Кристи М.К. - Танки - основы теории и расчёта, страница 67

Абсолютное и относительное скольжения винта, От- ношение разности между теоретической и фактической поступями винта, т. е, Н,— Н вЂ” Я к номинальному шагу Н, дает относительнос сколь- жение, или, как принято называть в морском деле, слил: Я Н,— Л а л= = — '- — =-. 1 — — —— Н, Н, Н,п У морских судов слип изменяется от 5 до 40%, у самолетов, смотря по типу — у истребителей от 0% до 15% и у тихоходных от 20 до 40%; у танков от 40 до 70%. 4ов 4. Работа винта Работа винта заключается в сообщении судну или танку толкающего или гяцущего усилии. 11егмотря на солидную ляшки ~ь суп!ествования винтов 11785 г.) и достатошую выявленность фили цскоп стороны явлений течения струй жидкосгц при работе ннп~щ ма~смзгичсское оформление всего процесса рабина настолько слшкцо и г!ц~мо.цгко, что вес расчеты производятся по приближенным формулам.

Основным принципом, который положен и основу всех старых теорий Зиппй служит вилял па винт, ~ ак на тело, инцпчцвшощееся в жидкую срглу. 1!а основе згого из~лада шыпнк ряд теорий. 11аиболее обоснованная цз всех существующих теорий нанта: вихревая теория Жуковского и, как подсобная, — паральная теория Брикса и шпощая лишь общие отправные положения для расчета шшта — струй- ~ ю я теория. Каждая из них требует большого зкспериментального материала, благодаря чему последниИ играет основную роль прн проекти1кшации винтов; наиболее многочисленными и то шыми работами над вцнгами служат чксперименты Тейлора (С!1!А) н 11!а ф ра на (Германия).

Здесь после кратких общих замсчаннИ о работе винта приведены в самом сжатом виде выводы струйной теории (наложенные В1епеп и Кйгшйп). 5. Упорное давление Упорным давлением Р называется реакция воды па поверхность лопастей винта в направлении его оси. Упорное давление возникает за счсг падения давления с одной стороны винта и увеличения с другой. 11редставим себе, спокойную воду и опустим в нее винт, соединенный через длинный вал с двигателем; пусть винт вращается. Если бы сопротивление движению винта было равно"нулю и если бы сечение лопасти было симметричным, то и скольжение равнялось бы нулю, т. е.

фактическая Н и теоретическая Н, поступи были бы равны, Определим влияние скольжения на скорость струи потока воды, созданного винтом в тех же условиях. 11ри сопротивлении, равном нулю, фактическая и теоретическая скорости винта равны, т. е. о =- и = Н,И, следовательно, лзижения потока воды нет, и прзращение количества движения воды во всех сечениях равно нулю. Как только винт получит сопротивление движению, начнет двигаться в обратную сторону поток волы, т. е. появится скольжение винта, и количество движения станет различным в разных сечениях. Обозначим массу воды, протекающую через винт в единицу времени, через т, скорость скольжения — через о — э=и, тогда приращение количества движения будет та; но, так как количество движения равно импульсу силы, то ти РИ Если рассмотрение процесса отнести к 1 сек,, то ! — 1 н ьчи = Р.

Как видим, Р есть функция т и и, т. е. Р можно увеличивать или уменьшать как за счет т, так и и. Скорость скольжения и таким образом характеризует ускорение, создаваемое винтом в потоке. 6. Характер изменения скорости потока воды относительно движущегося винта Пусть скорость танка — о, скорость протекания воды через винт в плоскости винта м, и относительная скорость за винтом — а; раз— 'г ность между ними ог — о! =и. Найдем связь между о, м и и и.

2' и Как было сказано, Р =- ти; с другой стороны, изменение живой силы потока в единицу времени равно мощности, расходуемой на перемещение танка: [(м+и)2 ог) — (иг+ 2ии) которую можно выразить через произвеление из упорного давления Р на скорость м! протека!ия воды через винт Ри! = тиэ, = - (ия+ 2ои), 2 откуда о! =м+ —,, т. е. скорость потока увеличивается в равной степени до и после винта; это как раз согласуется с понятием нли определением упорного давления, предусматривающим падение давления перед винтом ниже гидростатического, что н вызывает подтекание воды, называемое подсасыванием.

Приведенный вывод (2) был предметом длительной дискуссии и лишь последние десять лет стал общепринятым фактом. Из предыдущего следует, что при о! = сопз1о = о — — т. е. чем Р 2п!' больше Р, тем больше проскальзывание винта и тем меньше скорость хода танка. Выше учитывалось только изменение скорости в аксиальном направлении, но аналогичное проскальзывание будет и при вращении.

Частицы волы, увлекаемые винтом, снижают угловую скорость винта относительно окружающей воды. Подобными же рассуждениями можно доказать, что угловая скорость винта относительно воды а' ао= а —— 2 Если повернуть винт в течение единицы времени на некоторый угол, о полученное сечение булет обладать скоростью о, составляющие которой — окружная о=2я2п и осевая о=Оп. В случае нулевого сопротивления движению винта направление замыкающей скоростного треугольника совпадает с рабочей поверхностью АГ; в силу же наличия приращении окружных сЮ' и аксиальных ГС скоростей струй воды, протекающих через винт, скоростной многоугольник изме-. л нится на АВО'В. ф ч Угол и,гобразуемый напра- $ влением результирующей ско- ф ,Фэ рости о с линией АГ наклона Р лопасти к диску винта, пазы- у дд„ я 1! веется углом атаки.

дл Таким образом наличие угла 'Ф е ,,атаКИ и СВЯЗаНО С НаЛИЧИЕМ 222 !в скольжения и илн упорного давления Р, и наоборот. Фяг. 163. Схема работы элемента анита. 8. К. п. д. идеального винта К. п. д. винта (двнжнтеля) состоит из' двух частей: гидравлического а и к. и. д,, учитывающего потери на закручивание и отбрасывание —. Дадим определение к, п. д. винта без учета механических потерь и потерь на трение лопасти о волу.

Обозначим подводимую к винту мощность через %=Ма, где М вЂ” момент, необходимый для вращения винта, а а — угловая скорость. расходуемая мощность состоит из: 1) мощности на передвижение танка — — = 11!!; 2) мощности на сообщение дополнительной аксиальной скорости воде Ри — =И 2 и 3) мощности, расходуемой на закручивание струи, та 2 — = лгг, 7. Работа элемента винта но Р.,+Р +М вЂ” = Иа, 2 2 411 где а — изменение скорости вращения потока. Вырежем двумя, рядом расположенными, с промежутком Лг, цилиндрическими поверхностями элемент лопасти, имеющий угол наклона с плоскостью винта 0 и развернем его на плоскость (фиг.

163). 410 Следовательно, к. п. д. Д!! Ри '/!. =- и ш'' Ри + Р—. + М 2 2 Для одновинтовых судов 108, — 1 Ы, =- 20 и для двухвинтозых' 118, — 4 твх = 20 хих гех 1 1 5 2 8 5 20 1О ' "й' б 3 22 10 28 15 м, = о (1 — тз) Отношение ' 415 11. ВлиЯйие н» к. п. . Я . д. Яипта РасполокгейнЯ ееб за коРмой корпуса танка Раб ота изолированного винта виях, отличается от ус й б как это обычно б бывает при испытауслови работы за кормой. Добавочными условиями б 1) и удут два: ) прнсасывание винта к кори с танка кормой и вин корпусу танка, благодаря разрежению межлу том, вследствие чего вместо п сопротивлению 1г' в то упорного давления Р, равного , движения танка, винт долж ен развивать Ро = Р+ ~Рвх Й= Рч гх1 — г) где 4 —,коэф фициент засасывания винта; 2) корпус создает попутный поток, т.

рону дзнже ения танка перемещается не у поток, т. е. вместе с корпусом в стоскорОстью. р щ я некоторая масса воды с некоторой Попутный погок соз ае а) наличия т ения дается за счет двух факторов: ) р между водой и корпусом, ) стремления окружающей воды занять в объеме подво й ды занять освободившееся пространство одно части корпуса танка.

От трения между корпусом и во скоростью у ом и водой создается попутный поток со о, так что скорость п отек разности р р текания воды через винт будет равна э п11 — гв) 1 — хв называется яовфи цент Сумма ный ф ц олг влияния попутного лот С р коэфициент влияния корпуса она. 1 — г гм= -— 1 — хв ' так что суммарный к. п. д. для винта 'чс = 'ч '14 ° В большинстве сл учаев условно принимают, что 1 — 1=1 — тэ, т. е. винт, работающий изолированно и за н тичных условия х в смысле к. п. д. и за нормой находится в иденПрактина показывает, что при плавных обводах ко п са.1 мерно, в таком соотношении: о водах корпуса. 1 ) гэ, при- 1=та+(0,02 до 0,08).

Из выражения суммарного коэфициента вли чем больш ф е коэ ициент поп тног ф влияния корпуса видно что винта. у о потока, тем больше общий к. п. д. Но так как больший поп тный пот энергии б у поток требует большей затрат мулы для определения тв: щности возрастает. Тейлор дает две ф то о щий расход мо н н . ' две фор- 414 где о — яоэфициент полноты подводной части корпуса судна, т. е. отношение подводной части к призме, построенной на ее габаритных размерах. ПРиводим некотоРые дзнные по опРеделению тв в егв.' 1, Глисеры 2. Катера с Ч-образным дном очень быстроходные 3. Промежуточный между Ч и Гг тип .

4. Катера с Гг-образным дном тихоходные 5. Катера с круглым дном очень быстроходные 6. Катера с круглым дном тихоходные 7. Тяжелые широкие рабочие лодки 12. Особые замечания о влиянии конструкции кормы на к. п. д. винта Помимо перечисленных факторов, на к. п. д. винта влияют, и очень сильно, конфигурация кормы и удаление винта от поверхности ее. Пусть мы имеем обычное очертание кормы танка и смонтированный на ней винт (фиг. 165). Если скорость каким-либо образом уже создана то при большом угле а и малом х струи воды, выходящие из-под днища, не будут задевать винт, а значит, м,г он самостоятельно не мог бы создать такую скорость. х СЛЕдОВатЕЛЬНО, жЕЛатЕЛЬНО СхИГ.

165. ПОТОКИ ВОДЫ К ВИНту иметь малый угол а и достаточно за кормой. большое значение х; но первое увеличивает неиспользованное пространство в корпусе танка, а второе вызывает опасность поломки винта на суше. Только опыт позволяет удовлетворительно сочетать все противоречивые условия работы винта в требуемом соотношении. В тех случаях, когда по конструктивным соображениям корма танка имеет близкую к вертикальной форму, в корме делают специальные углубления †тонне, в которых и помещают винт.