 | Эта статья требует дополнительных ссылок для проверки . ( июль 2017 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить это сообщение-шаблон ) |
Шаг лезвия или просто шаг относится к углу лезвия в жидкости. Этот термин применяется в аэронавтике, судоходстве и других областях.
Аэронавтика [ править ]
В аэронавтике шаг лопастей относится к углу наклона лопастей воздушного винта или винта вертолета . Шаг лопастей измеряется относительно корпуса самолета. Обычно его описывают как «тонкий» или «низкий» для более вертикального угла лезвия и «грубый» или «высокий» для более горизонтального угла лезвия.
Шаг лопастей обычно описывается как отношение расстояния вперед на оборот при условии отсутствия проскальзывания.
Шаг лопастей очень похож на зубчатую передачу главной передачи автомобиля. Низкий шаг обеспечивает хорошее ускорение на низкой скорости (и скорость набора высоты в самолете), а большой шаг оптимизирует высокие скоростные характеристики и экономию топлива.
Довольно часто самолет конструируют с винтом переменного шага , чтобы обеспечить максимальную тягу в большем диапазоне скоростей. Мелкий шаг будет использоваться во время взлета и посадки, тогда как более крупный шаг используется для высокоскоростного крейсерского полета. Это связано с тем, что эффективный угол атаки лопасти воздушного винта уменьшается с увеличением воздушной скорости. Чтобы поддерживать оптимальный эффективный угол атаки, необходимо увеличить шаг. Угол наклона лезвия не совпадает с углом атаки лезвия. По мере увеличения скорости шаг лезвия увеличивается, чтобы угол атаки лезвия оставался постоянным.
«Подъемная сила» лопасти пропеллера или его тяга зависит от угла атаки в сочетании с его скоростью. Поскольку скорость лопасти воздушного винта изменяется от ступицы к кончику, она имеет закрученную форму, чтобы тяга оставалась приблизительно постоянной по длине лопасти; это называется «закручиванием лезвия». Это типично для всех винтов, кроме самых грубых.
Вертолеты [ править ]
В вертолетах управление по тангажу изменяет угол падения лопастей несущего винта, что, в свою очередь, влияет на угол атаки лопастей. Шаг несущего винта регулируется как коллективным, так и циклическим образом, тогда как шаг рулевого винта изменяется с помощью педалей.
Растушевка [ править ]
Растушевка лопастей гребного винта означает увеличение их угла наклона за счет поворота лопастей параллельно воздушному потоку. Это сводит к минимуму лобовое сопротивление остановившегося пропеллера после отказа двигателя в полете.
Обратная тяга [ править ]
Некоторые воздушные суда с винтом позволяют уменьшать шаг за пределами точного положения до тех пор, пока винт не создаст тягу в обратном направлении. Это называется реверсированием тяги , а положение винта - бета-положением. [1]
Ветровые турбины [ править ]
Регулировка шага лопастей является особенностью почти всех крупных современных ветряных турбин с горизонтальной осью . Он используется для регулировки скорости вращения и генерируемой мощности. Во время работы система управления ветряной турбиной регулирует шаг лопастей, чтобы поддерживать скорость ротора в рабочих пределах при изменении скорости ветра. Раскачивание лопастей останавливает ротор во время аварийных отключений или когда скорость ветра превышает максимальную номинальную. При строительстве и техническом обслуживании ветряных турбин лопасти обычно имеют фаски, чтобы уменьшить нежелательный крутящий момент в случае порывов ветра.
Регулировка шага лопастей предпочтительнее роторных тормозов, поскольку тормоза могут выйти из строя или перегрузиться из-за силы ветра на турбину. Это может привести к выходу из строя турбин. В отличие от этого, регулировка шага позволяет лопастям смещаться, так что скорость ветра не влияет на нагрузку на механизм управления. [2]
Регулировка высоты тона может осуществляться с помощью гидравлических или электрических механизмов. Гидравлические механизмы имеют более длительный срок службы, более быстрое время отклика из-за более высокой движущей силы и более низкую подпорную пружину, требующую обслуживания. Однако гидравлике требуется больше мощности для поддержания высокого давления в системе, и она может протекать. Электрические системы потребляют и расходуют меньше энергии и не протекают. Однако для них требуются дорогостоящие отказоустойчивые батареи и конденсаторы в случае сбоя питания. [2]
Управление шагом не обязательно должно быть активным (зависит от приводов). Пассивные (управляемые срывом) ветряные турбины основаны на том факте, что угол атаки увеличивается с увеличением скорости ветра. Лезвия могут быть сконструированы так, чтобы они перестали работать при превышении определенной скорости. Это еще одно применение скрученных лезвий: поворот позволяет постепенно останавливаться, поскольку каждая часть лезвия имеет разный угол атаки и останавливается в разное время. [3]
На регулирование шага лопастей обычно приходится менее 3% расходов ветряной турбины, в то время как на неисправности шага лопастей приходится 23% всего простоя производства ветряных турбин и 21% отказов всех компонентов. [4]
Доставка [ править ]
При транспортировке шаг лопастей измеряется в дюймах, в которых движется вперед через воду за один полный оборот гребного винта. Например, гребной винт с шагом 12 дюймов при однократном вращении продвинет судно на 12 дюймов вперед. Обратите внимание, что это теоретическое максимальное расстояние; на самом деле, из-за «проскальзывания» гребного винта и воды фактическое пройденное расстояние всегда будет меньше. [5]
Некоторые составные гребные винты имеют сменные лопасти, что позволяет изменять шаг лопастей при остановке гребного винта. [6] Более низкий шаг будет использоваться для транспортировки тяжелых грузов на низкой скорости, тогда как более высокий шаг будет использоваться для высокоскоростного движения.
Гребля (спорт) [ править ]
В гребле шаг лопастей - это наклон лопасти к корме лодки во время фазы движения гребного такта. Без правильного шага лезвия лезвие будет иметь тенденцию слишком глубоко нырять, или выскакивать из воды, и / или вызывать трудности с балансировкой на фазе восстановления гребка.
Ссылки [ править ]
- ^ https://www.aopa.org/news-and-media/all-news/2017/march/pilot/turbine-reverse-thrust
- ^ a b «Лопасти ветряных турбин, которые меняют шаг, повышают эффективность использования энергии ветра» . Машинный дизайн . 2011-08-11 . Проверено 10 мая 2019 .
- ^ "Управление мощностью ветряных турбин" . xn—drmstrre-64ad.dk . Проверено 10 мая 2019 .
- ^ "Регулировка высоты тона критична для энергии ветра" . Машинный дизайн . 2018-03-02 . Проверено 10 мая 2019 .
- ^ http://www.boatus.com/boattech/articles/propellers.asp
- ^ https://www.compositesworld.com/articles/boat-propellers-with-replaceable-interchangeable-blades
Внешние ссылки [ править ]
