Методы повышения эффективности гребных винтов.

Работа гребного винта связана с потерями энергии как при ее преобразовании (в энергию поступательного движения), так и в результате взаимодействия с корпусом судна. Так как пропульсивный КПД обычно не больше 80%, а для тяжело нагруженных винтов может быть около 50%, то от 20% до 50% энергии теряется.

Экспериментально установлено, что удачно спроектированный винт при плохом согласовании с корпусом, создающим минимальное буксировочное сопротивление, приводит к потере пропульсивного КПД до 40-50%.

Источники потерь:

- создание осевых и окружных вызванных скоростей (индуктивные потери);

- влияние вязкости жидкости на обтекание лопастей и ступицы (конструктивные, или профильные, потери).

Больше всего на величину потерь влияет коэффициент нагрузки винта по упору. При малых коэффициентах нагрузки основные потери - профильные. При больших коэффициентах нагрузки – индуктивные.

Для создания упора необходимы осевые скорости, поэтому потери энергии на их создание неизбежны. Все остальные виды потерь - непроизводительные затраты.

Из теории идеального движителя известно, что КПД движителя при заданном коэффициенте нагрузки по упору можно повысить за счет увеличения средней скорости струи, протекающей через диск винта.. Поэтому для уменьшения потерь, вызванных осевыми скоростями, используются направляющие насадки.

Баланс мощности, затрачиваемой на работу гребного винта: - полная мощность, потребляемая винтом; - полезная мощность; - потеря мощности на осевые вызванные скорости; - потеря мощности на закручивание потока; - потеря мощности на профильное сопротивление лопастей.

Для снижения индуктивных потерь проектируют винты оптимального диаметра. Увеличение диаметра винта при одновременном уменьшении частоты вращения повышает КПД, но возникает опасность аэрации; для предотвращения - корма специальной формы (один из вариантов – туннельная корма). Для повышения КПД используют направляющие насадки. Потери на закручивание струи существенно снижаются при использовании пары соосных винтов противоположного вращения (снижается коэффициент засасывания), также эти потери снижаются при несимметричной кормовой оконечности (обеспечивается предварительное закручивание потока в плоскости диска винта). Контрвинты и контрпропеллеры уменьшают потери энергии на закручивание струи. Необходимо обеспечить правильное профилирование лопастей и улучшать качество обработки поверхности лопасти.

Пропульсивные наделки.(«Груши Коста») на пеое руля в районе корневых сечений и ступицы повышает давление и уменьшает вихреобразование за ступицей.