Конструкция гребного винта с волнистыми лопастями Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

МАШИНОСТРОЕНИЕ 171

УДК 629.035

А.В. Славгородская, М.В. Китаев

СЛАВГОРОДСКАЯ Александра Владимировна - кандидат технических наук, доцент, Инженерная школа (Дальневосточный федеральный университет, Владивосток). E-mail: [email protected], КИТАЕВ Максим Владимирович - старший преподаватель, Инженерная школа (Дальневосточный федеральный университет, Владивосток). E-mail: [email protected] © Славгородская А.В., Китаев М.В., 2012

Конструкция гребного винта с волнистыми лопастями

Предлагается компьютерная модель волнистой профильной поверхности лопасти гребного винта как наиболее перспективного типа движителя с эффектом самомашущего упругого крыла. Ключевые слова: гребной винт, волнистые лопасти, пограничный слой, подвижное крепление

Design of the rowing screw with wavy blades. Aleksandra V. Slavgorodskaya, Maxim V. Kitaev - School of Engineering (Far Eastern Federal University, Vladivostok).

The computer model of a wavy profile surface of the blade of the rowing screw as most perspective type of

actuating with effect itself a waving elastic wing is offered.

Key words: the rowing screw, a wavy blade, the boundary layer, mobile fastening

В последнее столетие бурного развития морской и воздушной техники совершенствовались различные типы винтов в соответствии с их назначением и скоростными характеристиками.

Гребные винты кораблей, построенных примерно до 1905 г., имели длинные лопасти, такие как на «Авроре», а корабли последующих лет постройки имели короткие и широкие лопасти с более низкой эффективностью.

Парадокс объясняется очень просто: в самом начале XX в. в судо- и самолетостроении появилась и стала развиваться теория кавитации. В соответствии с ней лопасть рассматривалась как неподвижное и абсолютно жесткое тело в потоке жидкости. А из этого следовало, что кавитация есть следствие только гидродинамических процессов (т.е. процессов обтекания жидкостью неподвижного тела). На самом же деле лопасть судового винта является системой гидроупругой. Лопасть, во-первых, может колебаться и на изгиб, и на кручение. Во-вторых, центр гидродинамических сил профилей сечений (фокусы сечений) находится ближе к входящей кромке и, следовательно, на лопасти возникают силы, стремящиеся скрутить ее в сторону увеличения угла атаки и изогнуть вдоль оси жесткости; т.е. система предрасположена к возникновению самоколебаний. В-третьих, все движители вращаются в неравномерном поле скоростей потока; следовательно, имеются силы раскачивания лопасти как упругой системы [1].

Практические мероприятия, ликвидировавшие проскальзывание винтов, как бы подтверждали правильность выдвинутой теории. Расширяя лопасть, конструкторы уменьшали ее относительную толщину, создавали более плавное распределение давления на засасывающей стороне и таким образом "смягчали" процесс возникновения и схлопывания кавитационных пузырьков и каверн.

Было бы странным не учесть гидроупругие свойства пограничного слоя, обусловленного вязкостью воды и увлекаемого в работу винтом [3]. Ведь именно от его наличия или отсутствия зависит равномерная работа винта, уровень шума и наличие кавитации.

Предположение, что бесшумность работы винта является одновременно показателем его динамической стабильности, позволяет предложить варианты оптимизации устойчивости конструктивных форм на основе волновой теории.

Предлагаемая компьютерная модель вол- Модели волнистых винтов изготовлены в Российско-Японском центре нистой профильной поверхности лопасти передовых технологий ДВФУ

172 МАШИНОСТРОЕНИЕ

гребного винта способствует гидродинамической стабилизации положения за счет большего удержания пограничного слоя по сравнению с известными рифлеными (ребристыми) поверхностями (см. рисунок).

Рифленая (ребристая) поверхность лопасти обладает большей прочностью и жесткостью по сравнению с предлагаемой в работе компьютерной моделью лопасти с профилированным волновым радиальным сечением. Однако в последнее время наиболее перспективным типом движителя считается упруго деформируемое машущее крыло и винты с подвижным креплением лопастей (ВПКЛ). Последние, в отличие от винтов с регулируемым шагом (ВРШ), дают заметную экономию топлива на скоростях маневрирования [2].

Количество волн на лопасти на порядок увеличивает деформацию за счет увеличения длины. Тем самым, по нашим предположениям, не только предотвращается проскальзывание, но и создается эффект самомашущего упругого крыла как наиболее перспективного типа движителя.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Дмитренко C. А. Загадка миноносца «Дэринг» // Катера и яхты. 2000. № 173. С. 106.

2. Швец В .Н. Эксплуатационные качества гребных винтов, работающих в неравномерном потоке при свободно-поворотном креплении лопастей: автореф. дис. ... канд. техн. наук. М., 2000. 21 с.

3. Slavgorodskiy V.M., Kitaev M.V. Return problem of an interface friction form - as a variant of optimization of profile underwater objects // 10-th Int. conf. on Stability of Ships and Ocean Vehicles, 22-26 June, SPb., 2009. SPb., 2009.

X

УДК 621:005

П.П. Лисичкин, В.Е. Лелюхин

ЛИСИЧКИН Павел Павлович - старший преподаватель кафедры технологий промышленного производства Инженерной школы (Дальневосточный федеральный университет, Владивосток). E-mail: [email protected]. ЛЕЛЮХИН Владимир Егорович - кандидат технических наук, и.о. доцента кафедры технологий промышленного производства Инженерной школы (Дальневосточный федеральный университет, Владивосток). © Лисичкин П.П., Лелюхин В.Е., 2012

Процесс подготовки конструкторской и технологической документации

На основе анализа стандартов ЕСКД и ЕСТД предлагается схема организации конструкторско-техноло-гической подготовки на предприятиях машиностроительного комплекса. Системное изложение основных процедур при проектировании изделий и разработке технологий подготовки существенно облегчают однозначное представление стадийности подготовки конструкторско-технологической документации. Ключевые слова: конструкторско-технологическая подготовка, стадийность проектирования, разработка изделий, разработка технологий, организация разработки

Process for the preparation of design and technology for manufacturing documentation. Pavel P. Lisich-kin, Vladimir E. Lelyukhin - School of Engineering (Far Eastern Federal University, Vladivostok). In this paper, based on thorough consideration of the joint standards ESKD and ESTD proposed scheme of design and engineering training at the enterprises of mechanical engineering. System description of the main procedures for product design and development of technologies make it easier to prepare unique representation of the stages of preparation of design and technological documentation.

Key words: design and technological preparation, staging design, product development, technology development, organization development