2. Кинематические характеристики гребного винта

Работа гребного винта в жидкости определяется двумя одно­временными и независимыми движениями: поступательным вдоль оси со скоростью  и вращением вокруг этой же оси с угловой скоростью , где n — частота вращения. Если бы винт вращался в твердой среде, как болт в гайке, то за один оборот он прошел бы в осевом направлении путь, равный условному геометрическому шагу винта H. В жидкости винт пройдет за один оборот расстояние, меньшее шага H, это расстояние называется абсолютной; или линейной поступью винта  . Линейная поступь связана со скоростью  и периодом  (временем, за которое винт совершает один оборот) соотношением

.

Относительная поступь - отношение линейной поступи к диаметру винта, это - основная безразмерная кинематическая характеристика гребного винта, определяющая режим его работы в жидкости:

 .

Жидкость приобретает вызванные, или индуктивные, скорости, которые приводят к ускорению потока за гребным винтом, закручиванию струи, а также уменьшению ее поперечного сечения. Составляющие скорости — осевая  ,окружная  , радиальная  .

Разность  называется скольжением винта. Оно определяет, насколько отстает винт при своем перемещении в жидкости от перемещения винта в твердой среде. Скольжение, выраженное в долях от шага, называют относительным скольжением [1].

3. Гидродинамические характеристики гребного винта.

Согласно лопастной теории силы и моменты, действующие на винт, получаются суммированием элементарных сил и моментов, возникающих на элементах его лопастей, отсекаемыми соосными цилиндрами с зазором  . Гидродинамические характеристики элемента крыла определяются безразмерными коэффициентами подъемной силы

и силы сопротивления

,

где  - площадь элемента крыла,  - скорость его обтекания, — подъемная сила и сила профильного сопротивления.

Безразмерные коэффициенты  - функции угла атаки. Направление потока, при котором - направление нулевой подъемной силы (ННПС). Угол между вектором скорости набегающего потока и ННПС называют гидродинамическим углом атаки  .

Упор элемента лопасти создается в результате действия его подъемной силы, а профильное сопротивление уменьшает упор и увеличивает окружную составляющую силу, а, следовательно, и потребный момент на валу гребного винта.

Упор винта P и момент M определяются интегрированием в пределах длины лопасти по радиусу и умножением на число лопастей.

Коэффициенты упора и момента

 ,.

Мощность, необходимая для вращения винта

 .

Коэффициент полезного действия (КПД) винта (отношение полезной мощности к затраченной)

 .

Безразмерные гидродинамические характеристики  в функции относительной поступи , называются кривыми действия винта, по ним определяют упор и момент винта при различных режимах его работы [1].

2. Гидродинамическое взаимодействие винта и корпуса судна.

Гидродинамические поля, создаваемые движителем и корпусом судна, взаимно влияют друг на друга. Движитель изменяет поле скоростей и давлений на корпусе, поэтому сопротивление судна при работающем движителе не равно сопротивлению буксируемого судна.

Приближенно винт считается изолированным, но работающим в потоке, создаваемом корпусом буксируемого судна, а набегающий на корпус поток считается измененным действием движителя

При движении корпуса судна в жидкости за его кормой возникает течение жидкости, направленное в сторону движения судна - попутный поток. Его составляющие: