Парциальные режимы движения судна

Эти режимы свойственны многовальным судам, когда работает только часть движителей. Недействующий гребной винт может быть при этом застопоренным либо отсоединенным от двигателя и свободно вращающимся набегающим потоком или подкручиваемым до поступи нулевого упора. Все три варианта сопряжены с затратами энергии: в первых двух случаях неработающий винт создает сопротивление — отрицательный упор, в последнем используется мощность двигателя для его вращения.

Очевидно, что те же проблемы возникают и у парусного судна, имеющего вспомогательный движитель, и у самоходного судна, движущегося на буксире.

Для винта, ГДХ которого на режимах реверса известны, определение сопротивления в нерабочем положении не представляет труда. Так, для застопоренного винта, пользуясь зависимостью K_p(J_), находим коэффициент упора К_р при п = О (J = 0), а затем по (4.95) рассчитываем и создаваемое им сопротивление на данной скорости. Легко определить и тормозной момент, необходимый для удержания винта в застопоренном положении — здесь используют зависимость К_т(1).

га Пренебрегая потерями на трение в подшипниках, сопротивление свободно вращающегося винта можно найти с помощью его ГДХ, представленных в любом виде, определив К_т (или К_р) при поступи нулевого момента.

Мощность, необходимая для подкручивания гребного винта, до поступи нулевого упора элементарно рассчитать по известному значению коэффициента момента К^ (см. пример 4.9).

В первом приближении искомые величины могут определяться по формулам А. И. Калмакова:

где R₃, R_c — сопротивление застопоренного и свободно вращающегося винта соответственно; Q — момент торможения.

Застопоренный гребной винт имеет сопротивление такого же порядка, что и сопротивление корпуса: свободное вращение уменьшает его в три-пять раз. Создаваемая неработающим гребным винтом сила иногда приносит пользу. Так, устойчивость движения буксируемого судна возрастает, если за его кормой приложено тормозящее усилие. В связи с этим при буксировке с помощью троса рекомендуется стопорить гребные винты буксируемого судна, хотя это и приводит к резкому возрастанию сопротивления (см. пример 4.9).

Пример 4.9. Найдем для судна «Инженер» сопротивление застопоренного винта и необходимую для его подкручивания мощность. Дополнительно известно: скорость буксировки v_s — 4,5 уз, сопротивление корпуса при этой скорости R — 37 кН, диаметр винта D — 6,42 м; дисковое отношение А_с /А- 0,85; коэфициент попутного потока W_T = 0,216; при поступи нулевого упора у, = 0,99 коэффициент момента К^ — 0,009.

По (4.97) рассчитываем:

т. е. сопротивление застопоренного гребного винта на этой скорости больше, чем сопротивление самого судна.

Полезная мощность, необходимая для преодоления сопротивления застопоренного винта,

При заданной скорости в диске винта v_A — v (1 — VK_r) — 1,82 м/с и известной поступи находим частоту вращения (подкручивания) гребного винта:

Мощность, необходимая для подкручивания, Р_р — QqQ «Кpn²D* х х 2кп «0,009 — 1,025 • 0,286³ • 6,42⁵ 2л:» 13 кВт.

Сопоставляя результаты расчетов, делаем вывод, что энергетические потери на подкручивание на порядок меньше, чем на преодоление сопротивления застопоренного винта.