> Техника, страница 41 > Движители судовые

Движители судовые

Движители судовые, связанные с судном аппараты, непосредственно воспринимающие давления или реакции окружающей среды и создающие силу, двигающую судно. Сила, приводящая в движение судно, может быть получена двумя резко отличающимися друг от друга способами: 1) без возбуждения в окружающих судно воде и воздухе возмущений, дополнительных к вызываемым поступательным движением кор пуса судна, например, путем тяги судна буксиром, давления воздуха на паруса (смотрите Парусность); 2) как реакция окружающей среды на Д. с., производящий в среде возмущения, налагающиеся на возмущения, производимые корпусом самого судна. Примерами движителей являются гребные винты и гребные колеса. Равнодействующая реактивного давления среды на движитель носит название упорного давления. Возмущения, вызываемые движителем, налагаясь на возмущения, вызываемые корпусом судна, изменяют условия обтекания среды около корпуса судна. В силу этого сопротивление буксируемого судна можетбыть не равно сопротивлению судна, идущего под собственным движителем. С другой стороны, движитель работает на судне в среде, возмущенной движением судна, и режим его работы изменяется по сравнению с тем, который имеет место при работе изолированного от судна движителя в неограниченной среде. Движитель и судно, как работающие в условиях взаимного влияния друг на друга, надлежит рассматривать не иначе, как в совокупности.

Обычным мерилом качества движителя на судне является двигательный, или пропуль-

сивный, коэффициент η =-^, где ν—скорость судна в м/ск, R—сопротивление судна, буксируемого с этой скоростью без движителя, в килограммах, N—мощность судового двигателя; для паровых машин обычно берется индикаторная мощность N_t, а для паровых турбин и двигателей внутреннего сгорания—мощность на валу N_s. Двигательный коэффициент у морских судов, отнесенный к мощности на валу, колеблется обычно в пределах 0,53-)-0,76 [⁶¹], падая и ниже этих чисел при несоответственных скорости хода, чрезмерно высоких оборотах машины, а также у мелкосидящих тихоходных судов. Качество движителя буксирных судов обычно оценивается двигательным коэффициентом, определяемым формулой: η=^(R.T-^^)r, где ζ —

суммарное сопротивление буксируемых судов в килограммах или тяговое усилие, определяемое обычно динамометром. Двигательный коэффициент буксирных судов сравнительно ниже. В виду затруднительности определения сопротивления буксирующего судна последнюю формулу иногда заменяют следующей,

дающей буксировочн. коэффициент: %= ·

Этот коэффициент для речных винтовых буксиров, будучи отнесенным к N_t, падает до 0,15 и ниже [²⁰, ^4S].

Все эти формулы оценивают не только эффективность работы самого движителя, но и взаимодействие движителя и корпуса судна. Для оценки движителей буксирных судов применяется в качестве измерителя также тяговое усилие На одну силу судового двигателя на валу или на одну индикаторную силу двигателя. Эта величина при одинаковом двигательном коэффициенте растет с уменьшением скорости хода. Колесные буксирные волжские пароходы, по исследованиям, произведенным в 1923 году [⁵³], дали следующие максимальные значения тягового усилия ". : Скорость относительно воды о в м/ч.7,8 S,0 8,5 9,5 10,5

в кг иа одну силу. 13,7 12,9 12,1 11,7 10,0

Заднеколесные речные буксирные пароходы, испытанные "в С. III. А., дали, достигающие несколько бблыпих величин [**]:

Скорость V В КЗи/ч.. 8,0 9,7

2

г, в килограммах на одну силу..17.5 12.5

Λί

Там же на винтовых буксирах были получены относительно худшие значения " :

Л(

V 4,8 6.4

"18.0 11.6

Νι

Несколько уступающие им значения отмечены у гермапск. винтового буксира, работающего на внутренних водных путях

V 5 4,25 3,6

~ ..15.7 18,8 15.7

Νι

Общая теория влияния расположения движителя относительно судна па двигательный коэффициент Д. с. разработана немецкими авторами в приложении к гребным винтам, но применима и для ряда друг, движителей, например, гребных колес. Сущность ее сводится к следующему [",²³]. Возмущения, производимые корпусом судна в среде, в частном случае в воде, могут быть разделены схематически на два вида. Первый—движение воды как идеальной жидкости, обтекающей судно с потенциалом скоростей; при этом виде движения воды судно не испытывает сопротивления (смотрите Аэродинамика), и энергия, затраченная судном на этот вид возмущения, возвращается судну. Общий вид возмущений воды такого типа схематически показан на фигуре 1 около судна, движущегося направо со скоростью ν. Второй вид возмущений среды, который и обусловливает появление сопротивления, вызывает затрату судном энергии, ему не возвращаемой; часть этой энергии переходит в тепловую, часть же затрачивается на такие движения среды, энергия которых частично м. б. возвращена судну путем соответствующего расположения движителя. Из возмущений воды второго типа весьма важную роль играет увлекание судном за собой мощного потока воды за кормой и в меньшей степени—по бортам, называемого попутным потоком. Распределение скоростей" у борта судна при этом виде возмущения показано схематически на фигуре 2. Энергия, затрачиваемая судном па увлечение за собой попутного потока воды, м. б. уменьшена, если в нем будет установлен движитель, к-рый, отбрасывая воду назад, будет уменьшать абсолютную скорость и, следовательно, кинетич. энергию попутн. потока, увлекаемого судном за собой. Это означает, что Р (ν — ι ι — ν,) < Rv,

Фигура 1.

где Р—упорное давление движителя, или сопротивление судна на ходу; ^—составляющая попутного потока с потенциалом скоростей; ν,.—составляющая попутного потока, вызывающая сопротивление воды движению судна; v_d и г>_г—средние значения составляющих попутного потока в месте расположения движителя. Работа большей части судовых движителей основана на том, что движитель отбрасывает окружающую его среду в направлении, обратном направлению скорости судна.

В первом приближении упорное давление и кпд движителя м. б. определены следующ. обр. В единицу времени движитель, находящийся на судне, отбрасывает назад (считая по ходу судна) массу воды или воздуха m=QFu, где и—средняя скорость сначала подсасываемого, а затем отбрасываемого движителем потока в данном расстоянии от движителя; скорость и берется относительно движителя, считан последний неподвижным относительно судна F—площадь сечения потока, отбрасываемого движителем. Придадим и и F индексы «2» для части потока, находящегося в непосредств. близости к движителю; грубо говоря, это—скорость и сечение потока при проходе его через движитель. Индекс «3» придадим той части потока, находящейся за движителем в весьма небольшом от него расстоянии, где скорость получает максимальное значение. Индекс «1» придадим той части потока, проходящего через движитель, где еще не имеет места подсасывающее действие движителя, т. e. u_i=v, если движитель находится в таком расстоянии от судна, что в районе его расположения попутный поток v_d + v_r — 0. В противном случае щ== ν — v_d — v_r, причем величина попутного потока определяется перед движителем в наименьшем от него расстоянии, где можно считать отсутствующим действие подсасывания. Тогда имеем за единицу времени приращение количества движения потока, проходящего через движитель:

т (м₃ — Щ)=qF_ги₂ («, — и,)=(>Fpt₂w, где го — приращение скорости потока. Эта величина, но теореме о количестве движения, должна равняться импульсу силы за единицу времени, то есть упорному давлению движителя. Отсюда Р=qFm-M и полезная работа движителя Pit, - (>Fm,u./w. Работа, затрачиваемая на увеличение скорости потока за единицу времени, выразится формулой:

rj-, _ lUU ] __ i

mu] qF*u“, ₄

a 2 2 (Mj + U₃) тонн.

С другой стороны, полная работа движителя может быть выражена как произведение упорного давления на скорость движителя относительно проходящего через него потока: Т=Ри₂=qFj ut тонн.

Приравнивая эти два выражения, получим:

u, -f Uj. w

«—2--+ ·

Экспериментальные исследования [^г8] по-казали, что к., > м,-р и приближается к щ+ 0,75 г</. Отсюда кпд движителя, называемый идеальным, как выведенный приближенно, без учета влияния очертаний движителя и различных потерь энергии па трение и ир., равен

Ри, и, ^r,Pi ⁼ 1>и,^{_ -} w «,+ 2

Если ввести термин «удельное давление на движитель»

то молено показать, что откуда следует, что кпд уменьшается с увеличением упорного давления Р и растет с увеличением F и скорости u_l=v — v_d — v_r. Практика показывает, что только что указанные общие положения верны и для действительного кпд движителей. Следовательно, движитель, работающий в положительном попутном потоке, то есть за кормой судна, имеет кпд худший, по сравнению с тем, который он имел бы, если бы работал изолированно от судна, двигался с той же скоростью V, как судно, и развивал то же упорное давление Р; у движителя, работающего в отрицательном попутном или встречном потоке, что может иметь место у борта судна, кпд, наоборот, повышается.

Двигательный коэффициент судна для учета отдельных элементов, влияющих на его величину, может быть разложен на следующие составные части:

Ry _ R < Р (р - уд - о,·) No

75 Ng Р о —· v_d t)j» <5 N ji Д &

= (i - 0 ,1т v_P v,= n,- V_ps, где ν — v_d — v_r=v (1 — ζ); ζ — коэфф-т попутного потока; 1 — t=^ ; η_χ= —^--коэфф-т влияния корпуса; —кпд движи-

¹ ^ 75 Лр теля таких же геометрическ. размеров, как и на данном судне, работающего изолированно от судна и развивающего то же упорное давление Р, при том же числе n_s об/сек.; N_p—мощность на валу движителя, работающего в только что указанных условиях; N,—мощность судового двигателя на валу, за исключением потерь на линии вала; =

= η_:—множитель, характеризующий изменение кпд движителя при работе на судне по сравнению с работой его изолированно от судна в неограниченной среде; v_ps=T)_v· — кпд винта при работе его па судне. Следует отметить, что сравнение работы движителя на судне с работой его в неограниченном потоке может производиться и на иной базе, чем указано выше, например, не при равных упорных давлениях, а при равных мощностях на валу, когда получает меньшие значения, и т. д. В виду возможности разных баз сравнения, значения η_ρ и η. имеют до некоторой степени условные значения; η_ρχ имеет определенное значение, если известны Р, ν и ζ. Но так как методы определения расчетом η_]13 являются достижением последнего времени и самый расчет представляет некоторые затруднения,

то пока еще часто пользуются произведением т]р · т/., несмотря на условность определения множителей. Коэффициент попутного потока ζ определяется путем непосредственного измерения при буксировке судна или его модели [^:15,^м]. Величина его очень колеблется в зависимости от расположения

относительно судна точки, где производится измерение. На фигуре 3 показаны значения ζ у парохода «San Fernando» в плоскости гребного винта, то есть в плоскости, перпендикулярной оси винта, секущей приблизительно посредине его лопасти. Деление попутного потока на составные части v_d и гу производится опытным путем [¹⁹] в достаточной мере приближенно и условно. На фигуре 4 показано радиальное распределение v_d и гу в

плоскости гребного винта, причем значения взяты средние для всей окружности данного радиуса. Для грубых расчетов можно пользоваться приближенными формулами и значениями коэффициента ζ. Для морских судов, по формуле Тейлора [¹⁰]:

ζ =. -0.2 + 0,555 для двухпинтовых судов,

Ϊ — — 0,05 + 0,55 для одновинтовых судов,

где δ—общий коэффициент полноты водоизмещения [⁴]. Для кормовых колес и гребных винтов речных паротеплоходов коэфф. ζ равен 0,154-0,20 [⁴⁷|; для винтовых буксиров с возом Шафран принимает ζ=0,15.

η

Величина _р — 1 — t может опреде.шться путем измерения на модели или на судне [^зг] или же вычислением по формуле Тома [“], составленной в предположении движения вполне погруженного тела в безграничной идеальной жидкости (то есть г_г=0), причем выходная скорость струн гс_а одинакова по всему сечению струи. В этом случае

Опытные исследования в одном случае показали отклонение значения 1 — ί, вычисленного по формуле Тома, от получаемого в действительности на 1%. Повидимому, t у морских коммерческих одновинтовых судов колеблется от 0,4 до 0,6 С, у двухвинтовых судов

ί

отношение. несколько выше, чем у одновинтовых. По бортовым колесам данных относительно t в литературе нет. Значения % у одновинтовых судов при благоприятном расположении винта могут достигать 1,5; но обычно с высоким значением y_s связан неудовлетворительный η_ρ В ВИДУ большого попутного потока [²¹1. Значение η₂ зависит от умелого подбора движителя. У гребных колес у₂, повидимому, близко к 1,0; у гребных винтов, в зависимости от условий подтока воды к винтам, значения y_s от 0,85 до 1,0; нижний предел, повидимому, умелым расчетом может быть избегнут.

Наиболее распространенными Д. с. являются гребной винт и гребное колесо. Первый дает более легкий вес, чем второй, и, кроме того, работая с большим числом оборотов, позволяет сэкономить и навесе судового двигателя. В силу этого, во всех случаях, когда осадка судна позволяет иметь достаточный диаметр гребного винта, чтобы обеспечить незначительное удельное давление на движитель и, следовательно, высокий кпд, надлежит предпочитать установку гребного винта; так же и в случае высоких скоростей судна. Этот вид движителя применяется почти на всех морских судах, где, кроме того, бортовые гребные колеса работают крайне неравномерно во время бортовой качки. Па речных судах, с уменьшением осадки и скорости, особенно при больших упорных давлениях, гребные колеса имеют определенное преимущество в смысле кпд, но обычно проигрывают в весе на силу мощности механизмов. Начиная с осадки около 1,5 метров и менее, при умеренных скоростях движения, на речных судах предпочтительнее применять гребные колеса, если этому но мешают другие обстоятельства, например, узость фарватера в каналах. Большое значение для развития применения гребных колес может иметь применение на речи, судах надежных в работе передач между движителем и двигателем, которые позволяют применять быстроходные двигатели, от чего получается экономия в весе механич. установки.

Гребно и в и нт. Наиболее распространенным среди Д. с. является гребной винт, применяемый обычно для работы в воде. Воздушные винты применяются лишь на быстроходных мелкосидящих плоскодонных судах-глиссерах, имеющих транспортное значение только в исключительных случаях. Расчет этих винтов и их конструкцию см. Воздушный винт. Общие основы геометрии и теория работы одинаковы для гребных винтов, работающих как в воде, так и в воздухе [»»]. Работая в более плотной среде, судовые гребные винты, при прочих равных условиях, имеют большие упорное давление и вращающий момент, что ставит повышенные требования к прочности и заставляет применять винт с лопастями с большей относительной шириной, чем принято для воздушных винтов. Отношение наибольшей ширины лопасти к диаметру не падает ниже 0,20 и поднимается у буксирных судов до 0,70. Это обстоятельство снижает кпд судового винта по сравнению с воздушным. Наивысший кпд судового гребного винта, работающего изолированно от судна, едва достигает 0,75. Ограничения размера винта, налагаемые осадкой, заставляют, далее, уменьшать диаметр винта, что увеличивает удельную нагрузку на винт и вызывает дальнейшее снижение кпд. В том же направлении часто действует несоответствие (обычно превышение) числа оборотов двигателя условиям наилучшего использования винта. В силу всех этих обстоятельств на судовом винте редко удается получить кпд, превышающий 0,70. В виду этого графики, применяемые для расчета воздушных винтов, обычно оказываются неприменимыми для расчета судовых винтов. В настоящее время наиболее широко применим расчет судовых винтов по методу ме-ханическ. подобия. В лучшем случае наивыгоднейшие элементы гребного винта устанавливаются при испытании модели судна с винтом в опытном бассейне, когда м. б. непосредственно установлен и кпд движителя при работе на судне у_рв и двигательный коэффициенту. При неимении в распоряжении бассейна пользуются графиками, дающими результаты испытания моделей геометрически подобных гребных винтов в изолированном от судна состоянии [^м]. Весьма большим распространением пользуются графики Тейлора [¹⁰], построенные для трехлопастных винтов с постоянным шагом. На фигуре 5 представлены для винта с отношением Средней ширины лопасти к диаметру, равным 0,3, значения кпд η„ при раз-

Л

личных шаговых отношениях _D=V> где Л— шаг винта, и относительных скольжениях s=1 —^{1 п}, где п.—число об/сек., г>(1 — ζ)—

аксиальная скорость впита, испытываемого изолированно от судна, ν—скорость судна при работе винта за судном в районе с коэффициентом попутного потока ζ. По осп абсцисс отложены значения

₀ _ Пт I JV.

[V (1 - С)]·.

а по оси ординат нижней части графика

откладывают значения коэффициента полезного действия винта η, в верхней лее — значения

D и?

[.ν»υ(1-£)Γ

где п_т—число об/мин., ν—скорость судна в узлах, D—диам. винта в м. Для перехода

ни.· Множит для нпд ^ПР“

Фигура С.

к винтам с другим числом лопастей поправка берется по графикам типа фигура 6; на ней показана кривая поправочных множителей для шага, диаметра и кпд для 4-лопастных винтов, дающих при одинаковых скорости поступательного движения и числе оборотов ту ж мощность, что и 3-лопастные винты. Подобные же поправки берутся и на изменение толщины лопастей. Для расчета по методу Тейлора должны быть заданы п_т, N_s и ν (.1 — £). определяющие ρ. По ρ определяется наивысший возможный кпд и через Δ и р—соответствующие ему Б и Я. Если D выходит за пределы допустимого осадкой и обводами судна, то по допустимому D определяется наибольшее возможное значение Δ и соответствующие ему H—pD и η„. Весьма полезны графики Шафрана [¹⁸,²⁰], которые позволяют исходить из заданий не только мощности, но и сопротивления, что особенно важно при расчете буксиров; можно рекомендовать также графики Шмита I¹⁷]. При расчете винтов, которые должны работать при нескольких режимах, например на буксирах порожнем и с разными возами, для достижения наилучших результатов при основном режиме работы приходится жертвовать качеством винта при прочих режимах. За последние годы для расчета судовых винтов начинает находить применение вихревая теория [¹⁸,-⁸, ⁸⁰, ³⁷]. Винт, давший наилучшие результаты при испытании в неограниченном потоке, может ухудшить свой

коэфф. полезн. действия при работе в попутном потоке судна, имеющем различ. скорости в разных частях диска винта. Расчет гребного винта с учетом непостоянства попутного потока дает возможность улучшить кпд гребного винта на судне и уменьшит!, не только мощность судового двигателя, но и упорное давление L¹⁹. ^l·]. С увеличением скорости вращения винта, а следовательно и скорости воды, окружающей винт, давление в воде уменьшается и может в отдельных частях поверхности винта понизиться до такой степени, что станет равно давлению водяп. пара при данной температуре; в этом случае происходит разрыв сплошности воды, и винт начинает работать в смеси воды с водяным паром. Упорное давление винта при этом начинает расти с увеличением числа оборотов гораздо медленнее, чем до появления разрыва сплошности, а затем может и совсем перестать расти, несмотря на увеличение числа оборотов и мощности судового двигателя. Это явление носит название кавитации. Кавитация наступает тем скорее, чем больше удельная нагрузка винта, чем больше толщина лопастей и чем

больше скорость вращения. Вихревая теория дает критерий кавитации, пока недостаточно проверенный Экспериментальным путем [¹⁸,³⁸]. Кавитации, сосредоточенной на не-значит. части поверхности лопасти, часто нельзя избежать [’]; для того чтобы она не достигла опасных размеров, рекомендуется при винтах, приводимых в движение паровой машиной, ограничивать упорное давление на проекцию лопастей на плоскость, перпендикулярную к оси, таким образом, чтобы оно не превосходило 7,7 + 8/ι т .и-’, где h—погружение верхней кромки винта в .«.

В судовой практике применяются 2-, 3- и 4-лопастные винты; кпд уменьшается с увеличением числа лопастей. 11а одновинтовых судах для обеспечения равномерности вращения применяются 4-лопастные винты. Формы лопастей винта самые разнообразные [¹⁵] (фигура 7, 8 и 9). Винты меньших размеров отливаются за одно целое с муфтой ((риг. 7), более крупные лопасти отливаются отдельно и соединяются с литой муфтой помощью болтов или клиньев (фигура 8). В примере, приведенном на фигуре 8, обозначено: а—вал гребного винта, b—муфта гребного винта, с—проектированная но-

верхность лопасти гребного винта, d—развернутая поверхность гребного винта, е— поперечные сечения лопасти; диам. винта= -4,5 м, средний шаг=7,0 л, наибольший шаг=7,7 м, наименьший шаг=6,3 м, проектированная поверхность 4 лопастей=5,74 м^г, отношение проектированной поверхности лопастей к диску винта ( ^ j равно 0,361; развернутая поверхность лопастей=7,73 .и². При расчете гребного винта на прочность допускаются нижеследующие напряжения в килограммах,см- [“, ⁶,¹‘»

Чугун.. 550 НО

Литая сталь.. 900 450

Бронза обыкновенная. 360 250

Бронза марганцовистая или фосфористая .. 550 450

Из числа классификационных об-в только «Норвежский Веритас» нормирует толщину лопастей Детали гребных винтов стандартизованы Морским ста!iдарт!iы м комитетом С.III.А. [⁴⁶]. Количество винтов на судне колеблется от одного до четырех [⁴,²⁰]. При мощности до 1 000 Η⁵ на валу винты могут изготовляться с повороти, лопастями, то есть с изменяемым шагом винта!¹⁵,⁰²] .С целью улучшения использования винта устанавливает!. я. ют перед ним или за ним, а иногда и с обеих сторон винта, направляющие лопасти — контрпропеллеры, имеющие своей целью достигнуть того, чтобы винт отбрасывал назад струю только в аксиальном направлении без затраты энергии на вращение отбрасываемой струи (фигура 10 и 11). Уменьшение мощности двигателей при достижении той же скорости благодаря установке контрпропеллеров достигает 20% [³⁹, ⁴⁰, ⁴¹]. При недостаточной осадке для получения необходимой площади сечения отбрасываемого потока воды применяют винты, устанавливаемые в так называемом тоннеле, заполняемом водой на ходу судна. Когда судно без хода, то винты не вполне погружены в воду. Иногда вместо устройства тоннеля в корпусе судна, винты, не вполне погруженные в воду, прикрывают металлич. листом, выгнутым в виде свода [³⁴, “, ⁴⁶, ⁴⁹]. И заграничной практике последних лет были удачные примеры установки гребных винтов (винтовых колес) весьма значительного диаметра с осью, находящейся над поверхностью воды. Эти винты имеют кпд, незначительно уступающий кпд вполне погруженных винтов [⁴², ⁴³ ].

Г р е б н ы е колес а. На фигуре 12 изображено гребное колесо с поворотными лопастями: а—гребной вал, Ь—ступица, с— спицы, d—обод, е—диагональная тяга, /— лопасть (плица), д — эксцентриковая тяга, h—главная тяга, г—эксцентриковый диск, /с—кронштейн кожуха гребного колеса и

I—кожух гребного колеса. Гребное колесо состоит из чугунной ступицы, надетой на

гребной вал. Ступица снабжена выступающими ребрами, к которым прикрепляются спицы из кованого железа. Спицы соединяются между собой диагональными тягами, стяжными болтами и ободами наружными и внутренними. Наружный обод у гребных

колес с поворотными лопастями часто отсутствует. Поворотные лопасти, изготовляемые из дерева или железного листа (в последнем случае чаще всего — выгнутые по дуге круга), прикрепляются к ступицам подвижно и снабжаются рычагами из кованого железа. Эти шарнирные рычаги соединяются эксцентриковыми тягами с эксцентриковым диском, прикрепленным к кожуху гребного колеса. Одна из эксцентриковых тяг—главная—крепится к цапфе неподвижно, тогда как остальные имеют шарниры. Колесный гребной вал, выходя за борт

судна, опирается на подшипник, прикрепленный к кронштейну, находящемуся с наружной стороны борта судна. Кроме гребных колес с поворотными лопастями, применяются колеса и с неподвижными лопастями, более простые и прочные по своей конструкции, но зато и обладающие меньшим кпд, так как при неподвижных лопастях не может быть достигнут безударный вход лопастей в воду или безударный выход из воды [·“, ⁹, ⁴³, ⁵⁵ ]. Гребные колеса размещаются на бортах судна или за кормой. Бортовые колеса встречаются чаще в овроп. практике судостроения. Они значительно (почти ©двое) увеличивают ширину судна; поэтому на судах, работающих в каналах и узких реках, необходима установка кормовых колес. Гребные колеса м. б. рассчитываемы по закону механического подобия (;¹⁷, ⁴⁸. ⁵⁰. ⁶²], наир, по таблицам, составленным Браггом

на основании испытаний моделей гребных колес [⁵⁴]. Мокеевым выведена не вполне точная формула для мощности на валу движителя:

N,=-ψ /is V 1 - (1 -s)· zFnl 1 -cos³ "],

где s=1 — —относительное сколь-

TtflgU

жение колоса, измеренное у центров вра-щения лопастей, z—число лопастей, F—площадь лопасти в м^!, D—диаметр по центрам вращения лопастей, а—угол, составляемый вертикалью с лопастью в момент погружения ее средины в воду, λ—коэфф., колеблющийся в пределах от 0,90 до 0,95. Коэфф. μ связан след, образом со скольжением s:

S.. 0.1 0.2 0,3 0,4 0,5

/i.. 1,06 1,15 1,28 1,44 1.63

Кпд колеса Мокеев определяет:

η_ρ=λ(1 -S) (1-0=λ(1 -S*), где s_k—кажущееся относительное скольжение, то есть определенное относительно скорости судна V без учета попутного потока·.

^S*=¹-^D=¹-(¹-^S) <1-0·

Расчет гребных колес чаще всего производится поданным практики и по эмпирическ. ф-лам. Диам. колеса определяют из расчета, чтобы кажущееся относительное сколь-жение при поворотных лопастях было в пределах 0,15—0,30. Площадь поворотных лопастей м. б. определена по формуле Тейлора [¹⁰]:

F=(20 - 33) s,

где N(—индикаторная мощность, приходящаяся на каждое колесо, v—скорость судна в узлах. Число лопастей определяется из расчета, чтобы одновременно были погружены в воду 3 лопасти или чтобы расстояние между 2 поворотными лопастями равнялось 1,8-т-2 ширинам лопастей. Отношение длины лопасти к ширине у речных судов достигает С, а у морских уменьшается до 2,5. Наилучшим методом расчета греби, колес является определение наивыгоднейших размеров на основании испытания модели судна с колесом в опытном бассейне.

В о д о п р о т о ч п ы е д в и ж и т е л и. Сущность их устройства заключается в следующем. Водяные центробежные насосы, помещенные внутри судна, засасывают зную воду через трубы, обращенные отверстиями к носу судна, и выталкивают ее со скоростью, значительно превышающей скорость судна, через выпускные трубы, обращенные отверстиями к корме. Главным образом в силу сложности получения заднего хода, потерь в трубопроводе и сравнительно низкого кпд насосов этот вид движителей имеет весьма слабое распространение и применяется исключительно на некрупных судах [², ⁹, ⁵⁶, ⁵⁷, ⁵³].

В числе прочих видов Д. с. надлежит упомянуть: а) весла, приводимые в движение исключительно человеч. силой [^в0 |, б) ряд движителей, время от времени предлагаемых изобретателями, но не завоевывающих себе заметного распространения и являющихся обычно в своей основе видоизменениями гребного винта или колеса, например, движитель Kirsten-Boeing, являющийся по существу гребным колесом с вертикальной осью и с поворотными лопастями, управляемыми таким образом, чтобы при ходе назад они отталкивали воду всей своей шириной, а при ходе вперед прорезали ее с ничтожным сопротивлением, будучи повернуты своей поверхностью вдоль судна [⁵" |;

в) предложенные в 1925 году А. Флетнером вращающиеся цилиндры (роторы), использующие силу ветра (смотрите Парусность).

Лит.: *) Погодин А. Судовые движители. СПБ, 1907; *) Ф а н-д е р-Ф л и т А. Ц., Теории судовых" движителей (литогр.), СПБ; ^а) Б р и к с Ф. Λ. Паральная теории гребного винта, 2 издание, Петроград. 1922; *)его ж е. Руководство по расчету судовых гребных винтов. Ленинград. 1927; ‘) Ж у ко γοκηπ Н. Е., Вихревая теория гребного винта. «Труды отд. (|>из. наук Общ. любит, естоствозн.», .4., 1912, т. 16, вып. 11, 1914, т. 17, вып. 1, 1915. т. 18. вып. 2 и «Труды авиац. расч. испытат. бюро», М. 1918, вып. 2—4; ·) В стч нн к и н В. II. Теории гребных винтов (литогр.), М., 1926; ’) Палме л ь Э. Э., Практический расчет гребного винта, вып 1 М.—Л., 1926; ·) Ботезат Г. А., Теория плоско-радиального лопастного винта, П., 1917; *) Б у г· л е ή К. Судовые механизмы, ч. 4—Судовые движители, пер. с нем., СПБ, 1893;^|0) Taylor Г).. The Speed a. Power of Ships, New York, 1910; “) В a-ker (1. S., Ship Form. Resistance a. Screw Propulsion, 2 ed., L., 1921; ”) Dyson C h. W. Screw Propellers a. Estimation of Power for Propulsion of Ships, also Airship Propellers. 3 ed. N. Y., 1924 ; ’*) Bauer G. Dcr Schiffsmasehinenbau, B.I.Mch. 1923; *) Pro 11 A. Kritische BctrachtUngen zu d. Theorien d. Schraubenpropellers, «.rahrbueh d. Schiff-bautcchn. Ges.». B. 1923, B. 24. p. 269; ^ls) A c h e n-hach A. Die Schiffsschraube. Kiel. 1906—190: *·) Schaffran K. Systematlscho Propellerverstl-che, «Schiffbau», В. 1915, В. 16, p. 683 (графики дли расчета); ”) S с h ш i d t W., Zusammenfassende Dar-stcllung v. Srliraubonversuchen, B. 1 926; ") II e 1 nili о 1 d II. B., Die Betz-Prandtlsche Wirbeltheorie d. Treibschraube u. ihre Ausgestaltung znm technisohen Berechnungsverfaliren, «Werft. Reederei. Hafen», B, lia, 1926. B. 7, II. 23. 24. p.565.588; ") II e 1 m bo 1 d H. B. Nachstromschrauben, ibid., 1927, B. 8, H. 23. p. 528; *·) Schaffran K. Ober d. Arboiten schwerbelasteter Schraubenschlepper, «Jabrbuch der Schiffbautcchn. Ges.». B. 1917, B. 18, p. 323;^Jl) S c h a f-fran 1C., Systematische Versucbe mit Frachtdampfer-modellen, ibidem. 1921. B. 22, p. 202: ”) Beti A. Propellerfragen. «Z. f. ang. Mathem. u. Mech.». B., 1 927. B. 7. II. 6, p. 431; F r e s e n i u s B. Das grund-slitz.liche Wcscn d. Wechselwirkung zwlschen ScbifD-korper nnd Propeller, «Schiffbau». Berlin. 1 921 27.

B. 23, 10. p. 257; ’·) T h о in a D. GriindsRtzlich .» znr elnfachen Strabltlieoric d. Schraube, «ZF.4», Mcl·. 1925. B. 16, p. 206; ·*) P r a n d t 1 Б. und B e 1 z A. Vier Abhandlungen znr Hydrodynamlk und Aero-dynamik, Gottingen, 1927; ”) S c b In p p W., Ein-

schraubcn- odei Zweischraubcn-Antrieb, «Schiffbau»,

13., 1927, 8, p. 193; *’) l e t era π h и E., Ober d.

i.iiiflnss unglelchfermignn ZustrOmung bel Schrauben-liropellern, «Werft, Reederei. 11afcn», I!., 1928, H. 10, p. 100; *·) II e 1 III bold И. 11. u. L crlis 11. Mo-dellvcrsueiip zur Nachprilfung d. Treibschrauben-Wir-bclllieoiic, ibid. H. 1027. II. 17, p. 347;“) К c in p Г О. и ad Popp M., Praktischc Propellerkonstruktioii in zweiter N aliening, ibid., 1 027, H. 21. p. 442;“) 1’ e r-

Г 1 η к W., The Vortex Theory of Propellers and its pplication to the Work Conditions, Existing behind i Ship, «Trans, of (be lust, of Nav. Arch.», L., 1928; ’·) К c· in p Г (1. Neuere Erfahrungcn im Schiffbau-V ersuchswe.se n. Jahrbuch d. Schiffbautecbn. ties.», Berlin, 1027, B. 28, p. 162; **) С труп u u i; о u Л. T.,×норное давление гребных шипов и измерение его па судах. «Водный транспорт“. М., 1924. 1: **) S р г а-: и с W. Expi riinenta 1 Comparison of the Performance of Model Propellers Working in Air a. in Water, «Trans, of the Inst, of Nav. Arch.“, L., 1928, v. 70; “) Jatsushiro II., Effect of Immersion upon the Behaviour of Screw Propellers, «Journal of the Soc. of Nav. Arch.» (Zosen. Kyokwai), Tokyo, 1927, v. 41; ^,s) К e in p f (1. Messung d. Wnssergeschwin-dlgkeiten neben d. Schiffswand, «Werft. Reederei, Ha-ton». 1925, p. 415; *·) К e in p f (1. u. 11 о Г I m a η n

1., Nachstrommessungen, Ibid. 1924, p. б;·⁷) Horn F., Versuche mit Tragflilgel-Schiffsschrauben, «Jahrbuch der Scbiffbautechnischen Oesellschaft“. Berlin, 1927, It. 28, p. 342; *“) Tuti n J., Cavitation, «Trans, of the Inst, of Nav. Arch.», L., 1928, v. 70; “) llass 11., К belt u. H e 1 1 i n g W. Propel ler-I.ei tap parate,

• Werft, Reederei, Hafen», Berlin, 1923, 11. 22, p. 584; ··) С о in in e n t z C., Die Internationale Elnfiihrung η. Entwlcklung d. Propeller-Leitvorrichtungen, «Werft, Reederei, Hafen», B. 1925, p. 673; *) К u c h a r-- k у W., Wirkungsweise u. Theorie d. Propellerleit-apparate, ibid. 1925, p. 498, 544, 585, 642; *’) 11 e-bers I¹., Ober die Vervollkommnung teilweise tauchen-der Schiffssehrauben (lurch Modellversuche, «Scbiff-bau». It. 1926. p. 668; **) Experimental Ship with Vane Wheels, «Engineering“. I. 1922, v. 113, p. 822; *·) It e s c b о r e η K. Ergebnisse naturgrosser t n-lersuchungen von Propellcrformen an Binnenscliiffen, •Werft, Reederei, Hafen», It. 1927, II. 21, p. 445;

) Ship Propeller Details, «Am. Mar. Stand. Comm.», Washington, 1928, 29; **) Z i 1 e h e r R. Leistungs- ergleiche zwischen Dampf- u. Dieselinotorscbleppern,

Werft, Reederei, Hafen». Berlin. 1927, p.385; *⁷) Experimental Towboats, 63 Cong. Scss. 2, Hoc. 857,Wsh.,

914; *·) Experimental Towboats, 67 Cong. Sess. I, Hoc. 108, Wsh., 1922; ··) Teubert O. Hie Bin-nenschiffalirt. Epz. 1912; *·) S c h a f f r a η K. Model lvcrsuche mit Schatifelradern, «Jahrbuch d. Scliiff-liautecbn. Ges.». B. 1918. B. 19; *) M о u e e в Н.Ф., π работе гребных колес, «Води, транш.», .4. 1924, 2; Ή К а б а ч и н с к н ii II. И., Применение принципа механнч. подобия к определению основных размеров гребных колес, «Водный транспорт». .4., 1926, х 9; “) С к о р и я к о в А. А. Описание работ по исследованию буксирных пароходов р. Волги, М., 1.124: “) В г a g g Е. М., Feathering Paddle Wheels,

• rrans. of the Soc. of Nav. Arebit, a. Marine Eng.»,

N. Y. 1916, V. 24: “) Ein neuer Schaufelrad-Antrieb (Lloydsystem), «Werft, Reederei, Hafen», Berlin. 1924, p. 491; *·) B u s 1 с у C. Turbinenpropeller mit

Kontraktor, d. VD1», 1894, B. 38. p. I: ^SI) Ferry-Boat with Gill Hydraulic Propeller, «Engineering“. H. 1926, v. 122, p. 167; **) Ro n со N. I.a propulsion!: idraulica delle navi, Genova. 1926; *·) So n n-t a g It., Her Kirstin-Bor ing-Propeller, «Schiffbau», It., 1927, p. 31—35. 54—58; ·”) A Ic×a n d e r F. II. The Propulsive Efficiency of Rowing, Transactions •f the Institute of Naval Architects. London. 1 927, v. 69; ·) «Schiffbau-К a lender», Berlin. 1925; ^,!) ihi-dem, 1928. В. Струнников.