Выбор основных элементов поворотной направляющей насадки для толкачей

(рис. 5-VIII). D_H=1,02D_B b = 1,10 - 1,16;

l_H / D_H = 0,8 — угол конусности, приблизительно равный 8—9°; коэффициент раствора насадки

где (Те—нагруженность комплекса винт-насадка, соответствуй-щая максимально достижимому упору.

Оптимальное значение ос находится в пределах 1,20—1,35, при­чем меньший предел соответствует большей мощности толкача.

(см. рис. 5-VIII).

Относительная толщина сечения профиля d= 13,5%. Размеры стаби лизатора

Стабилизатор выполняется обтекаемого профиля, с относительной толщиной сечения D= 12%. Обтекатель стабилизатора представляет со­бой симметричный профиль, наибольшая толщина сечения которого

где dст — средний диаметр ступицы греб­ного винта.

Рис. 5-VIII. Обозначе­ния элементов поворот» ной насадки

Определение коэффициента нагрузки гребного винта Ое и коэффициента акси­альной вызванной скорости гребного вин­та и насадки а. Скорость натекания по­тока на гребной винт

(14-VIII)

где v — скорость движения состава в м/сек;

wт—суммарный коэффициент попутно­го потока при толкании, который определяется по формулам Э. Э. Папмеля, видоизменен­ным А. М. Васиным.

Для толкача без состава

(15-VIII)

гдеd — коэффициент полноты водоизмещения толкача;

V — водоизмещение толкача в т;

D_B — диаметр винта в м;

х — число гребных винтов. Для толкача с составом барж

(16-VIII)

где yt — среднее значение коэффициента попутного потока трения в районе движителя

 

(17-VIII)

 

(18-VIII)

 

(19-VIII)

(20-VIII)

где t — коэффициент засасывания насадки, имеющий отрицатель­ное значение и определяемый по графику проф. А. М. Ба-сина (рис. 6-VIII). Коэффициент аксиальной вызванной скорости

(21-VIII)

Определение гидродинамических сил и моментов на поворот ной насадке. Гидродинамические силы и моменты, возникающие при перекладке изолированной поворотной насадки без стабилизат ора, определяют по экспериментальным графикам.

Из имеющихся пяти типов поворотных насадок с различными удлинениями 1я/0» в настоящее время на проектируемых и строя­щихся толкачах средней и большой мощности принимается нас адка № 5, так как она имеет наибольшее относительное удлинение, что

положительно влияет на управляемость. Коэффициент раствора на­садки a = 1,2, отношение xб/ l_H равно 40%, относительное удлине­ние l_H /Dн= 0,8. Подробные данные приведены в работе Л. А. Семено­ва «Теория и расчет поворотных направляющих насадок». На приво­димом из этой работы рис. 7-VIII приведены геометрические харак­теристики насадки № 5. Гид-динамические характери-•ики Сx, Су, Сm той же наcaдки для переднего хода да- л на рис. 8-VIII, для задне-> хода на рис. 9-VIII.

Рис. 6-VIII. График для определения ко­эффициента засасывания t в зависимости от коэффициента раствора насадки а

Рис. 7-VIII. Геометрические характеристики поворотной насадки № 5

Если рассчитываемая насадка имеет относительное удлинение, отличное от 0,8, то следует обратиться к работе Л. А. Семенова, где даны необходимые рекомендации.

Для заднего хода коэффициент аксиальной вызванной скорости а должен определяться исходя из скорости и упора заднего хода.

Коэффициент рулевой силы

(22-VIII)

Гидродинамические силы и моменты при перекладке поворотной насадки без стабилизаторов, определяют по следующим формулам. Сила лобового сопротивления

(23-VIII)

боковая сила

(24-VIII)

рулевая сила

(25-VIII)

 

Момент на баллере

(26-VIII)

где Sн — площадь эффективно используемой боковой поверхности насадки в м²;

(27-VIII)

здесь Dcp — средний расчетный диаметр насадки;

Ks — коэффициент, представляющий собой отношение исполь­зуемой поверхности насадки к ее полной поверх­ности, для насадок новых толкачей равный 0,85—0,90.

Насадка без стабилизатора при переднем ходе самопроизвольно увеличивает угол перекладки и неустойчива, т. е. момент на баллере насадки отрицателен.

Для придания насадке устойчивости и уменьшения отрицатель­ного момента на баллере при переднем ходе у ее выходного отвер­стия устанавливают обтекаемый стабилизатор, который к тому же улучшает действие насадки как рулевого устройства.

При повороте насадки ее стабилизатор располагается под неко­торым углом к направлению потока, выходящего из насадки, так как угол отклонения потока меньше угла поворота самой насадки.

Разность указанных углов составит угол атаки, под которым работает стабилизатор, т. е.

(28-VIII)

где а — угол перекладки насадки;

ac — угол скоса потока за насадкой, значение которого можно определить по формуле инж. Н. А. Петрова

(29-VIII)

где Dcp—средний расчетный диаметр насадки;

d_B — наименьший внутренний диаметр насадки;

Vs—относительная величина скорости потока, выходящего из насадки;

для переднего хода

(30-VIII)

для заднего хода

 

 

(31-VIII)

где — коэффициент расширения насадки для заднего хода.

 

PHC.O-VIII. Гидродинамические характеристики коэффициентов насадки № 5 для заднего хода:

а—силы лобового сопротивления С насадки на заднем ходу:

б — подъемной силы Су насадки на заднем ходу; в—момента Сд, на заднем ходу

После определения угла атаки Д<х дальнейший расчет добавоч­ных сил и моментов от стабилизатора производят так же, как для рулей (см. § 2-VIII) в функции от угла Дст.

Безразмерные гидродинамические коэффициенты стабилизато­ров С,., Су, С„, и Сд снимают с графиков рис. 2-VIII.

Гидродинамические силы и моменты, возникающие на стабили­заторе при ходе вперед, определяют по формулам:

(32-VIII)

(33-VIII)

(34-VIII)

(35-VIII)

где

(36-VIII)

(37-VIII)

fc — площадь стабилизатора в -и²;

I’ — отстояние передней кромки стабилизатора от оси баллера поворотной насадки в м;

L’ — отстояние центра давления потока на перо стабилизатора от его передней кромки в м;

L1 — плечо рулевой силы Рп. с относительно оси баллера на­садки в м.

За расчетную скорость потока, обтекающего стабилизатор, при­нята скорость

(38-VIII)

Определенные раздельными расчетами гидродинамические силы и моменты, действующие на насадку и на стабилизатор, алгебраически суммируют, пользуясь следующими формулами. Сила лобового со­противления

 

 

(39-VIII) боковая сила

(40-VIII) суммарная рулевая сила

(41-VIII)

момент на баллере

(42-VIII)

где b — коэффициент влияния корпуса, который для толкачей с кормовыми обводами полутуннельного типа можно ориен­тировочно принять равным 0,70.

При расчете поворотной насадки на заднем ходу принимается скорость, равная ^г/з скорости переднего хода w = 0,03—0,04. s определяется по формуле (19-VIII); sр — по формуле (20-VIII). Значение t следует определять по графику А. М. Басина (см. рис. 6-VIII) с учетом коэффициента расширения насадки b. При расчете сил и моментов на стабилизаторе для заднего хода за расчетную скорость потока, обтекающего стабилизатор, принимают

(43-VIII)

где Кз — коэффициент уменьшения вызванной скорости на заднем

ходу, равный 0,8—0,9.

Момент на баллере насадки и момент, создаваемый стабилизатором при расчете для судна, работающего на задний ход, суммируются арифметически.