Елементи та геометричні співвідношення гребного гвинта моделі корабля
До основних елементів гребного гвинта моделі корабля відносяться:d- Діаметр гребного гвинта;z- число лопатей;А- площа кола, що описується гребним гвинтом;Ас- сумарна площа спрямленої поверхні всіх лопатей гвинта;dc-діаметр маточок;hz- геометричний крок гребного гвинта.
Геометричний крок гребного гвинта моделі корабля представляє відстань, на яку перемістився б гребний гвинт за один повний оберт у твердому неподатливому середовищі, наприклад, у гайці (рис. 141). Навпаки, вода є податливим середовищем і за найменшого тиску відступає.
Тому гвинт у воді за один оберт проходить менше, ніж у гайці відстань, яку називають дійсним кроком або ходою гребного гвинта. Різницю між геометричним кроком та ходою називають ковзанням. Однак при розрахунках кроку гребного гвинта користуються не величиною ковзання, а так званим відносним ковзаннямS0.
Орієнтовні величини відносного ковзання для гребних гвинтів самохідних моделей – від 0,2 до 0,3, для гвинтів швидкісних радіокерованих моделей – від 0,1 до 0,15, для гвинтів швидкісних кордових моделей – від 0,15 до 0,20.
Мал. 141. Крок, хода і ковзання гребного гвинта.
При розрахунку гребних гвинтів особливе значення має правильний вибір крокового відношення гребного гвинта, що є однією з найважливіших його гідродинамічних характеристик. Крокове відношення гребного гвинта р визначає режим роботи гвинта та двигуна і характеризується відношенням геометричного кроку гвинтаhгдо діаметру гвинтаd,тобто.
Залежно від призначення гребного гвинта для моделі величину крокового відношення гребного гвинта вибирають у межах від 0,4 до 3,0. Чим більша швидкість моделі тачисло оборотів двигуна, тим більшу величину <р>2 слід вибирати. Наприклад, для гвинтів самохідних моделей з масштабною швидкістюрмає бути в межах 0,4-0,7, для швидкісних радіокерованих моделей з електродвигунами - 0,6-1,0, для тих же моделей з двигунами внутрішнього згоряння - 1,0-1,3, а у гвинтових швидкісних кордових моделей вона досягає величини 2,6-2,9.
Однією з характеристик гребного гвинта, що показує відношення площі всіх лопатей гребного гвинтаAdдо площі колаА,діаметр якої дорівнює діаметру гребного гвинта, є так зване дискове відношення гвинта, або відношення площAd
Зі збільшенням дискового відношення збільшується середня ширина лопаті гвинта. Дискове відношення змінюється не більше від 0,2 до 1,2. Якщо величина дискового відношення більше одиниці, то сумарна площа всіх лопатей більша за площу диска гвинта і лопаті перекривають одна одну (рис. 142). Чим менше число оборотів двигуна і менше швидкість моделі, тим більшим має бути дискове відношення. Наприклад, якщо для гвинтів до самохідних моделей дискове відношення може бути в межах 0,5-0,8, то у гвинтів до швидкісних кордових моделей воно не більше 0,2-0,25. Зі зменшенням дискового відношення к.п.д. гвинта за інших рівних умов у швидкісних моделей зростає.
Мал. 142.Гребні гвинти з дисковим ставленням більше одиниці.
Відносний діаметр маточини, тобто відношення діаметра маточини до діаметра гвинта
має бути не більше 05-02.
Зі збільшенням діаметра маточини упор і к.п.д. гвинти знижуються за рахунок збільшення тертя маточини про воду. Довжина маточини повинна бути такою, щоб бічна проекція лопатей повністю розміщувалася на маточині. У місцях кріплення кромки лопатейслід робити заокругленими, що забезпечують плавність переходу від лопаті до маточини.
Відношення діаметра гребного гвинтаdдо осадуТдля самохідних моделей з масштабною швидкістю має бути обране в межах 0,5-0,6. Для радіокерованих швидкісних моделей це відношення відповідає 12-14. За величинами цих відносин можна орієнтовно визначити діаметр гвинта для зазначених моделей: d = (0,5-0,6) T
Найменші величини цих відносин беруть для тихохідних, а більші для швидкохідних моделей. Наприклад, для гвинта пасажирського судна можна прийняти
а для гвинтів крейсера, есмінця – 0,6. Діаметри гребних гвинтів для швидкісних кордових моделей можна рекомендувати наступні: до моделі з двигуном внутрішнього згоряння об'ємом циліндра 2,5 см 3 від 40 до 50 мм, з двигуном 5 см 3 від 45 до 55 мм, з двигуном 10 см 3 від 60 до 70 мм.
Мал. 143. Форми контурів лопатей.
Форму контурів лопатей гребних гвинтів вибирають залежно від типу судна, швидкості ходу, опади та числа обертів двигуна. Вони можуть бути симетричними та несиметричними (рис. 143). На практиці для гвинтів всіх моделей (крім швидкісних кордових) частіше вибирають еліптичну форму лопатей з плоско-опуклим сегментним перетином.
У вузькопастових гвинтів для швидкісних кордових моделей рекомендують шаблеподібну форму лопаті з антикавітуючим (дзьобоподібним) профілем перерізу. Найбільшу ширину лопаті у еліптичних контурів роблять близько 0,7; а у шаблеподібних контурів - 0,6 від максимального радіуса гвинта.
Причому максимальну ширину лопаті для гвинтів швидкісних кордових і швидкісних радіокерованих моделей з двигунами внутрішнього згоряння рекомендують брати порядку 0,2 - 0,25d,а для гвинтів решти всіх моделей (0,3-0,35)d.
Мал. 144. Зміна товщини лопаті.
Товщину лопаті від кореня до її кінця слід поступово зменшувати так, щоб утворююча гвинтова поверхня лопатей була прямою лінією, яку можна відхилити в корму або в ніс на 10-15 ° від вертикалі осі гвинта (рис. 144). Таке відхилення лопат до корми роблять на одногвинтових моделях з метою збільшення зазору між гвинтом і корпусом.
У високооборотних гребних гвинтів (швидкісних кордових і швидкісних керованих моделей) лопаті слід ставити під прямим кутом до осі, щоб усунути шкідливий вплив відцентрових сил інерції, які могли б вигнути і навіть відламати лопаті від маточини.
Гребні гвинти з лопатями, поширеними в кінці (рис. 143, Б іД),створюють більший упор, але і споживають велику потужність. К.п.д. таких гвинтів дещо нижче. Лопаті з розширеними кінцями та еліптичні з максимальною шириною більше 0,35dможна використовувати на моделях з двигуном до 3000 об/хв.
Таким чином, для забезпечення високої к.п.д. гвинта кінці лопатей його повинні бути не надто широкими і не надто вузькими. Зазвичай рекомендують для еліптичних гвинтів 0,35d,а у шаблеподібних 0,3d(рис. 143,АіГ).