Вы думаете, что гребной винт это скучно? О, вы глубоко ошибаетесь. Мы лишь немного коснулись вопросов расчета гребных винтов, кавитации, работы винта в насадке (ссылки активны) и.т.д. Тема далеко не раскрыта, ибо...
Таки-да кольцевые насадки являются наиболее старым видом устройств, повышающих эффективность работы гребного винта. Как уже писалось такие насадки были изобретены немецким инженером Людвигом Кортом в 1930-е гг. и называются насадками Корта или кольцевыми насадками. В наши дни подобные насадки также продолжают использоваться на судах, где при малых скоростях хода требуется повышенный упор гребного винта.
Почему на малых скоростях хода? Потому, что на скорости более 10 узлов насадка начинает создавать свое сопротивление, которое сводит на нет весь выигрыш. Потому, насадка Корта все еще активно используется на судах, но только тех, которым требуется высокая тяга и которые движутся на малых скоростях, например, буксиры и траулеры.
Но есть и другие решения, применимые на больших судах (правда, не всегда их действие основано на "эффекте Корта"):
Во первых иногда используется винт с "петлевыми" лопастями
Есть винты с "концевыми шайбами" на концах лопастей или загнутыми кромками (типа Keppel, CFT, TVF или HEFA) Все эти решения позволяют "отодвинуть" срыв потока с конца лопасти.
Но большее распространение получили именно насадки, которые устанавливают перед винтом.
Ее предком является "полупреднасадка" проф. Шнееклота или стабилизаторы потока в виде стационарных лопастей перед винтом.
Статор в виде ряда лопаток, закрепленных в кормовой части корпуса безусловно тоже создает дополнительное сопротивление движению судна. Однако создаваемый лопастями несимметричный поток создает более благоприятные условия для вращения винта и, таким образом, повышает его эффективность. Иногда небольшие лопасти размещают на ступице винта, что тоже дает свой эффект.
На самом деле тема гораздо обширнее и интереснее, особенно если коснуться винтов подводных лодок, которые имеют массу "специфичных" требований (особенно по шумности).
Начнем с того, что винты двухвинтовой ПЛ вращаются в противоположные стороны, чтобы не создавался кренящий момент (для обычного водоизмещающего корабля это не так критично, а вот для подводной лодки это важно).
Винты могут вращаться "в наружу" и "вовнутрь" (как когда-то говорил мой знакомый-подводник). Есть ли разница? Оказывается есть. Во многом это зависит от формы корпуса. Изменение направления вращения может привести к заметному увеличению или уменьшению скорости хода судна, причем рациональное направление вращения устанавливается путем испытания модели судна. Обычно, при эксплуатации предпочтительным считается наружное вращение, так как судно лучше слушается руля, к винту реже попадают плавающие предметы, например льдины (но есть и исключения).
Винты трехвинтовой ПЛ вращаются в разные стороны, при этом необходимо просчитать их с учетом соображений, изложенных выше; средний винт может вращаться в любую сторону, но его работу приходится учитывать, особенно в подводном положении.
Если у судна четыре винта - проблем нет (но для подводной лодки это экзотика). Длительные исследования привели к изобретению "почти безкавитационного" винта, который дает минимум шума. Это винт с большим углом откидки и саблевидносьью лопастей винта.
Винт подводной лодки, как правило сейчас имеет большой угол откидки (более 25 градусов), и лопасть у него "серповидная".
Наверное, не стоит "грузить" читателей теорией связанной с шумом ПЛ (там масса нюансов). Если очень коротко, то шумов много, и одной из составляющих является шумность винтов.
Как у нас обстоит дело писать не буду, а у американцев с 1968 года работает большая команда (около 200 специалистов). Про подводную лодку "Альбакор" мы уже писали.
Появление соосных винтов, вращающихся в разные стороны - как раз результат работы над "Альбакором".
В последнее время широкое применение в зарубежной практике проектирования движителей получило спрямляющее колесо — контрвинт Грима (по имени автора-изобретателя — профессора из ФРГ), назначением которого является утилизация (до 65%) энергии закрученной винтом струи. Свободно вращающееся колесо-ротор имеет 9 лопастей и устанавливается на гребном валу сразу за винтом. Диаметр колеса составляет примерно 1,2 D, частота вращения его — 30—50% частоты вращения гребного винта. Лопасти колеса имеют комбинированный профиль: на радиусах в пределах струи винта — типа лопаток гидротурбин, а на внешних радиусах — форму сечений лопастей винта. Благодаря такой профилировке гребной винт с этим устройством создает дополнительный упор до 5—10%. Соответственно экономится мощность ЭУ, поданным натурных испытаний ряда судов, порядка 9—15% — в зависимости от гидродинамической нагрузки движителя. Важно, что при установке «Колеса Грима» маневренные характеристики судна практически не изменяются, значительно снижается уровень вибрации корпуса в кормовой оконечности. Это позволяет устанавливать устройство как на проектируемых, так и на уже эксплуатируемых судах.
Тему можно продолжать и продолжать, и ежели чего забыл, то уж простите )))