Шаг лезвия - Blade pitch

Шаг лезвия или просто подача относится к углу лезвия в жидкости. Этот термин применяется в аэронавтике, судоходстве и других областях.

Аэронавтика

Лопасть пропеллера в опущенном положении

В аэронавтике под шагом лопастей называется угол наклона лопастей воздушный винт или же винт вертолета. Шаг лопастей измеряется относительно корпуса самолета. Обычно его описывают как «тонкий» или «низкий» для более вертикального угла лезвия и «грубый» или «высокий» для большего горизонтального угла лезвия.

Шаг лопастей обычно описывается в единицах расстояния / вращения при условии отсутствия проскальзывания.

Шаг лопастей действует так же, как зацепление главной передачи автомобиля. Низкий шаг дает хорошее ускорение на малых скоростях (и скорость набора высоты в самолете), а высокий шаг оптимизирует высокие скоростные характеристики и экономию топлива.

Довольно часто самолет проектируется с винт переменного шага, чтобы обеспечить максимальную тягу в большем диапазоне скоростей. Мелкий шаг будет использоваться во время взлета и посадки, тогда как более крупный шаг используется для высокоскоростного крейсерского полета. Это связано с тем, что эффективный угол атаки лопасти воздушного винта уменьшается с увеличением воздушной скорости. Чтобы сохранить оптимальный эффективный угол атаки, необходимо увеличить шаг. Угол наклона лезвия не совпадает с углом атаки лезвия. По мере увеличения скорости шаг лезвия увеличивается, чтобы угол атаки лезвия оставался постоянным.

«Подъемная сила» лопасти воздушного винта или его тяга зависит от угла атаки в сочетании с его скоростью. Поскольку скорость лопасти воздушного винта изменяется от ступицы к кончику, она имеет закрученную форму, чтобы тяга оставалась приблизительно постоянной по длине лопасти; это называется «закручиванием лезвия». Это типично для всех гребных винтов, кроме самых грубых.

Вертолеты

В вертолетах регулировка тангажа изменяет угол падения лопастей ротора, что, в свою очередь, влияет на угол атаки лопастей. Шаг несущего винта регулируется как коллективным, так и циклическим образом, тогда как шаг рулевого винта изменяется с помощью педалей.

Растушевка

Растушевка Увеличение угла наклона лопастей винта путем поворота лопастей параллельно воздушному потоку. Это сводит к минимуму лобовое сопротивление остановившегося пропеллера после отказа двигателя в полете.

Обратная тяга

Некоторые летательные аппараты с воздушным винтом допускают уменьшение шага за пределами точного положения до тех пор, пока винт не создаст тягу в обратном направлении. Это называется реверс тяги, а положение пропеллера называется бета-положением.[1]

Ветряные турбины

Списанные ветряные турбины ВЭС Камаоа в г. Ка Лаэ / Саут-Пойнт, Гавайи ожидает снятия, с остановленными роторами и опущенными лопастями.
Основная статья: Конструкция ветряной турбины § Регулирование мощности

Регулировка угла наклона лопастей является особенностью почти всех крупных современных горизонтальных осей. Ветряные турбины. Он используется для регулировки скорости вращения и генерируемой мощности. Во время работы система управления ветряной турбиной регулирует шаг лопастей, чтобы поддерживать скорость ротора в рабочих пределах при изменении скорости ветра. Раскачивание лопастей останавливает ротор во время аварийных остановов или когда скорость ветра превышает максимальную номинальную скорость. При строительстве и техническом обслуживании ветряных турбин лопасти обычно имеют фаски для уменьшения нежелательного крутящего момента в случае порывов ветра.

Регулировка шага лопастей предпочтительнее тормозов ротора, так как тормоза подвержены выходу из строя или перегрузке из-за силы ветра, действующей на турбину. Это может привести к выходу из строя турбин. Напротив, регулировка шага позволяет лопастям смещаться, так что скорость ветра не влияет на нагрузку на механизм управления.[2]

Регулировка высоты тона может осуществляться с помощью гидравлических или электрических механизмов. Гидравлические механизмы имеют более длительный срок службы, более быстрое время отклика из-за более высокой движущей силы и меньшую резервную пружину, требующую обслуживания. Однако гидравлика, как правило, требует больше мощности для поддержания высокого давления в системе и может протекать. Электрические системы потребляют и расходуют меньше энергии и не протекают. Однако для них требуются дорогостоящие отказоустойчивые батареи и конденсаторы в случае сбоя питания.[2]

Управление шагом не обязательно должно быть активным (зависит от приводов). Пассивные (управляемые срывом) ветряные турбины полагаются на тот факт, что угол атаки увеличивается с увеличением скорости ветра. Лезвия могут быть сконструированы так, чтобы они перестали работать при превышении определенной скорости. Это еще одно применение скрученных лезвий: поворот позволяет постепенно останавливаться, поскольку каждая часть лезвия имеет разный угол атаки и останавливается в разное время.[3]

На регулирование шага лопастей обычно приходится менее 3% расходов ветряной турбины, в то время как на неисправности шага лопастей приходится 23% всего простоя производства ветряных турбин и 21% отказов всех компонентов.[4]

Перевозки

Основная статья: Пропеллер

При транспортировке шаг лопастей измеряется в дюймах, в которых движется вперед через воду за один полный оборот гребного винта. Например, гребной винт с шагом 12 дюймов при однократном вращении продвинет судно на 12 дюймов вперед. Обратите внимание, что это теоретическое максимальное расстояние; в действительности, из-за «проскальзывания» гребного винта и воды фактическое пройденное расстояние всегда будет меньше.[5]

Немного композитные пропеллеры имеют сменные лопасти, что позволяет изменять шаг лопастей при остановке гребного винта.[6] Более низкий шаг будет использоваться для транспортировки тяжелых грузов на низкой скорости, тогда как более высокий шаг будет использоваться для высокоскоростного движения.

Гребля (спорт)

В гребле шаг лопастей - это наклон лопасти к корме лодки во время фазы движения гребного такта. Без правильного шага лезвия лезвие будет иметь тенденцию слишком глубоко нырять, или выскакивать из воды, и / или вызывать трудности с балансировкой на фазе восстановления гребка.

Рекомендации

  1. ^ https://www.aopa.org/news-and-media/all-news/2017/march/pilot/turbine-reverse-thrust
  2. ^ а б «Лопасти ветряных турбин, которые меняют шаг, повышают эффективность ветроэнергетики». Дизайн машины. 2011-08-11. Получено 2019-05-10.
  3. ^ «Управление мощностью ветряных турбин». xn—drmstrre-64ad.dk. Получено 2019-05-10.
  4. ^ «Контроль высоты тона критически важен для ветроэнергетики». Дизайн машины. 2018-03-02. Получено 2019-05-10.
  5. ^ http://www.boatus.com/boattech/articles/propellers.asp
  6. ^ https://www.compositesworld.com/articles/boat-propellers-with-replaceable-interchangeable-blades

внешняя ссылка