حرکت دهنده هابه طور همزمان با ظهور انواع جدیدی از کشتی ها و کشتی ها بهبود یافت.

دست و پا زدن

با ظهور اولین قایق های کوچک، انسان متوجه شد که به ابزاری نیاز دارد که کشتی او را هل دهد. در ابتدا اینها پاروهایی بودند که با غوطه ور کردن آنها در آب و حرکت دادن آنها، اثر مورد نظر را ایجاد می کردند - قایق حرکت می کرد. نیاز به سرعت، کشتی سازان باستانی را مجبور به افزایش تعداد پاروها و پاروزن ها کرد. یک نمونه واضح از این یک کشتی پارودار است - یک گالری با طول تا 12 متر، روی هر یک از 96 پارو تا شش پاروزن از میان بردگان یا ساحل نشینان وجود داشت.

کوچت

پاروها غلتکی، جفتی و دو تیغه ای هستند. آنها در قایق ها، قایق ها و سایر وسایل نقلیه آبی به عنوان وسیله ای برای حرکت استفاده می شوند. در حین پارو زدن، قسمت میانی پارو به سوراخ - کوچت وارد می شود، جایی که ثابت می شود و یک توقف ایجاد می کند.

پروانه های فعال

سفر دریایی

ما می دانیم که برای هزاران سال ملوانان نوع دیگری از نیروی محرکه را می شناسند - بادبان. همچنین یک پیشرانه قدیمی و محبوب است که از نیروی باد استفاده می کند. اساساً دو نوع بادبان وجود دارد: مستقیم - ذوزنقه ای که به طور متقارن نسبت به دکل قرار دارد و مایل - مثلثی یا ذوزنقه ای که به یک طرف دکل متصل می شوند.

اسلحه مستقیم نامیده می شود که در آن بادبان های مستقیم اصلی هستند (پوست، بارکنتین).

کشتی هایی که دارای سلاح های کج هستند به کشتی هایی گفته می شود که اصلی ترین آنها بادبان های مایل است (سوزن، ایولا، کچ و غیره).

قایق‌های تفریحی اغلب مجهز به بادبان‌های مثلثی هستند که به آن بادبان‌های «برمودا» می‌گویند.

قایق بادبانی با بادبان های برمودا

تجهیزات قایقرانی ترکیبی نیز وجود دارد که در آن از بادبان های تمام انواع فوق استفاده می شود.

کشتی تقلبی

نوع دیگری از بادبان ها که در زمان ما رواج یافته است را می توان بادبادک دانست. در واقع، این نیز یک بادبان است، اما شکل کمی متفاوت است. در یک شرکت حمل و نقل پروژه های بلوگا» این نوع پیشرانه در حال حاضر باعث صرفه جویی در هزینه سوخت کشتی های تجاری شده است.

کشتی باری Beluga Projects

آنها مجبور به بازدید مداوم از مناطق اقیانوس با شرایط طوفانی توسعه یافته در جستجوی باد، اغلب در معرض طوفان ها و طوفان های شدید قرار می گرفتند. با گذشت زمان، نقص فنی نقش خود را ایفا کرد و افزایش بیشتر در اندازه کشتی های تجاری دیگر نمی توانست توسط قایق های بادبانی پشتیبانی شود - آنها به حداکثر خود رسیدند. آنها با کشتی های دیگر از نظر فنی پیشرفته تر که نیازهای آن زمان را برآورده می کردند جایگزین شدند و به کشتی های موزه تبدیل شدند.

موتور جت

چرخ دست و پا زدن

پارو بخار، ونکوور، کانادا

در اولین کشتی‌های بخار، کشتی‌سازان شروع به استفاده از یک چرخ دستی به عنوان محرک اصلی کردند. اما این شاید تاسف بارترین در بین همه جابجایی ها باشد. با توجه به کاستی های متعدد چرخ پارویی که خرابی های مکرر بود و راندمان پایین به دلیل "پریدن" از آب در حین غلت زدن، چرخ های پارویی به طرز ناجوانمردانه ای وظایف خود را انجام دادند و در بین سایر انواع پیشرانه جایگاه آخر را به خود اختصاص دادند.

ظاهر پروانه

ایده ایجاد یک ایده عالی و حرکت دهنده جهانیمثل همیشه جدید نبود، فقط باید در جای مناسب و زمان مناسب. چنین فردی ایزامبارد برونل بود که به نظر من کشتی سازان تا به امروز مدیون او هستند. از طریق نظرات متعدد شکاکان، با مطالعه دقیق کار اختراع دانشمند یونان باستان ارشمیدس، پروانه ای ایجاد کرد که کار آن بر روی یک کشتی بخار نشان داده شد. اس اس بریتانیای کبیر».

از آن زمان این حرکت دهندهبیشترین توزیع را دریافت کرد. ساخته شده از مواد مختلفبا تغییر تعداد و زاویه پره ها، پروانه بهبود یافت و در بین سایر ملخ ها جایگاه پیشرو را به خود اختصاص داد.

بنابراین، پیشران وسیله ای است که نیروی موتور (منبع انرژی) را به کار حرکت رو به جلو یک کشتی یا کشتی تبدیل می کند.

طبقه بندی پروانه ها برای کشتی ها و کشتی ها

تمیز دادن پروانه های فعال: بادبان هایی که حرکت کشتی را به دلیل تأثیر مستقیم نیروی ایجاد شده توسط منبع انرژی - باد و واکنش پذیر، که با پرتاب توده های آب در جهت مخالف حرکت کشتی نیروی محرکه ایجاد می کنند.

دومی به زیر تقسیم می شوند تیغه دار (چرخدار، پیچ، پره دار، پره دار) و جریان آب (جت آب و هیدروجت).

پیشرانه های پره ای

معمول پیچ پروانهشامل یک توپی با تیغه هایی است که روی آن قرار دارند. کار آن بر اساس نیروی هیدرودینامیکی ایجاد شده توسط اختلاف فشار در طرفین تیغه ها است. هر بخش متحدالمرکزی از پره ها عنصری از بال اصلی هواپیما است. بنابراین، هنگامی که ملخ می‌چرخد، نیروهایی مانند بال روی هر عنصر ایجاد می‌شود.

اصل پروانه

جریان اطراف سمت محدب تیغه (سمت مکش) کمی فشرده شده و در نتیجه حرکت آن تسریع می شود. جریانی که در اطراف سمت مقعر تیغه (سمت فشار) جریان دارد، با برخورد با مانعی در مسیر خود، تا حدودی سرعت را کاهش می دهد. مطابق با قانون برنولی، در سمت مکش تیغه، فشار جریان کاهش می یابد و ناحیه نادری ظاهر می شود. در همان زمان، در سمت تخلیه تیغه، برعکس، یک منطقه افزایش فشار وجود دارد. در نتیجه اختلاف فشار در طرفین تیغه، نیروی هیدرودینامیکی ایجاد می شود. در نتیجه مطالعات طولانی مدت مشخص شد که قسمت اصلی نیروی هیدرودینامیکی، حدود 70 درصد، به دلیل نادر بودن در سمت مکش تیغه های پروانه و تنها 30 درصد به دلیل فشار در سمت تخلیه ایجاد می شود. تیغه ها پیش بینی نیروی هیدرودینامیکی روی محور پروانه، نیروی رانش پروانه است. این نیرو توسط تیغه ها درک می شود که آن را از طریق توپی و محور پروانه به کشتی یا کشتی منتقل می کند.

از آنجایی که تیغه ها سطحی مارپیچ دارند، هنگام چرخش پروانه، آب نه تنها به عقب پرتاب می شود، بلکه در جهت چرخش پره ها نیز می پیچد. در همین حال، وظیفه متحرک تنها پرتاب آب بدون چرخش آن است و یک ضربه واکنشی - نیروی کشش ایجاد می کند. بخش قابل توجهی از نیرویی که از موتور به آن می رسد صرف چرخش جریان و غلبه بر مقاومت در برابر چرخش پروانه در آب می شود. بنابراین، راندمان پروانه، برابر با نسبت توان صرف شده برای ایجاد رانش پروانه (قدرت خالص)، به کل توان صرف شده برای چرخش ملخ، همیشه کمتر از یک خواهد بود.

بهره وری پروانه هادر محدوده 0.5 - 0.7 نوسان دارد. حد بالایی در پروانه های با قطر بزرگ با سرعت کم بسیار زیاد و قابل دستیابی است. برای پروانه های با قطر کوچک و سرعت بالا، بازده به ندرت از 0.5 بیشتر می شود.

پیچ پروانههمیشه با موتور هماهنگ می شود، در غیر این صورت از دست دادن بی هدف نیرو رخ می دهد. علاوه بر این، موتورهای غیر قابل برگشتی وجود دارند که قادر به تغییر جهت چرخش شفت نیستند. در چنین مواردی وجود دارد پروانه گام قابل کنترل. در توپی آن مکانیزمی وجود دارد که تیغه ها را در یک زاویه مشخص می چرخاند و آنها را در آن موقعیت نگه می دارد. چرخش تیغه ها به شما این امکان را می دهد که نیروی کشش را با سرعت ثابت میل پروانه تغییر دهید و بالعکس، نیروی کشش ثابت را در سرعت های مختلف محور حفظ کنید و همچنین به طور کلی جهت توقف (معکوس) را با همان جهت تغییر دهید. چرخش محور پروانه

برای انتقال قدرت بالا اغلب از تاسیسات دو و سه شفت استفاده می شود و برخی از کشتی های بزرگ مانند ناوهای هواپیمابر به چهار ملخ که به صورت متقارن قرار گرفته اند مجهز شده اند. گاهی اوقات از نازل های راهنما استفاده می شود که در سرعت کم پروانه، افزایش توقف را تا شش درصد فراهم می کند.

الف) - پروانه با تیغه های ثابت؛ ب) - پیچ گام قابل تنظیم؛ ج) - پروانه در نازل؛ د) - پروانه های کواکسیال با چرخش مخالف.

azipod

ستون فرمان

برای افزایش قدرت مانور برخی از کشتی ها، پروانه های جهانی، به اصطلاح سکان فعال، به طور فعال مورد استفاده قرار گرفته اند، به نام " azipod". نوع ستون فرمان " azipod» شامل یک پروانه کوچک با موتور الکتریکی خود می باشد. با چرخش حول محور خود، پیچ یک توقف ایجاد می کند و در نتیجه گشتاور اعمال شده بر روی فرمان را افزایش می دهد.

نوع پیشرانه "Azipod"

متأسفانه هزینه بالای طراحی دامنه را محدود می کند حرکت دهنده هاتایپ کن " azipod"، اما آنها پول خرج شده را توجیه می کنند. آنها در یخ شکن ها، کشتی های مسافرتی مدرن، سکوهای حفاری نفت و انواع دیگر کشتی ها استفاده می شوند.

پیشرانه باله

پیشرانه باله

برای حفظ پایداری کشتی یا کشتی، سازندگان کشتی «آفریده‌های» خود را با تثبیت‌کننده‌های کیلی شکل کوچکی که از دو طرف بدنه کشتی بیرون زده است، مجهز می‌کنند. در تصویر و شباهت، آنها شبیه باله های نهنگ های بزرگ هستند که طبقه بندی مناسب را برای آنها دریافت کردند. هر یک از آنها شکل ساده ای دارند که به لطف آن امواج را بدون کاهش سرعت کشتی برش می دهد. اصل کار بسیار ساده است - رانشگرهای باله ای که در یک زاویه نصب می شوند اثری مشابه بال های هواپیما ایجاد می کنند - یا بال های هواپیما را غوطه ور می کنند. بدنه کشتی را عمیق تر کنید یا آن را بالاتر ببرید. هنگامی که امواج سعی می کنند کشتی را به یک طرف یا آن طرف بچرخانند، تثبیت کننده های کیل دار بدنه را در جهت مخالف رول کج می کنند. این به کشتی حتی در امواج بزرگ ثبات می دهد.

پروانه های پره ای

اصل کار یک پروانه

پروانه های پره ای عمدتاً در رانشگرها کاربرد پیدا کرده اند. آنها عملکردهای یک پروانه و یک سکان را با هم ترکیب می کنند و نشان دهنده روتوری هستند که در یک سطح با کف کشتی نصب شده و حول محوری عمودی می چرخد ​​که در امتداد محیط آن در فواصل زاویه ای مساوی از 3 تا 8 پره عمود بر آن وجود دارد. سطح آن به شکل بال ساخته شده است. با چرخش همراه با روتور، تیغه ها به طور دوره ای حول محور خود می چرخند. چرخش تیغه ها به گونه ای است که در هر موقعیت نیرویی بر روی آن ایجاد می شود که بیشترین برجستگی را در جهت حرکت کشتی دارد. این زمانی حاصل می شود که تیغه های شرطی عمود بر آکوردها در یک نقطه، که مرکز کنترل است، قطع شود. حرکت مرکز کنترل در امتداد یک محور عمود بر جهت حرکت کشتی، مقدار و علامت توقف را تغییر می دهد. بنابراین، بالدار حرکت دهنده هاخواصی مشابه پروانه گام قابل تنظیم دارند. با حرکت دلخواه مرکز کنترل در یک صفحه موازی با هواپیمای خط آب، امکان تغییر جهت بردار توقف در محدوده 0 تا 360 درجه وجود دارد. برای چرخاندن تیغه ها و حرکت مرکز کنترل، یک محرک مکانیکی در محفظه پروانه قرار دارد و توسط یک سیستم هیدرولیک کنترل می شود.

پروانه پره ای

از نظر کارایی و همچنین از نظر پیچیدگی و ویژگی های وزن و اندازه پره دار حرکت دهندهنسبت به پروانه ها پایین تر است و بنابراین به عنوان یک رانشگر موثر استفاده می شود.

آنها در کشتی هایی استفاده می شوند که مانورپذیری آنها منوط به افزایش نیاز است (کشنده ها، کشتی های ماهیگیری، مین روب ها و غیره).

موتورهای جریان آب

نیروی محرکه جت

نیروی محرکه جت

جت آب حرکت دهنده(توپ آب) یک پروانه پمپ آب است که در یک کانال جریان آب قرار می گیرد که از طریق آن آب با سرعت بیشتری در امتداد محور پیشرانه خارج می شود. از مزایای اصلی این گونه پروانه ها می توان به موارد زیر اشاره کرد: محافظت خوب در برابر آسیب های مکانیکی و قابلیت جلوگیری از کاویتاسیون، محافظت در برابر اجسام شناور در سطح آب، صدای هیدرودینامیکی کمتر در مقایسه با ملخ ها که برای زیردریایی ها بسیار مهم است. در داخل یا خارج از بدنه کشتی قرار دارد. کارایی یک سیستم رانش جت به شکل مجراها، محل و طراحی ورودی های آب بستگی دارد.

آنها معمولاً برای کسانی که در آب های کم عمق کار می کنند استفاده می شوند یا به عنوان پیشران برای بهبود چابکی کشتی ها عمل می کنند.

پروانه های نوع پمپ

نیروی محرکه پمپ جت

در زیردریایی ها، به طور کلی، آنها شروع به استفاده از نوع جدیدی از نیروی محرکه کردند - پمپ جت، که به معنای نیروی محرکه از نوع پمپ است. دو نوع از آنها وجود دارد:

-حرکت دهندهنوع پمپ با پیش چرخش - استاتور (پایه نازل) در جلوی روتور قرار دارد.

-حرکت دهندهنوع پمپاژ با ارتقاء بعدی، زمانی که روتور در جلوی استاتور قرار دارد.

انواع پمپ های محرکه نوع "پمپ جت"

1) - روتور؛ 2) - نازل؛ 3 - استاتور; 4) - پایه نازل؛ 5) - پایه استاتور بسته بندی؛

کیفیت هر دو نوع پروانه یکسان است، اما حرکت دهندهنوع پمپ با پیش اسپین دارای بهترین ویژگی های کاویتاسیون است، اگرچه از نظر ساختاری پیچیده تر است.

نیروی محرکه هیدروجت

در پروانه هیدروجت برای تسریع جریان آب از انرژی هوای فشرده یا محصولات احتراق که از طریق یک نازل به مجرای آب می رسد استفاده می شود. ویژگیچنین دستگاه هایی - عدم وجود خط شفت و بدنه مکانیکی. تمیز دادن:

حرارتی- جریان مستقیم (مخلوط آب و بخار در محفظه تشکیل می شود، جایی که بخار یا گاز داغ تامین می شود، که نیروی محرکه ایجاد می کند).

ضربان دار(نوع پیستونی با محفظه احتراق گاز-آب ضربان دار، با لوله واکنشی گاز-آب از نوع انفجاری و غیره)؛

بیرون ریختنو دیگران، با استفاده از انرژی گاز فشرده سرد، جریان مخلوط آب و هوا را تسریع می کنند. مورد استفاده در کشتی سازی مدنی.

پروانه ها چگونه ساخته می شوند

اکثر پروانه های بزرگبه ارتفاع یک ساختمان سه طبقه می رسند و ساخت آنها به مهارت های منحصر به فردی نیاز دارد. در زمان ایجاد بخار پیچی " اس اس بریتانیای کبیر» ساخت قالب های پروانه ای تا 10 روز طول کشید. امروز به لطف حضور فناوری رایانهیک دستکاری خودکار این کار را در چند ساعت انجام می دهد. شکل پروانه وارد کامپیوتر می شود و مته الماسی در انتهای دستکاری کننده یک کپی کامل از تیغه را از بلوک های فوم بزرگ با دقت 1 میلی متر برش می دهد. سپس مخلوطی از ماسه و سیمان در مدل تمام شده قرار می گیرد تا برداشت دقیقی حاصل شود. بعد از سرد شدن بتن آنها را در قالبی متشکل از دو نیمه به هم متصل می کنند و فلز ذوب شده را تا دمای 3000 درجه می ریزند و پروانه را نمی توان از چیزی ساخت. پیچ باید آنقدر محکم باشد که هزاران تن فشار را تحمل کند و در آب شور دریا خوردگی نکند. متداول ترین مواد پروانه فولاد، برنج و برنز هستند. که در سال های گذشتهپلاستیک برای همین منظور استفاده شد.

آلیاژی از فلزات غیر آهنی برای پروانه ها، به نام " شمعدانی". استحکام فولاد را دارد، اما در برابر خوردگی بسیار بهتر مقاومت می کند. کونیالمی تواند برای چندین دهه بدون زنگ زدگی در آب باشد. برای اینکه آلیاژ را به دقت 80% مس برساند، لازم است 5% نیکل و 5% آلومینیوم و همچنین 10% فلزات دیگر اضافه شود. ذوب مجدد در دمای 3200 درجه انجام می شود.

پس از گذراندن کنترل کیفیت، "کوکتل" فلزات مذاب در قالب ریخته می شود. برای جلوگیری از ورود هوا به ساختار، فلز با جریان یکنواخت ریخته می شود. پس از دو روز، فرم خنک می شود. سپس تیغه ها از قالب خارج می شوند.

کارایی یک پروانه به شکل صاف و روان پره ها بستگی دارد. سطح قسمت قالب گیری شده ایده آل نیست و با پوست ریخته گری پوشیده شده است. برای تعیین ضخامت لایه از گیج لیزری استفاده می شود. پس از آن، لایه اضافی با یک برش کاربید تنگستن برداشته می شود. سپس پروانه به یک سطح کاملا صاف پرداخت می شود، تا زمانی که 1.6 میکرومیلی متر شود. در نتیجه سطح صافی شیشه را به دست می آورد.

پیچ پروانه- محصول کاملاً فردی است و برای هر کشتی یا کشتی مدرن باید شکل بهینه ای داشته باشد تا بتواند با در نظر گرفتن شرایط عملیاتی، انرژی مورد نیاز را جذب کند. مشکل اصلی همه پروانه هاست کاویتاسیون. نکته این است که در زیر آب، هنگامی که آنها روی تیغه ها می چرخند، ناحیه ای با فشار ضربه ایجاد می شود که در آن آب به معنای واقعی کلمه شروع به جوشیدن می کند، حتی در دمای پایین. بنابراین، پروانه ها بر روی پایه های مخصوص آزمایش می شوند، جایی که آنها پارامترهای بهینه را برای عملکرد پروانه انتخاب می کنند و زاویه صحیح پره ها را بررسی می کنند.

چقدر غمگین نیست، اما زیبایی باورنکردنی پروانه هامحکوم به کار سخت، پنهان از چشم انسان در زیر امواج دریا، بنابراین، از انواع موجودات حرکت دهنده هانقش اصلی را ایفا می کند پیچ پروانه، و تا کنون دلیلی وجود ندارد که باور کنیم در سال های آینده جایگزین موثرتری برای آن وجود خواهد داشت.

آفریکانس آلبانیایی عربی ارمنی آذربایجانی باسک بلاروسی بلغاری کاتالان چینی (ساده شده) چینی (سنتی) کرواتی چک دانمارکی تشخیص زبان هلندی انگلیسی استونیایی فیلیپینی فنلاندی فرانسوی گالیسیایی گرجی آلمانی یونانی کرئول عبری هندی مجارستانی ایسلندی اندونزیایی ایرلندی کره ای لاتینی لیتوانیایی مقدونی مالایی مالتی نروژی فارسی لهستانی پرتغالی رومانیایی صربی اسلواکی اسلوونیایی اسپانیایی سواحیلی سوئدی تایلندی ترکی اوکراینی اردو ویتنامی ولزی ییدیش ⇄ آفریقایی آلبانیایی عربی ارمنی آذربایجانی باسکی بلاروسی بلغاری کاتالان چینی (ساده شده) چینی (سنتی) کرواتی چک دانمارکی دانمارکی هلندی انگلیسی استونیایی فیلیپینی فنلاندی فرانسوی گالیسیایی گرجی آلمانی یونانی کریول عبری هندی مجارستانی ایسلندی اندونزیایی ایرلندی ایتالیایی ژاپنی کره لاتین لتونیایی لیتوانیایی مقدونی مالایی مالتی نروژی فارسی لهستانی پرتغالی رومانیایی رومانیایی صربی اسلواکی اسلوونیایی اسپانیایی سواحیلی سوئدی تایلندی ترکی اوکراینی اردو ویتنامی ولزی ییدیش

انگلیسی (تشخیص خودکار) » روسی

§ 13. ملخ کشتی

در کشتی ها از پروانه ها، پروانه های پره ای و جت های آب به عنوان پروانه استفاده می شود. بادبان ها، چرخ های پارویی و سایر ملخ ها نیز استفاده می شود.

بر اساس اصل کار، پیشرانه ها به پیشرانه های فعال تقسیم می شوند که شامل بادبان هایی هستند که مستقیماً انرژی باد را به حرکت رو به جلو کشتی تبدیل می کنند و بقیه جت ها، زیرا فشار مداومی که ایجاد می کنند در نتیجه به دست می آید. واکنش توده های آب پرتاب شده در جهت مخالف حرکت کشتی.

به دلیل سادگی دستگاه و عملکرد، فشردگی، قابلیت اطمینان در کار و بالاترین راندمان، پروانه ها رایج ترین هستند. بسته به نوع طراحی، آنها به دو نوع تقسیم می شوند: پیچ های جامد(توپ با تیغه های تولید شده با هم) و پروانه هایی با تیغه های جداشدنیدر کشتی هایی که در یخ حرکت می کنند استفاده می شود. به این گونه ملخ ها ملخ های گام ثابت و ملخ هایی که دارای مکانیزم هایی هستند که پره ها را در توپی می چرخانند و گام پروانه را تغییر می دهند، ملخ های گام متغیر نامیده می شوند.

گام به گامپیچ مسیری است در جهت محور که از هر نقطه از سطح پیچ در یک دور عبور می کند.

پروانه های گام ثابت- VFS (شکل 27) به صورت یک تکه (یک تکه)، ریخته گری، جوشی یا مهری ساخته می شوند و از عناصر اصلی زیر تشکیل می شوند: هاب ها، که آستینی است که روی مخروط گردن میل پروانه نصب می شود و تیغه ها(از 3 تا 6) به صورت شعاعی روی هاب قرار دارد. قسمت پایینی تیغه که آن را به توپی متصل می کند، ریشه تیغه نامیده می شود. قسمت بالایی بالا یا انتهای آن است. سطح تیغه رو به بدنه کشتی را سطح مکش می گویند، سطح معکوس آن سطح تزریق است که در بیشتر موارد یک سطح مارپیچ منظم است. تلاقی این دو سطح لبه های تیغه ها را تشکیل می دهد.

برنج. 27. پروانه گام ثابت (FSP) و طرح ایجاد فشار رانش توسط سکوی ابتدایی تیغه پروانه.

از ملخ های چرخشی راست و چپ استفاده می شود که با آنها متمایز می شوند قوانین عمومی: اگر پیچ با چرخاندن آن در جهت عقربه های ساعت پیچ شود به آن پیچ راست و اگر در خلاف جهت عقربه های ساعت باشد به آن پیچ چپ گرد می گویند.

هنگامی که پروانه می چرخد، پره های آن توده های آب را به یک طرف پرتاب می کند. واکنش این آب توسط سطح تخلیه تیغه درک می شود که یک رانش پروانه ایجاد می کند که از طریق توپی و محور پروانه به یاتاقان رانش منتقل می شود و به نیرویی تبدیل می شود که کشتی را به حرکت در می آورد.

برای درک اینکه چگونه یک حرکت سرسخت هنگام چرخش پروانه رخ می دهد (شکل 27)، نیروهایی را در نظر بگیرید که در این مورد روی ناحیه ابتدایی تیغه آن وارد می شود، در یک دایره با سرعت v 0 حرکت می کند و همزمان در امتداد حرکت می کند. با کشتی با سرعت v 1. زاویه a که بین حاصل این نیروها v و وتر ناحیه ابتدایی در نظر گرفته شده تیغه ایجاد می شود، زاویه حمله خواهد بود که روی آن ایجاد می شود. نیروی بالابر R. اگر این نیرو را به اجزاء تجزیه کنیم، یک جزء، نیروی P، که در جهت حرکت کشتی عمل می کند، نیروی رانش خواهد بود و دومی، نیروی T، که در یک دایره در جهت مخالف عمل می کند. چرخش پیچ، لحظه ای را در اطراف محور آن ایجاد می کند که توسط موتور کشتی بر آن غلبه می کند.

برنج. 28. پروانه گام قابل کنترل (CPR) با مکانیزم تغییر گام چرخشی میله ای. 1 - تیغه های پروانه؛ 2- هاب؛ 3- شفت پروانه; 4 - نوار لغزنده با میله; 5 - پین شاتون; 6 - بلبرینگ پارویی; 7 - فیرینگ پروانه.

استفاده از پروانه های گام قابل تنظیم امکان استفاده از ماشین های اصلی غیر قابل برگشت را در کشتی هایی با سیستم تعمیر و نگهداری ساده می دهد که باعث کاهش ساییدگی سیلندرهای آنها در حدود 30 تا 40 درصد می شود (که در ماشین های برگشت پذیر به دلیل تغییرات مکرر در حالت کار رخ می دهد. جهت چرخش)، به شما این امکان را می دهد که از قدرت ماشین ها استفاده کامل تری داشته باشید و ارزش راندمان پروانه بالا را حفظ کنید.

برنج. 29. پروانه پره ای: الف - نمودار ساختاری; ب - قرار دادن پروانه روی کشتی. 1 - دیسک حامل; 2 - تیغه های دوار; 3 - چرخ دنده ای که دیسک را می چرخاند. 4 - دستگاه کنترل اهرم پاندول هیدرولیک; 5 - اهرم آونگ، تغییر موقعیت تیغه ها در اطراف محور خود. 6 - میل پروانه با چرخ دنده مخروطی.

پروانه پره ای(شکل 29) یک وسیله سازنده متشکل از یک استوانه در حال چرخش افقی با 6-8 تیغه شمشیری شکل و کارآمد به صورت عمودی بر روی آن قرار دارد و با یک اهرم آونگی که از چرخ خانه کنترل می شود، به دور محورهای خود می چرخد.

هنگامی که دیسک بر روی تیغه ها می چرخد، مانند یک بال، یک نیروی بالابر ایجاد می شود که جزء آن فشاری پایدار ایجاد می کند. هنگامی که تیغه ها می چرخند، مقدار توقف و جهت آن تغییر می کند، که این امکان را فراهم می کند که جهت حرکت کشتی بدون کمک سکان تغییر کند (سکان بر روی شناور با این واحد محرکه نصب نمی شود). همچنین مقدار توقف پروانه از "Full Forward" به "Full Astern" یا توقف شناور، بدون تغییر سرعت و جهت چرخش (بدون معکوس) نیروگاه اصلی.

بازده پروانه پره ای تقریباً برابر با پروانه است، اما پروانه پره ای از نظر طراحی بسیار پیچیده تر است. تیغه های بیرون زده اغلب می شکنند. با این حال، در اخیرااین پیشرانه روز به روز بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد و به کشتی ها قدرت مانور خوبی می دهد و به آنها اجازه می دهد آزادانه در فضاهای باریک کار کنند.

جت آبمتعلق به یک سری از دستگاه های محرکه جریان آب است. واتر جت های مدرن از سه نوع ساخته می شوند: با پرتاب یک جت آب به داخل آب، به جو و با یک پرتاب نیمه غوطه ور.

پروانه مانند یک پمپ عمل می کند و آب را از طریق لوله ای که از پایین بدنه جلوی پروانه عبور می کند به داخل کانال می مکد. برای محافظت در برابر برخورد اجسام خارجی روی پیچ، یک گریل محافظ در ابتدای کانال نصب شده است.

برای کاهش تلفات ناشی از پیچش جریان آب با ملخ و افزایش راندمان پروانه، یک پروانه متقابل در پشت پروانه تعبیه شده است. جهت حرکت کشتی با جابجایی سکان معکوس تغییر می کند.

راندمان چنین پروانه ای فقط 35-45٪ است و عدم وجود هر گونه قسمت بیرون زده در قسمت زیر آب کشتی، قدرت مانور بیشتری را در آب های کم عمق، در فضاهای باریک و در راه های مسدود شده برای آن فراهم می کند. برای کشتی با چنین پروانه ای، حتی اجسام شناوری که آزادانه از آنها عبور می کند، مانعی ندارند.

مزایای ذکر شده نیروی محرکه جت آب استفاده از آن را به ویژه در کشتی های رودخانه ای، به ویژه در رفتینگ چوبی، راحت کرده است.

در سال‌های اخیر، نیروی محرکه جت آب در شناورهای پرسرعت مانند هیدروفویل‌ها با سرعت 95 کیلومتر در ساعت نیز مورد استفاده قرار گرفته است.

استفاده از بخار مدرن و توربین های گازیامکان استفاده موفقیت آمیز از نیروی محرکه جت در شناورهای بزرگ دریایی را فراهم می کند، جایی که طبق محاسبات، راندمان پیشرانه می تواند به حدود 83٪ برسد که 11٪ بیشتر از ضریب رانش پروانه طراحی شده برای همان کشتی است.

از معایب شناورهای دارای این نیروی محرکه می توان به از دست دادن ظرفیت حمل کشتی در اثر وزن آب پمپ شده و کاهش حجم آن اشاره کرد. فضاهای داخلیاشغال شده توسط کانال

پروانه چگونه کار می کند؟پروانه چرخش محور موتور را به نیروی رانش تبدیل می کند، نیرویی که قایق را به جلو می راند. هنگامی که پروانه می چرخد، خلاء روی سطوح تیغه های آن به سمت جلو ایجاد می شود - در جهت حرکت کشتی (مکیدن به داخل) و افزایش فشار آب روی سطوح رو به عقب ایجاد می شود (اجبار). در نتیجه اختلاف فشار روی تیغه ها، نیروی Y ایجاد می شود (به آن بلند کردن می گویند.) با گسترش نیرو به اجزای - یکی به سمت حرکت کشتی و دومی عمود بر آن، نیروی P را به دست می آوریم. ، که باعث توقف پروانه می شود و نیروی T که گشتاور را تشکیل می دهد که توسط موتور غلبه می کند.

رانش تا حد زیادی به زاویه حمله a پروفیل تیغه بستگی دارد. مقدار بهینه برای پروانه های قایق های تندرو 4-8 درجه است. اگر a بزرگتر از مقدار بهینه باشد، توان موتور به طور غیرمولد صرف غلبه بر یک گشتاور زیاد می شود، اما اگر زاویه حمله کوچک باشد، نیروی بالابر و در نتیجه تاکید P کم خواهد بود، قدرت موتور کاهش می یابد. کم استفاده شده

در نموداری که ماهیت برهمکنش تیغه و آب را نشان می دهد، a را می توان به عنوان زاویه بین جهت بردار سرعت جریان W که بر روی تیغه وارد می شود و سطح تخلیه نشان داد. بردار سرعت جریان W با اضافه کردن هندسی بردارهای سرعت حرکت انتقالی Va پروانه همراه با کشتی و سرعت چرخش Vr، یعنی سرعت تیغه در صفحه عمود بر محور پروانه تشکیل می شود. .

سطح مارپیچ تیغه.شکل، نیروها و سرعت های اعمال شده در یک خاص را نشان می دهد سطح مقطعپره هایی که در شعاع r مشخصی از پروانه قرار دارند. سرعت چرخش محیطی V به شعاعی که بخش در آن قرار دارد بستگی دارد (Vr = 2 × p × r × n، جایی که n سرعت چرخش پیچ، دور / ثانیه است)، در حالی که سرعت انتقال پیچ Va باقی می ماند. ثابت برای هر بخش از تیغه بنابراین، هرچه r بزرگتر باشد، یعنی هر چه بخش مورد نظر به انتهای تیغه نزدیکتر باشد، سرعت محیطی Vr و در نتیجه سرعت کل W بیشتر است.

از آنجایی که ضلع Va در مثلث سرعت های مورد نظر ثابت می ماند، با دور شدن قسمت تیغه از مرکز، لازم است تیغه ها را با زاویه زیادی نسبت به محور پروانه بچرخانید تا a مقدار بهینه را حفظ کند، یعنی: برای همه بخش ها یکسان باقی می ماند. بنابراین، یک سطح مارپیچ با گام ثابت H به دست می آید.به یاد بیاورید که گام پروانه حرکت هر نقطه از تیغه در امتداد محور در یک دور کامل پروانه است.

شکل به نمایش سطح پیچیده مارپیچ تیغه کمک می کند. در حین کار پروانه، تیغه، همانطور که بود، در امتداد مربع های راهنما می لغزد، که در هر شعاع طول پایه متفاوتی دارند، اما ارتفاع یکسانی دارند - گام H، و در یک دور با مقدار H بالا می رود. حاصل ضرب گام و سرعت دورانی (Hn) سرعت نظری پروانه در امتداد محور است.

سرعت کشتی، سرعت پروانه و لغزش.هنگام حرکت، بدنه کشتی آب را به همراه خود می کشد و یک جریان عبوری ایجاد می کند، بنابراین سرعت واقعی آب ملاقات پروانه Va همیشه تا حدودی کمتر از سرعت واقعی کشتی V است. برای قایق های موتوری پرسرعت، تفاوت وجود دارد. کوچک است - فقط 2-5٪، زیرا بدنه آنها در امتداد آب می لغزد و تقریباً آن را با خود "کشش" نمی کند. برای قایق هایی که با سرعت متوسط ​​حرکت می کنند، این تفاوت 5-8٪ است و برای قایق های با جابجایی کم سرعت به 15-20٪ می رسد. اکنون سرعت نظری پیچ Hn را با سرعت حرکت واقعی آن Va نسبت به جریان آب مقایسه می کنیم.

تفاوت Hn - Va که لغزش نامیده می شود، کار روی دهانه پروانه را در زاویه حمله a به جریان آب با سرعت W تعیین می کند. نسبت لغزش به سرعت پروانه نظری بر حسب درصد لغزش نسبی نامیده می شود.
s = (Hn-Va)/Hn.

لغزش به حداکثر مقدار خود (100٪) می رسد زمانی که ملخ در یک کشتی لنگر انداخته به ساحل کار می کند. پروانه های قایق های موتوری مسابقه ای سبک با سرعت کامل کمترین لغزش را دارند (8-15%). برای پروانه های قایق های تفریحی و قایق های تفریحی، لغزش به 15-25٪، برای قایق های جابجایی سنگین به 20-40٪، و برای قایق های بادبانی با موتور کمکی، 50-70٪ می رسد.

ملخ سبک یا سنگین.قطر و گام پروانه مهمترین پارامترهایی است که میزان استفاده از توان موتور و در نتیجه امکان دستیابی به آن بستگی دارد. حداکثر سرعتدوره کشتی

هر موتور به اصطلاح ویژگی خارجی خود را دارد - وابستگی قدرت حذف شده از شفت به سرعت میل لنگ با دریچه گاز کاربراتور کاملاً باز است. برای مثال، چنین مشخصه ای برای موتور بیرونی "Whirlwind" در شکل (منحنی 1) نشان داده شده است. حداکثر قدرت 21.5 لیتر، s. موتور در 5000 دور در دقیقه توسعه می یابد.

نیرویی که توسط پروانه در یک قایق معین جذب می شود، بسته به سرعت موتور، در همان شکل نه با یک، بلکه با سه منحنی - مشخصات ملخ 2، 3 و 4 نشان داده شده است که هر کدام مربوط به یک ملخ خاص است. ، یعنی پروانه ای با گام و قطر معین.

با افزایش گام و قطر پروانه بالاتر از مقادیر بهینه، تیغه ها بیش از حد به عقب می افتند تعداد زیادی ازآب: در همان زمان تاکید افزایش می یابد، اما در عین حال گشتاور مورد نیاز روی محور پروانه نیز افزایش می یابد. مشخصه پیچ 2 چنین پیچی با مشخصه خارجی موتور 1 در نقطه A قطع می شود. این بدان معنی است که موتور قبلاً به حد مجاز رسیده است - حداکثر مقدار گشتاور و قادر به چرخاندن پروانه با سرعت بالا نیست. ، سرعت نامی و توان نامی مربوطه را توسعه نمی دهد. در این حالت، موقعیت نقطه A نشان می دهد که موتور تنها 12 اسب بخار قدرت می دهد. با. قدرت به جای 22 لیتر با. این پروانه نامیده می شود از نظر هیدرودینامیکی سنگین

برعکس، اگر گام یا قطر پیچ کوچک باشد (منحنی 4)، هم توقف و هم گشتاور مورد نیاز کوچکتر می شود، بنابراین موتور نه تنها به راحتی توسعه می یابد، بلکه از سرعت نامی میل لنگ نیز فراتر می رود. نحوه عملکرد آن با نقطه C مشخص می شود. و در این حالت، از قدرت موتور به طور کامل استفاده نمی شود و عملکرد در سرعت های بسیار بالا با سایش خطرناک قطعات همراه است. در عین حال باید تاکید کرد که از آنجایی که رانش پروانه کوچک است، شناور به حداکثر سرعت ممکن نخواهد رسید. این پیچ نامیده می شود از نظر هیدرودینامیکی سبک

پروانه ای که به ترکیب خاصی از کشتی و موتور اجازه می دهد تا به طور کامل از نیروی دومی استفاده کند نامیده می شود موافقت کرد. برای مثال مورد بررسی، موافقت کردپروانه دارای مشخصه 3 است که با مشخصه خارجی موتور در نقطه B مطابق با حداکثر توان آن تلاقی می کند.

این شکل اهمیت انتخاب صحیح پروانه را در نمونه قایق موتوری "کریمه" با موتور بیرونی "Whirlwind" نشان می دهد. سرعت آن 37 کیلومتر در ساعت است. با بار کامل 4 نفر، سرعت قایق به 22 کیلومتر در ساعت کاهش می یابد. هنگام تعویض پیچ با پیچ دیگری با گام 264 میلی متر، سرعت با بار کامل به 32 کیلومتر در ساعت افزایش می یابد. بهترین نتایج با پروانه ای با نسبت گام H / D = 1.0 به دست می آید (گام و قطر 240 میلی متر است): حداکثر سرعت به 40-42 کیلومتر در ساعت افزایش می یابد، سرعت با بار کامل - تا 38 کیلومتر / ساعت نتیجه گیری در مورد صرفه جویی قابل توجهی در مصرف سوخت که می توان با پروانه گام کاهش یافته به دست آورد آسان است.اگر با یک ملخ استاندارد با بار 400 کیلوگرم به ازای هر کیلومتر پیموده شده 400 گرم سوخت مصرف شود، آنگاه هنگامی که یک ملخ با گام 240 میلی متر نصب شده است، مصرف سوخت 237 گرم در کیلومتر خواهد بود.

لازم به ذکر است که موافقت کردتعداد بی نهایت پروانه برای ترکیب خاصی از قایق و موتور وجود دارد. در واقع، یک ملخ با قطر کمی بیشتر اما گام کمی کوچکتر، موتور را به همان اندازه یک ملخ با قطر کوچکتر و گام بزرگتر بارگذاری می کند. یک قانون وجود دارد: هنگام تعویض ملخ مطابق با بدنه و موتور با ملخ دیگر با مقادیر نزدیک D و H (اختلاف بیش از 10٪ مجاز نیست)، لازم است که مجموع این مقادیر باشد. زیرا پروانه های قدیمی و جدید برابر باشند.

با این حال، از این مجموعه موافقت کردپیچ ها تنها یک پیچ با مقادیر مشخص D و H بیشترین کارایی را خواهند داشت. این پیچ نامیده می شود بهینه. هدف از محاسبه پروانه دقیقاً یافتن است بهینهقطر و گام

بهره وری.راندمان پروانه با مقدار بازده آن، یعنی نسبت توان مفید مصرفی به توان مصرفی موتور، تخمین زده می شود.

بدون پرداختن به جزئیات، متذکر می شویم که عمدتاً کارایی یک پروانه غیر حفره دار به لغزش نسبی پروانه بستگی دارد که به نوبه خود با نسبت قدرت، سرعت، قطر و سرعت دورانی تعیین می شود.

حداکثر مقدار راندمان پروانه می تواند به 70 تا 80٪ برسد، با این حال، در عمل انتخاب مقادیر بهینه پارامترهای اصلی که راندمان به آنها بستگی دارد: قطر و سرعت بسیار دشوار است. بنابراین، در کشتی های کوچک، راندمان پروانه های واقعی می تواند بسیار کمتر باشد و تنها 45٪ باشد.

پروانه با لغزش نسبی 10 تا 30 درصد به حداکثر بازده دست می یابد. با افزایش لغزش، راندمان به سرعت کاهش می یابد: هنگامی که پروانه در حالت پهلوگیری کار می کند، برابر با صفر می شود. به همین ترتیب، زمانی که به دلیل چرخش های زیاد با گام کوچک، استاپ پایه صفر شود، بازده به صفر می رسد.

با این حال، باید تأثیر متقابل محفظه و پروانه را نیز در نظر گرفت. پروانه در حین کار، توده های قابل توجهی از آب را گرفته و به داخل عقب می اندازد که در نتیجه سرعت جریان در اطراف عقب بدنه افزایش می یابد و فشار کاهش می یابد. این با پدیده مکش همراه است، به عنوان مثال، ظاهر شدن نیروی اضافی مقاومت در برابر آب در برابر حرکت کشتی در مقایسه با نیرویی که در طول بکسل تجربه می کند. بنابراین، پیچ باید یک توقف ایجاد کند که از مقاومت بدنه با مقدار معینی Pe = R / (1-t) کیلوگرم فراتر رود. در اینجا t ضریب مکش است که مقدار آن به سرعت کشتی و خطوط بدنه در ناحیه پروانه بستگی دارد. در قایق های برنامه ریزی و قایق های موتوری که پروانه روی آنها در زیر یک کف نسبتاً صاف قرار دارد و در جلوی آن ستون عقبی ندارد، با سرعت بیش از 30 کیلومتر در ساعت t \u003d 0.02-0.03. در قایق ها و قایق هایی با سرعت کم (10-25 کیلومتر در ساعت) که پروانه روی آنها در پشت میله عقب نصب شده است، t \u003d 0.06-0.15.

به نوبه خود، بدنه کشتی، تشکیل یک جریان عبوری، سرعت جریان آب را که بر روی پروانه جریان می یابد، کاهش می دهد. این ضریب جریان همزمان w را در نظر می گیرد: Va = V (1-w) m/s. تعیین مقادیر w از داده های داده شده در بالا آسان است.

بازده کلی پیشرانه مجموعه کشتی-موتور- ملخ با فرمول محاسبه می شود:
h = h p W ((1-t)/(1-w)) h h m = h p W h k W h mدر اینجا h p راندمان پروانه است. h k - ضریب نفوذ مسکن؛ h m - کارایی شفت و دنده معکوس.

ضریب نفوذ بدنه اغلب بیش از یک (1.1 - 1.15) به نظر می رسد و تلفات در شفت 0.9-0.95 برآورد می شود.

قطر پیچ و گام.عناصر پروانه برای یک کشتی خاص را می توان تنها با داشتن منحنی مقاومت در برابر آب در برابر حرکت یک کشتی معین، مشخصه خارجی موتور و نمودارهای طراحی به دست آمده از نتایج آزمایش مدل پروانه ها با پارامترها و شکل تیغه های خاص محاسبه کرد. برای تعیین اولیه قطر و گام پیچ، فرمول های ساده شده ای وجود دارد که در اینجا معنی ندارد، زیرا. استفاده از آن پیشنهاد شده است روش های دقیق تر برای محاسبه پروانه بهینه. این روش ها مبتنی بر تقریب (نمایش تقریبی) نمودارهای گرافیکی توسط وابستگی های تحلیلی هستند که انجام محاسبات نسبتاً دقیق را بر روی رایانه و حتی بر روی ریز محاسبه گرها امکان پذیر می کند.

قطر پروانه ها که هم از یک فرمول تقریبی و هم با کمک محاسبات دقیق به دست می آید، معمولاً حدود 5 درصد افزایش می یابد تا یک ملخ عمداً سنگین به دست آید و در آزمایش های بعدی کشتی به سازگاری آن با موتور برسد. برای "سبک شدن" پیچ، به تدریج قطر آن بریده می شود تا زمانی که سرعت موتور در سرعت طراحی به دست آید.

با این حال، برای پروانه های قایق های کوچک، ممکن است این کار انجام نشود. دلیل آن ساده است: بارگیری کشتی تفریحی بسیار متفاوت است و پروانه ای که در یک جابجایی کشتی کمی "سنگین" یا "سبک" است در بار دیگر ثابت می شود.

ویژگی‌های کاویتاسیون و هندسه پروانه‌های کشتی‌های کوچک.سرعت بالای قایق ها و قایق های موتوری و سرعت چرخش پروانه ها باعث ایجاد حفره - جوش آب و تشکیل حباب های بخار در ناحیه نادری در سمت مکش تیغه می شود. در مرحله اولیه کاویتاسیون، این حباب ها کوچک هستند و عملاً تأثیری بر عملکرد پروانه ندارند. با این حال، هنگامی که این حباب ها می ترکند، فشارهای محلی زیادی ایجاد می شود که باعث می شود سطح تیغه خرد شود. در طول عملیات طولانی مدت پیچ حفره، چنین آسیب فرسایشی می تواند آنقدر قابل توجه باشد که کارایی پیچ کاهش یابد.

با افزایش بیشتر سرعت، مرحله دوم کاویتاسیون رخ می دهد. یک حفره جامد - یک حفره، کل تیغه را می گیرد و حتی می تواند خارج از آن بسته شود. تاکید ایجاد شده توسط پیچ به دلیل افزایش شدید کشش و اعوجاج شکل تیغه ها کاهش می یابد.

کاویتاسیون پایه را می توان با این واقعیت تشخیص داد که سرعت قایق با وجود افزایش بیشتر در فرکانس چرخش متوقف می شود. در همان زمان، پروانه صدای خاصی ایجاد می کند، ارتعاش به بدنه منتقل می شود، قایق در جهش حرکت می کند.

لحظه شروع کاویتاسیون نه تنها به سرعت چرخش، بلکه به تعدادی پارامتر دیگر نیز بستگی دارد. بنابراین، هر چه مساحت تیغه ها کوچکتر باشد، ضخامت پروفیل آنها بیشتر است و هر چه پیچ به خط آب نزدیکتر باشد، سرعت کمتر می شود، یعنی کاویتاسیون زودتر اتفاق می افتد. ظاهر کاویتاسیون نیز با زاویه زیاد شیب محور پروانه، نقص در تیغه ها - خم شدن، سطح بی کیفیت تسهیل می شود.

تاکید ایجاد شده توسط پروانه عملا مستقل از مساحت پره ها است. برعکس، با افزایش این ناحیه، اصطکاک در برابر آب افزایش می‌یابد و نیروی موتور نیز برای غلبه بر این اصطکاک مصرف می‌شود. از طرفی باید در نظر گرفت که با همان تاکید بر تیغه های پهن، خلاء سمت مکش کمتر از تیغه های باریک است. بنابراین، در جایی که امکان کاویتاسیون وجود دارد (به عنوان مثال، در قایق‌های تندرو و در سرعت‌های محور پروانه بالا) به یک ملخ با تیغه پهن نیاز است.

به عنوان یک مشخصه پروانه، ناحیه کار یا صاف شده تیغه ها گرفته می شود. هنگام محاسبه آن، عرض تیغه گرفته می شود، بر روی سطح تخلیه در طول قوس یک دایره در شعاع معینی که از مرکز پروانه کشیده شده است، اندازه گیری می شود. مشخصه پروانه معمولاً نشان دهنده ناحیه صاف شده خود تیغه های A نیست، بلکه نسبت آن به ناحیه Ad یک دیسک جامد با قطر پروانه، یعنی A / Ad است. در پیچ های کارخانه ای، نسبت دیسک روی توپی مهر می شود.

برای پیچ هایی که در حالت پیش کاویتاسیون کار می کنند، نسبت دیسک بین 0.3 - 0.6 گرفته می شود. برای ملخ های با بار سنگین در قایق های تندرو با موتورهای پرسرعت قدرتمند، A / Ad به 0.6 - 1.1 افزایش می یابد. نسبت دیسک بزرگ نیز در ساخت پیچ از مواد با استحکام کم مانند سیلومین یا فایبرگلاس ضروری است. در این حالت بهتر است تیغه ها پهن تر از افزایش ضخامت آنها باشد.

محور پروانه در یک قایق پلانینگ نسبتاً نزدیک به سطح آب قرار دارد، بنابراین غیر معمول نیست که هوا به تیغه‌های ملخ مکیده شود (هوادهی سطحی) یا هنگام حرکت روی موج، کل ملخ در معرض دید قرار گیرد. . در این موارد، توقف پروانه به شدت کاهش می یابد و دور موتور ممکن است از حداکثر مجاز بیشتر شود. برای کاهش تأثیر هوادهی، گام پروانه در امتداد شعاع متغیر می شود - با شروع از قسمت تیغه با r = (0.63-0.7) R به سمت توپی، گام به میزان 15 تا 20٪ کاهش می یابد.

پروانه های قایق ها معمولا سرعت چرخش بالایی دارند، بنابراین به دلیل سرعت های گریز از مرکز، آب در امتداد پره ها در جهت شعاعی جریان می یابد که بر راندمان ملخ تأثیر منفی می گذارد. برای کاهش این اثر، به تیغه ها شیب قابل توجهی به سمت عقب داده می شود - از 10 تا 15 درجه.

در بیشتر موارد، به تیغه های پروانه ها شکل کمی سابر داده می شود - خط بخش های میانی تیغه منحنی است با یک برآمدگی که در امتداد چرخش پروانه هدایت می شود. این گونه پروانه ها به دلیل ورود نرم تر تیغه ها به آب، با ارتعاش کمتر تیغه ها مشخص می شوند، کمتر در معرض کاویتاسیون هستند و دارای استحکام بیشتر لبه های جلویی هستند.

پروفیل مسطح محدب سگمنتال در میان پروانه های شناورهای کوچک رایج ترین است. تیغه‌های ملخ قایق‌ها و قایق‌های موتوری پرسرعت که برای سرعت‌های بیش از 40 کیلومتر در ساعت طراحی شده‌اند، باید تا حد امکان نازک باشند تا از ایجاد حفره جلوگیری شود. برای بهبود کارایی در این موارد، یک نمایه محدب- مقعر ("lune") توصیه می شود. فلش تقعر پروفیل برابر با حدود 2% وتر مقطع و ضخامت نسبی پروفیل سگمنتال (نسبت ضخامت t به وتر b در شعاع محاسبه شده پیچ، برابر با 0.6R) است. معمولاً در محدوده t / b = 0.04-0.10 گرفته می شود.

پروانه دو پره دارای راندمان بالاتری نسبت به پروانه سه پره است، با این حال با نسبت دیسکی زیاد، تامین استحکام لازم تیغه چنین پروانه ای بسیار دشوار است. بنابراین پروانه های سه پره بیشترین کاربرد را در شناورهای کوچک دارند. ملخ‌های دو پره در قایق‌های مسابقه‌ای که ملخ‌ها به آرامی بارگیری می‌شوند و در قایق‌های بادبانی و موتوری که موتور نقش پشتیبانی را ایفا می‌کند، استفاده می‌شود. در مورد دوم، قابلیت نصب پیچ در یک موقعیت عمودی در پی هیدرودینامیکی پست عقب برای کاهش مقاومت آن در هنگام قایقرانی مهم است.

ما قبلاً بزرگترین کشتی های جهان را دیده ایم و حتی به سرهای کشتی ها نیز توجه کرده ایم. اما به نظر می رسد که ما شاید مهمترین چیز را از دست داده ایم - پیچ ها.

حقیقت جالبزمانی که ادوارد لیون برتون پروانه را در سال 1834 اختراع کرد، توسط دریاسالاری رد شد و آن را به عنوان "اسباب بازی زیبایی که هرگز نمی تواند و هرگز نمی تواند کشتی را به حرکت درآورد."

بزرگترین پروانه کشتی در جهان

یکی از بزرگترین پروانه های کشتی در جهان توسط صنایع سنگین هیوندای برای یک کشتی کانتینری 7200 20 فوتی متعلق به هاپاگ لوید ساخته شد. این ملخ شش پره به بلندی یک ساختمان سه طبقه و قطر 9.1 متر، 101.5 تن وزن دارد. عکس زیر یک ملخ 72 تنی نصب شده روی نفتکش Loannis Coloctronis را نشان می دهد:

بزرگترین ملخ کشتی تا به امروز، با وزن 131 تن، ساخته شده در شهر وارن در رودخانه موریتز، بر روی Emma Maersk - بزرگترین کشتی کانتینری جهان، با ظرفیت 14770 کانتینر بیست فوتی، به طول نصب شده است. این ملخ 397 متر، عرض بیش از 56 متر و ارتفاع 68 متر با موتوری قدرتمند، به غول اقیانوسی اجازه می دهد تا به سرعت 27 گره (50 کیلومتر در ساعت) برسد.

و اینها ملخ‌ها و سکان‌های عظیم یخ‌شکن قطب جنوب پالمر هستند، کشتی تحقیقاتی که در سخت‌ترین شرایط روی زمین کار می‌کند:

پروانه های نصب شده در یورودام - کشتی کروز:

این ملخ های عظیم متعلق به کشتی تایتانیک، یکی از معروف ترین کشتی های تاریخ بود. لاینر دارای سه ملخ بود که هر کدام توسط یک موتور جداگانه حرکت می کردند. دو پیچ بیرونی 38 تن وزن داشتند و پیچ مرکزی 17 تن وزن داشتند.

تایتانیک یکی از بهترین کشتی های زمان خود بود، اما Oasis of دریاها" رویالکارائیب 5 برابر بزرگتر از کشتی معروف لاینر است و در حال حاضر بزرگترین کشتی مسافربری است که تاکنون ساخته شده است. طبیعتاً، یک کشتی لوکس باید ملخ هایی به اندازه کافی بزرگ داشته باشد که بتواند آن را از سواحل فنلاند به خانه جدید "واحه دریاها" در فورت لادردیل، فلوریدا برساند:

Elation by Carnival Cruise Lines نیز در فنلاند ساخته شد و در حال حاضر در سن دیگو، کالیفرنیا مستقر است. در کنار پروانه‌های کشتی، افرادی که مسئول طراحی و نصب آن‌ها هستند، آدم‌های بدبختی به نظر می‌رسند:

و این پیچ در حوض خشک در سانفرانسیسکو مونتاژ می شود:

پیچ زیر متعلق به یک کشتی تفریحی دیگر به نام "Norwegian Epic" است:

نمونه دیگری از ملخ غول‌پیکر مورد نیاز برای به حرکت درآوردن کشتی‌های کروز بزرگ مانند Celebrity Solstice:

و در اینجا ملخ های کشتی "کوئین الیزابت 2" معروف به QE2 است. این کشتی متعلق به کانارد لاین (اپراتور بریتانیایی خطوط کروز خطوط اقیانوس اطلس و اقیانوس)، در سال 1969 به آب انداخته شد و در سال 2008 بازنشسته شد:

Queen Mary 2 به عنوان پرچمدار Cunard در سال 2004 جایگزین QE2 شد. در اینجا برخی از پروانه های یدکی QM2 واقع در عرشه جلوی کشتی آورده شده است:

این ملخ یک کشتی معروف دیگر در تاریخ است. نبرد ناو آلمانی بیسمارک در فوریه 1939، اندکی قبل از شروع جنگ جهانی دوم، به آب انداخته شد و در می 1941 توسط بریتانیا غرق شد (تصویر سمت چپ). عکس سمت راست منظره کارخانه و پروانه ای از یک تانکر نفت در طول ساخت آن در سال 1947 است:

نه به اندازه بزرگ، اما نه کمتر جالب
پیچ زیردریایی های کوچک ژاپنی که در جریان حمله به پرل هاربر در دسامبر 1941 به ناوهای هواپیمابر آمریکایی حمله کردند:

ملخ راست USS Fiske، 1946:

البته فناوری در حال پیشرفت است، اما کشتی های بزرگپیچ های بزرگ هنوز مورد نیاز است. این یکی از "SS Great Britain" است که توسط ایزامبارد کینگد برونل برای بزرگترین کشتی جهان (در زمان پرتاب او در سال 1843) طراحی شده است. این کشتی در سال 1845 تنها در 14 روز از اقیانوس اطلس عبور کرد که در آن زمان یک رکورد مطلق بود.

کارگران کارخانه کشتی سازیبررسی یکی از چهار پروانه برنجی ناو هواپیمابر یو اس اس جورج واشنگتن. وزن هر یک از پیچ ها حدود 66000 پوند و قطر آن 22 فوت است.

وسایلی که برای ایجاد فشار پایداری که توسط کشتی درک می شود و اساس حرکت آن است طراحی شده اند، پیشران نامیده می شوند. متحرکان هستند انواع مختلف: چرخ های پارویی، پروانه های پره ای، پروانه ها و غیره.

پروانه پره ای دیسکی است مجهز به سه یا چهار تیغه چرخشی عمودی و به صورت افقی در زیر قسمت عقب کشتی روی یک محور عمودی قرار دارد. دیسک توسط یک موتور الکتریکی از طریق یک چرخ دنده مخروطی هدایت می شود. استفاده از پروانه های پره ای مانور بالایی کشتی را در غیاب دستگاه فرمان فراهم می کند و امکان عملکرد معکوس بدون معکوس شدن موتور را فراهم می کند. با این حال پیچیدگی طراحی این گونه ملخ ها و ابعاد آنها که با افزایش قدرت نیروگاه کشتی افزایش می یابد، اجازه نمی دهد از آنها برای مصارف بزرگ استفاده شود.
دادگاه ها اخیراً ملخ‌های پره‌ای از نوع Voitschneider برای جرثقیل‌های باری خودکششی، برخی کشتی‌های کوچک و پیشران‌های کشتی‌های بزرگ‌تر عرضه شده‌اند.

پرمصرف ترین ملخ برای کشتی ها ملخ بود. قسمت های اصلی ملخ (شکل 81) عبارتند از: توپی پروانه 1 با سوراخ مخروطی در داخل و پره های 2 که تعداد آنها می تواند از دو تا شش باشد. پروانه ها با تیغه های جامد، قابل جابجایی و چرخشی ساخته می شوند.

برنج. 81. پروانه با پره های جامد.

پیچ هایی با تیغه های جامد (شکل 81) عمدتاً در کشتی های دریایی تجاری استفاده می شود. چنین پیچ هایی با وزن کم و ابعاد توپی و همچنین استحکام بالاتر در آنها مشخص می شود شرایط عادیعمل.

ملخ هایی با تیغه های قابل جابجایی در کشتی های ناوگان قطب شمال نصب می شوند که با توجه به شرایط عملیاتی، جایگزینی تیغه آسیب دیده به طور کلی راحت تر از جایگزینی کل پروانه است. ضمناً زمانی از این گونه پیچ ها استفاده می شود که قطر پیچ زیاد باشد و ریخته گری آن مشکل باشد.

پروانه‌های دارای تیغه‌های دوار، که در غیر این صورت پروانه‌های گام کنترل‌پذیر (CPP) نامیده می‌شوند، با پروانه‌های معمولی تفاوت دارند، زیرا تیغه‌های آن‌ها به‌صورت متحرک در توپی پروانه ثابت می‌شوند و می‌توانند با استفاده از یک درایو خاص، حول محور آن در یک زاویه مشخص بچرخند. این درایو یا مکانیسم تغییر گام (PMM) معمولاً در داخل هاب پروانه قرار دارد، بنابراین توپی به طور قابل توجهی بزرگتر از پروانه های معمولی است. مکانیسم تغییر گام می تواند دستی، مکانیکی، الکترومکانیکی، هیدرولیک و الکترو هیدرولیک باشد. ترکیب MIS، به استثنای دستی، شامل: مکانیزم چرخاندن تیغه ها، که معمولاً در توپی پروانه قرار دارد. سروموتوری که نیرویی برای چرخاندن تیغه ها ایجاد می کند و در ناحیه بین محور پروانه و موتور اصلی قرار دارد. بازخورد یا دستگاهی که میزان گام پیچ جدید را نشان می دهد.

مکانیسم چرخاندن تیغه ها (شکل 82) دو نوع است: چرخ دنده ای و میل لنگ، دومی قابل اعتمادتر است و در تمام طراحی های پروانه تحت فشار (قدرت و قطر بالا، CPP های پرسرعت با قطرهای کوچک و غیره) استفاده می شود.

برنج. 82. مکانیسم چرخش تیغه ها: a - چرخ دنده; ب - میل لنگ.

رایج ترین آن در حال حاضر MIS هیدرولیک (شکل 83) است که معمولاً در خط شفت قرار دارد. برای چرخاندن تیغه های پروانه، از انرژی یک مایع (اغلب روغن با ویسکوزیته کم) تحت فشار در اینجا استفاده می شود. درایو هیدرولیک MIS با یک دستگاه نسبتا ساده و توانایی ایجاد نیروهای کاری قابل توجه با اندازه و وزن نسبتاً کوچک نصب مشخص می شود.

برنج. 83. طراحی MISH با درایو هیدرولیک.

در توپی 4 پیچ یک بند 1 از میله 5 وجود دارد که در داخل محور پروانه توخالی 6 قرار گرفته است. محور. برای تسهیل چرخش لب به لب تیغه، در نشیمنگاه توپی روی رولبرینگ های مخروطی دو ردیفه 3 قرار می گیرد. در انتهای دیگر میله 5، یک پیستون سروموتور 7 متصل است. بازخورد 8 با کلاچ متحرک 12 و پیستون شیر توزیع 11. روغن به شیر توزیع 11 و سرو موتور 7 از طریق لوله های 10 از پمپ روغن تامین می شود. تغییر گام تیغه های پروانه توسط اهرم 9 کنترل می شود که انتهای پایینی آن در شیار کلاچ متحرک می لغزد. هیدرولیک MISH به شما امکان می دهد با استفاده از یک سیستم پنوماتیک از راه دور، شیب پروانه را از روی پل ناوبری کنترل کنید.

استفاده از پروانه های گام قابل کنترل این امکان را به وجود آورد که کنترل شناور را به میزان قابل توجهی ساده کرد، با حذف مراحل و دنده معکوس، ابعاد و وزن موتورهای اصلی را کاهش داد و بدون تغییر جهت چرخش میل پروانه، کشتی را معکوس کرد. علاوه بر این، استفاده از PRS در کشتی هایی مانند یدک کش، تانکر و حامل چوب به شما این امکان را می دهد که پیچ پروانه را با هر سرعتی تنظیم کنید. این امر باعث افزایش راندمان نیروگاه می شود و استفاده کاملتر از توان موتورهای اصلی را در حالت های مختلف عملیاتی ممکن می سازد.