9.6 Взаимодействие гребного винта и корпуса судна

Гребной винт расположенный за корпусом судна влияет на силы, действующие на корпус. а корпус в свою очередь влияет как на работу винта.

Движущийся корпус судна увлекает за собой массы воды, так что за ним образуется поток, направленный в сторону движения судна. Этот поток называется попутным потоком. Обозначим через среднее значение скорости попутного потока по диску винта, тогда скорость винта по отношению к скорости окружающей его жидкости выразится разностью :

Влияние попутного потока учитывают в долях скорости судна с помощью отношения называют коэффициентом попутного потока и скорость винта относительно воды запишется в виде:

Скорость попутного потока распределена по диску винта неравномерно Она наибольшая в диаметральной плоскости и убывает при удалении от нее, поэтому элементы лопасти за время оборота работают с разными углами атаки и разным качеством. Это приводит к тому, что упор и момент за корпусом отличаются от их значений и в свободной воде:

где и – коэффициенты влияния неравномерности попутного потока на упор и на момент соответственно.

Коэффициенты и обычно лежат в пределах: , .

Для приближенной оценки величины коэффициента попутного потока пользуются формулами: для одновинтовых транспортных судов с обтекаемыми рулями:

а для двухвинтовых судов

где , ()- коэффициент полноты водоизмещения (общей полноты).

Работающий за кормой гребной винт вызывает подсасывание масс воды, увеличивая скорость обтекания винта. Это вызывается падение давления в корме и увеличение сил трения, а на корпусе возникает дополнительная сила , направленная против движения судна, которая называется силой засасывания. Эту силу оценивают в долях упора, развиваемого винтом.

Отношение называют коэффициентом засасывания.

Таким образом, упор винта уравновешивает не только силу сопротивления , но и силу засасывания . Так как , то на преодоление этой силы идет часть силы , которая называется эффективным упором или тягой винта.

Коэффициент засасывания может быть оценен в долях попутного равная

где -коэффициент зависящий, от конструкции руля и рудерпоста, а для двухвинтовых судов с выкружками гребных валов или кронштейнами гребных валов :

Теперь можно оценить полезное действие гребного винта, работающего за корпусом судна. Как уже говорилось, под пропульсивным коэффициентом принимается отношение буксировочной мощности к мощности , подводимой к винту:

где R - полное сопротивление;

- скорость судна;

и - коэффициенты влияния неравномерности попутного потока на упор и на момент соответственно;

T - коэффициент засасывания;

- осевая скорость гребного винта;

n - частота вращения гребного винта;

w - коэффициент попутного потока.

Подставляя выражения для упора и момента , после сокращения получим формулу для пропульсивного коэффициента:

где -коэффициент полезного действия гребного винта;

-коэффициент влияния корпуса , равный .

На современных транспортных судах значения пропульсивного коэффициента достигает для одновинтовых судов =0,7-0,8 , а для двухвинтовых =0,6-0,7.

При выборе мощности ГД следует учитывать и механические потери и тогда .