Забавников Н.А. - Основы теории транспортных гусеничных машин2 (1041906), страница 65
Текст из файла (страница 65)
движителя, который в судостроении принято называть пропульсивным коэффициентом. На транспортных машинах повышенной проходимости наиболее широкое распространение получили водометные движители с рабочим органом в виде осевого Насоса. Для упрощениЯ управления машиной на плаВу стремятся расположить дВа ВодОметных движителя симметрично ОтнОсительно диаметральной плоскости машины. При меньшем общем к. п, д. (пропульсивном коэффициенте) водометного движителя (0,3 — 0,4) на малых скоростях движения (10 — 20 км/ч) сравнительно с некавитирующими гребными винтами (0,5 — 0,6) преимущественное Использование первого объясняется хорошей защищенностью рабочего органа, лучшей работой на мелководье, возможностью обеспечения более Высоких маневренных качеств прн двух водометах, включая и задний ход без реверсирования вращения насоса, возможностью использования насоса водометного движителя, как высокопроизводительного водоотливного средства.
Накладывает свой отпечаток и сравцительная кратковременность движения машины на плаву в общем балансе времени ее работы. Учитывая изложенное, ограничимся в дальнейшем сведениями, необходимыми для определения Основных параметров водометного движителя, которые обеспечивают его размещение на транспортной гусеничной машине по условиям компоновки и определенную скорость движения на плаву. Примем также, что рабочим органом водометного движителя является одноступенчатый осевой насос с контр- пропеллером (направляющим или спрямляющнм аппаратом), расположенным за рабочим колесом и предназначенным для уменьшения закрутки жидкости и уменьшения потерь, являющихся следствием окружных вызванных скоростей.
Вопросы упраВляемости машиноЙ на плаВу не рассматриВаются, так как строГие теоретические описания этой задачи не разработаны и она решается экспериментально на моделях и Опытных образцах машины. 2. Основные формулы для гидродинамического расчета водометных движителей Для предварительных компоновочных расчетов водометных движителей достаточно хорошие результаты дают приближенные методы, которые используют некоторые экспериментальные величины, в том числе полученные при испытании моделей его отдельных элементов. Целью таких расчетов.
Является определение основных размеров рабочего колеса насоса, требуемой частоты вращения, развиваемого упора, предельной скорости движения машины на плаву и, в конечном итоге, общего к, п. д. ВОДОметнОГО ДвижителЯ, который естественио, при Обеспечении Всех нужных параметров должен иметь наивысшую из всех возможных величину. Предусматривается, что полученные расчетом размеры и параметры водометного движителя должны также обеспечить режим работы без Второй стадии кавитации, при которой (в отличие от 28 Н, Л. Забавинков первой) не наблюдается влияние кавитацин на подъемную силу профиля лопата~~ н тем более срыва расчетного режима работы.
Сравнительно небольшая продол,.:,! жительность движения сухопутной транспортной машины на плаву позволяет прщ„:.," полагать О иезнзчнтельном Влиянии кзВитации нз долГОВечность лопаток и ВОДО"': вода, но ухудшение тяговых качеств вследствие возникновения второй стадии кави--';; ТЗЦИИ ЯВЛЯЕТСЯ НЕДОПУСТИМЫМ.
На рнс. 236, и представлена у~рощ~~~~я схема водометного движителя, В кото" рой поворотное колено водовода используется для пропуска вала насоса. Проточ-. ная часть водометного движителя разделяется нз три основные части: водозаборннк, насосную часть и сопло. На водоизмещающих и глиссирующнх судах (к первым принадлежат плава-:, ющие транспортные машины) забор воды, как правило, осуществляется через вьпя-' нутое В продольном нзпрзВлении ОтВерстие В днище (статический Водоззборник)«, 'Это отлично от выступающего из днища водозаборннка, применяющегося, например," на судах с подводными крыльями, где его входное отверстие перпендикулярно направлению потока (полнонапорный водозаборник).
За насосной частью расположено сопло — устройство для поджатия струн, обеспечивающее создание необ- хОДИМОЙ скорости прОтекзния жидкости. Иногда для обеспечения лучшего всасывания воды прн движении по мелководью насосную часть располагают ниже поворотного колена, непосредственно за водозаборником. Конструкция привода колеса насоса прн этом усложняется.
На рис. 236, б показана схема распределения скоростей н абсолютных давлений потока жидкостй вдоль оси водовода„обозначениями которой мы воспользуемся В дальнейшем. В первом приближении будем пренебрегать влиянием попутного потока корпуса и примем, что скорость струи движителя на выходе нз сопла О, равна скорости на бесконечности э;. Справедливость последнего допущения для сопла хорошо отработанной формы в настоящее время подтверждена экспериментально ~35). Выражение для упора движителя при О, = о~ получается из уравнения количества дВижениЙ Р РЕзэ~ (0~ Оэ) (654) где р = 102 кгс С9и' — плотность воды; Г, — площадь выходного сечения сопла, Чтобы определить напор насоса Н, вйражаемый в метрах водяного столба, необходимо составить уравнение Бернулли для двух участков водовода (рис.
236), разделенных насосом, который сообщает дополнительную энергию жидкости. Для УЧЗСТХЗ ВХОДЗ ~и~,) ро,' Ро+ — =- Р1+ — + Фвх. 2 2 (655) где Р— складывается из атмосферного давления Р, н уН, (Н, — Высота столба жидкОСТН над Осью рабочеГО ОрГзнз движителя, нззыВземая Геодезической высотой Всасывзния); у = др кгс~мз — удельный вес воды; 鄄— гидравлические потери энергии на рассматриваемом участке входа, включая и высоту Ь (рис. 236), которая учитывается только при надводном выбросе струн водомета. 434 Для участка выхода воды после насоса, пренебрегая изменением давления Рв по длине водовода и принимая срединно скорость потока по постоянству расхода равНой Рв ПОЛУЧИМ 2 2 РР РР.
Рв + — — 74свп '" Рв + — ~ 2 2 (655') гд6 Йдщ гидрзвлйчески6 НОт6ри Энергии В сопле Учитывая, что Рв — Р~ Н= 7 после подстановок и преобразований получим Р',, Ра и = — '(1+ 1ео„) — — (1 — ~в„), 2я 2я (656) где ~„,„— безразмерный козффициейт гидравлических потерь в сопле, Отнесенных К скоРости Рв = Р1„' ":2Фсе (657) Р! 1вх — суммарный козффнци6нт гидравлических потерь на входе, Отн6сенных к ско- РОСТИ Рв', Ю вх (658) где Рз — гидравлическое сечение насоса; П1:12 р в 4 „— диаметр рабочего колеса (зазором между колесом и корпусом насоса пренебрегаем); 11 — козффнциеит поджатия сопла," й Р» (661) гн тогда полезная мощность насоса, затрачиваемая на создание упора Р при скоРости Двнж6нии машины Рв, буДет №= — л.
с. '1~0(~ 75 (662) Эта моп1ность йе учйтывзет потерь, Возникзкзцйх прй рабОте самого насоса й ОНР6Делн6мых пзспОРтным знзчени6м к. и, Д. Насоса т1в пРН Работе нз ОпРЗДеленнОМ режйме. Следовзтельйо, моп1йость йа валу йзсосз, потребляема~ от двигателя, Л~~ Ха = —. т)ц в котором удобно представить в виде так называемого к, и. д, струн Выражение РОЗ 75~ е (663) Ч = ЧнЧа (664~ где т1„определяется по характеристике данного насоса.
Используя формулы (663), (659) и (656) и понятие коэффициента нагрузки движителя по упору бр = Р (665) — ООГ р з, Н 1оотн; ~1 ~сои) + -вх 11 ~отя;~) гДе обозначено отношение скоРостей Оот„ = — . О~ Оо Для расчетов в первом приближении принимают ьоо„= 0,02 (35), Коэффициент поджатия сопла при уточнении расчетов подбирается так, чтобы ОбеспечнВЗТЬ МЗКСИМУМ Че. Все приВеденные формулы необхОДимы при поверочных расчетах Водометного' двнжитсля принятой конструкции с Выбранным насосом. Суммарный коэффициент потерь на входе ~з„определяется конструкцией водозабориика, учитывает все сопро-.
тивления Водовода, Включая и заградительную решетку Водозаборника, которые вычислшотся приближенно по формулам гидравлики 123). Однако в настоящее время ~,„ может быть достоверно определен только путем модельных испытаний, которые на последней стадии проектировання становятся совершенно необходимыми. 3. Определение основных параметров насоса и скорости движения машины на плаву Современные расчеты водоходных движителей в судостроении и транспортном машиностроении основываются на теории гидродинамического подобия аналогично тому, как это имело место выше в $ 18 при расчетах лопзточных гидропередач.
В большой мере при Таких р~сче~а~ используются данные, полученные прн испытаниях моделей и натурных объектов определенных типов н различных размеров, составляющих серию. При решении новых задач широко используются эксперименты на моделях движителей и Отдельных их элементов. В соогветствии с формулами (656) и (659), напор и подача насоса могут быть представлены в зависимости от частоты вращения и и диаметра О„рабочего колеса В ВИДЕ 9= К, ПОЗ, (668) где А„— коэффициент напора насоса; Ко — коэффициент подачи насоса. Тогда полезная мощность насоса по формуле (662) будет пропорциональна произведению и В„, а момент — а,0„, что соответствует, например, формулам (76) н (78). При наличин геометрического н кинематического подобия соблюдение динамического подобия гидравлических машин обеспечивается на основе общих уравнений вязкой несжимаемой жидкости при равенстве критериев подобия Эйлера, Фруда, Рейнольдса и Струхаля.
Установлено, что в случае наиболее распространенных режимов работы, с иекоторымн несущественными погрешностями критерии гидроДинзмического пОДОбиЯ лопаточных рабочих Органов ВОДОхОДных Движителей Выра" жаются постоянством коэффициентов К„ и К~. Зто в значительной мере облегчает Расчет движителей судов и транспортных машин, так как позволяет использовать отработанные промышленностью типы насосов (гребных винтов), обладающих высоким к. и.
д. В случае Расчета Вспомогательного водометного д~~~~~~~~ сухопутноЙ ~р~~~- портной машины имеются некоторые специфические особенности, которые необходимо учитывать. 1. Мощность двигателя, от которого насос водометного движителя будет получать энергию прн движении на плаву, уже определена в соответствии с другими требованиями.
Как правило, она не может быть увеличена для удовлетворения заранее поставленных условий плавания. 2. Расчетная частота вращения рабочего органа водометного движйтеля при постоянной номинальной частоте вращения двигателя (является расчетной для использования номинальной мощности) может варьироваться в широких пределах путем подбора соответствующего передаточного числа редуктора, который связывает двигатель с рабочим органом. 3.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
