Канальный пропеллер
, Канальный гребной винт также известный как насадка Корта , представляет собой морской гребной винт, оснащенный невращающимся соплом . Он используется для повышения эффективности гребного винта и особенно применяется на тяжелонагруженных гребных винтах или гребных винтах ограниченного диаметра. Сначала он был разработан Луиджи Стипа (1931), а затем Людвигом Кортом (1934). Сопло «Корт» представляет собой закрытый гребной винт для морских силовых установок. Поперечное сечение кожуха имеет форму фольги , кожух может обеспечивать гидродинамические и при определенных условиях преимущества перед голыми гребными винтами.
Преимуществами являются повышенная эффективность на более низких скоростях (<10 узлов), лучшая курсовая устойчивость и меньшая уязвимость к обломкам. Недостатками являются снижение эффективности на более высоких скоростях (>10 узлов), устойчивость курса при движении назад и увеличение кавитации . направления также используются гребные винты с воздуховодами Для замены рулей .
История
[ редактировать ]Луиджи Стипа [1] в 1931 году и позже Людвиг Корт (1934) [2] продемонстрировали, что увеличения тяговой эффективности можно достичь, окружив гребной винт фольгированным кожухом в случае сильно нагруженных гребных винтов. «Сопло Корта» называется ускоряющим соплом и обычно представляет собой профиль MARIN 19A. [3] [4] или профиль MARIN 37. [3] [5]
Преимущества и недостатки
[ редактировать ]Сопла Kort или гребные винты с воздуховодом могут быть значительно более эффективными, чем гребные винты без воздуховода, на низких скоростях, обеспечивая большую тягу в меньшем корпусе. Буксиры и рыболовные траулеры являются наиболее распространенным применением насадок «Корт», поскольку насадки с высокой нагрузкой на тихоходных судах приносят наибольшую пользу. Насадки имеют дополнительные преимущества, заключающиеся в уменьшении эффекта гребного колеса (например, тенденции правого гребного винта отклоняться назад влево) и уменьшении донного всасывания при работе на мелководье.
Однако дополнительный кожух увеличивает сопротивление, и сопла Корта теряют свое преимущество перед гребными винтами на скорости около десяти узлов (18,5 км/ч).
Форсунки Корт могут быть фиксированными, с управлением направлением движения от руля, установленным в потоке воды, или поворотными, где их поток контролирует рулевое управление судном.
Кожух этого типа также полезен при плавании по ледяным полям, поскольку в некоторой степени защищает законцовки гребных винтов. Однако лед или любой другой плавающий предмет может застрять между гребным винтом и соплом, что приведет к блокировке гребного винта. Загрязненный гребной винт в форсунках Корта очистить гораздо сложнее, чем открытый гребной винт.
В исследовательской работе Бекстона и др. (2012) [6] пришли к выводу, что гребные винты с воздуховодами были вероятной причиной смертельных травм тюленей в северо-восточной Атлантике. Авторы предположили, что тюлени прошли через сопло и мимо вращающихся лопастей пропеллера, вызывая криволинейные рваные раны на коже и мышечной ткани. Этот тип травмы получил название «штопор». Авторы также отмечают, что подобные травмы наблюдались и у других животных, в том числе у морских свиней.
Типы
[ редактировать ]Существует два типа воздуховодов; ускоряясь и замедляясь. В ускоряющих воздуховодах профиль воздуховода имеет форму аэродинамического профиля, изогнутого к внутренней стороне, что увеличивает скорость истечения и эффективность пропеллера. Этот эффект проявляется на более низких скоростях и все больше компенсируется на более высоких скоростях дополнительным сопротивлением воздуховода, которое имеет тенденцию снижать эффективность тяги. Ускорительный тип применяется на тяжелонагруженных гребных винтах или гребных винтах ограниченного диаметра. Поскольку Людвиг Корт провел обширные исследования, этот тип также называют «соплом Корта». [7]
При втором типе, прямой поверхности профиля воздуховода внутри и изогнутой снаружи, снижается скорость притока, за счет чего увеличивается давление, уменьшая кавитацию. Это называется насосно-струйным , особенно в сочетании с неподвижными лопатками или регулируемыми статорами .
МАРИН провела обширное исследование гребных винтов с воздуховодами. Многие из используемых профилей основаны на профилях NACA , из которых NACA 4415 имеет очень хорошие характеристики. Чаще всего используются форсунки 19А и 37 серии МАРИН. [3] Они имеют закругленную заднюю кромку, что упрощает изготовление и повышает эффективность плавания назад. Первоначально использовались гребные винты Вагенингенской серии В, позже типа Каплана с более широкой законцовкой лопастей.
Физика
[ редактировать ] | |
dT = тяга | p u : Отрицательное давление |
В сопле Корта скорость истечения увеличивается, что снижает давление. Это снижает тягу и крутящий момент винта. В то же время происходит циркуляция, в результате которой создается направленная внутрь сила, имеющая направленный вперед компонент. Таким образом, воздуховод имеет положительную тягу. Обычно это больше, чем уменьшение тяги воздушного винта. Небольшой зазор между гребным винтом и воздуховодом уменьшает завихрение на наконечнике, повышая эффективность.
Поскольку сопротивление увеличивается с увеличением скорости, в конечном итоге оно станет больше, чем добавленная тяга. Поэтому суда, которые обычно работают со скоростью выше этой, обычно не оснащаются воздуховодами. При буксировке буксиры ходят с малой скоростью и тяжелонагруженными гребными винтами и часто оснащаются воздуховодами. При использовании воздуховодов тяга к столбу может увеличиться до 30%.
При замедляющихся воздуховодах циркуляция противоположна соплу Корта, что приводит к отрицательной тяге воздуховода. Этот тип используется для высокоскоростных судов с повышенным воздействием кавитации и судов, которые хотят снизить уровень шума, например, военных кораблей.
См. также
[ редактировать ]- Азипод – Азимутальное подруливающее устройство с электроприводом
- Осевая конструкция вентилятора – вентилятор, создающий поток газа преимущественно параллельно валу.
- Кухонный руль - Тип направленной движительной установки для судов.
- Руль Pleuger - корабельный руль с подруливающим устройством.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ «Сервер технических отчетов НАСА (NTRS)» . Архивировано из оригинала 25 марта 2016 г. Проверено 7 июля 2017 г.
- ^ «Сопло вокруг гребного винта лодки увеличивает мощность», Popular Mechanics , сентябрь 1937 г.
- ^ Перейти обратно: а б с Короткие насадки
- ^ Сопло МАРИН № 19А.
- ^ Сопло МАРИН № 37.
- ^ Необычная смертность ластоногих в Соединенном Королевстве, связанная со спиральными (штопорными) травмами антропогенного происхождения.
- ^ «Винтовой воздуховод — обзор | Темы ScienceDirect» . Sciencedirect.com. 01.01.2016 . Проверено 6 апреля 2022 г.
Библиография
[ редактировать ]- Карлтон, Дж. (2007): Морские гребные винты и силовые установки , Баттерворт-Хайнеманн.
- Гхош, Дж.П., Гокарн Р.П. (2004): Базовая двигательная установка корабля , Allied Publishers
- Остервельд, MWC (1970): Гребные винты, адаптированные к следованию , Голландский модельный бассейн, Вагенинген