Для преобразования механической работы судовой силовой установки в двигательную, то есть в такую, когда преодолевается сопротивление воды и создается поступательное движение судна, необходимы определенные устройства - движители .

По своему принципу действия современные движители делятся на активные и реактивные , а последние, в свою очередь, - на гидрореактивные и воздушно-реактивные .

Активный движитель - парус, создающий движущую силу за счет энергии ветра. Движители, создающие движущую силу за счет реакции отбрасываемых назад масс воды, называются гидрореактивными . К ним относятся весло, гребное колесо, винт, крыльчатый и водометный движители. Воздушно-реактивный движитель - воздушный винт.

Теперь ознакомимся с краткими характеристиками различных движителей.

С незапамятных времен до сегодняшних дней пользуется человек простейшим движителем - гребным веслом . С его помощью движение происходит за счет реакции масс воды, отбрасываемой в сторону, противоположную движению судна.

Одним из древнейших движителей является и парус (рис. 50). Проекция на диаметрально противоположную плоскость подъемной силы У, приложенной к парусу, представляет собой движущую силу Р (Т - сила дрейфа). Если скорость ветра изобразить вектором И, скорость ветра относительно судна - вектором W, то вектор V будет равным по величине и противоположным по направлению скорости судна.

Первые паруса были одинарные. Изготовляли их сначала из кожи животных, а затем - из папируса и тонких бамбуковых дранок. Шить паруса из холста (парусины) люди научились намного позже, когда сумели получать из различных материалов холст.

XVI-XVIII века - период наибольшего развития парусного флота. В те времена появилось очень много отдельных частей парусов, названия которых выбирались не произвольно, а соответствовали определенной классификации. Они зависели от того, на какой мачте или в каком ярусе парусов находилась снасть. Вполне понятно, что управлять таким «хозяйством» было нелегко. Попутно следует сказать, что не совсем просто и запомнить всю парусную терминологию. И тем не менее, знать ее нужно, особенно тем, кто собирается делать модели парусных судов.

В заключение рассказа о парусах отметим, что парусники существуют и поныне. Это - учебные, спортивные и небольшие промысловые суда. Здесь уместно вспомнить известное парусное судно «Товарищ», на котором проходят практику будущие штурманы речного и морского флота.

Последующим, более совершенным движителем в судоходстве стали гребные колеса . Размещались они, как правило, по бортам судна и имели горизонтальную ось вращения, перпендикулярную направлению движения. Были две их конструктивные схемы: с неподвижными и поворотными плицами (лопастями) (рис. 51, 52). Последние применялись для безударного входа в воду.

Принцип хода судна при этих движителях заключается в следующем. Утопленные частично колеса отбрасывают лопастями воду назад и создают упор, который через вал передается судну, и оно начинает двигаться.

КПД гребных колес сравнительно высок, и упор они создают мощный. Но сам их вес и стоимость намного больше, чем гребных винтов. К тому же, гребные колеса намного увеличивают габариты судна, и, что самое основное,- они малоэффективны на волнении. По этой причине колеса устанавливали только на крупных речных буксирах и грузопассажирских судах, осадка которых незначительна, благодаря чему они могли плавать на мелководье.

Простота устройства и работы, надежность в эксплуатации и высокий коэффициент полезного действия - эти характеристики сделали гребной винт самым распространенным в судостроении (рис. 53).

Правда, конструкция первых гребных винтов существенно отличалась от нынешней.

Проект судна с винтом Архимеда впервые в 1752 году разработал член Петербургской Академии наук Даниил Бернулли. Он имел вид двухзаходного червяка, который устанавливался в трубе за кормой судна, перед рулем. Через три четверти века, в 1826 году чешский инженер Иосиф Рессел запатентовал винт с полной винтовой поверхностью. Интересно отметить, что при испытании такой конструкции англичанином Генри Смитом часть винта от удара об камень отломилась. Но после аварии судно пошло... быстрее. Этот случай навел на мысль использовать для гребного винта только часть винтовой поверхности, а именно - лопасти.

В 1843 году корабелом И. А. Амосовым был построен первый русский пароход «Отважный» с винтовым движителем.

Современные гребные винты по своей конструкции подразделяются на два типа: цельные (в них ступицы с лопастями изготовляются совместно) и винты со съемными лопастями . Последние применяются на судах, плавающих во льдах. Эти винты имеют еще одно название - винты фиксированного шага (ВФШ), а винт с механизмами, поворачивающими лопасти в ступице и изменяющие его шаг, называются винтом регулируемого шага (ВРШ).

ВФШ (см. рис. 53) бывают цельными, литыми, сварными или штампованными. Состоят они из таких элементов: ступицы, представляющей собой втулку, насаживаемую на конус шейки гребного вала, и лопастей, расположенных на ступице. Та часть лопасти, которая соединяет ее со ступицей, называется корнем лопасти , а верхняя - вершиной , или концом . Имеют свои названия и поверхности лопастей. Та, что обращена в сторону судна,- засасывающая поверхность. Противоположная ей - нагнетающая, в большинстве случаев представляющая собой правильную винтовую поверхность. Пересечение засасывающей и нагнетающей поверхностей образуют кромки лопастей.

Диаметр окружности, описанной вершиной лопасти, называется диаметром гребного винта D. У крупных судов он доходит до 6 м и более.

Различают гребные винты правого и левого вращения. Правила их различия такие: если винт завинчивается вращением по часовой стрелке,- это винт правого вращения, а если против - левого.

Чтобы понять, как возникает сила, движущая судно при вращении винта, надо рассмотреть те силы, которые действуют на элементарной площадке лопасти гребного винта. А происходит следующее. При вращении лопасти отбрасывают массу воды в одну из сторон. Реакция массы воспринимается нагнетающей поверхностью, создающей упор винта, который через ступицу и гребной вал передается на упорный подшипник. Все это преобразуется в силу, которая и движет судно.

Высокий КПД (до 0,7-0,8), небольшой вес и большая надежность - таковы отличительные характеристики гребных винтов. Размещают их обычно в кормовой оконечности. А на ледоколах, паромах и некоторых других судах, кроме кормовых, устанавливают и носовые винты. Чаще всего на судне имеется либо один в диаметральной плоскости, либо два винта, установленные симметрично по бортам. Реже бывают трех- и четырехвинтовые суда.

Передача мощности гребному винту от двигателя происходит через горизонтальный или наклонный гребной вал. Надо заметить, что у одновинтовых судов вал опирается на подшипник, расположенный в кормовой оконечности, а бортовые валы - на кронштейны или на так называемые выкружки гребных валов.

Как правило, на каждом гребном валу имеется один винт. Но иногда, в целях повышения КПД, применяют конструкцию из двух соосных винтов, которые вращаются в противоположные стороны. При этом внутри полого вала помещают второй вал. Один из винтов вращает наружный вал, а второй - внутренний (рис. 54). Бывают, но редко, конструкции с двумя винтами, вращающимися в одну сторону. Их называют винтами тандем - спаренными (рис. 55).

Чтобы изменять направление вращения винта (для реверсирования), нужно менять направление вращения вала двигателя на противоположное или же привести гребной вал во вращение с помощью специального двигателя заднего хода. Для упрощения этих операций используют винты с поворотными лопастями - ВРШ (рис. 56). Такие винты имеют конструкцию, позволяющую обеспечивать поворот лопастей в ступице во время работы винта на ходу судна из поста управления, расположенного в рубке. Этот поворот изменяет шаг винта, что, в свою очередь, изменяет величину создаваемого им упора. В результате скорость хода судна при неизменном числе оборотов гребного вала может увеличиваться или же уменьшаться. Эти винты могут также изменять и направление движения судна.

Суда с ВРШ имеют более высокие маневренные качества по сравнению с судами, пользующимися ВФШ. Кроме того, использование ВРШ дает возможность применять нереверсивные двигатели с упрощенной системой обслуживания. Все это сокращает износ их цилиндров примерно на 30-40 %, а также позволяет полнее использовать мощность машин, поддерживать высокий КПД винта.

Диск с вертикальной осью вращения и с 4-8 стальными лопастями, которые вращаются вокруг своих продольных осей, параллельных оси вращаемого диска, представляет собой крыльчатый движитель (рис. 57). Монтируется он так, что из корпуса выступают одни только лопасти. Во вращение диск приводится главным двигателем. Лопасти могут поворачиваться вокруг своей продольной оси на некоторый угол при помощи эксцентрикового устройства, которое находится внутри диска.

На лопастях, при вращении диска, как на крыле, возникает подъемная сила. Ее составляющая и создает упорное давление. Когда лопасти поворачиваются, изменяются величина упора и его направление. Благодаря этому можно изменять направление судна без руля. Оставляя неизменными скорость и направление вращения главной силовой установки, можно также варьировать величину упора или останавливать судно.

Конструкция крыльчатого движителя сложная, а стоимость большая. Вес его тоже намного больше веса гребного винта. Размещается этот движитель только в корме специальной формы. Его лопасти часто повреждаются, при килевой качке работает он плохо. Недостатком крыльчатого движителя является и то, что из-за больших механических потерь в передачах его КПД обычно не превышает 0,5-0,6. Применение такого движителя целесообразно на портовых буксирах, паромах, плавучих кранах, дноуглубительных снарядах, то есть на тех судах, для которых особенно важны высокие маневренные качества.

И наконец, водометные движители (рис. 58), которые состоят из водопроточных труб или каналов. Внутри этих труб (каналов) располагается насос, засасывающий воду через приемное отверстие и выбрасывающий ее через напорный трубопровод. Струя воды, устремляющаяся в сторону, противоположную движению, и создает ту силу, которая дает ход судну. Водометы бывают двух видов: у одних струя направляется под воду, у других - в атмосферу.

Обычно рабочим органом водометных движителей являются осевые пропеллерные насосы. Они могут быть одно-и многоступенчатыми, реже - центробежными.

Для поворота выбрасываемой струи водометные движители оборудуются устройствами, выполненными в виде насадок, а также специальными заслонками, которые служат для изменения направления струи. Благодаря этому судно обладает реверсированием хода без изменения направления вращения гребного вала.

У водометных движителей КПД меньше, чем у гребных винтов, поэтому они применяются только на тех судах, которые плавают в загрязненных акваториях и на мелководье. В таких условиях лучшая защищенность рабочего органа судна и его малая осадка имеют положительное значение. Надо отметить, что в последнее время водометы применяются и на быстроходных судах, среди которых - суда на подводных крыльях. Используются водометы не только как движители, а и в качестве подруливающих средств. Для этого в носовой части устанавливают трубу и располагают ее поперек судна. Приводимый в действие электродвигателем насос размещают в трубе. Он и создает упор, поворачивающий судно, когда выбрасывает воду на тот или иной борт.

Все названные выше движители, за исключением парусов, создают упор за счет отбрасывания масс воды. Но есть и такие суда, которые во время своего хода не имеют контакта с водой. Это - экранопланы и суда на воздушной подушке. Движителями у них являются воздушные винты, располагающиеся в насадке или в свободном потоке. Поскольку же принцип действия названных движителей совершенно схож с действием гребного винта, работающего в воде, ограничимся только упоминанием подобных судов.

При движении с некоторой скоростью V судно испытывает силу
сопротивления окружающей среды R (воды и воздуха), направленную в
сторону, противоположную его движению.
Гидродинамические силы, приложенные к элементам поверхности корпуса движущегося судна, можно разложить на две составляющие: касательную и нормальную.
Касательную составляющую называют силой трения, а нормальную - силой давления. На рисунке сила трения τ и сила давления Р действуют на выделенный элемент смоченной поверхности судна. Проецируя все элементарные силы трения на направление скорости
движения судна и суммируя их по всей смоченной поверхности, получим результирующую сил трения - сопротивление трения RТР, обусловленное действием сил вязкости.
Результирующая проекции сил давления на направление скорости движения
судна V, взятая по всей смоченной поверхности, определяет сопротивление давления RД, которое обуславливается плотностью и вязкостью воды.
Давления по поверхности судна распределяются неравномерно: в носовой
части они больше, в кормовой - меньше. Такой перепад давлений образует
сопротивление давления, которое в свою очередь разделяют на две части.
Первая часть - сопротивление формы RФ, вызванная влиянием вязкости жидкости, вторая -волновое сопротивление RB зависит от интенсивности волновых движений жидкости, вызванных движущимся судном.
Каждое судно имеет те или иные выступающие части (рули, кронштейны и
выкружки гребных валов, скуловые кили и т.п.). Сопротивление воды,
вызываемое ими, называют сопротивлением выступающих частей RВ.Ч.. Кроме того, судно испытывает воздушное сопротивление RВОЗ, распределенное по надводной поверхности движущегося судна.
Таким образом, полное сопротивление движению судна суммируется из следуюших составляющих:

R = RТР + RB + RФ+ RВ.Ч. + RВОЗ (1)

Для определения каждой составляющей полного сопротивления
применяются различные методы. Сопротивление трения определяется
расчетным путем на основании теории пограничного слоя. Сопротивление
формы и волновое сопротивление, объединенные под общим названием остаточного сопротивления Ro, определяются экспериментальными методами путем испытания моделей судов в опытовых бассейнах.
В практических расчетах полное сопротивление движению судна
вычисляется по формуле:

R = C × (ρπV2 / 2) × (S + SВЧ), (2)

где С - коэффициент полного сопротивления;
S - смоченная поверхность голого корпуса;
SВЧ - смоченная поверхность выступающих частей;
ρ - плотность воды;
V - скорость судна.
По аналогии с формулой (1) коэффициент полного сопротивления может быть представлен в виде суммы коэффициентов:

C = CТР + CB + CФ+ CВ.Ч. + CВОЗ или C = CТР + CО + CВ.Ч. + CВОЗ

где Со - коэффициент остаточного сопротивления.
Следовательно, полное сопротивление судна равно:
R = (CТР + CО + CВ.Ч. + CВОЗ) × (ρπV2 / 2) × (S + SВЧ) (3).

Движущая сила Pe создается и поддерживается судовыми движителями, преобразующими механическую энергию поступательного движения судна.

В процессе работы движитель воздействует на окружающий судно поток, а корпус судна изменяет поток в районе расположения движителя.

Полезная мощность, которую развивает движитель: N=Pvp

Поторебляемая движителем мощность Np=Mw

(М-момент, передаваемый движителю от двигателя, w-угловая скорость вращения гребного винта)

Судовые движители по принципу действия являются гидравлическими или гидрореактивными. В последнее время применяются воздушные движители (суда на воздушной подушке оборудуют воздушными винтами).

Действие основано на отбрасывании в сторону, обратную направлению движения судна, масс окуржающей среды: воды или воздуха. Это осуществляется засчет сообщения массам, перерабатываемым рабочими элементами движителяколичества движения. Реакция отброшенных масс воспринимается деталями движителя. Ее составляющая в направлении движения судна ности назвоние упора движителя. Силы, возникающие на элементах движителей, могут создаваться как за счет сил сопротивления при движении движителя в окружающей среде, так и за счет подъемной силы- по природе аналогичной подъемной силе несущего крыла.

Гребные винты применяются на судах различного типа и назначения, они отличаются простотой конструкции, удовлетворительной эксплуатационной надежностью и относительно высоким КПД. Разновидностями гребного винта являются винты регулируемого шага, соосные винты противоположного вращения,гребные винтытандем.

Крыльчатый движитель обладает специфическими свойствами.

Водометные движители

Существуют другие типы движителей, среди которых можно отметить газоводометные и роторные.

Судовыми движителями называются специальные устройства, которые преобразуют энергию главных двигателей в движущую силу (полезную тягу), необходимую для преодоления сопротивления среды движению судна и обеспечения заданной скорости его движения.
По принципу действия судовые движители являются гидрореактивными, т.к. они создают движущую силу за счет реакции масс воды, отбрасываемых рабочими деталями движителя - лопастями - в сторону, противоположную движению судна. В настоящее время на водном транспорте применяются следующие основные типы судовых движителей: гребной винт, гребное колесо, крыльчатый и водометный движители. Гребной винт служит основным типом движителя
для морских судов. Он состоит из нескольких лопастей, расположенных на ступице на одинаковых угловых расстояниях друг от друга. Число лопастей гребных винтов колеблется от 2 до 6. В целях предотвращения вибраций кормовой оконечности одновинтовых судов, число лопастей гребного винта принимают не менее четырех. Диаметр гребных винтов крупных современных судов достигает 6 - 8 м.
Различают три основных конструктивных типа гребных винтов: цельные винты (цельнолитые), винты со съемными лопастями (сборные) и винты с поворотными лопастями - винты регулируемого шага (В Р Ш). Гребной винт характеризует его шаг. Шагом винта называется расстояние, на которое переместится точка винта за один полный оборот винта при вращении его в абсолютно твердом теле. Гребные винты, в зависимости от того, в какую сторону они вращаются, бывают левого и правого шага. В отличие от лопастей В Ф Ш у винтов регулируемого шага лопасти могут поворачиваться вокруг своей продольной оси и изменять шаг, что обеспечивает возможность использования полной мощности двигателя при оптимальной частоте вращения на любом режиме движения судна. Расчет гребного винта заключается в определении его геометрических характеристик (диаметра, шага, дискового отношения и числа лопастей), обеспечивающих наиболее высокие пропульсивные качества судну в основном режиме его эксплуатации. Так, транспортному судну указанные характеристики должны обеспечить наивысшую скорость, буксирному - наибольшую тягу на гаке при полном использовании мощности главных двигателей.
Преимущества и недостатки В Р Ш по сравнению с обычным винтом: возможность изменять положение лопастей у В Р Ш позволяет изменять силу упора винта не меняя частоты и направления вращения вала с полного переднего хода до нуля, а затем до полного заднего хода. Это позволяет использовать на судне нереверсивный двигатель, который проще в обслуживании и моторесурс которого значительно выше реверсивного. За счет того, что нет необходимости выполнять реверс для изменения силы упора винта, а достаточно только развернуть лопасти винта, что делается дистанционно с мостика, время перехода судна от одного режима движения к
другому значительно сокращается. Это улучшает маневренные качества судна, упрощает эксплуатации двигателя. Но В Р Ш значительно сложнее по конструкции, что уменьшает его надежность и увеличивает стоимость. В Р Ш имеют при том же К П Д больший вес и размеры, чем обычные винты, что усложняет их крепление.

К основным геометрическим элементам и характеристикам, определяющим действие гребного лодочного винта, относятся:
1. Диамерт винта D=2R, представляющий собой диаметр окружности, описываемой самой удаленной от оси винта точкой лопаси. Диаметр лодочного винта определяется площадью гидравлического , или рабочего , сечения движителя.
2. Радиус лодочного винта R=0,5D - расстояние от оси гребного винта до наиболее удаленной точнки, называемой краем лопасти.
3. Геометрический , или конструктивный , шаг винта - H, характеризующий возможное перемещение винта за один оборот при движении бе скольжения. Конструктивный шаг винта определяется шагом винтовых линий, образующих нагнетательную (кормовую) поверхность лопасти гребного лодочного винта, и находится по формуле: H=2πrtgѵ,

где r - радиус рассматриваемого сечения лопасти; tgѵ - тангенс шагового угла на радиусе r.
Различают лодочные винты постоянного шага H = const и переменного H = ϝ(r), у которых шаг вдоль радиуса лопасти изменяется по какому-либо закону.
4. Конструктивное шаговоре отношение H/D - отношение конструктивного шага винта к его диаметру.
5. Дисковое отношение Θ, представляющее отношение суммарной площади всех z лопастей к площади диска, ометаемого винтом, Θ=A/Ad=(2zbcp(D-dc))/(πDD),

6. Приведенный , или относительный , радиус лопасти, представляющий собой отношение радиуса ента давления лопасти R0 к наибольшему радиусу гребного винта R. Обычно принимается, что центр давления, характеризующий точку приложения к лопасти равнодействующей всех сил, совпадает с центром тяжести спрямленной поверхности лопасти.
7. Профиль сечения лопасти , под которым понимается спрямленный на плоскость след сечения лопасти лодочного винта соосным с ним круговым цилиндром на заданном радиусе.

Для характеристики режима работы гребного винта в целом используют понятие поступи. Линейной поступью hp винта называется путь, проходимый винтом в осевом направлении за время одного оборота=vp/hp

Отношение линейной поступи к диаметру винта называется относительной поступью или просто поступью винта. λp=hp /D=Vp/nD

Шаг винта- расстояние, которое проходит винт за один оборот в твоердом теле.

Безразмерные гидродинамические характеристики гребного винта, представленные в виде кривых в функции от относительной поступи, называются кривыми действия. С их помощью можно определить упор, момент, КПД винта при различных режимах работы.

На графике изображается также λ1=H1/D- шаговое отношение нулевого упора или гидродинамическое шаговое отношение.

λ2=H2/D- шаговое отношение нулевого момента.

При λp ›λ2, k2‹ 0, винт работает в режиме турбины, создавая вращающий момент за счет энергии потока.

В диапозоне изменения относительной поступи λ1 ‹ λp‹ λ2 винт не может быть использован ни как движитель, ни как турбина. Рабочей областью гребного винта, как судового движителя является диапозон относительных поступей 0 ‹ λp ‹ λ1, где P› 0

В каждом конкретном случае на расчетных режимах гребной винт должен работать в диапозоне относительных поступей, соответствующих высоким значениям КПД, что обеспечивается надлежащим выбором геометрических характеристик гребных винтов.

Одна из наиболее важных целей модельных гидродинамических испытаний винтов- получить систематизированные экспериментальныематериалы, необходимые для проектирования гребных винтов. Эти материалы получают в результате испытаний определенных серий винтов. При разработке серий моделей стремятся получить систематическое изменение их важнейших конструктивных элементов, существенно влияющихна гидродинамические характеристики винта.

Такими элементами являются: шаговое отношение H/D, дисковое отношение A/Ad, число лопастей Z, относительная толщина лопасти Ω, форма сечений лопасти, ее контур.

Материалы испыьаний представляются на диаграммах, содержащих кривые действия винтов серии, отличющихся только шаговым отношением. На диаграмме изображаются кривые коэффициента упора К1 и КПД в функции относительно поступи.

Каждая серия винтов, отличающихся шаговым отношением, представляется двумя диаграммами: диаграммой, посторенной в осях k1-λp и диаграммой, построенной в осях k2- λp.

Первую диаграмму называют корпусной, она используется, когда исходными для расчета гребного винта служит буксировочное сопротивление корпуса судна, а мощность энергетической установки, необходимая для обеспечения указанной в техническом задании на проектировании скорости судна. Диаграмму, построенную в осях k2- λp, называют машинной. Эта диаграмма используется, когда мощность энергетической установки проектируемого судна задана, а достежимая скорость является искомой величиной.

Простейшей формой задания на проектирование винта, позволяющей однозначно определить геометрические элементы винта в пределах заданной серии, является случай, когда указаны частота вращения n, диаметр винта D, скорость поступательного движения винта Vp, а также требуемый упор или располагаемая мощность на винте Np. Ная эти величины, можно вычислить относительную поступь λp и коэффициент упора k2, определяющие на поле диаграмм единственную точку, которая однозначно определяет шаговое отношение и КПД винта.

СУДОВЫЕ ДВИЖИТЕЛИ ОБЩАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ДВИЖИТЕЛЕЙ

Для приведения судна в движение с заданной скоростью к нему необходимо приложить усилие, равное по величине и противоположное по направлению силе сопротивления среды (воды и воздуха). Такая постоянно действующая на судно сила может быть создана при помощи различных продолжительно работающих источников энергии: мускулов человека, ветра и разного рода двигателей. Однако наличия только источника энергии для движения недостаточно, необходимо передать эту энергию судну в виде работы постоянной силы. Для преобразования энергии двигателей в энергию поступательного движения судна служат специальные механизмы, называемые движителями.

Чем выше эффективность судового движителя, тем совершеннее происходит процесс преобразования затрачиваемой энергии, тем больше скорость судна, тем меньше расход топ­лива при той же мощности энергетической установки.

Гребное колесо является полупогруженным движителем, у которого рабочим органом служат лопасти (плицы). Находясь часть своего пути в воде, плицы сообщают ей ускорения и воспринимают вследствие этого реактивную силу упора. Гребные колеса вращаются вокруг горизонтальной оси, которая проходит поперек судна над поверхностью воды. В начальной стадии развития гребных колес на них применялись неподвижные плицы. Сейчас, как правило, используются только поворотные плицы, обеспечивающие более высокий КПД (до 0,50 – 0,60). виде работы постоянной силы. Для преобразования энергии двигателей в энергию поступательного движения судна служат специальные механизмы, называемые движителями.

Чем выше эффективность судового движителя, тем совершеннее происходит процесс преобразования затрачиваемой энергии, тем больше скорость судна, тем меньше расход топлива при той же мощности энергетической установки.

Движители разделяются на лопастные и водометные. Применяются четыре типа лопастных движителей: гребное весло, гребное колесо, гребной винт, крыльчатый движитель.

Гребное весло является наиболее примитивным типом движителя; оно появилось на заре человеческой культуры и в настоящее время применяется только на шлюпках и спортивных судах.

Гребное колесо является полупогруженным движителем, у которого рабочим органом служат лопасти (плицы). Находясь часть своего пути в воде, плицы сообщают ей ускорения и воспринимают вследствие этого реактивную силу упора.

Гребные колеса вращаются вокруг горизонтальной оси, которая проходит поперек судна над поверхностью воды. В начальной стадии развития гребных колес на них применялись неподвиж­ные плицы. Сейчас, как правило, исползуются только поворотные плицы, обеспечивающие более высокий КПД (до 0,50-0,60). Гребные колеса - сложный, тяжелый и дорогой тип движителя. Они не приспособлены для работы в условиях морского волнения. Поэтому в настоящее время они применяются иногда, например, на речных буксирах и речных пассажирских судах, плавающих на мелководье.

Гребной винт представляет собой конструкцию в виде ступицы с размещенными на ней лопастями, которые расположен

Различают также винты фиксированного шага (ВФШ) (рис. 3.1, а) и регулируемого шага (ВРШ) (рис. 3.1, б), а также соосные гребные винты (рис. 3.2) и винты «тандем» (см. рис. 3.19). Гребные винты располагаются обычно в корме и только у некоторых специальных типов судов - в носу (у ледоколов и паромов челночного типа). Простота конструкции и передачи крутящего момента на движитель, малое влияние волнения на его гидродинамическую эффективность и ряд других преимуществ обеспечили гребному винту наибольшее распространение среди движителей на морских судах.

Конструктивные особенности гребных винтов фиксированного и регулируемого шага изложены в § 20.

Крыльчатый движитель представляет собой диск, установ­ленный заподлицо с плоской частью подзора кормы. В воде находятся только рабочие детали движителя - крылообразные вертикальные лопасти числом 4-8, расположенные по окружности диска на равных расстояниях одна от другой (рис. 3.3). Если к хордам профилей крыльев провести нормали, то они все пересекутся в единой точке, расположенной эксцентрично относительно центра диска и называемой центром управления N (рис. 3.4). При вращении диска лопасти устанавливаются в определенное положение относительно потока, совершая по отношению к диску колебательные движения вокруг вертикальной оси. Закон этого колебательного движения выбирается таким, чтобы каждая лопасть за время полного оборота диска созда­вала силу, направленную всегда в сторону движения судна. Оси всех лопастей совершают движение по циклоиде, и каждая лопасть обтекается циклоидальным (криволинейным) потоком. Это достигается перемещением центра N вдоль диаметра движителя. Меняя положение точки N, можно создавать силы различной величины. Закон поворота лопастей при вращении диска должен быть таким, чтобы в первой половине окружности диска, обращенной в нос, лопасти становились входящими кромками наружу диска, а во второй половине - внутрь.

При таком законе движения ни одна лопасть (в любом по­ложении на окружности) не создает силы, обратной по отноше­нию к направлению движения. Перемещением центра управле­ния в стороны от основного диаметра при неизменном направлении вращения можно получить любые направления сил упора движителя. Таким образом, без реверсирования двигателя можно изменить направление движения судна на обратное,

Рис 3 4 Схема сил при движении судна с крыльчатым движителем: а - передний ход; б - поворот налево; в - поворот направо; г -движение лагом при двух работающих движителях

а также объединить в одном устройстве функции движителя

и рулевого органа.

Изменение положения центра управления N относительно центра диска 0 обычно осуществляется дистанционно с мостика.

На рис. 3.4 приведены схемы сил, развиваемых на крыльча-том движителе при изменении эксцентриситета и обеспечиваю­щих движение судна прямо и повороты налево и направо (рис. 3.4, б, в).

При установке на судне двух крыльчатых движителей оно получает возможность двигаться лагом (рис. 3.4, г). Благодаря этому свойству крыльчатые движители устанавливают на пор­товых буксирах, паромах, плавучих кранах и других судах, для которых характерны высокие маневренные качества. Крыльча­тые движители широко используются также в качестве подру­ливающих устройств.

теорией идеального движителя. Водометным движителем называют размещенный внутри корпуса комплекс, состоящий из водопроточных труб (или ка­налов) и насосов, которые засасывают воду из приемного от­верстия в днище судна и выбрасывают ее через отливной водо­провод. Реакция струи, отбрасываемой движителем с повышен­ной скоростью, является силой, движущей судно. Различают водометные движители с выбросом струи в воду и в атмосферу (рис. 3.5). Чтобы избежать засасывания посторонних предме­тов, приемное отверстие канала защищают специальной сеткой. В зависимости от конструкции насосной установки различают водометные движители с центробежными насосами и с осевыми пропеллерными насосами. Водометные движители широко ис­пользуются в речных условиях, особенно на мелководье. В мор­ских условиях они применяются в качестве подруливающих устройств.

§ 18. ОСНОВЫ ТЕОРИИ ИДЕАЛЬНОГО ДВИЖИТЕЛЯ

Чтобы установить общие закономерности работы всех дви­жителей гидравлического типа, определить верхнюю границу их КПД и выявить условия повышения эффективности, пользу­ются теорией идеального движителя.

Идеальным, называется схематизированный движитель, ра­бота которого сопровождается только потерями на непрерывное приращение скоростей жидкости в его струе, направленной про­тивоположно направлению движения судна.

В теории идеального движителя приняты следующие допу­щения:

2. Движитель представляет собой тонкий проницаемый диск, который способен вызвать непрерывное приращение ско­рости потока за счет скачка давлений, являющегося причиной появления упора.

3. Струя движителя имеет резко очерченные границы, отде­ляющие ее от всего потока, и принимает цилиндрическую форму далеко за движителем.

4. Движитель представляет собой тонкий проницаемый диск, который способен вызвать непрерывное приращение ско­рости потока за счет скачка давлений, являющегося причиной появления упора.

5. Струя движителя имеет резко очерченные границы, отде­ляющие ее от всего потока, и принимает цилиндрическую форму далеко за движителем.

Важным параметром, характеризующим действие идеального движителя, является площадь его диска, называемая гидравли­ческим сечением Р р. Изобразим движение жидкости в системе координат, связанной с движителем (рис. 3.6).

Пусть v p и р и -соответственно скорость и давление в невоз­мущенной жидкости с плотностью р; v s - скорость в плоскости движителя; р\ и р 2 - давление непосредственно перед движи­телем и за ним. Будем полагать, что скорость, вызванная дви­жителем на бесконечности за ним, равна w a , а давление далеко за движителем равно р 0 - Запишем уравнение Бернулли для участка линии тока от сечения /-/, находящегося в невозму­щенной жидкости, до сечения //-//, расположенного непосред­ственно перед диском. Поскольку жидкость считается безгра­ничной, силами тяжести можно пренебречь:

Для участка от сечения ///-/// до сечения IV-IV, расположен­ного на бесконечности от движителя,

Уравнение Бернулли в данном случае нельзя применить на всей длине линии тока, так как в плоскости диска имеет место скачок давлений. Последний легко находится из уравнений (3.1) и (3.2):

после чего упор можно вычислить с помощью формулы

Юный моделист-конструктор 1963 №4

В первом выпуске нашего сборника было помещено описание судна на подводных крыльях - "Метеор". Но это не единственное применение "крыльев" на судах.

В современном морском порту вы можете увидеть странную на первый взгляд картину: судно, движущееся по воде... боком. Если вода прозрачна и вы сможете заглянуть под корму, то удивитесь ещё больше, не обнаружив у судна руля. Однако, несмотря на это, судно свободно маневрирует.

Перед вами не что иное, как судно с крыльчатыми движителями, заменяющими и гребной винт и руль.

Крыльчатый движитель не похож на другие знакомые нам движители - гребной винт или гребное колесо. Его лопасти слегка напоминают вёсла, поставленные вертикально.

Крыльчатый движитель (рис. 1) состоит из нескольких вертикальных лопастей, расположенных на равных расстояниях по окружности вращающегося диска. Диск этот установлен заподлицо с обшивкой судна а круглом отверстии в днище судна. За пределы корпуса судна выступают только лопасти движителя, создающие силу упора, а все вспомогательные части, приводящие в движение диск с лопастями и связывающие его с корпусом судна, находятся внутри корпуса.

На каком же принципе основана работа крыльчатого движителя?

Лопасти крыльчатого движителя при вращении диска совершают два движения одновременно: вращаются вместе с диском вокруг его оси, и каждая лопасть поворачивается вокруг своей вертикальной оси то в. одну, то в другую сторону, не делая полного поворота. Благодаря этому при вращении диска вокруг своей оси каждая лопасть движителя поворачивается своей передней кромкой наружу в одной половине окружности вращения и внутрь - во второй половине окружности. Так как лопасть перемещается в воде всё время одной и той же кромкой вперёд, для создания большей силы упора и большей обтекаемости ее делают в форме авиационного крыла. Именно поэтому движитель и называют крыльчатым.

Чтобы лопасти перемещались в воде все время одной и той же кромкой вперёд, все лопасти крыльчатого движителя соединены тягой с одной точкой, так называемой точкой управления N. Каждая лопасть всегда расположена перпендикулярно к линии, соединяющей точку N и ось лопасти.

Чтобы понять принцип работы лопастей движителя, вполне достаточно привести следующую упрощённую схему (рис. 2).

При вращении диска движителя лопасть входит в воду под каким-то углом к касательной к данной точке окружности диска, и на нее будет давить вода с силой R, которую по правилам параллелограмма сил можно разложить на две составляющих силы (рис. 2, I): P - силу упора лопасти, направленную наружу от центра диска, и W - силу лобового сопротивления лопасти. Направление отбрасываемой движителем струи воды противоположно силе упора. В точке III (рис. 2) создастся аналогичное положение, только угол атаки лопасти будет отрицательным, а поэтому сила упора будет направлена к центру движителя О и будет складываться с силой упора первой лопасти, создавая полный упор движителя, двигающий судно и всегда направленный перпендикулярно отрезку ОN. В точках (рис. 2,II и IV) плоскости лопасти будут расположены параллельно касательной к окружности диска и не создадут силы упора.

Точку управления N с помощью специального устройства можно установить в любое положение по отношению к центру диска движителя О, изменяя этим самым направление отбрасываемой движителем струи воды, а следовательно, и упора движителя. Если поставить точку N над центром движителя О (рис. 3, I), то плоскости всех лопастей будут расположены параллельно касательным к окружности диска, проведённым в точках, где проходят оси лопастей. Сила упора в этом случае равна нулю, и, несмотря на то, что диск движителя будет вращаться, судно не сдвинется с места. Переместив точку N влево от центра О (рис. 3, II), мы даём судну передний ход, переместив вправо (рис. 3, IV) - задний ход, а переместив точку N вперёд от центра движителя, мы заставим корму судна двигаться вправо (рис. 3, III) и т. д. Благодаря этому судно с крыльчатым движителем может двигаться вперед и назад и изменять направление своего движения, не имея руля, а если поставить на судно два движителя, то оно сможет перемещаться даже боком.

Внимательно рассматривая рисунок 3, можно заметить, что движитель все время вращается в одну и ту же сторону, а судно перемещается в разные стороны.

Пользуясь этим свойством движителя, на судах можно устанавливать более простые двигатели - нереверсивные, то есть не меняющие направления вращения. Такие двигатели легче по весу по сравнению с реверсивными, проще по устройству и уходу за ними и значительно дешевле реверсивных.

Однако у крыльчатых движителей имеются и недостатки, основным из которых является сложность передачи вращения от двигателя к движителю, благодаря чему двигатели больших мощностей (свыше 5000 л. с.) с крыльчатыми движителями использовать нельзя, а это ограничивает размеры судов, на которых такие движители применяются.

Тем не менее основные свойства судов с крыльчатыми движителями - возможность иметь боковой ход, поворачиваться на месте, быстро изменять направление движения - делают такие суда незаменимыми при плавании в "узкостях": в каналах, на реках и в портах. Крыльчатые движители с успехом применяют на речных пассажирских судах, на портовых кранах и буксирах; производятся эксперименты по применению крыльчатых движителей на рыболовных траулерах.

На судах крыльчатые движители устанавливаются в местах, которые наиболее удобны для данного типа судна. На пассажирских судах движители устанавливаются в корме, на буксирах - в корме или в носу, на портовых кранах - посередине корпуса.

За образец модели судна с крыльчатым движителем можно взять буксир с движителем, установленным в носовой части судна. Такой буксир (теоретический чертеж его приведен на рис. 4) длиной 24,6 м, шириной 7,6 м

имел осадку 3 м (с лопастями движителя 3,8 м) и развивал скорость 10,3 узла (19,9 км/час) при мощности двигателя 552 кет (750 л. с.) с 320 об/мин; число оборотов движителя составляло 65 в минуту, а его диаметр - 3,66 м.

Журнал ГДР "Modelbau und Basteln" № 10 за 1960 год приводит следующее описание модели крыльчатого движителя. К днищу судна (рис. 5) прикреплен круглый кожух 1, внутри которого расположен ротор движители 2 с верхним и нижним дисками 3. Сквозь диски ротора 3 пропущены оси 4, к которым прикреплены лопасти 5. Сквозь верхний диск ротора пропущен трубчатый гребной вал 6, который с помощью фланца прикреплён к диску снизу. Дальше вал проходит сквозь фигурную крышку 7, прикреплённую к кожуху 1. Поверх крышки на вал надето и прижато к валу установочное кольцо 8, а поверх установочного кольца надет и прикреплён к валу ведущий шкив 9. На шкив надевается приводной ремень 10, идущий от приводного шкива 11 сидящего на валу 12 двигателя 13 (рис. 6). Верхний конец вала 12 вращается в подшипнике 14. прикрепленном к палубе модели.

Сквозь трубчатый гребной вал 6 пропущен рулевой вал 15, на котором поверх шкива 9 надето установочное кольцо 8а. На верхний конец рулевого вала насажено червячное колесо 16, приводимое во вращение червячным приводом от маленького электродвигателя 17. Червячная передача подбирается с таким расчётом, чтобы червячное колесо 16, а с ним и вал 15 могли бы делать 8-10 об/мин. Тогда модель сможет изменить ход с "полного вперёд" до "полного назад" через 6-8 сек. На нижний конец рулевого вала 15 насажен эксцентрик 18 с пальцем 19. На палец надеты концы тяг 20, идущих к кривошипам 21, поворачивающим лопасти. На оси 4 лопастей 5 надеваются втулки 22, на которых держатся кривошипы.

При таком устройстве эксцентрика 18 (рис. 7) модель будет перемещаться вперед и поворачивать в заданном направлении. Изменять же скорость движения и останавливать судно можно, только изменяя число оборотов двигателя или останавливая его.

Это происходит потому, что величина OA (в данном случае расстояние от оси 15 до пальца 19) остаётся все время постоянной. Изменять величину упора, передвигая точку N ближе к центру О или же в самый центр О, и тем останавливать движение судна (рис. 3, I) невозможно. Величину ON в этой модели берут в пределах 1/6 - 1/3,5 радиуса диска движителя. При большей или меньшей величине эксцентрицитета угол атаки будет или слишком велик, или слишком мал, поэтому лопасти не создадут необходимой силы упора.

Лопасти движителя делают из тонкого металлa (рис. 8), причём передний валик, на котором загибают металл, берут вдвое толще оси лопасти.

Для простоты модели число лопастей лучше всего принять равным 4, так как у настоящих движителей число лопастей меняется в пределах от 4 до 8. Длину лопасти определяют по размерам диаметра диска движителя (около 0,7 этого диаметра), а ширину лопасти берут в пределах 0,3 её длины. Эта ширина принимается в самой верхней части лопасти, так как форму лопасти принимают за половину эллипса с полуосями, равными длине лопасти и половине её наибольшей ширины (ширины у корня).

Величина полного упора движители T выражается формулой:

F - общая площадь лопастей,
D - диаметр ротора движителя,
n - число оборотов движителя.

Отсюда видно, что наиболее выгодно принимать возможно больший диаметр ротора, так как с его увеличением растёт и площадь лопастей. Например, на буксире, приведённом на рисунке 4, диаметр ротора движителя равен почти половине ширины буксира. В техническом кружке вы вполне сможете изготовить модели движителя с полной регулировкой управления, подобной применяемой в настоящих движителях.

В такой модели (рис. 9) для перемещения пальца 19 в положение над центром движителя (то есть для того, чтобы у лопастей не было упора и судно останавливалось) или для перемещения в какое-то промежуточное положение между крайним и центральным (чтобы изменить угол атаки лопастей и величину упора), рулевой вал 15 также делают трубчатым и сквозь него пропускают регулировочный вал 23, на верхнем конце которого насажено червячное колесо 24, приводимое во вращение вторым небольшим электродвигателем 25 с помощью червяка 26 (рис 10). На нижнем конце регулировочного вала 23 крепят кронштейн 28, в котором палец 19 эксцентрика перемещается с помощью ползунка 29. Эксцентрик 18 делается составным. Рулевой вал 15 поворачивает эксцентрик вместе с кронштейном 28, а при повороте регулировочного вала 23 эксцентрик 18а начинает поворачиваться и перемещать ползунок 29 с пальцем 19 по кронштейну 28, устанавливая его в нужное положение (рис. 11, 1-4). Для упрощения эксцентрик 18 можно сделать не составным, а в виде вилки (рис. 11, 5).

В связи с тем, что палец 19 должен перемещаться и по тягам 20, эти тяги делают в виде вилок (рис. 12).

Модель судна с крыльчатым движителем должна иметь или программное управление, или управление по радио, так как иначе будет невозможным выявить на ходу все качества крыльчатого движителя. Попробуйте в своем кружке построить модель судна с крыльчатым движителем и напишите нам в редакцию, что у вас из этого получилось.

Н. ГРИГОРЬЕВ, капитан дальнего плавания

Движителем называют такое судовое устройство, которое, используя работу двигателя, создает в воде упор - силу, способную двигать судно в заданном направлении.

Движители судов с механическим двигателем делятся на лопастные и водометные .

К числу лопастных судовых движителей относятся гребные винты , крыльчатые движители и гребные колеса , создающие силу упора за счет отбрасывания своими лопастями струи воды в сторону, противоположную движению судна.

Водометные движители создают упор за счет отбрасывания воды, забранной специальным насосом. Так как и лопастные, и водометные движители создают движущую силу за счет реакции отбрасываемых назад масс воды, их называют реактивными. Среди судовых движителей наибольшее распространение получили гребные винты.

Гребной винт (рис. 130) имеет от трех до шести лопастей (чаще четыре-пять), установленных радиально на ступице.

Поверхности лопастей, обращенные в нос судна, называют засасывающими, обращенные в корму - нагнетающими.

В зависимости от направления вращения образующей винтовой поверхности различают винты правого и левого вращения. Если взгляд наблюдателя направлен перпендикулярно к диску винта, то у винта правого вращения правая кромка лопасти, расположенной вертикально вверх, будет находиться от наблюдателя дальше, чем левая. У винта левого вращения -

Рис. 130. Гребной винт (а) и схема его действия (б).

1 - ступица; 2 - лопасть; 3 - обтекатель. V в - окружная скорость элемента

лопасти; ν - скорость поступательного перемещения гребного винта вместе с

судном; V - результирующая скорость от сложения скоростей Vв и ν; α - угол между результирующей скоростью V и хордой элемента лопасти (угол атаки); R - подъемная сила, возникающая на элементе лопасти; Р - упор гребного винта (горизонтальная составляющая силы R); Т - окружная составляющая сил, действующих на гребной винт

Гребные винты изготовляют из нержавеющей стали, бронзы, латуни и их сплавов, а также из капрона, нейлона и стеклопластика (в основном для малых судов).

Гребной винт характеризуют следующие геометрические элементы: диаметр - определяется в зависимости от возможной глубины погружения оси гребного вала (обычно, диаметр гребного винта не превышает 70 % осадки судна в полном грузу); наиболее крупные винты имеют диаметр до 9-10 м; дисковое отношение - отношение площади всех лопастей винта к площади диска винта; может быть больше единицы, но у винтов морских транспортных судов оно обычно равно 0,45-0,60; шаг винта - шаг винтовой поверхности, образующей нагнетающую поверхность лопасти винта.

На засасывающей стороне лопасти при быстром вращении винта благодаря увеличению скорости набегающего потока воды создается разрежение, причем по мере увеличения скорости вращения давление может понизится на столько, что даже в холодной воде начнется образование пузырьков воздуха (известно, что с уменьшением давления температура кипения воды понижается).

Рис. 131. Схема действия Рис. 132. Пропульсивная наделка

направляющей насадки на руль

Такое вскипание холодной воды на засасывающей стороне лопасти называется кавитацией . Начальная стадия кавитации очень опасна для гребных винтов, так как возникающие при вскипании воды пузырьки воздуха, попав в зону более высокого давления, мгновенно конденсируются и производят сильнейшие гидравлические удары по лопасти винта, вызывая эрозию (местное изъязвление поверхности). В этих условиях работа гребного винта недопустима. Однако по мере дальнейшего увеличения скорости вращения винта зона кавитации распространяется уже на всю лопасть и даже выходит за ее пределы - наступает так называемая вторая стадия кавитации, которая не представляет опасности для прочности винта, но зато несколько уменьшает его КПД.

Чтобы устранить кавитацию, увеличивают ширину (площадь) лопастей и глубже погружают сам винт; кроме того, делают гребные винты переменного шага (уменьшая его к комлю и концам лопасти). При проектировании быстроходных винтов, если устранить кавитацию полностью по техническим причинам невозможно, создают условия полностью развитой кавитации (во второй стадии).

Для повышения эффективности гребных винтов применяют направляющие насадки и пропульсивные наделки на руль.

Направляющие насадки бывают неподвижными и поворотными и применяются сейчас не только на малых судах и буксирах, где они особенно эффективны, но и на крупных транспортных судах. Насадка, имеющая в сечении профиль, аналогичный профилю крыла, создает при движении воды дополнительный упор, как это видно из схемы сил, приведенной на рис. 9.29. Кроме того, насадка улучшает условия - винта, в результате чего увеличивается скорость подтекающей воды, уменьшаются концевые потери от перетекания воды через край лопасти и, следовательно, повышается КПД винта (до 20-30 %). Применение направляющей насадки увеличивает скорость на 2-4 %.

Важным преимуществом насадки является выравнивание поля скоростей в диске винта, что уменьшает нагрузки на валопровод.

Пропульсивная наделка на руль (рис. 132) упорядочивает поток воды за ступицей и повышает КПД, а также улучшает условия работы руля.

Винт регулируемого шага (ВРШ) имеет лопасти, поворачивающиеся вокруг их вертикальной оси. Их можно устанавливать под любым углом, образуя шаг, необходимый для данного режима работы судна. ВРШ позволяет не только наивыгоднейшим образом использовать двигатель судна в разных условиях эксплуатации, но и удерживать его на месте, не выключая двигателя, если все лопасти расположены в плоскости диска винта в так называемом нейтральном положении, или осуществлять реверс (задний ход), не меняя направления вращения вала двигателя. Последнее обстоятельство особенно важно при использовании нереверсируемых главных двигателей (газовых и паровых турбин), так как позволяет отказаться от необходимых в этом случае турбин заднего хода или реверсивных муфт.

ВРШ состоит из ступицы, поворотных лопастей, механизма поворота лопастей, расположенного в ступице, механизма изменения шага (МИШ) в кормовой оконечности судна и привода механизма поворота лопастей, располагаемого в валопроводе.

Управляют МИШ дистанционно из рулевой рубки и с крыльев ходового мостика.

Механизм поворота лопастей (рис. 133) состоит из ползуна и шатунов, соединенных с кривошипными дисками, на которых закреплены лопасти. Усилие для поворота лопастей передается через шток в гребном валу на ползун, а от него через шатуны - кривошипным дискам, которые, вращаясь, поворачивают лопасти.

Рис. 133. Схема ВРШ.

1 - ползун; 2 - шатун; 3 - кривошипный диск; 4 - шток; 5 - поршень;

6 - золотниковый регулятор; 7 - привод управления; 8 - масляный насос;

9 - электродвигатель; 10 - масляная цистерна

Движение штоку, на конце которого расположен поршень, передается давлением масла (его можно подавать под одну или другую сторону поршня, в зависимости от необходимого направления изменения шага). Рабочее давление масла создается масляным насосом высокого давления (2,0 МПа или 20 кгс/см 2), работающим от гребного вала или специального электромотора. Направление подачи масла изменяется золотниковым устройством, привод которого связан с постом управления в рулевой рубке.

Применение ВРШ позволяет за счет повышения КПД двигателя в разных условиях эксплуатации снизить на 10-15 % расход топлива и увеличить в среднем на 2-3 % среднюю рейсовую скорость. Возможность быстрого перехода с переднего на задний ход улучшает маневренные качества судна и примерно в 1,5 раза сокращает выбег при экстренном торможении, повышая тем самым безопасность плавания. Важным преимуществом ВРШ является и то, что его съемные лопасти можно легко заменять, не выводя судно из эксплуатации.

К недостаткам ВРШ относятся сложность конструкции, более высокая стоимость и несколько меньший (на 1-3 %), чем у винтов фиксированного шага, КПД из-за большего диаметра ступицы, в которой размещается механизм поворота. Однако, несмотря на эти недостатки, ВРШ является перспективным типом движителя не только для промысловых и технических, но и для крупных транспортных судов: на крупнотоннажных танкерах установлен ВРШ диаметром 7,5 м, на атомном лихтеровозе - 6,8 м, на сухогрузном газотурбоходе - диаметром 5,6 м. Диаметр наиболее крупных ВРШ достигает 9 м.

Рис. 134. Крыльчатый движитель и схема его работы

Крыльчатый движитель (рис. 134) представляет собой диск, вмонтированный заподлицо с днищевой обшивкой и приводящийся во вращение вокруг вертикальной оси судовым двигателем. По окружности диска перпендикулярно к нему расположены четыре - восемь погруженных в воду лопастей, каждая из которых вращается вместе с диском, а также вокруг своей оси. Путем соответствующей установки привода управления поворотом каждой лопасти вокруг своей оси можно при неизменном направлении вращения диска создать упор в любом направлении (см. схему на рис. 134). Поэтому суда, оборудованные крыльчатым движителем, не имеют рулей. Несмотря на сложность изготовления и невысокий КПД, крыльчатые движители незаменимы на тех судах, для которых необходима высокая маневренность при малых скоростях движения (на плавучих кранах, буксирах и пр.). Управление крыльчатым движителем осуществляется из ходовой рубки и с крыльев ходового мостика.