Un calcul aproximativ al elicei. Part1.
Principiul de funcționare a elicei. Placa pe o suprafață convexă, iar celălalt plan, se deplasează în apă (a se vedea figura), apare un vid pe suprafața convexă și plană - tensiune arterială ridicată.
Vacuumul și presiunea dezvoltată în timpul mișcării plăcii.
Elicea este un butuc (hub), pe care, montantul 2, 3, 4 și 5, și, uneori, 6 segmente de astfel de plăci, numite lame. Atunci când butucul cu palele purtate pe arborele cardanic se rotește în apă, pe fiecare lamă are loc în vid și presiune, al cărui rezultat este perpendicular pe lepasti (figura de mai jos).
Forța de expansiune generată de rotirea palele elicei.
Rezultanta poate fi rezolvată în două forțe perpendiculare reciproc: T și Q. Puterea T este o forță care depășește rezistența navei apă în mișcare, se numește o concentrare a elicei. Puterea Q - puterea consumată în depășirea rezistenței apei, rotirea lamelor. Rezistența T - utilă, și Q - inutil.
Activitatea elicei poate fi imaginată în felul următor. Vacuumul pe suprafața convexă a lamei determină apa să se miște șurubul, pe suprafața plană a presiunii apei scade peste pupa. Reacție jet proiectat este trecut prin butucul lamei, arborele de elice, lagărul axial și vasul a corpului. Mișcarea particulelor de apă din jetul turnat de elicoidal și deci constă în mișcarea de translație și pe circumferință.
Elicoidală răsucite pulverizare exprimate de elice.
Mai mare viteza particulelor de translație decât periferic, ponderea mai mare a energiei consumate și mai puțin utile inutile, sau, altfel, „eficiență mai mare a șurubului.
Fiecare punct de lamă, se rotește în jurul axei butucului se deplasează simultan rectiliniu vasului, descrie o linie elicoidală; prin urmare, în cazul în care descrie mișcarea tuturor punctelor într-o anumită perioadă de timp sau, alternativ, să continue lamă și butuc, atunci vom obține o suprafață elicoidală, similară cu cea prezentată în figură.
lamă Elice cuprinde o lungime de suprafață elicoidală.
Dacă lamă (sau întreaga elice) se rotesc în piulița strâns corespunzătoare, o cifra de afaceri sa a progresat la o linie dreaptă la o distanță egală cu pasul geometric. Dar, înșurubare în secret, șurubul trebuie să se bazeze pe suprafața elicoidală a piuliței, iar din moment ce apa este foarte maleabil miercuri și se retrage la cea mai mică presiune pe ea, de fapt, la o elice de cifra de afaceri de lucru pe nava, trece distanța până la debitul minim, decât smoală geometrică. Această distanță se numește mersul șurubului.
Notăm H smoală geometric și h prin rulare cu șurub, în timp ce cantitatea
Acesta va fi numit de alunecare relativă. La elicelor care lucrează pe nave de mare viteză (în aceste șuruburi pe fiecare pătrat suprafață lama centimetru cade relativ puțin accent), alunecare relativă este mai puțin importantă decât nave lente elicele (șuruburi într-o astfel de accent specific este relativ mare).
Selectarea elementelor elicei.
Pentru a alege un bun elice navă - înseamnă a găsi astfel de elemente majore ale elicei, în care șurubul:
1) la o viteză maximă de funcționare predeterminată a navei va dezvolta forța de tracțiune egală cu rezistența navei și
2) acest lucru va necesita o viteză de rotație exactă (RPM) și puterea pe care motorul poate genera un mod de operare predeterminat. Sarcina este la fel de importantă și complexă ca o bună selecție de linii de carenă.
Foarte des, selectarea șurubului trebuie să producă două sau de trei ori înainte de a chem'budet găsit o opțiune bună.
Familiarizarea cu șuruburile necesare pentru a avea selecție grebnoto, în plus față de desenul teoretic al navei:
1) a performanței motorului exterior, sau altfel o diagramă care arată modul în care puterea motorului prin modificarea vitezei de rotație,
2) transmisia de putere a circuitului de la motor la șurubul,
3) Curba de rezistență navă viitoare.
Dacă nu caracteristici externe, este necesar să se cunoască cel puțin cel mai mare număr posibil de rotații ale motorului și cea mai mare putere în curs de dezvoltare la aceste viteze; în cazul în care motorul nu este nou, este necesar să se cunoască amploarea deteriorării sale și să fie în măsură să estimeze mai precis puterea de fapt, le dezvolta. Figura prezintă un exemplu al caracteristicilor externe ale motorului.
Est caracteristică a motorului diagrama benzină externă.
Dacă rezistența vasului se calculează, este necesar să se determine cel puțin formulele aproximative cel mai mare viteză posibilă și colaționați să verifice la o rată similară cu faimoasele instanțe.
Elementele principale ale elicei își va asuma diametrul geometric și smoală și numărul de palete, cea mai mare lățime și lungimea lamei.
Pentru selectarea elementelor elicei unei ambarcațiuni mici există mai multe moduri; metode mai precise și, astfel, mai elaborate - sunt cele care sunt utilizate pentru selectarea navelor elicelor mari. Acestea se bazează, și, ca rezultat, numeroase modele de test succesive elice în care opritorul măsurat, necesarul de energie și numărul de rotații sau complexe calcule teoretice. metode mai puțin precise sunt bazate pe date statistice privind șuruburile de nave construite. Mai jos descriem doar metoda de selectare a unei elice cu trei lame prezentată în cartea lui L. Romanenko și L. S. Scherbakova „Barca cu motor“. Această metodă este mai simplă decât metodele exacte de selectare a șuruburilor, de precizie, deoarece este suficient pentru a satisface nevoile de amatori. În orice caz, proiectarea instanțelor ordinare, această metodă previne erori de calcul grave.
* O metodă simplificată de calcul a motosudov Elice de sport este descris în cartea „Barca cu motor sport“ (pregătirea sportivilor de top). "Cultura fizică și sport", 1959.- nota, ed.
Înainte de a trece direct la determinarea componentelor adecvate (elice, este necesar să se calculeze unor cantități foarte importante.
1) În primul rând, este necesar să se calculeze cantitatea de energie care va fi capabil să-și petreacă direct pe rotația șurubului, sau în alt mod, puterea de a șurub N0 numărul de rotații, care poate șurub raport. Dacă motorul nava .'Spetsialno, ca cea mai mare putere de pe arborele cotit al motorului poate lua putere, dar puterea caracteristică LCID externă indicată în pașaport; în cazul în care motorul nostru nu este o navă, ci, de exemplu, o mașină, și trebuie să-l transforme, t. e. să se adapteze la condițiile de muncă la bord, este necesar să se bazeze pe acest fapt arborele motorului, putem filma timp de 12-15% (în funcție de calitatea conversiei și starea motorului) este mai mică. În caz contrar, eficiența conversiei con = 0,88-0,85. Rețineți că, pentru motoare suspendate în pașaport indică puterea pe șurub.
În cazul în care arborele motorului este conectat la elicei în sine (on-line), fără a razobschitelnogo dispozitiv reversibil, „pe drum“ la șurub pierdem 3-4% din puterea arbore; Cu alte cuvinte, eficiența unui astfel de arbore de shafting = 0,97-0,96 în funcție de calitatea transmisiei de performanță (de precizie a lagărelor și m. P.). ar trebui să fie calculată pe arborele = 0,96-0,95 Instalarea razobschitelnogo dispozitiv reversibil.
În cele din urmă, în cazul în care alegerea elicei indică faptul că nr turația motorului care corespunde cea mai mare putere, nu se poate ridica un șurub care ar fi raportată la viteza de proiectare a navei, acesta va avea pe drum de la motor la elice set Gear- sau multiplicator, respectiv scade sau crește numărul de rotații ale șurubului . În acest caz, este necesar să se ia arborele = 0,94-0,93 din nou, în funcție de calitatea de fabricație și starea trenului de viteze.
Astfel, dacă vom instala la bordul navei, cum ar fi un motor de mașină cu arborele 42 l. a. și, de asemenea reversibil razobschitelny și mecanismul de transmisie și apoi elementele de selecție elicei trebuie să accepte șurub de putere despre
Reducerea puterii de conversie și îl consumă pentru frecare în timpul rotației elicei lent, motorul reversibil-razobschitelnogo și cutia de viteze, motorul și simultan reduce numărul de rotații ale arborelui cotit său; Prin urmare, determină puterea pe care motorul poate transmite elicei, este necesar să se identifice și viteza corespunzătoare a motorului. În cazul reductorului sau de multiplicare ar trebui să fie luate în considerare și raportul lor de viteze.
2) O altă variabilă importantă care trebuie să determine rata la care șurubul va fi deplasat liniar pe viteza vasului calculată. În ceea ce privește subiecții nepyudvizh'nsh cu șurub se deplasează cu aceeași viteză v km / oră, iar nava. Cu toate acestea, deoarece carena navei și subacvatice porțiuni proeminente dispuse în fața și deasupra antrenarea elicei (strânge) pentru o masă de apă care trebuie să opereze șurubul, se pare că șurubul nu se deplasează în continuare apă și în apă, care particulele se mișcă transmite cu o viteză mai mică decât viteza v navei și șurubul. Prin urmare, viteza melcului în raport cu viteza particulelor de apă este mai mică decât v navă. fluxul de apă, care este interesat în vas se numește fluxul asociat; rata depinde de contururi, viteza de precipitare și oudna și este determinată de w coeficient de curgere asociat.
Un nomograma pentru determinarea vitezei de deplasare a șurubului în ceea ce privește debitul de apă în spatele vasului.
Folosind nomograma din figura ușor pentru a determina viteza de mișcare de translație șurub vp m / sec în raport cu apa pentru diferite vase în funcție de tava asociată w coeficient
3) După la putere, șurubul NB. care îi corespunde, numărul de rotații pe minut cu șurub n și viteza de deplasare a șurubului în raport cu apă vp definită, este necesar să se calculeze cantitatea auxiliară numită indice de putere:
n este numărul 1vinta rpm;
NB -power pe șurub, l. p.;
vp este viteza șurubului în raport apă -k km / h.
indicele capacității poate fi determinată folosind o nomogramă. Definirea acestor trei valori pot trece direct la determinarea elementelor cu șurub.
Diagrama pentru determinarea relației pas cu pas a eficienței șurubului, un coeficient de alunecare K
1. În diagrama definește patru valori:
a) teren cel mai adecvat raport cu diametrul H / D al șurubului;
b) o mai mare eficiență posibilă respectiv a elicei;
c) mărimea șurubului de alunecare S;
care avem nevoie determinarea diametrului D al șurubului.
2. Cunoscând aceste valori, putem, folosind expresia
unde Vp - la m / sec sau nomogramă pentru a determina cel mai mare diametru al elicei în metri.
3. Apoi, cunoscând valoarea diametrului D și raportul smoalei la diametrul H / D. definesc teren șurub:
4. Pentru a determina un accent toto elicei kg, se folosește formula
sau nomogramă. Evident, valoarea P ar mancat semnificativ mai mică rezistență la un vas de viteză cursă predeterminată
șurubul nu oferă această viteză și de calcul trebuie să se repete, având în vedere o ceva mai mică viteza de rulare v; dacă / șurub ca reazem va fi suficientă, este necesar să se procedeze la calcularea dimensiunilor lamei.
zona rectificaționale tuturor lamelor, sau, zona de lame îndoite trebuie să fie egale (în m 2):
F - șuruburi de tracțiune kg;
RMAH - presiunea maximă admisă pentru rezistența șurubului în kg / m 2, cu materialul selectat, dimensiunea RMAH pot fi luate din tabel.
Cea mai mare presiune pe unitate admisibilă pe lama.