Бесплатная техническая библиотека

Крыльчатый движитель. Советы моделисту

Справочник / Аппаратура радиоуправления

 Комментарии к статье

В современном морском порту вы можете увидеть странную на первый взгляд картину: судно, движущееся по воде... боком. Если вода прозрачна и вы сможете заглянуть под корму, то удивитесь еще больше, не обнаружив у судна руля. Однако, несмотря на это, судно свободно маневрирует.

Перед вами не что иное, как судно с крыльчатыми движителями, заменяющими и гребной винт и руль.

Крыльчатый движитель не похож на другие знакомые нам движители - гребной винт или гребное колесо. Его лопасти слегка напоминают весла, поставленные вертикально.

Рис.1

Крыльчатый движитель (рис. 1) состоит из нескольких вертикальных лопастей, расположенных на равных расстояниях по окружности вращающегося диска. Диск этот установлен заподлицо с обшивкой судна а круглом отверстии в днище судна. За пределы корпуса судна выступают только лопасти движителя, создающие силу упора, а все вспомогательные части, приводящие в движение диск с лопастями и связывающие его с корпусом судна, находятся внутри корпуса.

На каком же принципе основана работа крыльчатого движителя?

Лопасти крыльчатого движителя при вращении диска совершают два движения одновременно: вращаются вместе с диском вокруг его оси, и каждая лопасть поворачивается вокруг своей вертикальной оси то в . одну, то в другую сторону, не делая полного поворота. Благодаря этому при вращении диска вокруг своей оси каждая лопасть движителя поворачивается своей передней кромкой наружу в одной половине окружности вращения и внутрь - во второй половине окружности. Так как лопасть перемещается в воде все время одной и той же кромкой вперед, для создания большей силы упора и большей обтекаемости ее делают в форме авиационного крыла. Именно поэтому движитель и называют крыльчатым.

Чтобы лопасти перемещались в воде все время одной и той же кромкой вперед, все лопасти крыльчатого движителя соединены тягой с одной точкой, так называемой точкой управления N. Каждая лопасть всегда расположена перпендикулярно к линии, соединяющей точку N и ось лопасти.

Чтобы понять принцип работы лопастей движителя, вполне достаточно привести следующую упрощенную схему (рис. 2).

Рис.2

При вращении диска движителя лопасть входит в воду под каким-то углом к касательной к данной точке окружности диска, и на нее будет давить вода с силой R, которую по правилам параллелограмма сил можно разложить на две составляющих силы (рис. 2, I): P - силу упора лопасти, направленную наружу от центра диска, и W - силу лобового сопротивления лопасти. Направление отбрасываемой движителем струи воды противоположно силе упора. В точке III (рис. 2) создастся аналогичное положение, только угол атаки лопасти будет отрицательным, а поэтому сила упора будет направлена к центру движителя О и будет складываться с силой упора первой лопасти, создавая полный упор движителя, двигающий судно и всегда направленный перпендикулярно отрезку ОN. В точках (рис. 2,II и IV) плоскости лопасти будут расположены параллельно касательной к окружности диска и не создадут силы упора.

Точку управления N с помощью специального устройства можно установить в любое положение по отношению к центру диска движителя О, изменяя этим самым направление отбрасываемой движителем струи воды, а следовательно, и упора движителя. Если поставить точку N над центром движителя О (рис. 3, 1), то плоскости всех лопастей будут расположены параллельно касательным к окружности диска, проведенным в точках, где проходят оси лопастей. Сила упора в этом случае равна нулю, и, несмотря на то, что диск движителя будет вращаться, судно не сдвинется с места. Переместив точку N влево от центра О (рис. 3, II), мы даем судну передний ход, переместив вправо (рис. 3, IV) - задний ход, а переместив точку N вперед от центра движителя, мы заставим корму судна двигаться вправо (рис. 3, III) и т. д. Благодаря этому судно с крыльчатым движителем может двигаться вперед и назад и изменять направление своего движения, не имея руля, а если поставить на судно два движителя, то оно сможет перемещаться даже боком.

Рис.3

Внимательно рассматривая рисунок 3, можно заметить, что движитель все время вращается в одну и ту же сторону, а судно перемещается в разные стороны.

Пользуясь этим свойством движителя, на судах можно устанавливать более простые двигатели - нереверсивные, то есть не меняющие направления вращения. Такие двигатели легче по весу по сравнению с реверсивными, проще по устройству и уходу за ними и значительно дешевле реверсивных.

Однако у крыльчатых движителей имеются и недостатки, основным из которых является сложность передачи вращения от двигателя к движителю, благодаря чему двигатели больших мощностей (свыше 5000 л. с.) с крыльчатыми движителями использовать нельзя, а это ограничивает размеры судов, на которых такие движители применяются.

Тем не менее основные свойства судов с крыльчатыми движителями - возможность иметь боковой ход, поворачиваться на месте, быстро изменять направление движения - делают такие суда незаменимыми при плавании в "узкостях": в каналах, на реках и в портах. Крыльчатые движители с успехом применяют на речных пассажирских судах, на портовых кранах и буксирах; производятся эксперименты по применению крыльчатых движителей на рыболовных траулерах.

На судах крыльчатые движители устанавливаются в местах, которые наиболее удобны для данного типа судна. На пассажирских судах движители устанавливаются в корме, на буксирах - в корме или в носу, на портовых кранах - посередине корпуса.

За образец модели судна с крыльчатым движителем можно взять буксир с движителем, установленным в носовой части судна. Такой буксир (теоретический чертеж его приведен на рис. 4) длиной 24,6 м, шириной 7,6 м

Рис.4

имел осадку 3 м (с лопастями движителя 3,8 м) и развивал скорость 10,3 узла (19,9 км/час) при мощности двигателя 552 кет (750 л. с.) с 320 об/мин; число оборотов движителя составляло 65 в минуту, а его диаметр - 3,66 м.

Рис.5

Журнал ГДР "Modelbau und Basteln" № 10 за 1960 год приводит следующее описание модели крыльчатого движителя. К днищу судна (рис. 5) прикреплен круглый кожух 1, внутри которого расположен ротор движители 2 с верхним и нижним дисками 3. Сквозь диски ротора 3 пропущены оси 4, к которым прикреплены лопасти 5. Сквозь верхний диск ротора пропущен трубчатый гребной вал 6, который с помощью фланца прикреплен к диску снизу. Дальше вал проходит сквозь фигурную крышку 7, прикрепленную к кожуху 1. Поверх крышки на вал надето и прижато к валу установочное кольцо 8, а поверх установочного кольца надет и прикреплен к валу ведущий шкив 9. На шкив надевается приводной ремень 10, идущий от приводного шкива 11 сидящего на валу 12 двигателя 13 (рис. 6). Верхний конец вала 12 вращается в подшипнике 14. прикрепленном к палубе модели.

Рис.6

Сквозь трубчатый гребной вал 6 пропущен рулевой вал 15, на котором поверх шкива 9 надето установочное кольцо 8а. На верхний конец рулевого вала насажено червячное колесо 16, приводимое во вращение червячным приводом от маленького электродвигателя 17. Червячная передача подбирается с таким расчетом, чтобы червячное колесо 16, а с ним и вал 15 могли бы делать 8-10 об/мин. Тогда модель сможет изменить ход с "полного вперед" до "полного назад" через 6-8 сек. На нижний конец рулевого вала 15 насажен эксцентрик 18 с пальцем 19. На палец надеты концы тяг 20, идущих к кривошипам 21, поворачивающим лопасти. На оси 4 лопастей 5 надеваются втулки 22, на которых держатся кривошипы.

При таком устройстве эксцентрика 18 (рис. 7) модель будет перемещаться вперед и поворачивать в заданном направлении. Изменять же скорость движения и останавливать судно можно, только изменяя число оборотов двигателя или останавливая его.

Рис.7

Это происходит потому, что величина OA (в данном случае расстояние от оси 15 до пальца 19) остается все время постоянной. Изменять величину упора, передвигая точку N ближе к центру О или же в самый центр О, и тем останавливать движение судна (рис. 3, I) невозможно. Величину ON в этой модели берут в пределах 1/6 - 1/3,5 радиуса диска движителя. При большей или меньшей величине эксцентрицитета угол атаки будет или слишком велик, или слишком мал, поэтому лопасти не создадут необходимой силы упора.

Лопасти движителя делают из тонкого металлa (рис. 8), причем передний валик, на котором загибают металл, берут вдвое толще оси лопасти.

Рис.8

В описании этой модели никаких рекомендаций относительно числа лопастей, их размеров и формы не дается, поэтому лучше обратиться к расчетам настоящих движителей.

Для простоты модели число лопастей лучше всего принять равным 4, так как у настоящих движителей число лопастей меняется в пределах от 4 до 8. Длину лопасти определяют по размерам диаметра диска движителя (около 0,7 этого диаметра), а ширину лопасти берут в пределах 0,3 ее длины. Эта ширина принимается в самой верхней части лопасти, так как форму лопасти принимают за половину эллипса с полуосями, равными длине лопасти и половине ее наибольшей ширины (ширины у корня).

Величина полного упора движители T выражается формулой:

T=F*D²*n²,

где: F - общая площадь лопастей, D - диаметр ротора движителя, n - число оборотов движителя

Отсюда видно, что наиболее выгодно принимать возможно больший диаметр ротора, так как с его увеличением растет и площадь лопастей. Например, на буксире, приведенном на рисунке 4, диаметр ротора движителя равен почти половине ширины буксира. В техническом кружке вы вполне сможете изготовить модели движителя с полной регулировкой управления, подобной применяемой в настоящих движителях.

Рис.9

В такой модели (рис. 9) для перемещения пальца 19 в положение над центром движителя (то есть для того, чтобы у лопастей не было упора и судно останавливалось) или для перемещения в какое-то промежуточное положение между крайним и центральным (чтобы изменить угол атаки лопастей и величину упора), рулевой вал 15 также делают трубчатым и сквозь него пропускают регулировочный вал 23, на верхнем конце которого насажено червячное колесо 24, приводимое во вращение вторым небольшим электродвигателем 25 с помощью червяка 26 (рис 10). На нижнем конце регулировочного вала 23 крепят кронштейн 28, в котором палец 19 эксцентрика перемещается с помощью ползунка 29. Эксцентрик 18 делается составным. Рулевой вал 15 поворачивает эксцентрик вместе с кронштейном 28, а при повороте регулировочного вала 23 эксцентрик 18а начинает поворачиваться и перемещать ползунок 29 с пальцем 19 по кронштейну 28, устанавливая его в нужное положение (рис. 11, 1-4). Для упрощения эксцентрик 18 можно сделать не составным, а в виде вилки (рис. 11, 5).

Рис.10

Рис.11

В связи с тем, что палец 19 должен перемещаться и по тягам 20, эти тяги делают в виде вилок (рис. 12).

Рис.12

Модель судна с крыльчатым движителем должна иметь или программное управление, или управление по радио, так как иначе будет невозможным выявить на ходу все качества крыльчатого движителя. Попробуйте в своем кружке построить модель судна с крыльчатым движителем и напишите нам в редакцию, что у вас из этого получилось.

Автор: Н.Григорьев

 Рекомендуем интересные статьи раздела Моделирование:

▪ Паровой катер

▪ Воздушные змеи

▪ Метательные планеры

Смотрите другие статьи раздела Моделирование.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Интерактивная система Lego Smart Play 17.01.2026

Компания Lego предложила новый подход к конструкторским играм, представив платформу Smart Play, которая объединяет традиционные кирпичики с сенсорами, звуками и возможностью реагировать на действия ребенка. Разработка системы заняла около восьми лет и направлена на поддержку социальной, сюжетной и творческой игры. Главная идея Smart Play заключается в том, чтобы "спрятать" сложную электронику внутри конструкции. Это позволяет детям сосредотачиваться не на гаджетах, а на создании историй, взаимодействии с персонажами и собственной фантазии. Технология ориентирована на развитие творческого мышления и вовлечение в игру с самого начала. Система базируется на специальном "умном кирпиче", оснащенном датчиками, который способен реагировать на движение, воспроизводить звуки и распознавать другие элементы конструктора, включая умные минифигурки. Дополнительные Tiny Smart Tags позволяют платформе понимать контекст использования кирпичей: например, находится ли элемент в машине, вертолете и ...>>

Геймерские AR-очки ROG XREAL R1 17.01.2026

Дополненная реальность (AR) стремительно проникает в сферу развлечений, открывая пользователям новые формы взаимодействия с играми и мультимедийным контентом. Компании ASUS и XREAL представили долгожданное устройство - AR-очки ROG XREAL R1, которые обещают изменить представление о мобильных играх и иммерсивном игровом опыте. Новинка поражает своими техническими характеристиками. Каждое глазное яблоко пользователя получает изображение с помощью двух micro-OLED дисплеев с разрешением 1920x1080, пиковая яркость достигает 700 нит, а поле зрения составляет 57°. Частота обновления 240 Гц обеспечивает плавное изображение даже в динамичных играх, а встроенные динамики от Bose гарантируют качественный звук. Центром управления устройством стал ROG Control Dock - настоящий мультимедийный хаб, оснащенный двумя HDMI 2.0 и DisplayPort 1.4. Он позволяет мгновенно переключаться между ПК, консолями и другими устройствами. Подключение через USB-C обеспечивает максимальную совместимость, включая по ...>>

Большой адронный коллайдер прекращает работу 16.01.2026

Физика элементарных частиц - одна из самых передовых областей науки, где каждый эксперимент может изменить наше понимание мироздания. Центральным инструментом этих исследований является Большой адронный коллайдер (LHC), уникальный ускоритель частиц, позволяющий изучать самые фундаментальные законы природы. Недавно стало известно, что LHC временно прекращает свою работу для масштабной модернизации, которая подготовит его к новому этапу экспериментов с гораздо большей производительностью. Коллайдер, расположенный в подземном тоннеле вдоль швейцарско-французской границы, создает столкновения частиц на невероятно высоких энергиях. Именно здесь в 2012 году ученые открыли бозон Хиггса - ключевую частицу, объясняющую, почему другие элементарные частицы имеют массу. Это открытие стало одним из самых значимых событий современной физики и подтвердило предсказания Стандартной модели. Причиной временной остановки LHC стало развертывание проекта High-Luminosity LHC (HL-LHC). Модернизация позв ...>>

Случайная новость из Архива Электровзрыв алюминиевой фольги эффективно соединит металл 13.01.2016 Металлические детали хорошо соединять сваркой. Однако сварной шов - как правило, то самое место, где прочность металла меньше. Кроме того, отнюдь не все металлы можно сварить между собой. Например, нелегко приварить алюминиевый кузов к стальной раме. А многим этого хотелось бы, ведь, скажем, такой автомобиль был бы и легче, и меньше подвержен коррозии. Обычно для сваривания несвариваемого применяют точечную сварку, расплавляя металл в нескольких точках: при этом не образуется протяженного шва, ослабляющего всю конструкцию. Но материаловеды ищут все новые способы. Один из них - сварка взрывом. Вот как она выглядит в интерпретации Гленна Дайена из Огайского университета. Свариваемые детали обертывают алюминиевой фольгой и пропускают через нее мощный импульс электротока, генерируемого суперконденсатором. Ток мгновенно нагревает фольгу, и та испаряется, фактически взрывается. Сила взрыва такова, что куски металла устремляются навстречу друг другу с огромной скоростью и соединяются намертво своеобразными вихрями материи. На такой взрыв расходуется немного энергии, поскольку нет нужды расплавлять большие количества металла; не портится от нагрева и структура материала в районе шва. Сам же шов получается прочнее, чем материал по соседству. Таким способом сталь можно сварить не только со сталью, но и с титаном или алюминием.

Другие интересные новости:

▪ Смартфон с цветным экраном на электронных чернилах

▪ Цельностеклянные металлинзы для телескопов

▪ Ультразвуковая волшебная палочка

▪ Компьютер-браслет от Nokia

▪ Доказано существование бессмертных квантовых частиц

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Освещение. Подборка статей

▪ статья Цирлих-манирлих. Крылатое выражение

▪ статья Какие птицы помогают людям искать мед и почему? Подробный ответ

▪ статья Гусеничный снегоход. Личный транспорт

▪ статья Генератор на аналоге туннельного диода. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Согласование ЭМФ. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026