Что такое крыльчатый двигатель - Авто журнал
11 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое крыльчатый двигатель

Судовые движители

Устройства, предназначенные для создания упора, воспринимаемого корпусом судна и необходимого для его движения в воде, называются движителями. Существуют движители различных конструкций: лопастные колеса, крыльчатые движители, водометные движители, гребные винты и др.

Лопастные колеса в качестве движителей применяют на некоторых речных судах.

Крыльчатый движитель представляет собой диск-ступицу, снабженную несколькими лопастями. Он устанавливается под кормой судна на вертикальном валу. Такой движитель приводится во вращение от главного двигателя через коническую передачу. Применение крыльчатых движителей обеспечивает высокую маневренность судна при отсутствии рулевого устройства и позволяет осуществлять задний ход без реверса двигателя. Сечение каждой лопасти этого движителя подобно сечению крыла самолета; если у самолета крыло создает подъемную силу, то лопасти крыльчатого движителя по тому же принципу создают силу, передвигающую судно в воде, так как расположены вертикально. В водометном движителе используется сила реакции струи воды, выбрасываемой через специальную насадку, расположенную под кормой судна. Вода забирается из-за борта насосом большой производительности.

Наибольшее распространение в качестве движителя получил гребной винт. Основными частями, гребного винта (рис. 69) с цельнолитыми лопастями являются ступица 1 с конусным отверстием и лопасти 2, число которых может быть от двух до шести. Лопасти образуют винтовую поверхность, с помощью которой при вращении винта создается необходимое упорное усилие на валопроводе.

Рис. 69. Гребной винт с цельнолитыми лопастями.


Рис. 70. Механизм поворота лопастей.

Основными геометрическими параметрами гребного винта являются диаметр D, измеряемый между крайними наружными точками лопастей, и шаг t — расстояние между одноименными кромками лопастей, измеряемое по оси винта. Винты бывают правого и левого вращения. Для их изготовления применяют чугун, марганцовистую и фосфористую бронзу, углеродистую литейную сталь, а в последнее время для небольших по размерам гребных винтов также пластмассу. По конструктивному исполнению различают гребные винты фиксированного шага (ВФШ) и регулируемого шага (ВРШ) с поворотными лопастями. Винты фиксированного шага могут быть как цельнолитые, так и со съемными лопастями. Винты со съемными лопастями устанавливают на судах арктического плавания, где по условиям эксплуатации замена поврежденной лопасти запасной лопастью более удобна, чем замена гребного винта. Кроме того, такие винты можно применять в случае, когда диаметр гребного винта велик и отливка его затруднительна. Каждая лопасть имеет фланец и закрепляется на ступице с помощью шпилек и гаек.

Винты с поворотными лопастями, или винты регулируемого шага (ВРШ), отличаются от обычных тем, что их лопасти закреплены в ступице винта подвижно и могут поворачиваться вокруг своей оси на заданный угол при помощи особого привода. Этот привод, или механизм изменения шага (МИШ), обычно расположен внутри ступицы винта, поэтому ступица у таких винтов значительно больше, чем у ВФШ. Привод изменения шага бывает механическим, электромеханическим, гидравлическим и электрогидравлическим. В состав МИШ входят: механизм поворота лопастей, размещенный, как правило, в ступице винта; серводвигатель, создающий усилие для поворота лопастей и расположенный на участке между гребным валом и главным двигателем; обратная связь, или устройство, показывающее величину шага винта.

Механизм поворота лопастей (рис. 70) может быть зубчатым или кривошипным, причем последний более надежен и применяется во всех напряженных конструкциях гребных винтов (больших мощностей и диаметров, высокооборотных ВРШ и др.). На рис. 70, а показан зубчатый, а на рис. 70, б кривошипный механизм поворота лопастей.

Наиболее распространенным в настоящее время является гидравлический МИШ (рис. 71), обычно расположенный внутри пустотелого гребного вала. Для поворота лопастей винта используется энергия жидкости (чаще всего масла с малой вязкостью). В ступице 4 гребного винта находится поводок 1 штанги 5, размещенной внутри пустотелого гребного вала 6. Поводком 1, в пазу которого расположен палец 2 на комле лопасти, осуществляется поворот этой лопасти вокруг своей оси. Для облегчения поворота комель лопасти посажен в гнездо ступицы винта на двухрядных конических роликоподшипниках 3. На другом конце штанги 5 имеется поршень гидродвигателя 7, соединенный обратной связью 8 с подвижной муфтой 12 и поршнем распределительного золотника 11. Масло в распределительный золотник 11 и гидродвигатель 7 подается через трубку 10 от масляного насоса. Изменение шага лопастей гребного винта осуществляется рычагом 9, нижний конец которого скользит в пазу подвижной муфты. Гидравлический МИШ позволяет управлять шагом гребного винта с ходового мостика при помощи Дистанционной пневматической системы.

Читать еще:  Газотурбинный двигатель своими рукам

Гребные винты фиксируемого шага (ВФШ) устанавливают на конус гребного вала на одной-трех шпонках; в последнее время часто применяют бесшпоночную гидропрессовую насадку винтов на конусы гребных валов.

Применение ВРШ дает возможность, не изменяя вращения главного двигателя (и не останавливая его), изменять направление движения судна с переднего хода на задний и наоборот, получать абсолютный холостой ход.

Вопросы для повторения
1. Для чего предназначен валопровод и как он устроен?

2. Опишите устройство основных деталей валопровода.

3. Как устроен и как работает главный упорный подшипник валопровода?

4. Как устроено дейдвудное устройство валопровода?

5. Для чего служит гребной винт и как он устроен?

6. Как устроен МИШ винта регулируемого шага (ВРШ)?

Что такое крыльчатый двигатель

Водный транспорт, теория и практика, все о морских и речных судах

19.05.2015 17:49
дата обновления страницы

Управление судами с крыльчатыми движителями, активным рулем и подруливающими устройствами

Крыльчатые движители. Они устанавливаются, как правило, на судах портофлота, повышают их маневренность, так как появляется возможность перемещаться не только вперед и назад, но и лагом (бортами). Эти движители нашли широкое применение на буксирах (толкачах), плавучих кранах, паромах, судах-снабженцах и др., которые работают в сложных стесненных условиях акватории порта.

Рис. 174. Схема крыльчатого движителя: 1- несущий диск, 2- вертикальная ось вращения, 3- эксцентриковый диск с шарнирной цапфой, 4- лопасти

Крыльчатые движители применяются на судах как в качестве главного движителя, так и в виде вспомогательного средства управления. В первом случае его располагают под днищем судна (рис. 174), во втором — чаще всего в поперечном канале (трубе) корпуса судна.

Конструктивно крыльчатый движитель представляет собой диск (ротор) с вертикальной осью вращения. Ротор устанавливается заподлицо с днищевой обшивкой. На диске расположено 4-8 поворотных вертикальных лопастей. При вращении движителя каждая лопасть совершает свое вращательное движение по отношению к диску и вместе с диском — относительно воды.

Суда с крыльчатыми движителями имеют следующие преимущества перед винтовыми: возможность перемены хода без реверса двигателя, движение в любом направлении; отсутствие рулевого устройства, так как функции винта и руля заложены в самом крыльчатом движителе; к. п. д. главного двигателя с крыльчатым движителем выше, чем у двигателя с гребным винтом; при буксировке буксировщик может быть ошвартован в любой части судна, так как сила упора буксира в любом направлении одинаковая; скорость судна плавно набирается и гасится. Однако наряду с преимуществами суда с крыльчатыми движителями имеют и недостатки: суда не пригодны для плавания в открытом море, т.е. на волнении, так как в этом случае диск и лопасти будут испытывать чрезмерное напряжение. Сложность конструкции и большая масса (вес) крыльчатых движителей позволяют применять их только на нереверсивных двигателях небольшой мощности; когда крыльчатый движитель установлен не заподлицо с днищем, то он увеличивает осадку судна, работа во льдах требует специальной надежной защиты движителя.

Активные рули. Это рули с установленными на них вспомогательными винтами, которые расположены на задней кромке пера руля или вмонтированы в перо руля. Есть винты, располагающиеся за кромкой пера руля. В этом случае винт располагается в направляющей насадке, которая повышает к. п. д. винта и предохраняет его от повреждений. Винт активного руля должен быть установлен таким образом, чтобы его ось вращения была расположена на одной плоскости с осью основного гребного винта.

Управляют активным рулем с помощью рулевой машины. Чтобы увеличить эффективность активного руля, угол перекладки должен быть не менее 70°. При скорости судна более 5 уз активный руль использовать нецелесообразно,, и управление судном идет обычной перекладной руля на оба борта (в пределах до 35° на каждый борт).

Читать еще:  Двигатель gtr технические характеристики

В исключительных случаях, когда главный двигатель не работает, активный руль временно может выполнять функции запасного движителя, обеспечивая при этом и управляемость. С помощью активного руля можно осуществлять повороты судна не только на ходу, но и когда судно хода не имеет. При вращении активного руля в противоположную сторону вращения основного винта снижаются потери на закручивание потока воды основного винта, а это ведет к увеличению к. п. д. основного движителя. При совместной работе активного руля и подруливающего устройства судно может двигаться почти лагом. Это очень важно при швартовных операциях в стесненных условиях.

Однако активный руль усложняет и утяжеляет конструкцию пера руля и снижает надежность рулевого устройства. Сопротивление воды при движении судна в этом случае увеличивается, а это ведет к снижению скорости. Иногда для уменьшения сопротивления судна в винторулевом устройстве устанавливают ВРШ.

Подруливающие устройства (ПУ). Это средства активного управления судном. ПУ создают силу упора в направлении, перпендикулярном ДП судна. ПУ чаще всего располагают в носовой части судна, где они более эффективны для управления судна. В настоящее время построены суда с ПУ с носовым и кормовым расположением.

Управление ПУ осуществляется из рулевой рубки. По конструктивным особенностям ПУ подразделяются: с гребными винтами, с насосами различных типов, с крыльчатыми движителями. Гребные винты ПУ устанавливают в поперечном прямом трубопроводе необходимого сечения, расположенном ниже ватерлинии.

В качестве движителей ПУ применяют ВФШ или один ВРШ насосного типа, где имеются мощные насосные установки (танкеры, земснаряды и т. д.).

Средства для чистки катеров

Чистка ультразвуком

Чистка ультразвуком

Чистка инжектора, форсунок

1.9. ОСОБЕННОСТИ УПРАВЛЕНИЯ КОРАБЛЕМ С КРЫЛЬЧАТЫМИ ДВИЖИТЕЛЯМИ

Принцип действия движителя показан на рис 1.24, на котором изображено горизонтальное сечение лопастей, находящихся в различных положениях на окружности диск движителя, имеющего радиус r.

Ось каждой лопасти, во­круг которой она поворачивается, участвует одновременно в двух движениях: вращается вокруг оси диска О с угло­вой скоростью ω, связанной с числом его оборотов зави­симостью ω = 2πn, и перемещается поступательно вместе с кораблем со скоростью Vр. Каждая лопасть движется от­носительно воды со скоростью VH как крыло с углом ата­ки а. Скорость Vн можно рассматривать как геометриче­скую сумму окружной скорости ωг и скорости поступа­тельного перемещения Vр. На передней полуокружности диска лопасти устанавливаются входящими кромками наружу, а на задней — внутрь. При таком законе движения лопастей все нормали к ним пересекаются в одной точке, называемой центром управления (полюсом управления).

На лопасти, как на крыле, возникает гидродинамическая сила R, составляющая которой в направлении движения корабля представляет собой упор лопасти Р, а окружная составляющая Q образует относительно центра несущего диска вращающий момент, преодолеваемый мощностью главного двигателя.

Упор крыльчатого движителя, а сле­довательно, и скорость корабля могут меняться в зависи­мости от смещения (эксцентриситета) E0 = ON центра управления вдоль радиуса.

Характеристикой движителя, определяющей режим его работы, является относительный эксцентриситет l0 = E0/r, с увеличением которого возрастает упор движителя. Мак­симальное значение l0 для крыльчатых движителей со­ставляет 0,72—0,84 (в зависимости от типа механизма поворота лопастей). Перемещением центра управления по площади диска достигается изменение направления упора движителя, поэтому движитель является одновременно и рулевым устройством, обеспечивающим управление судном.

Вращающаяся часть крыльчатого движителя (рис. 1.25) монтируется на диске 6, который представляет собой звездообразный полый корпус, получающий вращение через коническую передачу 4 от горизонтально идущего вала 5 главного двигателя корабля.

На плоском ободе диска 13 расположены лопасти (крылатки) 9, оси разворота кото­рых параллельны оси движителя. Верхние концы лопа­стей — конические хвостовики 7 — поддерживаются двумя подшипниками, обеспечивающими разворот лопастей во­круг своих осей. Диск движителя вращается вокруг широ­кой тарельчатой опоры 15, имеющей в нижней части подшипник 14, центрующий диск и передающий упор, развиваемый лопастями, корпусу судна через станину 1. Механизм разворота лопастей состоит из эксцентрикового диска 12, связанного с рычагом 11, вилка которого охва­тывает направляющий камень 10, и эксцентриковых тяг, соединяющих диск с кривошипами 8, закрепленными на хвостовиках лопастей. Смещение эксцентрикового диска относительно оси вращения движения для изменения ве­личины или направления упора лопастей осуществляется маятниковым рычагом 3, установленным в сферическом подшипнике 2 тарельчатой опоры.

Читать еще:  В жаркую погоду двигатель троит

Положительные качества судов, оборудованных крыльчатыми движителями, заключается в следующем: отпадает необходимость установки рулевого устройства, так как крыльчатый движитель объединяет функции винта и руля (рис. 1.26), для перемены хода не требуется реверс дви­гателя, улучшаются маневренные качества корабля. Время остановки (величина тормозного пути) судов с крыльчаты­ми движителями значительно меньше, чем у винтовых ко­раблей.

СУДОРЕМОНТ ОТ А ДО Я.

В своем блоге буду описывать основы технологии судоремонта, методы дефектоскопии, восстановления и упрочнения деталей, виды и методы ремонта судов и механизмов.Будет приведена технологическая документация на ремонт и изготовление деталей.

Оглавление

  • Магазин
  • Частные объявления
  • Книги о судоремонте.
  • Программное обеспечение
  • Основные направления развития технологии судоремон.

Принцип действия и конструкция крыльчатого движителя

Крыльчатые движители состоят из барабана (ротора) с вертикальной или почти вертикальной осью вращения, расположенного над днищем судна так, что нижний торец ротора совпадает с днищем, и нескольких лопастей в виде крыльев, совершающих вращательное движение вместе с ротором и колебательное движение вокруг собственных осей. Крыльчатый движитель (при его использовании в качестве основного движителя, а не подруливающего устройства) на судах располагается или в кормовой, или в средней части, а, например, на плавучих кранах, корпус которых по форме близок к прямоугольному понтону, может быть и в носу. Схема размещения движителя (вид сбоку) показана на рис. 10.1.

Рис. 10.1. Схема размещения крыльчатого движителя на судне: 1 — барабан;
2 — днище судна; 3 — лопасти

Лопасти крыльчатого движителя располагаются так, что в любой точке окружности их хорды перпендикулярны радиусу-вектору, проведенному к ним из некоторой точки О1, называемой точкой управления (рис. 10.2). При отсутствии хода эта точка совпадает с осью вращения барабана О. Точка управления может располагаться в любом месте внутри круга, диаметр которого обычно составляет 70-80 % диаметра по осям лопастей. Число лопастей — от 3 до 8, чаще всего 5 или 6.
Направление упора крыльчатого движителя перпендикулярно отрезку ОО1, а его величина в первом приближении может считаться пропорциональной длине этого отрезка (эксцентриситету). Таким образом, крыльчатый движитель является также весьма эффективным средством управления судном благодаря возможности создания упора любого направления. Упрощается проблема согласования двигателя и движителя.

Рис. 10.2. Схема действия крыльчатого движителя: О — ось вращения ротора; О1 — точка управления; с — вектор скорости набегающего потока; w — угловая скорость вращения ротора; R — полная гидродинамическая сила на лопасти; Р — упор лопасти; Т — сопротивление вращению

Отмечается, что с ростом эксцентриситета растет не только упор, но и КПД движителя. В какой-то мере эксцентриситет крыльчатого движителя аналогичен шагу гребного винта, а возможность его изменения в процессе работы делает крыльчатый движитель подобным ВРШ.
По конструкции крыльчатые движители подразделяются на три группы: 1) движители с горизонтальными приводными валами и приводом от автономного двигателя; 2) движители с вертикальными приводными валами; 3) движители со встроенными двигателями. Наиболее распространены движители первой группы. Движители с вертикальными приводными валами, как правило, имеют малую мощность и применяются во вспомогательных установках. Крыльчатые движители подруливающих устройств располагаются в поперечном канале в корпусе судна. Направление упора такого движителя совпадает с направлением оси канала, что несколько упрощает управление движителем.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector