7 / 9
Рис. 2. Зависимость КПД колесного движителя от времени с учетом действия
воздуха на скорости 45 км/ч:
а
— для гребного колеса с разрезанными скошенными лопатками (вариант
А
);
б
—
обтекателем (вариант
Б
);
в
— отбойниками (вариант
В
);
г
— открытым входом
воздуха (вариант
Г
)
как на движение судна, так и на вращение колеса — из-за плохой обте-
каемости лопаток, что дает особенно большой вклад в верхней части
колеса, где лопатки движутся относительно воздуха с повышенной
скоростью.
Очевидное решение — закрыть колесо обтекателем (рис. 1,
б
и
рис. 2).
Видно, что внутри обтекателя сформировался вихрь, результатом
чего стало снижение относительной скорости лопаток и воздуха и,
как следствие, снижение торможения вращательного движения колеса.
Все это оказывает положительное влияние на эффективность колесно-
го движителя.
Однако возникает новый существенный эффект, связанный с не-
линейным взаимодействием воздушной и водной сред. При каждом
выходе лопатки из воды формируются более-менее компактные массы
воды, поднятые над средним уровнем и ускоренные назад; если при
малых скоростях они успевают упасть под действием силы тяжести в
пределах объема обтекателя, то в данном случае при высоких скоро-
стях они летят, практически не замечая гравитации. В результате они
перекрывают практически все выходное сечение и “выгребают” воз-
дух из-под обтекателя, где создается значительное разрежение. Фор-
мирующийся градиент давления захватывает указанные массы воды,
ускоряет их вперед, в направлении движения судна. Это значительно
снижает упор и эффективность колесного движителя.
Для преодоления указанной трудности в варианте
В
предусмотрено
расширение выходного сечения и установка горизонтальных отбойни-
ков, разрывающих водяные слои и создающих каналы для прохода
56 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2015. № 6