Расчет сил сопротивления и тяги винта.

Основное назначение гребных винтов - это создание силы тяги для поступа­тельного движения судна с определенной скоростью. Для этого необходимо соз­дать движущую силу, преодолевающую сопротивление движению. Движущая сила создается работающим винтом, который, как и всякий механизм, часть энергии тратит непроизводительно.

Полезная мощность, необходимая для преодоления сопротивления, опреде­ляется формулой

N_n = RV,

где R — сила сопротивления; V— скорость движения.

Отношение полезной мощности к затрачиваемой называется пропульсивным коэффициентом комплекса корпус - движитель. Пропульсивный коэффициент ха­рактеризует потребность судна в энергии, необходимой для поддержания заданной скорости движения.

Максимальная тяга винта развивается в швартовном режиме (в случае, когда судно стоит на швартовых, а его машине дали полный передний ход). Эта сила примерно на 10 % больше тяги винта в режиме полного хода. Сила тяги винта при работе на задний ход для различных судов составляет примерно 70—80 % от тяги винта в режиме полного хода.

На судах морского флота преимущественно установлены четырехлопастные винты. В зависимости от направления вращения они разделяются на вин­ты правого и левого вращения (шага). Винт правого вращения у судна, идущего передним ходом, вращается по часовой стрелке, винт левого вращения — против часовой стрелки.

Можно предложить один из методов расчета тяги винта Р_е на полном ходу, приравняв его силе сопротивления судна, по формуле:

где:  - мощность двигателя в квт;

     @ 0,98;  @ 0,99 - коэффици­енты потерь на валопроводе и редукторе;

   h - пропульсивный коэф­фициент определяется по формуле Лаппа:

где:  n – частота вращения винта, с^-1;

    L – длина судна между перпендикулярами, м;   

     V_o – скорость судна на полном ходу, м/с.   

Промежуточные значения сопротивления (R) или тяги винта для любой скорости хода рассчитываются по формуле:

где:              

Можно предложить расчет тяги винта на полном ходу по приближенной формуле:

P_e=0.1 N_e в кН,

где: N_e - мощность двигателя в квт.

Существуют иные, более точные формулы для расчета сил сопротивления и тяги винта. Следует отметить, что для решения большинства задач управления судном (буксировка, снятие с мели и т.п.) точности вышеприведенных формул вполне достаточно.