Геометрические характеристики гребного винта

Рабочими органами винта являются лопасти, расположенные радиально на равных угловых расстояниях друг от друга и укрепленные на ступице, насаживаемой на конец гребного вала. Обычно число лопастей z = 3 6.

Различают винты правого и левого вращения. Винты правого вращения при повороте по часовой стрелке перемещаются в аксиальном направлении от наблюдателя, левого вращения - на наблюдателя. На двухвальных судах на валопроводе правого борта устанавливается винт правого вращения, на валопроводе левого борта - левого вращения. При вращении бортовых винтов в наружную сторону меньше вероятность попадания плавающих предметов между винтом и корпусом, и опасность подсасывания судна к стенке.

Рис.105.Элементы гребного винта

Поверхность лопасти винта, обращенная в корму и воспринимающая при переднем ходе судна повышенное давление, называется нагнетающей (рис.105). Поверхность лопасти, обращенная в нос и воспринимающая при переднем ходе судна пониженное давление, называется засасывающей. Линия пересечения нагнетающей и засасывающей поверхностей образует кромки лопасти. Кромка лопасти, обращенная в сторону вращения винта, - входящая, а противоположная - выходящая. Свободный конец лопасти называется краем, а примыкающий к ступице - корнем.

Диаметр окружности, описываемой краями лопастей, носит название диаметра D винта (радиус винта R = D/2). Площадь круга А_d = πD²/4 принято называть площадью диска винта. Диаметр ступицы d₀ (радиус ступицы r₀), у цельнолитых d₀ = (0,16 0,18) D, у винтов со съемными лопастями d₀ 0,25 D, винты регулируемого шага имеют d₀ 0,32 D.

Нагнетающая и засасывающая поверхности лопасти представляют собой части винтовых поверхностей. Винтовая поверхность образуется при одновременном поступательном перемещении какого-либо отрезка (образующей) вдоль некоторой оси и вращении его вокруг той же оси (рис.106). Винтовая поверхность имеет двоякую кривизну, и поэтому ее изображают на плоскости системой развернутых винтовых линий для различных значений радиуса. Каждая винтовая линия является траекторией соответствующей точки образующей. Осевое перемещение этой точки за один оборот образующей называется шагом винтовой линии Н_i.

Рис. 106. Образование винтовой поверхности постоянного шага

Если поступательное и вращательное перемещения образующей равномерны, получается правильная винтовая поверхность постоянного шага (рис.106); для нее на любом радиусе Н_i = 2π r _i tgφ = const, где φ - шаговый угол. Если движение образующей остается равномерным, но шаг винтовых линий на разных радиусах r _i имеет различные значения Н_i, образуется винтовая поверхность радиально-переменного шага (рис 107,а). Шаг такой поверхности в целом принято характеризовать значением Н на радиусе на 0,7R.

Рис.107. Винтовые поверхности переменного шага:

а - радиально-переменного шага; б - осе-переменного шага;

в - осе-радиально- переменного шага

При неравномерном перемещении образующей винтовая поверхность будет осе-переменного шага (рис.107,б). Если шаг винтовых линий изменяется как вдоль оси, так и по радиусу, получается винтовая поверхность осе-радиально-переменного шага (рис.107,в).

Шаг правильной винтовой линии, проходящей через кромки лопасти на данном радиусе, называется геометрическим шагом лопасти (винта) Н на этом радиусе. Иначе он называется кромочным или конструктивным шагом. Отношение Н/D называется конструктивным шаговым отношением винта; оно изменяется в пределах 0,6 1,8.

Профили сечений лопастей винтов бывают, как правило, двух видов - сегментные и авиационные (рис.108). У сегментных профилей наибольшая толщина приходится на середину хорды профиля, у авиационных она смещена к передней кромке в район трети хорды профиля. Сегментные и авиационные профили могут быть плосковыпуклыми, двояковыпуклыми и выпукло-вогнутыми. Форма спрям-

ленной поверхности (форма контура лопасти) может быть симметричной или саблевидной (рис.109). Суммарная площадь спрямленных поверхностей обозначается F_с. Отношение площади спрямленной поверхности всех лопастей к площади диска винта называется дисковым отношением гребного винта, т.е. Θ = F_с/ А_d = F_с/ (πD²/4) (у винтов промысловых судов Θ = 0,30 0,70).

Материалом для гребных винтов служат специальные марки бронзы и латуни. Для изготовления гребных винтов судов высокого ледового класса, а также быстроходных судов используются также высокопрочные, коррозионно-устойчивые нержавеющие стали.

Рис.108.Профили сечений лопастей Рис.109. Формы контура лопастей

винтов а - сегментные; а - симметричная;

б – авиационные б - саблевидная