Veslovací hřídel: popis, vlastnosti, účel. Hřídel vrtule

Veslovací hřídel je vybavena většinou závodních, sportovních a výcvikových motorových člunů. Účelem mechanismu je vytvořit určitý výkon v důsledku energie získané z motoru. Síla je směrována na projekci tvrdohlavého tlaku, který umožňuje překonat vodní odpor vůči pohybu plavidla.

Historie stvoření

Vytvoření dotyčného prvku je přičítáno Archimédovi. Jako pohon vypouštěcí šroub bylo navrženo použít Bernoulli v roce 1752. Přesto přiznání k jednotce nepřišlo okamžitě. Teprve v roce 1836 vynálezce z Británie F. Smith zkrátil" Archimedovu " spirálu na jednu zatáčku.

Konstrukce byla instalována na parníku s výtlakem 6 tun. Zkušené testy byly úspěšné, poté Smith otevřel společnost, která postavila loď o hmotnosti 240 tun. Parník byl vybaven dvojicí pojezdových vozidel (celkový výkon 90 koňských sil). Jediný šroub měl průměr dva metry.

Konstrukční prvky

Veslovací hřídel je v podstatě tryskový pohon, který vyvíjí doraz zaměřený na vodní hmoty odhozené lopatkami ve směru opačném k pohybu plaveckého vozidla.

Konstrukce sestavy zahrnuje náboj s lopatkami vrtulového typu umístěnými na něm. Spojovací oddíl se nazývá kořen čepele. Povrch směřující k lodi-sání, zadní část-vstřikování. Spojovací bod dvou uvedených povrchů je hrana čepele, která vede podél jejího obrysu. Část, která se dívá směrem k pohybu čepele, se nazývá příchozí hrana, opačná-vystupující. Povrchy vrtule jsou prvky složité konfigurace.

Základní geometrické parametry

Níže jsou uvedeny základní geometrické vlastnosti lodních šroubů:

1. Průměr prvku (velikost kruhu popsaného nejvzdálenějšími hranami lopatek od osy otáčení).
2. Krok (vzdálenost pravděpodobného postupu zařízení v tuhé matici, nikoli ve vodě).
3. Počet a šířka lopatek.
4. Boční rotace.
5. Plocha vrtule.
6. Tloušťka a konfigurace lopatek.
7. Velikost náboje podle průměru.

Veslové hřídele mají různé rozteče v různých částech lopatky. V tomto případě se za hlavní ukazatel považuje průměrný parametr měřený na pozemku, kde je poloměr přibližně 0,7 celkové velikosti. Počet lopatek-dva, tři nebo čtyři kusy. Je důležité poznamenat, že ve směru otáčení jsou šrouby rozděleny na levostranné a pravostranné.

Jiné velikosti

Lopatky na šířku se měří od příchozí a výstupní hrany ve stejném poloměru (nejčastěji v bodě, kde je parametr 0,7 celkové hodnoty). Výsledná charakteristika a provoz veslovacího hřídele určuje poměr disku (plochy všech lopatek šroubu k rovině kolmé k ose otáčení).

Průřezy lopatek mohou mít kruhovou konfiguraci, tvar leteckého křídla nebo klínovitý profil. Poslední konstrukce jsou provozovány na zvláště rychlých a závodních lodích s otáčivými motory. Aby byla zajištěna požadovaná pevnost lopatek, je u kořene vytvořena největší tloušťka, která ke konci klesá na plný bod (od 0,2 do 0,05 mm). Velikost náboje v průměru je v rozmezí 1,8-2,0 průměru šroubu.

Účinnost veslovacího hřídele

Šroub, který vytváří doraz, převádí v užitečném směru pouze část energie získané z motoru. To je způsobeno zbytečnými náklady na:

• víření toku;
• třecí síla;
• otáčky vytvořené na okrajích lopatek a podobně.

Výsledkem je, že výkonový parametr na hřídeli vrtule vždy překračuje podobný ukazatel, který je dán pohybu plaveckého vozidla. Efektivita práce šrouby podle poměru k výkonu motoru a je účiník (účinnost). I pro ty nejlepší prvky tento parametr nepřesahuje 1/3 výkonu pohonné jednotky.

Výpočet výkonu

Velikost účinnosti vrtule lodi je převážně ovlivněna správným výpočtem při výběru optimálních vztahů mezi výkonem motoru, obratností vrtule, geometrickými parametry prvku a rychlostními charakteristikami plavidla.

Výpočet takových poměrů je poměrně problematický. Proto jsou indikátory ovlivněny subjektivními příčinami. Mezi nimi:

• vodní odpor vůči pohybu plaveckého vozidla;
• vlastnosti trupu lodi;
• velikost toku, který dopadá na lopatky.

Uspořádání nebo konstrukce lodí s motory sportovního a závodního účelu silami sportovců nebo jednotlivých týmů se provádí podle zjednodušených výpočtů. Je proto téměř nemožné vypočítat výše uvedené optimální poměry sami.

Obratnost

U lodí s turistickým cílem, jejichž rychlost nepřesahuje 20 km / h, ukazují dobré výsledky vrtule s otáčkami od 600 do 1200 otáček za minutu. Čím vyšší je tedy rychlost a výkon plaveckého vozidla, tím větší obratnost lopatek bude vyžadována.

U středních sportovních lodí budete potřebovat větší velikost veslovacího hřídele. S výkonem lodi 30-75 l.s. a rychlosti až 50 km/h je optimální počet šroubů považován za 2-3 tisíce otáček za minutu. V tomto případě se rozsah nejvýhodnějších rotačních čísel snižuje se snížením rychlostního režimu a zvýšením výkonových ukazatelů. Pro vysokorychlostní závodní plavidla, jejichž rychlost přesahuje 70 km / h, budou vyžadovány veslové hřídele na ložiscích s intenzitou otáčení 4-5 tisíc otáček za minutu.

Kavitace

Otočné šrouby závodních a nejrychlejších člunů nebo člunů fungují za zvláštních podmínek. Vyznačují se přítomností vroucí vody na čelní sací části lopatek. Uvedený jev se nazývá kavitace. V tomto případě se kapalina odtrhne od povrchu vrtule a vytvoří zvláštní bublinkové dutiny (dutiny). Znatelně zhoršují provoz vrtule, často ničí lopatky, vedou k eroznímu opotřebení olejového těsnění hřídele. Aby se minimalizovaly negativní účinky kavitace, používají se Klínové prvky.

Za předpokladu, že šroub nefunguje ve vodě, ale podle typu šroubu v matici, je logické si představit jeho pohyb o jedno otočení šroubu v jedné otáčky. V praxi vlastnosti kapalného média provádějí své úpravy, což umožňuje menší pohyb (čin).

Výrobní materiál

Na sportovních motorových člunech a lodích s nízkým výkonem, stejně jako přívěsných motorech, se často montují hliníkové vrtule. V tomto případě je řez čepele u kořene silnější než u mosazných analogů. Hliníkové modifikace se snadno odlévají, snadno se zpracovávají.

Lité ocelové šrouby na motorových vozidlech uvedeného typu se nepoužívají kvůli obtížnosti jejich výroby. Někdy se používají svařované ocelové verze, jejichž náboje se vyrábějí kováním. Lopatkové prvky jsou vyříznuty z ocelového plechu, hrany jsou naostřeny, část je ohnuta podle speciálních šablon. Výsledné polotovary jsou přivařeny k nábojům, poté zpracovány a ověřeny.

Pro stanovení charakteristik šroubu, kontrolu rozteče lopatek, odstranění vůle vrtule a odsouhlasení dalších parametrů je nutné změřit vyrobený prvek. To se provádí následujícím způsobem:

1. Připravený šroub se umístí na rovnou rovinu (překližkový list nebo rýsovací prkno) přísně vodorovně.
2. Náboj by se měl jasně shodovat se středem kruhu předem naneseného na desku, která má průměr řádově 0,7 části podobného plného indexu vrtule.
3. Pomocí čtverců změřte výšku hran, které leží přesně nad nakresleným obvodem.
4. Tam jsou také označeny dva body, ze kterých byly měřeny uvedené vzdálenosti.

Nastavitelné krokové šrouby (VRSH)

Moderní čluny s motorem VRSH se používají poměrně zřídka, i když vyhlídky na jejich další šíření jsou nepochybně k dispozici. Je to proto, že možnost změny polohy lopatek umožňuje namontovat přední, zadní nebo zastavení bez nutnosti zpětného chodu motoru. V tomto případě transformace velikosti kroku zajišťuje optimální provozní podmínky šroubu s přihlédnutím k velikosti zatížení, rychlostnímu režimu a dalším faktorům.

Konstrukce VRSH je poměrně jednoduchá:

• mechanismus pro přenos síly z ovládacího setrvačníku na řídicí jednotku;
• náboj kola;
• lopatka;
• otočná tyč;
• dutá hřídel.

Nejjednodušší design lze použít na středních plavkách s motory o výkonu 70-100 koňských sil s rychlostním prahem až 25-30 km / h.

Pokročilé VRSH mají hydraulický nebo mechanický pohon pro otáčení lopatek. Řízení mechanismu lodního valového potrubí se provádí pomocí elektromotoru nebo pomocí vývodu z hřídele. Tyto modely lze provozovat na všech typech lodí a lodí, s výjimkou závodních lodí. V druhém případě to nedává smysl, protože větší velikost náboje mírně snižuje účinnost oproti běžným verzím navrženým pro jeden limit rychlosti.

Výhody a nevýhody

Šroubový pohon funguje podle účelu pouze se zvyšující se nebo nepřetržitou rychlostí otáčení, v ostatních případech-plní funkci Aktivní brzdy. Není to zvlášť pohodlné, zejména na sportovní soutěže. Účinnost šroubu pouze teoreticky je řádově 75%. Ve skutečnosti tento parametr nepřesahuje 35%. Pro informaci, pádlo dosahuje podobného skóre 60%.

Pokud porovnáte veslovací kolo a šroub, poslední prvek užitečnosti vyhrává na úkor kompaktnosti a lehkosti. V tomto případě je poškozený mechanismus kola snadno opravitelný a při deformaci šroubu bude nutné vyměnit hřídel vrtule. Další nevýhodou je vysoké nebezpečí pro mořskou flóru a faunu a zranitelnost (ve srovnání s jinými hybateli).

Současně prvky kol zaručují větší parametr trakce z místa, což je vhodné pro remorkéry. Ale se silným vzrušením rychle odhalí pracovní části, co přispívá nepravidelnosti ponoření prvků (jeden z nich je zcela ve vodě a druhý — funguje bezostyšně). Tato situace příliš přetížuje trakční jednotku. Díky tomu je pohon kol nevhodný pro námořní plavidla. Dříve byly používány pouze kvůli nedostatku alternativy. Šroubová instalace má velkou výhodu při uspořádání válečných lodí. Důvodem je vyrovnaný problém umístění dělostřeleckých děl. Baterii lze instalovat po celé ploše. Také maskovaný cíl pro nepřítele, šroub úplně Nachází se pod vodou.

Na závěr

Největší vrtule se šrouby mohou dosáhnout výšky třípodlažního domu, jejich výroba vyžaduje speciální vybavení a odpovídající dovednosti. Například v době výstavby parníků typu "Velká Británie" trvalo výroba obrobku déle než týden. Moderní technologie vám to umožní za několik hodin (za předpokladu použití robotického ramene). Konfigurace šroubu je vložena do počítačového programu, po kterém diamantový nástroj na konci manipulátoru připraví dokonalou kopii pěny. Hotový model se poté umístí do pískové cementové malty, aby se získal co nejpřesnější otisk. Když se beton ochladí, poloviny formy se spojí a nalije do nich roztavený kov.

Vrtule musí mít vysoký pevnostní index, aby odolala obrovskému tlaku a zatížení a odolávala korozním procesům v mořská voda. Veslové hřídele jsou vyrobeny z bronzu, mosazi, ocelových slitin, kunial. Není to tak dávno, co pro tyto účely začali používat těžké polymery.