По всем вопросам звоните:

+7 495 274-22-22

УДК: 629.5.036

Водометный движитель: теория и практика

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

Получены расчетные соотношения для выбора КПД водометного (реактивного или насосного) движителя (ВД), который определяется произведением КПД струи – ηст и рабочего колеса – ηрк. Приведена диаграмма характеристик насоса. Показано, что по мере повышения скорости судна КПД струи растет, а КПД рабочего колеса остается неизменным, если отсутствует кавитация в соответствии с формулой (10). Принято считать, что при скоростях судна свыше 60 узлов КПД ВД превышает 60% и становится выше КПД гребного винта ГВД. Для тягового электропривода с учетом аккумуляторной батареи (АБ), наряду с расчетом КПД движителя, следует учитывать КПД и тяговые характеристики электродвигателя (ЭД). В качестве примера приведены характеристики системы «АБ–ЭД-движитель», зависящие от скорости вращения ротора и нагрузки.

Литература:

1. Артюшков Л.С., Ачкинадзе А.Ш., Русецкий А.А. Судовые движители. – Л.: Судостроение, 1988.

2. Справочник по теории корабля: в 3 т. Т. 1. Гидромеханика. Сопротивление движению судов. Судовые движители / под ред. Я.И. Войткунского. – Л.: Судостроение, 1985.

3. Алферьев М.Я. Ходкость и управляемость судов. – М.: Транспорт, 1967.

4. Куликов С.В., Храмкин М.Ф. Водометные движители. – Л.: Судостроение, 1980.

5. Мавлюдов М.А., Русецкий А.А., Садовников Ю.М., Фишер Э.А. Движители быстроходных судов. – Л.: Судостроение, 1973.

6. Шульга Р.Н. К вопросу выбора тягового электропривода наземного электротранспорта // Силовая электроника. – 2022. – № 3. – С. 32–36.

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

8. Шульга Р.Н. Летательные аппараты на электротяге // Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. – 2022. – № 5. – С. 28–40.

9. Шульга Р.Н., Петров А.Ю., Лабутин А.А., Смирнова Т.С. Гибридная летательная платформа в Арктике // Новости электротехники. – 2020. – № 1 (121)-2 (122). – С. 80–84.

10. Шульга Р.Н. Области применения электрохимических и водородных накопителей электроэнергии // Оперативное управление в электроэнергетике. – 2022. – № 3. – С. 5–13.

11. Мишуков А., Скрипка В. Особенности подбора электродвигателей для транспортных средств на электротяге // Control Engeneering, Россия, декабрь 2019.

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

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

14. Выбор электродвигателя и расчет его рабочих параметров. – URL: http://www.en-res.ru

15. Водомет или винт: что лучше? – URL: http://www.motoaria.ru

16. Достоинства водометного движителя. – URL: http://www.streamHD.ru

Ранее считалось, что водометные движители (ВД) (часто называют реактивные или насосные движители) могут редко применяться на судах, хотя и обладают многовековой историей, и неплохой нишей применения для мелководья или засоренного форватера. Однако, начиная с середины прошлого века, путем использования заслонок, отклоняющих струю ВД в нужную сторону, и выявления, что КПД ВД на быстроходных суднах может превышать 60%, т. е. стать выше гребных винтовых движителей (ГВД) на скоростях выше 70 узлов, ситуация резко поменялась. Несмотря на разработку суперкавитационных ГВД, их эффективность оказалась ниже ВД, т. к. последние практически не подвержены разрушающей кавитации, и их акустический шум гораздо ниже.

Последние разработки ВД для подводных лодок, торпед и др., которые имеют кормовую оконечность в виде тела вращения, дали дополнительный импульс в части разработки ВД. Такой ВД представляет ряд лопастей, вращающихся вместе с кольцом, установленным заподлицо с наружной обшивкой, а снаружи установлено кольцо типа управляющей насадки. Второе дыхание получили ВД для АПЛ типов Сивулф (США), Борей (Россия), Триуфан (Франция).

Упрощенная конструкция ВД с основными элементами представлена на рис. 1а, а схема работы ВД приведена на рис. 1б, где принимаются обозначения: 1 – днище судна; 2 – водозаборник; 3 – насосная часть; 4 – сопло, стрелки показывают направление потока воды.

На водоизмещающих и глиссирующих судах забор воды осуществляется через отверстие в днище судна, а на судах с подводными крыльями – под корпусом судна. Различаются следующие типы отверстий: полнонапорное, которое направлено против скоростного потока воды, и статическое, когда отверстие расположено в днище судна. Бывают и промежуточные варианты.

Осевой насос ВД может содержать от 1 до 3 рабочих колес (вид 3 на рис. 1б) или иметь шнековую конструкцию, что отдаляет возможность возникновения кавитации. За рабочими колесами располагаются направляющие аппараты, которые уменьшают закручивание потока. Сопло 4 обеспечивает поджатие потока и регулирование его скорости. Струя воды может выбрасываться как в воду ниже ватерлинии, так и в воздух выше ватерлинии.

Для Цитирования:
Шульга Р. Н., Водометный движитель: теория и практика. Электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2022;10.
Полная версия статьи доступна подписчикам журнала
Язык статьи:
Действия с выбранными: