გემის ამძრავების ტიპებისა და თეორიების განვითარების ისტორია. პროპელერების გამოთვლის დიაგრამები. პროპელერის გამოჩენა

„გემის მამოძრავებელი საშუალებები იმისათვის, რომ გემმა მუდმივი სიჩქარით იმოძრაოს, ის უნდა იქნას გამოყენებული მამოძრავებელი ძალატოლფასი ძალა..."

მოკლე განმარტებები 7-8 კლასების ამოცანების შესახებ

დავალება 3 – გადამტანები

გემის ძრავები

იმისათვის, რომ გემმა მუდმივი სიჩქარით იმოძრაოს, მას სჭირდება

გამოიყენოს ამ სიჩქარით წინაღობის ძალის ტოლი მამოძრავებელი ძალა და

საპირისპიროდ მიმართული. ზოგიერთ შემთხვევაში ეს ძალა იქმნება

ბუქსირება, მაგრამ ყველაზე ხშირად - სპეციალური მოწყობილობებით, რომლებიც

გემების ამძრავებს უწოდებენ. დამკვიდრებული ტრადიციების შესაბამისად, ტერმინი „გემის ძრავა“, ისევე როგორც მრავალი სხვა მსგავსი, ნიშნავს როგორც ამ მოწყობილობებს, ასევე მეცნიერებას (გემის თეორიის განყოფილებას), რომელიც სწავლობს მათ. დედამიწაზე გადაზიდვები რამდენიმე ათასწლეულის განმავლობაში არსებობდა, მაგრამ გემების მცურავი (და ნიჩბიანი) დღეებში არ არსებობდა მეცნიერება გემების სიჩქარის შესახებ. მცურავი გემების სიჩქარე დამოკიდებული იყო ქარის სიჩქარეზე; ნიჩბოსნობის გემებს ასევე არ სჭირდებოდათ რაიმე გამოთვლა. ძრავის გამოთვლების გადაუდებელი აუცილებლობა წარმოიშვა მხოლოდ მაშინ, როდესაც გემებზე დაიწყეს მექანიკური ძრავების (ორთქლის ძრავების) გამოყენება.

ექსპლუატაციის პრინციპის მიხედვით, ამძრავები იყოფა აქტიურებად, რომლებიც მოიცავს იალქნებს, რომლებიც უშუალოდ გარდაქმნიან ქარის ენერგიას გემის წინ მოძრაობად, ხოლო რეაქტიულები - ყველა დანარჩენს, რადგან მათ მიერ შექმნილი მუდმივი წნევა მიიღება შედეგად. ჭურჭლის მოძრაობის საწინააღმდეგო მიმართულებით გადაყრილი წყლის მასების რეაქცია.

როგორც ჩანს, პირველი მამოძრავებელი მოწყობილობები, რომლებიც გამოიყენებოდა რაფებზე და მსგავს მარტივ წყალსატევებზე, იყო ბოძი და ნიჩაბი. ანტიკური ხანის ხომალდები უპირატესად ნიჩბიანი იყო, მათგან ყველაზე დიდს კი ნიჩბები ჰქონდა განლაგებული სამ რიგად, მათი საერთო რაოდენობა აღწევდა 300-ს, სიგრძე - 15 მ, ერთ ნიჩბზე მუშაობდა 7-მდე ადამიანი. ასეთი გემების სიჩქარე იყო დაახლოებით 5 კვანძი. ნიჩბიანმა გემებმა პიკს მრავალი საუკუნის წინ მიაღწიეს. ამჟამად ნიჩბები, როგორც მთავარი მამოძრავებელი საშუალება გამოიყენება მხოლოდ სპორტულ გემებზე, სამუშაო და სამაშველო ნავებზე და სხვა მცირე გემებზე.

კიდევ ერთი უძველესი მამოძრავებელი მოწყობილობა იყო იალქანი, ზოგჯერ ნიჩბებთან ერთად. მცურავი გემები უფრო მოწინავე აღმოჩნდა, ისინი ენერგიას იყენებდნენ გარე გარემო- ჰაერი, დიდი რაოდენობით ნიჩბოსნების განლაგების საჭიროების გარეშე. პირველ მცურავ გემებს შეეძლოთ გადაადგილება ქართან ერთად, მაგრამ მცურავი აღჭურვილობის გაუმჯობესებასთან ერთად, ადამიანებმა ისწავლეს დაჭერა და მოძრაობა საჭირო მიმართულებით, მიუხედავად ქარის მიმართულებისა. მცურავმა გემებმა პიკს მიაღწიეს მე-19 საუკუნის ბოლოს, მათი სიჩქარე ხელსაყრელი ქარების დროს 20 კვანძს აღწევდა. მაგრამ გემებზე მექანიკური დანადგარების გაჩენამ და განვითარებამ განაპირობა ეტაპობრივი გადასვლა მცურავი გემებიდან ორთქლის გემებზე. იალქანი შემონახული იყო სპორტულ და საწვრთნელ გემებზე, როგორც მთავარი, სათევზაო გემებზე, ზოგიერთ კვლევით გემზე და ა.შ. გემები - როგორც დამხმარე მამოძრავებელი მოწყობილობა. ბოლო ათწლეულების განმავლობაში, მსოფლიო გემთმშენებლობის ინდუსტრიაში გაიზარდა ინტერესი აფრების, როგორც მთავარი ან, უფრო ხშირად, დამატებითი ტიპის ძრავის მიმართ.

ეს ინტერესი გამოწვეულია ორი ძირითადი მიზეზით:

საწვავის დაზოგვის შესაძლებლობა მაღალ ფასებში და გარემოსდაცვითი კეთილგანწყობა. მცურავი აპარატების გამოყენება შესაძლებელს ხდის მნიშვნელოვნად შეამციროს მთავარი ძრავის (დიზელის) სიმძლავრე სიჩქარის მნიშვნელოვანი დაკარგვის გარეშე. მიღწევები თანამედროვე მეცნიერებასაშუალებას გაძლევთ მოახდინოთ აფრების მონტაჟი და გაწმენდა, აკონტროლოთ ისინი, რათა მიიღოთ უმაღლესი სიჩქარეინსულტი საჭირო მიმართულებით, შეამცირეთ წონა საკმარისი სიძლიერით და გამძლეობით. გემთმშენებლობის სხვადასხვა ქვეყანაში, ისევე როგორც რუსეთსა და უკრაინაში, შემუშავებულია გემების მცურავი სისტემები, მათ შორის დიდი გადაადგილების მქონე გემებისთვის, მაგრამ სატრანსპორტო ფლოტში იალქნების ფართო გამოყენებაზე საუბარი ნაადრევია.

ძველად, ჯერ კიდევ ჩვენს წელთაღრიცხვამდე გამოიგონეს ბორბალი, რომელსაც ცხოველები (ხარები) მართავდნენ. მაგრამ ბორბლებიანი გემები შეიცვალა მცურავი გემებით. Paddle ბორბლები ახალ დონეზე აღდგა მე -19 საუკუნის დასაწყისში. (1802 წელს გემ „კლერმონზე“; რუსეთში პირველ მცურავ გემად ითვლება 1815 წელს აშენებული „ელიზაბეტი“).

პირველ ბორბალს ჰქონდა რგოლი და ფიქსირებული პირები - ფირფიტები; ბორბლების ეფექტურობა შედარებით მცირე იყო, ჩაძირვის სიღრმე რამდენჯერმე ნაკლები იყო დიამეტრზე. 1829 წელს შემოგვთავაზეს ბორბალი მბრუნავი ფირფიტებით, რამაც შესაძლებელი გახადა ეფექტურობის გაზრდა და ბორბლების დიამეტრის შემცირება; ძრავების (ორთქლის ძრავების) სიჩქარის ზრდა იწვევს მათი ზომის შემცირებას.

ბორბალი არის მამოძრავებელი მოწყობილობის სახეობა, რომელიც უძველესი დროიდან გამოიყენებოდა გემების ასაწევად.

ეს არის დიდი ბორბალი, რომელიც აღჭურვილია პირებით (ფირფიტები), რომლებიც ჩაეფლო წყალში.

ბორბალი დიზაინით ჰგავს წყლის ბორბალს, განსხვავება მხოლოდ იმაში მდგომარეობს, რომ ბორბალს მოძრაობაში წყალი კი არ აყენებს, არამედ ბორბალი გამოიყენება მის ასაწევად.

არსებობდა ბორბლების ორი ძირითადი ტიპი:

შტერნი, რომელიც მდებარეობს ჭურჭლის უკანა მხარეს;

ბორტზე, რომელიც მდებარეობს წყვილებში გემის გვერდებზე.

რობერტ ფულტონმა მცურავ ბატარეაზე "Demologos" გამოიყენა ორიგინალური ხსნარი - მან დამალა ბორბალი, რომლის დიამეტრი 5 მეტრია ორ ნახევრად კორპუსს შორის, რითაც იცავდა მას საარტილერიო ცეცხლისგან. მიუხედავად იმისა, რომ მსოფლიოში პირველ ორთქლის ხომალდს ჰქონდა საშუალო სიჩქარე 5 კვანძი და მაქსიმალური სიჩქარე 7, იგი დასრულდა ამერიკის დამოუკიდებლობის ომის დასრულების შემდეგ და მისი შემქმნელის გარდაცვალების შემდეგ.

მოგვიანებით, უკვე სამოქალაქო ომის დროს, ფედერალური მთავრობააშენდა კონცეპტუალურად ძალიან მსგავსი მდინარის საბრძოლო ხომალდები.

ორთქლის ძრავებით მომუშავე ბორბლები მე-19 საუკუნეში საზღვაო ფლოტში გაბატონებული მამოძრავებელი სისტემები იყო. საუკუნის ბოლოსთვის ბორბლები შეიცვალა უფრო ეფექტური პროპელერებით.

ბრინჯი. 1. ორთქლმავალი „ნ. ვ.გოგოლი“ არის ყველაზე ძველი (1911) რუსული სამგზავრო გემი ექსპლუატაციაში (2014 წ.) ამძრავი - ორი გვერდითი ბორბალი.

ნაკლოვანებები უმთავრესი პრობლემა ბორბლის გამოყენებისას არის ის, რომ როდესაც არის ძლიერი გორგოლაჭები, მარჯვენა და მარცხენა ბორბალი მონაცვლეობით მთლიანად გამოდის წყლიდან, გემი იკლებს, რაც ნორმალურ მოძრაობას შეუძლებელს ხდის. ასევე, მღელვარე ზღვების დროს ბორბლები ექვემდებარებოდა დიდ დარტყმას, რაც მათ უფუნქციოდ აქცევდა;

დაბალი ეფექტურობა - დაახლოებით 30%; პროპელერის ეფექტურობა - 70%-მდე;

საწვავი), ვიდრე პროპელერი;

გემის პროექტი;

ბორბლების გამოყენება მოითხოვდა სატრანსპორტო საშუალების წყლის ხაზის ზემოთ განთავსებას, რამაც ასევე შეამცირა ხელმისაწვდომი სასარგებლო მოცულობები და საზღვაო ძალებში გაზარდა მანქანის დაუცველობა;

გვერდითი ბორბლები საჭიროებდა დიდ გაფართოებას, რამაც გაზარდა გემის ზომები და შეამცირა გამოსაყენებელი გემბანის ფართობი;

მკაცრი ბორბლები ნაკლებად ეფექტურია ჰიდროდინამიკურად, ზრდის კორპუსის წინააღმდეგობას, საიდანაც ისინი, როგორც ჩანს, ამოტუმბავს წყალს.

ამავდროულად, იყო ბორბლები, რაც ხელსაყრელი იყო ბუქსირებისთვის და ასევე საშუალებას აძლევდა მათ ჰქონოდათ არაღრმა ნაკადი.

ამიტომაც სსრკ-ში 1991 წლამდე გაგრძელდა მდინარის ბორბლიანი ბუქსირების (მაგრამ უკვე საავტომობილო გემების დიზელის ძრავებით) მშენებლობა (BTK სერიის Pusher Tugs).

ნავები, კატამარანები, მართავენ პედლებიანი ბორბალით.

ბორბლის პირებს უწოდებენ, როგორც წესი, ხის ფიცრებისგან დამზადებულს, რათა გატეხვის შემთხვევაში ადვილად შეკეთდეს.

ორთქლის გემის გვერდითი ბორბლებით გადაცემა ძალიან მარტივი იყო: ორთქლის ძრავა პირდაპირ ატრიალებდა ლილვს მასზე დამონტაჟებული ბორბლებით, არ იყო საჭირო გადაცემათა კოლოფის გამოყენება.

ყველაზე გავრცელებული, ეფექტური და შედარებით მარტივი მამოძრავებელი მოწყობილობაა პროპელერი.

გემის პროპელერის იდეა საყრდენის სახით, ისევე როგორც ანტიკურ ხანაში გამოყენებული არქიმედეს ხრახნი (სითხეების სატუმბი), პირველად წარმოიშვა ლეონარდო და ვინჩისგან მე -15 საუკუნეში, მაგრამ იმ დროს მან ვერ იპოვა გამოყენება. 1752 წელს, ხრახნიანი ორმაგი ჭიის სახით შემოგვთავაზა დ.

ბერნულის, მაგრამ ასეთი მამოძრავებელი მოწყობილობის ეფექტურობა დაბალი აღმოჩნდა. როგორც ლიტერატურაშია აღნიშნული, ინციდენტმა ხელი შეუწყო პროპელერის დიზაინის გაუმჯობესებას: ხის პროპელერით აღჭურვილი ერთი გემი შეეხო მიწას, პროპელერის მნიშვნელოვანი ნაწილი გაწყდა და აფრინდა, მაგრამ, გემის ეკიპაჟის გასაკვირად. , მან გაზარდა მისი სიჩქარე. მას შემდეგ შემოთავაზებულია ხრახნების მრავალი გაუმჯობესება. შეიცვალა მათი ზომები, კონტურის ფორმები და პირების მონაკვეთები და სხვა მახასიათებლები. ზოგიერთი გაუმჯობესება დღემდე გრძელდება.

დიზაინიდან გამომდინარე, ისინი იყოფა ორ ტიპად: მყარი პროპელერები (კერა და პირები მზადდება ერთად) და პროპელერები მოსახსნელი პირებით, რომლებიც გამოიყენება ყინულში მცურავ გემებზე. ასეთ პროპელერებს უწოდებენ ფიქსირებული სიმაღლის პროპელერებს, ხოლო პროპელებს, რომლებსაც აქვთ მექანიზმები, რომლებიც ატრიალებენ პირებს კერაში და ცვლიან პროპელერის სიმაღლეს, ეწოდებათ კონტროლირებადი დახრის პროპელერები. ხრახნის სიმაღლე არის გზა იმ ღერძის მიმართულებით, რომელსაც ხრახნის ზედაპირის ნებისმიერი წერტილი გადის ერთი ბრუნვის განმავლობაში.

ფიქსირებული სიმაღლის პროპელერები - ფიქსირებული დახრის პროპელერები - იწარმოება ერთ ნაჭრად (ერთ ნაჭერად), ჩამოსხმული, შედუღებული ან დაჭედილი და შედგება შემდეგი ძირითადი ელემენტებისაგან: კერა, რომელიც წარმოადგენს პროპელერის ლილვის კისრის კონუსზე დამაგრებულ ყელს. , და პირები (3-დან 6-მდე), რადიალურად განლაგებულია კერაზე. დანის ქვედა ნაწილს, რომელიც აკავშირებს მას კერას, ეწოდება დანის ფესვი; ზედა ნაწილი არის ზედა ან ბოლო; დანის ზედაპირს გემის კორპუსისკენ მიმავალი ზედაპირი ეწოდება შეწოვის ზედაპირს, საპირისპირო ზედაპირს - გამონადენის ზედაპირს, რომელიც უმეტეს შემთხვევაში არის რეგულარული ხვეული ზედაპირი. ამ ორი ზედაპირის გადაკვეთა ქმნის პირების კიდეებს.

ბრინჯი. 2. პროპელერები: a - პროპელერი ფიქსირებული პირებით;

ბ - რეგულირებადი ხრახნიანი ხრახნი; გ - პროპელერი საქშენში; d - კოაქსიალური პროპელერები.

პროპელერის დიამეტრი D არის წრის დიამეტრი, რომელიც აღწერილია დანის წვერით. პროპელერის დიამეტრმა შეიძლება მიაღწიოს 9 მ-ს, წონა კი - 50 ტონას.მართული ქვეითი პროპელერები უფრო მცირე დიამეტრის მქონეა.

პროპელერის მახასიათებელი მნიშვნელობა არის სიმაღლე (ნახ. 2,ა). მისი თეორიული მნიშვნელობა, ანუ სრიალის გათვალისწინების გარეშე, დამოკიდებულია პროპელერის პირის შეტევის კუთხეზე.

მთავარი ძრავისა და პროპელერის კარგი ურთიერთქმედების მისაღწევად, აუცილებელია, რომ პარამეტრებს და განსაკუთრებით პროპელერის სიმაღლეს ჰქონდეს გარკვეული მნიშვნელობები. ოპტიმალური ურთიერთქმედება მიიღწევა მხოლოდ გემის გარკვეული დატვირთვის პირობებში და გარკვეულ პირობებში ამინდის პირობები(ქარი, ტალღები და ა.შ.). თუ ეს მნიშვნელობები გადახრის მითითებულს, მაშინ ძრავისა და პროპელერის ურთიერთქმედება არ იძლევა დიზაინში გათვალისწინებულ შედეგს. პრაქტიკაში, ეს ნიშნავს, რომ ძრავასა და მასთან დაკავშირებულ პროპელერს შორის ურთიერთქმედება ყველაზე ეფექტური იქნება, მაგალითად, როცა ნავი სრულად არის დატვირთული და კარგ ამინდში.

გამოიყენება მარჯვენა და მარცხენა ბრუნვის პროპელერები, ისინი გამოირჩევიან ძირითადი წესები: თუ ხრახნი ხრახნიანია საათის ისრის მიმართულებით, მაშინ მას მარჯვენა ბრუნვის ხრახნი ეწოდება, ხოლო თუ ის საათის ისრის საწინააღმდეგო მიმართულებით იკვრება, მას მარცხნივ ბრუნვის ხრახნი ეწოდება. როდესაც პროპელერი ბრუნავს, მისი პირები წყლის მასებს ერთ მხარეს აგდებენ. ამ წყლის რეაქცია აღიქმება დანის წნევის ზედაპირით, რომელიც ქმნის ბიძგს პროპელერისთვის, რომელიც კერისა და პროპელერის ლილვის მეშვეობით გადაეცემა ბიძგების საყრდენს, გარდაიქმნება ძალად, რომელიც მოძრაობს ხომალდს.

ცვალებად პირობებში მომუშავე გემებზე, როგორიცაა ბუქსირები ან სათევზაო ხომალდები (თავისუფალი ნაოსნობა, ტრალერი), მამოძრავებელი სისტემა უნდა მოერგოს შესაბამის საოპერაციო პირობებს. ამავდროულად, შესაძლებელი იქნებოდა ამძრავის ძრავის სრული სიმძლავრის ერთდროულად გამოყენება სხვადასხვა დატვირთვის პირობებში.

პროპელერის ფიქსირებული დაძვრის პირები ჩამოსხმულია კერასთან ერთად ან მყარად ხრახნიან მასზე (იხ. სურ. 2, ა).

სიმაღლის შეცვლა შეგიძლიათ რეგულირებადი სიმაღლის პროპელერებზე - CPS (ნახ. 2,ბ). კონტროლირებადი სიმაღლის პროპელერს (CPP) აქვს დიზაინი, რომელიც საშუალებას აძლევს პირებს ბრუნავენ კერაში, სანამ პროპელერი მუშაობს, ხოლო გემი მოძრაობს საჭეზე განთავსებული საკონტროლო სადგურიდან. როდესაც პირები ბრუნავს, ეს მექანიზმი ხორციელდება კოლექტორის გასწვრივ კინემატიკური სქემები, იცვლება პროპელერის სიმაღლე, რის გამოც ის ქმნის ბიძგს, რომელიც ზრდის ან ამცირებს სიჩქარეს და იცვლება ხომალდის მოძრაობის მიმართულება, ხოლო ბრუნების რაოდენობა, მთავარი მანქანის სიმძლავრე და მიმართულება. მისი ბრუნვა უცვლელი რჩება. რეგულირებადი სიმაღლის პროპელერების გამოყენება საშუალებას იძლევა გამოიყენონ შეუქცევადი ძირითადი მანქანები გემებზე გამარტივებული ტექნიკური სისტემით, რაც ამცირებს მათი ცილინდრების ცვეთას დაახლოებით 30-40%-ით (შექცევად მანქანებში წარმოიქმნება მუშაობის რეჟიმისა და მიმართულების ხშირი ცვლილებით. ბრუნვის), საშუალებას იძლევა უფრო სრულად გამოიყენოს მანქანების სიმძლავრე და ინარჩუნებს მაღალი ეფექტურობის მნიშვნელობას

ხრახნიანი გემებს პროპელური პროპელერებით აქვთ ბევრად უფრო მაღალი მანევრირების უნარი, ვიდრე გემებს ფიქსირებული სიმაღლის პროპელერებით. გემებს პროპელური პროპელერებით აქვთ ბევრად უფრო მაღალი მანევრირების უნარი, ვიდრე გემებს ფიქსირებული სიმაღლის პროპელერებით.

თავიდან CV პროპელერები გამოიყენებოდა მხოლოდ ბუქსირებზე, თევზაობასა და სპეციალურ გემებზე და მხოლოდ მოგვიანებით დაიწყეს მათი დაყენება სავაჭრო ფლოტის გემებზე. მბრუნავი პროპელერის დაყენებით მიიღწევა ელექტროსადგურების უფრო დიდი ეფექტურობა, ძრავის სრული სიმძლავრის სხვადასხვა დატვირთვაზე გამოყენების შესაძლებლობა, აგრეთვე შეუქცევადი შიდა წვის ძრავების ან ორთქლის ტურბინების გამოყენების შესაძლებლობა უკუ ტურბინების გარეშე. უპირატესობებში ასევე შედის ძრავის სრული სიმძლავრით გადაბრუნების შესაძლებლობა.

ზოგჯერ გემებზე (განსაკუთრებით გემებზე მდინარის ფლოტი) პროპელერი დამონტაჟებულია საქშენში (იხ. სურ. 2,გ). ეს დიზაინი აუმჯობესებს პროპელერის მუშაობის პირობებს და ზრდის ეფექტურობას.

გემების უპირატეს რაოდენობას აქვს მხოლოდ ერთი პროპელერი დაყენებული გემის ცენტრალურ სიბრტყეში. ასევე არის ორხრახნიანი ხომალდები, რომლებსაც მართავს ან ორი დაბალი სიჩქარის ან ოთხი საშუალო სიჩქარის დიზელის ძრავა, ამ უკანასკნელ შემთხვევაში ერთი პროპელერი ორი ძრავით ამოძრავებს. იშვიათ შემთხვევებში აშენებულია სამხრახნიანი ხომალდები, მაგალითად, ტორპედო ნავები, რომლებზეც ორი საბორტო ძრავა ამოძრავებს მაღალსიჩქარიანი დიზელის ძრავებით გადაცემათა კოლოფით, ხოლო შუა პროპელერი ამოძრავებს გაზის ტურბინას. ზოგიერთი დიდი სამგზავრო გემი და საბრძოლო ხომალდებიმაგალითად, ავიამზიდები აღჭურვილია ოთხი სიმეტრიულად განლაგებული პროპელერით.

ძირითადი ძრავების მუდმივად მზარდი სიმძლავრის გამო, საჭიროა ძალიან დიდი დიამეტრის პროპელერები, რაც იწვევს ტექნოლოგიურ და წარმოების სირთულეებს. ამის საპირისპიროდ და ეფექტურობის გასაუმჯობესებლად, ისინი ცდილობენ დააინსტალირონ საპირისპირო მიმართულებით მბრუნავი ძრავები (იხ. ნახ. 2, დ). ამ შემთხვევაში საჭიროა რთული მოწყობილობები, როგორიცაა ღრუ პროპელერის ლილვები და სპეციალური გადაცემათა კოლოფები.

მე-17 საუკუნის შუა ხანებში. გამოჩნდა პირველი წყლის რეაქტიული მამოძრავებელი სისტემები.

წყლის ჭავლური ძრავის სისტემა არის წყლის ნაკადის არხების სისტემა (კონკრეტულ შემთხვევაში, ერთი არხი), რომელიც მდებარეობს გემის კორპუსის შიგნით, რომლის მეშვეობითაც ზღვის წყალი მოძრაობს სპეციალური ტუმბოს, ყველაზე ხშირად ღერძული (ხრახნიანი) დახმარებით. მილში). დემპერების დახმარებით წყლის ნაკადი მიმართულია გარკვეულ არხებში (ერთი არხის შემთხვევაში იცვლება არხიდან გამომავალი ჭავლის მოძრაობის მიმართულება მჭიდში), რაც საშუალებას გაძლევთ შეცვალოთ მოძრაობის მიმართულება. ჭურჭელი. წყლის ჭავლური ძრავის დამახასიათებელი ნიშნებია სამუშაო სხეულის კარგი დაცვა (მდებარეობს კორპუსის შიგნით არხში; არხის შესასვლელი აღჭურვილია ცხაურით, რომელიც ხელს უშლის დიდი ობიექტების არხში შეღწევას) და შესანიშნავი მანევრირებას (უნარი იმოძრავეთ წინ და უკან, შემობრუნდით თითქმის ადგილზე დემპერების შესაბამისი დაყენების წყალობით). მაგრამ ეს პროპულსორები გამოირჩევიან დიდი მასით (რომელიც მოიცავს წყლის არხების სისტემას სხეულში წყლით), იკავებენ დიდ მოცულობას, რაც ართულებს ტვირთის მოთავსებას და აქვთ შედარებით დაბალი ეფექტურობა. მკაცრად რომ ვთქვათ, წყლის ჭავლური მამოძრავებელი სისტემის ეფექტურობა საკმაოდ თვითნებური კონცეფციაა, რადგან ასეთი მამოძრავებელი ძალა იქმნება სხეულზე და ყოველთვის არ არის შესაძლებელი წინააღმდეგობისა და ბიძგის ძალების ზუსტად გამიჯვნა. უხეშად, ჩვეულებრივი წყლის ჭავლური მამოძრავებელი სისტემის ეფექტურობა შეიძლება იყოს დაახლოებით 30%. დიდი ხნის განმავლობაში, წყალგამტარი ძრავა იშვიათად გამოიყენებოდა გემებზე. ითვლებოდა, რომ მათი გამოყენების ფარგლები შემოიფარგლებოდა შედარებით ნელა მოძრავი გემებით, რომლებიც მცურავდნენ არაღრმა ან გადაკეტილ ზღურბლებში (მაგალითად, ასეთ გემებს იყენებდნენ ხის რაფტინგისთვის). მაგრამ დაახლოებით მე-20 საუკუნის შუა ხანებიდან. მათი პოპულარობა გაიზარდა. ამას ხელი შეუწყო ორმა გარემოებამ.

უპირველეს ყოვლისა, წყლის ნაკადის არხების განვითარებული სისტემის ნაცვლად, შემოთავაზებული იყო ერთი მოკლე არხის დაყენება გემის უკანა ბოლოში, რომელიც უზრუნველყოფდა გემის კონტროლს დემპერების გამოყენებით, რომლებიც ახდენენ ამოძრავების ჭავლს სასურველი მიმართულებით.

მეორეც, ნაჩვენებია, რომ ჩქაროსნულ გემებზე წყლის რეაქტიული ძრავის ეფექტურობა შეიძლება მიაღწიოს 60% ან მეტს, ხოლო ჩვეულებრივი პროპელერებისთვის ამ პირობებში ის შეიძლება შემცირდეს კავიტაციის გამო. შედარებით ცოტა ხნის წინ, შემოთავაზებული იქნა წყალქვეშა ნავების, ტორპედოებისა და სხვა მცურავი ობიექტებისთვის, რომელსაც აქვს უკანა ბოლო, ბრუნვის სხეულის ფორმის. ეს მამოძრავებელი მოწყობილობა შედგება პირების სერიისგან, რომლებიც ბრუნავს რგოლთან ერთად, რომელიც დამონტაჟებულია გარე კანთან ერთად. გარედან დამონტაჟებულია სახელმძღვანელო საქშენის მსგავსი რგოლი; ეს დიზაინი განსხვავდება საქშენის პროპელერისგან იმით, რომ საქშენში არსებული პროპელერი მდებარეობს კორპუსის გარეთ.

თანამედროვე წყლის ჭავლური ამძრავები მზადდება სამი სახის: წყლის ჭავლის წყალში გაშვებით, ატმოსფეროში და ნახევრად წყალქვეშა გამოშვებით. პროპელერი მუშაობს ტუმბოს მსგავსად, წყალს არხში ატარებს მილის მეშვეობით, რომელიც მიემართება პროპელერის წინ კორპუსის ძირში. ხრახნებზე უცხო ობიექტების დასაცავად, არხის დასაწყისში გამაგრებულია დამცავი ცხაური.

პროპელერის მიერ წყლის ნაკადის გადახვევის შედეგად დანაკარგების შესამცირებლად და მამოძრავებელი დანადგარის ეფექტურობის გაზრდის მიზნით, პროპელერის უკან დამონტაჟებულია კონტრპროპელეერი.

გემის წინსვლის მიმართულება იცვლება საპირისპირო საჭის გადაადგილებით. ჭურჭლის წყალქვეშა ნაწილში რაიმე ამობურცული ნაწილების არარსებობა უზრუნველყოფს მას უფრო მეტ მანევრირებას არაღრმა წყალში, ვიწრო ადგილებში და ჩაკეტილ ბილიკებზე. ასეთი მამოძრავებელი ხომალდისთვის მცურავი ობიექტებიც კი, რომლითაც ის თავისუფლად მოძრაობს, არ წარმოადგენს დაბრკოლებას.

წყლის რეაქტიული ძრავის ჩამოთვლილმა უპირატესობებმა მისი გამოყენება განსაკუთრებით მოსახერხებელი გახადა მდინარის გემებზე, ძირითადად ხის რაფტინგზე. ბოლო წლებში წყლის რეაქტიული ძრავის გამოყენება დაიწყო მაღალსიჩქარიან გემებზე, როგორიცაა ჰიდროფოლიები, რომლებიც აღწევენ 95 კმ/სთ სიჩქარეს. თანამედროვე ორთქლისა და გაზის ტურბინების გამოყენება შესაძლებელს ხდის წყლის რეაქტიული ძრავის წარმატებით გამოყენებას მსხვილ საზღვაო გემებზე, სადაც, გამოთვლებით, ამოძრავების ეფექტურობა შეიძლება მიაღწიოს დაახლოებით 83%-ს, რაც 11%-ით აღემატება პროპელერის მამოძრავებელ ეფექტურობას. განკუთვნილია იმავე გემისთვის.

ამ მამოძრავებელი გემების ნაკლოვანებები მოიცავს გემის ტარების უნარის დაკარგვას ამოტუმბული წყლის წონის გამო და არხის მიერ დაკავებული შიდა სივრცის მოცულობის დაკარგვას.

ბრინჯი. 3. წყლის ჭავლური ძრავის დიაგრამა

დაახლოებით 1930 წელს შემოგვთავაზეს ფირის პროპელერები. ეს ამძრავები შედგება ბარაბნისგან, რომელიც დამონტაჟებულია სხეულის შიგნით, ქვემოდან და აქვს ვერტიკალური ან თითქმის ვერტიკალური ბრუნვის ღერძი მასზე ვერტიკალურად განლაგებული 6-8 მახვილის ფორმის, გამარტივებული პირებით, რომლებიც ბრუნავს მათი ღერძების გარშემო ქანქარის ბერკეტით, რომელიც კონტროლდება ქანქარიდან. ბორბალი. როდესაც ბარაბანი ბრუნავს, პირები ასრულებენ რხევად მოძრაობებს, რის შედეგადაც იქმნება გაჩერება, რომლის მიმართულება შეიძლება იყოს თვითნებური, ხოლო მნიშვნელობა შეიძლება იცვლებოდეს ნულიდან მაქსიმალურ მნიშვნელობამდე. ფრთების მამოძრავებელი სისტემა ასევე შესანიშნავი კონტროლის მოწყობილობაა. გემს, რომელიც აღჭურვილია კიდურებზე განლაგებული ორი ფრთიანი ამძრავით, შეუძლია წინ ან უკან გადაადგილება, ლოგინით და ადგილზე შემობრუნება. მაგრამ ასეთი მამოძრავებელი მოწყობილობა შედარებით რთული და მოცულობითია, ის მოითხოვს ბრტყელი ფსკერის გაფართოებულ მონაკვეთს ინსტალაციის ზონაში, მისთვის ელექტრომომარაგება მოუხერხებელია და კავიტაცია ხდება 20 კვანძზე მეტი სიჩქარით. კ.პ.დ.

პროპელერის ეფექტურობა თითქმის პროპელერის ეფექტურობის ტოლია, მაგრამ პროპელერი დიზაინით გაცილებით რთულია. ამობურცული პირები ხშირად იშლება. თუმცა, ახლახან ამ მამოძრავებელმა მოწყობილობამ მზარდი გამოყენება მოიპოვა, რაც გემებს აძლევს კარგ მანევრირებას, რაც მათ საშუალებას აძლევს თავისუფლად იმუშაონ ვიწრო სივრცეებში.

Paddle Propulsion ძირითადად გამოიყენება ნავსადგურის ბუქსირებსა და საპილოტე გემებზე, ასევე საპორტო მომსახურე გემებზე. ასეთი დანადგარების სიმძლავრე მცირეა: მაქსიმალური 2200 კვტ.

ბრინჯი. 4. ფრთის პროპელერი: ა - მოქმედების პრინციპი; ბ - Voith-Schneider-ის ამძრავი განყოფილება (გვერდითი ხედი); გ - Voith Schneider-ის ამძრავი განყოფილება (ზედა ხედი); d - ბუქსირება Voith-Schneider-ის ამძრავი ერთეულით გემის მშვილდში;

e - ბუქსირი Voith-Schneider-ის ამძრავი დანადგარით გემის უკანა მხარეს.

მეოცე საუკუნის დასაწყისში. კოშკის ამძრავები ("Flettner rotors") გამოჩნდა ცილინდრული კოშკების სახით ბრუნვის ვერტიკალური ღერძით, რომლებიც ამოძრავებდნენ ზედა გემბანის ქვეშ დაყენებული დაბალი სიმძლავრის ძრავებით. Flettner-ის როტორის მუშაობის პრინციპი დაფუძნებულია მაგნუსის ეფექტზე, რომელიც შედგება ამწევი ძალის გამოჩენისგან ცილინდრზე, რომელიც ბრუნავს სითხის ან აირის ნაკადში. ამ ძალის სიდიდე შეიძლება გამოითვალოს ჟუკოვსკის ფორმულით: P v = l,8 სადაც არის საშუალო (ჰაერი) სიმკვრივე; v – შემომავალი დინების (ქარის) სიჩქარე; – სიჩქარის ცირკულაცია პროფილის (ცილინდრის) კონტურზე, ში ამ შემთხვევაშიტოლია როტორის გარშემოწერილობის ნამრავლისა და მისი ზედაპირის წრფივი სიჩქარის; l – სიგრძე (როტორის სიმაღლე). როტორის ბიძგი მიმართულია ქარის სიჩქარის პერპენდიკულურად. ეს ამძრავები უფრო ეფექტურია, ვიდრე იალქნები (ძრავის სიმძლავრე ათჯერ ნაკლებია, ვიდრე "ჰაერიდან ამოღებული" სიმძლავრე), მაგრამ მათი ამოღება შეუძლებელია, რაც საფრთხეს უქმნის ძლიერი ქარის დროს. ვოპილოვა O.A. 2014-2015 წელი ბ სკოლამდელი ასაკიყალიბდება ბავშვის პიროვნება, ეყრება ცოდნის, ცნებებისა და იდეების საფუძვლები. ინფორმაციის მუდმივად მზარდი მოცულობა, რომელიც ბავშვებმა უნდა ისწავლონ არა მექანიკურად, არამედ აზრობრივად, მოითხოვს სწავლებისა და აღზრდის უფრო მოწინავე ფორმებს, მეთოდებსა და ტექნიკას. ამ მხრივ განსაკუთრებით...“

„ფედერალური სამედიცინო ბიოლოგიური სააგენტო“, ხელმძღვანელი. კურსი საჯარო შესყიდვაჯანდაცვის სფეროში საზოგადოებრივი ჯანდაცვისა და ჯანდაცვის, სამართლისა და ინფორმატიკის დეპარტამენტის სუვოროვი გეორგი ნიკოლაევიჩი, სახელმწიფო შესყიდვების კურსის უფროსი ლექტორი ჯანდაცვისა და ჯანდაცვის დეპარტამენტში,...“

”სამუშაო საათების ფოტოების გამოთვლის მეთოდოლოგიის გამოყენება ხაზოვანი ტელემექანიკის განხორციელებაში ბაბაევი A.S., Dronyuk S.I. ტომსკის ინდუსტრიული და ჰუმანიტარული კოლეჯი ტომსკი, რუსეთი სამუშაოს ფოტოების გაანგარიშების მეთოდის გამოყენება ხაზოვანი ტელემექანიკის განხორციელებაში ბაბაევ იუ. ს., დრონიუკ ს.ი. ტომსკის სამრეწველო და ჰუმანიტარულ მეცნიერებათა კოლეჯი ტომსკი, რუსეთი პროფესიული განათლების დეპარტამენტი ტომსკის რეგიონირეგიონული სახელმწიფო ბიუჯეტი საგანმანათლებლო დაწესებულებისსაშუალო ..."

„UDC 631.4 ნიადაგების აგრეგატული მდგომარეობა ჰიდრომორფულობის სხვადასხვა ხარისხით მთიან-მორეულ აგროლანდშაფტებში O. A. Antsiferova, O. V. Vasilyeva, O. A. Yanchevskaya COMSOILSI OFF OGREGENTOFD EE IN HILLY-MORAINE CULTI VATED LANDS O. A. Antsiferova , O. V. Vasilyeva, O. A. Yanchevskaya კვლევა იყო განხორციელდა 2013 წლის ივლის-აგვისტოში კალინინგრადის ოლქის ზელენოგრადის რაიონის სასოფლო-სამეურნეო ლანდშაფტებში სამბიის მთიან-მორენის ვაკეზე. ნიადაგების აგრეგატული შემადგენლობა...“

"უნივერსიტეტი საინფორმაციო ტექნოლოგიები, მექანიკა და ოპტიკა. სამაცივრო და ბიოტექნოლოგიის ინსტიტუტი სტატიაში განხილულია განსხვავებები პროდუქტის სასიცოცხლო ციკლებსა და ცხოვრების ციკლიინოვაცია. საკვანძო სიტყვებისაკვანძო სიტყვები: ინოვაცია, ინოვაციური პროცესი, ინოვაციური პროცესის მოდელები. მზარდი როლი ინოვაციური პროცესები, რომლებიც დამახასიათებელია...“

„თერმოფიზიკა და აერომექანიკა, 2009, ტომი 16, No3 UDC 532.546:534.1 აკუსტიკური ტალღების ურთიერთქმედება ფოროვან შრესთან* A.A. გუბაიდულინი, ო.იუ. ბოლდირევა, დ.ნ. დუდკო ტიუმენის თეორიული და გამოყენებითი მექანიკის ინსტიტუტის ფილიალი. ს.ა. ხრისტიანოვიჩ SB RAS ელ.ფოსტა: [ელფოსტა დაცულია]შესწავლილია ბგერის პულსის ურთიერთქმედება ფოროვან შრესთან. ამ შემთხვევაში შეიძლება იყოს ფენით დაფარული დაბრკოლება, ასევე უფსკრული ფოროვან ფენასა და დაბრკოლებას შორის. შემოთავაზებულია გაანგარიშების მეთოდი ხაზოვანი მიახლოებით...“

„L.A. ზერნიკელის განვითარების პროგრამა „ჩვენი ახალი სკოლა“ წამყვანი მართვის მექანიზმი თანამედროვე საგანმანათლებლო დაწესებულებაში ბარნაული 2013 რუსეთის ფედერაციის განათლებისა და მეცნიერების სამინისტრო უმაღლესი განათლების ფედერალური სახელმწიფო ბიუჯეტის საგანმანათლებლო დაწესებულება პროფესიული განათლება"ალტაის სახელმწიფო პედაგოგიური აკადემია" რეგიონალური საუნივერსიტეტო ლაბორატორია "განათლების განვითარების მენეჯმენტი" (AltSPA) "განვითარების პროგრამა "ჩვენი ახალი სკოლა" წამყვანი მენეჯმენტის მექანიზმი MODERN..."

2016 www.site - „უფასო ციფრული ბიბლიოთეკა- სამეცნიერო პუბლიკაციები"

მასალები ამ საიტზე განთავსებულია მხოლოდ საინფორმაციო მიზნებისთვის, ყველა უფლება ეკუთვნის მათ ავტორებს.
თუ არ ეთანხმებით, რომ თქვენი მასალა განთავსდება ამ საიტზე, გთხოვთ მოგვწეროთ, ჩვენ წაშლით მას 1-2 სამუშაო დღის განმავლობაში.

დიმიტრი კრასნოპეევცევი, ალექსეი შაპკინი,
მოსკოვის No1273 სკოლის მე-10 კლასის მოსწავლეები

ახალი ტიპის ამძრავები წყლის გემებისთვის

მოსწავლეთა კვლევითი პროექტი

იგი მოცემულია შემოკლებული და რედაქტირებული სახით. - წითელი.

ახლა საყოველთაოდ მიღებულია, რომ პროექტის აქტივობები არა მხოლოდ საგანმანათლებლო ხდება სტუდენტისთვის, უზრუნველყოფს სამეცნიერო კვლევის უნარებს, არამედ, რაც მთავარია, საშუალებას აძლევს მათ პრაქტიკულად დაეუფლონ რეალობის მეცნიერული ცოდნის მეთოდს. ეს განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია თანამედროვე „სიტყვის თავისუფლების“ ფონზე, საეჭვო „ახალი“ თეორიების სიმრავლითა და ბუნებრივი მოვლენების ფსევდოშეფასებებით. პროექტის აქტივობა საშუალებას გაძლევთ ნახოთ, თუ როგორ შეიძლება თქვენი საკუთარი კვლევითი სამუშაოს შედეგების გამოყენება ძალიან კონკრეტული სოციალურად მნიშვნელოვანი პრაქტიკული პრობლემების გადასაჭრელად. ქვემოთ მოცემულია მოსწავლეთა განვითარების ორი სამუშაოდან ერთ-ერთი, რომელიც არის გაგრძელება კვლევითი პროექტები„რატომ დაფრინავენ ფრინველები“ ​​და „წყალქვეშა კიტი“, რომელთა შინაარსი მოკლედ არის შეჯამებული სტატიაში „ფრენები ჰაერსა და წყალში“ („ფიზიკა“ No29/2004). პროექტები დასრულდა Mika-Antikor OJSC-ის ტექნიკური მხარდაჭერით და წარმოდგენილი იყო 2005 წლის აპრილში კონკურსზე "იდეების ბაზრობა სამხრეთ-დასავლეთში", სადაც პირველი ადგილი დაიკავეს. პროექტის მენეჯერი გალინა პავლოვნა უსტიუგინა, ფიზიკის მასწავლებელი.[ელფოსტა დაცულია] სამეცნიერო კონსულტანტი იური ევგენევიჩ უსტიუგინი, დოქტორი

ჩვენმა წინა კვლევებმა მიგვიყვანა იმ აზრამდე, რომ ალტერნატიული ძალის საპასუხო მოქმედებამ გარკვეული ფორმის მამოძრავებელ მოწყობილობაზე შეიძლება გამოიწვიოს წევის ძალის გამოჩენა გავლენის მიმართულების განივი და ამძრავი მოწყობილობის უაღრესად ეკონომიური მოქმედება. ჩვენ გამოვცადეთ ეს ვარაუდები ფიზიკური მოდელირების მეთოდით: დავამზადეთ მათთვის შესაბამისი მამოძრავებელი მოწყობილობები და ამძრავები, შევქმენით საცურაო აღჭურვილობის მოდელები ამძრავი სისტემით და შევისწავლეთ მათი მოქმედება. აღმოჩნდა, რომ ჩვენს მიერ შემოთავაზებული ახალი მამოძრავებელი სისტემები ეკონომიკური მაჩვენებლებით აღემატება პროპელერს, რომელიც ფართოდ გამოიყენება მანქანების გადაადგილებისთვის ჰაერში, წყალზე და წყალქვეშ.

1. ეკონომიკის პრობლემა

ველური ბუნება ხშირად აბნევს მკვლევარებს და წარმოაჩენს სხვადასხვა „ტექნიკურ“ საიდუმლოებებს. ერთ-ერთი მათგანი, რომელიც მეცნიერთა ერთზე მეტ თაობას აწუხებს, არის ის, თუ რამდენი ზღვის ცხოველი, თევზი და დელფინი ახერხებს გადაადგილებას მკვრივ წყალში სიჩქარით, რომელიც ზოგჯერ მიუწვდომელია ჰაერში ფრენისთვისაც კი? ხმალთევზა, მაგალითად, აღწევს სიჩქარეს 130 კმ/სთ-მდე; ტუნა – 90 კმ/სთ-მდე. გამოთვლები აჩვენებს, რომ წყლის წინააღმდეგობის დასაძლევად და ასეთი სიჩქარის მოსაპოვებლად თევზს სჭირდება მანქანის ძრავის სიმძლავრე - დაახლოებით 100 ცხ.ძ. უკრაინელმა მეცნიერებმა დაამზადეს ხმალთევზის მოდელი, ჩამოკიდეს სწრაფ ნავზე და დაადგინეს გარემოს წინააღმდეგობა და მოძრაობისთვის საჭირო ძალა. თევზის სიჩქარისა და ზომის თვალსაზრისით, მოდელმა განიცადა წინააღმდეგობა 4000 N (408 კგფ) და მისი გადაადგილებისთვის 100 ცხ.ძ. (73,6 კვტ)!

სკუბა დაივინგის რეკორდსმენი - ხმალთევზა

ცოცხალი არსებები ენერგიას ჟანგვითი პროცესებით იღებენ. მაგრამ თევზი ცივსისხლიანი არსებებია, მათი ტემპერატურა არ არის ბევრად უფრო მაღალი ვიდრე წყლის ტემპერატურა, რომელშიც ჟანგბადი, სხვათა შორის, ძალიან მცირე რაოდენობით იხსნება. ასეთი ძალები მათთვის მიუწვდომელია! ჩვენ მხოლოდ ერთი რამ შეგვიძლია ვივარაუდოთ: თევზებმა რატომღაც „იცოდნენ როგორ“ მნიშვნელოვნად შეამცირონ წყლის წინააღმდეგობა. ამ ფენომენის ახსნის ჰიპოთეზა წამოაყენა თეორიული და გამოყენებითი მექანიკის ინსტიტუტის პროფესორმა SB RAS. ვი.ი.მერკულოვი(ქალაქი ნოვოსიბირსკი).

ტრადიციული მამოძრავებელი საშუალებები წყლის გემებისთვის

არსებობს გემის ძრავის ოთხი ძირითადი ტიპი: წყლის ჭავლი, ბორბალი, პროპელერი და ფრთიანი.

წყლის ჭავლური ძრავა. ეს არსებითად მხოლოდ დგუშის ან ცენტრიდანული ტუმბოა, რომელიც წყალს ამოიღებს გემის მშვილდის ან ფსკერზე არსებული ღიობის მეშვეობით და ისვრის გარეთ საქშენების მეშვეობით. შეიქმნა გაჩერება ( წევის ძალა) განისაზღვრება იმპულსის სხვაობით ( იმპულსები) წყლის ჭავლები პროპელერის გამოსასვლელსა და შესასვლელში. პირველად შემოთავაზებული და დაპატენტებული იყო წყლის ჭავლური ძრავა Ძალიან კარგიდა ჰეისიინგლისში 1661 წელს. სხვადასხვა გამომგონებლების მიერ შემოთავაზებული სხვა გვიანდელი ვარიანტების მსგავსად, დიზაინს ჰქონდა დაბალი ეფექტურობა. წყლის ჭავლური ძრავა გამოიყენება მაშინ, როდესაც დაბალი ეფექტურობა კომპენსირდება სხვა მხრივ უპირატესობებით, მაგალითად, ზედაპირულ ან გადაკეტილ მდინარეებში ნავიგაციისთვის.

Paddle საჭე. ეს არის ფართო ბორბალი პერიფერიის გარშემო პირებით. უფრო მოწინავე დიზაინებში, პირები შეიძლება შემობრუნდეს ბორბალთან შედარებით, რათა შეიქმნას საჭირო მამოძრავებელი ძალა მინიმალური დანაკარგებით. ბორბლის ბრუნვის ღერძი წყლის დონიდან მაღლა დგას, ამიტომ მისი მხოლოდ მცირე ნაწილია ჩაძირული და ნებისმიერ დროს მხოლოდ რამდენიმე პირი უზრუნველყოფს საყრდენს. ბორბლის ეფექტურობა, ზოგადად რომ ვთქვათ, იზრდება მისი დიამეტრით, ამიტომ 6 მ ან მეტი დიამეტრის მქონე ბორბლები იშვიათი არ არის. დიდი ბორბლის ბრუნვის სიჩქარე დაბალია. ოდესღაც იგი შეესაბამებოდა ორთქლის ძრავების შესაძლებლობებს, მაგრამ დროთა განმავლობაში მანქანები გაუმჯობესდა და დაბალი სიჩქარე სერიოზულ დაბრკოლებად იქცა - ბორბლებმა გზა დაუთმო პროპელერებს.

პროპელერის ხრახნი. ხრახნი ძველ ეგვიპტელებს იყენებდნენ ნილოსიდან წყლის მომარაგებისთვის. არსებობს მტკიცებულება, რომ შუა საუკუნეების ჩინეთში ხელით მართული პროპელერი გამოიყენებოდა გემების გადასაადგილებლად. ევროპაში პროპელერი პირველად შემოგვთავაზეს, როგორც გემის ამძრავი რ.ჰუკი(1680)... ( ქვემოთ განიხილება პროპელერის პარამეტრები, რომლებიც არ იყო გამოყენებული ამ სამუშაოში. – რედ.)

თანამედროვე პროპელერების ზომები მერყეობს 0,2-დან 6 მ-მდე ან მეტი. პროპელერის მიერ შემუშავებული სიმძლავრე შეიძლება იყოს კილოვატის ფრაქციები, ან შეიძლება აღემატებოდეს 40 მეგავატს; შესაბამისად, ბრუნვის სიჩქარე მერყეობს 2000 rpm-დან მცირე პროპელერებისთვის 60 rpm-მდე დიდის. კარგი პროპელერების ეფექტურობამ შეიძლება მიაღწიოს 80%-ს, მაგრამ პრაქტიკაში საკმაოდ რთულია ყველა ძირითადი პარამეტრის ოპტიმიზაცია, ამიტომ მცირე გემებზე ეფექტურობა ჩვეულებრივ დაახლოებით 45%-ს შეადგენს. მაქსიმალური ეფექტურობა მიიღწევა ფარდობითი სრიალის (გემის სიჩქარის თანაფარდობა ამძრავის სიჩქარესთან) 10–30% და სწრაფად იკლებს ნულამდე, როდესაც პროპელერი მუშაობს როგორც შემოსვლის რეჟიმში, ასევე მაღალი სიჩქარით.

ფრთის ამძრავი.ეს არის დისკი, რომლის პერიფერიის გასწვრივ 4–8 ბალიშის პირი მდებარეობს დისკის სიბრტყის პერპენდიკულარულად. დისკი დამონტაჟებულია გემის ძირთან და მხოლოდ პირები ჩაშვებულია ნაკადში. გარდა იმისა, რომ პირებით დისკი ბრუნავს თავისი ღერძის გარშემო, თავად პირებს შეუძლიათ ბრუნავენ თავიანთი გრძივი ღერძების გარშემო. შედეგად წყალი აჩქარდება საჭირო მიმართულებით და იქმნება გაჩერება გემის მოძრაობისთვის. ამ ტიპის ძრავას აქვს უპირატესობა პროპელერთან და ბორბალთან შედარებით, რადგან ბიძგი შეიძლება შეიქმნას ნებისმიერი სასურველი მიმართულებით: წინ, უკან და თუნდაც გვერდით, ძრავის ბრუნვის მიმართულების შეცვლის გარეშე. გემის გასაკონტროლებლად ბორბლიანი ამძრავით, ჩვეულებრივი საჭე არ არის საჭირო. ფირის ამომგდები ძალზე ეფექტურია ზოგიერთ განსაკუთრებულ შემთხვევებში.

პროპელერი არის Vois-Schneider პროპელერი ოთხი პირით. პირები ბრუნავს როტორთან შედარებით ცენტრალურ წერტილთან. შესახებერთი მიმართულებით მუდმივი სიჩქარით და დაკავშირებულია ხისტი ღეროებით, მ.შ. ნ, რომელიც არ ბრუნავს როტორთან ერთად. თუ ეს წერტილი გადატანილია თ-ის მიმართ. შესახებ, მაშინ თითოეული დანის შეტევის კუთხე წრის ტანგენსთან შედარებით იცვლება, როდესაც დანის დაჭერის წერტილი მოძრაობს წრის გარშემო. გემის მართვა ძალიან ადვილია ე.წ. ნ: მით უფრო ამოღებულია ბრუნვის ღერძიდან ო, რაც უფრო დიდია პროპელერის ბიძგი (members.surfeu.at/fprossegger/english/vsp-function)

ფანჯრის ამძრავი განყოფილების ზოგადი ხედი (www.voith-schiffstechnik.com/media/vohs_marine_01.pdf) და გემის მიმოქცევა ამ მამოძრავებელი ერთეულით (www.voithturbo.de/media/vohs_1810e_VWT.pdf)

თევზის კუდის ტიპის ამძრავი

ბუნება მუდმივად უჩვენებს ადამიანს ერთ-ერთ საუკეთესო და ეფექტურ მამოძრავებელ მექანიზმს - თევზის კუდს, რომელიც ხდის დამახასიათებელ ვიზუალურად დაკვირვებად რხევად მოძრაობას. შესაბამის მოძრავებს ეძლევათ თევზის კუდის ფორმასთან მიახლოებული ფორმა და იძულებულნი არიან შეასრულონ რხევითი მოძრაობები. ერთი მაგალითია განვითარება გ.ა.სემიონოვა. როგორც ის წერს, „...ბევრმა ადამიანმა იცის გრეის პარადოქსი: დელფინს, რომელიც ავითარებს 10 მ/წმ სიჩქარეს, უნდა ჰქონდეს მის ხელმისაწვდომ სიმძლავრეზე 10-ჯერ მეტი სიმძლავრე. აქედან, ჩემი აზრით, შემდეგი დასკვნები გამოდის: 1) თანამედროვე წყალსატევები, იმ სიმძლავრით, რაც გააჩნიათ, რამდენჯერმე მაინც მაღალი სიჩქარით უნდა მოძრაობდნენ; 2) მუდმივი საწვავის მიწოდებით, დელფინის მსგავსი მამოძრავებელი სისტემით წყლის ხომალდი უზრუნველყოფს 10-ჯერ უფრო დიდ საკრუიზო დიაპაზონს.” კატამარანის მოდელში მან შეიმუშავა ფარფლის ამძრავით ( მოწოდებულია ნახატი. – რედ.) მთავარი მახასიათებელია სოლი, რომელიც ზრდის ეფექტურობას. თუმცა, ჩვენი აზრით, სემენოვის მოძრავი, ისევე როგორც სხვა მსგავსი, არის პადლის ძრავა, ფუნდამენტურად განსხვავდება ბუნებრივი "თევზის კუდისგან" და, შესაბამისად, ვერ აღწევს მის ეფექტურობას.

2. ელექტრომექანიკური ამძრავი

ცნობილი ვარიანტები.ექსპერიმენტული კვლევებისთვის საჭიროა ელექტრომექანიკური ამძრავის აწყობა ან დამზადება, რომლის დახმარებითაც ძრავის ენერგია გადაადგილდება ამძრავის განყოფილებაში. დისკის ცნობილი ვარიანტებიდან ( ორიგინალი შეიცავს ნახატს. – რედ.) ჩვენ ავირჩიეთ გადაცემათა კოლოფი და ქამრების ამძრავები ჩვენი მოდელებისთვის.

ჩვენი დისკის ვარიანტი. ელექტრომექანიკური დისკის ზოგადი ხედი ნაჩვენებია ფოტოში. როგორც ძრავა, ჩვენ გამოვიყენეთ ელექტროძრავა (კუთხური სიჩქარე 75 rps) რადიო კონტროლირებადი სათამაშოდან ოთხ AA ტიპის მუდმივი ძაბვის (4 1.5 V) ბატარეაზე. ორმა გადაცემათა კოლოფმა შეამცირა ძრავის კუთხური სიჩქარე 5-7 ბრუნამდე: ერთი, გადაცემათა კოლოფი, იგივე სათამაშოდან, მეორე, ღვედი, ჩვენს მიერ დამზადებული. ქამრად გამოიყენებოდა რეზინის ბეჭედი. ლილვის ერთ ბოლოში იყო დამონტაჟებულია ხრახნი, მეორეზე კი ამწე.

წყალმცენარეების მოდელის ზოგადი ხედი, რომელიც ატარებს მთელ ამძრავ სისტემას, ნაჩვენებია ფოტოზე. სისტემა საშუალებას იძლევა სწრაფად შეიცვალოს მამოძრავებელი დანადგარი, რომელიც დამონტაჟებულია ღეროზე და ასრულებს ორმხრივ მოძრაობას ექსპლუატაციის დროს. ღერო არის დენის ელემენტი, რომელიც ახდენს მონაცვლეობით ძალის ეფექტს მოძრავზე.

გემის მოდელის ზოგადი ხედი - ზედაპირული ხომალდი

3. ჩვენი კვლევა

ჰიპოთეზა. პროექტების განხორციელებისას ჩვენ აღმოვაჩინეთ წესი უ = /ლ= 0,29, რაც მართალია ფრინველის ყველა ფრენის ბუმბულისთვის (შესწავლილი იქნა ქალაქის მტრედის, ყვავის, არწივის და თოლიას ბუმბული). უფრო მეტიც, გაირკვა, რომ წყალქვეშა ფუტკრის დაჭერის წერტილის არჩევა წესის შესაბამისად უ= 0.29 ფაქტიურად მივყავართ მოდელის გაფრენამდე წყლის ქვეშ. შედეგად, შეიქმნა ჰიპოთეზა: თუ აიღებთ მოქნილ ელასტიურ ფირფიტას და მისცემთ მას მონაცვლეობით მოძრაობას ფირფიტის სიბრტყის პერპენდიკულარული მიმართულებით, მაშინ უნდა ველოდოთ წევის ძალის გამოჩენას მიმართულებით პერპენდიკულარული მიმართულებით. ამ მოძრაობას. ასეთი რხევადი ფირფიტა შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც გემის ძრავა.

ბრინჯი. 4. ფრენის ბუმბულის მონაკვეთი, შესახებ

ამძრავები.ფოტოზე გამოსახულია მოძრავები სხვადასხვა ფორმები, რომელიც ჩვენ გამოვცადეთ ლაბორატორიულ პირობებში, დამონტაჟდა ზემოთ აღწერილი რადიომართვადი ზედაპირული ხომალდის მოდელზე. ჯერ შემოწმდა 0,4 მმ სისქის პოლიმერული ფირისგან დამზადებული მართკუთხა გადამტანები ( ვ) და 0,15 მმ ( დ). პროპელერის დაჭერის წერტილის პოზიცია (მრგვალი ხვრელი - თეთრი წერტილი ფოტოზე) განისაზღვრა წესის შესაბამისად. უ= 0.29. აღმოჩნდა, რომ მართკუთხა ფირფიტა დეფორმირებულია კომპლექსურად (ნახ. ა): როდესაც დაჭერის წერტილი მაღლა მოძრაობს, ფირფიტის წინა კუთხეები, რომლებიც ორი ზედა ვარსკვლავით არის მონიშნული, ქვევით იხრება, ისევე როგორც ფირფიტის უკანა მხარე. , მისი შუა წერტილი (მარჯვენა ვარსკვლავი) ყველაზე მეტად იხრება.

ბრინჯი. ა. მართკუთხა პროპელერის ფორმა თავისუფალ მდგომარეობაში (ზედა) და გარე ძალის მოქმედების ქვეშ ფ (ქვემოთ). მაქსიმალური გადაადგილების ადგილები მონიშნულია ვარსკვლავით.

ბრინჯი. ბ.ამძრავი მოწყობილობის შიდა კონტურის განსაზღვრისკენ

წერტილოვანი კონტურები - გარე (წითელი) და შიდა (ლურჯი) - ზღუდავს მამოძრავებელი მოწყობილობის იმ ნაწილს, რომელიც ასრულებს ფრინველის ბუმბულის ღეროს როლს. ამიტომ, პირველ რიგში, მოძრავის გამოსახატავად, გარე (წითელი) კონტურის გასწვრივ გაიჭრა პლასტმასის ფირფიტა 0,4 მმ სისქით. შემდეგ აშენდა შიდა კონტური (ნახ. B): თითოეული წერტილიდან, მაგალითად C,გარე კონტური აღდგა პერპენდიკულურად უკანა კიდის ხაზთან კვეთაზე (წერტილი დ) და დაყო სეგმენტი CDწესის მიხედვით ორ ნაწილად უ= 0.29. ამის შემდეგ, დაჭერის წერტილი გაბურღული იყო შიდა კონტურთან რაც შეიძლება ახლოს. წვრილი (0,015 მმ) პოლიმერული ფილა იყო დამაგრებული ამგვარად წარმოქმნილ „ღეროზე“ (ვარიანტები ა, ბ, გ, დასურათზე). ასე მოსწონთ მოძრავებს ა, ბსურათზე. ამძრავის ტიპი გ, დაგამოიყენებოდა ჭრილობებისა და მზიდი ელემენტების გავლენის გასარკვევად („გამაძლიერებლები“). მოძრავი ე- თევზის კუდის უმარტივესი იმიტაცია.

Ექსპერიმენტი.გაზომვები და დაკვირვებები ჩატარდა აკვარიუმში და აბაზანაში. თავდაპირველად ძრავად გამოიყენებოდა გრეხილი რეზინის კაბელი. თუმცა, აღმოჩნდა, რომ ამ შემთხვევაში შესაძლებელი იყო მხოლოდ მოდელის მოძრაობაზე დაკვირვება; ძნელი იყო რაიმე პარამეტრის გაზომვა გადახვევის რეზინის ტვინის პოტენციური ენერგიის ცვალებადობის გამო. ამიტომ, მომავალში ჩვენ შევიკრიბეთ მოდელი DC ელექტროძრავის საფუძველზე. ძალის გასაზომად გამოვიყენეთ ჩვეულებრივი სკოლის დინამომეტრი სრული მასშტაბით 5 N და გაყოფის მნიშვნელობით 0.1 ნ. დროის ინტერვალები იზომებოდა ტაიმერით (მობილურ ტელეფონში გაყოფის მნიშვნელობა იყო 0,001 წმ, რამაც საუბრის საფუძველი მისცა. გაზომვის შეცდომების შესახებ). მოდელის სიჩქარის დასადგენად, ჩვენ გავზომეთ მანძილი, რომელიც მან დაფარა 20 სმ მუდმივი სიჩქარით (აკვარიუმის კედლებზე ნიშნულებს შორის). დრო და წევის ძალა ყოველ ჯერზე სამჯერ იყო გაზომილი სამი განსხვავებული ოპერატორის მიერ. შემდგომ გამოთვლებში გამოყენებული იქნა ამ ცხრა გაზომვის საშუალოდ მიღებული შედეგები.

გაზომილი რაოდენობები

გამოთვლილი მნიშვნელობები

ცხრილი გვიჩვენებს გაზომვების და გამოთვლების შედეგებს ჩვენს მიერ შემოთავაზებული მამოძრავებელი ერთეულისთვის, ასევე (შედარებისთვის) 0,05 მ დიამეტრის პროპელერისთვის.

კომენტარი. ცნობილია, რომ თვითმფრინავის პროპელერის ეფექტურობა აღწევს მაქსიმალურ მნიშვნელობას (80%) = 0,25-ზე. როდესაც , ნულთან ახლოს, თვითმფრინავი უახლოვდება დასვენების მდგომარეობას და პროპელერი არის რეჟიმში უსაქმური მოძრაობა, ე.ი. = 0. მაღალი სიჩქარით თვითმფრინავი მოძრაობს ისეთი სიჩქარით, რომ შემომავალი ნაკადი იწყებს * პროპელერის ტრიალს, ე.ი. იწყება პროპელერის უმოქმედო რეჟიმის მსგავსი რეჟიმი, ამ შემთხვევაშიც = 0. ე.ი. სატრანსპორტო საშუალების ფრენა პროპელერის ბილიკით 1-თან ახლოს ზოგადად გამორიცხულია.

ეფექტურობის დამოკიდებულება თვითმფრინავის პროპელერის სიჩქარეზე

ცხრილიდან ჩანს, რომ ჩვენი მამოძრავებელი მოწყობილობის ეფექტურობა (76%) უფრო მაღალია, ვიდრე პროპელერის ეფექტურობა (45%). შედარებითი პროგრესის განსხვავება ასევე მნიშვნელოვანია: 1.1 0.855-ის წინააღმდეგ, ე.ი. დაახლოებით 30%-ით მეტი. პროპელერიანი მოდელი მოძრაობს 7,5-ჯერ უფრო სწრაფად, მაგრამ ამავე დროს მისი ენერგიის დანაკარგები გაცილებით დიდია: 7,34/0,0264 = 282-ჯერ! ამრიგად, პროპელერებისთვის დამახასიათებელი გარემოში „მარცხი“ ასევე იწვევს მნიშვნელოვან ეკონომიკურ ზარალს.

ჩვენ მიერ მიღებული შედეგები საშუალებას გვაძლევს ველოდოთ მნიშვნელოვან ეკონომიკურ სარგებელს, როდესაც ვიყენებთ შემოთავაზებულ დაუსაბუთებელ მორევის საშუალებებს ნიჩბოსნობის საშუალებების წინ წევის ძალის გასააქტიურებლად. ანტიფაზაში მოქმედი დაწყვილებული პროპულსორების გამოყენებამ უნდა გააუქმოს ხომალდის კორპუსის ვიბრაცია და შესაძლებელი გახადოს ამ ვიბრაციაზე ადრე დახარჯული ენერგიის ნაწილის გადაქცევა გემის წინ მოძრაობის კინეტიკურ ენერგიად.

_______________________

* როდესაც ვერტმფრენის ძრავა იშლება, ის ჩამოვარდება. ამ შემთხვევაში პროპელერი ტრიალებს ჰაერის საწინააღმდეგო ნაკადით. ასეა თვითმფრინავშიც: თუ თვითმფრინავი ძალიან სწრაფად დაფრინავს, მაშინ ის აღარ იქნება მბრუნავი პროპელერი, რომელიც უბიძგებს თვითმფრინავს, არამედ პირიქით, თვითმფრინავი მოძრაობს პროპელერს, რაც იწვევს დამუხრუჭებას. თვითმფრინავი და პროპელერის უარყოფითი ეფექტურობაც კი. - გ.უ.

დასკვნა

1. შემოთავაზებულია თხევადი გარემოში წევის ძალის შექმნის ახალი მეთოდი, ასევე მოწყობილობა - საცურაო მოწყობილობების ამძრავი მოწყობილობა - რომლის შემუშავება ეფუძნება პროექტში მიღებულ შედეგებს.

2. ექსპერიმენტულად ნაჩვენებია, როგორ წარმოქმნის წევის ძალას ამძრავ მოწყობილობაზე მოქმედი მონაცვლეობითი ძალის არსებობა მისი ზედაპირის განივი მიმართულებით.

3. დასრულებულია რადიომართვადი წყალსატევის მოდელის ექსპერიმენტული დიზაინის შემუშავება სხვადასხვა კონფიგურაციის ამძრავებით, მაგრამ ზოგადი პრინციპიქმედება, რომელიც აკმაყოფილებს წესს
უ= 0,29, ნაპოვნია ფრინველების ფრენის ბუმბულისთვის.

4. ექსპერიმენტული დიზაინის შემუშავება - რადიომართვადი მოდელი ახალი ტიპის ამძრავით - ტესტირება ლაბორატორიულ პირობებში.

5. ნაჩვენებია, რომ ახალი მამოძრავებელი ერთეულის ეფექტურობა არის 76% 1-ის ფარდობითი მამოძრავებელი სიჩქარით, სადაც = u/, u– ხომალდის წინ გადაადგილების სიჩქარე, – მონაცვლეობითი ძალის გავლენის ქვეშ ამძრავი მოწყობილობის მოძრაობის საშუალო სიჩქარე. (ამ მნიშვნელობით, ხრახნი საერთოდ აღარ მუშაობს როგორც მამოძრავებელი მოწყობილობა, ხდება ქარის წისქვილის პროპელერი, როგორც ქარის წისქვილი.)

ლიტერატურა

1. რუჩკინ ი., ალექსეევი კ., ბელიხ ა. (სკოლა No1273). რატომ დაფრინავენ ფრინველები: კვლევითი ნაშრომი: ხელმძღვანელი G.P. Ustyugina.- "იდეების ბაზრობა იუზაო", მოსკოვი, 2004 წ.

2. კრასნოპეევცევი დ., შაპკინ ა.(სკოლა No1273). წყალქვეშა კიტი: პროექტზე მუშაობა: ხელმძღვანელი G.P. Ustyugina.- "იდეების ბაზრობა იუზაო", მოსკოვი, 2004 წ.

3. მერკულოვი V.I.თევზის ცურვის საიდუმლო. nauka.relis.ru/cgi/nauka.pl?05+0112+05112088+HTML .

4. რა უნდა იცოდეთ პროპელერის შესახებ. www.kater.ru/catalog/links_u_ustroistvo_sudna.htm.

5. ენციკლოპედია „მსოფლიოს გარშემო“. www.krugosvet.ru/articles/14/1001453/1001453a6.htm.

6. სემენოვი გ.ა. RF პატენტი №2090441 „მავალი მოწყობილობა ზედაპირული და წყალქვეშა გემებისა და გემებისთვის“.

7. სემენოვი გ.ა.ტრანსპორტში ენერგიის ხარჯები შეიძლება 10-ჯერ შემცირდეს. www.eprussia.ru/epr/info/sklad/036/new_tech_1.3.htm.

8. მაზეიკინი ე.მ.., შმელევი ვ.ე.. ტექნიკური მოწყობილობების დიზაინი და მოდელირება. .

9. სახნოვსკი ბ.მ.ახალი ტიპის გემების მოდელები. – გემთმშენებლობა, 1987. http://www.shipmodeling.ru/books/NewTypeShips/newtypeships.pdf.

10. პრანდტლ ლ. სითხის აეროდინამიკა: R@C Dynamics. – მ.–იჟევსკი: სამეცნიერო კვლევითი ცენტრი „რეგულარული და ქაოტური დინამიკა“, 2002 წ.

დიმიტრი კრასნოპეევცევი

გალინა პავლოვნა უსტიუგინა არის ტაშკენტის სახელმწიფო უნივერსიტეტის ფიზიკის ფაკულტეტის კურსდამთავრებული 1971 წელს რადიაციული ფიზიკის სპეციალობით, უმაღლესი კვალიფიკაციის კატეგორიის ფიზიკის მასწავლებელი, 33 წლიანი სწავლების გამოცდილება, რუსეთის ფედერაციის ზოგადი განათლების საპატიო მუშაკი. განათლების სისტემის გაუმჯობესების გზების მოსაძებნად, მან აქტიური მონაწილეობა მიიღო სსრკ სახალხო მასწავლებლის შემოქმედებითი ლაბორატორიის მუშაობაში. ბ.ი.ვერშინინატომსკში 1993 წელს. შემდგომმა ძიებამ განაპირობა განვითარების განათლების სისტემა დ.ბ.ელკონინა–V.V. დავიდოვა. ამ სისტემის ძირითადი პრინციპები ახლა მასწავლებლის გაკვეთილების საფუძველია. გალინა პავლოვნა მონაწილეობდა ფიზიკის სწავლების მეთოდების შემუშავებაში. გორნო-ალტაის გორნო-ალტაის რესპუბლიკური ინსტიტუტის მოწინავე სწავლების ხელმძღვანელობის მიწვევით ჩავატარე ლექციების კურსი თემაზე „საგანმანათლებლო პროცესის მოდელირება ფიზიკის სწავლებაში“. რესპუბლიკურ სემინარზე „ინოვაციები ფიზიკის სწავლების პროცესში“ მან წარმოადგინა თავისი ავტორის მიერ ფიზიკის განვითარების სწავლების მეთოდოლოგიის შემუშავება. 1998 წელს გახდა რესპუბლიკური კონკურსის "წლის მასწავლებელი" პრიზიორი. 2002–2004 წლებში ჩაატარა რაიონული სემინარები ფიზიკის მასწავლებლებისთვის მოსკოვის სამხრეთ-დასავლეთ ადმინისტრაციულ ოლქში; 2003 წელს, როგორც პედაგოგთა დელეგაციის შემადგენლობაში მოსკოვში, მან ჩაატარა ერთ-ერთი საუკეთესო გაკვეთილებიფიზიკა კიევში "მასტერ კლასის" პროგრამით. მონაწილეობდა მოსკოვის საგანმანათლებლო საგნების მეორე (2003), მესამე (2004) და მეოთხე (2005) მარათონების მუშაობაში, რომელიც ორგანიზებული იყო MDO, MIOO და პირველი სექტემბრის გამომცემლობის მიერ. ამჟამად არის სკოლაში საპროექტო-კვლევითი სამუშაოების ლიდერი და ორგანიზატორი. მისი სტუდენტები სერგეი პანიუშკინიდა ვლადიმერ აპალნოვიგახდა პრიზიორი კატეგორიაში „დიზაინი და კვლევითი სამუშაოები“ კონკურსზე „იდეების ბაზრობა სამხრეთ-დასავლეთში 2003“ და ახალგაზრდა მკვლევართა მე-7 სამეცნიერო კონფერენციის „ნაბიჯი მომავალში“ ლაურეატი. მოსკოვი“ (2004), რომელიც გაიმართა მოსკოვის სახელმწიფო ტექნიკურ უნივერსიტეტში. N.E. Bauman, ისაუბრა ნაშრომზე "ტორნადოს პროცესის მოდელირება". მე-9 კლასის მოსწავლეების პროექტი „რატომ დაფრინავენ ჩიტები“ ( ივან რუჩკინიდა ანდრეიბელიხი) და "წყალქვეშა კიტი" ( და ალექსეი შაპკინი) მიენიჭათ 1-ლი ხარისხის დიპლომები კონკურსში „იდეების ბაზრობა სამხრეთ-დასავლეთში 2004 წ.“. გალინა პავლოვნას მოსწავლეები რეგულარულად იღებენ პრიზებს ფიზიკის ოლიმპიადებზე. აქვს პუბლიკაციები გაზეთ „ფიზიკაში“, ჟურნალ „კვანტში“, გამოგონებების პატენტები. გალინა პავლოვნას შეუცვლელი თანაშემწე მისი ქმარია იური ევგენიევიჩ უსტიუგინი, რომელთანაც სწავლობდა ტაშკენტის სახელმწიფო უნივერსიტეტში. იური ევგენიევიჩი - დოქტორი, ავტორი მრავალი პუბლიკაციისა მაღალი ენერგიების დროს მრავალჯერადი ნაწილაკების წარმოქმნის ფიზიკის, ბირთვული გეოფიზიკის, ნავთობის შემცველი აღჭურვილობისა და სტრუქტურების ანტიკოროზიული საფარის შესახებ (ჟურნალები "ბირთვული ფიზიკა", "რეპორტები სსრკ მეცნიერებათა აკადემია", "მეცნიერებათა აკადემიის იზვესტია" UzSSR", "მილსადენის ნავთობის ტრანსპორტი", სტატიების კრებულები გეოლოგიისა და ბირთვული გეოფიზიკის შესახებ), აქვს საავტორო უფლებების სერთიფიკატები და გამოგონებების პატენტები. 1996 წელს მან შეიმუშავა ორიგინალური ტექნოლოგია მაღალი ანტიკოროზიული პიგმენტის "სპეკულარიტის" წარმოებისთვის, დაეუფლა მის სამრეწველო წარმოებას და განახორციელა იგი Tsentrsibnefteprovod OJSC-ის საწარმოებში. 1998–2000 წლებში გენერალური დირექტორის თანამდებობაზე მან აღადგინა სახელმწიფო უნიტარული საწარმო "აქტაშის სამთო და მეტალურგიული საწარმო", 2000 წელს იგი მიიწვიეს სოდროგესტვო ჰოლდინგმა მოსკოვში სამუშაოდ გენერალური დირექტორის მოადგილედ საფინანსო და ეკონომიკურ საკითხებში OJSC "Ugli Kuzbass". 2001 წელს გადაიყვანეს ორსკო-ხალილოვსკის ქარხანა "NOSTA"-ს გენერალური დირექტორის თანამდებობაზე. ბოლო წლებში ის დაკავებულია ჰიდრო- და აეროდინამიკის საკითხებით და მომავალი ფიზიკოსების მომზადებით. მასწავლებელთა ოჯახმა ორი ქალიშვილი გაზარდა, ახლა კი ორ შვილიშვილს და შვილიშვილს ზრდის, მთელ თავისუფალ დროს მათ უთმობენ, რაც, სამწუხაროდ, ყველასთვის ასე დეფიციტურია. ჰობი: სამთო ტურიზმი.

მამოძრავებელი დანადგარი არის ენერგიის გადამყვანი, რომელიც შექმნილია სასარგებლო ბიძგების შესაქმნელად T E. ეს უკანასკნელი აბალანსებს R წინააღმდეგობას და უზრუნველყოფს ხომალდს სტაბილურ მოძრაობას. ამ შემთხვევაში, ზოგად შემთხვევაში, პირობა უნდა დაკმაყოფილდეს

სადაც Z არის გადაადგილების რაოდენობა; T Ei არის i-ე მოძრავის სასარგებლო ბიძგი.

თუ ყველა მოძრავი ერთნაირია, მაშინ (16.1) გარდაიქმნება ფორმაში ZТ E = R; ერთხრახნიანი ჭურჭლისთვის ეს პირობა იწერება T E = R.

სპეციალური ტიპის გემების (ბუქსირები, ტრალერები) საკუთარ წინააღმდეგობას უნდა დაემატოს ბუქსირებადი გემის ან მოწყობილობის წინაღობა: .

მოქმედების პრინციპის მიხედვით, გემის ამძრავები ჩვეულებრივ იყოფა ორ ტიპად: აქტიურ და ჰიდროჯეტებად. პირველი იყენებს მოძრავი ჰაერის მასების ენერგიას სასარგებლო ბიძგის შესაქმნელად, მეორენი გარდაქმნის მექანიკური დანადგარის ენერგიას გემის წინ მოძრაობის ენერგიად. სასარგებლო ბიძგის შესაქმნელად, ეს ამძრავები იყენებენ გადაყრილი სითხის მასების რეაქციას. ჰიდროენერგეტიკული ძრავის მუშაობას, ისევე როგორც ნებისმიერ ენერგიის გადამყვანს, თან ახლავს არაპროდუქტიული დანაკარგები, რის გამოც მათი შესრულების (ეფექტურობის) კოეფიციენტი ყოველთვის ერთზე ნაკლებია.

აქტიური მოძრავები. ამ ტიპის ყველა ამძრავის თავისებურება ის არის, რომ ისინი ან საერთოდ არ მოიხმარენ ენერგიას გემის წყაროებიდან, ან ხარჯავენ გაცილებით ნაკლებ ენერგიას, ვიდრე ქმნიან გემის გადაადგილებისთვის. აქ არ ირღვევა ფიზიკის ფუნდამენტური კანონები - დაკარგული ენერგია ქარისგან არის აღებული. უძველესი აქტიური მოძრაობა არის აფრები, რომელმაც უდიდესი როლი ითამაშა ცივილიზაციის ჩამოყალიბებასა და განვითარებაში. გასული საუკუნის ბოლოს იალქანი შეიცვალა ჰიდროაქტიური ძრავებით, რომლებიც ამოძრავებდნენ მექანიკურ ინსტალაციას. ამან მნიშვნელოვნად გააფართოვა ფლოტის შესაძლებლობები, რომლის მუშაობაც აღარ იყო დამოკიდებული მეტეოროლოგიურ პირობებზე.

ბოლო დროს აქტიური მოძრავების მიმართ ინტერესი აღორძინდა - დიალექტიკური სპირალი ახალ ეტაპზე გადავიდა. ამას ორი ძირითადი მიზეზი აქვს: სულ უფრო მეტი ყურადღება ექცევა ენერგიის დაზოგვის ტექნოლოგიებსა და უსაფრთხოების საკითხებს გარემო: გარემოსდაცვითი კეთილგანწყობის თვალსაზრისით, აქტიური ამძრავები შეუდარებელია. დღეს მსოფლიოში უკვე არსებობს რამდენიმე ათეული საზღვაო სატრანსპორტო ხომალდი, რომელიც აღჭურვილია იალქნებით, რომლებიც ყველაზე ხშირად გამოიყენება როგორც დამხმარე ძრავა. ამ გემებს შორის არის თანამედროვე იაპონური წარმოების მადნის მატარებლები, რომელთა წონა 30 ათას ტონაზე მეტია. სხვადასხვა სახისიალქნები (რბილი, მყარი, მოცულობითი და სხვ.), შესწავლილია მბრუნავი და ტურბინული აქტიური ამძრავების შესაძლებლობები. პირველი არის იძულებით შემობრუნებული ვერტიკალური ცილინდრი, რომელიც ქმნის ამწევ ძალას ჰაერის ნაკადში (მაგნუსის ეფექტი), რომლის პროექცია მოძრაობის მიმართულებით ქმნის სასარგებლო ბიძგს.

მბრუნავი ამძრავი არის ერთ-ერთი იმ რამდენიმე აქტიური გემის მამოძრავებელიდან, რომელიც საჭიროებს ენერგიას მუშაობისთვის, მაგრამ ეს მნიშვნელოვნად ნაკლებია, ვიდრე ეს ძრავა აძლევს გემის მოძრაობას. ქარის ტურბინა ბრუნავს ჰაერის ნაკადის გავლენის ქვეშ და შეიძლება გახდეს ენერგიის წყარო გემის ამძრავი სისტემისთვის (მაგალითად, პროპელერი).

ჰიდრორეაქტიული ძრავები. ნიჩბიანი ნიჩბი მათგან ყველაზე უძველესია, რომელიც იყენებს ადამიანის კუნთოვან ენერგიას სასარგებლო წევის შესაქმნელად. დღეს იგი გამოიყენება მხოლოდ მცირე გასართობ და სპორტულ გემებზე. პადლის ბორბალს, პოპულარული რწმენის საწინააღმდეგოდ, ასევე აქვს ძალიან შთამბეჭდავი ისტორია. ამ ძრავით აღჭურვილი ხომალდები ცნობილი იყო ძველ ეგვიპტესა და ძველ საბერძნეთში. ისინი ენერგიის წყაროდ იყენებდნენ ადამიანებს ან ცხოველებს, ჩვეულებრივ, წრეში მოსიარულე ხარებს. ნიჩბებთან კონკურენციას ვერ გაუძლო, ბორბლები ძველ დროში გაქრა სცენიდან, მხოლოდ მე-18 საუკუნეში კვლავ აღორძინდა. როგორც ორთქლის გემების მამოძრავებელი მოწყობილობა. დღესდღეობით, ბორბლები ძალიან შეზღუდულია - ძირითადად არაღრმა შიდა წყლებში მომუშავე ბუქსირებზე. ბორბლების ძირითადი ნაკლოვანებები: მოცულობითი, მაღალი ხვედრითი წონა (15-30 კგ/კვტ), ჭურჭლის დახრილობა დაყენებისას.

პროპელერი (სურათი 16.1) არის მამოძრავებელი მოწყობილობა, რომელიც ყველაზე ფართოდ გამოიყენება ყველა ტიპის თანამედროვე გემზე, რაც აიხსნება მასში თანდაყოლილი უპირატესობებით:

• 1) მაღალი ეფექტურობა, აღწევს z 0 = 0.70.75;
• 2) დიზაინის სიმარტივე და დაბალი ხვედრითი წონა (0,5 - 2 კგ/კვტ);
• 3) ცუდი რეაგირება გემის მოძრაობაზე;
• 4) შიგაწვის ძრავების პირდაპირი (ე.ი. გადაცემათა კოლოფის გარეშე) ელექტროგადამცემი ძრავის გამოყენების შესაძლებლობა;
• 5) არ არის საჭირო სხეულის ფორმის შეცვლა მამოძრავებელი დანადგარის დაყენებისას.

სურათი 16.1 პროპელერი

როგორც წესი, პროპელერები განლაგებულია გემის უკანა ბოლოში, ანუ ისინი მიეკუთვნებიან ბიძგების კატეგორიას. თუმცა, გარკვეული ტიპის გემებზე (ინდივიდუალური ყინულმჭრელი, სდპ) შეიძლება გამოყენებულ იქნას ტრაქტორის პროპელერებიც.

საზღვაო სატრანსპორტო გემების უმეტესობას აქვს ერთი პროპელერი, მაგრამ ზოგიერთ დიდ და შედარებით მაღალსიჩქარიან გემებსა და გემებზე ამძრავების რაოდენობა შეიძლება მიაღწიოს ოთხამდე. ისტორიამ იცის მაგალითი, როდესაც ტურბინიას გემზე ცხრა პროპელერი დამონტაჟდა - სამი პროპელერის ლილვებიდან სამი.

ფიქსირებული სიმაღლის პროპელერებთან (FPPs), რომელთა პირები ფიქსირებულია, ბოლო დროს ფართო გამოყენება ჰპოვა მბრუნავი პირებით კონტროლირებადი დახრის პროპელერებმა (CPP). FPV-ები ზოგჯერ მზადდება მოსახსნელი პირებით (ყინულმჭრელებზე, ყინულის ნავიგაციის აქტიურ გემებზე).

ფრთიანი მამოძრავებელი დანადგარი განსაკუთრებულ ადგილს იკავებს ჰიდროელექტროსადგურებს შორის - მას შეუძლია ერთდროულად იყოს საკონტროლო ელემენტი. ეს მამოძრავებელი მოწყობილობა არის ბარაბანი, რომელიც დამონტაჟებულია ფსკერზე (სურათი 16.2). დოლის გარშემოწერილობის გასწვრივ არის პირები - ფრთის ფორმის სხეულები, რომელთა რიცხვი მერყეობს ოთხიდან რვამდე. ბარაბანი ბრუნავს ვერტიკალური ღერძის ირგვლივ, პირები ასრულებენ რხევის მოძრაობებს დოლთან შედარებით. ამრიგად, დანა ერთდროულად მონაწილეობს სამ მოძრაობაში - მთარგმნელობითი, ჭურჭელთან ერთად, ბრუნვითი, ბარაბანით და მასთან შედარებით რხევითი.

სურათი 16.2 ფრთის ამძრავი

დანის მართვის კანონიდან გამომდინარე, ფრთიან ამძრავ მოწყობილობას შეუძლია შექმნას ბიძგი თავისი დისკის სიბრტყეში ნებისმიერი მიმართულებით, ე.ი. ემსახურება როგორც მმართველ ორგანოს. გემს, რომელიც აღჭურვილია ორი ფრთიანი ამძრავით, შეუძლია შეფერხებით გადაადგილება და ადგილზე შემობრუნება. გარდა ამისა, ეს მამოძრავებელი მოწყობილობა საშუალებას იძლევა გემის უკან დახევა მექანიკური ინსტალაციის შებრუნების გარეშე. გაზრდილი მანევრირება არის გემების მთავარი უპირატესობა ფრთების ამძრავით. ამავდროულად, მართვის ყველა რეჟიმში ამ მამოძრავებელი ერთეულის მოყვანა შესაძლებელია ძრავასთან. თუმცა, ფრთების ამძრავი მოწყობილობა ფართოდ არ გამოიყენება, რადგან მას აქვს მრავალი მნიშვნელოვანი მინუსი:

• 1) დიზაინის სირთულე და დიდი (5 - 20 კგ/კვტ) სპეციფიკური მასა;
• 2) ერთ მამოძრავებელ ერთეულზე გადაცემული სიმძლავრის შეზღუდვა;
• 3) შედარებით დაბალი ეფექტურობა;
• 4) სიჩქარის შეზღუდვა კავიტაციის საფრთხის გამო.

წყლის რეაქტიული ამოძრავების სისტემას აქვს წყლის ნაკადის არხი და ტუმბო, რომელიც შთანთქავს წყალს მიმღების ხვრელში, აჩქარებს მას და ყრის გარეთ საქშენიდან. წყლის ჭავლური მამოძრავებელი მოწყობილობის სამუშაო ნაწილი ყველაზე ხშირად არის ღერძული ტუმბო - ხრახნი მილში. სპეციალური შექცევადი საჭის მოწყობილობა ცვლის საქშენიდან გამომავალი ჭავლის მიმართულებას, რაც უზრუნველყოფს გემს აუცილებელ მანევრირებას. წყლის ჭავლური მამოძრავებელი სისტემა შეიძლება ჰქონდეს წყალქვეშა, ნახევრად წყალქვეშა ან ატმოსფერული ჭავლის გამონაბოლქვი. პირველი ორი ტიპი გამოიყენება გადაადგილებულ გემებზე, რომლებიც მუშაობენ არაღრმა ან ჩაკეტილ (ხის ჯომარდობა) წყლის ობიექტებში. ეს გემები, როგორც წესი, ხასიათდებიან ზომიერი სიჩქარით, რომლის დროსაც წყლის ჭავლური ამოძრავების ეფექტურობა მნიშვნელოვნად დაბალია პროპელერების ეფექტურობაზე.

წყლის ჭავლები ატმოსფერული ამოფრქვევით (სურათი 16.3) ახლახან გამოიყენეს მაღალსიჩქარიან სდპ-ებზე - საგეგმავი გემები, SPK, SVP. ფაქტია, რომ სიჩქარის მატებასთან ერთად იზრდება წყლის რეაქტიული მამოძრავებელი სისტემის ეფექტურობა.

ყველა ჰიდროჯეტის ამძრავს აქვს ეს თვისება, მაგრამ გარკვეულ ზღვარამდე, სანამ არ არის კავიტაცია. წყლის ჭავლური ამძრავი ერთეული ერთადერთია, რომელშიც კავიტაცია შეიძლება შემცირდეს სიჩქარემდე v S = 100 კვანძი ან მეტი. ეს მიიღწევა ერთმანეთის მიყოლებით რამდენიმე საფეხურის (ტუმბოს) დაყენებით, რომელთა შორის დატვირთვა ნაწილდება ისე, რომ არ მოხდეს კავიტაცია. მაშასადამე, წყლის რეაქტიული მამოძრავებელი სისტემა, რომელიც ეფექტურობით ჩამორჩება პროპელერს საშუალო სიჩქარით, მათი ზრდით v s = 55 - 60 კვანძამდე, აქვს ეფექტურობა, რომელიც აღემატება ყველა სხვა მამოძრავებელ სისტემას.

სურათი 16.3 მაღალსიჩქარიანი გემის რეაქტიული მოძრაობა

ზემოთ ჩამოთვლილი ჰიდროელექტროპროპულსორები მიეკუთვნება დანისებრთა კატეგორიას - ყველა მათგანს აქვს ფრთის ფორმის სხეული - პირები - როგორც სამუშაო ელემენტი.

ამ მხრივ გამონაკლისს წარმოადგენს გაზ-წყლის რეაქტიული მამოძრავებელი დანადგარი. მასში სამუშაო სითხე არის გაზი (შეკუმშული ჰაერი ან მაღალი პარამეტრების ორთქლი). პროფილირებული წყლის ნაკადის არხში შესვლისას გაზი ფართოვდება და გაზრდილი სიჩქარით ამოაგდებს წყალს საქშენიდან, რაც ქმნის სასარგებლო ნაკადს. გაზის რეაქტიული მამოძრავებელი სისტემის უდაო უპირატესობები:

• 1) ენერგომომარაგების სიმარტივე (ძრავი, გადაცემათა კოლოფი, ლილვის ხაზი გამორიცხულია);
• 2) მბრუნავი ნაწილების არარსებობა და, შესაბამისად, მათი კავიტაციის საფრთხე;
• 3) ძალიან დაბალი წონისა და ზომის მახასიათებლები.

თუმცა, გაზის რეაქტიული მამოძრავებელი სისტემა, დაბალი ეფექტურობის გამო, ჯერ არ ჰპოვა გამოყენება - მისი ეფექტურობა არ აღემატება 30-40% -ს და მზარდი სიჩქარით ვარდნის ტენდენციაა. ზოგჯერ, ჩამოთვლილი უპირატესობებიდან გამომდინარე, გამართლებულია გაზის რეაქტიული მამოძრავებელი დანადგარის გამოყენება, როგორც ჩვეულებრივი წყლის ჭავლის მეორე ეტაპი.

ზემოთ ჩამოთვლილია მხოლოდ ამძრავის ძირითადი ტიპები. თუმცა, არსებობს დიდი რიცხვიდიზაინები, რომლებიც ფართოდ არ გამოიყენება არასრულყოფილების, სირთულის და არასაკმარისი განვითარების გამო. მათ შორისაა მუხლუხოსა და საყრდენების ამძრავები, „ფრთიანი ფრთები“, „თევზის კუდი“, ასევე „ეგზოტიკური“ მამოძრავებელი სისტემების პროექტები, როგორიცაა ატმოსფეროს ზედა ფენებში გაშვებული ბუშტები და ა.შ.

მოკლე ინფორმაცია ამძრავის თეორიიდან. იდეალური მოძრავის თეორია. ყველა ჰიდრორეაქტიული პროპულსორი მუშაობს იმავე პრინციპით, ასე რომ, მოდით შევხედოთ ყველაზე ზოგად შაბლონებს, რომლებიც ახასიათებს მათ მუშაობას. ამ მიზანს ემსახურება იდეალური მოძრავის თეორია, რომელშიც შემდეგი დაშვებები კეთდება:

• 1) იდეალური სითხე, შეუზღუდავი, შეკუმშვადი;
• 2) მამოძრავებელი მოწყობილობა - თხელი გამტარი დისკი;
• 3) სიჩქარე თანაბრად ნაწილდება ჭავლის კვეთაზე და პროპელერის დისკზე;
• 4) ბიძგი იქმნება პროპელერისთვის გარე ენერგიის მიწოდებით, რაც უზრუნველყოფს წნევის მატებას მის დისკზე; თვითმფრინავში სიჩქარე, ამ შოკის გავლენის ქვეშ, მუდმივად იცვლება.

დენის დანაკარგები ხდება მხოლოდ პროპელერის მიმდებარე მიმდინარე მილში გამავალი სითხის კინეტიკური ენერგიის ზრდის გამო, ანუ ე.წ. ინდუცირებული ღერძული სიჩქარის შექმნის გამო. პირველი ვარაუდიდან გამომდინარე, არ არის ბლანტი დანაკარგები, მეორეს გამო, არ არის გათვალისწინებული რეალური მამოძრავებელი მოწყობილობის დიზაინის მახასიათებლები და მათთან დაკავშირებული ენერგიის დანაკარგები.

უსასრულობაში მოძრავის წინ (სურათი 16.4, განყოფილება I--I) სიჩქარე და წნევა ჭავლში იგივეა, რაც მიმდებარე სითხეში.

სურათი 16.4 იდეალური მამოძრავებელი მოწყობილობის დიაგრამა

პროპელერის მიღმა უსასრულობაში (სექცია IV--IV), სიჩქარემ მიაღწია მაქსიმალურ მნიშვნელობას და წნევამ გაათანაბრა წნევა მიმდებარე სითხეში. რეაქტიულ საზღვარზე არის სიჩქარის შეწყვეტა.

იდეალური ამძრავით შექმნილი გაჩერება

სადაც p 1, p 2 არის ზეწოლა ჭავლში პროპელერის წინ და უკან; მოძრავის ჰიდრავლიკური განივი ფართობი; S არის მისი დიამეტრი.

ჩვენ განვსაზღვრავთ წნევის ვარდნას Ap-ს ბერნულის განტოლების ჩაწერით სტრიმინგისთვის I--I განყოფილებიდან II--II-მდე, რომელიც მდებარეობს უშუალოდ დისკის, პროპელერის წინ და ასევე III--III განყოფილებიდან, უშუალოდ უკან. დისკი, IV განყოფილებამდე - IV შორს უსასრულობაში მის უკან (იხ. სურათი 16.4)

სადაც x A და x s არის სიჩქარეები ჭავლში უსასრულობაში პროპელერის წინ და მის დისკზე, შესაბამისად, და არის ინდუცირებული ღერძული სიჩქარე უსასრულობაში პროპელერის უკან.

(16.3) და (16.4) შევადარებთ, ვპოულობთ წნევის ნახტომს მამოძრავებელ დისკზე

შემდეგ კი მისი აქცენტი

იმპულსის კანონის შესაბამისად, იგივე გაჩერება შეიძლება წარმოდგენილი იყოს სახით

სადაც m არის სითხის მასა, რომელიც მიედინება პროპელერის დისკზე დროის ერთეულზე. (16.6) და (16.7) გავტოლებით, ვიღებთ

გამოწვეული ღერძული სიჩქარე მამოძრავებელ დისკში.

დასკვნა (16.9), რომელიც მოქმედებს იდეალურ სითხეში ნებისმიერი ჰიდროელექტროძრავისთვის, ფართოდ იქნება გამოყენებული მომავალში.

იდეალური მამოძრავებელი მოწყობილობის წმინდა სიმძლავრე

დახარჯული ასევე მოიცავს ნაკადში სითხის კინეტიკური ენერგიის ზრდას:

შემდეგ ეფექტურობა

ხოლო იდეალური ძრავის ეფექტურობა მცირდება გამოწვეული სიჩქარის მატებასთან ერთად.

ანალიზის შესაძლებლობები (16.12) შეზღუდულია, ასე რომ, გავითვალისწინოთ ამძრავის დატვირთვის ფაქტორი გაჩერების გასწვრივ.

(4.6) და (4.13) განსაზღვრული გაჩერების გათანაბრება, მივიღებთ

კვადრატული განტოლების (4.14) ამოხსნის გათვალისწინებით, ვპოულობთ უგანზომილებიან ღერძულ ინდუცირებულ სიჩქარეს

(4.15) (4.12) ჩანაცვლებით, ჩვენ განვსაზღვრავთ იდეალური ამძრავის ეფექტურობას

ამრიგად, იდეალური მამოძრავებელი სისტემის ეფექტურობა იზრდება მისი დატვირთვის კოეფიციენტის შემცირებით. ეს უკანასკნელი შესაძლებელია ბიძგების შემცირებით, მოძრაობის სიჩქარის გაზრდით, სითხის სიმკვრივისა და ამძრავის ჰიდრავლიკური განივი ფართობის გაზრდით [იხ. (16.13)]. პრაქტიკული თვალსაზრისით ყველაზე მნიშვნელოვანი შემთხვევისთვის, როდესაც მოცემულია T და v A მნიშვნელობები, პროპელერის ეფექტურობა ცალსახად განისაზღვრება მისი დიამეტრით და იზრდება მისი ზრდასთან ერთად. საშუალო სიმკვრივის განსხვავებების გამო, წყალში მომუშავე მამოძრავებელი დანადგარის ეფექტურობა უფრო მეტია, ვიდრე ჰაერში.

(16.15) და (16.9) გამოყენებით შეგვიძლია ვიპოვოთ ჭავლის მაქსიმალური შევიწროება

რომელიც ლიმიტში (C Td --> იქნება ().

რეალური მამოძრავებელი ერთეულის მუშაობას თან ახლავს დამატებითი ენერგიის დანაკარგები, რომლებიც მიდის ბლანტი ძალების გადალახვისკენ, დინების მორევისაკენ და ა.შ. ამიტომ, რეალური მამოძრავებელი ერთეულის ეფექტურობა ყოველთვის დაბალია, ვიდრე იდეალური:

სად ო< 1 коэффициент качества.

სურათი 16.5 გვიჩვენებს იდეალური და რეალური მამოძრავებელი სისტემის ეფექტურობას დატვირთვის ფაქტორის ფუნქციის მიხედვით. დაჩრდილული ტერიტორია ახასიათებს ენერგიის დამატებით დანაკარგებს. შეიძლება გამოიყოს ორი ზონა - პირველში (0< С та < С ТA0) характер изменения КПД движителей качественно различен, во второй (С та >C tao) იგივეა, C ta = C tao = 0.30.35 რეალური მამოძრავებლის ეფექტურობას აქვს მაქსიმუმი. s 0-ის მკვეთრი ვარდნა C ta 0-ზე აიხსნება ბლანტი დანაკარგებით, რომელიც არ არის გათვალისწინებული იდეალური პროპელერის თეორიაში. ფაქტია, რომ მოცემული T და v A-სთვის პირობა C TA 0 პრაქტიკულად ნიშნავს D და, შესაბამისად, ხახუნის ძალების შეუზღუდავი ზრდა. გემის ამძრავები, როგორც წესი, მოქმედებენ დატვირთვის ფაქტორებით, რომლებიც მნიშვნელოვნად აღემატება CTA0 0.35-ს და, შესაბამისად, იდეალური მამოძრავებელი თეორიის დასკვნები CTA-ზე ეფექტურობის დამოკიდებულების ბუნების შესახებ შეიძლება გავრცელდეს მათზე.

სურათი 16.5 იდეალური და რეალური ამძრავების ეფექტურობა

გამოთქმა (16.18) საშუალებას გაძლევთ შეადაროთ სხვადასხვა ტიპის ამძრავების ეფექტურობა. პროპელერებისთვის 0max = 0.80 და ხდება C TA C TA0-ზე.

მაგალითი 16.1. ვიპოვოთ გემ „ინჟინერის“ პროპელერის ხარისხის კოეფიციენტი. დამატებით ცნობილია (იხ. § 4.12) D = 6.42 მ; T = 1410 kN; v A = 8,5 მ/წმ; z 0 = 0.630.

(16.13) გამოყენებით, ჩვენ განვსაზღვრავთ დატვირთვის ფაქტორს:

და (16.16) მიხედვით ვიანგარიშებთ იდეალური ამძრავის ეფექტურობას

შემდეგ ხარისხის ფაქტორი (16.18)

მაგალითი 16.2. მოდით განვსაზღვროთ ჰაერში მოქმედი იდეალური მამოძრავებელი მოწყობილობის ეფექტურობა. საწყისი მონაცემები იგივეა, რაც მაგალითში 16.1.

ვიღებთ pA = 1.23 * 103 ტ/მ3, ვპოულობთ

მაგალითი 16.3. მოდით გამოვთვალოთ იდეალური ჰაერის მამოძრავებელი დანადგარის დიამეტრი, რომელიც ექვივალენტურია წყალში მომუშავე მამოძრავებელი განყოფილების ეფექტურობით.

ჩვენ გვაქვს (იხ. მაგალითი 16.1), C TA = 1.05, მაშინ

მაგალითები 16.2 და 16.3 ნათლად განმარტავს, თუ რატომ არ არის დაყენებული პროპელერები გემებსა და გემებზე: მისაღები ზომებით, მათი ეფექტურობა იქნება პროპელერების ეფექტურობაზე სიდიდის რიგით დაბალი, ხოლო ექვივალენტური ეფექტურობის უზრუნველსაყოფად, პროპელერის დიამეტრი უნდა იყოს სიდიდის იგივე რიგი, როგორც გემის სიგრძე, რაც მიუღებელია.

გამონაკლისია SVPA და SEP, მათი ამფიბიური ბუნების გამო ჰიდრავლიკური ამძრავების დაყენება შეუძლებელია. თუმცა ამ გემების პროპელერების ეფექტურობა საკმაოდ მაღალია. მიზეზი პროპელერების შედარებით დიდი ზომები და საგრძნობლად მაღალი სიჩქარეა.

ცნობისთვის: საუკეთესო თვითმფრინავის პროპელერებს აქვთ ეფექტურობა 0 = 0.80.84, რაც უფრო მეტია პროპელერების ეფექტურობაზე; ამ შემთხვევაში არ არის საჭირო ზომების მიღება კავიტაციის აღმოსაფხვრელად.

ფრთების თეორიის საფუძვლები. გემის ამძრავების უმეტესობის სამუშაო ელემენტები არის პირები, რომლებიც მუშაობენ მზიდი ფრთის პრინციპით. როდესაც ფრთა მოძრაობს სითხეში, მასზე წარმოიქმნება ამწევი ძალა Y და პროფილის წევის ძალა X. ამ ძალებიდან პირველი ნორმალურია სიჩქარის მიმართ, მეორე მიმართულია მის გასწვრივ. უსასრულო სითხეში პროფილის წინააღმდეგობა წმინდა ბლანტი ხასიათისაა.

ფრთის ჰიდროდინამიკური მახასიათებლები (HDC) წარმოდგენილია უგანზომილებიანი ამწევის კოეფიციენტების Su და წევის კოეფიციენტების Cx სახით.

სადაც S არის ფრთის ფართობი გეგმაში; v -- მოძრაობის სიჩქარე.

ფრთის ძირითადი გეომეტრიული მახასიათებლები (სურათი 16.6): აკორდი b, პროფილის მაქსიმალური სისქე e, გადახრის ისარი e c. ეს უკანასკნელი სიდიდეები უფრო ხშირად გამოიყენება განზომილებიანი სახით: b = e/b და d c = e c /b და შესაბამისად უწოდებენ ფარდობითი სისქე და ფარდობითი გამრუდება (გახრის ისარი).

სურათი 16.6 ფრთის პროფილი

სურათი 16.7 ფრთის ჰიდროდინამიკური მახასიათებლები.

ფრთას შეიძლება ჰქონდეს თვითმფრინავის ან სეგმენტის მონაკვეთის პროფილი, პირველ შემთხვევაში მაქსიმალური სისქე განლაგებულია შემომავალი კიდიდან 1b/3 მანძილზე, მეორეში 1=0.5b. პროფილისთვის მოცემული ფორმა GDH დამოკიდებულია მხოლოდ a შეტევის კუთხეზე (სურათი 16.7). ზოგად შემთხვევაში, d c > 0 და, შესაბამისად, ნულოვანი აწევის კუთხე b 0 > 0. ამწევის კოეფიციენტი იზრდება შეტევის კრიტიკულ კუთხემდე b = b cr, რომლის დროსაც ხდება ნაკადის გამოყოფა, Cy-ის მკვეთრი ვარდნა. და შეინიშნება წევის კოეფიციენტის ზრდა C ​​X. ფრთის ეფექტურობა განისაზღვრება მისი ხარისხით K = C y / C x რომელსაც აქვს მაქსიმუმი შეტევის მცირე დადებითი კუთხით.

ამძრავის თეორიაში ხშირად გამოიყენება პროფილის შებრუნებული ხარისხი იდეალურ სითხეში e = 0.

სტატიის შინაარსი

გემის ელექტროსადგურები და ძრავები,მოწყობილობები გემების, ნავების და სხვა გემების მოძრაობის უზრუნველსაყოფად. ამძრავებს შორისაა პროპელერი და ბორბალი. როგორც წესი, გემების ელექტროსადგურებად გამოიყენება ორთქლის ძრავები და ტურბინები, გაზის ტურბინები და შიდა წვის ძრავები, ძირითადად დიზელი. დიდი და ძლიერი სპეციალიზებული გემები, როგორიცაა ყინულისმტვრევები და წყალქვეშა ნავები, ხშირად იყენებენ ატომურ ელექტროსადგურებს.

როგორც ჩანს, ლეონარდო და ვინჩიმ (1452–1519) იყო პირველი, ვინც შესთავაზა ორთქლის ენერგიის გამოყენება გემების ასაწევად. 1705 წელს ტ.ნიუკომენმა (ინგლისი) დააპატენტა პირველი საკმაოდ ეფექტური ორთქლის ძრავა, მაგრამ მისი მცდელობები გამოიყენოს დგუშის ორმხრივი მოძრაობა ბორბლის დასატრიალებლად წარუმატებელი აღმოჩნდა.

გემის ინსტალაციის სახეები

ორთქლი არის ენერგიის ტრადიციული წყარო გემების გადაადგილებისთვის. ორთქლი წარმოიქმნება წყლის მილის ქვაბებში საწვავის დაწვით. ყველაზე ხშირად გამოიყენება ორმაგი ბარაბანი წყლის მილის ქვაბები. ამ ქვაბებს აქვთ ცეცხლსასროლი ყუთები წყლით გაგრილებული კედლებით, ზეგამათბობლები, ეკონომაიზერები და ზოგჯერ ჰაერის გამათბობლები. მათი ეფექტურობა 88%-ს აღწევს.

დიზელები პირველად გამოჩნდა როგორც საზღვაო ძრავები 1903 წელს. საწვავის მოხმარება საზღვაო დიზელის ძრავებში არის 0,25–0,3 კგ/კვტ/სთ, ხოლო ორთქლის ძრავები მოიხმარენ 0,3–0,5 კგ/კვტ/სთ-ს, ძრავის დიზაინის, ამძრავისა და დიზაინის სხვა მახასიათებლების მიხედვით. დიზელები, განსაკუთრებით ელექტროძრავასთან ერთად, ძალიან მოსახერხებელია ბორანებზე და ბუქსირებზე გამოსაყენებლად, რადგან ისინი უზრუნველყოფენ მაღალ მანევრირებას.

დგუშიანი ორთქლის ძრავები.

დგუშიანი ძრავების დღეები, რომლებიც ოდესღაც მრავალფეროვან მიზნებს ემსახურებოდნენ, დასრულდა. ეფექტურობის თვალსაზრისით, ისინი მნიშვნელოვნად ჩამორჩებიან როგორც ორთქლის ტურბინებს, ასევე დიზელის ძრავებს. იმ გემებზე, რომლებსაც ჯერ კიდევ აქვთ ორთქლის ძრავები, ეს არის რთული მანქანები: ორთქლი თანმიმდევრულად ფართოვდება სამ ან თუნდაც ოთხ ცილინდრში. ყველა ცილინდრის დგუში მუშაობს იმავე ლილვზე.

ორთქლის ტურბინები.

საზღვაო ორთქლის ტურბინები ჩვეულებრივ შედგება ორი კასკადისგან: მაღალი და დაბალი წნევისგან, რომელთაგან თითოეული ბრუნავს პროპელერის ლილვს შემცირების გადაცემათა კოლოფში. ჩართულია საზღვაო ხომალდებიხშირად დამატებით პატარა ტურბინები მონტაჟდება კრუიზის რეჟიმისთვის, რომლებიც გამოიყენება ეფექტურობის გაზრდის მიზნით და როდის მაქსიმალური სიჩქარეებიძლიერი ტურბინები ჩართულია. კასკადი მაღალი წნევაბრუნავს 5000 ბრ/წთ სიჩქარით.

თანამედროვე ორთქლის გემებზე, კონდენსატორებიდან საკვების წყალი მიეწოდება გამათბობლებს გათბობის რამდენიმე ეტაპის მეშვეობით. გათბობა წარმოიქმნება ტურბინის მუშა სითხისა და გამონაბოლქვი გაზების სითბოთი, რომლებიც მიედინება ეკონომიაიზერის გარშემო.

თითქმის ყველა დამხმარე მოწყობილობა ელექტრომოძრავებულია. ორთქლის ტურბინებით ამოძრავებული ელექტრო გენერატორები ჩვეულებრივ აწარმოებენ პირდაპირ დენს 250 ვ ძაბვით. ასევე გამოიყენება ალტერნატიული დენი.

თუ სიმძლავრე გადაცემათა კოლოფით გადადის ტურბინიდან პროპელერზე, მაშინ გამოიყენება დამატებითი მცირე ტურბინა უკუ როტაციის უზრუნველსაყოფად (პროპელერის უკუ როტაცია). საპირისპირო როტაციის დროს ლილვზე სიმძლავრე არის ძირითადი სიმძლავრის 20–40%.

1930-იან წლებში დიდი პოპულარობით სარგებლობდა ტურბინიდან პროპელამდე ელექტრო გადაადგილება. ამ შემთხვევაში ტურბინა ბრუნავს მაღალსიჩქარიან გენერატორს და გამომუშავებული ელექტროენერგია გადაეცემა დაბალი სიჩქარის ელექტროძრავებს, რომლებიც ატრიალებენ პროპელერის ლილვს. გადაცემათა კოლოფის (შემმცირებელი) ეფექტურობა არის დაახლოებით 97.5%, ელექტროძრავა დაახლოებით 90%. ელექტროძრავის შემთხვევაში, საპირისპირო როტაცია მიიღწევა უბრალოდ პოლარობის გადართვით.

გაზის ტურბინები.

გაზის ტურბინები გემებზე გაცილებით გვიან გამოჩნდა, ვიდრე ავიაციაში, რადგან გემთმშენებლობაში წონის მომატება არც ისე მნიშვნელოვანია და ეს მოგება არ აჭარბებდა პირველი გაზის ტურბინების ინსტალაციისა და ექსპლუატაციის მაღალ ღირებულებას და სირთულეს.

გაზის ტურბინები გამოიყენება გემებზე არა მხოლოდ როგორც ძირითადი ძრავები; ისინი გამოიყენება როგორც სახანძრო ტუმბოების და დამხმარე ელექტრო გენერატორების ძრავები, სადაც მათი დაბალი წონა, კომპაქტურობა და სწრაფი გაშვება სასარგებლოა. IN საზღვაოგაზის ტურბინები ფართოდ გამოიყენება მცირე ჩქაროსნულ ხომალდებზე: სადესანტო ხომალდებზე, ნაღმსატყორცნებზე, ჰიდროფოლტებზე; on დიდი გემებიისინი გამოიყენება მაქსიმალური სიმძლავრის მისაღებად.

თანამედროვე გაზის ტურბინებს აქვთ საიმედოობის, ოპერაციული და წარმოების ხარჯების მისაღები დონე. მათი მსუბუქი წონის, კომპაქტურობის და სწრაფი გაშვების გათვალისწინებით, ისინი ხშირ შემთხვევაში კონკურენტუნარიანები არიან დიზელის ძრავებთან და ორთქლის ტურბინებთან.

დიზელის ძრავები.

პირველად დიზელი, როგორც საზღვაო ძრავა, სანქტ-პეტერბურგში ვანდალზე დამონტაჟდა (1903 წ.). ეს მოხდა მხოლოდ 6 წლის შემდეგ, რაც დიზელმა გამოიგონა მისი ძრავა. ვანდალს, რომელიც მიცურავდა ვოლგის გასწვრივ, ორი პროპელერი ჰქონდა; თითოეული პროპელერი დამონტაჟდა იმავე ლილვზე 75 კვტ სიმძლავრის ელექტროძრავით. ელექტროენერგიას გამოიმუშავებდა ორი დიზელის გენერატორი. სამცილინდრიანი დიზელის ძრავები 90 კვტ სიმძლავრით თითოეულს ჰქონდა მუდმივი ბრუნვის სიჩქარე (240 rpm). მათგან სიმძლავრე პირდაპირ პროპელერის ლილვზე ვერ გადადიოდა, რადგან საპირისპირო არ იყო.

ვანდალის საცდელმა მუშაობამ უარყო ზოგადი მოსაზრება, რომ დიზელის ძრავების გამოყენება არ შეიძლება გემებზე ვიბრაციისა და მაღალი წნევის საფრთხის გამო. უფრო მეტიც, საწვავის მოხმარება შეადგენდა იმავე გადაადგილების გემებზე საწვავის მოხმარების მხოლოდ 20%-ს.

დიზელის ძრავების დანერგვა.

ათი წლის განმავლობაში, რაც პირველი დიზელის ძრავა მდინარის ნავზე დამონტაჟდა, ამ ძრავებმა მნიშვნელოვანი გაუმჯობესება განიცადა. მათი სიმძლავრე გაიზარდა რევოლუციების რაოდენობის გაზრდის, ცილინდრის დიამეტრის გაზრდის, დგუშის დარტყმის გახანგრძლივების, აგრეთვე ორტაქტიანი ძრავების განვითარების გამო.

არსებული დიზელის ძრავების სიჩქარე მერყეობს 100-დან 2000 rpm-მდე; მაღალსიჩქარიანი დიზელის ძრავები გამოიყენება მცირე ჩქაროსნულ ნავებზე და დამხმარე დიზელის გენერატორის სისტემებში. მათი სიმძლავრე მერყეობს თანაბრად ფართო დიაპაზონში (10-20000 კვტ). ბოლო წლებში გამოჩნდა დიზელის დიზელის ძრავები, რომლებიც ზრდის მათ სიმძლავრეს დაახლოებით 20% -ით.

დიზელის ძრავების შედარება ორთქლის ძრავებთან.

დიზელებს აქვთ უპირატესობა ორთქლის ძრავებთან შედარებით მცირე ნავებზე მათი კომპაქტურობის გამო; გარდა ამისა, ისინი უფრო მსუბუქია იმავე სიმძლავრით. დიზელები მოიხმარენ ნაკლებ საწვავს სიმძლავრის ერთეულზე; მართალია, დიზელის საწვავი უფრო ძვირია, ვიდრე გათბობის ზეთი. მოხმარება დიზელის საწვავიშეიძლება შემცირდეს გამონაბოლქვი აირების შემდგომი დაწვით. გემის ტიპი ასევე გავლენას ახდენს ელექტროსადგურის არჩევანზე. დიზელის ძრავები ბევრად უფრო სწრაფად იწყება: მათ წინასწარ გათბობა არ სჭირდებათ. ეს არის ძალიან მნიშვნელოვანი უპირატესობა ნავსადგურის გემებისთვის და დამხმარე ან ლოდინის ელექტროსადგურებისთვის. თუმცა, ასევე არის უპირატესობები ორთქლის ტურბინის ერთეულები, რომლებიც უფრო საიმედოა ექსპლუატაციაში, შეუძლიათ იმუშაონ დიდი ხნის განმავლობაში რუტინული შენარჩუნების გარეშე და აქვთ ვიბრაციის უფრო დაბალი დონე საპასუხო მოძრაობის არარსებობის გამო.

საზღვაო დიზელის ძრავები.

საზღვაო დიზელის ძრავები განსხვავდება სხვა დიზელის ძრავებისგან მხოლოდ დამხმარე ელემენტებით. ისინი პირდაპირ ან გადაცემათა კოლოფის მეშვეობით ატრიალებენ პროპელერის ლილვს და უნდა უზრუნველყონ საპირისპირო როტაცია. ოთხტაქტიან ძრავებში ეს კეთდება დამატებითი საპირისპირო გადაჭიმვით, რომელიც ირთვება, როცა საჭიროა საპირისპირო როტაცია. ორ ტაქტიან ძრავებში საპირისპირო როტაცია უფრო მარტივია, რადგან სარქველების თანმიმდევრობა განისაზღვრება დგუშის პოზიციით შესაბამის ცილინდრში. მცირე ძრავებში, საპირისპირო როტაცია მიიღწევა გადაბმულობის და გადაცემათა მატარებლის გამოყენებით. ზოგიერთ საპატრულო ხომალდს და ამფიბიას 60 მ-ზე ნაკლები სიგრძის აქვს შექცევადი პროპელერები ( იხილეთ ქვემოთ). იმისათვის, რომ ძრავის სიჩქარე არ აღემატებოდეს უსაფრთხო ლიმიტს, ყველა ძრავა აღჭურვილია სიჩქარის შემზღუდველებით.

ელექტრო წევა.

ტერმინი „გემები ელექტრული ამძრავით“ ეხება გემებს, რომლებშიც საწვავის ენერგიის გადაქცევის სისტემის ერთ-ერთი ელემენტი პროპელერის ლილვის ბრუნვის მექანიკურ ენერგიად არის ელექტრო მანქანა. ერთი ან მეტი ელექტროძრავა დაკავშირებულია პროპელერის ლილვთან პირდაპირ ან გადაცემათა კოლოფით. ელექტროძრავები იკვებება ელექტრო გენერატორებით, რომლებიც ამოძრავებენ ორთქლის ან გაზის ტურბინით ან დიზელის ძრავით. ჩართულია წყალქვეშა ნავებიწყალში ჩაძირვისას ელექტროძრავები იკვებება ბატარეებით, ხოლო ზედაპირზე ყოფნისას დიზელის გენერატორებით. DC ელექტრო მანქანები ჩვეულებრივ დამონტაჟებულია მცირე და მაღალი მანევრირებადი გემებზე. მანქანები ალტერნატიული დენიგამოიყენება ოკეანის ლაინერებზე.

ტურბოელექტრული გემები.

ნახ. ნახაზი 1 გვიჩვენებს ტურბოელექტრული წამყვანის დიაგრამას ორთქლის წარმოქმნის ქვაბის დამონტაჟებით. ორთქლი აქცევს ტურბინას, რომელიც თავის მხრივ აქცევს ელექტრო გენერატორს. გამომუშავებული ელექტროენერგია მიეწოდება ელექტროძრავებს, რომლებიც დაკავშირებულია პროპელერის ლილვთან. როგორც წესი, თითოეული ტურბოგენერატორი იკვებება ერთი ელექტროძრავით, რომელიც ბრუნავს მის პროპელერს. თუმცა, ეს სქემა აადვილებს რამდენიმე ელექტროძრავის და, შესაბამისად, რამდენიმე პროპელერის დაკავშირებას ერთ ტურბოგენერატორთან.

საზღვაო AC ტურბინის გენერატორებს შეუძლიათ აწარმოონ დენი მაქსიმალური სიხშირით 25-100%-მდე, მაგრამ არაუმეტეს 100 ჰც. ალტერნატიული დენის გენერატორები აწარმოებენ დენს 6000 ვ-მდე ძაბვით, პირდაპირი დენი - ~ 900 ვ-მდე.

დიზელ-ელექტრო მანქანები.

დიზელ-ელექტროძრავა არსებითად არაფრით განსხვავდება ტურბო-ელექტროძრავისგან, გარდა იმისა, რომ ქვაბის ქარხანა და ორთქლის ტურბინა იცვლება დიზელის ძრავით.

მცირე გემებზე, როგორც წესი, არის ერთი დიზელის გენერატორი და ერთი ელექტროძრავა თითო პროპელერზე, მაგრამ საჭიროების შემთხვევაში, შეგიძლიათ გამორთოთ ერთი დიზელის გენერატორი ფულის დაზოგვის მიზნით ან ჩართოთ დამატებითი, სიმძლავრის და სიჩქარის გაზრდის მიზნით.

ეფექტურობა. DC ელექტროძრავები აწარმოებენ მეტ ბრუნვას დაბალ სიჩქარეზე, ვიდრე ტურბინები და დიზელის ძრავები მექანიკური ტრანსმისიით. გარდა ამისა, როგორც პირდაპირი, ასევე ალტერნატიული დენის ძრავებს აქვთ იგივე ბრუნი ბრუნვის დროს, როგორც წინ, ისე უკანა ბრუნვის დროს.

ტურბოელექტრული ძრავის საერთო ეფექტურობა (პროპელერის ლილვის სიმძლავრის თანაფარდობა ერთეულ დროში გამოთავისუფლებულ საწვავის ენერგიასთან) უფრო დაბალია, ვიდრე ტურბინის ძრავის ეფექტურობა, თუმცა ტურბინა დაკავშირებულია პროპელერის ლილვთან ორი შემცირების გადაცემათა კოლოფით. ტურბოელექტრული ძრავა უფრო მძიმე და ძვირია, ვიდრე მექანიკური ტურბინის წამყვანი. დიზელ-ელექტროძრავის საერთო ეფექტურობა დაახლოებით იგივეა, რაც მექანიკური ტურბინის ამძრავის. დისკის თითოეულ ტიპს აქვს თავისი დადებითი და უარყოფითი მხარეები. ამრიგად, მამოძრავებელი სისტემის ტიპის არჩევანი განისაზღვრება გემის ტიპისა და მისი მუშაობის პირობების მიხედვით.

ელექტროინდუქციური შეერთება.

ამ შემთხვევაში სიმძლავრე გადადის ძრავიდან პროპელერზე ელექტრომაგნიტური ველით. პრინციპში, ასეთი დრაივი ჩვეულებრივი ასინქრონული ელექტროძრავის მსგავსია, გარდა იმისა, რომ ელექტრომაგნიტურ დისკში ელექტროძრავის სტატორიც და არმატურაც მბრუნავია; ერთი მათგანი დაკავშირებულია ძრავის ლილვთან, ხოლო მეორე დაკავშირებულია პროპელერის ლილვთან. ძრავასთან დაკავშირებული ელემენტია ველის გრაგნილი, რომელიც იკვებება გარე DC წყაროდან და ქმნის ელექტრომაგნიტურ ველს. პროპელერის ლილვთან დაკავშირებული ელემენტი არის მოკლე ჩართვის გრაგნილი გარეშე გარე კვების წყარო. ორივე ელემენტი გამოყოფილია ჰაერის უფსკრულით. მბრუნავი მაგნიტური ველი აღაგზნებს დენს მეორე ელემენტის გრაგნილში, რაც იწვევს ამ ელემენტის ბრუნვას, მაგრამ ყოველთვის უფრო ნელა (სრიალებით), ვიდრე პირველი ელემენტი. შედეგად მიღებული ბრუნი პროპორციულია ამ ელემენტების ბრუნვის სიჩქარის სხვაობისა. პირველადი გრაგნილში აგზნების დენის გამორთვა ამ ელემენტებს "გათიშავს". მეორე ელემენტის ბრუნვის სიხშირის რეგულირება შესაძლებელია აგზნების დენის შეცვლით. გემზე ერთი დიზელის ძრავით, ელექტრომაგნიტური ძრავის გამოყენება ამცირებს ვიბრაციას ძრავასა და პროპელერის ლილვას შორის მექანიკური კავშირის არარსებობის გამო; რამდენიმე დიზელის ძრავით, ასეთი ძრავა ზრდის გემის მანევრირებას პროპელერების გადართვის გზით, რადგან მათი ბრუნვის მიმართულება ადვილად იცვლება.

ატომური ელექტროსადგურები.

გემებზე, რომლებსაც აქვთ ატომური ელექტროსადგურები, ენერგიის მთავარი წყარო არის ბირთვული რეაქტორი. ბირთვული საწვავის დაშლის დროს გამოთავისუფლებული სითბო ემსახურება ორთქლის წარმოქმნას, რომელიც შემდეგ ორთქლის ტურბინაში შედის. თან მ. ბირთვული ენერგია.

რეაქტორის ქარხანა, ჩვეულებრივი ორთქლის ქვაბის მსგავსად, შეიცავს ტუმბოებს, სითბოს გადამცვლელებს და სხვა დამხმარე აღჭურვილობას. ფუნქცია ბირთვული რეაქტორიარის მისი რადიოაქტიური გამოსხივება, რომელიც საჭიროებს სპეციალურ დაცვას მოქმედი პერსონალისთვის.

Უსაფრთხოება.

მასიური ბიოლოგიური დაცვა უნდა დამონტაჟდეს რეაქტორის გარშემო. გავრცელებული რადიაციული დამცავი მასალებია ბეტონი, ტყვია, წყალი, პლასტმასი და ფოლადი.

პრობლემაა სითხისა და აირისებური ნივთიერებების შენახვა რადიოაქტიური ნარჩენები. თხევადი ნარჩენები ინახება სპეციალურ კონტეინერებში, ხოლო აირისებრი ნარჩენები შეიწოვება გააქტიურებული გზით ნახშირი. შემდეგ ნარჩენები გადააქვთ ნაპირზე გადამუშავების ობიექტებში.

გემების ბირთვული რეაქტორები.

ატომური რეაქტორის ძირითადი ელემენტებია ღეროები, რომელსაც აქვს დასაშლელი მასალა (საწვავის წნელები), საკონტროლო წნელები, გამაგრილებელი (გამაგრილებელი), მოდერატორი და რეფლექტორი. ეს ელემენტები ჩასმულია დალუქულ კორპუსში და მოწყობილია კონტროლირებადი ბირთვული რეაქციისა და წარმოქმნილი სითბოს მოცილების უზრუნველსაყოფად.

საწვავი შეიძლება იყოს ურანი-235, პლუტონიუმი ან ორივეს ნარევი; ეს ელემენტები შეიძლება ქიმიურად იყოს დაკავშირებული სხვა ელემენტებთან და იყოს თხევად ან მყარ ფაზაში. რეაქტორის გასაგრილებლად გამოიყენება მძიმე ან მსუბუქი წყალი, თხევადი ლითონები, ორგანული ნაერთები ან აირები. გამაგრილებლის გამოყენება შესაძლებელია სხვა სამუშაო სითხეში სითბოს გადასატანად და ორთქლის წარმოებისთვის, ან ის შეიძლება გამოყენებულ იქნას უშუალოდ ტურბინის როტაციისთვის. მოდერატორი ემსახურება წარმოქმნილი ნეიტრონების სიჩქარის შემცირებას იმ მნიშვნელობამდე, რომელიც ყველაზე ეფექტურია დაშლის რეაქციისთვის. რეფლექტორი აბრუნებს ნეიტრონებს ბირთვში. მოდერატორი და რეფლექტორი, როგორც წესი, არის მძიმე და მსუბუქი წყალი, თხევადი ლითონები, გრაფიტი და ბერილიუმი.

ყველა საზღვაო ხომალდზე, პირველზე ბირთვული ყინულმჭრელი"ლენინი", პირველ სატვირთო და სამგზავრო გემზე "Savanna" არის ელექტროსადგურები, რომლებიც დამზადებულია ორმაგი წრიული სქემით. ასეთი რეაქტორის პირველად წრეში წყალი ზეწოლის ქვეშ იმყოფება 13 მპა-მდე და, შესაბამისად, არ დუღს 270 ° C ტემპერატურაზე, ჩვეულებრივ რეაქტორის გაგრილების გზაზე. პირველად წრეში გაცხელებული წყალი ემსახურება როგორც გამაგრილებელს მეორად წრეში ორთქლის წარმოებისთვის.

თხევადი ლითონები ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას პირველად წრეში. ეს სქემა გამოიყენებოდა აშშ-ს საზღვაო ძალების წყალქვეშა ნავზე Sea Wolf, სადაც გამაგრილებელი არის თხევადი ნატრიუმის და თხევადი კალიუმის ნარევი. ასეთი სქემის სისტემაში წნევა შედარებით დაბალია. იგივე უპირატესობის რეალიზება შესაძლებელია პარაფინის მსგავსი ორგანული ნივთიერებების - ბიფენილებისა და ტრიფენილების - გამაგრილებლის სახით გამოყენებით. პირველ შემთხვევაში, მინუსი არის კოროზიის პრობლემა, ხოლო მეორეში, ფისოვანი საბადოების წარმოქმნა.

არსებობს ერთი წრიული სქემები, რომლებშიც რეაქტორში გაცხელებული სამუშაო სითხე ბრუნავს მასსა და მთავარ ძრავას შორის. გაზის გაცივებული რეაქტორები მუშაობენ ერთი წრიული დიზაინის გამოყენებით. სამუშაო სითხე არის აირი, მაგალითად ჰელიუმი, რომელიც თბება რეაქტორში და შემდეგ ატრიალებს გაზის ტურბინას.

დაცვა.

მისი მთავარი ფუნქციაა ეკიპაჟისა და აღჭურვილობის დაცვა რეაქტორის და სხვა ელემენტების გამოსხივებისგან, რომლებიც კონტაქტშია რადიოაქტიურ ნივთიერებებთან. ეს გამოსხივება იყოფა ორ კატეგორიად: ნეიტრონები, რომლებიც გამოიყოფა ბირთვული დაშლის დროს და გამა გამოსხივება, რომელიც წარმოიქმნება ბირთვში და გააქტიურებულ მასალებში.

ზოგადად, გემებს ორი შემაკავებელი ჭურვი აქვთ. პირველი მდებარეობს უშუალოდ რეაქტორის გემის გარშემო. მეორადი (ბიოლოგიური) დაცვა მოიცავს ორთქლის წარმომქმნელ აღჭურვილობას, დასუფთავების სისტემებს და ნარჩენების კონტეინერებს. პირველადი ფარი შთანთქავს რეაქტორის ნეიტრონების და გამა გამოსხივების უმეტეს ნაწილს. ეს ამცირებს რეაქტორის დამხმარე აღჭურვილობის რადიოაქტიურობას.

პირველადი დაცვა შეიძლება იყოს ორ გარსიანი დალუქული ავზი, წყლით სავსე გარსებს შორის და 2-დან 10 სმ-მდე სისქის გარე ტყვიის ფარს შორის. წყალი შთანთქავს ნეიტრონების უმეტეს ნაწილს, ხოლო გამა გამოსხივება ნაწილობრივ შეიწოვება კორპუსის კედლებით. წყალი და ტყვია.

მეორადი დაცვის ძირითადი ფუნქციაა რადიოაქტიური აზოტის 16 N იზოტოპის გამოსხივების შემცირება, რომელიც წარმოიქმნება რეაქტორში გამავალ გამაგრილებელში. მეორადი დაცვისთვის გამოიყენება წყლის კონტეინერები, ბეტონი, ტყვია და პოლიეთილენი.

გემების ეფექტურობა ატომური ელექტროსადგურებით.

ხომალდებისთვის, მშენებლობისა და ექსპლუატაციის ხარჯები ნაკლებად მნიშვნელოვანია, ვიდრე თითქმის შეუზღუდავი საკრუიზო დიაპაზონის უპირატესობა, გემების უფრო დიდი სიმძლავრე და სიჩქარე, კომპაქტური ინსტალაცია და ტექნიკური პერსონალის შემცირება. ატომური ელექტროსადგურების ამ უპირატესობებმა განაპირობა მათი ფართო გამოყენება წყალქვეშა ნავებზე. ატომური ენერგიის გამოყენება ყინულმჭრელებზეც გამართლებულია.

გემის ძრავები

არსებობს გემის ძრავის ოთხი ძირითადი ტიპი: წყლის რეაქტიული ძრავა, ბორბლები, პროპელერები (მათ შორის სახელმძღვანელო საქშენებით) და ფრთების ამძრავი.

წყლის ჭავლური ძრავა.

წყლის ჭავლი არსებითად მხოლოდ დგუში ან ცენტრიდანული ტუმბოა, რომელიც წყალს ამოიღებს გემის მშვილდის ან ფსკერის ღიობიდან და გამოდევნის მას საქშენების მეშვეობით. შექმნილი ბიძგები (ბიძგების ძალა) განისაზღვრება პროპელერის გასასვლელში და შესასვლელში წყლის ჭავლის მოძრაობის რაოდენობათა სხვაობით. წყლის რეაქტიული მამოძრავებელი სისტემა პირველად შემოთავაზებული და დაპატენტებული იქნა Toogood-ისა და Hayes-ის მიერ ინგლისში 1661 წელს. მოგვიანებით ბევრის მიერ იყო შემოთავაზებული ასეთი ძრავის სხვადასხვა ვერსია, მაგრამ ყველა დიზაინი წარუმატებელი აღმოჩნდა დაბალი ეფექტურობის გამო. წყლის ჭავლური ძრავა გამოიყენება ზოგიერთ შემთხვევაში, როდესაც დაბალი ეფექტურობა კომპენსირდება სხვა კუთხით უპირატესობებით, მაგალითად, ზედაპირულ ან გადაკეტილ მდინარეებში ნავიგაციისთვის.

Paddle საჭე.

თავად ბორბალი მარტივი შემთხვევა- ეს არის ფართო ბორბალი პერიფერიის გასწვრივ დამონტაჟებული პირებით. უფრო მოწინავე დიზაინებში, პირები შეიძლება შემობრუნდეს ბორბალთან შედარებით ისე, რომ შექმნან საჭირო მამოძრავებელი ძალა მინიმალური დანაკარგებით. ბორბლის ბრუნვის ღერძი მდებარეობს წყლის დონის ზემოთ და მისი მხოლოდ მცირე ნაწილია ჩაძირული, ამიტომ ნებისმიერ მომენტში მხოლოდ რამდენიმე პირი ქმნის ბიძგს. ბორბლის ეფექტურობა, ზოგადად რომ ვთქვათ, იზრდება დიამეტრის მატებასთან ერთად; დიამეტრის მნიშვნელობები 6 მ ან მეტი არ არის იშვიათი. დიდი ბორბლის ბრუნვის სიჩქარე დაბალია. დაბალი სიჩქარე შეესაბამებოდა პირველი ორთქლის ძრავების შესაძლებლობებს; თუმცა, დროთა განმავლობაში მანქანები გაუმჯობესდა, მათი სიჩქარე გაიზარდა და ბორბლების დაბალი სიჩქარე სერიოზულ დაბრკოლებად იქცა. შედეგად, ბორბლებმა ადგილი დაუთმო პროპელერებს.

პროპელერები.

ძველი ეგვიპტელებიც კი იყენებდნენ ხრახნიან წყალს ნილოსიდან. არსებობს მტკიცებულება, რომ შუა საუკუნეების ჩინეთში ხელით მართული პროპელერი გამოიყენებოდა გემების გადასაადგილებლად. ევროპაში პროპელერი პირველად შემოგვთავაზა რ.

დიზაინი და მახასიათებლები.

თანამედროვე პროპელერს, როგორც წესი, აქვს რამდენიმე უხეშად ელიფსური პირი, რომლებიც თანაბრად არის განლაგებული ცენტრალურ კერაზე. პირის ზედაპირს, რომელიც მიმართულია წინ, ჭურჭლის მშვილდისკენ, ეწოდება შეწოვა, ხოლო უკანა მხარეს - გამონადენი. დანის შეწოვის ზედაპირი ამოზნექილია, გამონადენის ზედაპირი, როგორც წესი, თითქმის ბრტყელია. ნახ. ნახაზი 2 სქემატურად გვიჩვენებს პროპელერის ტიპურ დანას. სპირალური ზედაპირის ღერძულ მოძრაობას თითო ბრუნში ეწოდება მოედანი გვ; ნაბიჯის ნამრავლი და ბრუნვის რაოდენობა წამში pn- ნულოვანი სისქის პროპელერის დანის ღერძული სიჩქარე არადეფორმირებად გარემოში. განსხვავება ( pn- ვ 0), სადაც ვ 0 - ხრახნის ჭეშმარიტი ღერძული სიჩქარე, ახასიათებს საშუალების დეფორმაციულობის ზომას, რომელსაც ეწოდება სრიალი. დამოკიდებულება ( pn - ვ 0)/pn– შედარებითი სრიალი. ეს თანაფარდობა პროპელერის ერთ-ერთი მთავარი პარამეტრია.

ყველაზე მნიშვნელოვანი პარამეტრი, რომელიც განსაზღვრავს პროპელერის მუშაობის მახასიათებლებს, არის პროპელერის სიმაღლის შეფარდება მის დიამეტრთან. შემდეგი მნიშვნელობისაა პირების რაოდენობა, მათი სიგანე, სისქე და ფორმა, პროფილის ფორმა და დისკის თანაფარდობა (პირების მთლიანი ფართობის თანაფარდობა მათ გარშემო წრის ფართობთან) და კერის თანაფარდობა. დიამეტრი პროპელერის დიამეტრამდე. ექსპერიმენტულად განისაზღვრა ამ პარამეტრების ცვალებადობის დიაპაზონები, რომლებიც უზრუნველყოფენ კარგი შესრულების მახასიათებლებს: სიმაღლის კოეფიციენტი (პროპელერის სიმაღლის თანაფარდობა მის დიამეტრთან) 0,6–1,5, დანის მაქსიმალური სიგანის თანაფარდობა პროპელერის დიამეტრთან 0,20–0,50, დანის მაქსიმალური სისქის თანაფარდობა ახლოს. ბუჩქები დიამეტრამდე 0,04–0,05, ბუჩქის დიამეტრის შეფარდება ხრახნის დიამეტრთან 0,18–0,22. დანის ფორმა ჩვეულებრივ ოვალურია, ხოლო პროფილის ფორმა შეუფერხებლად არის გამარტივებული, ძალიან ჰგავს თვითმფრინავის ფრთის პროფილს. თანამედროვე პროპელერების ზომები მერყეობს 20 სმ-დან 6 მ-მდე ან მეტი. პროპელერის მიერ შემუშავებული სიმძლავრე შეიძლება იყოს კილოვატის ფრაქცია, ან შეიძლება აღემატებოდეს 40000 კვტ-ს; შესაბამისად, ბრუნვის სიჩქარე მერყეობს 2000 rpm-დან მცირე ხრახნებისთვის 60-მდე დიდი ხრახნებისთვის. კარგი პროპელერების ეფექტურობა არის 0,60–0,75, დამოკიდებულია სიმაღლის თანაფარდობაზე, პირების რაოდენობაზე და სხვა პარამეტრებზე.

განაცხადი.

გემები აღჭურვილია ერთი, ორი ან ოთხი პროპელერით, გემის ზომისა და საჭირო სიმძლავრის მიხედვით. ერთი პროპელერი უზრუნველყოფს უფრო მაღალ ეფექტურობას, რადგან არ არის ჩარევა და გემის ამოძრავებაში დახარჯული ენერგიის ნაწილი ამოღებულია პროპელერის მიერ. ეს აღდგენა უფრო მაღალია, თუ პროპელერი დაყენებულია ღობეების შუაში, უკანა სვეტის უკან. მამოძრავებელი ძალის გარკვეული მატება შეიძლება მიღწეული იყოს გაყოფილი საჭის გამოყენებით, რისთვისაც საჭის ზედა და ქვედა ნაწილები ოდნავ გადახრილია საპირისპირო მიმართულებით (პროპელერის ბრუნვის შესაბამისი), რათა გამოიყენოს ჭავლის სიჩქარის განივი კომპონენტი. პროპელერი, რათა შეიქმნას ძალის დამატებითი კომპონენტი გემის მოძრაობის მიმართულებით. რამდენიმე პროპელერის გამოყენება ზრდის გემის მანევრირებას და საჭის გამოყენების გარეშე მობრუნების უნარს, როდესაც პროპელერები აქცენტს აკეთებენ სხვადასხვა მიმართულებები. როგორც წესი, ბიძგის შებრუნება (ამძრავი ძალის მოქმედების მიმართულების შეცვლა) მიიღწევა პროპელერის ძრავების ბრუნვის შებრუნებით, მაგრამ ასევე არის სპეციალური შექცევადი ხრახნები, რომლებიც საშუალებას გაძლევთ შეცვალოთ ბიძგი მიმართულების შეცვლის გარეშე. ლილვების ბრუნვა; ეს მიიღწევა კერების მიმართ კერების როტაციით, მექანიზმის გამოყენებით, რომელიც მდებარეობს კერაში და ამოძრავებს ღრუ ლილვს. პროპელერები დამზადებულია ბრინჯაოსგან, ჩამოსხმული ფოლადისგან ან თუჯისგან. მანგანუმის შენადნობის ბრინჯაო არის სასურველი შენადნობი მარილიანი წყლის გამოყენებისთვის, რადგან ის ძალიან დასაფქვავია და აქვს კარგი წინააღმდეგობა კავიტაციისა და მარილიანი წყლის შეტევის მიმართ. დაპროექტებულია და შეიქმნა მაღალსიჩქარიანი სუპერკავიტაციური პროპელერები, რომლებშიც მთელი შეწოვის ზედაპირი დაკავებულია კავიტაციის ზონით. დაბალ სიჩქარეზე, ასეთ პროპელერებს აქვთ ოდნავ დაბალი ეფექტურობა, მაგრამ ისინი ბევრად უფრო ეფექტურია, ვიდრე ჩვეულებრივი მაღალი სიჩქარით.

Screw ერთად სახელმძღვანელო nozzle.

ხრახნი საქშენით - ჩვეულებრივი ხრახნი, რომელიც დამონტაჟებულია მოკლე საქშენში - გამოიგონა გერმანელმა ინჟინერმა ლ.კორტმა. საქშენი მყარად არის დაკავშირებული ჭურჭლის კორპუსთან ან მზადდება მასთან როგორც ერთი ნაჭერი.

ოპერაციული პრინციპი.

არაერთი მცდელობა გაკეთდა მილში ხრახნის დაყენების მიზნით მისი მუშაობის გასაუმჯობესებლად. 1925 წელს კორტმა შეაჯამა ამ კვლევების შედეგები და მნიშვნელოვნად გააუმჯობესა დიზაინი: მან მილი გადააქცია მოკლე საქშენად, რომლის დიამეტრი შესასვლელთან უფრო დიდი იყო, ხოლო ფორმა შეესაბამებოდა აეროზოლს. კორტმა აღმოაჩინა, რომ ეს დიზაინი უზრუნველყოფს მნიშვნელოვნად მეტ ბიძგს მოცემულ სიმძლავრეზე, ჩვეულებრივ პროპელერებთან შედარებით, რადგან პროპელერის მიერ აჩქარებული ჭავლი ნაკლებად ვიწროვდება საქშენის არსებობისას (ნახ. 3). ნაკადის იგივე სიჩქარით, სიჩქარე ხრახნის უკან საქშენით ( ვ 0 + u u). ამასთან დაკავშირებით, საქშენიანი პროპელერები უფრო ხშირად დამონტაჟებულია ბუქსირებზე, ტრალერებზე და მსგავს გემებზე, რომლებიც ატარებენ მძიმე ტვირთს დაბალი სიჩქარით. ასეთი გემებისთვის, საქშენით პროპელერის მიერ შექმნილი სიმძლავრის ერთეულის მომატება შეიძლება მიაღწიოს 30-40%. მაღალსიჩქარიან გემებზე საქშენიან პროპელერს არ აქვს უპირატესობა, რადგან ეფექტურობის მცირე მომატება იკარგება საქშენზე წევის გაზრდის გამო.

ფრთების პროპელერები.

ასეთი მამოძრავებელი მოწყობილობა არის დისკი, რომელზედაც დისკის სიბრტყეზე პერპენდიკულარული პერიფერიის გასწვრივ განლაგებულია 6-8 ყვავი ფორმის პირი. დისკი დამონტაჟებულია გემის ფსკერთან ერთად და მხოლოდ პროპელერის პირები ჩაშვებულია ნაკადში. პირებით დისკი ბრუნავს თავისი ღერძის გარშემო და, გარდა ამისა, პირები ასრულებენ ბრუნვის ან რხევის მოძრაობას მათი გრძივი ღერძის მიმართ. პირების ბრუნვითი და რხევითი მოძრაობების შედეგად წყალი აჩქარდება საჭირო მიმართულებით და იქმნება გაჩერება ჭურჭლის მოძრაობისთვის. ამ ტიპის ძრავას აქვს უპირატესობა პროპელერთან და ბორბალთან შედარებით, რადგან მას შეუძლია შექმნას ბიძგი ნებისმიერი სასურველი მიმართულებით: წინ, უკან და თუნდაც გვერდით, ძრავის ბრუნვის მიმართულების შეცვლის გარეშე. აქედან გამომდინარე, გემების სამართავად, საჭეები ან სხვა მექანიზმები არ არის საჭირო. მიუხედავად იმისა, რომ ფირის პროპელერები ვერ შეცვლიან პროპელერებს მრავალმხრივობის თვალსაზრისით, ისინი საკმაოდ ეფექტურია ზოგიერთ სპეციალურ პროგრამაში.

ლიტერატურა:

აკიმოვი რ.ნ. და ა.შ. დირექტორია გემის მექანიკოსი . მ., 1973–1974 წ
სამსონოვი V.I. და ა.შ. საზღვაო შიდა წვის ძრავები. მ., 1981 წ
ოვსიანიკოვი მ.კ., პეტუხოვი ვ.ა. საზღვაო დიზელის ქარხნები(სპ.). ლ., 1986 წ
არტიუშკოვი ლ.ს. და ა.შ. გემის ამძრავები. ლ., 1988 წ
ბატირევი A.N. და ა.შ. უცხო ქვეყნების გემების ბირთვული დანადგარები. პეტერბურგი, 1994 წ



მოძრავიარის გემის მოწყობილობა, რომელიც ძრავის მუშაობის გამოყენებით ქმნის წყალში ბიძგს – ძალას, რომელსაც შეუძლია გემის გადაადგილება მოცემული მიმართულებით.

მექანიკური ძრავით გემების ამძრავები იყოფა ლობირებულიდა წყლის ჭავლი.

დანის გემის ამძრავები მოიცავს პროპელერები, ფრთის ამძრავებიდა ბორბლები, ქმნის ბიძგების ძალას ჭურჭლის მოძრაობის საპირისპირო მიმართულებით წყლის ჭავლის სროლით მათი პირებით.

წყლის ჭავლური ამძრავები ქმნიან ბიძგს სპეციალური ტუმბოს მიერ აღებული წყლის გადაყრით. იმის გამო, რომ როგორც დანის, ისე წყლის ჭავლით ამოძრავებლები ქმნიან მამოძრავებელ ძალას უკან გადაყრილი წყლის მასების რეაქციის გამო, მათ რეაქტიულს უწოდებენ. გემების ამძრავებს შორის ყველაზე ფართოდ გამოიყენება პროპელერები.

პროპელერის ხრახნი(ნახ. 130) აქვს სამიდან ექვსამდე პირი (ჩვეულებრივ ოთხი ან ხუთი), რადიალურად დამონტაჟებული კერაზე.

ჭურჭლის მშვილდისკენ მიმართული პირების ზედაპირებს შეწოვა ეწოდება, ხოლო წინა მხარეს - გამონადენის ზედაპირები.

ხვეული ზედაპირის გენერატრიქსის ბრუნვის მიმართულებიდან გამომდინარე, განასხვავებენ მარჯვენა და მარცხენა ბრუნვის ხრახნებს. თუ დამკვირვებლის მზერა მიმართულია პროპელერის დისკზე პერპენდიკულურად, მაშინ მარჯვენა მბრუნავი პროპელერისთვის, დანის მარჯვენა კიდე, რომელიც მდებარეობს ვერტიკალურად ზემოთ, დამკვირვებლისგან უფრო შორს იქნება, ვიდრე მარცხენა. მარცხენა პროპელერისთვის -

ბრინჯი. 130. პროპელერი (ა) და მისი მუშაობის დიაგრამა (ბ).

1 - კერა; 2 - დანა; 3 - ფერინგი. V in - ელემენტის პერიფერიული სიჩქარე

პირები; ν - პროპელერის გადაადგილების მოძრაობის სიჩქარე ერთად

გემით; V არის Vv და ν სიჩქარეების მიმატების შედეგად მიღებული სიჩქარე; α - კუთხე მიღებულ სიჩქარეს შორის ვდა დანა ელემენტის აკორდი (შეტევის კუთხე); R არის ამწევი ძალა, რომელიც წარმოიქმნება დანის ელემენტზე; P - პროპელერის ბიძგი (ძალის R-ის ჰორიზონტალური კომპონენტი); T - პროპელერზე მოქმედი ძალების წრეწირის კომპონენტი

პროპელერები მზადდება უჟანგავი ფოლადისგან, ბრინჯაოსგან, სპილენძისა და მათი შენადნობებისგან, აგრეთვე ნეილონის, ნეილონისა და მინაბოჭკოვანი მასალისგან (ძირითადად მცირე გემებისთვის).

პროპელერი ხასიათდება შემდეგი გეომეტრიული ელემენტებით: დიამეტრი - განისაზღვრება პროპელერის ლილვის ღერძის ჩაძირვის შესაძლო სიღრმიდან გამომდინარე (ჩვეულებრივ, პროპელერის დიამეტრი სრულად დატვირთული ჭურჭლის ნაკადის 70%-ს არ აღემატება); ყველაზე დიდ ხრახნებს აქვთ დიამეტრი 9-10 მ-მდე; დისკის თანაფარდობა - პროპელერის ყველა პირის ფართობის თანაფარდობა პროპელერის დისკის ფართობთან; შეიძლება იყოს ერთზე მეტი, მაგრამ საზღვაო სატრანსპორტო გემების პროპელერებისთვის ის ჩვეულებრივ უდრის 0,45-0,60; პროპელერის მოედანი- სპირალური ზედაპირის დახრილობა, რომელიც ქმნის პროპელერის დანის გამონადენის ზედაპირს.

დანის შეწოვის მხარეს, როდესაც პროპელერი სწრაფად ბრუნავს, შემხვედრი წყლის ნაკადის სიჩქარის გაზრდის გამო, იქმნება ვაკუუმი და ბრუნვის სიჩქარის მატებასთან ერთად, წნევა შეიძლება ისე დაეცეს, რომ ცივ წყალშიც კი ჰაერის ბუშტები იწყებენ წარმოქმნას (ცნობილია, რომ წნევის კლებასთან ერთად წყლის დუღილის წერტილი იკლებს).

ბრინჯი. 131. მოქმედების დიაგრამა ნახ. 132. მამოძრავებელი მიმაგრება

საჭის მეგზური

ცივი წყლის ამ დუღილს დანის შეწოვის მხარეს ე.წ კავიტაცია. კავიტაციის საწყისი ეტაპი ძალიან საშიშია პროპელერებისთვის, რადგან ჰაერის ბუშტები, რომლებიც წარმოიქმნება წყლის დუღილის დროს, შედიან უფრო მაღალი წნევის ზონაში, მყისიერად კონდენსირდება და წარმოქმნის ძლიერ ჰიდრავლიკურ დარტყმას პროპელერის პირზე, რაც იწვევს ეროზიას (ზედაპირის ლოკალური ნახვრეტი). ამ პირობებში პროპელერის მუშაობა მიუღებელია. ამასთან, პროპელერის ბრუნვის სიჩქარის შემდგომი მატებასთან ერთად, კავიტაციის ზონა ვრცელდება მთელ დანაზე და სცილდება კიდეც მას - იწყება კავიტაციის ეგრეთ წოდებული მეორე ეტაპი, რომელიც საფრთხეს არ უქმნის პროპელერის სიძლიერეს. მაგრამ გარკვეულწილად ამცირებს მის ეფექტურობას.

კავიტაციის აღმოსაფხვრელად, გაზარდეთ პირების სიგანე (ფართობი) და ჩაძირეთ პროპელერი უფრო ღრმად; გარდა ამისა, პროპელერები მზადდება ცვლადი სიმაღლით (შემცირებით მას კონდახისა და დანის ბოლოებისკენ). მაღალსიჩქარიანი პროპელერების დაპროექტებისას, თუ კავიტაცია მთლიანად აღმოიფხვრება შესაბამისად ტექნიკური მიზეზებიშეუძლებელია, იქმნება პირობები სრულად განვითარებული კავიტაციისთვის (მეორე ეტაპზე).

პროპელერების ეფექტურობის გასაზრდელად გამოიყენება სახელმძღვანელო საქშენები და საჭეზე ამძრავი დანამატები.

სახელმძღვანელო საქშენები შეიძლება იყოს ფიქსირებული ან მბრუნავი და ახლა გამოიყენება არა მხოლოდ მცირე გემებსა და ბუქსირებზე, სადაც ისინი განსაკუთრებით ეფექტურია, არამედ დიდ სატრანსპორტო გემებზეც. საქშენი, რომელსაც აქვს ფრთის მსგავსი განივი პროფილი, ქმნის დამატებით საყრდენს წყლის მოძრაობისას, როგორც ჩანს ნახ. 9.29. გარდა ამისა, საქშენი აუმჯობესებს პროპელერის პირობებს, რის შედეგადაც იზრდება წყლის ნაკადის სიჩქარე, მცირდება დანის კიდეზე გამავალი წყლის ბოლო დანაკარგები და, შესაბამისად, იზრდება პროპელერის ეფექტურობა (მდე 20-30%-მდე. სახელმძღვანელო საქშენის გამოყენება სიჩქარეს 2-4%-ით ზრდის.

საქშენის მნიშვნელოვანი უპირატესობაა პროპელერის დისკზე სიჩქარის ველის გათანაბრება, რაც ამცირებს დატვირთვას ლილვის ხაზზე.

ამძრავის მიმაგრებასაჭეზე (სურ. 132) არეგულირებს წყლის დინებას კერის უკან და ზრდის ეფექტურობას, ასევე აუმჯობესებს საჭის მუშაობის პირობებს.

კონტროლირებადი დახრის პროპელერი (CPP)აქვს პირები, რომლებიც ბრუნავს მათი ვერტიკალური ღერძის გარშემო. ისინი შეიძლება დამონტაჟდეს ნებისმიერი კუთხით, ქმნიან ჭურჭლის მუშაობის მოცემული რეჟიმისთვის საჭირო მოედანს. CVS საშუალებას იძლევა არა მხოლოდ გემის ძრავის ყველაზე ხელსაყრელი გამოყენება სხვადასხვა პირობებიექსპლუატაცია, არამედ მისი დამაგრება ძრავის გამორთვის გარეშე, თუ ყველა პირი განლაგებულია პროპელერის დისკის სიბრტყეში ეგრეთ წოდებულ ნეიტრალურ მდგომარეობაში, ან შებრუნება (უკუ) ბრუნვის მიმართულების შეცვლის გარეშე. ძრავის ლილვი. ეს უკანასკნელი გარემოება განსაკუთრებით მნიშვნელოვანია შეუქცევადი ძირითადი ძრავების (გაზისა და ორთქლის ტურბინების) გამოყენებისას, ვინაიდან ეს შესაძლებელს ხდის ამ შემთხვევაში აუცილებელ უკუღმა ტურბინებს ან შექცევადი კლანჭების თავიდან აცილებას.

მბრუნავი პროპელერი შედგება კერისგან, მბრუნავი პირებისგან, დანის მბრუნავი მექანიზმისგან, რომელიც მდებარეობს კერაში, სიმაღლის შეცვლის მექანიზმს (PVM) გემის უკანა ბოლოში და დანის მბრუნავი მექანიზმის წამყვანი, რომელიც მდებარეობს ლილვის ხაზზე.

MISH კონტროლდება დისტანციურად ბორბლიდან და სანავიგაციო ხიდის ფრთებიდან.

დანის ბრუნვის მექანიზმი(სურ. 133) შედგება სლაიდერისა და დამაკავშირებელი ღეროებისგან, რომლებიც დაკავშირებულია ამწე დისკებთან, რომლებზეც დამაგრებულია პირები. პირების შემობრუნების ძალა გადაეცემა პროპელერის ლილვის ღეროს მეშვეობით სლაიდერს, ხოლო მისგან დამაკავშირებელი ღეროების მეშვეობით ამწე დისკებზე, რომლებიც, ბრუნვით, ატრიალებენ პირებს.

ბრინჯი. 133. ამწე ლილვის პროპელერის დიაგრამა.

1 - სლაიდერი; 2 - დამაკავშირებელი ღერო; 3 - ამწე დისკი; 4 - როდ; 5 - დგუში;

6 - კოჭის რეგულატორი; 7 - კონტროლის წამყვანი; 8 - ნავთობის ტუმბო;

9 - ელექტროძრავა; 10 - ნავთობის ავზი

ღეროს მოძრაობა, რომლის ბოლოსაც მდებარეობს დგუში, გადადის ზეთის წნევით (მისი მიწოდება შესაძლებელია დგუშის ერთი ან მეორე მხარის ქვეშ, სიმაღლის ცვლილების სასურველი მიმართულებიდან გამომდინარე). ზეთის მოქმედი წნევა იქმნება მაღალი წნევის ზეთის ტუმბოს მიერ (2.0 მპა ან 20 კგფ/სმ2), რომელიც იკვებება პროპელერის ლილვით ან სპეციალური ელექტროძრავით. ზეთის მიწოდების მიმართულებას ცვლის კოჭის მოწყობილობა, რომლის ამძრავიც დაკავშირებულია ბორბლის საკონტროლო სადგურთან.

მბრუნავი პროპელერის გამოყენება საშუალებას იძლევა, ძრავის ეფექტურობის გაზრდით სხვადასხვა სამუშაო პირობებში, შემცირდეს საწვავის მოხმარება 10-15%-ით და გაზარდოს საშუალო მუშაობის სიჩქარე 2-3%-ით. წინიდან უკუზე სწრაფად გადართვის შესაძლებლობა აუმჯობესებს გემის მანევრირებას და ამცირებს ამოწურვას გადაუდებელი დამუხრუჭების დროს დაახლოებით 1,5-ჯერ, რითაც ზრდის ნავიგაციის უსაფრთხოებას. მბრუნავი პროპელერის მნიშვნელოვანი უპირატესობა ის არის, რომ მისი მოსახსნელი პირები შეიძლება ადვილად შეიცვალოს გემის ექსპლუატაციიდან გაყვანის გარეშე.

მბრუნავი პროპელერების ნაკლოვანებები მოიცავს დიზაინის სირთულეს, უფრო მაღალ ღირებულებას და ოდნავ დაბალ (1-3%) ეფექტურობას, ვიდრე ფიქსირებული სიმაღლის პროპელერები, კერის უფრო დიდი დიამეტრის გამო, რომელშიც მდებარეობს ბრუნვის მექანიზმი. თუმცა, მიუხედავად ამ ნაკლოვანებებისა, CV პროპელერი არის პერსპექტიული ტიპის მამოძრავებელი ძალა არა მხოლოდ კომერციული და ტექნიკური გემებისთვის, არამედ დიდი სატრანსპორტო გემებისთვისაც: 7.5 მ დიამეტრის CV პროპელერი დამონტაჟებულია დიდი ტევადობის ტანკერებზე, 6.8 მ დიამეტრის ტანკერებზე. ბირთვული ძრავით მომუშავე სანთებელა და მშრალი ტვირთის გაზის ტურბინიანი ხომალდი 7,5 მ დიამეტრით 5,6 მ. ყველაზე დიდი პროპელერების დიამეტრი 9 მ აღწევს.

ბრინჯი. 134. ფარის ამძრავი და მისი მუშაობის დიაგრამა

ფრთის პროპელერი(ნახ. 134) არის დისკი, რომელიც დამონტაჟებულია ფსკერთან ერთად და ბრუნავს ვერტიკალური ღერძის გარშემო გემის ძრავით. დისკის გარშემოწერილობის გასწვრივ, მასზე პერპენდიკულარულად, არის წყალში ჩაძირული ოთხიდან რვა პირი, რომელთაგან თითოეული ბრუნავს დისკთან ერთად, ასევე საკუთარი ღერძის გარშემო. დისკის სათანადოდ დაყენებით თითოეული დანის ბრუნვის კონტროლის მიზნით მისი ღერძის გარშემო, შესაძლებელია შეჩერდეს ნებისმიერი მიმართულებით დისკის ბრუნვის იგივე მიმართულების შენარჩუნებით (იხ. დიაგრამა სურ. 134). მაშასადამე, გემებს, რომლებიც აღჭურვილნი არიან საჭეზე, არ აქვთ საჭე. მიუხედავად წარმოების სირთულისა და დაბალი ეფექტურობისა, ფრჩხილის ამძრავები შეუცვლელია იმ გემებზე, რომლებიც საჭიროებენ მაღალ მანევრირებას დაბალი სიჩქარით (მცურავი ამწეები, ბუქსირები და ა.შ.). ფრთების მოძრაობა კონტროლდება ბორბლიდან და სანავიგაციო ხიდის ფრთებიდან.