Kasaysayan ng pag-unlad ng mga uri at teorya ng mga propulsor ng barko. Mga diagram para sa pagkalkula ng mga propeller. hitsura ng propeller

“SIP PROPULSTORS Upang ang isang barko ay gumagalaw sa patuloy na bilis, dapat itong ilapat puwersang nagtutulak, katumbas ng lakas..."

MAIKLING PALIWANAG SA MGA GAWAIN PARA SA MGA BAITANG 7-8

Gawain 3 – mga gumagalaw

MGA PROPULSION NG BARKO

Upang ang isang barko ay lumipat sa isang pare-pareho ang bilis, kailangan nito

maglapat ng puwersang nagtutulak na katumbas ng puwersa ng paglaban sa bilis na ito at

salungat na direksyon. Sa ilang mga kaso, ang puwersang ito ay nilikha

paghila, ngunit madalas - na may mga espesyal na aparato na

ay tinatawag na ship propulsors. Alinsunod sa itinatag na mga tradisyon, ang terminong "pagpapaandar ng barko", tulad ng maraming iba pang katulad, ay nangangahulugang parehong mga aparatong ito at ang agham (seksyon ng teorya ng barko) na nag-aaral sa kanila. Ang pagpapadala sa Earth ay umiral nang ilang libong taon, ngunit sa mga araw ng paglalayag (at pag-oaring) ng mga barko ay walang agham tungkol sa bilis ng mga barko. Ang bilis ng paglalayag ng mga barko ay nakadepende sa bilis ng hangin ng mga barko sa paggaod ay hindi rin nangangailangan ng anumang mga kalkulasyon. Ang kagyat na pangangailangan na magsagawa ng mga kalkulasyon ng propulsion ay lumitaw lamang kapag ang mga makinang makina (steam engine) ay nagsimulang gamitin sa mga barko.

Ayon sa prinsipyo ng pagpapatakbo, ang mga propulsor ay nahahati sa mga aktibo, na kinabibilangan ng mga layag na direktang nagko-convert ng enerhiya ng hangin sa pasulong na paggalaw ng daluyan, at mga reaktibo - lahat ng iba pa, dahil ang patuloy na presyon na kanilang nilikha ay nakuha bilang isang resulta ng reaksyon ng mga masa ng tubig na itinapon sa direksyon na kabaligtaran sa paggalaw ng sisidlan.

Tila, ang mga unang propulsion device na ginamit sa mga balsa at katulad na simpleng sasakyang pantubig ay isang poste at isang sagwan. Ang mga barko ng sinaunang panahon ay nakararami, at ang pinakamalaking sa kanila ay may mga sagwan na nakaayos sa tatlong hanay, ang kanilang kabuuang bilang ay umabot sa 300, haba - 15 m, hanggang sa 7 katao ang nagtrabaho sa isang sagwan. Ang bilis ng naturang mga barko ay halos 5 knots. Ang mga oared na barko ay umabot sa kanilang rurok maraming siglo na ang nakalilipas. Sa kasalukuyan, ang mga sagwan ay ginagamit lamang bilang pangunahing propulsion sa mga barkong pang-sports, trabaho at mga lifeboat at iba pang maliliit na sasakyang-dagat.

Ang isa pang sinaunang propulsion device ay ang layag, kung minsan ay pinagsama sa mga sagwan. Ang mga barkong naglalayag ay naging mas advanced; panlabas na kapaligiran– hangin, nang hindi nangangailangan ng paglalagay ng malaking bilang ng mga tagasagwan. Ang mga unang barkong naglalayag ay maaaring lumipat sa hangin, ngunit habang ang mga kagamitan sa paglalayag ay bumuti, ang mga tao ay natutong mag-tack at lumipat sa kinakailangang direksyon, anuman ang direksyon ng hangin. Ang mga barkong naglalayag ay umabot sa kanilang rurok sa pagtatapos ng ika-19 na siglo ang kanilang bilis sa paborableng hangin ay umabot sa 20 knot. Ngunit ang paglitaw at pag-unlad ng mga mekanikal na pag-install sa mga barko ay humantong sa isang unti-unting paglipat mula sa mga naglalayag na barko patungo sa mga steamship. Ang layag ay napanatili sa mga sasakyang pang-sports at pagsasanay bilang pangunahing isa, sa mga sasakyang pangingisda, ilang mga sasakyang pang-research, atbp. barko - bilang pantulong na propulsion device. Sa nakalipas na mga dekada, ang industriya ng paggawa ng barko sa mundo ay nakakita ng lumalaking interes sa mga layag bilang pangunahing o, mas madalas, karagdagang uri ng pagpapaandar.

Ang interes na ito ay dahil sa dalawang pangunahing dahilan:

ang posibilidad na makatipid ng gasolina sa mataas na presyo at pagiging magiliw sa kapaligiran. Ang paggamit ng mga sailing rig ay ginagawang posible na makabuluhang bawasan ang lakas ng pangunahing makina (diesel) nang walang makabuluhang pagkawala ng bilis. Mga nagawa modernong agham nagbibigay-daan sa iyo upang mekanisado ang pag-install at paglilinis ng mga layag, kontrolin ang mga ito upang makuha pinakamataas na bilis stroke sa kinakailangang direksyon, bawasan ang timbang na may sapat na lakas at tibay. Sa iba't ibang mga bansa sa paggawa ng barko, pati na rin sa Russia at Ukraine, ang mga sistema ng paglalayag para sa mga barko, kabilang ang mga malalaking displacement, ay binuo, ngunit ito ay napaaga na pag-usapan ang tungkol sa malawakang paggamit ng mga layag sa armada ng transportasyon.

Noong unang panahon, bago pa man ang ating panahon, naimbento ang isang paddle wheel, na pinapatakbo ng mga hayop (bulls). Ngunit ang mga barkong may gulong ay napalitan ng mga naglalayag na barko. Ang mga paddle wheel ay nabuhay muli sa isang bagong antas sa pinakadulo simula ng ika-19 na siglo. (sa barkong "Clermont" noong 1802; sa Russia ang unang sailing ship ay itinuturing na "Elizabeth" na itinayo noong 1815).

Ang mga unang gulong ng sagwan ay may rim at nakapirming blades - mga plato; Ang kahusayan ng mga gulong ay medyo maliit, ang lalim ng paglulubog ay ilang beses na mas mababa kaysa sa diameter. Noong 1829, iminungkahi ang isang gulong na may umiikot na mga plato, na naging posible upang madagdagan ang kahusayan at bawasan ang diameter ng mga gulong; Ang pagtaas sa bilis ng mga makina (mga makina ng singaw) ay humahantong sa pagbaba sa kanilang sukat.

Ang paddle wheel ay isang uri ng propulsion device na ginagamit mula pa noong sinaunang panahon upang itulak ang mga barko.

Ito ay isang malaking gulong na nilagyan ng mga blades (mga plato) na nakalubog sa tubig.

Ang paddle wheel ay katulad ng disenyo sa isang water wheel, ang kaibahan lamang ay hindi ang tubig ang nagpapakilos sa gulong, ngunit ang gulong ang ginagamit upang itulak ito.

Mayroong dalawang pangunahing uri ng paddle wheels:

Stern, na matatagpuan sa likod ng stern ng sisidlan;

Onboard, na matatagpuan sa mga pares sa mga gilid ng barko.

Gumamit si Robert Fulton sa lumulutang na baterya na "Demologos" ng isang orihinal na solusyon - itinago niya ang isang gulong na may diameter na 5 metro sa pagitan ng dalawang kalahating-hull, sa gayon pinoprotektahan ito mula sa sunog ng artilerya. Bagama't ang unang barkong pandigma ng singaw sa daigdig ay may average na bilis na 5 knots at pinakamataas na bilis na 7, ito ay nakumpleto pagkatapos ng pagtatapos ng American War of Independence at pagkamatay ng lumikha nito.

Nang maglaon, sa panahon ng Digmaang Sibil, pamahalaang pederal ang konseptong napakahawig na mga barkong pandigma ay itinayo.

Ang mga paddle wheel, na pinapagana ng mga steam engine, ay ang nangingibabaw na propulsion system sa navy noong ika-19 na siglo. Sa pagtatapos ng siglo, ang mga paddle wheel ay pinalitan ng mas mahusay na propellers.

kanin. 1. Bapor "N. V. Gogol" ay ang pinakaluma (1911) Russian pampasaherong barko sa operasyon (2014). Propulsion - dalawang gilid gulong.

Mga Disadvantages Ang pangunahing problema kapag gumagamit ng paddle wheel ay kapag may malakas na paggulong, ang kanan at kaliwang paddle wheels ay salit-salit na lumalabas sa tubig, ang barko ay humihikab, na ginagawang imposible ang normal na paggalaw. Gayundin, sa panahon ng maalon na dagat, ang mga gulong ay sumailalim sa malalaking pag-load ng shock, na naging dahilan upang hindi magamit ang mga ito;

Mababang kahusayan - mga 30%; Kahusayan ng propeller - hanggang sa 70%;

Fuel) kaysa sa propeller;

draft ng barko;

Ang paggamit ng mga gulong ng sagwan ay nangangailangan ng paglalagay ng sasakyan sa itaas ng linya ng tubig, na nagbawas din ng magagamit na mga dami ng kapaki-pakinabang, at sa hukbong-dagat, nadagdagan ang kahinaan ng sasakyan;

Ang mga gulong sa gilid ay nangangailangan ng malalaking extension, na nagpapataas ng mga sukat ng sisidlan at nabawasan ang magagamit na lugar ng deck;

Ang stern wheels ay hindi gaanong hydrodynamically efficient, na nagpapataas ng resistensya ng hull, mula sa ilalim kung saan tila nagbobomba ang mga ito ng tubig.

Kasabay nito, may mga paddle wheel, na maginhawa para sa mga paghatak at pinapayagan din silang magkaroon ng mas mababaw na draft.

Iyon ang dahilan kung bakit sa USSR ang pagtatayo ng mga gulong na may gulong sa ilog (ngunit mayroon nang mga barkong de-motor na may mga makinang diesel) ay nagpatuloy hanggang 1991 (mga BTK series pusher tugs).

Ang mga paddle boat, catamaran, ay pinapatakbo ng pedal-driven na paddle wheel.

Ang mga blades ng paddle wheel ay tinatawag, bilang panuntunan, na gawa sa mga tabla na gawa sa kahoy, upang kung masira sila, madali silang maayos.

Ang paghahatid ng isang steamship na may mga side paddle wheel ay napaka-simple: ang steam engine ay direktang pinaikot ang baras na may mga gulong na naka-mount dito, hindi na kailangang gumamit ng gearbox.

Ang pinakakaraniwan, mahusay at medyo simpleng propulsion device ay ang propeller.

Ang ideya ng isang propeller ng barko sa anyo ng isang auger, tulad ng tornilyo ng Archimedes na ginamit noong unang panahon (para sa mga pumping liquid), ay unang lumitaw mula kay Leonardo da Vinci noong ika-15 siglo, ngunit sa oras na iyon ay hindi ito nakahanap ng aplikasyon. Noong 1752, ang isang tornilyo sa anyo ng isang double-thrust worm ay iminungkahi ni D.

Bernoulli, ngunit ang kahusayan ng naturang propulsion device ay naging mababa. Tulad ng ipinahiwatig sa literatura, ang insidente ay nakatulong sa pagpapabuti ng disenyo ng propeller: isang barko na nilagyan ng isang kahoy na propeller ay humipo sa lupa kasama nito, isang makabuluhang bahagi ng propeller ay nasira at lumutang, ngunit, sa sorpresa ng mga tripulante ng barko , tumaas ang bilis nito. Simula noon, maraming mga pagpapabuti sa mga turnilyo ang iminungkahi. Ang kanilang mga sukat, hugis ng tabas at mga seksyon ng mga blades at iba pang mga katangian ay nagbago. Ang ilang mga pagpapabuti ay patuloy na lumilitaw hanggang sa araw na ito.

Depende sa disenyo, nahahati sila sa dalawang uri: solid propeller (ang hub at blades ay ginawang magkasama) at propeller na may naaalis na blades, na ginagamit sa mga barkong naglalayag sa yelo. Ang mga naturang propeller ay tinatawag na fixed-pitch propeller, habang ang mga propeller na may mga mekanismo na nagpapaikot sa mga blades sa hub at nagbabago sa pitch ng propeller ay tinatawag na controlled-pitch propeller. Ang pitch ng isang turnilyo ay ang landas sa direksyon ng axis na ang anumang punto sa ibabaw ng turnilyo ay tumatawid sa isang rebolusyon.

Fixed pitch propellers - fixed pitch propellers - ay ginawa sa isang piraso (sa isang piraso), cast, welded o naselyohang, at binubuo sila ng mga sumusunod na pangunahing elemento: isang hub, na isang manggas na naka-mount sa kono ng propeller shaft neck. , at mga blades (mula 3 hanggang 6), radially na matatagpuan sa hub. Ang ibabang bahagi ng talim na kumukonekta dito sa hub ay tinatawag na ugat ng talim; ang itaas na bahagi ay ang tuktok o dulo; ang ibabaw ng talim na nakaharap sa katawan ng barko ay tinatawag na suction surface, ang reverse surface ay tinatawag na discharge surface, na sa karamihan ng mga kaso ay isang regular na helical surface. Ang intersection ng dalawang ibabaw na ito ay bumubuo sa mga gilid ng mga blades.

kanin. 2. Propeller: a - propeller na may mga nakapirming blades;

b - adjustable pitch turnilyo; c - propeller sa nozzle; d - mga coaxial propeller.

Ang diameter ng propeller D ay ang diameter ng bilog na inilarawan ng dulo ng talim. Ang diameter ng propeller ay maaaring umabot sa 9 m, at ang timbang - 50 tonelada Ang mga controlled pitch propeller ay may mas maliit na diameter.

Ang katangian na halaga ng propeller ay ang pitch (Larawan 2, a). Ang teoretikal na halaga nito, i.e. nang hindi isinasaalang-alang ang slip, ay nakasalalay sa anggulo ng pag-atake ng talim ng propeller.

Upang makamit ang mahusay na pakikipag-ugnayan sa pagitan ng pangunahing makina at propeller, kinakailangan na ang mga parameter at lalo na ang propeller pitch ay may ilang mga halaga. Ang pinakamainam na pakikipag-ugnayan ay makakamit lamang sa ilalim ng isang partikular na kondisyon ng pagkarga ng sasakyang-dagat at sa tiyak lagay ng panahon(hangin, alon, atbp.). Kung ang mga halagang ito ay lumihis mula sa tinukoy na mga halaga, kung gayon ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng engine at ng propeller ay hindi gumagawa ng resulta na inilaan sa disenyo. Sa pagsasagawa, nangangahulugan ito na ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng makina at ang nauugnay nitong propeller ay magiging pinaka-epektibo, halimbawa, kapag ang bangka ay punong-puno ng karga at nasa magandang panahon.

Ang mga propeller ng kanan at kaliwang pag-ikot ay ginagamit, sila ay nakikilala sa pamamagitan ng pangkalahatang tuntunin: Kung ang turnilyo ay naka-screw sa direksyon ng orasan, kung gayon ito ay tinatawag na right-hand rotation screw, at kung ito ay screwed sa counter-clockwise na direksyon, ito ay tinatawag na left-hand rotation screw. Kapag umiikot ang propeller, ang mga blades nito ay nagtatapon ng masa ng tubig sa isang tabi. Ang reaksyon ng tubig na ito ay nakikita ng ibabaw ng presyon ng talim, na lumilikha ng isang thrust para sa propeller, na ipinapadala sa pamamagitan ng hub at propeller shaft sa thrust bearing, na na-convert sa isang puwersa na gumagalaw sa sisidlan.

Sa mga sasakyang pandagat na tumatakbo sa pagbabago ng mga kondisyon, tulad ng mga tugs o mga sasakyang pangingisda (free-sailing, trawling), ang propulsion system ay dapat na iakma sa mga nauugnay na kondisyon ng operating. Kasabay nito, posible na sabay-sabay na gamitin ang buong kapangyarihan ng drive motor sa ilalim ng iba't ibang mga kondisyon ng pagkarga.

Ang nakapirming pitch propeller blades ay inihagis kasama ng hub o mahigpit na naka-screw dito (tingnan ang Fig. 2, a).

Maaari mong baguhin ang pitch sa adjustable-pitch propellers - CPS (Fig. 2,b). Ang isang nakokontrol na pitch propeller (CPP) ay may disenyo na nagbibigay-daan sa mga blades na umikot sa hub habang ang propeller ay gumagana habang ang sisidlan ay gumagalaw mula sa control station na matatagpuan sa wheelhouse. Kapag ang mga blades ay umiikot, isinasagawa ng mekanismo kasama ang manifold kinematic scheme, nagbabago ang pitch ng propeller, kaya naman ang dami ng thrust na nalilikha nito, na nagpapataas o nagpapababa ng bilis, at nagbabago ang direksyon ng paggalaw ng sasakyang-dagat, habang ang bilang ng mga rebolusyon, ang kapangyarihan ng pangunahing makina at ang direksyon ang pag-ikot nito ay nananatiling hindi nagbabago. Ang paggamit ng adjustable pitch propellers ay nagbibigay-daan sa paggamit sa mga barko ng mga di-reversible na pangunahing makina na may pinasimple na sistema ng pagpapanatili, na binabawasan ang pagsusuot ng kanilang mga cylinder ng humigit-kumulang 30-40% (na nagmumula sa mga reversible machine mula sa madalas na pagbabago sa operating mode at direksyon. ng pag-ikot), nagbibigay-daan para sa mas buong paggamit ng kapangyarihan ng mga makina at nagpapanatili ng mataas na halaga ng kahusayan

turnilyo Ang mga sasakyang-dagat na may propeller propeller ay may mas mataas na kakayahang magamit kaysa sa mga sasakyang-dagat na may nakapirming pitch propeller. Ang mga sasakyang-dagat na may propeller propeller ay may mas mataas na kakayahang magamit kaysa sa mga sasakyang-dagat na may nakapirming pitch propeller.

Sa una, ang mga propeller ng CV ay ginagamit lamang sa mga tugs, pangingisda at mga espesyal na sasakyang-dagat, at pagkatapos lamang ay nagsimula silang mai-install sa mga sasakyang pang-merchant fleet. Sa pamamagitan ng pag-install ng umiikot na propeller, nakakamit ang higit na kahusayan ng mga power plant, ang kakayahang gamitin ang buong lakas ng makina sa iba't ibang mga karga, pati na rin ang posibilidad ng paggamit ng mga non-reversible internal combustion engine o steam turbine na walang reverse turbines. Kasama rin sa mga bentahe ang kakayahang mag-reverse sa buong lakas ng engine.

Minsan sa mga barko (lalo na sa mga barko armada ng ilog) ang propeller ay naka-install sa nozzle (tingnan ang Fig. 2, c). Pinapabuti ng disenyong ito ang mga kondisyon ng pagpapatakbo ng propeller at pinatataas ang kahusayan.

Ang pangunahing bilang ng mga barko ay may isang propeller lamang na naka-install sa gitnang eroplano ng barko. Mayroon ding mga twin-screw na barko na pinapatakbo ng alinman sa dalawang low-speed o apat na medium-speed na diesel engine, sa huling kaso ang isang propeller ay pinapatakbo ng dalawang makina. Sa mga bihirang kaso, ang mga tatlong-screw na barko ay itinayo, halimbawa, mga torpedo boat, kung saan ang dalawang onboard propulsor ay hinihimok ng mga high-speed na diesel engine sa pamamagitan ng isang gearbox, at ang gitnang propeller ay hinihimok ng isang gas turbine. Ilang malalaking barkong pampasaherong at mga barkong pandigma, halimbawa mga sasakyang panghimpapawid, ay nilagyan ng apat na simetriko na nakaayos na propeller.

Sa patuloy na pagtaas ng lakas ng mga pangunahing makina, kinakailangan ang mga propeller ng napakalaking diameter, na humahantong sa mga paghihirap sa teknolohikal at produksyon. Upang kontrahin ito at mapabuti ang kahusayan, sinusubukan nilang mag-install ng mga thruster na umiikot sa magkasalungat na direksyon (tingnan ang Fig. 2,d). Sa kasong ito, kinakailangan ang mga kumplikadong aparato, tulad ng mga guwang na propeller shaft at mga espesyal na gearbox.

Sa kalagitnaan ng ika-17 siglo. Ang unang water-jet propulsion system ay lumitaw.

Ang water-jet propulsion system ay isang sistema ng mga channel na dumadaloy ng tubig (sa isang partikular na kaso, isang channel) na matatagpuan sa loob ng katawan ng barko, kung saan gumagalaw ang tubig dagat sa tulong ng isang espesyal na bomba, kadalasan ay isang axial (isang turnilyo). sa isang tubo). Sa tulong ng mga damper, ang daloy ng tubig ay nakadirekta sa ilang mga channel (sa kaso ng isang channel, ang direksyon ng paggalaw ng jet na umuusbong mula sa channel sa stern ay nagbabago), na nagpapahintulot sa iyo na baguhin ang direksyon ng paggalaw ng sisidlan. Ang mga tampok na katangian ng water-jet propulsion ay kinabibilangan ng mahusay na proteksyon ng gumaganang katawan (na matatagpuan sa isang channel sa loob ng katawan; ang pumapasok ng channel ay nilagyan ng grille na pumipigil sa mga malalaking bagay na pumasok sa channel) at mahusay na kakayahang magamit (ang kakayahang sumulong at paatras, lumiko halos sa lugar salamat sa naaangkop na pag-install ng mga damper). Ngunit ang mga propulsor na ito ay nakikilala sa pamamagitan ng kanilang malaking masa (na kinabibilangan ng isang sistema ng mga channel na dumadaloy ng tubig na may tubig sa loob ng pabahay), sumasakop sa isang malaking volume, na nagpapahirap sa paglalagay ng kargamento, at may medyo mababang kahusayan. Sa mahigpit na pagsasalita, ang kahusayan ng isang water-jet propulsion system ay isang medyo arbitrary na konsepto, dahil ang thrust ng naturang propulsion ay nilikha sa katawan at hindi laging posible na tumpak na paghiwalayin ang mga puwersa ng paglaban at thrust. Halos, ang kahusayan ng isang maginoo na water-jet propulsion system ay maaaring humigit-kumulang 30%. Sa mahabang panahon, bihirang gamitin ang water-jet propulsion sa mga barko. Ito ay pinaniniwalaan na ang kanilang saklaw ng aplikasyon ay limitado sa medyo mabagal na paggalaw ng mga sasakyang-dagat na naglalayag sa mababaw o barado na mga daanan (halimbawa, ang mga naturang sasakyang-dagat ay ginamit para sa timber rafting). Ngunit mula sa kalagitnaan ng ika-20 siglo. nagsimulang tumaas ang kanilang kasikatan. Ito ay pinadali ng dalawang pangyayari.

Una, sa halip na isang binuo na sistema ng mga channel na umaagos ng tubig, iminungkahi na mag-install ng isang maikling channel sa dulong dulo ng sisidlan, na nagbibigay ng kontrol sa sisidlan gamit ang mga damper na nagpapalihis sa jet ng propulsion sa nais na direksyon.

Pangalawa, ipinakita na ang kahusayan ng water-jet propulsion sa mga high-speed na barko ay maaaring umabot sa 60% o higit pa, habang para sa mga maginoo na propeller sa ilalim ng mga kondisyong ito ay maaari itong bumaba dahil sa cavitation. Kamakailan lamang, ang isang uri ng water-jet propulsion ay iminungkahi para sa mga submarino, torpedo at iba pang mga lumulutang na bagay na may mahigpit na dulo sa hugis ng isang katawan ng pag-ikot. Ang propulsion device na ito ay binubuo ng isang serye ng mga blades na umiikot kasama ng isang singsing na naka-mount na flush sa panlabas na balat. Ang isang singsing tulad ng isang nozzle ng gabay ay naka-install sa labas; Ang disenyo na ito ay naiiba sa isang propeller sa isang nozzle dahil ang propeller sa nozzle ay matatagpuan sa labas ng katawan ng barko.

Ang mga modernong water-jet propulsor ay gawa sa tatlong uri: sa paglabas ng water jet sa tubig, sa atmospera at may semi-underwater release. Ang propeller ay gumagana tulad ng isang bomba, na kumukuha ng tubig sa isang channel sa pamamagitan ng isang tubo na tumatakbo sa ilalim ng katawan ng barko sa harap ng propeller. Upang maprotektahan laban sa mga dayuhang bagay na pumapasok sa tornilyo, ang isang proteksiyon na ihawan ay pinalakas sa simula ng channel.

Upang mabawasan ang mga pagkalugi mula sa pag-twist ng daloy ng tubig ng propeller at dagdagan ang kahusayan ng propulsion unit, isang counterpropeller ang naka-install sa likod ng propeller.

Ang direksyon ng pag-usad ng sasakyang-dagat ay binago sa pamamagitan ng paglilipat ng reverse rudder. Ang kawalan ng anumang nakausli na bahagi sa ilalim ng tubig na bahagi ng sisidlan ay nagbibigay ito ng higit na kakayahang magamit sa mababaw na tubig, sa makitid na mga lugar at sa mga barado na fairway. Para sa isang sisidlan na may ganoong propulsion, kahit na ang mga lumulutang na bagay kung saan ito malayang gumagalaw ay hindi isang balakid.

Ang mga nakalistang bentahe ng water-jet propulsion ay ginawa ang paggamit nito lalo na maginhawa sa mga sisidlan ng ilog, lalo na sa timber rafting. Sa mga nakalipas na taon, ang water-jet propulsion ay nagsimula nang gamitin sa mga high-speed vessel, tulad ng mga hydrofoils, na umaabot sa bilis na hanggang 95 km/h. Ang paggamit ng mga modernong steam at gas turbines ay ginagawang posible na matagumpay na gumamit ng water-jet propulsion sa malalaking sasakyang-dagat, kung saan, ayon sa mga kalkulasyon, ang propulsive efficiency ay maaaring umabot ng humigit-kumulang 83%, na 11% na mas mataas kaysa sa propulsive efficiency ng propeller. dinisenyo para sa parehong sisidlan.

Ang mga disadvantages ng mga sasakyang-dagat na may ganitong propulsion ay kinabibilangan ng pagkawala ng kapasidad ng pagdadala ng barko sa pamamagitan ng bigat ng pumped water at ang pagkawala ng volume ng panloob na espasyo na inookupahan ng kanal.

kanin. 3. Water-jet propulsion diagram

Sa paligid ng 1930, ang mga propeller ng vane ay iminungkahi. Ang mga propulsor na ito ay binubuo ng isang drum na naka-install sa loob ng body flush sa ilalim at may vertical o halos patayong axis ng pag-ikot na may 6-8 na hugis-espada, naka-streamline na mga blades na matatagpuan patayo dito, umiikot sa paligid ng kanilang mga palakol na may pendulum lever na kinokontrol mula sa wheelhouse. Kapag ang drum ay umiikot, ang mga blades ay nagsasagawa ng mga oscillatory na paggalaw, bilang isang resulta kung saan ang isang paghinto ay nilikha, ang direksyon kung saan ay maaaring maging arbitrary, at ang halaga ay maaaring mag-iba mula sa zero hanggang sa pinakamataas na halaga. Ang wing propulsion system ay isa ring mahusay na control device. Ang sisidlan, na nilagyan ng dalawang pakpak na propulsor na matatagpuan sa mga dulo, ay maaaring umusad o paatras, na may isang log, at umikot sa lugar. Ngunit ang naturang propulsion device ay medyo kumplikado at malaki, nangangailangan ito ng isang pinahabang seksyon ng isang patag na ilalim sa lugar ng pag-install, ang supply ng kuryente dito ay hindi maginhawa, at ang cavitation ay nangyayari sa bilis na higit sa 20 knots. K.p.d.

Ang kahusayan ng isang propeller ay halos katumbas ng isang propeller, ngunit ang propeller ay mas kumplikado sa disenyo. Ang mga nakausli na talim ay madalas na masira. Gayunpaman, kamakailan ang propulsion device na ito ay nakakahanap ng higit at mas malawak na paggamit, na nagbibigay sa mga barko ng mahusay na kakayahang magamit, na nagpapahintulot sa kanila na magtrabaho nang malaya sa makitid na mga espasyo.

Pangunahing ginagamit ang paddle propulsion sa mga port tug at pilot vessel, gayundin sa mga port service vessel. Ang kapangyarihan ng naturang mga pag-install ay maliit: ang maximum ay 2200 kW.

kanin. 4. Wing propeller: a - prinsipyo ng pagpapatakbo; b - Voith-Schneider propulsion unit (side view); c - Voith Schneider propulsion unit (top view); d - paghatak ng Voith-Schneider propulsion sa bow ng sisidlan;

e - isang tug na may Voith-Schneider propulsion unit sa stern ng sasakyang-dagat.

Sa simula ng ikadalawampu siglo. ang mga tower propulsors ("Flettner rotors") ay lumitaw sa anyo ng mga cylindrical tower na may vertical axis ng pag-ikot, na hinihimok ng mga low-power engine na naka-install sa ilalim ng itaas na deck. Ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng rotor ng Flettner ay batay sa epekto ng Magnus, na binubuo ng hitsura ng puwersang nakakataas sa isang silindro na umiikot sa daloy ng likido o gas. Ang magnitude ng puwersang ito ay maaaring kalkulahin gamit ang Zhukovsky formula: P v = l,8 kung saan ang density ng medium (hangin); v – bilis ng paparating na daloy (hangin); – bilis ng sirkulasyon sa tabas ng profile (silindro), sa sa kasong ito katumbas ng produkto ng rotor circumference at ang linear na bilis ng ibabaw nito; l - haba (taas ng rotor). Ang rotor thrust ay nakadirekta patayo sa bilis ng hangin. Ang mga propulsor na ito ay mas mahusay kaysa sa mga layag (ang lakas ng makina ay sampu-sampung beses na mas mababa kaysa sa kapangyarihan na "nakuha mula sa hangin"), ngunit hindi maaaring bawiin, na nagdudulot ng panganib sa malakas na hangin. Vopilova O.A. 2014-2015 taon B edad preschool Ang pagbuo ng pagkatao ng bata ay nangyayari, ang mga pundasyon ng kaalaman, konsepto, at ideya ay inilatag. Ang patuloy na pagtaas ng dami ng impormasyon na dapat matutunan ng mga bata hindi sa mekanikal, ngunit makabuluhang, ay nangangailangan ng mas advanced na mga anyo, pamamaraan at pamamaraan ng pagtuturo at pagpapalaki. Sa bagay na ito, lalo na...”

"Federal Medical Biological Agency", Head. kurso pampublikong pagkuha sa pangangalagang pangkalusugan sa Department of Public Health and Healthcare, Law and Informatics Suvorov Georgy Nikolaevich, senior lecturer ng kurso sa public procurement sa healthcare sa Department of Public Health and Healthcare,...”

"Aplikasyon ng pamamaraan para sa pagkalkula ng mga larawan ng mga oras ng pagtatrabaho sa pagpapatupad ng linear telemechanics Babaev A.S., Dronyuk S.I. Tomsk Industrial and Humanitarian College Tomsk, Russia Application ng paraan ng pagkalkula ng mga larawan ng trabaho sa pagpapatupad ng linear telemechanics Babaev Yu. S., Dronyuk S.I. Tomsk College of Industrial and Humanities Tomsk, Russia Department of Vocational Education Rehiyon ng Tomsk Panrehiyong badyet ng estado institusyong pang-edukasyon karaniwan..."

“UDC 631.4 AGGREGATE STATE OF SOILS NA MAY IBAT IBANG DEGREES NG HYDROMORPHICITY SA HILLY-MORAINE AGROLANDSCAPES O. A. Antsiferova, O. V. Vasilyeva, O. A. Yanchevskaya AGGREGATE COMPOSITION NG HILLY-MORAINE AGROLANDSCAPES TED LANDS O. A. Antsiferova , O. V. Vasilyeva, O. A. Yanchevskaya Research ay na isinagawa noong Hulyo-Agosto 2013 sa mga tanawin ng agrikultura ng distrito ng Zelenograd ng rehiyon ng Kaliningrad sa loob ng kapatagan ng Sambian maburol-moraine. Ang pinagsama-samang komposisyon ng mga lupa sa...”

"unibersidad teknolohiya ng impormasyon, mekanika at optika. Institute of Refrigeration and Biotechnology Tinatalakay ng artikulo ang mga pagkakaiba sa pagitan ng mga siklo ng buhay ng produkto at ikot ng buhay pagbabago. Mga keyword Mga Keyword: pagbabago, proseso ng pagbabago, mga modelo ng proseso ng pagbabago. Pagtaas ng papel mga proseso ng pagbabago, na mga katangian..."

“Thermophysics and Aeromechanics, 2009, Volume 16, No. 3 UDC 532.546:534.1 Interaksyon ng mga acoustic wave na may porous na layer* A.A. Gubaidullin, O.Yu. Boldyreva, D.N. Dudko Tyumen branch ng Institute of Theoretical and Applied Mechanics na pinangalanan. S.A. Khristianovich SB RAS E-mail: [email protected] Pinag-aaralan ang pakikipag-ugnayan ng sound pulse na may porous layer. Sa kasong ito, maaaring mayroong isang balakid na pinangangalagaan ng layer, pati na rin ang isang puwang sa pagitan ng porous na layer at ang balakid. Ang isang paraan ng pagkalkula sa isang linear approximation ay iminungkahi...”

“L.A. Zernikel DEVELOPMENT PROGRAM “OUR NEW SCHOOL” LEADING MANAGEMENT MECHANISM IN A MODERN EDUCATIONAL INSTITUTION Barnaul 2013 MINISTRY OF EDUCATION AND SCIENCE OF THE RF Federal state budgetary educational institution of higher education bokasyonal na edukasyon"Altai State Pedagogical Academy" Regional Interuniversity Laboratory "Management of Educational Development" (AltSPA) "DEVELOPMENT PROGRAM "OUR NEW SCHOOL" LEADING MANAGEMENT MECHANISM IN MODERN..."

2016 www.site - “Libre elektronikong aklatan- Mga publikasyong pang-agham"

Ang mga materyales sa site na ito ay nai-post para sa mga layuning pang-impormasyon lamang, ang lahat ng mga karapatan ay pagmamay-ari ng kanilang mga may-akda.
Kung hindi ka sumasang-ayon na ang iyong materyal ay nai-post sa site na ito, mangyaring sumulat sa amin, aalisin namin ito sa loob ng 1-2 araw ng negosyo.

DMITRY KRASNOPEVTSEV, ALEXEY SHAPKIN,
10th grade na mga mag-aaral ng paaralan No. 1273, Moscow

Mga bagong uri ng propulsor para sa sasakyang pantubig

Proyekto ng pananaliksik ng mag-aaral

Ito ay ibinigay sa isang pinaikling at na-edit na anyo. – Pula.

Ngayon ay karaniwang tinatanggap na ang mga aktibidad ng proyekto ay hindi lamang nagiging pang-edukasyon para sa mag-aaral, nagbibigay ng mga kasanayan sa siyentipikong pananaliksik, ngunit din, pinaka-mahalaga, pinapayagan silang praktikal na makabisado ang pamamaraan ng siyentipikong kaalaman sa katotohanan. Ito ay lalong mahalaga laban sa background ng modernong "kalayaan sa pagsasalita" na may kasaganaan ng mga kahina-hinalang "bagong" teorya at pseudo-pagtatasa ng mga natural na phenomena. Binibigyang-daan ka ng aktibidad ng proyekto na makita kung paano magagamit ang mga resulta ng iyong sariling gawaing pananaliksik upang malutas ang napaka-espesipikong mga praktikal na problema sa lipunan. Nasa ibaba ang isa sa dalawang gawain sa pagpapaunlad ng mag-aaral, na isang pagpapatuloy mga proyekto sa pananaliksik"Bakit lumilipad ang mga ibon" at "Saranggola sa ilalim ng tubig", ang nilalaman nito ay maikling buod sa artikulong "Mga paglipad sa kapaligiran ng hangin at tubig" ("Physics" No. 29/2004). Nakumpleto ang mga proyekto sa tulong teknikal ng Mika-Antikor OJSC at iniharap sa kumpetisyon na "Fair of Ideas in the South-West" noong Abril 2005, kung saan sila ang nakakuha ng unang lugar. Project manager Galina Pavlovna Ustyugina, guro ng pisika.[email protected] Siyentipikong consultant na si Yuri Evgenievich Ustyugin, Ph.D.

Ang aming mga nakaraang pag-aaral ay humantong sa ideya na ang reciprocating action ng isang alternating force sa isang propulsion device ng isang tiyak na hugis ay maaaring humantong sa hitsura ng isang traction force transverse sa direksyon ng impluwensya at mataas na matipid na operasyon ng propulsion device. Sinubukan namin ang mga pagpapalagay na ito gamit ang paraan ng pisikal na pagmomodelo: gumawa kami ng mga naaangkop na propulsor at drive para sa kanila, lumikha ng mga modelo ng kagamitan sa paglangoy na may sistema ng pagpapaandar at pinag-aralan ang kanilang operasyon. Ito ay lumabas na ang mga bagong propulsion system na aming iminumungkahi ay higit na mataas sa pang-ekonomiyang mga tagapagpahiwatig sa propeller, na malawakang ginagamit para sa paglipat ng mga sasakyan sa hangin, sa tubig at sa ilalim ng tubig.

1. SULIRANIN NG EKONOMIYA

Ang mga wildlife ay madalas na naguguluhan sa mga mananaliksik, na nagpapakita ng iba't ibang "teknikal" na misteryo. Ang isa sa mga ito, na nakapagtataka sa higit sa isang henerasyon ng mga siyentipiko, ay kung gaano karaming mga hayop sa dagat, isda at dolphin ang nakakagalaw sa siksik na tubig sa bilis na kung minsan ay hindi naa-access kahit para sa paglipad sa himpapawid? Ang espada, halimbawa, ay umabot sa bilis na hanggang 130 km/h; tuna – hanggang 90 km/h. Ang mga kalkulasyon ay nagpapakita na upang mapagtagumpayan ang paglaban sa tubig at makakuha ng ganoong bilis, ang isda ay kailangang bumuo ng kapangyarihan ng isang makina ng kotse - mga 100 hp. Ang mga siyentipiko ng Ukraine ay gumawa ng isang modelo ng isang isdang espada, isinabit ito sa isang speedboat at tinutukoy ang paglaban ng kapaligiran at ang kapangyarihan na kinakailangan para sa paggalaw. Sa mga tuntunin ng bilis at laki ng isda, ang modelo ay nakaranas ng pagtutol na 4000 N (408 kgf) at nangangailangan ng 100 hp para sa paggalaw nito. (73.6 kW)!

Record holder ng scuba diving – swordfish

Ang mga buhay na nilalang ay nakakakuha ng enerhiya sa pamamagitan ng mga proseso ng oxidative. Ngunit ang mga isda ay mga nilalang na malamig ang dugo, ang kanilang temperatura ay hindi mas mataas kaysa sa temperatura ng tubig, kung saan ang oxygen, sa pamamagitan ng paraan, ay natutunaw sa napakaliit na dami. Ang gayong mga kapangyarihan ay hindi makakamit para sa kanila! Maaari lamang nating ipagpalagay ang isang bagay: ang isda sa paanuman ay "alam kung paano" lubos na bawasan ang paglaban sa tubig. Isang hypothesis na nagpapaliwanag sa hindi pangkaraniwang bagay na ito ay iniharap ng isang propesor sa Institute of Theoretical and Applied Mechanics SB RAS V.I.Merkulov(Novosibirsk).

Mga tradisyunal na propulsor para sa sasakyang pantubig

Mayroong apat na pangunahing uri ng pagpapaandar ng barko: water jet, paddle wheel, propeller at winged.

Water jet propulsion. Ito ay mahalagang piston o centrifugal pump lamang na kumukuha ng tubig sa pamamagitan ng butas sa bow o ilalim ng barko at itinatapon ito sa mga nozzle sa popa. Nakagawa ng stop ( puwersa ng traksyon) ay tinutukoy ng pagkakaiba sa momentum ( mga impulses) mga jet ng tubig sa labasan at pasukan ng propeller. Ang water jet propulsion ay unang iminungkahi at na-patent Masyadong mabuti At Hayes sa England noong 1661. Tulad ng iba pang mga opsyon sa ibang pagkakataon na iminungkahi ng iba't ibang mga imbentor, ang disenyo ay may mababang kahusayan. Ginagamit ang water-jet propulsion kapag ang mababang kahusayan ay binabayaran ng mga pakinabang sa iba pang aspeto, halimbawa, para sa pag-navigate sa mababaw o barado na mga ilog.

Paddle wheel. Ito ay isang malawak na gulong na may mga talim sa paligid. Sa mas advanced na mga disenyo, ang mga blades ay maaaring paikutin na may kaugnayan sa gulong upang makalikha ng kinakailangang propulsive force na may kaunting pagkalugi. Ang axis ng pag-ikot ng gulong ay nasa itaas ng antas ng tubig, upang ang isang maliit na bahagi lamang nito ay lumubog, at sa anumang naibigay na oras lamang ng ilang mga blades ang lumikha ng isang thrust. Ang kahusayan ng isang paddle wheel, sa pangkalahatan, ay tumataas sa diameter nito, kaya ang mga gulong na may diameter na 6 m o higit pa ay hindi karaniwan. Ang bilis ng pag-ikot ng malaking gulong ay mababa. Sa sandaling ito ay tumutugma sa mga kakayahan ng mga makina ng singaw, ngunit sa paglipas ng panahon ay bumuti ang mga makina, at ang mababang bilis ay naging isang malubhang balakid - ang mga gulong ng sagwan ay nagbigay daan sa mga propeller.

Propeller. Ang tornilyo ay ginamit ng mga sinaunang Egyptian upang magbigay ng tubig mula sa Nile. Mayroong katibayan na sa medieval na Tsina, ang isang manu-manong hinimok na propeller ay ginamit upang itulak ang mga barko. Sa Europa, ang propeller ay unang iminungkahi bilang isang pagpapaandar ng barko R.Kawit(1680)... ( Tinatalakay ng sumusunod ang mga parameter ng propeller na hindi ginamit sa gawaing ito. – Ed.)

Ang mga sukat ng modernong propeller ay nag-iiba mula 0.2 hanggang 6 m o higit pa. Ang kapangyarihan na binuo ng propeller ay maaaring mga fraction ng isang kilowatt, o maaari itong lumampas sa 40 MW nang naaayon, ang bilis ng pag-ikot ay mula sa 2000 rpm para sa maliliit na propeller hanggang 60 rpm para sa mga malalaking. Ang kahusayan ng mahusay na mga propeller ay maaaring umabot sa 80%, ngunit sa pagsasanay medyo mahirap i-optimize ang lahat ng mga pangunahing parameter, kaya sa mga maliliit na barko ang kahusayan ay karaniwang nasa paligid ng 45%. Ang pinakamataas na kahusayan ay nakakamit sa isang kamag-anak na slip (ang ratio ng bilis ng sasakyang-dagat sa bilis ng propulsion) na 10-30% at mabilis na bumababa sa zero kapag ang propeller ay nagpapatakbo pareho sa mooring mode at sa mataas na bilis.

Pagpapaandar ng pakpak. Ito ay isang disk, kasama ang paligid kung saan ang 4-8 paddle blades ay matatagpuan patayo sa eroplano ng disk. Ang disk ay naka-install na flush sa ilalim ng barko, at ang mga blades lamang ang ibinaba sa daloy. Bilang karagdagan sa katotohanan na ang disk na may mga blades ay umiikot sa axis nito, ang mga blades mismo ay maaaring paikutin tungkol sa kanilang mga longitudinal axes. Bilang isang resulta, ang tubig ay pinabilis sa kinakailangang direksyon at isang paghinto ay nilikha para sa paggalaw ng sisidlan. Ang ganitong uri ng propulsion ay may kalamangan sa propeller at paddle wheel, dahil ang thrust ay maaaring malikha sa anumang nais na direksyon: pasulong, paatras at kahit patagilid nang hindi binabago ang direksyon ng pag-ikot ng makina. Upang makontrol ang isang sisidlan na may paddle propulsion, ang karaniwang mga timon ay hindi kinakailangan. Ang mga vane thruster ay napaka-epektibo sa ilang mga espesyal na kaso.

Ang propeller ay isang Vois-Schneider propeller na may apat na blades. Ang mga blades ay umiikot sa rotor na may kaugnayan sa gitnang punto. TUNGKOL SA sa isang direksyon sa isang pare-pareho ang bilis at konektado sa pamamagitan ng matibay rods, incl. N, na hindi umiikot sa rotor. Kung ang puntong ito ay inilipat kaugnay sa t. TUNGKOL SA, pagkatapos ay ang anggulo ng pag-atake ng bawat talim na nauugnay sa tangent sa bilog ay nagbabago habang ang punto ng pagkakahawak ng talim ay gumagalaw sa paligid ng bilog. Ang pagpipiloto sa barko ay napakadali sa pamamagitan ng paglilipat ng tinatawag. N: mas ito ay inalis mula sa axis ng pag-ikot O, mas malaki ang propeller thrust (members.surfeu.at/fprossegger/english/vsp-function)

Pangkalahatang view ng isang vane propulsion unit (www.voith-schiffstechnik.com/media/vohs_marine_01.pdf) at ang sirkulasyon ng sasakyang may ganitong propulsion unit (www.voithturbo.de/media/vohs_1810e_VWT.pdf)

Fishtail type propulsion

Ang kalikasan ay patuloy na nagpapakita sa tao ng isa sa mga pinakamahusay at pinaka-epektibong mekanismo ng pagpapaandar - ang buntot ng isang isda, na gumagawa ng mga katangian na nakikitang nakikita ng mga paggalaw ng oscillatory. Ang kaukulang mga gumagalaw ay binibigyan ng hugis na malapit sa hugis ng buntot ng isda at napipilitang magsagawa ng mga oscillatory na paggalaw. Isang halimbawa ay ang pag-unlad G.A. Semyonova. Habang isinusulat niya, “... maraming tao ang nakakaalam ng kabalintunaan ni Gray: ang isang dolphin, na nagkakaroon ng bilis na 10 m/s, ay dapat magkaroon ng kapangyarihan na 10 beses na mas malaki kaysa sa magagamit nitong kapangyarihan. Mula dito, sa palagay ko, ang mga sumusunod na konklusyon ay sumusunod: 1) ang modernong sasakyang pantubig, na may kapangyarihan na mayroon sila, ay dapat na gumalaw sa bilis ng hindi bababa sa ilang beses na mas mataas; 2) na may tuluy-tuloy na supply ng gasolina, ang isang sasakyang-dagat na may parehong sistema ng pagpapaandar gaya ng isang dolphin ay magbibigay ng 10 beses na mas malawak na saklaw ng paglalakbay. Sa modelo ng isang catamaran na binuo niya gamit ang isang fin propulsion ( isang guhit ang ibinigay. – Ed.) ang pangunahing tampok ay isang wedge, na nagpapataas ng kahusayan. Gayunpaman, sa aming opinyon, ang mover ni Semenov, tulad ng iba pang katulad, ay paddle propulsion, sa panimula ay naiiba mula sa natural na "buntot ng isda" at samakatuwid ay hindi makamit ang kahusayan nito.

2. ELECTROMECHANICAL DRIVE

Mga kilalang opsyon. Para sa mga pang-eksperimentong pag-aaral, kinakailangan na mag-ipon o gumawa ng isang electromechanical drive, sa tulong kung saan ang enerhiya ng engine ay maaaring ilipat sa yunit ng propulsion. Sa mga kilalang opsyon sa pagmamaneho ( Ang orihinal ay naglalaman ng isang guhit. – Ed.) pumili kami ng mga gear at belt drive para sa aming mga modelo.

Ang aming pagpipilian sa pagmamaneho. Ang isang pangkalahatang view ng electromechanical drive ay ipinapakita sa larawan. Bilang isang motor, gumamit kami ng de-koryenteng motor (angular na bilis na 75 rps) mula sa isang laruang kontrolado ng radyo sa apat na AA-type na pare-pareho ang boltahe (4 1.5 V) na baterya. Binawasan ng dalawang gearbox ang angular na bilis ng makina sa 5–7 rps: isa, gear, mula sa parehong laruan, ang isa, belt, na ginawa namin. Isang singsing na goma ang ginamit bilang sinturon. Sa isang dulo ng baras ay naroon isang pulley ay naka-mount, at isang pihitan ay naka-mount sa isa.

Ang isang pangkalahatang view ng modelo ng sasakyang pantubig na nagdadala ng buong propulsion system ay ipinapakita sa larawan. Ang sistema ay nagbibigay-daan para sa mabilis na pagpapalit ng propulsion unit, na kung saan ay naka-mount sa isang baras at gumaganap ng isang reciprocating kilusan sa panahon ng operasyon. Ang baras ay isang elemento ng kapangyarihan na nagdudulot ng alternating force effect sa mover.

Pangkalahatang view ng modelo ng sasakyang pantubig - ibabaw na sisidlan

3. ATING PANANALIKSIK

Hypothesis. Kapag nagpapatupad ng mga proyekto, may natuklasan kaming panuntunan U = /l= 0.29, na totoo para sa lahat ng mga balahibo sa paglipad ng mga ibon (mga balahibo ng kalapati ng lungsod, uwak, agila at seagull ay pinag-aralan). Bukod dito, lumabas na ang pagpili ng punto ng pagkuha ng isang saranggola sa ilalim ng tubig alinsunod sa panuntunan U= 0.29 literal na humahantong sa modelo na lumilipad mula sa ilalim ng tubig. Bilang resulta, ipinanganak ang isang hypothesis: kung kukuha ka ng isang nababaluktot na nababanat na plato at bibigyan ito ng alternating na paggalaw sa direksyon na patayo sa eroplano ng plato, pagkatapos ay dapat mong asahan ang hitsura ng isang puwersa ng traksyon sa direksyon na patayo sa direksyon ng kilusang ito. Ang nasabing isang oscillating plate ay maaaring gamitin bilang pagpapaandar ng barko.

kanin. 4. Seksyon ng balahibo ng paglipad, TUNGKOL SA

Mga Propulsor. Makikita sa larawan ang mga gumagalaw iba't ibang hugis, na sinubukan namin sa mga kondisyon ng laboratoryo, na naka-install sa isang modelo ng ibabaw na sisidlan na kinokontrol ng radyo na inilarawan sa itaas. Una, ang mga rectangular mover na gawa sa polymer film na 0.4 mm ang kapal ay sinubukan ( V) at 0.15 mm ( d). Ang posisyon ng propeller capture point (round hole - puting tuldok sa larawan) ay natukoy alinsunod sa panuntunan U= 0.29. Ito ay naka-out na ang hugis-parihaba na plato ay deformed sa isang kumplikadong paraan (Fig. A): kapag ang gripping point ay gumagalaw paitaas, ang mga harap na sulok ng plato, na minarkahan ng dalawang itaas na asterisk, yumuko, tulad ng likod ng plato. , na ang gitnang punto nito (kanang asterisk) ay higit na nagpapalihis.

kanin. A. Hugis ng isang parihabang propeller sa isang libreng estado (itaas) at sa ilalim ng pagkilos ng isang panlabas na puwersa F (pababa). Ang mga lugar ng maximum displacement ay minarkahan ng mga asterisk.

kanin. B. Patungo sa pagpapasiya ng panloob na tabas ng propulsion device

Ang mga may tuldok na contour - panlabas (pula) at panloob (asul) - nililimitahan ang bahagi ng propulsion device na gumaganap ng papel ng puno ng balahibo ng ibon. Samakatuwid, una, upang mabalangkas ang mover, isang plastic plate na 0.4 mm ang kapal ay pinutol kasama ang panlabas (pula) na tabas. Pagkatapos ay itinayo ang isang panloob na tabas (Larawan B): mula sa bawat punto, halimbawa C, ang panlabas na tabas ay naibalik patayo sa intersection na may linya ng likurang gilid (punto D) at hinati ang segment CD sa dalawang bahagi ayon sa tuntunin U= 0.29. Pagkatapos nito, ang isang gripping point ay drilled bilang malapit sa panloob na tabas hangga't maaari. Ang isang manipis (0.015 mm) polymer film ay nakadikit sa "trunk" kaya nabuo (mga opsyon A, b, G, at sa larawan). Ganito ang gusto ng mga gumagalaw A, b sa larawan. Uri ng propulsion G, at ay ginamit upang linawin ang impluwensya ng mga hiwa at elementong nagdadala ng pagkarga ("mga stiffener"). Tagalipat e- ang pinakasimpleng imitasyon ng buntot ng isda.

Eksperimento. Ang mga sukat at obserbasyon ay isinagawa sa isang aquarium at paliguan. Noong una, isang baluktot na rubber cord ang ginamit bilang motor. Gayunpaman, ito ay lumabas na sa kasong ito posible lamang na obserbahan ang paggalaw ng modelo ay mahirap sukatin ang anumang mga parameter dahil sa pagkakaiba-iba ng potensyal na enerhiya ng unwinding rubber cord. Samakatuwid, sa hinaharap ay nagtipon kami ng isang modelo batay sa isang DC electric motor. Upang sukatin ang puwersa, gumamit kami ng isang ordinaryong dinamometro ng paaralan na may buong sukat na 5 N at isang halaga ng paghahati na 0.1 N. Ang mga agwat ng oras ay sinusukat gamit ang isang timer (sa isang cell phone, ang halaga ng paghahati ay 0.001 s, na nagbunga ng pag-uusap. tungkol sa mga error sa pagsukat). Upang matukoy ang bilis ng modelo, sinukat namin ang distansya na sakop nito sa isang matatag na bilis na 20 cm (sa pagitan ng mga marka sa mga dingding ng aquarium). Ang oras at puwersa ng traksyon ay sinusukat ng tatlong beses sa bawat oras ng tatlong magkakaibang operator. sa karagdagang mga kalkulasyon, ginamit ang mga resultang na-average sa siyam na sukat na ito.

Sinusukat na dami

Mga kinakalkula na halaga

Ipinapakita ng talahanayan ang mga resulta ng mga sukat at kalkulasyon para sa aming iminungkahing propulsion unit, gayundin (para sa paghahambing) para sa isang propeller na may diameter na 0.05 m.

Magkomento. Alam na ang kahusayan ng isang propeller ng sasakyang panghimpapawid ay umabot sa pinakamataas na halaga nito (80%) sa = 0.25. Kapag , malapit sa zero, ang sasakyang panghimpapawid ay lumalapit sa isang estado ng pahinga, at ang propeller ay nasa mode idle bilis, ibig sabihin. = 0. Sa mataas na bilis, ang sasakyang panghimpapawid ay gumagalaw sa ganoong bilis na ang paparating na daloy ay nagsisimulang paikutin* ang propeller, i.e. nagsisimula ang isang mode na katulad ng idle mode ng propeller, sa kasong ito din = 0. i.e. ang paglipad ng sasakyan na may propeller pitch na malapit sa 1 ay karaniwang hindi kasama.

Pag-asa ng kahusayan sa bilis ng propeller ng isang sasakyang panghimpapawid

Ipinapakita ng talahanayan na ang kahusayan ng aming propulsion device (76%) ay mas mataas kaysa sa kahusayan ng propeller (45%). Ang pagkakaiba sa relatibong pag-unlad ay makabuluhan din: 1.1 kumpara sa 0.855, ibig sabihin. humigit-kumulang 30% pa. Ang modelo na may propeller ay gumagalaw nang 7.5 beses na mas mabilis, ngunit sa parehong oras ang pagkawala ng enerhiya nito ay mas malaki: 7.34/0.0264 = 282 beses! Kaya, ang isang "pagkabigo" sa kapaligiran, na katangian ng mga propeller, ay humahantong din sa makabuluhang pagkalugi sa ekonomiya.

Ang mga resultang nakuha namin ay nagbibigay-daan sa amin na umasa ng makabuluhang mga pakinabang sa ekonomiya kapag ginagamit ang iminungkahing hindi sinusuportahang vortex para sa kapana-panabik na puwersa ng traksyon sa harap ng mga paraan ng paggaod. Ang paggamit ng mga ipinares na propulsor na tumatakbo sa antiphase ay dapat alisin ang panginginig ng boses ng katawan ng sasakyan at payagan ang pag-convert ng bahagi ng enerhiya na dati nang ginugol sa vibration na ito sa kinetic energy ng forward motion ng craft.

_______________________

* Kapag nabigo ang makina ng helicopter, bumagsak ito. Sa kasong ito, ang propeller ay pinaikot ng isang counter flow ng hangin. Ito ay pareho sa isang eroplano: kung ang eroplano ay lumipad nang napakabilis, hindi na ito ang umiikot na propeller na magtutulak sa eroplano, ngunit sa kabaligtaran, ang eroplano ay paikutin ang propeller habang ito ay gumagalaw, na humahantong sa pagpepreno ng eroplano at maging sa negatibong kahusayan ng propeller. – G.U.

Konklusyon

1. Ang isang bagong paraan para sa paglikha ng puwersa ng traksyon sa fluid media ay iminungkahi, pati na rin ang isang aparato - isang propulsion device para sa mga swimming device - ang pagbuo nito ay batay sa mga resulta na nakuha sa proyekto.

2. Ito ay ipinapakita sa eksperimento kung paano ang presensya ng isang alternating force na kumikilos sa isang propulsion device sa isang direksyon na nakahalang sa ibabaw nito ay bumubuo ng isang traction force sa isang craft na may tulad na isang propulsion device.

3. Nakumpleto ang eksperimental na disenyo ng isang radio-controlled na modelo ng isang swimming craft na may mga propulsor ng iba't ibang configuration, ngunit pangkalahatang prinsipyo aksyon na nakakatugon sa tuntunin
U= 0.29, natagpuan para sa mga balahibo ng paglipad ng mga ibon.

4. Pang-eksperimentong pag-unlad ng disenyo - isang modelong kontrolado ng radyo na may bagong uri ng propulsion - nasubok sa mga kondisyon ng laboratoryo.

5. Ipinapakita na ang kahusayan ng bagong propulsion unit ay 76% sa isang relatibong propulsion rate na 1, kung saan = ikaw/, u– bilis ng pasulong na paggalaw ng craft, – average na bilis ng paggalaw ng propulsion device sa ilalim ng impluwensya ng alternating force. (Sa halagang ito, hindi na gumagana ang turnilyo bilang propulsion device, nagiging windmill-propeller, tulad ng windmill.)

Panitikan

1. Ruchkin I., Alekseev K., Belykh A. (paaralan blg. 1273). Bakit lumilipad ang mga ibon: Research paper: Supervisor G.P. Ustyugina.– “Fair of Ideas Yuzao”, Moscow, 2004.

2. Krasnopevtsev D., Shapkin A.(paaralan blg. 1273). Saranggola sa ilalim ng tubig: Gawain ng proyekto: Supervisor G.P. Ustyugina.– “Fair of Ideas Yuzao”, Moscow, 2004.

3. Merkulov V.I. Ang misteryo ng paglangoy ng isda. nauka.relis.ru/cgi/nauka.pl?05+0112+05112088+HTML .

4. Ano ang kailangan mong malaman tungkol sa propeller. www.kater.ru/catalog/links_u_ustroistvo_sudna.htm.

5. Encyclopedia "Sa Buong Mundo". www.krugosvet.ru/articles/14/1001453/1001453a6.htm.

6. Semenov G.A. RF Patent No. 2090441 "Propulsion device para sa surface at underwater vessels and vessels."

7. Semenov G.A. Ang mga gastos sa enerhiya sa transportasyon ay maaaring mabawasan ng 10 beses. www.eprussia.ru/epr/info/sklad/036/new_tech_1.3.htm.

8. Mazeikin E.M.., Shmelev V.E.. Disenyo at pagmomodelo ng mga teknikal na kagamitan. .

9. Sakhnovsky B.M. Mga modelo ng mga bagong uri ng barko. – Paggawa ng Barko, 1987. http://www.shipmodeling.ru/books/NewTypeShips/newtypeships.pdf.

10. Prandtl L. Fluid aerodynamics: R@C Dynamics. – M.–Izhevsk: Scientific Research Center “Regular at Chaotic Dynamics”, 2002.

Dmitry Krasnopevtsev

Si Galina Pavlovna Ustyugina ay nagtapos sa Faculty of Physics ng Tashkent State University noong 1971 na may dalubhasa sa Radiation Physics, isang guro ng pisika ng pinakamataas na kategorya ng kwalipikasyon, 33 taong karanasan sa pagtuturo, isang honorary worker ng pangkalahatang edukasyon ng Russian Federation. Upang makahanap ng mga paraan upang mapabuti ang sistema ng edukasyon, nakibahagi siya sa gawain ng creative laboratoryo ng People's Teacher ng USSR. B.I.Vershinina sa Tomsk noong 1993. Ang karagdagang paghahanap ay humantong sa isang sistema ng edukasyon sa pag-unlad D.B. Elkonina–V.V. Davydova. Ang mga pangunahing prinsipyo ng sistemang ito ay ang batayan na ngayon para sa mga aralin ng guro. Galina Pavlovna lumahok sa pagbuo ng mga pamamaraan para sa pagtuturo ng pisika. Sa imbitasyon ng pamunuan ng Gorno-Altai Republican Institute for Advanced Studies, nagbigay ako ng kurso ng mga lektura sa paksang "Pagmomodelo ng proseso ng edukasyon sa pagtuturo ng pisika." Sa republican seminar na "Mga Inobasyon sa proseso ng pagtuturo ng pisika" ipinakita niya ang pagbuo ng kanyang may-akda ng isang pamamaraan para sa pag-unlad ng pagtuturo ng pisika. Noong 1998 siya ay naging isang nagwagi ng premyo ng kumpetisyon ng republika na "Guro ng Taon". Noong 2002–2004 nagsagawa ng mga seminar sa distrito para sa mga guro ng pisika sa South-Western Administrative District ng Moscow noong 2003, bilang bahagi ng isang delegasyon ng mga tagapagturo sa Moscow, siya ay nagsagawa ng isa sa pinakamahusay na mga aralin pisika sa ilalim ng programang "Master Class" sa Kyiv. Lumahok sa gawain ng pangalawa (2003), pangatlo (2004) at ikaapat (2005) Moscow marathons ng mga paksang pang-edukasyon, na inayos ng MDO, MIOO at ang First of September Publishing House. Sa kasalukuyan, siya ang pinuno at tagapag-ayos ng disenyo at gawaing pananaliksik sa paaralan. Mga estudyante niya Sergey Panyushkin At Vladimir Apalnov naging premyo-winners sa kategoryang "Design and Research Work" sa kumpetisyon na "Fair of Ideas in the South-West 2003" at mga nagwagi ng 7th scientific conference ng mga batang mananaliksik na "Step into the future. Moscow" (2004), na naganap sa Moscow State Technical University. N.E. Bauman, nagsasalita sa gawaing "Pagmomodelo ng proseso ng buhawi". Gawain ng proyekto ng mga mag-aaral sa ika-9 na baitang "Bakit lumilipad ang mga ibon" ( Ivan Ruchkin At AndreyBelykh) at "Saranggola sa ilalim ng tubig" ( At Alexey Shapkin) ay ginawaran ng 1st degree diploma sa kompetisyong "Fair of Ideas in the South-West 2004". Regular na kumukuha ng mga premyo ang mga estudyante ni Galina Pavlovna sa physics Olympiads. Mayroon siyang mga publikasyon sa pahayagan na "Physics", ang magazine na "Kvant", mga patent para sa mga imbensyon. Ang kailangang-kailangan na katulong ni Galina Pavlovna ay ang kanyang asawa Yuri Evgenievich Ustyugin, kung kanino siya nag-aral sa Tashkent State University. Yuri Evgenievich – Ph.D., may-akda ng isang bilang ng mga publikasyon sa physics ng maramihang pagbuo ng mga particle sa mataas na enerhiya, nuclear geophysics, anti-corrosion coatings ng oil-containing equipment at structures (mga magazine na "Nuclear Physics", "Mga Ulat ng ang USSR Academy of Sciences", "Izvestia of the Academy of Sciences" UzSSR", "Pipeline Oil Transport", mga koleksyon ng mga artikulo sa geology at nuclear geophysics), ay may mga sertipiko ng copyright at mga patent para sa mga imbensyon. Noong 1996, bumuo siya ng isang orihinal na teknolohiya para sa paggawa ng mataas na anti-corrosion na pigment na "specularite", pinagkadalubhasaan ang pang-industriyang produksyon nito at ipinatupad ito sa mga negosyo ng Tsentrsibnefteprovod OJSC. Noong 1998–2000 sa posisyon ng pangkalahatang direktor, ibinalik niya ang State Unitary Enterprise na "Aktash Mining and Metallurgical Enterprise", noong 2000 ay inanyayahan siya ng Sodrugestvo na humahawak sa Moscow upang magtrabaho bilang deputy general director para sa pananalapi at ekonomiya sa OJSC "Ugli Kuzbass", sa Noong 2001 siya ay inilipat sa posisyon ng pangkalahatang direktor ng halaman ng Orsko -Khalilovsky na "NOSTA". Sa mga nagdaang taon, naging abala siya sa mga isyu ng hydro- at aerodynamics at pagsasanay sa mga hinaharap na physicist. Ang isang pamilya ng mga guro ay nagpalaki ng dalawang anak na babae, at ngayon ay nagpapalaki sila ng dalawang apong babae at isang apo, na inilalaan ang lahat ng kanilang libreng oras sa kanila, na, sa kasamaang-palad, ay napakakapos para sa lahat. Hobby: turismo sa bundok.

Ang propulsion unit ay isang energy converter na idinisenyo upang lumikha ng kapaki-pakinabang na thrust T E. Ang huli ay nagbabalanse sa resistance R at nagbibigay sa sisidlan ng steady motion. Sa kasong ito, sa pangkalahatang kaso, ang kondisyon ay dapat masiyahan

kung saan ang Z ay ang bilang ng mga gumagalaw; Ang T Ei ay ang kapaki-pakinabang na thrust ng i-th mover.

Kung ang lahat ng mga gumagalaw ay pareho, ang (16.1) ay binago sa anyo na ZТ E = R; para sa isang single-screw vessel ang kundisyong ito ay nakasulat T E = R.

Sa sariling paglaban ng mga espesyal na uri ng sasakyang-dagat (tugs, trawler), kinakailangang idagdag ang paglaban ng hila-hila na sisidlan o aparato: .

Ayon sa prinsipyo ng pagpapatakbo, ang mga propulsor ng barko ay karaniwang nahahati sa dalawang uri: aktibo at hydrojet. Ang una ay gumagamit ng enerhiya ng gumagalaw na masa ng hangin upang lumikha ng kapaki-pakinabang na tulak, ang huli ay nagko-convert ng enerhiya ng isang mekanikal na pag-install sa enerhiya ng pasulong na paggalaw ng sisidlan. Upang lumikha ng kapaki-pakinabang na thrust, ginagamit ng mga propulsor na ito ang reaksyon ng mga itinapon na masa ng likido. Ang pagpapatakbo ng hydrojet propulsion, tulad ng anumang converter ng enerhiya, ay sinamahan ng hindi produktibong pagkalugi, dahil sa kung saan ang kanilang koepisyent ng pagganap (kahusayan) ay palaging mas mababa sa isa.

Mga aktibong gumagalaw. Ang kakaiba ng lahat ng mga propulsor ng ganitong uri ay hindi sila kumukonsumo ng enerhiya mula sa mga pinagmumulan ng barko, o gumugugol ng mas kaunting enerhiya kaysa sa nilikha nila para sa paggalaw ng sasakyang-dagat. Ang mga pangunahing batas ng pisika ay hindi nilalabag dito - ang nawawalang enerhiya ay kinuha mula sa hangin. Ang pinakasinaunang aktibong mover ay ang layag, na may malaking papel sa pagbuo at pag-unlad ng sibilisasyon. Sa pagtatapos ng huling siglo, ang layag ay pinalitan ng hydroactive propulsors na hinimok ng mekanikal na pag-install. Ito ay makabuluhang pinalawak ang mga kakayahan ng fleet, na ang trabaho ay hindi na nakasalalay sa mga kondisyon ng meteorolohiko.

Kamakailan, nagkaroon ng muling pagkabuhay ng interes sa mga aktibong gumagalaw - ang dialectical spiral ay pumasok sa isang bagong yugto. Mayroong dalawang pangunahing dahilan para dito: parami nang paraming binibigyang pansin ang mga teknolohiyang nagtitipid ng enerhiya at mga isyu sa seguridad kapaligiran: mula sa pananaw ng pagiging magiliw sa kapaligiran, ang mga aktibong propulsor ay walang kapantay. Ngayon sa mundo mayroon nang ilang dosenang mga sasakyang pang-dagat na nilagyan ng mga layag, na kadalasang ginagamit bilang pantulong na propulsion. Kabilang sa mga sasakyang ito ay ang mga modernong Japanese-built ore carrier na may deadweight na higit sa 30 libong tonelada iba't ibang uri sails (malambot, matigas, volumetric, atbp.), ang mga kakayahan ng rotary at turbine active propulsors ay pinag-aaralan. Ang una ay isang pilit na pinaikot na vertical cylinder na lumilikha ng nakakataas na puwersa sa daloy ng hangin (Magnus effect), ang projection kung saan papunta sa direksyon ng paggalaw ay lumilikha ng kapaki-pakinabang na thrust.

Ang rotary propulsor ay isa sa ilang aktibong ship propulsors na nangangailangan ng enerhiya para gumana, ngunit ito ay mas mababa kaysa sa ibinibigay ng propulsion na ito sa paggalaw ng sasakyang-dagat. Ang wind turbine ay umiikot sa ilalim ng impluwensya ng daloy ng hangin at maaaring magsilbi bilang pinagmumulan ng enerhiya para sa propulsion system ng barko (halimbawa, propeller).

Mga propulsor ng hydrojet. Ang rowing oar ay ang pinakasinaunang mga ito, na gumagamit ng muscular energy ng tao upang lumikha ng kapaki-pakinabang na traksyon. Ngayon ito ay ginagamit lamang sa maliit na kasiyahan at sports vessels. Ang paddle wheel, salungat sa popular na paniniwala, ay mayroon ding napakakahanga-hangang kasaysayan. Ang mga barko na nilagyan ng propulsion na ito ay kilala sa Sinaunang Ehipto at Sinaunang Greece. Gumamit sila ng mga tao o hayop bilang pinagkukunan ng enerhiya, karaniwang mga toro na naglalakad sa isang bilog. Hindi makayanan ang kumpetisyon sa mga sagwan, ang mga gulong ng sagwan ay nawala sa eksena noong sinaunang panahon, at muling nabuhay muli noong ika-18 siglo. bilang isang propulsion device para sa mga steam ship. Sa ngayon, limitado ang paggamit ng mga paddle wheel - pangunahin sa mga tugs na tumatakbo sa mababaw na tubig sa loob ng bansa. Ang pangunahing disadvantages ng paddle wheels: bulkiness, high specific gravity (15-30 kg/kW), yaw ng vessel kapag pitching.

Ang propeller (Figure 16.1) ay ang propulsion device na pinaka-malawak na ginagamit sa mga modernong barko ng lahat ng uri, na ipinaliwanag sa pamamagitan ng isang bilang ng mga pakinabang na likas dito:

• 1) mataas na kahusayan, na umaabot sa z 0 = 0.70.75;
• 2) pagiging simple ng disenyo at mababang tiyak na gravity (0.5 - 2 kg/kW);
• 3) mahinang tugon sa paggalaw ng barko;
• 4) ang posibilidad ng paggamit ng mga panloob na combustion engine na may direktang (i.e. walang gearbox) na paghahatid ng kuryente bilang isang drive;
• 5) hindi na kailangang baguhin ang hugis ng katawan kapag ini-install ang propulsion unit.

Larawan 16.1 Propeller

Kadalasan, ang mga propeller ay matatagpuan sa dulong dulo ng sisidlan, ibig sabihin, nabibilang sila sa kategorya ng pagtulak. Gayunpaman, sa ilang uri ng mga barko (mga indibidwal na icebreaker, SDP) maaari ding gumamit ng mga propeller ng traktor.

Karamihan sa mga sasakyang pandagat ay may isang propeller, ngunit sa ilang malalaki at medyo mabilis na mga sasakyang-dagat at barko ang bilang ng mga propulsor ay maaaring umabot ng hanggang apat. Alam ng kasaysayan ang isang halimbawa kung kailan siyam na propeller ang na-install sa barko ng Turbinia - tatlo sa bawat isa sa tatlong propeller shaft.

Kasama ng fixed-pitch propellers (FPPs), ang mga blades na kung saan ay fixed, controllable pitch propellers (CPPs) na may umiikot na blades ay natagpuan kamakailan ang malawakang paggamit. Ang mga FPV ay minsan ay ginawa gamit ang mga naaalis na blades (sa mga icebreaker, mga aktibong ice navigation vessel).

Ang winged propulsion unit ay sumasakop sa isang espesyal na lugar sa mga hydrojet propulsors - maaari itong sabay na magsilbi bilang isang control element. Ang propulsion device na ito ay isang drum na naka-install na flush sa ilalim (Figure 16.2). Kasama ang circumference ng drum ay may mga blades - hugis-pakpak na katawan, ang bilang nito ay nag-iiba mula apat hanggang walo. Ang drum ay umiikot sa paligid ng isang vertical axis, ang mga blades ay nagsasagawa ng mga oscillatory na paggalaw na may kaugnayan sa drum. Kaya, ang talim ay sabay na nakikilahok sa tatlong paggalaw - translational, kasama ang sisidlan, rotational, kasama ang drum, at oscillatory na nauugnay dito.

Larawan 16.2 Pagpapaandar ng pakpak

Depende sa batas ng kontrol ng talim, ang isang winged propulsion device ay maaaring lumikha ng isang thrust sa anumang direksyon sa eroplano ng disk nito, i.e. nagsisilbing lupong tagapamahala. Ang sisidlan, na nilagyan ng dalawang pakpak na propulsor, ay maaaring gumalaw nang may lag at umikot sa lugar. Bilang karagdagan, ang propulsion device na ito ay nagpapahintulot sa sisidlan na baligtarin nang hindi binabaligtad ang mekanikal na pag-install. Ang mas mataas na kakayahang magamit ay ang pangunahing bentahe ng mga barko na may wing propulsion. Kasabay nito, sa lahat ng mga mode ng pagmamaneho, ang propulsion unit na ito ay maaaring maiugnay sa makina. Gayunpaman, ang wing propulsion device ay hindi malawakang ginagamit, dahil mayroon itong isang bilang ng mga makabuluhang disadvantages:

• 1) pagiging kumplikado ng disenyo at malaking (5 - 20 kg/kW) tiyak na masa;
• 2) limitasyon ng kapangyarihan na ipinadala sa isang propulsion unit;
• 3) medyo mababa ang kahusayan;
• 4) limitasyon ng bilis dahil sa panganib ng cavitation.

Ang water-jet propulsion device ay may water-flow channel at isang pump na sumisipsip ng tubig sa pamamagitan ng receiving hole, pinapabilis ito at itinatapon ito sa pamamagitan ng nozzle. Ang gumaganang bahagi ng isang water-jet propulsion device ay kadalasang isang axial pump - isang turnilyo sa isang tubo. Ang isang espesyal na reversible steering device ay nagbabago sa direksyon ng jet na dumadaloy mula sa nozzle, na nagbibigay ng daluyan ng kinakailangang kakayahang magamit. Ang isang water-jet propulsion system ay maaaring magkaroon ng underwater, semi-underwater o atmospheric jet emission. Ang unang dalawang uri ay ginagamit sa mga displacement vessel na tumatakbo sa mababaw o barado (timber floating) na mga anyong tubig. Ang mga sasakyang ito, bilang panuntunan, ay nailalarawan sa pamamagitan ng katamtamang bilis, kung saan ang kahusayan ng water-jet propulsion ay makabuluhang mas mababa kaysa sa kahusayan ng mga propeller.

Ang mga water jet na may atmospheric ejection (Figure 16.3) ay ginamit kamakailan sa mga high-speed SDP - mga planing ship, SPK, SVP. Ang katotohanan ay na sa pagtaas ng bilis, ang kahusayan ng isang water-jet propulsion system ay tumataas.

Lahat ng hydrojet propulsors ay may ganitong katangian, ngunit hanggang sa isang tiyak na limitasyon, hangga't walang cavitation. Ang water-jet propulsion unit ay ang tanging isa kung saan ang cavitation ay maaaring bawasan sa mga bilis na v S = 100 knots o higit pa. Ito ay nakamit sa pamamagitan ng pag-install ng ilang mga yugto (mga bomba) nang paisa-isa, ang pag-load sa pagitan ng kung saan ay ipinamamahagi upang walang cavitation. Samakatuwid, ang isang water-jet propulsion system, na kung saan ay mas mababa sa kahusayan sa isang propeller sa katamtamang bilis, sa kanilang pagtaas sa v s = 55 - 60 knots, ay may kahusayan na higit sa lahat ng iba pang mga sistema ng pagpapaandar.

Figure 16.3 Jet propulsion ng isang high-speed vessel

Ang mga hydrojet propulsors na nakalista sa itaas ay nabibilang sa kategorya ng mga bladed - lahat ng mga ito ay may hugis ng pakpak na katawan - mga blades - bilang mga gumaganang elemento.

Ang gas-water-jet propulsion unit ay isang pagbubukod sa bagay na ito. Ang gumaganang likido sa loob nito ay gas (naka-compress na hangin o singaw ng mataas na mga parameter). Pagpasok sa profiled na channel ng daloy ng tubig, ang gas ay lumalawak at nagtatapon ng tubig mula sa nozzle sa isang mas mataas na bilis, na lumilikha ng kapaki-pakinabang na draft. Ang hindi maikakaila na mga pakinabang ng sistema ng propulsion ng gas jet:

• 1) pagiging simple ng supply ng enerhiya (motor, gearbox, shaft line ay hindi kasama);
• 2) ang kawalan ng mga umiikot na bahagi at, nang naaayon, ang panganib ng kanilang cavitation;
• 3) napakababang timbang at mga katangian ng laki.

Gayunpaman, ang sistema ng propulsion ng gas-jet, dahil sa mababang kahusayan nito, ay hindi pa nakakahanap ng aplikasyon - ang kahusayan nito ay hindi lalampas sa 30-40% at may posibilidad na mahulog sa pagtaas ng bilis. Minsan, dahil sa nakalistang mga pakinabang, makatwiran na gumamit ng gas-jet propulsion unit bilang pangalawang yugto ng isang conventional water jet.

Tanging ang mga pangunahing uri ng propulsion ang nakalista sa itaas. Gayunpaman, mayroong malaking bilang mga disenyo na hindi malawakang ginagamit dahil sa di-kasakdalan, pagiging kumplikado, at hindi sapat na pag-unlad. Kabilang sa mga ito ang caterpillar at auger propulsors, "flapping wing", "fish tail", pati na rin ang mga proyekto ng "exotic" propulsion system tulad ng mga saranggola at lobo na inilunsad sa itaas na mga layer ng atmospera, atbp.

Maikling impormasyon mula sa teorya ng propulsion. Ang teorya ng ideal mover. Ang lahat ng hydrojet propulsors ay gumagana sa parehong prinsipyo, kaya tingnan natin ang pinaka-pangkalahatang mga pattern na nagpapakilala sa kanilang operasyon. Ang layuning ito ay pinaglilingkuran ng teorya ng isang perpektong mover, kung saan ang mga sumusunod na pagpapalagay ay ginawa:

• 1) perpektong likido, walang limitasyon, hindi mapipigil;
• 2) propulsion device - isang manipis na permeable disk;
• 3) ang bilis ay pantay na ipinamamahagi sa cross section ng jet at sa propeller disk;
• 4) ang thrust ay nilikha sa pamamagitan ng pagbibigay ng panlabas na enerhiya sa propeller, na nagbibigay ng pressure surge sa disk nito; ang bilis sa jet, sa ilalim ng impluwensya ng shock na ito, ay patuloy na nagbabago.

Ang mga pagkawala ng kuryente ay nangyayari lamang dahil sa pagtaas ng kinetic energy ng fluid na dumadaloy sa kasalukuyang tubo na nakapalibot sa propeller, ibig sabihin, sa paglikha ng tinatawag na sapilitan na mga bilis ng ehe. Dahil sa unang pagpapalagay, walang malapot na pagkalugi dahil sa pangalawa, hindi isinasaalang-alang ang mga tampok ng disenyo ng tunay na propulsion device at ang mga pagkawala ng enerhiya na nauugnay sa kanila.

Sa infinity sa harap ng mover (Figure 16.4, seksyon I--I) ang bilis at presyon sa jet ay pareho sa nakapalibot na likido.

Figure 16.4 Diagram ng isang perpektong propulsion device

Sa infinity sa likod ng propeller (seksyon IV--IV), ang bilis ay umabot sa pinakamataas na halaga nito, at ang presyon ay napantayan ang presyon sa nakapalibot na likido. Mayroong velocity discontinuity sa hangganan ng jet.

Ang paghinto na nilikha ng perpektong propulsion

kung saan ang p 1, p 2 ay ang mga pressure sa jet sa harap at likod ng propeller; hydraulic cross-sectional area ng mover; S ang diameter nito.

Tinutukoy namin ang pressure drop Ap sa pamamagitan ng pagsusulat ng Bernoulli equation para sa streamline mula sa seksyon I--I hanggang sa seksyon II--II, na matatagpuan mismo sa harap ng disk, ang propeller, at mula din sa seksyon III--III, kaagad sa likod ng disk, hanggang sa seksyon IV-- IV na malayo sa infinity sa likod nito (tingnan ang Figure 16.4)

kung saan ang x A at x s ay ang mga tulin sa jet sa infinity sa harap ng propeller at sa disk nito, ayon sa pagkakabanggit, at ang induced axial velocity sa infinity sa likod ng propeller.

Paghahambing ng (16.3) at (16.4), nakita namin ang pressure jump sa propulsion disk

at pagkatapos ay ang kanyang diin

Alinsunod sa batas ng momentum, ang parehong paghinto ay maaaring katawanin sa anyo

kung saan ang m ay ang masa ng likido na dumadaloy sa propeller disk bawat yunit ng oras. Equating (16.6) at (16.7), makuha namin

induced axial velocity sa propulsion disk.

Konklusyon (16.9), wasto para sa anumang hydrojet propulsion sa isang perpektong likido, ay malawakang gagamitin sa hinaharap.

Net power ng isang perpektong propulsion device

kasama rin sa ginastos ang pagtaas sa kinetic energy ng likido sa jet:

Pagkatapos ang kahusayan

at ang kahusayan ng perpektong propulsion ay bumababa sa pagtaas ng sapilitan na bilis.

Limitado ang mga posibilidad ng pagsusuri (16.12), kaya't isasaalang-alang natin ang thruster load factor sa kahabaan ng stop.

Equating ang stop tinutukoy mula sa (4.6) at (4.13), makuha namin

Ang paglutas ng quadratic equation (4.14) na isinasaalang-alang ay makikita natin ang walang sukat na axial induced velocity

Ang pagpapalit ng (4.15) sa (4.12), tinutukoy namin ang kahusayan ng perpektong propulsion

Kaya, ang kahusayan ng isang perpektong propulsion system ay tumataas habang bumababa ang load factor nito. Ang huli ay posible sa pamamagitan ng pagbabawas ng thrust, pagtaas ng bilis ng paggalaw, ang density ng likido at ang hydraulic cross-sectional area ng propulsion [tingnan. (16.13)]. Para sa pinakamahalagang kaso mula sa isang praktikal na punto ng view, kapag ang mga halaga ng T at v A ay ibinigay, ang kahusayan ng propeller ay natatanging tinutukoy ng diameter nito at tumataas sa paglaki nito. Dahil sa mga pagkakaiba sa density ng medium, ang kahusayan ng isang propulsion unit na tumatakbo sa tubig ay mas malaki kaysa sa hangin.

Gamit ang (16.15) at (16.9), mahahanap natin ang maximum na pagpapaliit ng jet

na nasa limitasyon (sa C Td --> ay magiging ().

Ang pagpapatakbo ng isang tunay na yunit ng propulsion ay sinamahan ng karagdagang pagkawala ng enerhiya na napupunta sa pagtagumpayan ng mga malapot na pwersa, pag-ikot ng daloy, atbp. Samakatuwid, ang kahusayan ng isang tunay na yunit ng pagpapaandar ay palaging mas mababa kaysa sa isang perpektong isa:

kung saan o< 1 коэффициент качества.

Ipinapakita ng Figure 16.5 ang kahusayan ng isang ideal at tunay na propulsion system bilang isang function ng load factor. Ang may kulay na lugar ay nagpapakilala ng karagdagang pagkawala ng enerhiya. Dalawang zone ang maaaring makilala - sa una (0< С та < С ТA0) характер изменения КПД движителей качественно различен, во второй (С та >C tao) ito ay pareho, sa C ta = C tao = 0.30.35 ang kahusayan ng tunay na gumagalaw ay may pinakamataas. Ang matalim na pagbaba sa s 0 sa C ta 0 ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng malapot na pagkalugi na hindi isinasaalang-alang sa teorya ng isang perpektong propeller. Ang katotohanan ay para sa ibinigay na T at v A, ang kundisyong C TA 0 ay halos nangangahulugang D, at samakatuwid ay isang walang limitasyong pagtaas sa mga puwersa ng friction. Ang mga propulsor ng barko ay karaniwang gumagana na may mga kadahilanan ng pagkarga na makabuluhang mas malaki kaysa sa CTA0 0.35, at samakatuwid ang mga konklusyon ng ideal na teorya ng pagpapaandar patungkol sa likas na katangian ng pag-asa ng kahusayan sa CTA ay maaaring palawigin sa kanila.

Figure 16.5 Efficiency ng ideal at real propulsors

Ang Expression (16.18) ay nagpapahintulot sa iyo na ihambing ang kahusayan ng iba't ibang uri ng mga propulsor. Para sa mga propeller sa 0max = 0.80 at nangyayari sa C TA C TA0.

Halimbawa 16.1. Hanapin natin ang koepisyent ng kalidad ng propeller ng barkong "Engineer". Karagdagang kilala (tingnan ang § 4.12) D = 6.42 m; T = 1410 kN; v A = 8.5 m/s; z 0 = 0.630.

Gamit ang (16.13), tinutukoy namin ang load factor:

at ayon sa (16.16), kinakalkula namin ang kahusayan ng isang perpektong propulsion

Pagkatapos ay ang kadahilanan ng kalidad (16.18)

Halimbawa 16.2. Alamin natin ang kahusayan ng isang perpektong propulsion device na tumatakbo sa hangin. Ang paunang data ay pareho sa halimbawa 16.1.

Ang pagkuha ng pA = 1.23 * 103 t/m3, nakita namin

Halimbawa 16.3. Kalkulahin natin ang diameter ng isang perpektong air propulsion unit, katumbas ng kahusayan sa isang propulsion unit na tumatakbo sa tubig.

Mayroon kaming (tingnan ang halimbawa 16.1), C TA = 1.05, pagkatapos

Ang mga halimbawa 16.2 at 16.3 ay malinaw na nagpapaliwanag kung bakit hindi naka-install ang mga propeller sa mga barko at sasakyang-dagat: na may mga katanggap-tanggap na sukat, ang kanilang kahusayan ay magiging isang order ng magnitude na mas mababa kaysa sa kahusayan ng mga propeller, at upang matiyak ang katumbas na kahusayan, ang diameter ng propeller ay dapat na sa parehong pagkakasunud-sunod ng magnitude bilang ang haba ng sisidlan, na hindi katanggap-tanggap .

Ang pagbubukod ay ang SVPA at SEP, dahil sa kanilang amphibious na kalikasan, imposible ang pag-install ng hydraulic propulsors. Gayunpaman, ang kahusayan ng mga propeller ng mga barkong ito ay medyo mataas. Ang dahilan ay ang medyo malalaking sukat ng mga propeller at mas mataas na bilis.

Para sa sanggunian: ang pinakamahusay na mga propeller ng sasakyang panghimpapawid ay may kahusayan na 0 = 0.80.84, na mas malaki kaysa sa mga propeller sa kasong ito, hindi na kailangang gumawa ng mga hakbang upang maalis ang cavitation.

Mga Batayan ng teorya ng pakpak. Ang mga gumaganang elemento ng karamihan sa mga propulsor ng barko ay mga blades na gumagana sa prinsipyo ng isang pakpak na nagdadala ng pagkarga. Kapag ang isang pakpak ay gumagalaw sa isang likido, isang puwersa ng pag-angat na Y at isang puwersa ng pag-drag ng profile X ay bumangon dito. Ang una sa mga puwersang ito ay normal sa bilis, ang pangalawa ay nakadirekta kasama nito. Sa isang walang katapusang likido, ang profile resistance ay puro malapot.

Ang mga hydrodynamic na katangian (HDC) ng pakpak ay ipinakita sa anyo ng walang sukat na lift coefficients Su at drag coefficients Cx

kung saan ang S ay ang wing area sa plano; v -- bilis ng paggalaw.

Ang pangunahing geometric na katangian ng pakpak (Larawan 16.6): chord b, maximum na kapal ng profile e, deflection arrow e c. Ang mga huling dami ay mas madalas na ginagamit sa walang sukat na anyo: b = e/b at d c = e c /b at ayon sa pagkakabanggit ay tinatawag na relative thickness at relative curvature (deflection arrow).

Larawan 16.6 Profile ng pakpak

Figure 16.7 Hydrodynamic na katangian ng pakpak.

Ang pakpak ay maaaring magkaroon ng profile ng seksyon ng sasakyang panghimpapawid o segment, sa unang kaso ang maximum na kapal ay matatagpuan sa layo na 1b/3 mula sa papasok na gilid, sa pangalawang 1=0.5b. Para sa profile ibinigay na anyo Ang GDH ay nakasalalay lamang sa anggulo ng pag-atake a (Larawan 16.7). Sa pangkalahatang kaso, d c > 0, at, nang naaayon, ang anggulo ng zero lift b 0 > 0. Ang lift coefficient ay tumataas hanggang sa kritikal na anggulo ng pag-atake b = b cr, kung saan nangyayari ang paghihiwalay ng daloy, isang matalim na pagbaba sa Cy at ang pagtaas sa drag coefficient C X ay sinusunod.

Sa teorya ng propulsion, madalas na ginagamit ang kabaligtaran na kalidad ng profile sa isang perpektong likido e = 0.

Mga nilalaman ng artikulo

BARKO NG MGA POWER PLANT AT PROPULSIONS, mga kagamitan para sa pagtiyak ng paggalaw ng mga barko, bangka at iba pang sasakyang-dagat. Kasama sa mga propulsor ang isang propeller at isang paddle wheel. Bilang isang patakaran, ang mga steam engine at turbine, gas turbine at panloob na combustion engine, pangunahin ang diesel, ay ginagamit bilang mga planta ng kuryente sa barko. Ang malalaki at malalakas na dalubhasang sasakyang-dagat tulad ng mga icebreaker at submarino ay kadalasang gumagamit ng mga nuclear power plant.

Sa malas, si Leonardo da Vinci (1452–1519) ang unang nagmungkahi ng paggamit ng enerhiya ng singaw upang itulak ang mga barko. Noong 1705, pinatente ni T. Newcomen (England) ang unang medyo mahusay na steam engine, ngunit ang kanyang mga pagtatangka na gamitin ang reciprocating motion ng isang piston upang paikutin ang isang paddle wheel ay hindi nagtagumpay.

MGA URI NG PAG-INSTALL NG BARKO

Ang singaw ay isang tradisyonal na pinagmumulan ng enerhiya para sa pagpapaandar ng barko. Ang singaw ay ginawa sa pamamagitan ng pagsunog ng gasolina sa mga water tube boiler. Ang double-drum water-tube boiler ay kadalasang ginagamit. Ang mga boiler na ito ay may mga firebox na may mga dingding na pinalamig ng tubig, mga superheater, economizer, at kung minsan ay mga air preheater. Ang kanilang kahusayan ay umabot sa 88%.

Ang mga diesel ay unang lumitaw bilang marine engine noong 1903. Ang pagkonsumo ng gasolina sa marine diesel engine ay 0.25–0.3 kg/kWh, at ang mga steam engine ay kumokonsumo ng 0.3–0.5 kg/kWh depende sa disenyo ng makina, drive at iba pang mga tampok ng disenyo. Ang mga diesel, lalo na sa kumbinasyon ng isang electric drive, ay napaka-maginhawa para sa paggamit sa mga ferry at tugs, dahil nagbibigay sila ng mataas na kadaliang mapakilos.

Mga makina ng singaw ng piston.

Ang mga araw ng mga piston engine, na minsan ay nagsilbi sa iba't ibang layunin, ay tapos na. Sa mga tuntunin ng kahusayan, ang mga ito ay makabuluhang mas mababa sa parehong steam turbines at diesel engine. Sa mga barkong iyon na mayroon pa ring steam engine, ito ay mga compound machine: sunud-sunod na lumalawak ang singaw sa tatlo o kahit apat na cylinder. Ang mga piston ng lahat ng mga cylinder ay gumagana sa parehong baras.

Mga steam turbine.

Ang mga marine steam turbine ay karaniwang binubuo ng dalawang cascades: mataas at mababang presyon, na ang bawat isa ay umiikot sa propeller shaft sa pamamagitan ng reduction gearbox. Naka-on mga sasakyang pandagat madalas na karagdagang naka-install na maliliit na turbine para sa cruising mode, na ginagamit upang mapataas ang kahusayan, at kung kailan maximum na bilis ang mga malalakas na turbine ay nakabukas. Cascade mataas na presyon umiikot sa bilis na 5000 rpm.

Sa modernong mga barko ng singaw, ang tubig ng feed mula sa mga condenser ay ibinibigay sa mga heater sa pamamagitan ng ilang mga yugto ng pag-init. Ang pag-init ay ginawa ng init ng turbine working fluid at mga exhaust flue gas na dumadaloy sa paligid ng economizer.

Halos lahat ng auxiliary equipment ay electrically driven. Ang mga electric generator na pinapatakbo ng mga steam turbine ay karaniwang gumagawa ng 250 V na direktang kasalukuyang ginagamit din.

Kung ang kapangyarihan ay inilipat mula sa turbine patungo sa propeller sa pamamagitan ng isang gearbox, pagkatapos ay isang karagdagang maliit na turbine ay ginagamit upang matiyak ang reverse rotation (reverse rotation ng propeller). Ang kapangyarihan sa baras sa panahon ng reverse rotation ay 20-40% ng pangunahing kapangyarihan.

Ang electric drive mula sa turbine hanggang propeller ay napakapopular noong 1930s. Sa kasong ito, ang turbine ay umiikot sa isang high-speed generator, at ang nabuong kuryente ay ipinapadala sa mga low-speed electric motor na umiikot sa propeller shaft. Ang kahusayan ng paghahatid ng gear (gearbox) ay humigit-kumulang 97.5%, ang kahusayan ng electric drive ay halos 90%. Sa kaso ng isang electric drive, ang reverse rotation ay nakakamit sa pamamagitan lamang ng paglipat ng polarity.

Mga gas turbine.

Ang mga gas turbine ay lumitaw sa mga barko nang mas huli kaysa sa aviation, dahil ang pagtaas ng timbang sa paggawa ng mga barko ay hindi napakahalaga, at ang pakinabang na ito ay hindi lumampas sa mataas na gastos at pagiging kumplikado ng pag-install at pagpapatakbo ng mga unang gas turbine.

Ang mga gas turbine ay ginagamit sa mga barko hindi lamang bilang mga pangunahing makina; Ginagamit ang mga ito bilang mga drive para sa mga fire pump at auxiliary electric generator, kung saan kapaki-pakinabang ang kanilang mababang timbang, compactness at mabilis na pagsisimula. SA hukbong-dagat ang mga gas turbine ay malawakang ginagamit sa maliliit na high-speed na sasakyang-dagat: landing craft, minesweeper, hydrofoils; sa malalaking barko ginagamit ang mga ito upang makakuha ng pinakamataas na kapangyarihan.

Ang mga modernong gas turbine ay may katanggap-tanggap na antas ng pagiging maaasahan, mga gastos sa pagpapatakbo at produksyon. Dahil sa kanilang magaan na timbang, pagiging compact at mabilis na pagsisimula, sila ay sa maraming pagkakataon ay nakikipagkumpitensya sa mga diesel engine at steam turbine.

Mga makinang diesel.

Sa unang pagkakataon, ang diesel bilang marine engine ay na-install sa Vandal sa St. Petersburg (1903). Nangyari ito 6 na taon lamang matapos maimbento ni Diesel ang kanyang makina. Ang Vandal, na naglayag sa kahabaan ng Volga, ay may dalawang propeller; ang bawat propeller ay naka-mount sa parehong baras na may 75 kW electric motor. Ang kuryente ay nabuo ng dalawang diesel generator. Ang tatlong-silindro na diesel engine na may lakas na 90 kW bawat isa ay may pare-parehong bilis ng pag-ikot (240 rpm). Ang kapangyarihan mula sa kanila ay hindi maipadala nang direkta sa propeller shaft, dahil walang reverse.

Pinabulaanan ng trial operation ng Vandal ang pangkalahatang opinyon na ang mga diesel engine ay hindi maaaring gamitin sa mga barko dahil sa panganib ng vibrations at high pressures. Bukod dito, ang pagkonsumo ng gasolina ay 20% lamang ng pagkonsumo ng gasolina sa mga barko ng parehong displacement.

Pagpapakilala ng mga makinang diesel.

Sa sampung taon mula nang mai-install ang unang makinang diesel sa isang bangkang ilog, ang mga makinang ito ay sumailalim sa mga makabuluhang pagpapabuti. Ang kanilang kapangyarihan ay tumaas dahil sa isang pagtaas sa bilang ng mga rebolusyon, isang pagtaas sa diameter ng silindro, pagpapahaba ng piston stroke, pati na rin ang pag-unlad ng dalawang-stroke na makina.

Ang bilis ng umiiral na mga makina ng diesel ay mula 100 hanggang 2000 rpm; Ang mga high-speed na diesel engine ay ginagamit sa maliliit na high-speed na bangka at sa mga auxiliary diesel generator system. Ang kanilang kapangyarihan ay nag-iiba sa isang pantay na malawak na hanay (10–20,000 kW). Sa mga nagdaang taon, lumitaw ang mga supercharged na diesel engine, na nagpapataas ng kanilang kapangyarihan ng halos 20%.

Paghahambing ng mga makinang diesel sa mga makina ng singaw.

Ang mga diesel ay may kalamangan sa mga makina ng singaw sa maliliit na bangka dahil sa kanilang pagiging compact; bilang karagdagan, ang mga ito ay mas magaan na may parehong kapangyarihan. Ang mga diesel ay kumonsumo ng mas kaunting gasolina sa bawat yunit ng kapangyarihan; Totoo, ang diesel fuel ay mas mahal kaysa sa heating oil. Pagkonsumo diesel fuel maaaring mabawasan sa pamamagitan ng afterburning exhaust gases. Ang uri ng sasakyang-dagat ay nakakaimpluwensya rin sa pagpili ng planta ng kuryente. Ang mga makina ng diesel ay nagsisimula nang mas mabilis: hindi nila kailangang painitin. Ito ay isang napakahalagang bentahe para sa mga harbor ship at auxiliary o standby power units. Gayunpaman, mayroon ding mga pakinabang mga yunit ng steam turbine, na mas maaasahan sa operasyon, may kakayahang gumana nang mahabang panahon nang walang regular na pagpapanatili, at may mas mababang antas ng vibration dahil sa kawalan ng reciprocating motion.

Mga makinang pang-dagat na diesel.

Ang mga makinang pang-dagat na diesel ay naiiba sa iba pang mga makinang diesel sa mga pantulong na elemento lamang. Direkta o sa pamamagitan ng isang gearbox ay iniikot nila ang propeller shaft at dapat magbigay ng reverse rotation. Sa mga four-stroke engine, ginagawa ito ng karagdagang reverse clutch, na gumagana kapag kailangan ang reverse rotation. Sa two-stroke engine, ang reverse rotation ay mas simple dahil ang valve sequence ay tinutukoy ng posisyon ng piston sa kaukulang cylinder. Sa maliliit na makina, nakakamit ang reverse rotation gamit ang clutch at gear train. Ang ilang mga patrol ship at amphibian na wala pang 60 m ang haba ay may mga baligtad na propeller ( tingnan sa ibaba). Upang matiyak na ang bilis ng makina ay hindi lalampas sa ligtas na limitasyon, ang lahat ng mga makina ay nilagyan ng mga limitasyon ng bilis.

Electric traction.

Ang terminong "mga barko na may electric propulsion" ay tumutukoy sa mga barko kung saan ang isa sa mga elemento ng sistema para sa pag-convert ng enerhiya ng gasolina sa mekanikal na enerhiya ng pag-ikot ng propeller shaft ay isang electric machine. Ang isa o higit pang mga de-koryenteng motor ay direktang konektado sa propeller shaft o sa pamamagitan ng isang gearbox. Ang mga de-koryenteng motor ay pinapagana ng mga de-koryenteng generator na pinapatakbo ng isang steam o gas turbine o isang diesel engine. Naka-on mga submarino Kapag lumubog, ang mga de-koryenteng motor ay pinapagana ng mga baterya, at kapag nasa ibabaw, ng mga generator ng diesel. Ang mga de-koryenteng makina ng DC ay kadalasang naka-install sa mga maliliit at lubos na mapagmaniobra na mga sisidlan. Mga sasakyan AC ginagamit sa mga liner ng karagatan.

Mga barkong turboelectric.

Sa Fig. Ipinapakita ng Figure 1 ang isang diagram ng turboelectric drive na may instalasyon ng boiler para sa pagbuo ng singaw. Ang singaw ay nagiging turbine, na nagiging electric generator. Ang nabuong kuryente ay ibinibigay sa mga de-koryenteng motor na konektado sa propeller shaft. Karaniwan, ang bawat turbogenerator ay pinapagana ng isang de-koryenteng motor, na nagpapaikot sa propeller nito. Gayunpaman, ginagawang madali ng scheme na ito ang pagkonekta ng ilang de-koryenteng motor, at samakatuwid ay maraming propeller, sa isang turbogenerator.

Ang mga generator ng Marine AC turbine ay maaaring gumawa ng kasalukuyang na may dalas na mula 25–100% ng maximum, ngunit hindi hihigit sa 100 Hz. Ang mga alternating current generator ay gumagawa ng kasalukuyang may mga boltahe hanggang sa 6000 V, direktang kasalukuyang – ​​hanggang sa ~900 V.

Diesel-electric na sasakyan.

Ang diesel-electric drive ay mahalagang hindi naiiba sa turbo-electric drive, maliban na ang boiler plant at steam turbine ay pinalitan ng isang diesel engine.

Sa maliliit na barko, kadalasan ay may isang diesel generator at isang de-koryenteng motor bawat propeller, ngunit kung kinakailangan, maaari mong patayin ang isang diesel generator upang makatipid o mag-on ng karagdagang isa para tumaas ang lakas at bilis.

Kahusayan. Ang mga de-koryenteng motor ng DC ay gumagawa ng mas maraming torque sa mababang bilis kaysa sa mga turbine at diesel engine na may mekanikal na transmisyon. Bilang karagdagan, ang parehong direktang at alternating kasalukuyang motor ay may parehong metalikang kuwintas sa panahon ng parehong pasulong at pabalik na pag-ikot.

Ang pangkalahatang kahusayan ng turboelectric drive (ang ratio ng kapangyarihan sa propeller shaft sa fuel energy na inilabas bawat unit time) ay mas mababa kaysa sa kahusayan ng turbine drive, bagaman ang turbine ay konektado sa propeller shaft sa pamamagitan ng dalawang reduction gearbox. Ang turboelectric drive ay mas mabigat at mas mahal kaysa sa mekanikal na turbine drive. Ang pangkalahatang kahusayan ng isang diesel-electric drive ay humigit-kumulang kapareho ng sa isang mekanikal na turbine drive. Ang bawat uri ng drive ay may sariling mga pakinabang at disadvantages. Samakatuwid, ang pagpili ng uri ng propulsion system ay tinutukoy ng uri ng sasakyang-dagat at ang mga kondisyon ng pagpapatakbo nito.

Pagkabit ng electroinduction.

Sa kasong ito, ang kapangyarihan ay inililipat mula sa makina patungo sa propeller sa pamamagitan ng isang electromagnetic field. Sa prinsipyo, ang naturang drive ay katulad ng isang conventional asynchronous electric motor, maliban na ang parehong stator at ang armature ng electric motor sa isang electromagnetic drive ay ginawang umiikot; ang isa sa kanila ay konektado sa baras ng makina, at ang isa ay konektado sa baras ng propeller. Ang elementong nauugnay sa motor ay ang field winding, na pinapagana ng panlabas na DC source at lumilikha ng electromagnetic field. Ang elementong konektado sa propeller shaft ay isang short-circuited winding na wala panlabas na suplay ng kuryente. Ang parehong mga elemento ay pinaghihiwalay ng isang air gap. Ang umiikot na magnetic field ay nagpapasigla ng isang kasalukuyang sa paikot-ikot ng pangalawang elemento, na nagiging sanhi ng pag-ikot ng elementong ito, ngunit palaging mas mabagal (na may slip) kaysa sa unang elemento. Ang resultang metalikang kuwintas ay proporsyonal sa pagkakaiba sa mga bilis ng pag-ikot ng mga elementong ito. Ang pag-off sa kasalukuyang paggulo sa pangunahing paikot-ikot ay "nagdidiskonekta" sa mga elementong ito. Ang dalas ng pag-ikot ng pangalawang elemento ay maaaring iakma sa pamamagitan ng pagbabago ng kasalukuyang paggulo. Sa isang diesel engine sa isang barko, ang paggamit ng isang electromagnetic drive ay binabawasan ang mga vibrations dahil sa kawalan ng mekanikal na koneksyon sa pagitan ng engine at ng propeller shaft; na may ilang mga makina ng diesel, ang gayong pagmamaneho ay nagdaragdag sa kakayahang magamit ng barko sa pamamagitan ng paglipat ng mga propeller, dahil ang direksyon ng kanilang pag-ikot ay madaling baguhin.

Nuclear power plant.

Sa mga barko na may mga nuclear power plant, ang pangunahing pinagkukunan ng enerhiya ay isang nuclear reactor. Ang init na inilabas sa panahon ng fission ng nuclear fuel ay nagsisilbing pagbuo ng singaw, na pagkatapos ay pumapasok sa steam turbine. SA m. NUCLEAR ENERGY.

Ang planta ng reactor, tulad ng isang conventional steam boiler, ay naglalaman ng mga pump, heat exchanger at iba pang pantulong na kagamitan. Tampok nuclear reactor ay ang radioactive radiation nito, na nangangailangan ng espesyal na proteksyon para sa mga operating personnel.

Kaligtasan.

Ang napakalaking biological na proteksyon ay kailangang mai-install sa paligid ng reaktor. Ang karaniwang radiation shielding materials ay kongkreto, tingga, tubig, plastik at bakal.

May problema sa pag-iimbak ng likido at gas radioactive na basura. Ang mga likidong basura ay iniimbak sa mga espesyal na lalagyan, at ang mga gas na basura ay nasisipsip sa pamamagitan ng pag-activate uling. Ang basura ay dinadala sa pampang patungo sa mga pasilidad ng pag-recycle.

Ipadala ang mga nuclear reactor.

Ang mga pangunahing elemento ng isang nuclear reactor ay mga rod na may fissile material (fuel rods), control rods, coolant (coolant), moderator at reflector. Ang mga elementong ito ay nakapaloob sa isang selyadong pabahay at inayos upang matiyak ang isang kontroladong reaksyong nuklear at pag-alis ng nabuong init.

Ang gasolina ay maaaring uranium-235, plutonium, o isang halo ng pareho; ang mga elementong ito ay maaaring chemically bonded sa iba pang mga elemento at nasa likido o solid phase. Ang mabigat o magaan na tubig, mga likidong metal, mga organikong compound o gas ay ginagamit upang palamig ang reaktor. Ang coolant ay maaaring gamitin upang ilipat ang init sa isa pang gumaganang fluid at makagawa ng singaw, o maaari itong gamitin nang direkta upang paikutin ang turbine. Ang moderator ay nagsisilbi upang bawasan ang bilis ng mga neutron na ginawa sa isang halaga na pinaka-epektibo para sa reaksyon ng fission. Ang reflector ay nagbabalik ng mga neutron sa core. Ang moderator at reflector ay karaniwang mabigat at magaan na tubig, mga likidong metal, grapayt at beryllium.

Sa lahat ng sasakyang pandagat, sa una nuclear icebreaker"Lenin", sa unang cargo at pampasaherong barko na "Savanna" mayroong mga power plant na ginawa ayon sa isang dual-circuit scheme. Sa pangunahing circuit ng naturang reaktor, ang tubig ay nasa ilalim ng presyon hanggang sa 13 MPa at samakatuwid ay hindi kumukulo sa temperatura na 270 ° C, karaniwan para sa landas ng paglamig ng reaktor. Ang tubig na pinainit sa pangunahing circuit ay nagsisilbing isang coolant para sa paggawa ng singaw sa pangalawang circuit.

Ang mga likidong metal ay maaari ding gamitin sa pangunahing circuit. Ginamit ang scheme na ito sa submarino ng US Navy na Sea Wolf, kung saan ang coolant ay pinaghalong likidong sodium at likidong potassium. Ang presyon sa sistema ng naturang pamamaraan ay medyo mababa. Ang parehong kalamangan ay maaaring matanto sa pamamagitan ng paggamit ng paraffin-like organic substances - biphenyls at triphenyls - bilang isang coolant. Sa unang kaso, ang kawalan ay ang problema ng kaagnasan, at sa pangalawa, ang pagbuo ng mga resinous na deposito.

Mayroong mga single-circuit scheme kung saan ang gumaganang likido, na pinainit sa reaktor, ay nagpapalipat-lipat sa pagitan nito at ng pangunahing makina. Ang mga reactor na pinalamig ng gas ay gumagana gamit ang isang solong-circuit na disenyo. Ang gumaganang likido ay isang gas, halimbawa helium, na pinainit sa isang reaktor at pagkatapos ay pinaikot ang isang gas turbine.

Proteksyon.

Ang pangunahing tungkulin nito ay upang protektahan ang mga tripulante at kagamitan mula sa radiation na ibinubuga ng reaktor at iba pang mga elemento na nakikipag-ugnayan sa mga radioactive substance. Ang radiation na ito ay nahahati sa dalawang kategorya: mga neutron, na inilabas sa panahon ng nuclear fission, at gamma radiation, na ginawa sa core at sa mga activated na materyales.

Sa pangkalahatan, ang mga barko ay may dalawang containment shell. Ang una ay matatagpuan nang direkta sa paligid ng sisidlan ng reactor. Ang pangalawang (biological) na proteksyon ay sumasaklaw sa mga kagamitan sa paggawa ng singaw, mga sistema ng paglilinis at mga lalagyan ng basura. Ang pangunahing kalasag ay sumisipsip ng karamihan sa mga neutron at gamma radiation ng reaktor. Binabawasan nito ang radioactivity ng reactor auxiliary equipment.

Ang pangunahing proteksyon ay maaaring isang double-shell na selyadong tangke na may puwang sa pagitan ng mga shell na puno ng tubig at isang panlabas na kalasag na tingga na 2 hanggang 10 cm ang kapal na sinisipsip ng tubig ang karamihan sa mga neutron, at ang gamma radiation ay bahagyang hinihigop ng mga dingding ng pabahay. tubig at tingga.

Ang pangunahing pag-andar ng pangalawang proteksyon ay upang mabawasan ang radiation ng radioactive nitrogen isotope 16 N, na nabuo sa coolant na dumadaan sa reaktor. Para sa pangalawang proteksyon, ang mga lalagyan ng tubig, kongkreto, tingga at polyethylene ay ginagamit.

Kahusayan ng mga barko na may mga nuclear power plant.

Para sa mga barkong pandigma, ang halaga ng konstruksiyon at mga gastos sa pagpapatakbo ay hindi gaanong mahalaga kaysa sa mga bentahe ng halos walang limitasyong hanay ng cruising, higit na lakas at bilis ng mga barko, compact na pag-install at pagbabawas ng mga tauhan ng pagpapanatili. Ang mga bentahe na ito ng mga nuclear power plant ay humantong sa kanilang malawakang paggamit sa mga submarino. Ang paggamit ng atomic energy sa mga icebreaker ay makatwiran din.

MGA PROPULSION NG BARKO

May apat na pangunahing uri ng pagpapaandar ng barko: water-jet propulsion, paddle wheels, propellers (kabilang ang mga may guide nozzle) at wing propulsion.

Water jet propulsion.

Ang water jet ay mahalagang piston o centrifugal pump lamang na kumukuha ng tubig sa pamamagitan ng butas sa bow o ilalim ng barko at pinalalabas ito sa pamamagitan ng mga nozzle sa stern. Ang nilikha na thrust (thrust force) ay tinutukoy ng pagkakaiba sa dami ng paggalaw ng water jet sa labasan at pasukan sa propeller. Ang water-jet propulsion system ay unang iminungkahi at na-patent ni Toogood at Hayes sa England noong 1661. Nang maglaon, ang iba't ibang bersyon ng naturang makina ay iminungkahi ng marami, ngunit ang lahat ng mga disenyo ay hindi matagumpay dahil sa mababang kahusayan. Ang water-jet propulsion ay ginagamit sa ilang mga kaso kung saan ang mababang kahusayan ay binabayaran ng mga pakinabang sa iba pang aspeto, halimbawa para sa pag-navigate sa mababaw o barado na mga ilog.

Paddle wheel.

Ang paddle wheel mismo simpleng kaso- Ito ay isang malawak na gulong na may mga blades na naka-install sa paligid. Sa mas advanced na mga disenyo, ang mga blades ay maaaring paikutin na may kaugnayan sa gulong upang lumikha sila ng kinakailangang propulsive force na may kaunting pagkalugi. Ang axis ng pag-ikot ng gulong ay matatagpuan sa itaas ng antas ng tubig, at isang maliit na bahagi lamang nito ang lumubog, kaya sa anumang naibigay na sandali lamang ng ilang mga blades ang lumikha ng isang tulak. Ang kahusayan ng isang paddle wheel, sa pangkalahatan, ay tumataas sa pagtaas ng diameter; Ang mga halaga ng diameter na 6 m o higit pa ay hindi karaniwan. Ang bilis ng pag-ikot ng malaking gulong ay mababa. Ang mababang bilis ay tumutugma sa mga kakayahan ng mga unang makina ng singaw; Gayunpaman, sa paglipas ng panahon, ang mga kotse ay bumuti, ang kanilang mga bilis ay tumaas, at ang mababang bilis ng gulong ay naging isang malubhang balakid. Bilang isang resulta, ang mga gulong ng sagwan ay nagbigay daan sa mga propeller.

Mga propeller.

Maging ang mga sinaunang Egyptian ay gumamit ng tornilyo upang magbigay ng tubig mula sa Nile. Mayroong katibayan na sa medieval na Tsina, ang isang manu-manong hinimok na propeller ay ginamit upang itulak ang mga barko. Sa Europa, ang propeller ay unang iminungkahi bilang isang sistema ng pagpapaandar ng barko ni R. Hooke (1680).

Disenyo at katangian.

Ang isang modernong propeller ay karaniwang may ilang halos elliptical blades na pantay-pantay sa isang gitnang hub. Ang ibabaw ng talim na nakaharap pasulong, patungo sa busog ng sisidlan, ay tinatawag na higop, habang ang ibabaw na nakaharap sa likod ay tinatawag na discharge. Ang suction surface ng blade ay convex, ang discharge surface ay kadalasang halos flat. Sa Fig. Figure 2 schematically nagpapakita ng isang tipikal na talim ng propeller. Ang axial movement ng helical surface kada rebolusyon ay tinatawag na pitch p; produkto ng hakbang at bilang ng mga rebolusyon bawat segundo pn– bilis ng axial ng blade ng propeller na walang kapal sa isang non-deformable na medium. Pagkakaiba ( pn- v 0), saan v 0 - tunay na bilis ng ehe ng tornilyo, ay nagpapakilala sa sukatan ng deformability ng daluyan, na tinatawag na slip. Saloobin ( pn - v 0)/pn– kamag-anak na slip. Ang ratio na ito ay isa sa mga pangunahing parameter ng propeller.

Ang pinakamahalagang parameter na tumutukoy sa mga katangian ng pagganap ng isang propeller ay ang ratio ng propeller pitch sa diameter nito. Ang susunod na kahalagahan ay ang bilang ng mga blades, ang kanilang lapad, kapal at hugis, hugis ng profile at disk ratio (ang ratio ng kabuuang lugar ng mga blades sa lugar ng bilog na nakapalibot sa kanila) at ang ratio ng hub diameter sa diameter ng propeller. Ang mga saklaw ng pagkakaiba-iba ng mga parameter na ito na nagbibigay ng mahusay na mga katangian ng pagganap ay natukoy sa eksperimento: pitch ratio (ratio ng propeller pitch sa diameter nito) 0.6–1.5, ratio ng maximum na lapad ng blade sa diameter ng propeller 0.20–0.50, ratio ng maximum na kapal ng blade malapit sa bushings sa diameter 0.04-0.05, ratio ng bushing diameter sa screw diameter 0.18-0.22. Ang hugis ng talim ay karaniwang hugis-itlog, at ang hugis ng profile ay maayos na naka-streamline, na halos kapareho ng profile ng isang pakpak ng eroplano. Ang mga sukat ng modernong propeller ay nag-iiba mula 20 cm hanggang 6 m o higit pa. Ang kapangyarihan na binuo ng propeller ay maaaring isang maliit na bahagi ng isang kilowatt, o maaari itong lumampas sa 40,000 kW; alinsunod dito, ang bilis ng pag-ikot ay mula 2000 rpm para sa maliliit na turnilyo hanggang 60 para sa malalaking turnilyo. Ang kahusayan ng magagandang propeller ay 0.60-0.75, depende sa pitch ratio, ang bilang ng mga blades at iba pang mga parameter.

Aplikasyon.

Ang mga barko ay nilagyan ng isa, dalawa o apat na propeller, depende sa laki ng barko at sa kinakailangang kapangyarihan. Ang isang solong propeller ay nagbibigay ng mas mataas na kahusayan dahil walang interference at bahagi ng enerhiya na ginugol sa pagtutulak ng sisidlan ay nakuhang muli ng propeller. Ang pagbawi na ito ay mas mataas kung ang propeller ay naka-install sa gitna ng wake sa likod lamang ng sternpost. Maaaring makamit ang ilang pagtaas sa puwersa ng propulsive gamit ang split rudder, kung saan ang itaas at ibabang bahagi ng timon ay bahagyang pinalihis sa magkasalungat na direksyon (naaayon sa pag-ikot ng propeller) upang magamit ang transverse component ng jet velocity pagkatapos ang propeller upang lumikha ng karagdagang bahagi ng puwersa sa direksyon ng paggalaw ng sisidlan. Ang paggamit ng ilang mga propeller ay nagpapataas ng kakayahang magamit ng sasakyang-dagat at ang kakayahang umikot nang hindi gumagamit ng mga timon, kapag ang mga propeller ay lumikha ng diin sa iba't ibang direksyon. Bilang isang patakaran, ang pag-reverse ng thrust (pagbabago ng direksyon ng pagkilos ng propulsive force sa kabaligtaran) ay nakakamit sa pamamagitan ng pag-reverse ng pag-ikot ng mga propeller engine, ngunit mayroon ding mga espesyal na reversible screws na nagbibigay-daan sa iyo upang baligtarin ang thrust nang hindi binabago ang direksyon. ng pag-ikot ng mga shaft; ito ay nakakamit sa pamamagitan ng pag-ikot ng mga blades na may kaugnayan sa hub gamit ang isang mekanismo na matatagpuan sa hub at hinihimok sa pamamagitan ng isang guwang na baras. Ang mga propeller ay gawa sa bronze, cast mula sa bakal o cast iron. Ang manganese alloy bronze ay ang ginustong haluang metal para sa mga aplikasyon ng tubig-alat dahil ito ay lubos na nakakagiling at may mahusay na pagtutol sa cavitation at pag-atake ng tubig-alat. Ang mga high-speed supercavitating propeller, kung saan ang buong suction surface ay inookupahan ng isang cavitation zone, ay dinisenyo at nilikha. Sa mababang bilis, ang mga naturang propeller ay may bahagyang mas mababang kahusayan, ngunit ang mga ito ay mas mahusay kaysa sa mga maginoo sa mataas na bilis.

Screw na may guide nozzle.

Ang isang tornilyo na may nozzle - isang regular na tornilyo na naka-install sa isang maikling nozzle - ay naimbento ng German engineer na si L. Kort. Ang nozzle ay mahigpit na konektado sa katawan ng barko o ginawa gamit ito bilang isang piraso.

Prinsipyo ng pagpapatakbo.

Ilang mga pagtatangka ang ginawa upang mag-install ng turnilyo sa isang tubo upang mapabuti ang pagganap nito. Noong 1925, ibinuod ni Cort ang mga resulta ng mga pag-aaral na ito at makabuluhang pinahusay ang disenyo: ginawa niyang isang maikling nozzle ang tubo, ang diameter nito sa pumapasok ay mas malaki, at ang hugis ay tumutugma sa airfoil. Natuklasan ni Cort na ang disenyong ito ay nagbibigay ng makabuluhang higit na thrust para sa isang naibigay na kapangyarihan kumpara sa mga maginoo na propeller, dahil ang jet na pinabilis ng propeller ay pinaliit sa mas mababang lawak sa pagkakaroon ng isang nozzle (Fig. 3). Sa parehong mga rate ng daloy, ang bilis sa likod ng turnilyo na may nozzle ( v 0 + ikaw u). Kaugnay nito, ang mga propeller na may nozzle ay mas madalas na naka-install sa mga tugs, trawler at mga katulad na sasakyang-dagat na humihila ng mabibigat na load sa mababang bilis. Para sa gayong mga sisidlan, ang pakinabang sa bawat yunit ng kapangyarihan na nilikha ng isang propeller na may nozzle ay maaaring umabot sa 30-40%. Sa mga high-speed vessel, ang propeller na may nozzle ay walang kalamangan, dahil ang maliit na pakinabang sa kahusayan ay nawala dahil sa pagtaas ng drag sa nozzle.

Mga wing propeller.

Ang nasabing propulsion device ay isang disk kung saan matatagpuan ang 6-8 spade-shaped blades sa kahabaan ng periphery na patayo sa eroplano ng disk. Ang disk ay naka-install na flush sa ilalim ng barko, at ang mga propeller blades lamang ang ibinaba sa daloy. Ang disk na may mga blades ay umiikot sa axis nito, at, bilang karagdagan, ang mga blades ay nagsasagawa ng rotational o oscillatory motion na nauugnay sa kanilang longitudinal axis. Bilang resulta ng mga rotational at oscillatory na paggalaw ng mga blades, ang tubig ay pinabilis sa kinakailangang direksyon, at isang paghinto ay nilikha para sa paggalaw ng sisidlan. Ang ganitong uri ng propulsion ay may kalamangan sa propeller at paddle wheel, dahil maaari itong lumikha ng thrust sa anumang nais na direksyon: pasulong, paatras at kahit patagilid nang hindi binabago ang direksyon ng pag-ikot ng makina. Samakatuwid, upang makontrol ang mga barko na may paddle propulsion, walang mga timon o iba pang mekanismo ang kinakailangan. Bagaman hindi maaaring palitan ng mga propeller ng vane ang mga propeller sa mga tuntunin ng versatility, medyo epektibo ang mga ito sa ilang mga espesyal na aplikasyon.

Panitikan:

Akimov R.N. atbp. Direktoryo mekaniko ng barko . M., 1973–1974
Samsonov V.I. atbp. Marine internal combustion engine. M., 1981
Ovsyannikov M.K., Petukhov V.A. Mga halamang pang-dagat na diesel(sp.). L., 1986
Artyushkov L.S. atbp. Mga propulsor ng barko. L., 1988
Batyrev A.N. atbp. Shipborne nuclear installation ng mga dayuhang bansa. St. Petersburg, 1994



Ang gumagalaw ay isang aparato ng barko na, gamit ang gawain ng makina, ay lumilikha ng isang thrust sa tubig - isang puwersa na may kakayahang ilipat ang barko sa isang tiyak na direksyon.

Ang mga propulsor ng mga barko na may makinang makina ay nahahati sa lobed At jet ng tubig.

Kasama sa mga propulsor ng blade ship mga propeller, mga propulsor ng pakpak At mga gulong sa sagwan, na lumilikha ng thrust force sa pamamagitan ng paghahagis ng jet ng tubig gamit ang kanilang mga blades sa direksyon na kabaligtaran sa paggalaw ng sisidlan.

Ang mga water-jet propulsor ay lumilikha ng thrust sa pamamagitan ng pagtatapon ng tubig na kinuha ng isang espesyal na bomba. Dahil ang parehong blade at water-jet propulsors ay lumikha ng puwersang nagtutulak dahil sa reaksyon ng mga masa ng tubig na itinapon pabalik, sila ay tinatawag na reaktibo. Sa mga propulsor ng barko, ang mga propeller ang pinakamalawak na ginagamit.

Propeller(Fig. 130) ay may mula tatlo hanggang anim na blades (karaniwan ay apat o lima), na naka-mount sa radially sa hub.

Ang mga ibabaw ng mga blades na nakaharap sa bow ng sisidlan ay tinatawag na suction surface, ang mga nakaharap sa stern ay tinatawag na discharge surfaces.

Depende sa direksyon ng pag-ikot ng generatrix ng helical surface, ang mga turnilyo ng kanan at kaliwang pag-ikot ay nakikilala. Kung ang tingin ng nagmamasid ay nakadirekta patayo sa propeller disk, kung gayon para sa isang right-hand rotation propeller ang kanang gilid ng talim, na matatagpuan patayo pataas, ay mas malayo sa tagamasid kaysa sa kaliwa. Para sa isang kaliwang kamay na propeller -

kanin. 130. Propeller (a) at diagram ng operasyon nito (b).

1 - hub; 2 - talim; 3 - fairing. V sa - peripheral na bilis ng elemento

blades; ν - bilis ng pagsasalin ng paggalaw ng propeller kasama ng

sa pamamagitan ng barko; Ang V ay ang resultang bilis mula sa pagdaragdag ng mga bilis na Vв at ν; α - anggulo sa pagitan ng nagresultang bilis V at chord ng blade element (anggulo ng pag-atake); Ang R ay ang puwersa ng pag-angat na nagmumula sa elemento ng talim; P - propeller thrust (pahalang na bahagi ng puwersa R); T - circumferential component ng mga puwersang kumikilos sa propeller

Ang mga propeller ay gawa sa hindi kinakalawang na asero, tanso, tanso at ang kanilang mga haluang metal, pati na rin ang nylon, nylon at fiberglass (pangunahin para sa maliliit na barko).

Ang propeller ay nailalarawan sa pamamagitan ng mga sumusunod na geometric na elemento: diameter - tinutukoy depende sa posibleng lalim ng paglulubog ng propeller shaft axis (kadalasan, ang diameter ng propeller ay hindi lalampas sa 70% ng draft ng barko kapag ganap na na-load); ang pinakamalaking mga tornilyo ay may diameter na hanggang 9-10 m; disk ratio - ang ratio ng lugar ng lahat ng propeller blades sa lugar ng propeller disk; maaaring higit sa isa, ngunit para sa mga propeller ng mga barkong pang-dagat ay karaniwang katumbas ng 0.45-0.60; propeller pitch- pitch ng helical surface na bumubuo sa discharge surface ng propeller blade.

Sa suction side ng blade, kapag mabilis na umiikot ang propeller, dahil sa pagtaas ng bilis ng paparating na daloy ng tubig, nalilikha ang vacuum, at habang tumataas ang bilis ng pag-ikot, ang presyon ay maaaring bumaba nang labis na kahit na sa malamig na tubig. , nagsisimulang mabuo ang mga bula ng hangin (alam na sa pagbaba ng presyon, bumababa ang kumukulo ng tubig) .

kanin. 131. Action diagram Fig. 132. Propulsion attachment

gabay sa manibela

Tinatawag itong kumukulo ng malamig na tubig sa suction side ng blade cavitation. Ang paunang yugto ng cavitation ay lubhang mapanganib para sa mga propeller, dahil ang mga bula ng hangin na lumalabas kapag kumukulo ang tubig, pumapasok sa isang zone ng mas mataas na presyon, agad na nag-condense at gumagawa ng malakas na hydraulic shocks sa talim ng propeller, na nagiging sanhi ng pagguho (lokal na pitting ng ibabaw). Sa ilalim ng mga kundisyong ito, hindi katanggap-tanggap ang pagpapatakbo ng propeller. Gayunpaman, habang ang bilis ng pag-ikot ng propeller ay lalong tumataas, ang cavitation zone ay kumakalat sa buong talim at kahit na lumampas dito - ang tinatawag na pangalawang yugto ng cavitation ay nagsisimula, na hindi nagdudulot ng panganib sa lakas ng propeller, ngunit medyo binabawasan ang kahusayan nito.

Upang alisin ang cavitation, dagdagan ang lapad (lugar) ng mga blades at isawsaw ang propeller nang mas malalim; bilang karagdagan, ang mga propeller ay ginawa gamit ang variable na pitch (binababa ito patungo sa puwit at dulo ng talim). Kapag nagdidisenyo ng mga high-speed propeller, kung ang cavitation ay ganap na tinanggal ng teknikal na dahilan imposible, ang mga kondisyon para sa ganap na binuo na cavitation ay nilikha (sa ikalawang yugto).

Upang mapataas ang kahusayan ng mga propeller, ginagamit ang mga guide nozzle at propulsive attachment sa timon.

Ang mga guide nozzle ay maaaring maayos o umiinog at ngayon ay ginagamit hindi lamang sa maliliit na barko at tugs, kung saan sila ay lalong epektibo, kundi pati na rin sa malalaking sasakyang pang-transportasyon. Ang nozzle, na may cross-sectional profile na katulad ng sa pakpak, ay lumilikha ng karagdagang suporta kapag gumagalaw ang tubig, tulad ng makikita mula sa force diagram na ipinapakita sa Fig. 9.29. Bilang karagdagan, ang nozzle ay nagpapabuti sa mga kondisyon ng propeller, bilang isang resulta kung saan ang bilis ng dumadaloy na tubig ay tumataas, ang mga pagkawala ng dulo mula sa tubig na dumadaloy sa gilid ng talim ay nabawasan at, dahil dito, ang kahusayan ng propeller ay tumataas (pataas hanggang 20-30%). Ang paggamit ng isang guide nozzle ay nagpapataas ng bilis ng 2-4%.

Ang isang mahalagang bentahe ng nozzle ay ang equalization ng velocity field sa propeller disk, na binabawasan ang load sa shaft line.

Propulsion attachment sa manibela (Larawan 132) ay kinokontrol ang daloy ng tubig sa likod ng hub at pinatataas ang kahusayan, pati na rin pinapabuti ang mga kondisyon ng pagtatrabaho ng manibela.

Nakokontrol na pitch propeller (CPP) may mga blades na umiikot sa paligid ng kanilang vertical axis. Maaari silang mai-install sa anumang anggulo, na bumubuo ng pitch na kinakailangan para sa isang naibigay na mode ng pagpapatakbo ng sisidlan. Pinapayagan ng CVS hindi lamang ang pinaka-kapaki-pakinabang na paggamit ng makina ng barko iba't ibang kondisyon operasyon, ngunit din upang hawakan ito sa lugar nang hindi pinapatay ang makina, kung ang lahat ng mga blades ay matatagpuan sa eroplano ng propeller disk sa tinatawag na neutral na posisyon, o upang i-reverse (reverse) nang hindi binabago ang direksyon ng pag-ikot ng baras ng makina. Ang huling pangyayari ay lalong mahalaga kapag gumagamit ng hindi nababaligtad na mga pangunahing makina (gas at steam turbines), dahil ginagawang posible na maiwasan ang mga reverse turbine o reversible clutches na kinakailangan sa kasong ito.

Ang umiikot na propeller ay binubuo ng isang hub, umiikot na mga blades, isang blade rotating mechanism na matatagpuan sa hub, isang pitch change mechanism (PVM) sa hulihan na dulo ng vessel, at isang blade rotating mechanism drive na matatagpuan sa shaft line.

Ang MISH ay kinokontrol nang malayuan mula sa wheelhouse at mula sa mga pakpak ng navigation bridge.

Mekanismo ng pag-ikot ng talim(Fig. 133) ay binubuo ng isang slider at connecting rods na konektado sa crank disks kung saan ang mga blades ay nakakabit. Ang puwersa para sa pag-on ng mga blades ay ipinapadala sa pamamagitan ng baras sa propeller shaft sa slider, at mula dito sa pamamagitan ng mga connecting rod sa mga crank disk, na, umiikot, i-on ang mga blades.

kanin. 133. Crankshaft propeller diagram.

1 - slider; 2 - pagkonekta baras; 3 - crank disk; 4 - pamalo; 5 - piston;

6 - spool regulator; 7 - control drive; 8 - bomba ng langis;

9 - de-kuryenteng motor; 10 - tangke ng langis

Ang paggalaw ng baras, sa dulo kung saan matatagpuan ang piston, ay ipinadala ng presyon ng langis (maaari itong ibigay sa ilalim ng isa o sa kabilang panig ng piston, depende sa kinakailangang direksyon ng pagbabago sa pitch). Ang operating oil pressure ay nilikha ng isang high-pressure oil pump (2.0 MPa o 20 kgf/cm2), na pinapagana ng propeller shaft o isang espesyal na de-koryenteng motor. Ang direksyon ng supply ng langis ay binago ng isang spool device, ang drive nito ay konektado sa control station sa wheelhouse.

Ang paggamit ng mga rotary propeller ay nagbibigay-daan, sa pamamagitan ng pagtaas ng kahusayan ng engine sa ilalim ng iba't ibang mga kondisyon ng operating, upang mabawasan ang pagkonsumo ng gasolina ng 10-15% at dagdagan ang average na bilis ng pagpapatakbo ng 2-3%. Ang kakayahang mabilis na lumipat mula pasulong patungo sa reverse ay nagpapabuti sa kadaliang mapakilos ng sasakyang-dagat at binabawasan ang run-out sa panahon ng emergency na pagpepreno ng humigit-kumulang 1.5 beses, sa gayon ay tumataas ang kaligtasan sa pag-navigate. Ang isang mahalagang bentahe ng rotary propeller ay ang mga naaalis na blades nito ay madaling mapalitan nang hindi inaalis ang sasakyan sa serbisyo.

Ang mga disadvantages ng rotary propellers ay kinabibilangan ng pagiging kumplikado ng disenyo, mas mataas na gastos at bahagyang mas mababa (sa pamamagitan ng 1-3%) na kahusayan kaysa sa fixed-pitch propeller dahil sa mas malaking diameter ng hub kung saan matatagpuan ang mekanismo ng pag-ikot. Gayunpaman, sa kabila ng mga pagkukulang na ito, ang isang CV propeller ay isang promising na uri ng propulsion hindi lamang para sa mga field at teknikal na sasakyang-dagat, kundi pati na rin para sa malalaking sasakyang pang-transportasyon: isang 7.5 m diameter CV propeller ay naka-install sa malalaking kapasidad na mga tanker, isang 6.8 m diameter sa isang nuclear lighter carrier, at isang 6.8 m diameter sa isang dry-cargo gas turbine ship na may diameter na 5.6 m Ang diameter ng pinakamalaking propeller propeller ay umaabot sa 9 m.

kanin. 134. Vane propulsion at ang operation diagram nito

Wing propeller(Larawan 134) ay isang disk mounted flush na may ilalim na kalupkop at hinihimok sa pag-ikot sa paligid ng vertical axis ng makina ng barko. Kasama ang circumference ng disk, patayo dito, mayroong apat hanggang walong blades na nahuhulog sa tubig, ang bawat isa ay umiikot kasama ang disk, pati na rin sa paligid ng sarili nitong axis. Sa pamamagitan ng naaangkop na pag-install ng drive upang makontrol ang pag-ikot ng bawat talim sa paligid ng axis nito, posible na lumikha ng isang paghinto sa anumang direksyon habang pinapanatili ang parehong direksyon ng pag-ikot ng disk (tingnan ang diagram sa Fig. 134). Samakatuwid, ang mga barko na nilagyan ng paddle propulsion system ay walang mga timon. Sa kabila ng pagiging kumplikado ng pagmamanupaktura at mababang kahusayan, ang mga propulsor ng vane ay kailangang-kailangan sa mga sasakyang iyon na nangangailangan ng mataas na kakayahang magamit sa mababang bilis (mga lumulutang na crane, tugs, atbp.). Ang wing propulsion ay kinokontrol mula sa wheelhouse at mula sa mga pakpak ng navigation bridge.