Пример довольно сложных обводов с подъемом днища и подводом воды к винту по двум сходящимся в корме сводам
Обводы туннеля катера определяются следующими главными факторами: расположением двигателя относительно туннеля; местом расположения гребного винта и его диаметром; лимитированной осадкой катера; наличием, расположением и формой рулей, насадок или полунасадок; относительной скоростью катера.
И, тем не менее, туннельные обводы находят применение, и при этом не только при проектировании катеров с малой габаритной осадкой. Например, благодаря возможности сдвинуть двигатель на туннельном катере ближе к корме (учитывая малый наклон гребного вала и положение его по высоте) удается лучше использовать полезные объемы внутренних помещений, снизить шумность в носовой рубке. Примером применения рассматриваемой схемы может служить водометный катер «Аист» (см. 30 сборника «КиЯ»).
Следует также учитывать, что из-за большей крутизны обводов (по батоксам) перед гребным винтом в туннеле возникает дополнительное разрежение - сила засасывания, на преодоление которой тратится дополнительная часть упора гребного винта (для рекомендуемых в этой статье туннелей - около 3% упора). Наконец, изготовить туннельное днище труднее, чем плоское.
А - продольная линия туннеля; Б - линия пересечения шпангоутов туннеля и корпуса.
Пример теоретического чертежа туннеля быстроходного катера
На глиссирующих катерах добавляется действие еще одного фактора: площадь проекции туннеля на днище как бы исключается из площади несущей - глиссирующей пластины (это может существенно снизить гидродинамическое качество казалось бы оптимально спроектированного катера).
а - свод туннеля в ДП; б - кривая изменения величин радиуса сопряжения r; в - теоретическая линия края туннеля; г - контур килевой линии без туннеля.
Пример теоретического чертежа широкого туннеля
По сравнению с открытым расположением гребного винта, применение туннеля позволяет уменьшить габаритную осадку, т. е. повысить проходимость катера, и обеспечить более надежную защиту винта корпусом судна. Гребной вал может быть установлен с меньшим углом наклона по отношению к основной плоскости, что несколько улучшает условия работы винта. На глиссирующих катерах отгиб свода туннеля вниз у транца, создающий гидродинамический дифферентующий момент на нос, позволяет применять более кормовую центровку. Однако скорость туннельного катера всегда будет несколько ниже, чем аналогичного катера с открытым винтом. Дело в том, что сопротивление движению у катера с туннелем обычно на 10-15% больше, чем катера без туннеля. Почему это происходит? В районе туннеля увеличивается скорость и изменяется направление потока воды, обтекающего корпус; при этом давление в корме понижается, и в результате появляется дополнительная сила сопротивления воды (сопротивление формы туннеля). Кроме того, смоченная поверхность туннеля всегда больше, чем плоского днища на этом же участке, что приводит к неизбежному увеличению сопротивления трения.
Изменение габаритной осадки и защита гребного винта при устройстве туннеля.
Расположение гребного винта в туннеле можно рассматривать как промежуточное между «классическим» открытым вариантом и полностью защищенным рабочим колесом водометного движителя. По сравнению с водометными, туннельные катера имеют ряд преимуществ. Прежде всего, к. п. д. гребного винта, работающего в туннеле, выше, чем колеса водомета, на 10-20%. Туннель на днище сделать проще, чем изготовить и смонтировать водозаборник и трубу водомета. Задний ход на туннельном катере обеспечивается установкой стандартного реверс-редуктора, а для водомета приходится изготавливать специальное . Гребной винт большого диаметра (а такие винты ставятся на относительно тихоходных катерах, для которых особенно важна величина упора) легче разместить в туннеле, чем в трубе водомета.
Когда зазор между кромкой винта и сводом тоннеля делается небольшим - менее 0,06 диаметра винта, к. п. д. собственно гребного винта повышается из-за уменьшения концевых потерь на лопастях, проходящих под сводом. Но, с другой стороны, уменьшение этого зазора приводит к возникновению дополнительной вибрации вследствие разности сил на лопастях, находящихся наверху - у свода и внизу. На относительно тихоходных судах с этим явлением борются, устанавливая «полунасадку» - профилированное полукольцо, охватывающее гребной винт снизу. На глиссирующих катерах и катерах, движущихся в переходном режиме, зазор между винтом и сводом туннеля приходится делать даже больше оптимального с точки зрения повышения к. п. д. движителя (Δ = 0,15 - 0,20 Dв), так как при высоком числе оборотов винта, обычном на таких судах, вибрация представляет особенно большую опасность, а установка полунасадки, оказывающей большое сопротивление движению, нецелесообразна, так как сводит на нет весь возможный выигрыш в к. п. д.
«Поднимая» ось винта, надо иметь в виду два обстоятельства. Во-первых, чтобы исключить возможность прорыва воздуха к винту на заднем ходу, кормовая кромка свода туннеля должна быть расположена ниже грузовой ватерлинии. Во-вторых, не следует забывать, что с подъемом оси винта к. п. д. всего движительного комплекса будет падать, так как потребуется дополнительная затрата энергии на подъем воды.
Обычно верхний край диска работающего в туннеле гребного винта оказывается вблизи или даже несколько выше ватерлинии, однако при вращении винта перед ним создается разрежение, благодаря которому вода, поднимаясь, заполняет все пространство туннеля (этому способствует также уменьшение давления в туннеле при движении судна).
Впервые туннельные образования днища начали применять на мелкосидящих речных пароходах: увеличение размеров судов и рост мощностей двигателей привели к необходимости применения гребных винтов большого диаметра, поэтому для сохранения минимальной габаритной осадки потребовалось поместить винт в специальное углубление (туннель) в днище. Прежде чем говорить об особенностях применения туннеля как средства защиты гребного винта на катерах, приведем некоторые общие рекомендации, выработанные опытом эксплуатации туннельных судов на речном транспорте.
Э. Н. Ривкинд, «Защита гребного винта туннелем».
Защита гребного винта туннелем
Защита гребного винта туннелем
Защита гребного винта туннелем
Комментариев нет:
Отправить комментарий