Гребной винт устанавливается на гребном валу, который приводится во вращение главной судовой машиной. Вращаясь в воде, винт подвергается действию силы реакции воды, воспринимаемой его лопастями.
Эта сила, называемая, УПОРОМ ВИНТА, приводит в движение судно, таким образом, гребной винт является устройством, преобразующим механическую энергию, вырабатываемую главным двигателем, в энергию движения судна, преодолевающего сопротивление воды.
Гребной винт состоит из ступицы и лопастей. Число лопастей, их форма и ширина берутся различными в зависимости от нагрузки и назначения гребного винта. У буксирных судов, где требуется создание большого упора, при сравнительно небольших скоростях, лопасти гребного винта делают широкими.
У морских грузовых судов с умеренными скоростями хода (10-11 узлов) лопасти винта нешироки и имеют форму эллипса в развёртке. Двухлопастные винты ставят обычно на парусно-моторных судах. На двух винтовых судах чаще всего ставят винты трёхлопастные, а на одновинтовых судах – четырёх лопастные. Более четырёх лопастей у винтов, делают не так часто, так как это сильно увеличивает сопротивление вращению винта.
Лопасти гребных винтов могут изготавливаться (отливаться) заодно со ступицей или отдельно. В последнем случае они крепятся к ступице, при помощи болтов или шпилек. Винты со съёмными лопастями применяются на ледоколах и судах арктического плавания.
Основные элементы гребного винта: диаметр, шаг, число лопастей и число оборотов в минуту. Действие гребного винта подобно действию обыкновенного винта. Так, гребной винт с тремя лопастями подобен обыкновенному винту с тремя заходами нарезки.
Если бы гребной винт вращался в твёрдой среде, как обыкновенный винт вращается в гайке, то судно продвинулось бы за каждый оборот винта на расстояние, равное шагу винта.
ШАГОМ ВИНТА называется шаг винтовой поверхности, являющейся рабочей поверхностью лопастей гребного винта.
ВИНТОВОЙ ПОВЕРХНОСТЬЮ называется поверхность, получаемая при движении отрезка прямой вдоль некоторой оси и одновременном вращении отрезка вокруг этой оси.
Так как гребной винт, работающий за кормой судна, находится в жидкой среде, которая под давлением винта несколько подаётся и отступает назад, то судно за один оборот винта подвигается вперёд на расстояние, меньше шага винта.
Разность между этими расстояниями называется СКОЛЬЖЕНИЕМ ВИНТА.
Скольжение обычно выражают в процентах от того расстояния, которое винт прошёл бы в твёрдой среде. Если известны скорость хода судна, шаг винта и число оборотов гребного вала в минуту, то можно найти скольжение винта.
При высоких скоростях движения лопасти винта относительно воды (эта скорость складывается из скорости вращения винта и скорости поступательного движения судна) у тыловой поверхности лопасти начинают образовываться вихри, создающие область пониженного давления.
При достаточно больших скоростях давление в этой области снижается настолько, что вода начинает испаряться и совместно с пузырьками воздуха образует у спинки лопасти паровой мешок, нарушающий сплошность потока. При этом упор винта резко уменьшается, так же, как и к.п.д. винта.
Таким образом, повышение числа оборотов винта сверх некоторого критического уже не даёт увеличения упора, а, наоборот, может привести к его уменьшению.
Явление разрыва сплошности потока воды, проходящего через винт, в результате чего винт работает в среде пониженного давления, называется КАВИТАЦИЕЙ.
Помимо понижения к.п.д. винта и уменьшения упора винта, при кавитации происходит одновременно интенсивное разрушение поверхности лопастей винта (особенно с тыловой стороны), называемое ЭРОЗИЕЙ.
Причины эрозии до настоящего времени, точно не установлены. Существуют предположения, объясняющие эрозию частыми ударами воды о лопасть, а также химическими процессами, возникающими под влиянием разряжения.
Таким образом, кавитация представляет собой чрезвычайно вредное явление. Одним из способов борьбы с этим явлением служит уширение лопастей винта и увеличение дискового отношения, чем достигается уменьшение удельного давления на лопасти.
Однако только по величине удельного давления нельзя судить о том, будет ли кавитировать винт или нет. Для проверки этого существуют специальные способы расчёта.
Винты регулируемого шага.
На ряде морских транспортных судов устанавливаются винты регулируемого шага (ВРШ). Их основным преимуществом по сравнению с винтами неизменяемого шага является возможность получить без изменения направления вращения двигателя любое заданное значение упора – от максимального положительного до нуля и далее до максимально отрицательного.
Иными словами, при помощи ВРШ можно осуществлять реверс с полного переднего на полный задний ход без изменения направления вращения главного двигателя и гребного винта.
Это позволяет устанавливать на суда нереверсивные главные двигатели, изменять скорость хода судна и направление движения с мостика, достигать максимальной скорости хода и полностью останавливать судно при работающих главных двигателях.
В современных условиях ВРШ необходимы для любого судна уже потому, что они позволяют двигателю работать при полной мощности и полном числе оборотов, т.е. без перегрузки.
К недостаткам винтов регулируемого шага, следует отнести усложнённые линии валопровода и конструкции гребного винта и некоторое уменьшение (на 2-3%) к.п.д. винта вследствие необходимости иметь ступицу большего диаметра, чем у обычных винтов.
Однако указанные недостатки незначительны по сравнению с отмеченными достоинствами при эксплуатации ВРШ.
В зависимости от направления вращения образующей винтовой поверхности различают винты правого и левого вращения.
Если встать за кормой лицом к носу судна, то гребной винт, который при вращении по часовой стрелке движется вперёд, т.е. гонит воду на наблюдателя, называется правым винтом.
Винт, движущийся вперёд от наблюдателя, при вращении против часовой стрелки, называется левым винтом.
У двух винтовых судов с различным направлением вращения гребных валов один винт должен быть правым, а другой левым.
Материалом для изготовления гребных винтов служат сталь, бронза и чугун. Наилучшими качествами обладают бронзовые винты. Для отливки бронзовых винтов применяют марганцовистую бронзу, содержащую примерно 58% красной меди, 40% цинка, 1% марганца и небольшое количество олова. Чугунные винты наиболее дёшевы, однако они тяжелы и подвержены поломкам. На судах, плавающих в тяжёлых, ледовых условиях применяют стальные винты.
Статья и фото: “Журнал Морского Волка”
Если Вам понравилась статья, не забудьте поставить оценку. Подписывайтесь на канал, пишите комментарии, задавайте вопросы.
