ПРОЧНОСТЬ ГРЕБНЫХ ВИНТОВ

В практике проектирования и конструирования гребных вин­тов принято, что внешние силы, действующие на лопасть греб­ного винта, можно разделить на постоянные и периодически из­меняющиеся составляющие. Первые обусловлены стационар­ными составляющими гидродинамических сил и моментов и центробежными силами инерции лопастей. Вторые представ­ляют нестационарные периодические нагрузки на лопасти греб­ных винтов, возникающие вследствие неоднородности потока за корпусом судна. По существу, статические составляющие представляют собой осредненные постоянные нагрузки за один оборот гребного винта, а нестационарные учитывают изменения гидродинамических сил на лопасти в зависимости от особен­ностей поля скоростей и давлений в диске движителя.

Статические силы представляют как геометрическую сумму аксиальных и тангенциальных составляющих гидродинамике-

ских сил, распределенных по поверхности лопасти, и центро­бежной силы инерции, действующей вдоль радиуса (рис. 3.38). Лопасть рассматривают как консольную балку, жестко закреп­ленную в ступице. Результирующая гидродинамических сил

приводится к силе упора Р, действующей в направлении поступательного движения винта, тангенциальной силе Т, действую­щая по нормали к оси вращения винта, и центробежной силе Р_ц, направленной также по нормали к оси вращения. Учитывая малую относительную толщину лопасти, принимают допущение, 'по одна из главных осей инерции сечения х—х параллельна

Вследствие работы гребного винта в неравномерном поле скоростей на лопасти наряду с упомянутыми средними постоян­ными нагрузками (упор, момент, центробежная сила) действуют переменные нагрузки. Частота и амплитуды периодически изме­няющихся усилий, возникающих на лопастях, зависят от осо­бенностей поля скоростей за корпусом судна.

Помимо нестационарных составляющих нагрузок, вызван­ных неравномерностью попутного потока за кормой судна, лопасти гребных винтов в эксплуатации испытывают дополни­тельные нагрузки, имеющие регулярный или случайный харак­тер и являющиеся следствием влияния эксплуатационных фак­торов: скоса потока, натекающего на гребной винт, вследствие килевой и вертикальной качки, а также рыскания судна; час­тичного оголения лопастей при плавании судна в балласте; собственных колебаний лопастей и ударов о лед. Все эти на­грузки обусловливают возникновение в лопастях гребных вин­тов соответствующих циклических напряжений.

Циклическая прочность лопастей в отечественной практике рассчитывается по отраслевому стандарту «Методы оценки ста­тической и циклической прочности» ОСТ 5.4050—72. Рассмо­трение этих методов выходит за пределы данного курса.