В кольцевом обтекателе воздушный винт , также известный как сопла Kort , является Гребной винт снабжен невращающейся сопла . Он используется для повышения эффективности гребного винта и особенно используется на сильно нагруженных гребных винтах или гребных винтах ограниченного диаметра. Он был разработан сначала Луиджи Стипа (1931), а затем Людвигом Кортом (1934). Сопло Kort представляет собой закрытый гребной винт для морской силовой установки. Поперечное сечение кожуха имеет форму фольги , и при определенных условиях кожух может иметь гидродинамические преимущества по сравнению с голыми пропеллерами.
Преимущества - повышенная эффективность на более низких скоростях (<10 узлов), лучшая курсовая устойчивость и меньшая уязвимость для обломков. Минусами являются снижение эффективности на более высоких скоростях (> 10 узлов), курсовая устойчивость при движении за кормой и усиление кавитации . Воздушные винты в воздуховоде также используются для замены рулей направления .
История [ править ]
Луиджи Стипа [1] в 1931 году и позже Людвиг Корт (1934) [2] продемонстрировали, что увеличение пропульсивной эффективности может быть достигнуто путем окружения пропеллера кожухом в форме фольги в случае сильно нагруженных гребных винтов. «Форсунка Корта» называется ускоряющей форсункой и обычно представляет собой профиль MARIN 19A [3] [4] или профиль MARIN 37. [3] [5]
Преимущества и недостатки [ править ]
Сопла Корта или воздушные винты с воздуховодом могут быть значительно более эффективными, чем воздушные винты без направляющих, на низких скоростях, обеспечивая большую тягу в меньшем корпусе. Буксиры и рыболовные траулеры - наиболее распространенное применение насадок Kort, поскольку больше всего от них выигрывают высоконагруженные гребные винты на медленно движущихся судах. Сопла обладают дополнительными преимуществами, заключающимися в уменьшении эффекта крыльчатого колеса (например, тенденция правого колеса отклоняться назад влево) и уменьшении всасывания снизу при работе на мелководье.
Однако дополнительный кожух увеличивает сопротивление, и сопла Kort теряют свое преимущество перед гребными винтами на скорости около десяти узлов (18,5 км / ч).
Сопла Корт могут быть фиксированными, с управлением по направлению от руля направления, установленным в потоке воды, или поворотными, когда их поток управляет рулевым управлением судна.
Защитные кожухи этого типа также полезны для навигации в ледовых полях, поскольку они в некоторой степени защищают концы гребных винтов. Однако лед или любой другой плавающий объект может застрять между колесом и соплом, заблокировав колесо. Загрязненные колеса в форсунках Kort очистить намного сложнее, чем открытые колеса.
В исследовательской статье Bexton et al. (2012) [6] пришли к выводу, что воздушные винты с воздуховодами были вероятной причиной смертельных травм тюленей в северо-восточной части Атлантического океана. Авторы предположили, что уплотнения протягивались через сопло и проходили мимо вращающихся лопастей пропеллера, вызывая криволинейные разрывы на коже и мышечной ткани. Этот тип травмы известен как «штопор». Авторы также отмечают, что у других животных, включая морских свиней, наблюдались аналогичные травмы.
Типы [ править ]
Есть два типа воздуховодов; ускорение и замедление. С ускоряющими воздуховодами скорость притока и эффективность гребного винта увеличиваются. Этот тип используется на сильно нагруженных гребных винтах или гребных винтах ограниченного диаметра. Поскольку Людвиг Корт провел обширные исследования этого типа, его часто называют «насадкой Корта».
При использовании второго типа скорость притока снижается, в результате чего увеличивается давление, уменьшая кавитацию. Это называется струйным насосом , особенно в сочетании с фиксированными лопастями или регулируемыми статорами .
.svg)
Компания MARIN провела обширные исследования воздуховодов. Многие из используемых профилей основаны на профилях NACA, из которых NACA 4415 имеет очень хорошие характеристики. Чаще всего используются форсунки 19А и 37 серии МАРИН. [3] Они имеют закругленную заднюю кромку для облегчения изготовления и повышения эффективности плавания на корме. Первоначально использовались воздушные винты серии В Вагенингена, позже - типа Каплана с более широким концом лопасти.
Физика [ править ]
dT = усилие | p u : отрицательное давление |
В сопле Корта скорость притока увеличивается, что снижает давление. Это снижает тягу и крутящий момент гребного винта. В то же время происходит циркуляция, в результате чего возникает направленная внутрь сила, имеющая прямой компонент. Таким образом, канал имеет положительную тягу. Обычно это больше, чем уменьшение тяги гребного винта. Небольшой зазор между пропеллером и каналом уменьшает завихрение на наконечнике, повышая эффективность.
Поскольку сопротивление увеличивается с увеличением скорости, в конечном итоге оно станет больше, чем добавленная тяга. Следовательно, суда, которые обычно работают с превышением этой скорости, обычно не оборудованы воздуховодами. При буксировке буксиры ходят с малой скоростью и тяжелонагруженными гребными винтами и часто снабжены воздуховодами. С помощью воздуховодов тяговое усилие на болларде может увеличиваться до 30%.
В замедляющих воздуховодах циркуляция противоположна соплу Корта, что приводит к отрицательному давлению в воздуховоде. Этот тип используется для высокоскоростных судов с повышенной подверженностью кавитации и судов, которые хотят снизить уровень шума, например военных кораблей.
См. Также [ править ]
- Азипод - Азимутальное подруливающее устройство с электроприводом
- Конструкция осевого вентилятора
- Кухонный руль - Тип направленной двигательной установки для судов
- Руль Pleuger - судовой руль с подруливающим устройством
Ссылки [ править ]
- ^ [1]
- ^ "Сопло вокруг гребного винта увеличивает мощность" Popular Mechanics , сентябрь 1937 г.
- ^ a b c Сопла Kort
- ^ Сопло MARIN № 19A
- ^ Сопло MARIN № 37
- ^ Необычная смертность ластоногих в Соединенном Королевстве, связанная со спиральными (штопорными) повреждениями антропогенного происхождения
Библиография [ править ]
- Карлтон, Дж. (2007): Морские гребные винты и силовая установка , Баттерворт-Хайнеманн
- Гхош, JP, Гокарн Р.П. (2004): Основы движения корабля , союзные издатели
- Остервельд, MWC (1970): Воздуховодные пропеллеры , адаптированные к следу,, Nederlands Schip Model Basin, Вагенинген
Внешние ссылки [ править ]
- Насадка для рисования и пропеллер
- Глоссарий буксиров
- Статьи Л. Стипа в переводе NACA
- Damen Marine Components Нидерланды [2]
