1 - обтекатель; 2 - лопасть гребного винта; 3 - ступица гребного винта; 4 - кронштейн; 5 - гребной вал; 6 - дейдвудное устройство; 7 - промежуточный вал; 8 - опорный под­шипник; 9 - тормоз; 10 - упорный подшипник; 11 - упорный вал; 12 - вал главного двигателя.

Основными элементами валопровода являются:

Гребной вал;

Промежуточные валы;

Главный упорный подшипник;

Опорные подшипники;

Дейдвудное устройство.

ДЕЙДВУДНЫе ТРУБы И ОБЛИЦОВКи

В качестве дейдвудных подшипников применяют подшипники скольжения с водяной или масляной смазкой, устанавливаемые в дейдвудной трубе. Дейдвудная труба крепится носовым концом к последней ахтерпиковой переборке, а другим - к кормовой оконечности корпуса, например в отверстии мортиры.

В настоящее время в судостроении широко применяют два конструктивных типа неметаллических подшипников с охлаждением и смазкой водой: наборные из отдельных вкладышей и монолитные в виде цилиндрических втулок.

Для изготовления втулок дейдвудных подшипников, работающих в морской воде, используют коррозионно-стойкие материалы: латуни ЛЦ40Мц1,5, ЛЦ40МцЗЖ, ЛЦ16К4, бронзы БрА9Мц2Л, БрОЮЦ2 и ряд других латуней и бронз. В качестве антифрикционного материала для вкладышей неметаллических подшипников применяют бакаут, текстолит, резину, ДСП, полиамиды; для металлических подшипников - баббит. Характеристики неметаллических материалов приведены в табл. 6.2. Бакаутом называют древесину гваякового (железного) дерева.

Судовые движители.

Движителем наз. такое судовое устройство, которое, используя работу двигателя, создает в воде упор – силу, способную двигать судно в заданном направлении.

Движители делятся на:

Лопастные - гребные винты, крыльчатые движители, гребные колеса;

Водометные.

Гребной винт (рис.7) имеет от 3 до 6 лопастей, установленных радиально на ступице. Поверхности лопастей, обращенные в нос судна наз. засасывающими , обращенные в корму-нагнетающими. Различают винты правого и левого вращения. Для повышения эффективности гребных винтов применяют направляющие насадки и пропульсивные наделки на руль. Направляющие насадки бывают неподвижными и поворотными, применяются на больших и малых судах. Пропульсивная наделка на руль упорядочивает поток воды за ступицей и повышает КПД винта, а также улучшает условия руля.

Рис.7 Винт

Винт регулируемого шага (ВРШ) имеет лопасти, поворачивающиеся вокруг их вертикальной оси. Их можно устанавливать под любым углом, образуя шаг,необходимый для данного режима работы судна. ВРШ позволяет не только использовать двигатель судна в разных условиях эксплуатации, но и удерживать его на месте, не выключая двигатель.

Рис. 10. Винт регулируемого шага ,

/ - ползун; 2-шатун; 3 - кривошипный диск; 4 - шток; 5-поршень! 6-золотниковый регулятор; 7 -привод управления; 8 - масляный насос; 9 - электродвигатель; 10 - масляная цистерна.

По способу соединения лопастей со ступицей различают гребные винты цельные и со съемными лопастями. Широкое распространение получили гребные винты регулируемого шага (ВРШ), у которых шаг лопастей можно изменять путем их поворота на ходу судна. Число лопастей гребных винтов современных транспортных судов изменяется в пределах от трех до шести, редко - более.

Диаметр гребных винтов современных судов большого водоизмещения достигает 10 м и более.

Крыльчатый движитель представляет собой диск, вмонтированный заподлицо с днищевой обшивкой и приводящийся во вращение вокруг вертикальной оси судовым двигателем. По окружности диска перпендикулярно к нему расположены 4-8 погруженных в воду лопастей, каждая из которых вращается вместе с диском, а также вокруг своей оси.

Водометные движители

Водометный катер «Мурена»

На катере предусмотрена установка одноступенчатого водометного движителя. Основными его деталями являются: водозаборник с защитной решеткой на входе и фланцем для крепления движителя к транцу катера; четырехлопастной ротор, имеющий дисковое отношение A/Ad = 0,8, диаметр 189 и шаг 190 мм; сопло с вмонтированным в него спрямляющим аппаратом; реверсивно-рулевое устройство и гребной вал с подшипниками и дейдвудным уплотнением.

1 - гребной вал; 2 - крышка корпуса дейдвудного подшипника; 3 - сальник Ø 20X42X11; 4 - гайка М8, 10 шт.; 5 - шайба 8, 10 шт.; 6 - прокладка; 7 - подшипник № 46205; 8 - пресс-масленка; 9 - сальник Ø 25X47X11, 2 шт.; 10 - корпус дейдвудного подшипника; 11 - водозаборник; 12 - корпус смотрового лючка; 13 - гайка-барашек М10, 2 шт.; 14 - крышка лючка; металл, пенопласт, стеклопластик; 15 - статор (кольцо с фланцем); 16 - болт М8X70, 6 шт.; 17 - шплинт 2,5X45; 18 - гайка-обтекатель; 19 - реверсивно-рулевое устройство; 20 - резино-металлический подшипник; 21 - винт М4X12; 22 - гайка М24X1; 23 - стопорная шайба; 24 - сопло - спрямляющий аппарат; 25 - ротор; 26 - шпонка Б 8X50; сталь 2X13; 27 - заполнитель - пенопласт; 28 - приформовка, стеклопластик; 29 - винт М6Х12, 8 шт.; 30 - полоса защитной решетки 3Х18; 31 - планка 4X20X150, 2 шт.; 32 - штуцер - водозаборник системы охлаждения двигателя; 33 - штуцер вентиляции ротора; 34,35 - фланцы; 36 - ступица спрямляющего аппарата; 37 - лопатка спрямляющего аппарата; 38 - насадка реверсивно-рулевого устройства; 39 - шпилька М8X24; 40 - обтекатель.

Судовые устройства.

Служат для обеспечения необходимых эксплуатационных и навигационных качеств судна. К основным судовым устройствам, которыми оборудуют почти все суда, относятся: рулевое,якорное, швартовное, кранцевое, шлюпочное, грузовое, буксирное, леерное, тентовое и др.

Рулевое и подруливающее устройство.

Рулевое устройство, в состав которого входят руль и привод руля, предназначено для управления судном.

Руль состоит из пера и баллера. Перо - это плоский или двухслойный обтекаемый щит с внутренними подкрепляющими ребрами. Баллер - это стержень, при помощи которого поворачивают перо руля. Различают: обыкновенные рули, балансирные рули, полубалансирные рули.

Рис.12 Рулевое устройство с электрическим приводом:

а - расположение рулевого устройства.

1 - рулевая машина; 2 - рулевой штырь; 3 - полубалансирный руль; 4 - баллер руля.

b - секторная рулевая передача с электрическим приводом.

1 - ручной штурвальный привод (аварийный привод); 2 - румпель; 3 - редуктор;

4 - рулевой сектор; 5 - двигатель; 6 - пружина; 7 - баллер руля;

8 - профильный фигурный руль; 9 - сегмент червячного колеса и тормоза; 10 - червяк.

Рис.13 Рулевое устройство с гидравлическим приводом:

а - схема гидропривода рулевого устройства типа Атлас с телемоторами;

b - поршень гидравлической рулевой машины.

1 - подключение к бортовой сети; 2 - кабельные соединения; 3 - запасная канистра;

4 - рулевой насос; 5 - рулевая колонка с датчиком телемотора; 6 - индикаторный прибор;

7 - приемник телемоторов; 8 - двигатель; 9 - гидравлическая рулевая машина;

10 - баллер руля; 11 - датчик указателя положения руля.

Рис. 7.14. Схема рулевого устройства

1,2- втулки баллера; 3 - компенсирующее кольцо; 4 - упорный подшипник баллера; 5 - бугель; б - масленка; 7 - гельмпортова труба; 8 - резиновое кольцо; 9 - уплотнение ра; 10 - пятка ахтерштевня; 11 - упор; 12 - штырь; 13- облицовка штыря; 14 - втулка бронзовая; 15 - баллер; 16 - перо руля; 17 - рулевая машина

Привод руля состоит из механизмов и устройств, предназначенных для перекладки руля на борт. В их число входят рулевая машина, рулевой привод. Рулевую машину обычно размещают в специальном румпельном отделении. Передача на руль усилий. Развиваемых в рулевой машине, осуществляется с помощью рулевого привода . Различают румпельный, секторный и винтовой приводы.

Привод управления рулевой машины (рулевая передача) служит для передачи команд из рулевой рубки на рулевую машину.

Дополнительные средства управления:

Носовой руль;

Активный руль;

Поворотная насадка;

Подруливающее устройство.

Рулевая машина состоит из следующих основных конструктивных узлов: привода к баллеру (румпель, гидравлические цилиндры, плунжеры, ползуны); насосов постоянной или переменной производительности; электроприводов насосов; аварийного привода; системы управления и масляного трубопровода с ручным насосом, арматурой и баками.

Рис. 17.1. Привод к баллеру руля рулевой машины в четырехцилиндровом

Исполнении

Цилиндры (рис. 17.2) небольших рулевых машин изготовляют цельными, а больших размеров (для упрощения получения заготовки и обработки) - сварными либо собранными из двух частей: цилиндра и донышка.

Рис. 17.2. Цилиндр

Рис. 17.3. Плунжер

Рис. 17.4. Румпель

Основные детали должны обладать высокой прочностью, иметь большую точность взаимного расположения, высокую точность и шероховатость рабочих поверхностей.

Цилиндры, состоящие из двух частей, обрабатывают в следующем порядке. Вначале обрабатывают каждую часть в отдельности с припуском на дальнейшую механическую обработку и торцы под сварку. Чтобы получить высокую точность соосности и параллельности, расточку ведут двух пар цилиндров с проверкой индикатором их установки по поверхности сопряжения с направляющими балками с точностью 0,01 мм. При этом вначале растачивают поверхности первой пары цилиндров, а затем, не изменяя установку шпинделя по вертикали, - второй пары цилиндров одной рулевой машины.

Якорное устройство.

Служит для обеспечения надежной стоянки в море, на рейде и в других местах, удаленных от берега, путем крепления за грунт с помощью якоря и якорной цепи. В его состав входят: якоря (рис.9), якорные цепи (рис.9), якорные машины, якорные клюзы и стопоры.

Рис.9 Якорь, якорная цепь

Якоря различают на становые и вспомогательные .

Основными частями любого якоря являются веретено и рога (лапы).

Якорная цепь служит для крепления якоря к корпусу судна.

Якорными машинами для подъема якоря служат лебедки с горизонтальной осью вращения барабана- брашпили - или с вертикальной осью вращения барабана- шпили.

Рис. 7.13 Схема якорного устройства

1 - якорь; 2 - якорная ниша; 3 - труба якорного клюза; 4 - палубный клюз; 5 - якорная Цепь; б - винтовой стопор; 7 - брашпиль; 8 - труба в цепной ящик; 9 - цепной ящик; 10- зашивка цепного ящика; 11 - привод отдачи коренного конца якорной цепи; 12 - глаголь-гак

Якорно-швартовные шпили бывают одноголовые и двухголовые с вертикальным расположением швартовного барабана и цепной звездочки. Двухпалубные шпили изготовляют в виде отдельных узлов: головки с баллером, привода с редуктором и ручного привода тормоза,- из которых они собираются на стенде и на судне. Однопалубные шпили более компактны - у них отсутствует баллер; все узлы и детали располагаются в одной плоскости, что позволяет изготовлять их в агрегатном виде.

Двухпалубный одноголовый с электрическим приводом якорно-швартовный шпиль (рис. 18.1) включает в себя головку шпиля, состоящую из швартовного барабана 2, надетого на баллер на двух шпонках, и цепную звездочку 3,

.

Рис. 18.1. Якорно-швартовный двухпалубный шпиль с электрическим

приводом

.

Стопоры предназначены для крепления якорных цепей и удержания якоря в клюзе в походном положении.

Швартовное и кранцевое устройства.

Швартовное устройство служит для обеспечения надежной стоянки судна у пирса или около другого плавучего сооружения (судна, бочки).

В состав входят:

-кнехты- стальные или чугунные тумбы для крепления швартовов на судне;

-клюзы- стальные или чугунные отливки с овальным отверстием в фальшборте для направления швартова к швартовному кнехту;

Лебедки (рис.10) или шпили (рис.11) (паровые, электрические, гидравлические)- предназначены для подтягивания судна к пирсу после закрепления на нем швартовов. Лебедки бывают простые и автоматические.

Чтобы предотвратить повреждения борта при швартовке к причалу, особенно при швартовке судов друг к другу в открытом море на волнении, на судах предусматривают кранцевое устройство - мягкие или деревянные подушки, вываливаемые за борт или закрепленные постоянно на борту в местах, наиболее подверженных ударам.

Спасательные средства.

Спасательные средства - это совокупность предусмотренных на судне средств спасания пассажиров и экипажа, включающая:

§ шлюпочное устройство , предназначено для спасения людей в случаи гибели судна, а также для сообщения с берегом и другими судами. В состав входят: спасательные шлюпки (рис.12), плоты, капсулы , рабочие шлюпки, разъездные катера, шлюпбалки ;

§ спасательные плоты ;

§ плавучие приборы и спасательные средства индивидуального пользования.

Рис.12 спасательные шлюпки.

Грузовые устройства.

Предназначены для выполнения погрузочно-разгрузочных работ судовыми средствами. В состав грузовых устройств на сухогрузных судах входят стрелы или краны, закрытия грузовых люков и средства внутритрюмной механизации.

Рис. 23 Грузовые мачты: а) – одиночная; б) – Л-образная; в) – П-образная

Буксирные устройства буксирных судов.

Буксирное устройство , устанавливаемое на буксирных и спасательных судах, предназначено для буксировки несамоходных судов и плавсредств, а также самоходных судов, потерявших возможность двигаться своим ходом.

В состав входят:

Буксирная лебедка,

Гак, или направляющий блок,

Буксирная дуга,

буксирный клюз и ограничители буксирного троса.

Специальные устройства (например, передачи грузов, рыбопромысловые, научно-исследовательские и т.п.).

Арматура судовых трубопроводов служит для пуска и выключения системы, разобщения отдельных ее участков, регулирования количества и давления рабочей среды, изменения направления ее движения. Арматуру разделяют на краны, клапаны, клинкеты , захлопки и заслонки.

Гребной вал и его работа

Спортивные, учебные и гоночные моторные суда имеют в качестве движителей почти исключительно гребные винты. Назначение движителя - создание за счет энергии (мощности), получаемой от двигателя, упорного давления (упора), преодолевающего сопротивление воды движению судна.

Гребной винт представляет собой реактивный движитель, поскольку развиваемый им упор создается реакцией масс воды, отбрасываемых гребным винтом в направлении, противоположном направлению движения судна.

Конструктивно гребной винт (рис. 144) состоит из ступицы 1 и расположенных на ней лопастей 2. Та часть лопасти, которая соединяется со ступицей, называется корнем лопасти.

Рис. 143. Валопроводы катеров: А - Валопровод быстроходного катера с кронштейном гребного вала: 1 -полумуфта для присоединения гребного вала к выходному валу двигателя; 2-гребной вал; 3-кронштейн гребного вала; 4-гребной винт; .5-обтекатель гребного винта; 6-дейдвудная труба; 7-дюритовое соединение; 8-сальник дейдвуда; 9- втулка сальника; 10-пружина сальника; 11 -кронштейн для крепления сальника; 12-грундбукса; 13-фланец выходного валаБ - Валопровод тихоходного катера с опорами гребного вала в дейдвудекорпуса катера: 1 -гребной вал; 2-сальник дейдвуда; 3-дейдвудная труба; 4-гребной винт; 5- обтекатель; 6 -резиновые подшипники; 7-шпора

Рис. 144. Типы катерных гребных винтов и сечения их лопастей:а-сегментная форма; б-авиационная (каплевидная) форма

Поверхность лопасти 3 обращенную вперед к носу судна, называют засасывающей. Противоположная, обращенная назад, поверхность 4 лопасти называется нагнетающей. Заостренная грань сопряжения этих двух поверхностей, являющаяся контуром лопасти, носит название кромки лопасти. Входящей кромкой называется кромка, направленная в сторону перемещения лопасти при вращении винта. Противоположную кромку называют выходящей.

Поверхности лопастей образованы из винтовых поверхностей более или менее сложной конфигурации.

К основным геометрическим характеристикам гребных винтов относятся: диаметр винта, шаг винта, число лопастей, направление вращения, ширина лопасти, площадь лопастей, форма и толщина сечения лопастей, диаметр ступицы.

Диаметром гребного винта называется диаметр окружности, описываемой теми точками кромок лопастей винта, которые наиболее удалены от оси вращения винта.

Шагом гребного винта называется путь, на который продвинулся бы гребной винт за один оборот, если бы он вращался не в воде, а в жесткой гайке.

Многие гребные винты имеют шаг, различный в разных участках лопасти. У таких винтов основной характеристикой принято считать некоторый средний шаг, например измеряемый на радиусе, равном 0,7 полного радиуса винта.

Число лопастей у гребных винтов, применяемых на спортивных моторных судах, обычно 2 или 3, иногда их бывает 4.

Гребные винты делятся на правые и левые - по направлению вращения. Правым называется винт, который вращается на переднем ходу по часовой стрелке, если смотреть на винт с кормы в нос судна. Гребной винт, который в этих же условиях вращается против часовой стрелки, называется левым.

Рис. 145. Проектирование лопастей винта на плоскость

Ширина лопасти измеряется от входящей до выходящей кромки лопасти на одном и том же радиусе. Основной характеристикой ширины лопасти обычно принимают ширину, измеренную на радиусе, равном 0,7 полного радиуса винта.

Для характеристики гребного винта и его работы большое значение имеет также дисковое отношение, т. е. отношение площади проекции всех лопастей винта на плоскость, перпендикулярную оси вращения гребного винта (рис. 145), к площади диска, отметаемого винтом, т. е. площади окружности диаметра, равного диаметру гребного винта.

Сечения лопастей гребных винтов имеют форму круговых сегментов или форму сечений самолетного крыла (авиационные профили) или специальные клиновидные профили, применяемые для винтов особо быстроходных, гоночных мотосудов с весьма высокими числами оборотов гребного вала.

Наибольшая толщина сегментного профиля находится на 1/4 ширины сечения; у авиационных профилей наибольшая толщина располагается на расстоянии около 1/3 ширины сечения от входящей кромки; у клиновидных профилей наибольшая толщина смещена к выходящей кромке лопасти.

Кроме формы (профиля) сечения лопасти, для характеристики существенна ее относительная толщина, т. е. отношение наибольшей толщины профиля лопасти к ширине. Для обеспечения прочности лопасти относительная толщина ее профиля делается наибольшей у корня (до 0,2-0,25) и уменьшается к концу лопасти до полного заострения, т. е. до абсолютной величины 0,02-0,05 мм.

Диаметр ступицы гребного винта обычно находится в пределах 1,8-2,0 диаметров гребного вала, но одновременно не должен превышать 0,15-0,20 диаметра гребного винта.

Гребной винт при работе по созданию упора полезно преобразует в упор лишь часть энергии, получаемой от двигателя. Это неизбежно связано с бесполезной затратой энергии на закручивание потока, трение, образование вихрей, сбегающих с концов лопастей, и т. д. В связи с этим мощность работающего на гребной винт двигателя моторного судна всегда больше той полезной мощности, которую гребной винт отдает на движение судна.

Отношение полезной мощности, которую гребной винт отдает в виде упора, двигающего судно, к мощности двигателя, передаваемой через гребной вал на вращение гребного винта, представляет собой основную характеристику качества работы (эффективности) гребного винта. Это отношение называется коэффициентом полезного действия (КПД) гребного винта.

У самых лучших гребных винтов коэффициент полезного действия не превосходит величины 0,65-0,75, т. е. по меньшей мере 1/3 мощности двигателя судна бесполезно утрачивается. Однако у многих гребных винтов, которые могут считаться удовлетворительными, величина потерь близка к половине мощности, затрачиваемой двигателем на вращение винта.

Величина КПД гребного винта зависит главным образом от расчетного выбора оптимальных (наивыгоднейших) соотношений между мощностью двигателя, числом оборотов гребного винта, геометрическими характеристиками винта (диаметром, шагом и площадью лопастей) и скоростью хода моторного судна, максимально достижимой судном с заданным или выбранным двигателем.

Расчет таких оптимальных соотношений для гребного винта представляет собой задачу довольно значительной трудности. Кроме того, для ее решения необходимо знание таких величин, как, например, сопротивление воды движению судна на различных скоростях, влияние корпуса судна на характеристики потока, набегающего на гребной винт, и т. д.

Практически при постройке спортивных мотосудов собственными силами спортсменов или отдельных коллективов получение таких данных является обычно невозможным. В этих случаях расчет гребных винтов для туристских и спортивных моторных судов выполняется упрощенными, приближенными методами.

На туристских катерах со скоростью хода до 15-20 км/час лучшие результаты дает установка гребных винтов с числом оборотов 600-1200 в минуту. Нижний предел указанного числа оборотов применяют для гребных винтов катеров с меньшими скоростями или для относительно больших катеров с более мощными двигателями, для которых нужны гребные винты больших диаметров.

На спортивных катерах средней мощности (25-70 л. с.) со скоростью хода 30-50 км/час целесообразно иметь число оборотов гребного вала в пределах 2000-3000 в минуту. При этом пределы выгоднейших чисел оборотов при прочих равных условиях уменьшаются с уменьшением скорости и увеличением мощности.

Оптимальные числа оборотов гребных винтов для весьма быстроходных гоночных моторных судов со скоростями 70 км/час и выше достигают 4000-5000 оборотов в минуту, а иногда оказываются даже более высокими.

Весьма многооборотные гребные винты наиболее быстроходных, гоночных, мотосудов работают в особых условиях, характеризуемых наличием кавитации - вскипания воды на передней (обращенной к носу судна), засасывающей поверхности лопастей. При этом вода как бы отрывается от поверхности лопастей, образуя пузыри, пустоты ("каверны"), ухудшающие работу винта, нередко разрушающие лопасти и приводящие их к эрозионному износу. Именно для борьбы с кавитацией и ее последствиями применяются лопасти с клиновидным сечением.

Если представить себе, что гребной винт вращается не в воде, а в твердой среде, как болт в гайке, то очевидно, что за один оборот он передвинулся бы на величину геометрического шага винта Н. Но в реальных условиях гребной винт вращается в жидкой податливой среде - воде, перемещаясь за один оборот на меньшее расстояние Л, которое называется поступью гребного винта. Разность между геометрическим шагом винта и поступью Н-h называется путем скольжения.

Путь скольжения Н-h, отнесенный к геометрическому шагу винта H , называется коэффициентом скольжения S = (Н-h)/H

Очевидно, что скорость судна v = h* n, где n - число оборотов гребного винта. Приведенное выше выражение для коэффициента скольжения 5 может быть легко преобразовано в болееудобное S =1-V/Hh ,где связаны легко измеряемые величины:

Скорость хода судна, число оборотов и геометрический шаг гребного винта. Для гребных винтов спортивных и туристских мотосудов величина S обычно находится в пределах 0,1-0,2, причем большая величина S относится к более тихоходным судам.

Имея расчетную (ожидаемую) скорость хода мотосудна и число оборотов гребного вала и задавшись величиной S, можно, преобразовав приведенное выше выражение, получить приближенно величину геометрического шага винта:

H=v/n/(1-S) , где

Н - шаг винта в м,

V -скорость хода судна в м/сек,

П -число оборотов винта в секунду,

S - относительное скольжение (коэффициент скольжения).

Понятно, что такое определение величины шага винта является приближенным и не может считаться расчетом этой важнейшей характеристики гребного винта.

Диаметр винта D, в общем, увеличивается с увеличением мощности двигателя и уменьшается с увеличением числа оборотов гребного винта. Величина шага гребного винта должна

Лежать в пределах от 0,8 до 2 D. Величина, называемая шаговым отношением, у гребных винтов спортивных и туристских мотосудов равна 0,8-2^2. При этом винты быстроходных спортивных и гоночных мотосудов имеют шаговое отношение более высокое, чем гребные винты относительно тихоходных туристских или прогулочных мотосудов.

Какого-либо простого соотношения между диаметром гребного винта, его числом оборотов и мощностью двигателя, работающего на винт, не может быть установлено, но для предварительной, весьма приближенной, оценки диаметра гребного винта (трехлопастного) при известной мощности двигателя и известном числе оборотов в минуту, с которым будет вращаться гребной винт, можно воспользоваться графиком, приведенным на рис. 146.

Для определения диаметра винта по этому графику следует найти на нижней, горизонтальной, линии число, соответствующее числу оборотов гребного винта, и, двигаясь от этой точки вертикально вверх, найти точку пересечения вертикальной линии с наклонной линией, на которой указано число, соответствующее мощности двигателя. Проводя через эту точку горизонтальную линию до крайней левой или правой вертикальной линии, ограничивающей график, находят па них число, показывающее диаметр гребного винта. На рис. 146 дан пример определения диаметра гребного винта для моторного судна, имеющего двигатель мощностью 30 л. е., вращающий гребной винт с числом оборотов, равным 1200 в минуту.

При этом искомый диаметр гребного винта получится равным 425 мм.

Изготовляются гребные винты из чугуна, латуни, бронзы, алюминия, стали и пластмасс.

На спортивных мотосудах чугунные гребные винты применяются весьма редко. Лучше всего отливать гребные винты из прочных марок латуни, так как латунь легко отливается в форму, не корродирует в морской воде, легко обрабатывается и полируется, хорошо сохраняя полировку, что очень важно для гребных винтов быстроходных мотосудов.

Рис. 146. График для определения диаметра гребного винта

На спортивных мотосудах с двигателями относительно малой мощности и на подвесных лодочных моторах часто устанавливают гребные винты из алюминия. При этом сечении лопасти у корня делают относительно более толстыми, чем у таких же латунных винтов. Алюминиевые гребные винты просты в отливке и легко обрабатываются. Литые стальные гребные винты на спортивных мотосудах не используются из-за трудности их изготовления. Некоторое применение на таких судах находят сварные стальные гребные винты, ступицы которых вытачиваются из стальной поковки. Лопасти вырезают из листовой стали, кромки лопастей заостряют. Затем лопасти изгибают по шаблонам. Заготовки лопастей приваривают к ступице, после чего опиливают и выверяют.

Часто возникает необходимость в обмере изготовленного гребного винта, например, для установления его характеристик, проверки равенства шага каждой из лопастей и т. д. Делается это следующим образом (рис. 147).

Подлежащий обмеру гребной винт помещают строго горизонтально на чертежную доску или ровный лист фанеры, так, чтобы ось ступицы винта точно совпала с центром предварительно начерченной на доске окружности, имеющей диаметр около 0,7 диаметра обмеряемого гребного винта. Затем измеряют угольниками, как показано.на рисунке, высоты а и b кромок лопасти в точках, лежащих точно над начерченной на доске окружностью. При этом на упомянутой окружности отмечают точки А и В, от которых измеряли высоты а и Ь.

Рис. 147. Измерение шага готового гребного винта.

Далее винт снимают с доски, прочерчивают на ней центральный угол а и измеряют транспортиром величину этого угла в градусах. По полученным величинам а, а и в вычисляют шаг гребного винта (для обмеряемой лопасти) по формуле:

И H=360*(a-b)/a , где а

Н-шаг винта (лопасти),

А - высота кромки лопасти от поверхности доски (большая),

В - высота кромки лопасти от поверхности доски (меньшая),

А - величина угла АОВ в градусах.

Следует отметить, что величина шага отдельных лопастей гребного винта не должна отличаться более чем на 0,01 величины шага Н.

Кроме описанных выше обычных гребных винтов с неизменяемым (фиксированным) шагом, в судостроении получают все более и более широкое распространение винты регулируемого шага (ВРШ).

На катерах в настоящее время ВРШ применяются относительно редко, но в дальнейшем можно ожидать большое их распространение, так как, изменяя положение лопастей, можно получать передний и задний ход судна, а также останавливать судно, не реверсируя двигателя. Кроме того, изменяя величину шага, можно обеспечить выгоднейшие условия работы гребного винта для различных случаев нагрузки, скорости хода и т. д. Несложная конструкция винта регулируемого шага для катера показана на рис. 148. Она состоит из устройства, непосредственно передающего усилие от вращения маховика управления 1 механизму 2, в ступице винта, которым осуществляется поворот лопастей 3 при продольном перемещении штанги 4, проходящей внутри сверления полого гребного вала. Слева внизу показано положение "верхней" лопасти при переднем ходе (п. х.), заднем ходе (з. х.) и правом вращении гребного вала. Такая конструкция может применяться на небольших и средних катерах с двигателями мощностью до 70-100 л. с. и с относительно небольшой скоростью (до 20-25 км/час).

Рис. 148. Гребной винт регулируемого шага (ВРШ) для катера

Более совершенные ВРШ, у которых поворот лопастей осуществляется гидравлическим или механическим приводом с управлением электродвигателем или за счет отбора мощности от гребного вала, могут применяться на катерах всех типов и скоростей Хода, кроме особо быстроходных (гоночных), где использовать BPLL1 нет необходимости, так как из-за увеличенного диаметра ступицы КПД таких винтов все же несколько ниже КПД обычного винта, специально рассчитанного на один режим максимальной скорости.

Валопровод на судне служит для передачи энергии от главного двигателя к движителю. Валопровод включает валы, подшипники и гребной винт. Упор от винта на корпус судна также передается через валопровод.

В состав валопровода входят упорный вал, несколько промежуточных валов и гребной вал, которые вращаются соответственно на упорных, опорных и дейдвудных подшипниках. Дейдвудная труба с обеих сторон уплотняется сальниками. Все элементы валопровода показаны на рис. 11.1.

Упорные подшипники. Эти подшипники служат для передачи упора, возникающего при работе винта, на корпус судна, поэтому упорный подшипник должен иметь прочную конструкцию и быть установлен на достаточно жесткой опоре. Подшипник может выполняться отдельно или составлять единую конструкцию с главным двигателем. Подшипник должен быть рассчитан на передачу упора при переднем и заднем ходе, а также на различные нагрузки, включая аварийные.

Корпус автономного упорного подшипника (рис. 11.2) состоит из двух половин, соединяемых точными болтами. Упорная нагрузка воспринимается упорными подушками, благодаря которым можно изменять угол наклона. Эти подушки устанавливают в направляющих или на опорах и облицовывают белым металлом. В показанной на рис. 11.2 конструкции упорные подушки занимают три четверти окружности и передают весь упор на нижнюю часть корпуса подшипника. В других конструкциях упорные подушки расположены по всей окружности. Масло, увлекаемое упорным гребнем, при помощи скребка снимается с него и направляется к распорке, удерживающей подушки. Отсюда масло струей направляется к подушкам и подшипникам. Упорный вал имеет фланцы, при помощи которых он болтами крепится к фланцам валов двигателя или редуктора или к фланцу промежуточного вала.

В тех случаях, когда упорный подшипник является частью главного двигателя, корпус подшипника составляет продолжение фундаментной рамы, к которой он крепится болтами. Принудительная смазка этого подшипника осуществляется от системы смазки двигателя, а в остальном конструкция подшипника такая же, как и у независимого подшипника.

Рис. 11.1. Схема валопровода:

1 -дейдвудные подшипники, поддерживающие вал и винт; 2 - кормовая втулка; 3 - носовая втулка (устанавливается не всегда); 4 - дейдвудная труба; 5 - гребной вал; 6 - ахтерштевень; 7 - переборка ахтерпика; 8 - промежуточный вал; 9 - опорные подшипники (устанавливаются не всегда); 10 - упорный вал; 11 - двигатель внутреннего сгорания, непосредственно передающий мощность на гребной вал; 12 - двигатель внутреннего сгорания или турбина с передачей мощности на вал через редуктор; 13 - главный двигатель; 14 - автономный упорный подшипник, служащий для передачи упора винта на корпус судна; 15 - промежуточные опорные подшипники, поддерживающие вал снизу; 16 - кормовой опорный подшипник, поддерживающий вал сверху и снизу; 17 - дейдвудный сальник в машинном отделении; I - мощность двигателя; II - упор винта

Опорные подшипники. Не все опорные подшипники валопровода имеют одинаковую конструкцию. Крайний кормовой опорный подшипник имеет как нижний, так и верхний вкладыш, так как он должен воспринимать и массу винта и вертикальную составляющую упора при работе винта, направленную вверх. Другие опорные подшипники служат лишь для поддержания массы вала и поэтому имеют только нижние вкладыши.

Один из средних опорных подшипников вала показан на рис. 11.3. Обычный для подшипников вкладыш заменен здесь по душками на шарнирной опоре.

Рис. 11.2. Упорный подшипник:

1 - указатель уровня масла; 2 - масляный скребок; 3 - упорный гребень 4 - дефлектор; 5 - вал; 6 - стопор упорных подушек; 7 - упорная подушка; 8 - змеевик охлаждения; 9 - вкладыш опорного подшипника

Рис. 11.3. Опорный подшипник:

1 - масляное кольцо; 2 - масляный скребок; 3 - дефлектор; 4 - шарнирные опорные подушки

Такие подушки лучше воспринимают перегрузки и способствуют сохранению масляного клина достаточной толщины. Смазка осуществляется из масляной ванны, расположенной в нижней части корпуса. При помощи кольца, опущенного в ванну, масло при вращении вала увлекается вверх и поступает на смазку. Охлаждается масло в холодильнике трубчатого типа, помещенном в ванне, через которую пропускается забортная вода.

Дейдвудные подшипники выполняют две основные функции: поддерживают гребной вал; выполняют роль сальника, который предотвращает попадание забортной воды вдоль вала в машинное отделение. В дейдвудном подшипнике в качестве облицовки ранее применялось бакаутное дерево (отличающееся особо высокой плотностью), а смазка осуществлялась забортной водой. В применяемых в последнее время подшипниках используются залитые белым металлом вкладыши, смазываемые маслом. Одна из таких конструкций подшипника показана на рис. 11.4.

Масло подается к втулке подшипника через наружные каналы, расположенные аксиально, и через радиальные боковые отверстия с двух сторон во внутренние аксиальные каналы. В торцовой части втулки масло выходит и направляется к насосу и маслоохладителю. В системе смазки имеются два напорных масляных бака, причем для поддержания системы в рабочем состоянии в случае выхода из строя масляного насоса достаточно использовать один масляный бак.

Рис. 11.4. Кормовой дейдвудный подшипник, смазываемый маслом:

I - подвод масла; II - отвод масла; III - слив масла через клапан слива

На каждом из баков устанавливается аварийная сигнализация, предупреждающая о снижении уровня масла ниже допустимого.

На наружном и внутреннем концах гребного вала установлены специальные уплотнения. Давление в системе смазки устанавливается несколько выше статического давления забортной воды, чтобы предотвратить попадание воды в дейдвудную трубу, если уплотнение будет повреждено.

Валы валопровода. В составе валопровода на участке между упорным и гребным валом, в зависимости от расположения на судне машинного отделения, может быть один или несколько промежуточных валов. Все валы цельнокованые стальные с выполненными заодно фланцами соединяются при помощи кованых стальных точных болтов. Каждый промежуточный вал имеет фланцы с обеих сторон и, если он опирается на подшипник, в этом месте его диаметр увеличен.

На гребном валу также имеется фланец для соединения его с промежуточным валом. Другой конец гребного вала имеет коническую форму, которая соответствует коническому отверстию в ступице гребного винта. На конце конического хвостовика вала расположена резьба для гайки, которой гребной винт крепится к валу.

Используемая литература: "Основы судовой техники"

Скачать реферат: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера.

1 — конус под гребной винт; 2 — кормовая облицовка; 3 — нерабочий участок вала; 4 — носовая облицовка; 5 — конус под муфту; 6 — полумуфта.

Дефектоскопию гребного вала проводят во время докования судна при снятом винте. И начинают её с визуального осмотра вала с целью выявления фреттинг-коррозии, трещин на конусе и в шпоночном пазу, состояния гидроизоляции между облицовками и других дефектов.

После визуального осмотра делают проверку с помощью магнитно-порошкового или ультразвукового методов. Магнитно-порошковый метод позволяет выявить зарождающиеся усталостные трещины на конусе вала и в шпоночном пазу. Ультразвуковой метод даёт возможность выявить трещины на конусе вала и под кормовым окончанием облицовки.

Фреттинг-коррозию конуса вала (пятна, каверны, трещины) устраняют проточкой конуса до 1 мм. Осевое перемещение винта по конусу вала обеспечивают подрезкой кормового торца облицовки.

Дефекты резьбы (смятие, срыв, коррозия) гребного вала под гайку устраняют запиловкой и калибровкой, либо на валу нарезается новая резьба меньшего диаметра. Гайку в этом случае изготавливают новую.

Гребные валы с трещинами подлежат замене.

Простукивая облицовку медным молотком, проверяют плотность её прилегания к валу. Для определения изнашивания облицовок их измеряют в двух взаимно перпендикулярных плоскостях: вертикальной и горизонтальной, не менее чем в пяти поперечных сечениях по длине кормовой облицовки, и не менее чем в четырёх носовой облицовки.

На основании данных измерений определяют наибольший износ облицовок на овальность и конусообразность. Овальность определяют как разность диаметров в одном сечении:

Конусообразность — как разность крайних диаметров в одной плоскости:

Полученную величину овальности и конусообразности облицовок сопоставляют с нормами предельно-допустимого износа:

Защитное покрытие вала между облицовками выполняют стеклопластиком на основе эпоксидных смол. С этой целью поверхность вала между облицовками зачищают и обезжиривают. Этот участок вала подогревают до температуры 45-50 С в течение 6-8 ч и наносят слой эпоксидной шпатлёвки толщиной до 0,5 мм. Затем на него плотно наматывают полоски стеклоткани в 4-5 слоёв шириной 100-150 мм, пропитанные клеем. Окончательное отвердевание покрытия при температуре воздуха 18 С длится около 24 ч, а при подогреве — до 60-80 С — 2-8 ч.

Если изнашивание облицовок превышает допустимые нормы, они подлежат протачиванию. При протачивании облицовок, конуса и фланца вала их проверяют на биение, для этого вал вращают на станке с частотой 6-10 мин: