К. Чайников - Общее устройство судов

Гребной винт регулируемого шага (ВРШ) имеет конструкцию, обеспечивающую поворот лопастей в ступице во время работы винта на ходу судна из поста управления, расположенного в рубке. При повороте лопастей, осуществляемом механизмом по многообразным кинематическим схемам (одна из которых-поворотно-шатунная-приведена на рис. 28), изменяется шаг винта, отчего изменяется и величина создаваемого им упора, увеличивающего или уменьшающего скорость хода, и направление движения судна, при этом число оборотов, мощность главной машины и направление ее вращения остаются неизменными.

Использование винтов регулируемого шага допускает применение на судах нереверсивных главных машин с упрощенной системой обслуживания, что сокращает износ их цилиндров примерно на 30-40% (возникающий у реверсивных машин от частого изменения режима работы и направления вращения), позволяет полнее использовать мощность машин и поддерживать высокое значение к. п. д. винта.

Суда с ВРШ обладают гораздо более высокими маневренными качествами, чем суда с ВФШ.

Рис. 29. Крыльчатый движитель: а – конструктивная схема; б – размещение движителя на судне. 1 – несущий диск; 2 – поворотные лопасти; 3 – ведомая шестерня, приводящая во вращение диск; 4 – гидравлическое устройство управления маятниковым рычагом; 5 – маятниковый рычаг, изменяющий положение лопастей вокруг своей оси; 6 – гребной вал с ведущей конической шестерней.

Суда с ВРШ обладают гораздо более высокими маневренными качествами, чем суда с ВФШ.

Крыльчатый движитель (рис. 29) представляет собою конструктивное устройство, состоящее из горизонтально вращающегося цилиндра с вертикально расположенными на нем 6-8 лопастями мечевидной, обтекаемой формы, поворачивающимися вокруг своих осей маятниковым рычагом, управляемым из рулевой рубки.

При вращении диска на лопастях, как на крыле, возникает подъемная сила, составляющая которой создает упорное давление. При повороте лопастей изменяется величина упора и его направление, что дает возможность варьировать направление движения судна без помощи руля (на судне с этим движителем руль не устанавливается), а также величину упора движителя от «Полного вперед» до «Полного назад» или останавливать судно, не изменяя скорости и направления вращения (без реверса) главной силовой установки.

К. п. д. крыльчатого движителя почти равен к. п. д. гребного винта, но крыльчатый движитель значительно сложнее по конструкции. Выступающие лопасти часто ломаются. Однако в последнее время этот движитель находит все более широкое применение, обеспечивая судам хорошую маневренность, позволяющую им свободно работать в узкостях.

Водометный движитель относится к серии водопроточных движителей. Современные водометные движители делают трех типов: с выбросом водяной струи в воду, в атмосферу и с полуподводным выбросом.

Гребной винт работает как насос, засасывающий воду в канал через трубу, проходящую в днище корпуса впереди винта. Для защиты от попадания на винт посторонних предметов в начале канала укрепляется защитная решетка.

Для уменьшения потерь от закручивания гребным винтом водного потока и повышения к. п. д. движителя за винтом устанавливается контрпропеллер. Направление хода судна изменяется перекладкой реверс-руля.

Коэффициент полезного действия такого движителя составляет только 35-45%, а отсутствие всяких выступающих частей в подводной части судна обеспечивает ему большую проходимость на мелководье, в узкостях и на засоренных фарватерах. Для судна с таким движителем не являются препятствием даже плавающие предметы, через которые оно свободно переходит.

Перечисленные преимущества водометного движителя сделали его применение особенно удобным на речных судах, в первую очередь на лесосплаве.

В последние годы водометные движители стали применяться и на быстроходных судах, таких, как суда на подводных крыльях, развивающие скорость хода до 95 км/час.

Использование современных паровых и газовых турбин позволяет успешно применить водометные движители на крупных морских судах, где по расчетам пропульсивный к. п. д. может достичь около 83%, что на 11% выше пропульсивного коэффициента гребного винта, запроектированного для того же судна.

К недостаткам судов с этим движителем следует отнести потери судном грузоподъемности на величину веса прокачиваемой воды и потери объема внутренних помещений, занимаемого каналом.

Одно из решений проблемы увеличения скорости движения судов – резкое снижение сопротивления их движению – привело к созданию неводоизмещающих судов: судов на воздушной подушке и на подводных крыльях,- а также водоизмещающих двухкорпусных судов – катамаранов.

Суда на воздушной подушке принято называть так потому, что слой сжатого воздуха, специально подведенного под днище, поднимает судно на высоту H = 0,3-0,5 м над уровнем спокойной воды, и судно как бы парит над нею.

Рис. 30. Суда на воздушной подушке: а – с полным отрывом от воды, б – без отрыва от воды. H – высота подъема судна над водой; h – глубина водяной чаши.

Воздух непрерывно выходит из-под днища, и поэтому для поддержания подъемной силы он непрерывно туда нагнетается вентиляторами.

Воздушные или водяные движители обеспечивают поступательное движение судна, и оно, встречая незначительное сопротивление воздуха, развивает большую скорость, в некоторых случаях превышающую 80 узл. Суда на воздушной подушке двигаются с высокими скоростями, недостижимыми для обычных водоизмещающих судов, они могут достигать значительных размеров, двигаться по мелководью, по болотам, пескам, снегу и льду, в условиях ледостава и ледохода, что невозможно для любого другого судна.

Суда, плавающие на воздушной подушке, разделяют обычно на три категории: с полны м отрывом , с частичным отрывом и без отрыва от воды (рис.30).

Суда первой категории после подъема на воздушную подушку по всему периметру не соприкасаются с водой. Такие суда могут выйти на берег и способны двигаться над твердой поверхностью. Днище судов второй категории после подъема на подушку находится ниже уровня невозмущенной воды во время стоянки. Воздух выходит из-под днища по всему периметру. При выходе на берег судно может двигаться над землей.

Суда третьей категории имеют толщину воздушной подушки, приближающуюся к тонкой воздушной прослойке. Некоторые части корпуса находятся ниже дна водной чаши, воздух ограниченно выходит из-под купола как на стоянке, так и на ходу. Над землей такие суда двигаться не могут из-за недостаточной высоты подъема над твердой поверхностью.