SU232051A1

SU232051A1 -

Info

Publication number: SU232051A1
Application number: SU1082703A
Authority: SU
Original assignee: В. К. Турбал , Ю. С. Зайцева; Ордена Ленина , ордена Трудового Красного Знамени Центральный научно исследовательский институт акад; А. Н. Крылова

Description

ОСЕНЕСИММЕТРИЧНАЯ НАПРАВЛЯЮЩАЯ НАСАДКА НА ГРЕБНОЙ ВИНТAUTOMATED SYMMETRIC GUIDE TIP ON SCREW SCREW

Изобретение относитс к осенесимметричным направл ющим насадкам на гребной винт судов и в особенности .крупнотоннажных морских транспортных судов и танкеров.The invention relates to axially symmetric guide nozzles on the propeller of ships and, in particular, bulk sea transport vessels and tankers.

Осенесимметричные направл ющие насадки на гребные винты, образованные крыловым профилем переменной по кольцу толщины, известны.The asymmetrical guide nozzles on the propellers formed by the wing profile of a variable thickness ring are known.

Дл размещени гребного винта большого диаметра, уменьшени дифферента судна и других целей профили этих насадок в нижней и верхней част х кольца насадки существенно утон ютс или имеют различную кривизну. При этом насадки остаютс симметричными относительно диаметральной плоскости судна. Работа известных осенесимметричных и обычных направл ющих насадок в особенности за полным корпусом судна сопровождаетс дополнительным увеличением неравномерности пол скорости в диске гребного винта. Последнее приводит при равных диаметрах винта в насадке и открытого гребного винта не толькО к увеличению нестационарных сил и моментов, но и к увеличению коэффициента засасывани корпуса, в результате чего снижаютс ходовые качества судна.To position the propeller of a large diameter, reduce the trim of the vessel and other purposes, the profiles of these nozzles in the lower and upper portions of the nozzle ring are substantially thinned or have different curvatures. In this case, the nozzles remain symmetrical with respect to the median plane of the vessel. The operation of the well-known octosymmetric and conventional guide nozzles, especially behind the full hull of the vessel, is accompanied by an additional increase in the non-uniformity of the velocity field in the propeller disk. The latter leads, with equal diameters of the propeller in the nozzle and the open propeller, not only to an increase in non-stationary forces and moments, but also to an increase in the hull suction coefficient, resulting in a decrease in the ship's driving performance.

ска винта с наименьшими скорост ми протекани , изогнуты выпуклостью внутрь насадки, а по периферийной части кольца насадки, окружающей район диска винта с максимальными скорост ми протекани , - изогнуты выпуклостью наружу насадки и наклонены к оси гребного винта в сторону уменьшени ллощчди выходного сечени насадки. Величина этих углов, равно как и толщина и форма профилей плавно измен ютс по кольцу насадки и выбираютс из услови получени заданного суммарного пол скоростей в диске винта. При этом насадка имеет асимметричную относительно оси и любой меридианальной плоскости форму.Screws with the lowest flow rates are curved inside the nozzle, and along the peripheral part of the nozzle ring surrounding the screw disk area with maximum flow rates, are curved outwardly and nozzle toward the propeller axis in the direction of decreasing the nozzle exit section. The magnitude of these angles, as well as the thickness and shape of the profiles, smoothly vary along the nozzle ring and are selected from the condition of obtaining a given total velocity field in the screw disk. In this case, the nozzle is asymmetric about the axis and any meridional plane shape.

Така конструкци насадки позвол ет существенно снизить нестационарные гидродинамические силы и моменты, действующие на гребной винт, исключить периодическую кавитацию на лопаст х гребного винта и улучшить пропульсивные качества судна.Such a nozzle design can significantly reduce the non-stationary hydrodynamic forces and moments acting on the propeller, eliminate periodic cavitation on the propeller blades and improve the propulsive qualities of the vessel.

На чертеже изображена направл юща насадка на гребной винт одновального судна, имеющего правое вращение гребного вала, с профил ми меридианальных сечений и поперечным сечением насадки плоскостью, содержащей диск винта, в аксонометрии. ней част х утолщенные профили е, е насадки дл ускорени потока -в прилегающих к ним .районах диска винта обращены выпуклостью Внутрь насадки и наклонены к оси гребного винта под углом, близким к нулю. По мере отхода от корпуса толщина, форма и углы наклона профилей в зависимости от обводов корпуса судна, как видно из формы входной, выходной кромок и поперечного сечени 5, плавно измен ютс . В периферийной наиболее удаленной от корпуса части кольца насадки профили eg, 64 дл снижени скорости протекани потока в примыкающих к ним част м диска винта изгибаютс выпуклостью наружу, утон ютс и наклон ютс к оси гребного винта в сторону уменьшени площади выходного сечени насадки. Величина углов наклона профилей oi, Сз, «з рассчитываетс в зависимости от формы обводов кормовой оконечности судна и направлени вращени винта. При этом предварительно определ ютс путем измерени на модели или по прототипу аксиальна У, окружна Vf и радиальна F, составл ющие пол скоростей в диске винта за рассматриваемым корпусом судна. аО а,„ + 8 (6)- 8„ 4- ( - ) 100 ДКй„-ДУ„0 ) (/;;г- ДО)), где б arctg / -угол радиального скоса потока за корпусом положительный, если скорость V направлена к оси гребного винта, (Э) и (0)-радиальна и аксиальна составл юща скорости в диске -винта за корпусом судна на радиусе г 1,1-/. 9 - углОва координата с произвольным началом отсчета. АУДв) -отклонение аксиальной скорости в попутном потоке корпуса от средней величины на относительном радиусе гребного винта г 0,7. V (Q - - окружна составл юща скорости попутного потока корпуса на относительном радиусе г 0,7, положительна величина , если V (6) совпадает с направлением вращени винта. / - длина насадки (профил в случае переменной длины насадки по кольцу). с (Э) -максимальна стрелка погиби средней линии профил , положительна величина, если профиль имеет выпуклость наружу насадки . т S. i,n ст &т обоЗНачеННЫб выще величины в меридианальном сечении насадки, примыкающем к району диска винта с наименьшей скоростью протекани (в этом сечении е(в) и ДКо(в) достигают максимальных значений). Наибольша толщина профилей в част х кольца насадки, примыкающих к корпусу, принимаетс максимально большой (до 25о/о от длины насадки /), но не превышающей величины , при которой дл заданной длины насадки / угол Y между касательной к внутренней стенке профил на выходе и осью вин га становитс большим 18°. Наи.меньща толщина профил в периферийной части насадки принимаетс минимально возможной из услови обеспечени требуемой прочности .конструкции. Осенесимметрична направл юща насадка работает следующим образом. Благодар приведенному выше выбору ее геометрической формы насадка / индуцирует в диске гребного винта 2 неравномерное по окружной координате лоле скоростей такой величины и степени неравномерности, что при сложении с неравномерным полем попутного потОКа корпуса в диске винта получаетс равномерное или близкое к равномерному по окружной координате суммарное поле скоростей. При работе гребного винта в равномерном потоке на его лопаст х не возникают нестационарные гидродинамические силы и моменты, а также периодическа кавитаци . Снижаетс также коэффициент засасывани движител корпусом и, как следствие этого, увеличиваютс пропульсивные качества судна. Осенесимметрична насадка может и.меть и такую форму, при которой суммарное поле скоростей будет неравномерным, а измен ющи .мс по некоторому наперед заданному закону . Например, дл получени посто нного во времени момента, изгибающего гребной вал в вертикальной плоскости, отклонение по окружной координате скорости протекани в диске винта от средней величины должно подчин тьс закону .косинуса. Амплитуду этого отклонени скорости путем соответствующего изменени формы насадки можно выбирать такой, что гидродинамический момент будет равновешивать момент от веса гребного инта. Предмет изобретени Осенесимметрична направл юща насадка а гребной винт, образованна крыловым проилем переменной по кольцу толщины, отлиающа с тем, что, с целью снижени нестаионарных гидродина.мических сил, действуюми скорост м протвкани , изогнуты выпуклостью внутрь насадки, а по периферийной части кольца насадки, окружающей район диска винта с максимальными скорост ми протекани , - изогнуты выпуклостью наружу насадки и наклонены к оси гребного винта в сторону уменьшени площади выходного сечени насадки, образу асимметричную относительно оси и любой меридианальной плоскости насадку с измен ющимис плавно по ее кольцу и выбранными из услови получени заданного суммарного пол скоростей в диске гребного винта углами наклона к оси, формой и толщинами профилей.The drawing shows a guide nozzle on the propeller of a single-shaft vessel, having a right-hand rotation of the propeller shaft, with profiles of meridian sections and a cross-section of the nozzle with the plane containing the propeller disk in axonometric view. In parts of it, thickened profiles of e and e nozzles for accelerating the flow are located in adjacent areas of the propeller disk with convexity. Inside the nozzle and are inclined to the axis of the propeller at an angle close to zero. As the profiles deviate from the hull, the shape, shape, and angles of inclination of the profiles vary depending on the hull shape, output edge, and cross-section 5. In the peripheral part of the nozzle ring furthest from the body, the profiles eg, 64 are curved outward to the flow velocity in the adjacent parts of the propeller disk, bend outward, thin and incline to the axis of the propeller in the direction of reducing the area of the nozzle output section. The angles of inclination of the profiles oi, Cz, and C3 are calculated depending on the shape of the contours of the stern end of the vessel and the direction of rotation of the propeller. In this case, the axial V, circumferential Vf and radial F, which make up the velocity field in the propeller disk behind the vessel's hull, are preliminarily determined by measuring on the model or prototype. аО а, „+ 8 (6) - 8„ 4- (-) 100 DK „„ - Д „0) (/ ;; r- TO)), where b arctg / is the angle of the radial skew of the flow behind the body is positive if the speed V is directed to the axis of the propeller, (E) and (0) is the radial and axial component of the velocity in the disk of the screw behind the hull of a ship with a radius of 1.1- /. 9 - angular coordinate with arbitrary origin. AUDV) is the axial velocity deviation in the associated hull flow from the average value at the relative radius of the propeller g 0.7. V (Q - is a circumferential component of the velocity of the body flow at a relative radius of 0.7, a positive value if V (6) coincides with the direction of rotation of the screw. / Is the length of the nozzle (profile in the case of a variable nozzle length around the ring). The (E) -maximal arrow is the middle of the centerline of the profile, a positive value if the profile has a bulge outward of the nozzle. T S. i, n st & t oboznAhtNi higher than the meridional section of the nozzle adjacent to the screw disk area this section, e (in) and DKO (in) reach maximum values. The maximum thickness of the profiles in parts of the nozzle ring adjacent to the body is taken as large as possible (up to 25 ° / o from the nozzle length /), but not exceeding the value at which for a given nozzle length / angle Y between the tangent to the inner the profile wall at the outlet and the axis of the wine becomes greater than 18 °. The minimum thickness of the profile in the peripheral part of the nozzle is assumed to be as low as possible to ensure the required strength of the structure. The axisymmetric guide nozzle works as follows. Due to the above choice of its geometrical shape, the nozzle / induces in the propeller disk 2 an uneven in the circumferential coordinate Lola speeds of this magnitude and degree of irregularity, that when added to the uneven field of associated hull in the propeller disk, the total field speeds. When the propeller operates in a uniform flow, unsteady hydrodynamic forces and moments, as well as periodic cavitation, do not occur on its blades. The hull suction coefficient of the engine also decreases and, as a result, the propulsive qualities of the vessel increase. An asymmetrical attachment can also be such a form in which the total velocity field will be uneven and varying ms according to some predetermined law. For example, to obtain a time constant bending of the propeller shaft in a vertical plane, the deviation in the circumferential coordinate of the flow velocity in the propeller disk from the average value must follow the cosine law. The amplitude of this speed deviation, by appropriately changing the shape of the nozzle, can be chosen such that the hydrodynamic moment balances the moment with the weight of the propeller. Subject of the invention: An axially symmetric nozzle guide and a propeller formed by an airfoil of variable thickness over the ring, which, in order to reduce non-stationary hydrodynamic forces, are effective past speeds, curved inside the nozzle, and along the peripheral part of the nozzle surrounding the propeller disk with maximum flow velocities — the nozzles are curved outwardly convexly and inclined toward the propeller axis in the direction of decreasing the area of the nozzle output section, forming an asymmetrical th relative to an axis of any meridian plane and a nozzle with varying smoothly in its ring and selected from the conditions of the preparation given total field of velocities in the propeller drive angles to the axis, the shape and thickness profiles.