То что толкает судно вперёд

[Grasmester]

Винт гребной — наиболее употребительный движитель морских судов, представляет собою тело, напоминающее по форме крылья ветряных мельниц.

Винт состоит из муфты и прикрепленных к ней лопастей числом от 2 до 6 и насаживается на конец гребного вала, приводимого во вращение паровой машиной. При вращении винта каждая лопасть вследствие своего уклона будет отбрасывать воду назад; реакция этой отбрасываемой воды и заставляет корабль двигаться вперед или назад, смотря по направлению вращения винта.

 

История:

Гребной винт был впервые упомянут на фресках древнего Египта как устройство для совершения механической работы. Главной функцией применения винтового механизма была подача воды из реки Нил. Для использования в судоходстве винт с ручным приводом впервые был освоен мастерами из средневекового Китая.

В Европе в 287-212 гг. до н.э известный древнегреческий математик, физик и механик Архимед изучал свойства винта, помещенного в жидкость.

В 1681 г. Р. Гук предложил применить винт в качестве судового движителя.

Петербургские академики Даниил Бернулли (1752 г.) и Леонард Эйлер (1764 г.) занимались созданием теоретической базы для расчета гребных винтов. До времен появления быстроходных паровых машин теория гребного винта являлась сугубо академической, невостребованной в судостроительной отрасли, дисциплиной.

Профессиональный столяр и изобретатель Джозеф Брама (Joseph Bramah) 9 мая 1785 года получил патент на первый гребной винт. Лодочный винт, запатентованный Брама был двухлопастным

В 1804 и 1805 годах в США впервые была реализована рабочая конструкция гребного винта на одно- и двухвинтовых паровых баркасах, построенных Джоном Стивенсом.

Но практическое осуществление эта идея получила только в 1836 году, когда английский изобретатель Френсис Смит (англ. Francis Pettit Smith) воспользовался гребным винтом для небольшого парохода водоизмещением 6 тонн. Удачные опыты Смита привели к образованию компании, на средства которой был построен винтовой пароход в 237 тонн, названный «Архимед».

Одновременно со Смитом и независимо от него разрабатывал применение гребного винта как движителя Джон Эрикссон (англ. John Ericsson). Он построил винтовой пароход в 70 л. с. «Стоктон», сделал на нем переход в Америку, где его идея была встречена весьма сочувственно, так что уже в начале 40-х годов был спущен первый винтовой фрегат USS Princeton (англ. USS Princeton) с машиной в 400 л.с., дававшей ему ход до 14 узлов.

 

 

Виды винтов:

Первым  предложил установить гребной винт на судно известный английский  ученый Роберт Гук в 1681 году.  Правда, по внешнему виду его  лопастный винт скорее напоминал ветряную мельницу. А первый  патент на четырехлопастный винт, аналогичный винту Гука, был  выдан в 1785 году Джозефу Брама. Спустя два десятка лет  американец Джон Стивене, используя идею Брама, установил гребной винт на судно с паровой машиной Уатта, которое курсировало по  реке Гудзон со скоростью до 8 узлов. Другие изобретатели в своих  поисках обратились к винту  Архимеда. Так, в 1731 году француз Дю-Кюэ построил машину для  буксировки судов против течения,  движителем которой служила спираль из ряда лопастей. Винт в виде  спирали предложил во второй  половине XVIII века и русский ученый Д. Бернулли. Одним из первых  пароходов с таким гребным винтомбыл «Персеверанс», построенный в США Джоном Фитчем в 1787  году. А в 1827 году чешский изобретатель Иозеф Рессел спустил на воду в Триесте пароход «Циветта» водоизмещением 33 т со спиральным винтом из бронзы, который на испытаниях с сорока  пассажирами на борту развил скорость около 6 узлов.

Spoiler

Винт Роберта Гука

---

В мае 1836 года патент на  спиральный винт с двумя витками получил Фрэнсис Смит. Таким  деревянным винтом было снабжено его первое судно водоизмещением 6 т с паровой машиной 6 л. с. Однажды оно, ударившись о подводное препятствие, потеряло половину движителя, и произошло «чудо» — скорость судна возросла. Так Ф. Смит на практике убедился, что на эффективность работы винта в значительной мере влияет трение его о воду. Отдавая должное изобретателю, надо сказать, что он сделал правильные выводы из этой маленькой аварии. Плавая у берегов Англии, его судно  уверенно шло со скоростью 7 узлов. Результатом испытаний явилась постройка парохода «Архимед»  водоизмещением 237 т с двумя паровыми машинами по 45 л. с, работавшими на винт с одним  витком спирали. Любопытным  эпизодом в истории создания судовых движителей стало состязание  «Архимеда» с колесником «Вильям Гунстон». Пароходы связали друг с другом с кормы буксирным тросом, и по команде они дали полный ход. Победил «Вильям Гунстон», поскольку конструкция  гребного «Архимедова» винта была  явно неудачной. Тем не менее к  середине XIX века было  запатентовано около 16 разнообразных  конструкций спиральных гребных  винтов.

Спиральные винты Фрэнсиса Смита

---

В начале того же века  появились лопастные колеса с осью вращения, располагавшейся вдоль судна, а затем были созданы  полупогруженные винты, но на морском флоте они широкого  распространения не получили. 

Полупогруженныйе винты

---

В 1836 году швед Джон Эриксон разработал движитель,  представлявший собой два лопастных колеса противоположного вращения, полностью погруженных в  воду. Каждое колесо, с восемью короткими и широкими лопастями, имело свою скорость. Эриксон установил их на пароходе  «Фрэнсис Огден» длиной 15 м, который на тихой воде развивал  скорость до 10 узлов. Идея была не нова, ибо француз Долман еще за 12 лет до этого предложил установить противоположного вращения соосные винты. Через год эту конструкцию  усовершенствовал англичанин Перкис.

движатель Джона Эриксона

---

Вращение винтов в противоположные стороны исключало их влияние на управляемость суд- на. Кроме того, конструкция Перкинса позволяла изменять глубину погружения винтов в зависимости от осадки судна. Соосные гребные винты устанавливают и на современных судах.

---

С середины XIX века интерес к движителям колесного типа стал уменьшаться. «Смертельный удар» им был нанесен гребным винтом в 1843 году. Тогда английское Адмиралтейство организовало  сравнительные испытания двух  специально построенных пароходов-фрегатов водоизмещением по 894 т и с мощностью паровых машин по 200 л. с. При традиционном  перетягивании, когда их машины  развили полную мощность, винтовой корабль «Раттлер» начал  буксировать упиравшегося всеми плицами своих колес «Алекто» со скоростью более двух узлов. Другие испытания — плавание против ветра, под машиной и парусами — также закончились в пользу «Раттлсра». Итак, гребной винт получил  всеобщее признание, но при плавании под парусами, когда машину останавливали, он тормозил судно. Чтобы избавиться от этих  неудобств, его сделали поднимаемым в специальной шахте. 

---

Иной выход нашел Томас Окслей — в 1845 году он запатентовал гребной винт переменного диаметра. Его лопасти могли  удлиняться с помощью  телескопического устройства. А шведский инженер Чарльз Холм предложил винт с двойными загнутыми концами лопастей (для возможности работы на переднем и заднем ходу), за который он  получил серебряную медаль на  Парижской выставке в 1855 году. Его винты устанавливались на  многих судах, но работали не лучше обычных, ибо двойные концы  лопастей создавали дополнительное сопротивление при движении судна.

Гребной винт Томаса Окслей Чарльза Холма

---

В России внимательно следили за созданием гребных винтов  зарубежными изобретателями. Чтобы оснастить свои суда наиболее совершенными из них, осенью 1855 года проводятся первые систематические испытания одной из канонерских лодок — «Пострел»:водоизмещение 170 т, длина 33 м, ширина 6,4 м, скорость хода в зависимости от установленного  винта менялась в пределах 9,46— 6,6 узла (при давлении пара в  котле 80 фунтов на 1 квадратный дюйм). Наибольшую скорость «Пострел» развил с винтами Смита (9),  которая находилась в пределах 9,46— 8,95 узла. Сравнительно неплохая скорость была достигнута с винтами Карлзунда без обода: 9,2—8,79 узла (10). С винтом Грифитса (11) скорость составляла 8,94 узла. Менее эффективными оказались винты Карлзунда с ободом, обеспечившие скорость хода 8,35—8,0 узла (12). Еще хуже зарекомендовал себя винт типа «бумеранг» (13), с  которым «Пострел» развил скорость всего лишь 6,6 узла. Эти винты были предложены М. Пулом в 1848 году, но широкого распространения на морских судах неполучили.

Современный вид гребные винты приобрели уже в начале прошлого века. Изготовленные обычно из латуни, они имеют от четырех до шести лопастей (но существуют семи- и даже восьмилопастные  винты). Соотношение веса гребного винта и мощности судовой  энергетической установки лежит в  пределах от 0,5 до 2,0 кг/л. с. Диаметр винтов достигает 12 м и  ограничивается только запасом прочности материала изготовления. Винты  судов, предназначенных для работы в мелкобитом льду, как правило, делают из нержавеющей стали. Хорошие результаты дали  испытания в 1972—1977 годах винтов со съемными стеклопластиковыми лопастями, изготовленными  методом вакуумно-компрессионного  холодного формования. Эти лопасти имели латунную окантовку. Такие винты, диаметром от 1,08 до 1,5 м, устанавливались на маломерных рыболовных судах, которым  приходилось плавать в битом льду  толщиной от 10 до 70 см. После  длительной (более 2000 часов)  эксплуатации они полностью  сохранили свою работоспособность, не имея видимых повреждений. Само появление винтов со  съемными лопастями было не  случайным. Вспомним беспримерное  плавание ледокольного парохода «А. Сибиряков». 

Современные винты изготавливают из сплава 

Куниаль (по первым буквам составляющих элементов) — сплав Cu (основа) с Ni (4-20 %) и Al (1-4 %).

Дисперсионно-твердеющий. Закалка + ХПД + старение.

Различаются две марки: куниаль А (МНА 13-3), содержащий 12—15 % Ni и 2,3—3,0 % Al, и куниаль Б (МНА 6-1,5) содержащий 5,5—6,5 % Ni и 1,2—2,8 % Al.

Куниаль А используется для изготовления деталей специального назначения, которые должны обладать одновременно прочностью и высокой коррозионной стойкостью.

Купальник (по первым буквам составляющих элементов) — сплав Cu (основа) с Ni (4-20 %) и Al (1-4 %).

Дисперсионно-твердеющий. Закалка + ХПД + старение.

Различаются две марки: куниаль А (МНА 13-3), содержащий 12—15 % Ni и 2,3—3,0 % Al, и куниаль Б (МНА 6-1,5) содержащий 5,5—6,5 % Ni и 1,2—2,8 % Al.

Куниаль А используется для изготовления деталей специального назначения, которые должны обладать одновременно прочностью и высокой коррозионной стойкостью.

Современные винты изготавливают из сплава - Куниаль (по первым буквам составляющих элементов) — сплав Cu (основа) с Ni (4-20 %) и Al (1-4 %).

Дисперсионно-твердеющий. Закалка + ХПД + старение.

Различаются две марки: куниаль А (МНА 13-3), содержащий 12—15 % Ni и 2,3—3,0 % Al, и куниаль Б (МНА 6-1,5) содержащий 5,5—6,5 % Ni и 1,2—2,8 % Al.

(Куниаль А используется для изготовления деталей специального назначения, которые должны обладать одновременно прочностью и высокой коррозионной стойкостью. Куниаль Б применяется для изготовления пружин и других упругих элементов ответственного назначения, а также в криогенной технике благодаря его высокой морозостойкости.)

 

 

 

Главная проблема гребного винта:

кавитация гребного винта - явление образования у спинок лопастей газовых мешков, состоящих из водяного пара и воздуха, при значительных скоростях вращения винта. Газовые мешки нарушают сплошность потока жидкости и тем снижают давление в этой зоне лопасти. Вследствие К. уменьшаются осевой упор и вращающий момент. Резко понижается коэффициент полезного действия. Помимо этого при К. происходит разрушение поверхности винта. Основной мерой борьбы против К. является увеличение площади лопастей.

Spoiler

Кавитация гребного винта

---

И так как же это происходит:

Рассказывая о гребных винтах, следует вспомнить и о явлении, предсказанном еще Леонардом Эйлерам, — кавитации. С ней судостроители столкнулись в конце прошлого века при испытаниях английского миноносца «Дэринг». На режиме полного хода вдруг  выявилось: машины, вначале  работавшие равномерно, резко  увеличивали число оборотов, а скорость хода, достигшая только 24 узлов, не повышалась, при этом  наблюдались сотрясения и вибрация. Расчетная скорость миноносца 27 узлов была достигнута только с другим, шестым по счету  гребным винтом, имевшим на 45% большую площадь лопастей. Дело оказалось в следующем. Из физики известно, что  температура кипения воды зависит от  давления. При обычном атмосферном давлении она закипает при 100° С. Если же давление снизить до 17 мм рт. ст., то достаточно и 20° С. Вот это-то явление и наблюдается на лопастях гребного  винта. При значительных скоростях обтекания на (обращенной к корме судна) засасывающей стороне лопасти создается давление, равное давлению насыщенных паров. Оно приводит к «холодному кипению» воды и образованию разрывов сложности жидкости.

При работе винта с постоянно увеличивающимся числом оборотов наступает момент, когда в центре свободных вихрей, сходящих с  лопастей и обтекателя, образуются состоящие из мельчайших воздушных пузырьков области. По мере увеличения скорости эти полости расширяются, воздушные пузырьки увеличиваются и возникают каверны. С дальнейшим увеличением оборотов к пузырькам воздуха примешиваются пузырьки водяного пара. Рост начального пузырька может происходить либо за счет  испарения жидкости, либо за счет диффузии внутрь его растворенного в жидкости газа. В первом случае наблюдается паровая кавитация, во втором — газовая. Образующаяся при кавитации полость на лопасти гребного винта может состоять из отдельных пузырьков или представлять собой одну большую каверну. В первом случае кавитация называется пузырчатой, во втором — пленочной. Охлопывание таких пузырьков, каверн приводит к эрозионному разрушению лопастей, а также к возникновению их шума, сотрясения и вибрации корпуса корабля. Наибольшей эрозионной стойкостью обладают высоколегированная нержавеющая сталь и латунь. Избавиться от кавитации удается только на скоростях хода до 25  узлов, когда на винт достаточно дать около 100 об/мин. Для  дальнейшего увеличения скорости необходимо было создать движители,  которые могли бы работать в условиях развитой кавитации, и при этом свести их эрозионные разрушения к минимуму.

Видео:

 

Источники:

http://www.itishistory.ru/1k/3_korabli_4.php

http://www.netvinta.ru/blog/full/10

http://ru.wikipedia.org/wiki/%C3%F0%E5%E1%ED%EE%E9_%E2%E8%ED%F2

http://www.itishistory.ru/1kb/kopabli_15.php

http://gatchina3000.ru/big/021/21379_brockhaus-efron.htm

http://dic.academic.ru/dic.nsf/sea/3385/%D0%9A%D0%90%D0%92%D0%98%D0%A2%D0%90%D0%A6%D0%98%D0%AF

журнал "Техника молодёжи" - 1984г

 

[Azzzky_karapuZ]

По эффекту кавитации гребных винтов, можно еще добавить, что очень важно для военных кораблей и, в еще большей степени, для подводных лодок - это высокий уровень шумов и создаваемая вибрация, которые выдают местоположение корабля и ПЛ.

[Grasmester]

По эффекту кавитации гребных винтов, можно еще добавить, что очень важно для военных кораблей и, в еще большей степени, для подводных лодок - это высокий уровень шумов и создаваемая вибрация, которые выдают местоположение корабля и ПЛ.

Точно спасибо, а то гидроаккустиков без работы оставил)

 

[anonym_76LM3iVH05kp]

Молодец, что видео прикрепил! 

[anonym_sEJYYtYe1JpK]

<p>Молодец. Хорошая компиляция. Немножечко <a href="http://forum.worldofwarships.ru/index.php?/topic/902-">повтор</a>. Ну да бог с ним. </p>

 

<p>И вот это</p>

 

<p><a href="http://clip2net.com/s/6Z5Qkd"><img alt="" class="bbc_img" src="http://clip2net.com/clip/m232101/thumb640/1394478928-clip-6kb.png" /></a></p>

 

<p> </p>

 

<p>Не надо тут рекламы ***ов. </p>

 

<p>Винт он грЕбет. А не грибы выращивает. <img alt=":glasses:" height="32" src="http://cdn.forum.worldofwarships.ru/wows/ru/4.1/style_emoticons/wows/Smile_glasses.gif" title=":glasses:" width="32" /></p>

 

[anonym_HlSOYhcKWqny]

Тема движителя  - гребные колеса слабо разкрыта

[anonym_sEJYYtYe1JpK]

Про колеса есть хорошая тема. Там довольно подробно этот вопрос рассмотрен. 

[anonym_HlSOYhcKWqny]

Про колеса есть хорошая тема. Там довольно подробно этот вопрос рассмотрен. 

 

(не хватает смайлика "мне стыдно") Подумаешь не так предложение сформулировал, уже исправил

[Chips1234]

думаю что нижеприведенная формулировка - более соответствует названию темы. ибо термин "отбрасывает воду назад" - не совсем корректен.

Как работает гребной винт? Гребной винт преобразует вращение вала двигателя в упор - силу, толкающую судно вперед. При вращении винта на поверхностях его лопастей, обращенных вперед - в сторону движения судна (засасывающих), создается разрежение, а на обращенных назад (нагнетающих)— повышенное давление воды. В результате разности давлений на лопастях возникает сила Y (ее называют подъемной).......
источник:
http://www.motolodka.ru/vint.htm
 

[Grasmester]

<div class="quote_block">

<p class="citation"><a class="snapback" href="http://forum.worldofwarships.ru/index.php?app=forums&module=forums&section=findpost&pid=255929"><img alt="{lang:macro__view_post}" src="http://cdn.forum.worldofwarships.ru/wows/ru/4.1/style_images/wg/snapback.png" /></a>KWAK2007 (10 Мар 2014 - 19:18) писал:</p>

 

<div class="blockquote">

<div class="quote">

<p>Молодец. Хорошая компиляция. Немножечко <a href="http://forum.worldofwarships.ru/index.php?/topic/902-">повтор</a>. Ну да бог с ним. </p>

 

<p>И вот это</p>

 

<p><a href="http://clip2net.com/s/6Z5Qkd"><img alt="" class="bbc_img" src="http://clip2net.com/clip/m232101/thumb640/1394478928-clip-6kb.png" /></a></p>

 

<p> </p>

 

<p>Не надо тут рекламы ***ов. </p>

 

<p>Винт он грЕбет. А не грибы выращивает. <img alt=":glasses:" height="32" src="http://cdn.forum.worldofwarships.ru/wows/ru/4.1/style_emoticons/wows/Smile_glasses.gif" title=":glasses:" width="32" /></p>

</div>

</div>

</div>

 

<p>спасибо исправил,а то про грибы правда как то не хорошо получилось<img alt=":hiding:" height="32" src="http://cdn.forum.worldofwarships.ru/wows/ru/4.1/style_emoticons/wows/Smile_hiding.gif" title=":hiding:" width="37" /></p>

 

<p>и я не скажу что повтор просто если рассказывать о винтах думаю его болевые точки нужно указать, единственное если-бы поискал и нашёл вашу статью можно бы было ссылку на неё дать и не заморачиваться.</p>

 

[xXDeMoniKXx]

Про водометы в следующий раз?

[Grasmester]

Тема движителя  - гребные колеса слабо разкрыта

я и не старался в этом посту её раскрыть, как ведите речь шла о винтах, зато вам дорога, можете сами сделать хороший пост!

[Freza73]

ТС, а про решение "главной проблемы гребного винта" будет продолжение? А то интригу завязали, и на этом закончили. Народ хочет знать, как на настоящий момент решается эта главная проблема. :)

[Nishtiak]

ТС, а про решение "главной проблемы гребного винта" будет продолжение? А то интригу завязали, и на этом закончили. Народ хочет знать, как на настоящий момент решается эта главная проблема. :)

 

У Квака же в теме было про суперкавитирующие винты.

[Grasmester]

 

У Квака же в теме было про суперкавитирующие винты.

ага у квака есть! так что делать не буду, а то квак ругаться будет

[anonym_HlSOYhcKWqny]

я и не старался в этом посту её раскрыть, как ведите речь шла о винтах, зато вам дорога, можете сами сделать хороший пост!

 

Хорошая идея, сегодня напишу

[Grasmester]

[Freza73]

 

У Квака же в теме было про суперкавитирующие винты.

 

ага у квака есть! так что делать не буду, а то квак ругаться будет

Спасибо! 

Сходил к Кваку под погон... Сделал там "Ctrl-D". :)

[Badgers]

Не думал что с обычными на первый взгляд винтами может возникнуть столько геммороя 

[anonym_nCsnSPqaP3l3]

Про системы с изменяемым углом атаки тоже интересно было бы ... сейчас широко применяются.