmaskin. Som et resultat av en slik handling, ytelsen til propellen økes flere ganger, og dette reduserer de totale driftskostnadene for fartøyet.

Fordeler og ulemper med propeller:

Til tross for teknologiske fremskritt, propellen er ikke den ideelle mekanismen. Så, hans jobb som fremdrift er bare mulig under forutsetning av at rotasjonshastigheten er konstant eller øker, ellers bladets overflate på vannet, vil fungere som en brems, og ganske aktiv.

Selv om teoretiske beregninger av effektiviteten til propellen når indikatorene for 75 %, han er ikke i stand til å oppnå disse parametrene, og de er vanligvis i området 30-50 %. Å lage en perfekt skrue med en effektivitet på 100% er umulig, fordi hans arbeid avhenger av miljøforholdene som stadig endrer seg.

Interessant fakta: selv om propellen er lette lett menneskelige kontrollfartøy og tillot å bevege seg på maskiner med store dimensjoner, dens effektivitet er fortsatt dårligere enn vanlige årer, parametrene som når 60-65%. Hvis vi sammenligner motoren til et skovlhjul, fordelen er fortsatt for den mekaniske enheten (padlehjul): produktiviteten er høyere, og dimensjonene og vekten er mindre. derimot, i tilfelle skade på å reparere skovlhjulene for å holde ikke bare mulig, men lettere. Reparasjon er solide propeller er umulig, og team krever passende utstyr, ferdigheter og holdt i en dock.

Fordelene med mekanisk fremdrift (padlehjul) tilskrives den lavere sårbarheten, som gir dimensjonene og materialet det er laget av, dvs., de bryter mye mye mindre. Mens det er sikrere for innbyggerne i vannverdenen og de overbordgående menneskene. Når det gjelder forsvar og militærindustri, det er utvilsomt lederskap for propellene. Så, området av propellen under vannet tillatt å bruke for militære formål hele overflaten av eksisterende dekk, samt praktisk talt eliminere muligheten for å treffe føreren av fiendens prosjektiler.

Historien om oppfinnelse og modernisering av propellen er forankret i antikken, men bare med utviklingen av den tekniske fremgangen har menneskeheten vært i stand til mekanismer, prototyper som fortsatt brukes i dag. derimot, denne industrien fortsetter å utvikle seg: forskere og oppfinnere som leter etter legeringer og materialer for forbedret fremdrift og utvikler design som kan eliminere eller redusere svakhetene deres.

Merk: © Foto //www.pexels.com, //Pixabay.com, //okafish.ru/300/226_268.htm