2 / 11
Keywords
:
rowing wheel, high speeds of watercraft, computational experiment, blade
shape, efficiency.
В настоящее время актуальны задачи освоения обширных терри-
торий, в том числе районов Крайнего Севера, с почти отсутствующей
всесезонной дорожной сетью и портовой инфраструктурой при нали-
чии неподготовленной морской береговой линии, болот, рек, озер и т.д.
Значительную роль в решении таких задач могут сыграть амфибийные
средства на воздушной подушке, способные передвигаться как по су-
ше, так и по заболоченным участкам, мелководью, глубокой воде [1].
Скорость таких судов при движении по воде должна, по возможности,
превышать критическую (обычно порядка 20. . . 40 км/ч), тогда энер-
гетические затраты на движение значительно снижаются, а дальность
автономного передвижения повышается.
Для движителей таких судов традиционно применяются аэроди-
намические винты и водометы [2]. Аэродинамические винты при ха-
рактерных невысоких скоростях транспортного средства (судна)
v
v
относительно скорости отбрасываемого воздуха
v
a
имеют невысокую
эффективность: отношение к потоку энергии
Aρv
2
a
/
2
мощности упо-
ра (тяги), связанной с силой отдачи от потока импульса
v
v
A
ρ
v
a
/
2
,
сравнительно низкое (
А
— характерная площадь сечения потока,
ρ
—
плотность воздуха). Водометные движители также не свободны от не-
достатков [3–5]:
— меньший, по сравнению с винтом, КПД, из-за необходимости
перевозки, помимо собственно полезного груза, также и воды, нахо-
дящейся в трубопроводе (в качестве рабочего тела); потеря мощности
из-за трения воды в трубопроводах и из-за турбулентных завихрений
потока воды в каналах водомета;
— затруднительность подачи воды сквозь днище судна к насосу, на
эффективность которого будет влиять скорость движения судна отно-
сительно воды;
— водозабор работает так же, как помпа и может затянуть со дна
камни, песок, мусор, т.е. забить систему охлаждения либо повредить
импеллер и водовод;
— возможность разрушения дна прибрежной полосы;
— высокая степень износа пары ротор–статор, так как эксплуати-
руется на мелководье;
— резкое и внезапное снижение КПД и упора при уменьшении
скорости.
В качестве движителей судов применяются гребные колеса с не-
подвижными или поворотными лопатками (последние меняют угол
наклона с частотой циклов поворота, равной частоте оборотов коле-
са). Такие гребные колеса обеспечивают большой упор при малом
заглублении, т.е. применимы на мелководье [6]. При малых скоростях
судна
v
v
они отличаются высокой эффективностью, определяемой как
102 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2016. № 1