Propeller tengely: leírás, jellemzők, cél. Propeller tengely

A propeller tengely a legtöbb verseny -, sport-és edzőmotorcsónakkal van felszerelve. A mechanizmus célja egy bizonyos teljesítmény létrehozása a motorból kapott energia miatt. Az erő a nyomónyomás vetületére irányul, amely lehetővé teszi a vízállóság leküzdését az edény mozgásával szemben.

A teremtés története

A szóban forgó elem létrehozását Archimedesnek tulajdonítják. Azt javasolták, hogy használja Bernoulli 1752-ben, mint egy meghajtó víz - emelő csavar. Ennek ellenére az elismerés nem jött azonnal az egységhez. Csak 1836-ban, a feltaláló Nagy-Britanniából F. Smith egy fordulatra rövidítette az "Archimedean" spirált.

A szerkezetet egy 6 tonna elmozdulású gőzhajóra szerelték fel. A kísérleti tesztek sikeresek voltak, majd Smith megnyitotta a céget, amely 240 tonna elmozdulású hajót épített. A gőzös egy pár futó géppel volt felszerelve (teljes kapacitása 90 lóerő). Az egyetlen csavar átmérője két méter volt.

Szerkezeti jellemzők

a légcsavar tengely lényegében egy sugárhajtású meghajtórendszer, amely hangsúlyt fektet a pengék által az úszójármű mozgásával ellentétes irányba dobott víztömegekre.

A csomópont kialakítása tartalmaz egy agyat, amelyen propeller típusú pengék vannak elhelyezve. Az összekötő rekeszt a penge gyökerének nevezik. A hajó felé néző felület szopik, a hátsó rész pumpál. A két meghatározott felület interfészpontja a penge széle, a kontúrja mentén halad. A penge mozgásának irányába néző részt bejövő élnek nevezzük, az ellenkező a kimenő. A légcsavar felületei összetett konfiguráció elemei.

Alapvető geometriai paraméterek

Az alábbiakban bemutatjuk a hajócsavar fő geometriai jellemzőit:

1. Az elem átmérője (a forgástengelytől legtávolabbi pengék szélei által leírt kör mérete).
2. Lépés (a készülék várható előrehaladásának távolsága merev anyában, nem vízben).
3. A pengék száma és szélessége.
4. Elforgatási képarány.
5. Propeller terület.
6. Penge vastagsága és konfigurációja.
7. Hub mérete átmérő szerint.

A légcsavar tengelyei a penge különböző részein eltérő hangmagassággal rendelkeznek. Ebben az esetben a fő mutató az átlagos paraméter, amelyet egy olyan helyen mérnek, ahol a sugár körülbelül 0,7 a teljes méretből. A pengék száma-két, három vagy négy darab. Fontos megjegyezni, hogy a forgásirányban a csavarok bal-és jobboldalúak.

Egyéb méretek

A lapátok szélességét a bejövő és kimenő élektől azonos sugárban mérik (leggyakrabban azon a ponton ,ahol a paraméter a teljes érték 0,7-je). A légcsavar tengelyének végső jellemzőjét és működését a lemez aránya határozza meg (az összes csavarlapát területe a forgástengelyre merőleges síkhoz viszonyítva).

A pengék szakaszai kör alakúak lehetnek, a repülőgép szárnyának alakja vagy ék alakú profil. Az utóbbi konstrukciókat különösen nagy sebességű és versenyhajókon, forgómotorokkal működtetik. A pengék szükséges szilárdságának biztosítása érdekében a legnagyobb vastagság a gyökérnél történik, a vége felé csökken a teljes élesítésig (0,2-0,05 mm). Az agy átmérője a csavar átmérőjének 1,8-2,0 tartományában van.

A propeller tengely hatékonysága

A csavar, amely ütközőt hoz létre, a motorból kapott energia csak egy részét alakítja át hasznos irányba. Ez annak köszönhető, hogy a haszontalan költségek:

• a vortex flow;
• súrlódási erő;
• a pengék szélein létrehozott fordulatok és hasonlók.

Ennek eredményeként a légcsavar tengelyének teljesítményparamétere mindig meghaladja az úszójármű mozgásának ugyanazt a mutatóját. A hatékonyság a csavar a motor teljesítményéhez viszonyítva és a hatékonysági együttható (hatékonyság). Még a legjobb elemek esetében is ez a paraméter nem haladja meg a tápegység teljesítményének 1/3-át.

Teljesítmény kiszámítása

A hajócsavar hatékonyságának értékét elsősorban a helyes számítás befolyásolja, amikor kiválasztják az optimális kapcsolatokat a motor teljesítménye, a propeller sebessége, az elem geometriai paraméterei és a hajó sebességjellemzői között.

Az ilyen arányok kiszámítása meglehetősen problematikus. Ez annak köszönhető, hogy a mutatókat szubjektív okok befolyásolják. Köztük:

• vízállóság az úszó jármű mozgásával szemben;
• a hajótest jellemzői;
• a pengék áramlási eseményének nagysága.

A sportolók vagy az egyes csapatok motorokkal felszerelt csónakjainak elrendezése vagy építése egyszerűsített számítások szerint történik. Ez annak köszönhető, hogy szinte lehetetlen önállóan kiszámítani a fent említett optimális arányokat.

Forgalom

A turistahajókon, amelyek sebessége nem haladja meg a 20 km / h-t, jó eredményeket mutatnak a 600-1200 fordulat / perc fordulatszámú csavarok. Ennek megfelelően minél nagyobb az úszási eszköz sebessége és teljesítménye, annál nagyobb a pengék sebessége.

Közepes méretű sporthajókhoz nagyobb légcsavar tengelyre lesz szükség. A hajó kapacitása 30-75 liter.per. másodszor, akár 50 km / h sebességgel, az optimális csavarok száma 2-3 ezer fordulat / perc. Ugyanakkor a legjövedelmezőbb fordulatszámok tartománya csökken a sebesség üzemmód csökkenésével és a teljesítménymutatók növekedésével. A nagysebességű versenyző vízi járművekhez, amelyek sebessége meghaladja a 70 km / h-t, 4-5 ezer fordulat / perc forgási intenzitású csapágyak propellertengelyeire lesz szükség.

Kavitáció

A versenyzés forgó légcsavarjai, valamint a leggyorsabb hajók vagy motorcsónakok speciális körülmények között működnek. Ezeket a forró víz jelenléte jellemzi a pengék elülső szívó részén. Ezt a jelenséget kavitációnak nevezik. Ugyanakkor a folyadék elszakad a légcsavar felületétől, egyfajta buborék üregeket (üregeket)képezve. Észrevehetően rontják a légcsavar működését, gyakran elpusztítják a pengéket, a légcsavar tengelytömítésének eróziós kopásához vezetnek. A kavitáció negatív hatásainak minimalizálása érdekében ék alakú elemeket használnak.

Ha feltételezzük, hogy a csavar nem vízben működik, hanem az anyában lévő csavar típusa szerint logikus elképzelni annak mozgását a csavar egy fordulatával egy fordulattal. A gyakorlatban a folyékony közeg jellemzői saját beállításokat végeznek, kevesebb mozgást biztosítva (futófelület).

a gyártási anyagból

A propeller tengelyek alumínium propellereit gyakran motoros sportcsónakokra, kishajókra, valamint külső motorokra szerelik fel. Ebben az esetben a gyökérnél a penge keresztmetszete vastagabb, mint a sárgaréz analógoké. Az alumínium módosítások könnyen önthetők, könnyen feldolgozhatók.

Az ilyen típusú motorpályákon öntött acélcsavarokat gyártásuk összetettsége miatt nem használják. Néha hegesztett acél változatokat használnak, amelyek agyai kovácsolással készülnek. A pengeelemeket acéllemezből vágják ki, az éleket élesítik, az alkatrészt speciális sablonok szerint hajlítják. A kapott munkadarabokat hegesztik az agyakhoz, majd feldolgozzák és ellenőrzik.

A csavar jellemzőinek megállapításához ellenőrizze a pengék hangmagasságát, megszüntesse a légcsavar tengelyének visszahúzódását és összehangolja az egyéb paramétereket, a gyártott elem mérése szükséges. Ez a következőképpen történik:

1. Az előkészített csavart sík síkra (rétegelt lemez vagy rajztábla) helyezzük szigorúan vízszintesen.
2. Az agynak egyértelműen meg kell egyeznie a táblára korábban alkalmazott kör középpontjával, amelynek átmérője körülbelül 0,7 rész azonos teljes légcsavar-indexből.
3. A szögek segítségével megmérjük a szigorúan a rajzolt kör felett fekvő élek magasságát.
4. Két pont is van, ahonnan a megadott távolságokat mértük.

Állítható magasságú csavarok (VRSH)

A vrsh motorral felszerelt modern hajókon meglehetősen ritkán használják őket, bár kétségtelenül vannak kilátások további elterjedésükre. Ennek oka az a tény, hogy a pengék helyzetének megváltoztatásának lehetősége lehetővé teszi az előre, hátra vagy leállítás beállítását anélkül, hogy a motort meg kellene fordítani. Ugyanakkor a hangmagasság értékének átalakítása biztosítja a csavar optimális munkakörülményeit, figyelembe véve a terhelést, a sebességet és egyéb tényezőket.

A VRSH kialakítása meglehetősen egyszerű:

• mechanizmus az erő átvitelére a vezérlő lendkerékről a vezérlőegységre;
• hub;
• pengék;
• forgó rúd;
• üreges tengely.

A legegyszerűbb kialakítás közepes méretű úszó járműveken használható, 70-100 lóerős motorral, 25-30 km/h sebességküszöbig.

A fejlett VRSH hidraulikus vagy mechanikus meghajtással rendelkezik a pengék elforgatásához. A hajó tengelyvezetékének mechanizmusát elektromos motor vezérli, vagy a tengelyről áramot vesz fel. Az ilyen modellek minden típusú hajón működtethetők, kivéve a versenyhajókat. Az utóbbi esetben nincs értelme, mivel a megnövekedett agyméret kissé csökkenti a hatékonyságot az egy sebességkorlátozásra tervezett hagyományos változatokhoz képest.

Előnyök és hátrányok

A csavarmozgató rendeltetésszerűen csak növekvő vagy folyamatos forgási sebességgel működik, más esetekben aktív fék funkcióját látja el. Ez nem különösebben kényelmes, különösen a sportesemények. A csavar hatékonysága csak elméletben körülbelül 75%. Valójában ez a paraméter nem haladja meg a 35% - ot%. Tájékoztatásul, a lapát hasonló mutatója 60%.

Ha összehasonlítjuk a propellert és a propellert, az utóbbi elem előnyös a kompaktság és a könnyedség miatt. Ugyanakkor a sérült kerékmechanizmus könnyen javítható, és ha a csavar deformálódik, akkor a légcsavar tengelyét ki kell cserélni. További hátrány a tengeri flóra és fauna nagy veszélye, valamint a sérülékenység (más propellerekhez képest).

Ugyanakkor a kerékelemek garantálják a nagyobb tapadási paramétert a helyszínen, ami kényelmes a vontatók számára. De erős izgalommal gyorsan feltárják a munkadarabokat, , amely hozzájárul az elemek egyenetlen merítéséhez (egyikük teljesen a vízben van, a második pedig alapjáraton van). Ez a helyzet túlzottan túlterheli a vontatóegységet. Ez a kerékhajtást alkalmatlanná teszi a hajózásra alkalmas hajók számára. Korábban csak azért használták őket, mert nem volt alternatíva. A csavaros telepítésnek nagy előnye van a hadihajók elrendezésében. Ez annak köszönhető, hogy a tüzérségi fegyverek elhelyezésének problémája kiegyenlített. Az akkumulátor az oldal teljes területére telepíthető. Ezenkívül a cél el van maszkolva az ellenség számára, a csavar teljesen víz alatt.

Összefoglalva

A legnagyobb csavaros propeller tengelyek elérhetik a háromszintes ház magasságát, gyártásuk speciális felszerelést és megfelelő készségeket igényel. Például a "Nagy-Britannia" típusú gőzhajók építésének idején több mint egy hétig tartott a tuskó előállítása. A Modern technológiák lehetővé teszik ezt néhány órán belül (robot manipulátor használatával). A csavar konfigurációja bekerül a számítógépes programba, amely után a manipulátor végén lévő gyémántszerszám ideális habmásolást készít. Ezután a kész modellt homok-cement habarcsba helyezzük, hogy a legpontosabb benyomást kapjuk. Amikor a beton lehűl, a forma felét összekapcsolják, majd olvadt fémet öntenek bele.

A propellernek nagy szilárdsági mutatóval kell rendelkeznie ahhoz, hogy ellenálljon a hatalmas nyomásnak és terhelésnek, valamint ellenálljon a korróziós folyamatoknak tengervíz. A Propeller tengelyek bronzból, sárgarézből, acélötvözetekből, kunialból készülnek. Nem is olyan régen nagy teherbírású polimereket kezdtek használni ezekre a célokra.