Воздушный винт - Ducted propeller
А воздушный винт, также известный как Насадка Корт, это морской гребной винт оснащен невращающимся сопло. Он используется для повышения эффективности гребного винта и особенно используется на сильно нагруженных гребных винтах или гребных винтах ограниченного диаметра. Он был разработан первым Луиджи Стипа (1931) и позже Людвиг Корт (1934). Сопло Kort представляет собой закрытый гребной винт для морской силовой установки. Поперечное сечение кожуха имеет вид фольга, и кожух может предложить гидродинамический преимущества перед голыми пропеллерами при определенных условиях.
Преимущества: повышенная эффективность на более низких скоростях (<10 узлов), лучшая курсовая устойчивость и меньшая уязвимость для обломков. Недостатками являются снижение эффективности на более высоких скоростях (> 10 узлов), курсовая устойчивость при движении за кормой и увеличение кавитация. Пропеллеры в воздуховоде также используются для замены рули.
История
Луиджи Стипа[1] в 1931 г. и позже Людвиг Корт (1934 г.)[2] продемонстрировали, что увеличение пропульсивной эффективности может быть достигнуто за счет окружения гребного винта кожухом в форме фольги в случае сильно нагруженных гребных винтов. «Форсунка Корта» называется ускоряющей форсункой и обычно представляет собой профиль MARIN 19A.[3][4] или профиль MARIN 37.[3][5]
Преимущества и недостатки
Сопла Kort или воздушные винты с воздуховодом могут быть значительно более эффективными, чем воздушные винты без направляющих, на низких скоростях, создавая большую тягу в меньшем корпусе. Буксиры и рыболовные траулеры являются наиболее распространенным применением форсунок Корт, поскольку больше всего выигрывают от высоконагруженных гребных винтов на медленно движущихся судах. Сопла обладают дополнительными преимуществами, заключающимися в уменьшении эффекта крыльчатого колеса (например, тенденция правого колеса отклоняться влево) и уменьшении всасывания снизу при работе на мелководье.
Однако дополнительный кожух увеличивает сопротивление, и сопла Корт теряют свое преимущество перед гребными винтами примерно на десяти оборотах. узлы (18,5 км / ч).
Сопла Корт могут быть фиксированными, с управлением направлением от руль устанавливаются в потоке воды или вращаются, когда их поток управляет рулевым управлением судна.
Защитные кожухи этого типа также полезны при навигации в ледовых полях, поскольку они в некоторой степени защищают концы гребных винтов. Однако лед или любой другой плавающий объект может застрять между колесом и соплом, заблокировав колесо. Загрязненные колеса в форсунках Kort очистить намного сложнее, чем открытые колеса.
В исследовательской статье Bexton et al. (2012)[6] пришел к выводу, что пропеллеры с воздуховодом были вероятной причиной смертельных травм тюленей в северо-восточной части Атлантического океана. Авторы предположили, что уплотнения протягивались через сопло и проходили мимо вращающихся лопастей пропеллера, вызывая криволинейные разрывы кожи и мышечной ткани. Этот тип травмы известен как «штопор». Авторы также отмечают, что у других животных, в том числе у морских свиней, наблюдались похожие травмы.
Типы
Есть два типа воздуховодов; ускорение и замедление. С помощью ускоряющих воздуховодов скорость притока и эффективность гребного винта увеличиваются. Это тип, который используется на сильно нагруженных гребных винтах или гребных винтах ограниченного диаметра. Поскольку Людвиг Корт провел обширные исследования этого типа, его часто называют «насадкой Корта».
При использовании второго типа скорость притока уменьшается, в результате чего увеличивается давление, уменьшая кавитацию. Это называется насос-форсунка, особенно в сочетании с фиксированными лезвиями или переменные статоры.
Марин провела обширное исследование воздуховодов. Многие из используемых профилей основаны на Профили NACA из них NACA 4415 имеет очень хорошие характеристики. Чаще всего используются сопла 19А и 37 серии МАРИН.[3] У них есть закругленная задняя кромка, чтобы облегчить изготовление и повысить эффективность плавания на корме. Первоначально использовались гребные винты серии В Вагенингена, позже - типа Каплана с более широким концом лопасти.
Физика
 | |
dT = тяга | пты: Отрицательное давление |
В сопле Корта скорость притока увеличивается, что снижает давление. Это снижает тягу и крутящий момент гребного винта. В то же время происходит циркуляция, в результате чего возникает направленная внутрь сила, имеющая прямой компонент. Таким образом, канал имеет положительную тягу. Обычно это больше, чем уменьшение тяги гребного винта. Небольшой зазор между пропеллером и воздуховодом уменьшает завихрение на наконечнике, повышая эффективность.
Поскольку сопротивление увеличивается с увеличением скорости, в конечном итоге это становится больше, чем добавленная тяга. Следовательно, суда, которые обычно работают с превышением этой скорости, обычно не имеют воздуховодов. При буксировке буксиры ходят с малой скоростью и тяжелонагруженными гребными винтами и часто снабжены каналами. тяговое усилие с воздуховодами может увеличиваться до 30%.
В замедляющих каналах циркуляция противоположна соплу Корта, что приводит к отрицательной силе тяги канала. Этот тип используется для высокоскоростных судов с повышенной подверженностью кавитации и судов, которые хотят снизить уровень шума, например военных кораблей.
Смотрите также
- Азипод - Электропривод азимутального подруливающего устройства
- Конструкция осевого вентилятора
- Кухонный руль - Тип направленной двигательной установки для судов
- Руль Pleuger - Судовой руль с подруливающим устройством
Рекомендации
Библиография
- Карлтон, Дж. (2007): Морские гребные винты и силовая установка, Баттерворт-Хайнеманн
- Гхош, Дж. П., Гокарн Р. П. (2004): Базовая силовая установка корабля, Союзные издатели
- Остервельд, M.W.C. (1970): Воздуховодные пропеллеры, адаптированные к следу, Nederlands Schip Model Basin, Вагенинген