По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 621.333

Тяговые характеристики винторулевых колонок и водометов

Шульга Р. Н. канд. техн. наук, ВЭИ – филиал ФГУП «РФЯЦ – ВНИИТФ им. акад. Е. И. Забабахина», г. Москва

Выполнены расчеты эффективности пропульсивной системы судового электропривода с помощью аналитических выражений и моделирования. Пропульсивный коэффициент моделей ниже, чем натурных судов-прототипов из-за масштабного эффекта, и зависит от типа движителя, его размеров, частоты вращения и качества изготовления. Коэффициент масштабирования тяговой характеристики определяется в основном разницей сопротивлений оригинала и модели и не поддается масштабированию, что требует уточнения при переходе к оригиналу. Выполнены расчеты тяговых характеристик пропульсивной системы модели одновального грузового судна и показана методика перевода характеристик к оригиналу. Приведены диаграммы для расчета коэффициентов упора, мощности, момента в зависимости от шага и поступи гребного винта для ВРК и водомета. Для речных судов и судов смешанного плавания типа «река-море», которые часто маневрируют на малых скоростях и на небольших глубинах, выполнены расчеты эффективности ВРК с учетом скоса потока до углов менее 20 град. Оценивается область работы ВРК с «запретной зоной» и показана необходимость разработки универсальной методики расчета управляемости судов.

Литература:

1. Шульга Р.Н. Тяговые характеристики судового электропривода // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. – 2022. – № 1. – С. 28–39.

2. Горячев А.М. Устройство и основы теории морских судов / А.М. Горячев, Е.М. Подругин. – л.: Судостроение, 1983. – 224 с.

3. Иванченко А.А., Шишкин В.А., Окунев В.Н. Обзор опыта совершенствования конструкции и применения движительных систем в современном судостроении // Вестник ГУМРФ им. С.О. Макарова. – 2016. – № 4 (28). – С. 156–173.

4. Шульга Р.Н., Петров А.Ю., Хренников А.Ю. Энергетические платформы с использованием цифровых модульных подстанций и энергоблоков // Энергия единой сети. – 2020. – № 3 (52), июль-август. – С. 18–28.

5. Шульга Р.Н. Применение распределенного электродвижения с использованием винторулевых колонок // Энергоэффективность и водоподготовка. – 2020. – № 4 (126). – С. 56–64.

6. Сахновский Б.М. Модели судов новых типов. – л.: Судостроение, 1987.

7. Шульга Р.Н., Смирнова Т.С. Использование судовой энергетики для жизнеобеспечения арктических объектов // Российская Арктика. – 2020. – № 1. – С. 13–26.

8. Шульга Р.Н., Лавринович В.А., Лабутин А.А., Смирнова Т.С. Комплекс электрооборудования для модульных электрических судов // Российская Арктика. – 2020. – № 1 (8).

9. Шульга Р.Н., Путилова И.В., Смирнова Т.С., Иванова Н.С. Безопасные и безотходные технологии с использованием водородной электроэнергетики // Альтернативная электроэнергетика и экология (ISJAEE). – 2019. – № 306–311. – С. 67–78.

10. Report of the performance committee // ITTC. – 1978.

11. Колесник Д.В. Тенденции развития пропульсивных комплексов судов, эксплуатирующихся во внутренних водных путях // Судовые энергетические установки: науч.-техн. сб. – 2005. – Вып. 14. – Одесса: ОНМА. – С. 5–10.

12. Клементьев А.Н., Трифонов В.И., Хвостов Р.С. Управление судном. – Н. Новгород: Изд. ФБОУ ВПО «ВГАВТ», 2011. – 32 с.

13. Скрынников В.И. Средства активного управления судами // Судостроение. – 1996. – № 11-12. – С. 45–47.

14. Скрынников В.И. Движительно-рулевые устройства отечественных подводных аппаратов // Судостроение. – 1996. – № 11-12. – С. 47–49.

15. Аврашков Н.С., Грузинов В.И., Тарасюк А.Б. Средства активного управления судами // Судостроение. – 1971. – № 10. – С. 19–23.

16. ГОСТ 24060-80. Средства активного управления судами. Термины и определения.

17. Лебедев Э.П. и др. Средства активного управления судами. – л.: Судостроение, 1969. – 264 с.

18. Хейфец Л.Л. Гребные винты для катеров. – л.: Судостроение, 1980. – 200 с.

19. Басин А.М., Анфимов В.Н. Гидродинамика судна. – л.: Речной транспорт, 1961.

20. Колесник Д.В. Влияние скоса потока на гидродинамические характеристики судовых винторулевых колонок // Судовые энергетические установки: науч.-техн. сб. – 2006. – Вып. 15. – Одесса: ОНМА. – С. 32–37.

Тяговые характеристики пропульсивной системы судового электропривода обычно могут быть рассчитаны аналитически, уточнены при моделировании в бассейне и на этапе проектирования с помощью САПР, методика которых освещена в [1]. Движительные системы судов анализируются в [2–4]. В связи с нарастающей тенденцией перехода на электротягу в [5–9] освещаются вопросы моделирования и электрификации пропульсивных систем. Активное управление судном с применением винторулевых колонок (ВРК) и водометов рассмотрено в [11–16]. Влияние гидродинамики и скоса потока в ВРК рассмотрено в [17–20].

Целью статьи является анализ тяговых характеристик пропульсивной системы судового электропривода с учетом ВРК и водометов, которые наиболее востребованы в новых поколениях судов для их активного управления с учетом особенностей конструкции, условий мелководья и необходимости маневрирования.

Эффективность работы пропульсивной системы модели оценивается пропульсивным коэффициентом η, значение которого можно найти по формуле:

где Ре – полезная тяга гребного винта, H;

v – скорость модели, м/с;

М – крутящий момент, Н·м;

n – частота вращения гребного винта, c–1;

t и Ψ – коэффициенты засасывания и попутного потока;

ηдвиж – КПД движителя.

При движении модели полезная тяга гребного винта Ре должна быть равна сопротивлению воды движению модели R. Если модель двухвальная (x = 2), то должно соблюдаться равенство х · Ре = R.

Коэффициенты взаимодействия t и Ψ учитывают влияние корпуса модели на изменение КПД движителя ηдвиж. Поэтому:

где ηk – коэффициент влияния корпуса.

Для моделей морских судов ηk = 1,15÷ ÷1,20; для моделей речных судов, которые выполняются обычно двухвальными, коэффициент ηk = 1,05÷1,15; для моделей речных, имеющих туннельные обводы кормы, ηk = 0,95 ÷ 1,05.

Для расчетов движителей самоходных моделей морских судов нужно оценить по формулам следующие величины:

Для Цитирования:
Шульга Р. Н., Тяговые характеристики винторулевых колонок и водометов. Электроцех. 2023;5.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: