Аналіз стану проблеми проектування рушійного комплексу «гребний гвинт-направляюча насадка» з оптимальними гідродинамічними якостями
##plugins.themes.bootstrap3.article.sidebar##
##plugins.themes.bootstrap3.article.main##
Аннотация
Застосування направляючих насадок є відомим способом підвищення ефективності рушійного комплексу. Для всіх суден з низькою відносною ходою гребних гвинтів, яка відповідає підвищеному питомому навантаженню в проектному режимі, встановлення насадки є вигідним. Виконано аналіз гідродинамічних явищ, що супроводжують роботу сучасних комплексів, та їхній вплив на ефективність. Наведено основні геометричні параметри комплексу, що впливають на його гідродинамічні якості. Охарактеризовано вплив зазору між краєм лопаті гвинта та внутрішньою поверхнею насадки на кінцеві втрати. Розглянуто ефект, що полягає у помітному впливі на ефективність комплексу співвідношення діаметрів вихідного та внутрішнього перерізів насадки. Викладено підходи до проектування гребного гвинта для роботи у направляючій насадці. Методи розрахунку та проєктування комплексу базуються на математичній моделі ідеального рушія, вихрової теорії гребного гвинта, експериментальних роботах у дослідних басейнах та кавітаційних трубах, чисельних методах гідродинаміки. Проаналізовано спеціально розроблені гвинти із усіченим контуром лопаті (серії Kа). Виконано порівняння ефективності комплексів зі звичайним та спеціально спроєктованим серійним гвинтом, яке не виявило явної переваги останнього. Особливості спеціального гвинта можна пояснити міркуваннями надійності роботи у насадці та технологічності. Відзначено основні недоліки, усунення або пом’якшення яких може розглядатися як перспективний напрямок подальшого вдосконалення комплексу. Проаналізовані перспективні напрямки вдосконалення комплексу, зокрема, насадки із змінним профілем перерізу (осенесиметричні), ідея яких полягає у пристосуванні до нерівномірного попутного потоку за корпусом судна; застосування гребного гвинта з криволінійною утворюючою лопаттю, що забезпечує гідродинамічне розвантаження кінців лопатей. Як перспективний напрям підвищення ефективності розглянуто розвиток способів управління прикордонним шаром на внутрішній вихідній поверхні насадки. Також відзначені традиційні способи підвищення ефективності, що можуть бути однаково застосовані до ізольованих гвинтів та гвинтів у складі комплексу.
##plugins.themes.bootstrap3.article.details##
Литература
2. van Lammeren, W.P.A., Troost L. & Koning J.G. Resistance, propulsion and steering of ship: A manual for designing hull forms, propeller and rudders. Haarlem, Holland: H. Stam., 1948. – 366 P.
3. Kerwin J.E. & Hadler J.B. Paulling J.R. (Ed.). Propulsion. Jersey City, USA: SNAME, 2010. – 79 P.
4. Basin A.M., Anfimov V.N. Gidrodinamika sudna: soprotivlenie vodyi, dvizhiteli, upravlyaemost i kachka [Ship hydrodynamics: water resistance, thrusters, maneuverability and motions]. – L.: Rechnoy transport [River transport], 1961. – 684 P. (in Russian).
5. Guyon E., Hulin J.-P., Petit L., Mitescu C.D. Physical Hydrodynamics. – Oxford University Press, 2001. – 505 P.
6. Voytkunskiy Ya.I., Pershits R.Ya., Titov I.A. Spravochnik po teorii korablya [Handbook on theory of ships]. L.: Sudostroenie [Shipbuilding], 1973. – 512 P. (in Russian).
7. Chang P. Separation of Flow. Volume 1. Moskva. Izdatelstvo «Mir», 1972. – 300 P. (in Russian).
8. Prandtl L. Gidroaeromehanika [Hydroaerodynamics]. Izhevsk: NITs «Regulyarnaya i haoticheskaya dinamika», 2000. – 574 P. (in Russian).
9. OST 5.4129-75. Kompleks dvizhitelnyiy «grebnoy vint – napravlyayuschaya nasadka». Metodika rascheta i pravila proektirovaniya [Thruster unit «screw propeller – propulsive nozzle». Method of calculation and rules of design]. – Vved. 1975-07-01. – M.: Izd-vo standartov [Publishing house of standards], 1975. – 202 P. (in Russian).
10. Oosterveld M.W.C. Wake adapted ducted propellers). Wageningen, the Netherlands: Netherlands Ship Model Basin. – 1970. – No. 345.
11. Pechenyuk A.V., Stecyuk T. (2021) Analiz konstruktyvnykh osoblyvostei hrebnoho hvyntu, pryznachenoho do roboty u napravliaiuchii nasadtsi [Analysis of design features of marine propeller intended to function in pro- pulsive nozzle]. Suchasni tekhnolohii proiektuvannia, pobudovy, yekspluata- tsii i remontu suden, morskykh tekhnichnykh zasobiv i inzhenernykh sporud: materialy Vseukr. nauk.-tekhn.konf. z mizhnar. uch., m. Mykolaiv, 183-187.
12. Koronowicz T., Krzemianowski Z., Tuszkowska T., Szantyr J. A. (2009). A complete design of ducted propellers using the new computer system. Polish maritime research, 2, 34-39.
13. Togunyants A.R., Vishnevskiy L.I., Krasavtsev V.E. (2009). Vyibor formyi lopasti grebnogo vinta kak sredstva resheniya gidrodinamicheskih zadach [Choice of blade contour shape of screw propellers as a means to solve hydrodynamic problems]. Morskoy vestnik, 3 (31), 101-105 (in Russian).
14. Rice speed nozzle: веб-сайт. URL: http://ricefoundries.com/
15. Veretennikov S.V. Snizhenie gidravlicheskih poter v otryivnom diffuzore kameryi sgoraniya gazoturbinnogo dvigatelya putem upravleniya pogranich- nyim sloem [Reduction of hydraulic losses in separative diffusers of combu- stion chambers of gas turbine engines by means of boundary layer control]: avtoref. dis. … kand. teh. nauk: 05.04.12 Sankt-Peterburg. – 2008. – 16 P. (in Russian).
16. Nozzle Cooling: веб-сайт. URL: https://www.damenmc.com
17. Carlton J. Marine propellers and propulsion. – 2nd ed. – Oxford (UK), Butterworth-Heinemann, 2007. – 560 P.
18. Breslin J.P., Andersen P. Hydrodynamics of ship propellers, – 1996. – 560 P.