Специальные режимы работы гребных винтов

Различные режимы работы гребного винта можно просле­дить по многоугольнику скоростей (см. рис. 3.25) и кривым действия винта (см. рис. 3.26). Если гребной винт работает в швартовном режиме, т. е. скорость судна и относительная по­ступь равны нулю, то угол атаки элементов лопастей будет максимальным, что приведет для данного конкретного винта к наибольшим значениям коэффициентов упора и момента при КПД = 0 (рис. 3.27, а). Швартовный режим соответствует случаям посадки судна на мель, остановке при движении во льдах и т. п.

Представим себе судно с работающим гребным винтом, бук­сируемое другим судном, причем скорость буксировки больше, чем была бы скорость буксируемого судна, если бы оно двига­лось своим ходом. Предположим далее, что скорость буксировки увеличивается постепенно, т. е. при постоянных я и О увеличи­вается относительная поступь К_Р, а следовательно, и скорость v_p. С возрастанием v_p увеличиваются углы индуктивной по­ступи элементов лопастей на всех радиусах и уменьшаются их углы атаки. Но из теории крыла известно, что уменьшение угла атаки приводит к уменьшению коэффициента подъемной силы Су, а следовательно, и к снижению коэффициентов упора К\ и момента /С₂. При некотором значении v_p проекции сил dX и dY (рис. 3.27, в) на ось Оу окажутся равными по абсолютной величине и упор гребного винта примет нулевое значение (Ki = 0). Относительную поступь Х_ри соответствующую такому режиму движения, называют поступью нулевого упора. КПД винта при этом обращается в пуль. Абсолютную поступь h_pu отвечающую относительной поступи нулевого упора X_ph назы­вают обычно шагом нулевого упора или гидродинамическим шагом винта Hi, которому соответствует шаговое отношение ну­левого упора HJD. В пределах относительной поступи от λ_Р = 0 до λ_Р = λ_Р1, т. е. от ⱱ_р = 0 до v_p = H_l/n, гребной винт является движителем, развивая положительный упор и имея отличаю­щийся от нуля КПД при вращении с частотой п и затрате мощ­ности на преодоление положительного момента М_р (рис. 3.27, б).

Дальнейшее увеличение Х_р приводит к режиму, при котором а, = 0, т. е. направление результирующей скорости потока о,-совпадает с направлением пулевой подъемной силы. Соответ-

,1 -вующую этому режиму относительную поступь Я_Р0 называют поступью нулевой подъемной силы, которой отвечает шаг Н₀>Н. В этом режиме момент М_р остается положительным, но упор приобретает отрицательное значение и притормаживает судно (рис. 3.27, г). При дальнейшем увеличении %_р наступает режим, при котором угол атаки щ принимает небольшое отри­цательное значение, подъемная сила dY также становится отри­цательной, а проекции на ось Ох сил dX и dY оказываются рав­ными по абсолютной величине и момент М_р обращается в нуль (рис. 3.27, е). Относительную поступь λ_Р=λ_Р1соответствующую этому режиму, называют поступью нулевого момента, а абсо­лютную поступь h_p2 — шагом нулевого момента H₂=H₁=H. Ра­ботая в режиме нулевого момента, гребной винт свободно вра­щается, но создает отрицательный упор и притормаживает судно. Таким образом, в пределах относительной поступи от λ_Р=λ_Р2 до λ_Р =λ_Р1 гребной винт уже не является движителем, он как бы «парализован» или находится в так называемой зоне параля (рис. 3.27, д).

Дальнейшее увеличение относительной поступи за предел λ_Р=λ_Р2 и увеличение (по абсолютной величине) отрицательного угла атаки приводит к тому, что не только упор Р, но и момент М_р оказываются отрицательными, т. е. гребной винт из движи­теля превращается в гидротурбину (рис. 3.27, ж).