Osovina propelera: opis, karakteristike, svrha. Osovina propelera

Većina trkaćih, sportskih i trenažnih motornih čamaca opremljena je osovinom propelera. Svrha mehanizma je stvoriti određenu snagu zbog energije dobivene iz motora. Sila je usmjerena na projekciju tvrdoglavog tlaka koji omogućuje prevladavanje otpora vode kretanju plovila.

Povijest stvaranja

Stvaranje dotičnog elementa pripisuje se Arhimedu. Kao pokretač, propeler za podizanje vode predložio je Bernoulli 1752. godine. Unatoč tome, prepoznavanje jedinice nije došlo odmah. Tek 1836. izumitelj iz Britanije F. Smith je skratio" Arhimedovu " spiralu na jedan zavoj.

Konstrukcija je instalirana na parobrod od 6 tona. Eksperimentalna ispitivanja bila su uspješna, nakon čega je Smith otvorio tvrtku koja je izgradila brod od 240 tona. Parobrod je bio opremljen parom pokretnih automobila (ukupne snage 90 konjskih snaga). Jedan vijak imao je promjer dva metra.

Značajke dizajna

Osovina propelera u osnovi je potisnik mlaznog tipa, razvijajući naglasak usmjeren na mase vode koje lopatice bacaju u suprotnom smjeru od kretanja plivačkog pomagala.

Dizajn sklopa uključuje glavčinu s lopaticama tipa propelera smještenim na njoj. Spojni odjeljak naziva se korijen oštrice. Površina okrenuta prema čamcu je usisna, stražnji dio je ubrizgavanje. Točka spajanja dviju navedenih površina je rub oštrice, prolazi duž njegove konture. Dio koji gleda u smjeru kretanja lopatice naziva se ulazni RUB, nasuprot izlaznom rubu. Površine propelera su elementi složene konfiguracije.

Glavni geometrijski parametri

Ispod su glavne geometrijske karakteristike brodskih vijaka:

1. Promjer elementa (veličina kruga opisana rubovima lopatica najudaljenijih od osi rotacije).
2. Korak (udaljenost vjerojatnog napredovanja učvršćenja u tvrdoj matici, a ne u vodi).
3. Broj i širina lopatica.
4. Strana rotacije.
5. Područje propelera.
6. Debljina i konfiguracija lopatica.
7. Veličina glavčine prema promjeru.

Osovine propelera imaju različite korake u različitim dijelovima oštrice. U ovom se slučaju glavni pokazatelj smatra prosječnim parametrom izmjerenim na mjestu gdje je polumjer približno 0,7 ukupne veličine. Broj lopatica-dva, tri ili četiri komada. Važno je napomenuti da se prema smjeru rotacije vijci dijele na lijeve i desne strane.

Ostale veličine

Širine lopatica mjere se od ulaznog i izlaznog ruba na istom polumjeru (najčešće na mjestu gdje je parametar 0,7 ukupne vrijednosti). Konačna karakteristika i rad osovine propelera određuje se omjerom diska (površina svih spiralnih lopatica prema ravnini okomitoj na os rotacije).

Presjeci lopatica mogu imati kružnu konfiguraciju, oblik zrakoplovnog krila ili klinasti profil. Najnoviji dizajni rade na posebno brzim i trkaćim brodovima s okretnim motorima. Da bi se osigurala potrebna čvrstoća lopatica, najveća debljina vrši se u korijenu, smanjujući se prema kraju do potpunog izoštravanja (od 0,2 do 0,05 mm). Veličina Glavčine u promjeru je u rasponu od 1,8-2,0 promjera vijka.

Učinkovitost osovine propelera

Vijak, stvarajući graničnik, pretvara u korisnom smjeru samo dio energije primljene od motora. To je zbog beskorisnih troškova:

• vrtložni tok;
• sila trenja;
• zavoji stvoreni na rubovima lopatica i slično.

Kao rezultat toga, parametar snage na osovini propelera uvijek premašuje isti pokazatelj koji se daje kretanju plivačkog sredstva. Učinkovitost rada vijka u odnosu na snagu motora I koeficijent učinkovitosti (učinkovitost). Čak i za najbolje elemente, ovaj parametar ne prelazi 1/3 snage pogonske jedinice.

Izračun snage

Na vrijednost učinkovitosti propelera broda uglavnom utječe ispravan izračun pri odabiru optimalnih odnosa između snage motora, okretnosti propelera, geometrijskih parametara elementa i karakteristika brzine plovila.

Izračunavanje takvih omjera prilično je problematično. To je zato što na pokazatelje utječu subjektivni razlozi. Među njima su:

• otpornost vode na kretanje plivačkog pomagala;
• značajke trupa broda;
• količina protoka koja teče na lopatice.

Raspored ili izgradnja čamaca s motorima sportske i trkaće svrhe od strane sportaša ili pojedinih timova provodi se prema pojednostavljenim proračunima. To je zbog činjenice da je gotovo nemoguće sami izračunati gore navedene optimalne omjere.

Okretnost

Na brodovima turističke namjene čija brzina ne prelazi 20 km/h, propeleri s okretajima od 600 do 1200 okretaja u minuti pokazuju dobre rezultate. Sukladno tome, što je veća brzina i snaga plivačkog pomagala, to će biti potrebna veća okretnost lopatica.

Za srednje sportske brodove trebat će vam veća veličina osovine propelera. S kapacitetom broda od 30-75 litara.s. a brzine do 50 km / h optimalnim brojem propelera smatraju se 2-3 tisuće okretaja u minuti. U tom se slučaju raspon najpovoljnijih brojeva rotacija smanjuje smanjenjem ograničenja brzine i povećanjem pokazatelja snage. Za brze trkaće brodove čija brzina prelazi 70 km / h bit će potrebne osovine propelera na ležajevima s intenzitetom rotacije od 4-5 tisuća okretaja u minuti.

Kavitacija

Okretni propeleri trkaćih i najbržih čamaca ili čamaca funkcioniraju u posebnim uvjetima. Karakterizira ih prisutnost ključanja vode na prednjem usisnom dijelu lopatica. Navedeni fenomen naziva se kavitacija. U tom se slučaju tekućina odvaja od površine propelera, tvoreći svojevrsne mjehuriće (šupljine). Primjetno pogoršavaju rad propelera, često uništavaju lopatice i dovode do erozivnog trošenja brtve osovine propelera. Da bi se smanjili negativni učinci kavitacije, koriste se klinasti elementi.

Pod pretpostavkom da vijak ne radi u vodi, već prema vrsti vijka u matici, logično je zamisliti njegovo pomicanje za jedan zavoj vijka po okretu. U praksi značajke tekućeg medija vrše vlastite prilagodbe, osiguravajući manje kretanje (gazište).

Materijal izrade

Na sportskim motoriziranim čamcima i čamcima male snage, kao i na vanbrodskim motorima, često se montiraju aluminijski vijci osovine propelera. U ovom je slučaju presjek oštrice u korijenu deblji od mjedenih kolega. Aluminijske modifikacije su jednostavne za lijevanje, lako se obrađuju.

Lijevani Čelični vijci na motornim brodovima ove vrste ne koriste se zbog složenosti njihove proizvodnje. Ponekad se koriste zavarene čelične verzije, čije su glavčine izrađene kovanjem. Elementi oštrice izrezani su od čeličnog lima, rubovi su izoštreni, dio je savijen prema posebnim predlošcima. Dobiveni radni dijelovi zavareni su na glavčine, zatim obrađeni i provjereni.

Za utvrđivanje karakteristika propelera, provjeru nagiba lopatica, uklanjanje zazora osovine propelera i usklađivanje ostalih parametara potrebno je mjerenje proizvedenog elementa. To se radi na sljedeći način:

1. Pripremljeni vijak postavlja se na ravnu ravninu (list šperploče ili ploča za crtanje) strogo vodoravno.
2. Glavčina se mora jasno podudarati sa središtem kruga koji je prethodno nacrtan na ploči, a koji ima promjer reda veličine 0,7 dijelova sličnog punog broja propelera.
3. Uz pomoć kvadrata mjere se visine rubova koji leže strogo iznad nacrtanog kruga.
4. Tamo su označene i dvije točke od kojih su izmjerene navedene udaljenosti.

Vijci s podesivim nagibom (VRS)

Na modernim brodovima s motorom VRSH koriste se prilično rijetko, iako nesumnjivo postoje izgledi za njihovu daljnju distribuciju. To je zato što mogućnost promjene položaja lopatica omogućuje postavljanje naprijed, unatrag ili zaustavljanja bez potrebe za okretanjem motora unatrag. U ovom slučaju, transformacija veličine koraka osigurava optimalne radne uvjete vijka, uzimajući u obzir veličinu opterećenja, ograničenje brzine i druge čimbenike.

Dizajn VRŠH-a prilično je jednostavan:

• mehanizam za prijenos sile s upravljačkog zamašnjaka na upravljačku jedinicu;
• glavčina;
• oštrice;
• okretna šipka;
• šuplje vratilo.

Najjednostavniji dizajn može se koristiti na srednjim plivačkim pomagalima s motorima snage 70-100 konjskih snaga s brzinskim pragom do 25-30 km / h.

Poboljšani VRSH imaju hidraulički ili mehanički pogon za okretanje lopatica. Mehanizam brodske osovine kontrolira se pomoću elektromotora ili pomoću odvoda snage iz osovine. Takvi se modeli mogu koristiti na svim vrstama čamaca i čamaca, osim na trkaćim brodovima. U potonjem slučaju to nema smisla, jer povećana veličina glavčine malo smanjuje učinkovitost u usporedbi s uobičajenim verzijama s jednim ograničenjem brzine.

Prednosti i nedostaci

Vijčani pogon funkcionira prema predviđenoj namjeni samo pri rastućoj ili kontinuiranoj brzini vrtnje, u drugim slučajevima obavlja funkciju aktivne kočnice. To nije osobito prikladno, pogotovo na sportska natjecanja. Učinkovitost vijka samo u teoriji je oko 75%. Zapravo, ovaj parametar ne prelazi 35%. Za zapisnik, veslo ima sličnu brojku od 60%.

Ako usporedimo veslo i propeler, posljednji element koristi u korisnosti zbog svoje kompaktnosti i lakoće. U tom je slučaju oštećeni mehanizam kotača lako popraviti, a ako se vijak deformira, bit će potrebna zamjena osovine propelera. Drugi nedostatak je velika opasnost za morski život, kao i ranjivost (u usporedbi s drugim pogonima).

Istodobno, elementi kotača jamče veći parametar vuče s mjesta, što je prikladno za tegljače. Ali s velikim uzbuđenjem brzo izlažu radne dijelove, što doprinosi neravnomjerno uranjanje elemenata (jedan od njih je potpuno u vodi, a drugi radi u praznom hodu). Ova situacija pretjerano preopterećuje vučnu jedinicu. To čini pogon na kotačima neprikladnim za plovidbene brodove. Prije su se koristili samo u nedostatku Alternative. Vijčana instalacija ima veliku prednost u uređenju ratnih brodova. To je zbog činjenice da je problem postavljanja artiljerijskih oruđa izravnan. Baterija se može instalirati na cijelom području ploče. Osim toga, cilj je maskiran za neprijatelja, vijak u potpunosti nalazi se pod vodom.

Na kraju

Najveće osovine propelera s vijcima mogu doseći visinu trokatnice, njihova proizvodnja zahtijeva posebnu opremu i odgovarajuće vještine. Na primjer, u vrijeme izgradnje parobroda tipa "Velika Britanija", izrada obratka trajala je više od tjedan dana. Suvremene tehnologije omogućuju vam da to učinite za nekoliko sati (pod uvjetom da koristite robotsku ruku). Konfiguracija vijka uvodi se u računalni program, nakon čega dijamantni alat na kraju manipulatora priprema savršenu repliku pjene. Zatim se gotov model stavi u pijesak-cementni mort kako bi se dobio najtočniji dojam. Kad se beton ohladi, polovice kalupa međusobno su povezane i u njih se ulijeva rastaljeni metal.

Propeler mora imati indeks visoke čvrstoće kako bi izdržao ogroman pritisak i opterećenje, kao i da se odupre korozivnim procesima u morske vode. Osovine propelera izrađene su od bronce, mesinga, čeličnih legura, kuniala. Ne tako davno, super jaki polimeri počeli su se koristiti u te svrhe.