Форум
Влияние формы винтов на скорость
von Echenbach: Какое могло оказать влияние различная форма винтов на скорость кораблей периода 1860-1906? В "Первые русские броненосцы", "Кр.1 ранга Дм.Донской" встречаются упоминания о испытаниях с разными винтами: различный шаг и количество лопастей. Может быть у кого-нибудь имеются более подробные сведения.
Ответов - 91, стр:
1 2 3 All
Штурман1: Час от часу не легче. Катаев. В соответствии с проектными чертежами, на «Варяге» предполагалось установить два четырехлопастных винта со съемными лопастями диаметром 4,4 м. Однако в ходе строительства их заменили на два трехлопастных винта с непо-движными лопастями и стандартным шагом 5,6 м. Мельников. Трехлопастные гребные винты диаметром около 4,4 м изготовлялись из марганцовистой бронзы и имели съемные лопасти с креплениями, позволявшими менять шаг, который обычно составлял 5,56 м. Судя по конструкции - это разные винты. У Катаева - винт с неподвижными лопастями. Шаг постоянный 5,6 м. У Мельникова - лопасти позволявшие менять шаг. Шаг переменный, обычно - 5,56 м. Единственное, в чем они совпадают - это число лопастей - 3. Anton пишет: чушки общим весом до 200 т. Расчет на пальцах. Sвл=α*L*B=0.7..0.8*127.8*15.9=~1500 кв.м. dV=1.025*dT*Sвл=1.025*0.01*1500=15.4 т на 1 см осадки. 200 т --> 13 см. А у меня разница 6,52-5,94=0,58 м - ??? Anton пишет: С чертежами попробую разобраться. Разберётесь, снимите заглубление винта.
Штурман1: Anton пишет: Водоизмещение 6604 т Осадка средняя 5, 94 м А тогда еще вопрос, водоизмещение соответствует осадке? А то я чувствую, что все закончится обсчетом теоретического....
Anton: Штурман1 пишет: А то я чувствую, что все закончится обсчетом теоретического.... В принципе это самое логичное, но погешности :-(
Anton: Штурман1 пишет: Судя по конструкции - это разные винты. У Катаева - винт с неподвижными лопастями. Шаг постоянный 5,6 м. У Мельникова - лопасти позволявшие менять шаг. Шаг переменный, обычно - 5,56 м. Единственное, в чем они совпадают - это число лопастей - 3. Необязательно. В САСШ принята была (да и сейчас) английская система измерений (футы, дюймы), т.е. и Мельников и Катаев пересчитывали шаг винта в метр.систему, Катаев мог просто округлить. И у Мельникова и у Катаева это ВФШ, только у Мельникова указано, что лопасти сьемные и шаг их мог меняться (в доке), а у Катаева это не указано (наверно потому, что шаг никогда не менялся в реале).
Штурман1: Anton пишет: В принципе это самое логичное, но погешности :-( Погрешности, кстати не самое страшное. Труднее снять ПРАВИЛЬНЫЕ размеры с теоретического. Вот теоретический Варяга - http://wunderwaffe.narod.ru/Magazine/MK/2003_03/Draw/02.jpg. О номерах шпангоутов можно только догадываться. И как соотнести его с каким-нибудь линейным размером, а лучше с несколькими, а лучше по всем трем осям? Масштаб который приведен там (1/4" = 1') ничего не дает, т.к. это не бумажный документ. После того как сняты размеры (можно даже не через равные промежутки - ватерлинии или шпации) - проблем с расчетом нет. Anton пишет: Необязательно. Вы считаете? Мне кажется у Катаева четко сказано: "два трехлопастных винта с НЕПОДВИЖНЫМИ лопастями" Anton пишет: пересчитывали шаг винта в метр.систему А если пересчитать назад? 5,6 м = 18' 4.5" - извините за десятые доли дюйма. 5.56 м = 18' 2.9" - ну и сколько могло быть в реале?
Anton: Штурман1 пишет: Погрешности, кстати не самое страшное. Труднее снять ПРАВИЛЬНЫЕ размеры с теоретического. Под погрешностями я имел ввиду в т.ч. и погрешности снятия размеров Штурман1 пишет: Мне кажется у Катаева четко сказано: "два трехлопастных винта с НЕПОДВИЖНЫМИ лопастями" А мне кажется, что неподвижные означает, что нельзя изменить шаг винта в море (т.е.это не ВРШ) и вовсе не указывает на то, что лопасти съемные или не съемные (в смысле, что после повторной установки лопасти можно установить другой шаг) Штурман1 пишет: А если пересчитать назад? 5,6 м = 18' 4.5" - извините за десятые доли дюйма. 5.56 м = 18' 2.9" - ну и сколько могло быть в реале? А что даст пересчет назад? Я имел ввиду, что если округлить 5,56, то будет 5,6.
Anton: Штурман1 пишет: Осадка - 1,94 см - 6,52 м (ни чего похожего на 5,94 м, указанных Антоном) Осадка все-таки 5,94 м (во всяком случае так считали американцы) "«Варяг» - стальной, двухвинтовой, защищенный крейсер (protected cruiser) следующих размеров: наибольшая длина 425 футов и 1 дюйм; длина между перпендикулярами 400 футов; ширина 52 фута; осадка 19 футов и 6 дюймов; водоизмещение 6500 тонн; скорость 23 узла." http://cruiserx.narod.ru/philadelphia.htm, на чертеже указана осадка для непонятного водоизмещения, да и мелковат он. Обратите внимание на фото "Варяг на стапеле" у Катаева. Марки осадок к сожалению не разобрать, но зато известна площадь ясно видимого пера руля 12 м2, из этого пересчитал отстояние осей ГВ от ОП, получилось 2,2 м, т.е. до поверхности 5,94-2,2=3,74 м - от осей гребных валов.
Штурман1: Пока реальных винтов нет, ни для Бояна, ни для Варяга проверочный расчет сделать нельзя. Поэтому попробую сделать проектировочный расчет винта для Баяна. Если я нигде не наврал, то получается следующее Исходные данные. Водоизмещение, D = 7803 т Длина по ВЛ, L = 135 м Ширина, B = 17,5 м Осадка, T = 6,5 м Мощность, Ne = 16500 л.с. Скорость, vs = 20,6 узл Количество винтов, zp = 2 Диаметр винта, Dв = 5,11 м Погружение оси винта, hs = 3,93 м Число лопастей, z = 3 ============================================================== Водоизмещение D = 7803 т (длинных) = 7803*1,016 = 7928 т (метрических) Объемное водоизмещение V = D/(kв.ч.*ρ) = 7928/(1,01*1,025) = 7658 м3 Коэф. общей полноты δ = V/(L*B*T) = 7658/(135*17,5*6,5) = 0,499 φ1 = 10*(B/L)*δ = 10*(17,5/135)*0,499 = 0,647 кв.кор(φ1) = кв.кор(0,647) = 0,804 λ1 = 0,7+0,03*кв.кор(L) = 0,7+0,03*кв.кор(135) = 1,049 x1 = 1,05, т.к. корабль двухвинтовой. v1 = vs*кв.кор.(φ1/L) = 20,6*кв.кор(0,647/135) = 1,426 Теперь с графика C1 = f(v1,φ1) = 47,7 Буксировочная мощность EPS = (D/L)*(x1*кв.кор(φ1)/λ1)*((vs^3)/C1) = = (7928/135)*(1,05*0,804/1,049)*((20,6^3)/ 47,7) = 8660 л.с. Скорость судна. vc = vs*1852/3600 = 20,6*1852/3600 = 10,6 м/с Буксировочное сопротивление Rб = EPS*75/vc = 8660*75/10,6 = 61270 кгс = 61270*9,81/1000 = 601 кН Число Фруда Fr = vс/кв.кор(g*L) = 10,6/кв.кор(9,81*135) = 0,291 Коэффициенты взаимодействия винта с корпусом судна. коэффициент попутного потока φ = 0,165*δ^x*кв.кор(куб.кор(V)/Dв)-Δφ = = 0,165*0,499^2*кв.кор(куб.кор(7658)/5,11)-0,0136 = 0,0671 где, для бортовых винтов x = 2; Δφ – поправка на волнообразование; Δφ = 0,3*δ*(Fr-0.2) = 0,3*0,499*(0,291-0,2) = 0,0136 коэффициент засасывания, для двухвинтовых судов с кронштейнами t = 0,7*φ+0,06 = 0,7*0,0671+0,06 = 0,1070 Скорость потока в диске винта vp = vc*(1-φ) = 10,6*(1-0,0671) = 9,89 м/с Упор гребного винта P = Rб/((1-t)*zp) = 601/((1-0,1070)*2) = 337 кН Удельная нагрузка гребного винта p’ = P/(π*Dв^2/4) = 337 /(3,14*5,11^2/4) = 16,43 кПа (кН/м2), в старой системе для входа в график p’ = 1675 кг/м2 Дисковое отношение для избежания второй стадии кавитации снимают с графика θ = f(p’,hs) = 0,14. Для избежания еще и первой стадии кавитации θ = (1,5..1,7)*θ = (1,5..1,7)*0,14 = 0,21..0,24 – принимаем 0,35 – графиков меньше нет. Вспомогательный коэффициент K’d = Dв*vp*кв.кор(ρ/P) = 5,11 *9,89*кв.кор(1,025/337) = 2,79 т.к K’d >2, то число лопастей z = 3 (как и на самом деле) С диаграммы для расчета гребных винтов для z = 3 и θ = 0,35, при K’d = 2,79 снимаем относительная поступь, λp = 1,12 коэф. упора, K1 = 0,165 КПД винта, ηp = 0,79 шаговое отношение, H/D = 1,39 Шаг винта H = D*H/D = 5,11*1,39 = 7,1 м Обороты винты n = vp/( λp*Dв) = 9,89/(1,12*5,11) = 1,728 об/с = 103,7 об/мин Упор винта P = K1*ρ*n^2*D^4 = 0,165*1,025*1,728^2*5,11^4 = 344 кН (отличие от значения указанного ранее 337 кН = 2% - точность снятия с диаграммы) Коэф. момента K2 = λp/(2*π)*(K1/ηp) = 1,12/(2*3,14)*(0,165/0,79) = 0,0372 Момент на винте M = K2*ρ*n^2*D^5 = 0,0372*1,025*1,728^2*5,11^5 = 397 кНм Мощность подводимая к винту Np = M*2*π*n = 397*2*3,14*1,728 = 4310 кВт Мощность двигателя Ne = Np/ηв = 4310 /0,98 = 4398 кВт = 5975 л.с. ηв – КПД валопровода Мощность всей энергетической установки Ne = Ne*zp = 4398*2 = 8796 кВт = 11950 л.с. Грубо, достижимая скорость vs1 = vs*куб.кор(Ne1/Ne) = 20,6*куб.кор(16500/11950) = 22,9 уз
Anton: Штурман1 пишет: попробую сделать проектировочный расчет винта для Баяна. Будте добры, поясните коэффициенты и переменные, хотя бы с минимумом теории
Штурман1: Anton пишет: Будте добры, поясните коэффициенты и переменные Всегда, пожалуйста! А что конкретно?
Штурман1: По просьбе любопытных помещаю пример диаграммы для расчета винтов. Такие диаграммы строятся для своего количества лопастей z и дискового отношения Θ. Диаграмма построена в осях K1 - коэффициент упора, λp - относительная поступь. На диаграмме представлены два семейства линий. Первые, H/D - шаговое отношение винта, вторые, ηp - КПД винта. Есть две доп. линии - K'd и K'n - для проектирования оптимального винта по диаметру и оборотам соответственно. Обратите на характер линии ηp = 0,75 - т.н. "яблоко" абсолютно оптимального винта - на судах обычно не реализуемого. Порядок проектирования и расчета уже готового винта несколько различаются.
полная версия страницы