Теоритический чертеж. Главные размерения.

Основы теории судна.

Теоритический чертеж. Главные размерения.

Теоритический чертеж судна.

Чтобы получить представление о криволинейных обводов корпуса судна. Его условно рассекают вертикальными и горизонтальными плоскостями.

Линии, образованные от пересечений поверхностей корпуса судна с плоскостями изображают на чертеже, который называют теоритическим.

Проекции этих линий на три основные взаимно перпендикулярные плоскости соответственно называю:

- корпус;

- бок;

- полуширота.

Основные плоскости проекций теоритического чертежа:

1. – диаметральная плоскость;

2. – плоскость мидель шпангоута;

Плоскость конструктивной ватерлинии.

Секущие плоскости теоритического чертежа.

       

 

Теоритический чертеж судна разделяют на три проекции «Бок», «Полуширота», «Корпус».

Проекция «Бок». Чтобы изобразить продольные обводы корпуса, его рассекают несколькими вертикальными продольными плоскостями параллельными диаметральной плоскости (ДП). Кривые пересечения – батоксы I, II, III вычерчивают на проекции «Бок». Батокс, образованный пересечением диаметральной плоскости с корпусом, называютнулевым.

Вертикальную линию. Проходящую через крайнюю носовую точку КВЛ, называют носовым перпендикуляром; вертикальную линию, проходящую через крайнюю кормовую точку КВЛ, - кормовым перпендикуляром. Кормовой и носовой перпендикуляры на проекции «Бок» совпадают с плоскостями теоритических шпангоутов 0 и 20.

  Проекция «Полуширота». Для полноты продольных обводов корпус судна рассекают горизонтальными плоскостями конструктивной ватерлинии. Секущие плоскости находятся на равных расстояниях друг от друга. Кривые пересечения ватерлиний 1 – 7, образованные пересечением поверхности корпуса с горизонтальными плоскостями. Вычерчивают на проекции «Полуширота». Благодаря симметрии корпуса относительно диаметральной плоскости изображают ватерлинии только левого борта.

Одну из секущих горизонтальных плоскостей проводят на уровне осадки, соответствующей водоизмещению судна; эту ватерлинию называют конструктивной ватерлинией (КВЛ).

               Теоритический чертеж судна.

Проекция «Корпус». Расчетную длину судна делят на несколько, чаще на двадцать равных частей, мелкие суда – на десять и в каждом делении рассекают корпус поперечной вертикальной плоскостью. Параллельной плоскости мидель – шпангоута. Кривые пересечения – теоритические шпангоуты наносят на проекцию «Корпус». Так как корпус судна в поперечном направлении симметричен. То изображают только одну половину каждой кривой пересечения:

- справа от диаметральной  плоскости  –   половины  носовых шпангоутов  0 – 9;

- слева – половины кормовых шпангоутов 11 – 20.

Теоритический чертеж вычерчивают в масштабе 1: 100 или 1: 50 от натуральной величины судна, а для малых судов в более крупном масштабе.

Чтобы не допустить отклонений и ошибок при постройке судна. теоритический чертеж корпуса и отдельные его конструкции вычерчивают в натуральную величину на полу плаза (ровная деревянная площадка). С пазового чертежа снимают шаблоны для всех частей набора корпуса.

 

 

Главные размерения судна.

Главными размерениями любого судна являются:

- длина L;

- ширина B;

- высота борта H;

- осадка T.

Размерения судна измеряют в главных плоскостях теоритического чертежа:

- диаметральной плоскости (ДП);

- плоскости мидель – шпангоута;

- плоскости конструктивной ватерлинии (КВЛ);

 - основной плоскости (ОП) - горизонтальная плоскость проходящая параллельно КВЛ на уровне точки пересечения килевой линии с плоскостью мидель – шпангоута.

Линию пересечения диаметральной плоскости с основной плоскостью называют основной линией (ОЛ), или нулевой ватерлинией (ВЛ).

Линию пересечения диаметральной плоскости с внутренней поверхностью обшивки или с верхней кромкой брускового киля называют килевой линией.

Таблица главных размерений судна.

Обозначение главных размерений судна.	Порядок измерений.
L – длина расчетная	В плоскости КВЛ между кормовой кромкой форштевня и носовой кромкой ахтерштевня.
Lнб – длина корпуса наибольшая	Параллельно плоскости КВЛ по наибольшей длине корпуса без его выступающих частей.
Lгаб – длина судна габаритная	Параллельно плоскости КВЛ между крайними точками судна с учетом выступающих частей (фальшборт, штевни и др.)
В – ширина расчетная	В наиболее широкой по плоскости КВЛ части корпуса без учета толщины обшивки
Внб – ширина корпуса наибольшая	Параллельно плоскости КВЛ в наиболее широком месте корпуса без его выступающих частей
Вгаб – ширина судна габаритная	Параллельно плоскости КВЛ в наиболее широком месте судна с учетом всех выступающих частей судна (привального бруса, ограждения движителей и др.
Н – высота борта расчетная	В плоскости мидель – шпангоута по вертикали о уровня ОЛ до нижней точки линии пересечения поверхности наружной обшивки и настила расчетной палубы
Т – осадка расчетная	По вертикали от плоскости КВЛ до ОЛ
Тнб – осадка наибольшая	От КВЛ (грузовой) до низшей точки внешней кромки наружной обшивки или брускового киля
Тгаб – осадка габаритная (проходимая)	От КВЛ до низшей точки судна с учетом выступающих частей.

 

Уравнение плавучести.

Водоизмещение судна.

Водоизмещение судна (корабля) – количество воды, вытесненной подводной частью корпуса судна (корабля). Масса этого количества жидкости равна массе всего судна (корабля), независимо от его размера, материала и формы.

Различают объемное и массовое водоизмещение. По состоянию нагрузки судна (корабля) различают стандартное, нормальное, полное, наибольшее, порожнее водоизмещение.

Для подводных лодок различают подводное и надводное водоизмещение.

Объемное водоизмещение – равное объему подводной части судна (корабля) до ватерлинии измеряется в м³ .

Массовое водоизмещение – водоизмещение равное массе судна (корабля) измеряется в тоннах.

Стандартное водоизмещение – водоизмещение полностью укомплектованного судна (корабля) с экипажем, но без запасов топлива, смазочных материалов и питьевой воды в цистернах.

Нормальное водоизмещение – водоизмещение равное стандартному водоизмещению плюс половинный запас топлива, смазочных материалов и питьевой воды в цистернах.

Полное водоизмещение – водоизмещение, равное стандартному водоизмещению плюс полные запасы топлива, смазочных материалов, питьевой воды в цистернах, груза.

Наибольшее водоизмещение – водоизмещение, равное стандартному водоизмещению плюс максимальные запасы топлива, смазочных материалов, питьевой воды в цистернах, груза.

Порожнее водоизмещение – водоизмещение порожнего судна (корабля ), то есть судна (корабля) без экипажа, топлива, запасов и т.д.

Подводное водоизмещение – водоизмещение подводной лодки (объекта) в подводном положении. Превышает надводное водоизмещение на массу воды. принимаемой при погружении в цистерны главного балласта.

Надводное водоизмещение – водоизмещение подводной лодки (объекта) в положении на поверхности воды до погружения. Либо после всплытия.

Запас плавучести.

Под плавучестью судна (корабля) понимают – его способность оставаться на плаву при заданной нагрузке. Эта способность характеризуется запасом плавучести, который выражается в отношение процента объема водонепроницаемых отсеков выше ватерлинии к общему водонепроницаемому объему. Запас плавучести выражается формулой:

W = × 100%

 

Где:

- V н – объем под палубных помещений над ватерлинией;

- V о – весть объем под палубных помещений.

Уравнение равновесия судна (корабля) выглядит так:

P = γ ( V о – V н) или;

P = γ V.

Где:

 Р – вес судна;

 γ – плотность воды;

  V – погруженный объем.

Это уравнение и называется уравнением плавучести.

Из этого уравнения следует:

1. При неизменной плотности γ изменение нагрузки Р сопровождается пропорциональным изменением погруженного объема V до достижения полного равновесия. То есть. При увеличении нагрузки судно «садится» в воду глубже. При уменьшении всплывает выше.

2. При неизменной нагрузке Р изменение плотности γ сопровождается обратно пропорциональным изменением погруженного объема V. Так как в пресной воде судно сидит глубже, чем в соленой.

3. Изменение объема V при прочих равных условиях сопровождается изменением осадки. Например, при балластировке забортной водой или аварийном затоплении отсеков можно считать, что судно не приняло груз, а уменьшило погруженный объем, и осадка судна увеличилась – судно сидит глубже. При откачке воды происходит обратное. Физический смысл запаса плавучести – это объем воды, который судно может принять (при аварийном затоплении отсеков) и еще оставаться на плаву. Запас плавучести 50% значит, что водонепроницаемый объем выше ватерлинии равен объему ниже ее . Для надводных судов (кораблей) характерны запасы плавучести 50 – 60%. Считается, что чем больший запас плавучести при постройке судна (корабля) удалось получить, тем лучше.

Нейтральная плавучесть. Когда объем принятой воды (для надводного судна) в точности равен запасу плавучести, считается, что плавучесть судна утеряна – запас равен 0%. Действительно в этот момент судно (корабль) погружается по главную палубу и находится в неустойчивом состоянии, когда любое внешнее воздействие может вызвать его уход под воду. В теории этот случай называется нейтральная плавучесть.

Отрицательная плавучесть. При приеме объема воды больший чем запас плавучести (или любого груза, большего по весу грузоподъемности судна) говорят, что судно получает отрицательную плавучесть. В этом случае судно неспособно плавать, а может только – тонуть.

Поэтому для судна устанавливается обязательный запас плавучести, который оно должно иметь в неповрежденном состоянии для безопасного плавания. Запас плавучести соответствует полному водоизмещению и маркируется ватерлинией и грузовой маркой.

Шкалы осадок.

Для определения водоизмещения судна при любой ватерлинии (осадке) строят кривую, выражающую зависимость водоизмещения от осадки судна. При этом предполагают. Что судно имеет прямую осадку. Для постройки такой кривой строят сначала кривую объемного водоизмещения, в зависимости от осадки судна, пользуясь теоритическим чертежом. На этом графике наносят кривую водоизмещения, которую получают путем умножения абсциссы кривой объемного водоизмещения на множитель, равный плотности воды, или путем непосредственной перестройки масштаба по горизонтальной оси. При эксплуатации судна широко используется характеристика плавучести, называемой грузовым размером. Эта кривая представляет собой ту же кривую водоизмещения. Только отсчет осадок на ней начинается с осадки, соответствующей водоизмещению порожнего судна (нижняя часть кривой отбрасывается.

  

Пользоваться кривой объемного водоизмещения (или грузовым размером) необходимо следующим образом. Пусть начальное водоизмещение судна равна V, а соответствующая ему осадка – Т. Принятому грузу Р отвечает приращение объемного водоизмещения Δ V = Р/ 𝛒 . Отложив значение Δ V на оси абсцисс вправо от первоначального водоизмещения V, в полученной точке проводим вертикаль. Точку А пересечения этой вертикали с кривой объемного водоизмещения сносим по горизонтали на ось ординат, где по шкале осадок Т находим новую осадку судна. А следовательно. и приращение осадки Δ Т. В случае снятия груза изменение осадки откладывается по оси абсцисс не вправо, а влево от точки, отвечающей первоначальному водоизмещению V.

Таким образом, кривая водоизмещения и грузовой размер дают возможность определить водоизмещение судна при данной его осадки или, наоборот. Осадку судна определяют при заданном водоизмещении без выполнения расчетов. С помощью этих кривых можно определить изменение осадки при приеме или снятии грузов и т. п.

Условия остойчивости судна.

При плавании в море не суда постоянно воздействуют различные кренящие нагрузки. В первую очередь ветер и волнение.

Остойчивостью называется – способность судна выведенного из положения равновесия под воздействием внешних кренящих нагрузок, вновь возвращаться в первоначальное положения после прекращения этого воздействия.

Остойчивость – одно из основных мореходных качеств, сохранение и поддержание остойчивости – является важнейшей задачей экипажа судна.

Отклонение судна от равновесного положения в поперечной плоскости называется – креном, в продольной – дифферентом.

Рекомендации по обеспечению безопасности штормового плавания.

Оценку остойчивости судов при определение безопасных режимов штормового плавания в рейсе рекомендует производить по диаграммам штормового плавания судна на попутном волнении. В штормовых условиях плавания на попутном волнении следует опасаться уменьшение остойчивости при длительной задержке судна на гребне высоких волн, возникновение бортовой качки в режиме ее основного и параметрического резонансов и возникновение брочинга.

При длине волны близкой к длине судна. следует снизить скорость, значительно меньшую скорости бега волн, не теряя при этом способности управляться.

Изменение курса с попутного или на попутный к волне рекомендуется производить таким образом, чтобы поворот осуществлялся с достаточно большим радиусом циркуляции и судно имело безопасную скорость в соответствии с диаграммой штормового плавания судна.

В случае получения судном значительного статического крена от смещения груза или иных причин штормовое плавание на попутном волнении не рекомендуется. В исключительных случаях, если судно не имеет свободы маневра и вынуждено следовать попутным курсом к волне, режимы плавания следует выбирать таким образом, чтобы соответствующая им точка на диаграммах была расположена в безопасной зоне на значительном удалении от границ опасных зон.

Для предотвращения брочинга рекомендуется:

- иметь скорость менее 0.6 – 0.7 от скорости распространения опасных волн (λ > 0.8 L);

- не допускать статического дифферента на нос;

- в случае опасности захвата судна волной резко сбавить скорость. В критических случаях – кратковременно дать задний ход, чтобы возможно скорее уменьшить скорость до безопасной. Не теряя при этом способности управляться.

Непотопляемость.

Требования к непотопляемости.

Непотопляемость. Главным образом, определяется способностью судна не опрокидываться и не тонуть, при затоплении части судовых помещений (грузовых трюмов, отсеков, цистерн).

Обеспечение непотопляемости характеризуется: степенью поддержания мореходных качеств, которое судно сохраняет после возможных повреждений или нарушения водонепроницаемости.

Уровень обеспечения непотопляемости судна определяется основными требованиями к непотопляемости: при затоплении заданного числа судовых помещений. Характеристиками посадки и остойчивости поврежденного судна не должны выходить за некоторые пределы.

Борьба за непотопляемость.

Под борьбой за непотопляемость понимается совокупность действий экипажа, направленных на поддержание и возможное восстановление запасов плавучести и остойчивости судна, а также на приведение его в положение, обеспечивающее ход и управляемость.

Борьба за непотопляемость осуществляется немедленно после получения судном повреждения и складывается из борьбы с поступающей водой, оценки его состояния и мероприятиями по восстановлению остойчивости и спрямлению судна.

Борьба с поступающей водой состоит в обнаружении поступления воды внутрь судна, осуществлении возможных мероприятий по предотвращению или ограничению поступления и дальнейшего распространения забортной воды по судну, и ее удалению. При этом принимаются меры по восстановлению непроницаемости бортов, переборок, платформ, обеспечению герметичности отсеков.

Малые пробоины, разошедшиеся швы, трещины заделывают деревянными клиньями пробками – чопами.

                         

На пробоины большего размера ставят жесткий металлический пластырь, или мат, придавленный щитком.

                                       Металлические пластыри:

а– клапанный; б – с прижимным болтом; 1 – коробчатый корпус; 2 – ребра жесткости; 3 – гнездо для раздвижного упора; 4 – патрубки с заглушками для стержней крючковых болтов; 5 – клапан; 6 – рымы для крепления подкильных концов; 7, 8 – прижимной болт с откидной скобой; 9 – гайка с ручками; 10 – прижимной диск.

Для их крепления в комплект аварийного имущества входят специальные прижимные болты.

 

                      

                               Прижимные болты

                                                  а – с откидной скобой;

                                                        б, в – крючковые.

                                               Струбцины.

           

                                                            Аварийная струбцина:

а– с захватами за шпангоуты швеллерного типа; б – захват для шпангоутов бульбового типа; 1 – струбцина; 2 – прижимной винт; 3 – рукоятки прижимного винта; 4 – гайка-ползун; 5 – стопорные винты; 6 – болты, скрепляющие две планки швеллера; 7- захват.

                     

 

                            Раздвижные упоры.

                                       

                                        Металлический раздвижной упор:

1, 8 – подпятники; 2, 3 – гайки с рукоятками; 4 – штырь; 5 – наружная трубка; 6 – внутренняя трубка; 7 – шарнир.

                                              Аварийный брус.

                                              

После откачки воды окончательное восстановление герметичности осуществляется путем бетонирования пробоины – постановки цементного ящика.

Успешность заделки пробоины малого размера зависит от места их расположения ( надводные или подводные ), от доступности пробоины изнутри судна. от ее формы и расположения краев разорванного металла ( внутрь корпуса или наружу ).

В смежные с аварийным отсеком, вода может поступать в результате фильтрации через различные неплотности ( нарушения герметичности переборочных сальников, трубопроводов, кабелей и т. п. ) в таких случаях герметичность восстанавливают конопаткой, клиньями или пробками подкрепляют аварийными брусьями, чтобы предотвратить их выпучивание или разрушение.

Мягкие пластыри являются основным средством для временной заделки пробоин, так как могут плотно прилегать по обводам корпуса судна в любом месте.

                                       Мягкие пластыри.

а – учебный; 1- парусина; 2 – прошивка; 3 – ликтрос; 4 – угловые коуши; 5 – кренгельс для контрольного конца; б – шпигованный: 1 – парусиновая покрышка из двух слоев; 2 – мат шпигованный; 3 – прошивка; 4 – коуш угловой; в – облегченный: 1 – коуш угловой; 2 – ликтрос; 3 – карман для рейки; 4 – рейка распорная из трубы; 5, 7 - слои парусины; 6 – войлочная прокладка ; г – кальчужный: 1, 2 – двойной слой парусиновой подушки; 3 – ликтрос пластыря; 4 – кольцо сетки; 5 – шайба парусиновая; 6 – ликтрос сетки.

Оценка состояния поврежденного судна и мероприятия по восстановлению остойчивости и спрямлению судна производится в ходе борьбы за непотопляемости в целях определения угрожающей опасности, возможностей улучшения его положения и выработки способов борьбы за непотопляемости.

Восстановление остойчивости представляет комплекс мероприятий ( удалении фильтрационной воды, прием водяного балласта и т. д. ), которые обеспечивают устойчивое равновесия поврежденного судна и увеличивают сопротивляемости его наклонениям.

Спрямлением судна называется устранение или уменьшение до допустимых пределов крена и дифферента.

Судно при затоплении отсеков может потерять как плавучесть, так и остойчивость. Опрокидывание судна может произойти вследствие несимметричного затопления отсеков или наличия больших свободных поверхностей влившейся воды. Процесс гибели судна из – за потери плавучести протекает намного медленнее, чем при потере остойчивости. Потеря плавучести происходит всегда внезапно и обычно связана с гибелью судна и людей.

При должной организации борьбы за непотопляемость поврежденному судну, обеспечивают остойчивость вплоть до полного расходования запаса плавучести.

В соответствии с образным выражением академика Алексея Николаевича Крылова«… необходимо, чтобы корабль тонул, не опрокидываясь».

Для руководства вахтенного помощника капитана на ходовом мостике должна постоянно висеть или находится под рукой схема, ясно показывающая для каждой палубы границы водонепроницаемых отсеков, расположение в них отверстий и средств их закрытий с указанием расположения органов управления этими средствами, а также устройства для выравнивания любого крена. Кроме того, в расположении командного состава должны иметься буклеты, содержащие упомянутую выше информацию.

Полноценность руководства борьбой за непотопляемость судна определяет исход аварии.

Все лица командного состава обязаны в совершенстве знать устройство и конструктивные особенности судна, мероприятия по обеспечению непотопляемости, действия в аварийных ситуациях и строго их выполнять.

Судовые движители.

Движителями называются специальные устройства, преобразующие механическую работу судовой силовой установки в упорное давление, преодолевающее сопротивления и создающее поступательное движение судна.

Движители совершенствовались одновременно с появлением новых типов судов и кораблей.

Весло.

С появлением первых небольших лодок человек понял, что понадобиться средство, которое будет толкать судно. Первоначально это были весла, которые посредством погружения их в воду и перемещением производили нужный эффект – лодка двигалась.

Необходимость в скорости заставила древних кораблестроителей увеличивать количество весел и гребцов. Яркий тому пример суда – галеры, весла имеющие длину до 12 метров, на каждом их 96 весел располагалось до шести гребцов из числа рабов или каторжников.

Весла бывают вальковые и распашные. Их применяют на лодках и шлюпах. Как резервное средство передвижения весла применяются на спасательных и дежурных шлюпках.

Во время гребли средняя часть весла вставляется в устройство, которое называется – уключина.

Уключина вставляется в отверстие в планшире шлюпки.

                              

  На современных шлюпках применяют уключину тип – кочет, в котором весло жестко фиксируется.

                    

Активные движители.

Парус.

На протяжении тысячелетий как основной движитель   использовался – парус.

Этот вид движителя, который для движения использует силу ветра.

В основном паруса бывают двух типов:

- прямые – трапециевидной формы;

- косые – треугольной формы или трапецеидальной формы.

Прямые паруса расположены симметрично относительно мачты.

Косые паруса крепятся с одной стороны мачты или между мачтами.

Суда с прямым парусным вооружением называются суда, у которых основные паруса прямые ( барк ).

         

 

Суда с косым парусным вооружением называют те, у которых основными являются косые паруса ( шхуна, иола, кеч ).

Яхты оснащаются треугольными парусами, которые получили название – «бермудские паруса».

             

Суда со смешанным парусным вооружением – используют для передвижения, как прямые паруса, так и косые ( бригантина, баркентина, и др. ).

Еще одной разновидностью парусов, которые получили распространение в наше время, можно считать парус – воздушный змей. По сути это парус, но несколько другой формы. В судоходной компании «Beluga Projects», такой тип движителя экономит расходы на топливо.

                    

Со временем техническое несовершенство паруса и увеличение размеров кораблей показало несовершенство парусов. В кораблестроении были вынуждены перейти к другим типам движителей. Парусные корабли сейчас используются как учебные и спортивные суда, или как суда для развлечений – прогулочные яхты.

Реактивные двигатели.

Гребное колесо.

На первых пароходах в качестве основного движителя использовалось гребное колесо.

                 

                             Колесный пароход «Сириус».

Гребное колесо на пароходах использовалось как вспомогательный движитель, основным движителем по-прежнему оставался парус. Гребное колесо это один из самых неудачных движителей. Провой котел на этих кораблях имел конструкцию аналогичную той, которую устанавливали на паровозах, и имел низкий КПД не более 30%. Гребное колесо «выскакивало» из воды при бортовой качки, из за этого лопасти часто ломались. В настоящее время колесные пароходы используются как туристические на небольших реках.

Гребной винт.

Водоподъемный винт, изобретение которого приписывается Архимеду, вполне подходил и для обратной работы — отталкивания самого винта от водяной массы. Идея применения гребного винта как движителя была высказана ещё в 1752 году Даниилом Бернулли и, позднее, Джеймсом Уаттом. Тем не менее, всеобщее признание гребной винт снискал не сразу. Хотя сам принцип действия гребного винта никогда не был секретом, но только в 1836 году английский изобретатель Френсис Смит (англ. Francis Pettit Smith) сделал решающий шаг, оставив от длинной спирали Архимедова винта только один виток. (Бытует история о том, что «модернизация» произошла случайно: на паровом катере Смита у деревянного винта отломилась часть, оставив единственный виток, после чего катер заметно прибавил в скорости хода.) Смит установил гребной винт на небольшой пароход водоизмещением 6 тонн. Удачные опыты Смита привели к образованию компании, на средства которой был построен винтовой пароход « Архимед ». При водоизмещении всего в 240 т «Архимед» был оснащен двумя ходовыми паровыми машинами мощностью по 45 л. с. каждая и единственным винтом диаметром чуть более 2 метров. (Первоначальный винт Смита представлял собой часть винтовой поверхности прямоугольного образования, соответствующую одному целому шагу. )

Одновременно со Смитом и независимо от него разрабатывал применение гребного винта как движителя известный изобретатель и кораблестроитель швед Джон Эрикссон. В том же 1836 году он предложил другую форму гребного винта, представлявшую собой гребное колесо с лопастями, поставленными под углом. Он построил винтовой пароход «Стоктон» (мощности ходовых паровых машин — 70 л. с), сделал на нём переход в Америку, где его идея была встречена настолько заинтересованно, что уже в начале 40-х годов был спущен первый винтовой фрегат США USS Princeton (водоизмещение 900 т, мощность машин 400 л. с., дававших ему ход до 14 узлов ) с винтом конструкции Эриксона. На испытаниях корабль развил ранее невиданную 14-узловую скорость. А при попытке «стравить» его с колесным «Грейт Уэстерн» теперь уже винтовой фрегат потащил своего соперника. Кстати, «Принстон» отметился в истории кораблестроения тем, что нес самые крупнокалиберные орудия для своего времени, — на поворотных платформах на нём впервые установили 12-дюймовые орудия.

Изготовленный из различных материалов, меняя количество и угол наклона лопастей. Гребной винт совершенствовался и занял лидирующую позицию среди прочих движителей.

Гребной винт состоит из ступицы и расположенными на ней лопастями.

В основе работы гребного винта лежит гидродинамическая сила создаваемая разностью давлений на сторонах лопастей. Любое концентрическое сечение лопастей представляет собой элемент несущего крыла самолета. Поэтому при вращении винта на каждом элементе возникают такие же силы, как и на крыле.

Принцип действия гребного винта. Поток, обтекающий выпуклую сторону лопасти (засасывающая сторона), слегка поджимается, и вследствие этого движение ускоряется. Поток, обтекающий вогнутую сторону лопасти (нагнетающая сторона), встречая на своем пути препятствие, несколько замедляет скорость. В соответствии с законом Бернулли, на засасывающей стороне лопасти давление потока падает и возникает зона разряжения. В то же время на нагнетающей стороне лопасти, напротив, возникает зона увеличенного давления. В результате разности давлений на стороны лопасти образуется гидродинамическая сила.

В результате длительных исследований было установлено, что основная часть гидродинамической силы около 70% создается за счет разрежения на засасывающей стороне лопасти винта и только 30% за счет давления на нагнетающей стороне лопастей.

                

Проекция гидродинамикой силы на ось гребного винта представляет собой упор винта. Эта сила воспринимается лопастями, которые через ступицу и гребной вал передают ее судну.

Поскольку лопасти имеют винтообразную поверхность, при вращении винта вода не только отбрасывается назад. Но и закручивается в сторону вращения лопастей. Задача движителя – только отбрасывать воду, не вращая ее, создавая реактивный импульс – силу тяги. На закручивание потока и на преодоление сопротивления вращения винта в воде затрачивается значительная доля мощности, подводимой ему от двигателя. Поэтому КПД гребного винта, равный отношению мощности, затрачиваемой на создание тяги винта (полезная мощность), ко всей мощности, затраченной на вращение винта, всегда будет меньше единицы.

КПД гребных винтов колеблется в диапазоне 50 – 70%. Верхний предел считается очень высоким и достижимым на малооборотных гребных винтах большого диаметра. Для высоко оборотистых винтов небольшого диаметра КПД редко превышает 50%.

Повышать обороты винта до бесконечности невозможно. На определенном моменте повышения оборотов винта из – за повышенной зоны разряжения образуются воздушные пузырьки. В результате резко падает мощность работы винта, и пузырьки производят гидроудары по лопастям винта. Разрушая их – это явление называется – кавитацией.

Гребной винт регулируемого шага. В ступице винта располагается механизм, поворачивающий лопасти на заданный угол и удерживает их в таком положении. Поворот лопастей позволяет изменять тяговое усилие при постоянной частоте вращения гребного вала наоборот, сохранять постоянно тяговое усилие при разных частотах вращения вала, а также вообще направление упора (реверс) при неизменном направлении гребного вала.

                             

                      винт регулированного шага

для передачи большой мощности часто применяют двух и трех вальные винтовые установки, а на большие корабли, например авианесущие и атомные ледоколы, оснащены четырьмя симметрично расположенными гребными винтами.

                          

              винтовая установка с двумя линиями вала

Иногда применяют направляющие насадки, что прим малой частоте вращения гребного винта обеспечивает прирост упора до 6%.

                               

                             гребной винт в насадке

Данная винтовая установка применяется в основном на буксирах.

12345678910Следующая ⇒

Поделиться: