Физика корабельного винта
2024 ж. 19 Ақп.
151 310 Рет қаралды
Скорость концов лопастей корабельного винта ограничена кавитацией. И это даёт простое соотношение между размерами винта и мощностью машины.
Благодарим вас за интерес к нашей работе!
Получить доступ к дополненным материалам и поддержать нас можно нашем телеграм-канале: t.me/getaclass_channel/525
Новосибирский Государственный Университет
Физический факультет НГУ
www.nsu.ru/
Хотел написать замечание к методу расчёта мощности, но и ваш финальный вопрос тоже в этой же плоскости лежит. Ответ - удельная нагруженность винта. То, что вы назвали узкими и широкими лопастями называется дисковым отношением (ДО) - отношение площади лопастей к площади диска винта. У самолётов это порядка 0,1, а у судов около 1, бывает даже 1,2-1,4 (с перехлёстом). Чем больше ДО, тем меньше удельная нагрузка на винт. То есть при той же силе тяги меньше перепад давлений и дальше мы находимся от предельного давления, рассчитанного вами. На самом деле, предельная скорость конца винта соответствует ~0,3 числа маха. При бо́льших скоростях заметными становятся эффекты сжимаемости воздуха, ухудшающие показатели винта. Для судна же огромную роль играет давление водяного столба над винтом. И в общем случае следует учесть число кавитации, которое растёт по мере погружения под воду при сохранении скорости движения. То есть предельная разница давлений будет больше на большей глубине. А ещё раньше кавитация наступит не на поверхности винта, а на концевом вихре. В модели невязкой жидкости скорость на оси вихря стремится к бесконечности, а давление падает до 0. Аналогично с воздушным винтом, где течение становится сверхзвуковым на оси вихря. Да, и скорость на конце это векторная сумма линейной скорости аппарата и линейной скорости вращения кончика вокруг оси. Но вместе с тем локальный угол атаки с ростом скорости движения аппарата падает, падает разгица давлений и критика отходит дальше. Пожтому на некоторых судах даже нельзя выдать полные обороты с места, но можно на ходу. Такие пироги)
Похоже, что на полном ходу судно могло бы обойтись и гораздо более узкими лопатками винта. Но с такими лопатками оно будет очень тяжело и долго разгоняться с места. А самолёт сперва раскручивает винт до больших оборотов, а потом уже отпускает тормоза и стратует.
Профессионально занимаетесь темой?
@@micmac8171 да. И образование получил соответствующее.
@@waaaghtech9959 на gpu сейчас моделируете?
@@schetnikov Не совсем. Я не написал, но расплатой за уменьшение удельной нагрузки является уменьшение КПД. Длинные узкие крылья планеру нужны для улучшения его качества (тот же КПД), то же и для винта работает. А корабль имеет оооочень тяжело нагруженный винт. Тяга таких судов тысячи тонн, когда для самолёта десятки тонн. То есть кораблю гораздо нужнее отодвинуть порог кавитации широкими лопатками, чем сохранить КПД узкими. Он просто не сможет тронуться с места с узкими лопатками, так как вся площадь от кончика до почти основания будет покрыта пузырём водяного пара, не давая тяги.
школу закончил в 1997 году, всегда физику любил и она мне в повседневной жизни, в быту, не говоря уже о работе(сварщик, электрик, отделочник), пригождалась далеко не раз, если не сказать постоянно. очень интересный, полезный канал. благодарю.
Стал работать сварщиком, приходится выполнять сложные задания, но чертежей никто не даёт. Приходится сначала долго думать и вспоминать чему по физике и геометрии в школе научился) слава трудящимися!
Аналогично коллеги, сварщик тоже и такие же клиенты, сделай так, вот 2 стороны, а это полусферичный стол с элементами сложной геометрии😂
Анекдот бородатый, кочует с разными персонажами и представителями различных профессий. Но смысл очень глубокий и классный!)
Спасибо огромное! Всегда с удовольствием смотрю ваши ролики. С вашего позволения добавлю: "Отношение буксировочной мощности EPSк мощности на гребном валу Nр называют пропульсивным коэффициентом, ή = EPS/Nр. Пропульсивный коэффициент ή равен произведению КПД гребного винта ήр на коэффициент влияния корпуса ήк, зависящий от формы кормовых обводов, местоположения грибного винта и ряда других факторов и равный 0,8 - 1,2 . У современных судов чем больше пропульсивный коэффициент, тем лучше качество движителя и условия его работы корпусом. Пропульсивный коэффициент колеблется в пределах от 0,55 - 0,75" С ув. Ёж.
1.Скорость винтов самолётов не ограничена скоростью звука. Просто не выгодно иметь сверхзвуковые винты для дозвуковых самолётов по экономическим показателям. К тому же сверхзвуковые винты адски шумят, что и поставило крест на их существовании. 2. У водяных винтов тоже нет ограничений по кавитации. Существует специальная категория "суперкавитирующих" винтов для скоростных катеров. Есть даже полупогружённые винты у скоростных катеров, где наличие подсоса вообще вынесено за скобки. Катера на таких винтах мчатся со скоростями более 30м/с (более 100км/ч) 3. при расчёте тяги винта вы считаете не скорость лопастей, а приращение скорости потока, отбрасываемого лопастями. Скорость лопасти будет зависеть от угла А наклона винтовой линии винта с небольшой погрешностью на качество профиля лопастей. Тогда получим приблизительное равенство Vлоп*sin A=Vкораб
Спасибо за видео
да, есть такое, и интересно. Спасибо, было очень.
Интересная информация. Зная все это можно определять типы кораблей, скорость их хода, расчитывать, вычеслять. Занятно.
У подлодок поэтому винты разными делают и всегда скрывают их даже когда в доках винты подлодок сверхъсекретная инфа
Очень интересно. Спасибо!
Впервые узнал о кавитации из раневой баллистики. Это очень интересно.
Очень познавательно.
Спасибо БОЛЬШОЕ!
Очень интересное видео, спасибо. Расскажите, пожалуйста. Очень хотелось бы узнать от вас, как от физика, о таком явлении как заброс кормы в зависимости от шага винта. Хотелось бы рассмотреть также винты с регулируемым шагом. Заранее спасибо.
в далёком 1980 году у меня поломался фотоапарат ремонт стоил 12 руб. После ремонта спросил чего так дорого деталь на замну стоит 2 коп. Мастер посмотрел на меня и сказал деталь стоит 2 коп а разобрать и собрать + знания 12 руб. Я дал 15руб. и больше ни когда не спашиваю чего так дорого.
в 1980м - 12 руб это дорого, - всё что больше червонца в ссср считалось дорого, - обычная зарплата тогда было 4 руб в день.
@@sergikoms9611в детстве отец прихватил с собой в командировку меня. В Интуристе жили. Один раз к нему пришел коллега. Пошли куда то где можно посидеть. Вижу там же игровые автоматы))) в советское время для ребенка это интересно. Достал отца. Дал мне 5 рублей на мол купи себе напиток и поиграй раз охота. Я тогда еще в школу не пошел. Но принцип однорукого блекджека понял сразу. Там 2 кости кидались. Пока кидал загорелась какая то иллюминация, музыка... И монеты посыпались... Когда начали уже на пол падать прибежали сотрудники))) собрали в мешок приличный отнесли в кассу. Получил 350 рублей и вернулся к отцу с другом. Поставил ему на стол... До сих пор помню его лицо)))
Спасибо если повезёт с учителем тогда будет вам счастье
История про 9999 и 1 доллар из той информации, что мне удалось прочитать, впервые была озвучена гениальным инженером Штейнмецем (Чарлз Протеус) при ремонте трансформатора на одной из фабрик Форда.
Петр Капица, тоже ударом молотка что то "чинил"...😁
Ещё у всех бытовых вентиляторов широкие лопасти. Но у них и относительно маленькая скорость вращения (и ещё они малошумные, что часто важно). А широкие лопасти на большой скорости просто разорвёт центробежными силами как разрывает лазерный диск если его вставить в болгарку.
В физике я очень слаб. Но смотреть объяснения автора интересно. Про кавитацию кстати узнал ранее из discovery о крабах с невероятной силой клешней
Shooting shrimp - крабы щелкуны? Кому разрушение деталей (винты), а кому и подводный "пневматический" пистолет в клешне😂
Это который пуля стреляющий рак у него мощность такая выстрела что вода испаряется а звук с которым это происходит и является снарядом
@@user-he6yq8os6n вода не испаряется, а образуется кавитационный пузырь, который схлопывается)
Легко сделать улучшенную версию немецкого мотора, а вы попробуйте сделать ухудшенную! 😁
@@shadownik440 Кинжал
@@shadownik440атомная энергетика
@@shadownik440судостроительство лучшее на планете
@@shadownik440судостроительство, атомная энергетика, ВПК.
@@shadownik440 у нас, недавно, ввели обязательную маркировку кур, овец, коров, лошадей, домашних кошек, и всего их потомства, а из более чем миллиона профтех училищ(на 1990 год), осталось чуть больше 100 тыс.! В США каждый год регистрируются больше 600 тыс.патентов, в Европе - 300 тыс., в России - до 30 тыс.! С такими рывками и прорывами мы скоро по миру пойдём ...
А мне нравится смотреть физиков теоретиков, так легко и непринуждённо расчитали мощность корабельного винта по его радиусу. Но когда дело дойдёт до расчёта материала винта и толщины лопастей и ступицы, диаметра отверстия под вал, чтобы винт мог переварить приложенный крутящий момент, тут нужен сопрамат и формулами третьего порядка не отделаться
Разве там не эмпирические формулы, в размерностях все винта. За десятилетия развития винтовых кораблей.
@@parktronik7120 Не думаю что там кто-то что-то точно считает, скорее всего эмпирика, номограммы всякие..
Т.е хотите сказать "диванные" завуалированно)?
И вот Андрей Иванович раскрылся с еще одной стороны. Не сочтите за лесть, просто интересно: а существуют ли такие сферы жизни, где вы чувствуете себя полным профаном? П.с. ролик отличнейший! Сейчас посчитаю свой болотоход.
Чем больше знаешь тем больше граница с неизвестным ;)
От многой мудрости много скорби, и умножающий знание умножает печаль... 😁
рискну предположить, что о творчестве Клавы Коки и того татуированного чёрта как там бишь его Андрей Иванович не имеет представления)
Интересный метод! Но у винта помимо диаметра ещё ряд параметров имеется! Шаг, например и - обороты вала. Все они увязаны вместе на основе данных о скорости судна и мощности двигателя. Это довольно сложные рассчёты и всё равно практика внесёт коррективы!
есть индуктивное сопротивление ,зависит от отношения длинны лопасти к хорде (ширины) от сюда геометрия винта.
Когда-то в молодости отдалившись от пассажиров подошёл к винту потрогал его, сделал по нему щелбан. Тут же подбежал какой-то техник и спросил что я тут делаю. Я сказал что исследую характеристики винта. Он ответил, что характеристики винта нужно изучать в институте. И тут я понял, что нужно быстрее идти к трапу...🥁🌀🚓
Странное совпадение(нет), что предельная скорость движения воды в системе водяного пожаротушения нормативно ограничена 10 м/с.
Я воду по 2,5 м/с рассчитывал, чтобы не шумела.
08:50 - условиями прочности по прилагаемой нагрузке, как при нормальном движении, так и при столкновении с посторонними предметами.
большая часть подьемной(толкающей) силы профиля крыла( винта), образуется именно за счет разрежения на задней кромке профиля крыла(винта)...при одинаковой мощности на валу, плотность воды больше,обороты и диаметр винта меньше(не учитываем глиссирование),а обьем жидкости нужно прокачать кратный обьему воздуха,поэтому площадь лопасти водянного винта должна быть больше воздушного...попытался обьяснить,как мог))
А у вас же самих чуть ранее было на канале видео про лопасти, где выводились подобные закономерности, только для лопастей вертолёта. Там получалось, что чем выше скорость вращения винтов, тем уже можно делать лопасти. Я так понял, что развивать ширину лопасти больше той, что "успевает" замести газ/жидкость при заданной скорости потока, нет ни какого смысла. А вот трение и момент инерции тем больше чем шире лопасти.
Плотность воды в ≈800раз больше, чем воздуха. Больше нагрузки => нужно увеличивать массивность винта. Энерговооружённость самолётов значительно выше у самолетов на единицу веса.
По поводу ПЛМ Вихрь у вас всё примерно правильно. По тому как там не прямой отбор мощности с двигателя как на кораблях, а через понижающий редуктор. И измерения мощности ПЛМ тоже разные, есть с коленвала, и есть с вала гребного винта.
А на каком корабле/судне отбор мощности с вала на прямую?Не видывал таких...
если отбросить байки, из этих формул хорошо видно, что чтобы увеличить КПД надо увеличивать диаметр винта!!! (при условии, что мы можем менять вращающий момент и частоту вращения при одной и той же мощности)
Но плотность воды не особо то нам даст менять частоту вращения при той же мощности. Это с воздухом до некоторых скоростей можно, а в воде практически с околонулевых скоростей сопротивление ощутимо.
С точки зрения КПД винта, в идеальном случае, нужно, что бы среда, от которой отталкивается винт, не сдвигалась бы с места. Поэтому, нужно стремиться к максимально возможному размеру винта.
Типа как саморез 😁
Именно поэтому у вертолёта такой большой винт: для создания заданной тяги энергетически выгодней отбрасывать медленно большую массу, чем бысто - маленькую.
вот про связь плотности среды и мощности было не так очевидно, спасибо! а формула потока и вовсе нова для меня по школьному курсу) - мы такое только в универе для охлаждения воздухом считали.
Видимо, из-за высокой вязкости среды индукционное сопротивление в воде не так сильно проявляется, как в воздухе, поэтому в воздухе борьба с этим сопротивлением и ведётся путём наращивания удлинения крыла (лопасти). А вот усилие на изгиб из-за лобового сопротивления в воде напротив в полный рост вылезает, не давая сделать лопасть с большим удлинением, даже если б этого хотелось.
Узкие лопасти не работают в жидкости из-за кавитации,вода будет закипать вокруг винта ,так нас учили в судомодельном кружке дома пионеров.
Короткие дешевле, длинные это минус, а не плюс.
Если вы попробуете спроектировать оптимальный гребной винт для тихоходной лодки с педальным приводом то он может получиться похожим на винт самолета. Потому что законы гидро и аэродинамики в общем случае одинаковы, просто гребные винты раньше выходят на ограничения.
@@stepangritsevsky5171 при недостатке мощности нужно обрезать винт, крутить будет легче, а плыть будешь быстрее, об этом было в видео.
@@darkfrei2 Ну я это на практике проходил много лет назад, когда еще школьником был. У меня резиномоторная модель не набирала высоту. Подрезал винт и набор высоты стал лучше. Тогда я еще не знал теории винта но про случай с Крыловым прочитал накануне.
Возьмем винт гидроцикла. 148 мм в диаметре. обороты двигателя доходят до 8000 об/мин. Если примерно посчитать, то получается 62 м/с. скорость внешнего края лопасти. А еще у винта есть шаг и угол атаки. и при одинаковой площади и мощности винт может либо быстрее толкать лодку, либо медленнее., но тогда можно перевезти груз, тянуть лыжника по воде и это при одинаковой скорости вращения винта.
На таких судах на кавитацию ложат болт. Например на яхтах при пересечении Атлантики ,винт от кавитации похож на обкусанный.
На гидроцикле немного другой принцип движителя. Он больше к насосу относится к высокопроизводительному и кпд его ниже для этих целей
Это верно для погруженного докавитирующего винта. С таким винтом не достижима высокая скорость. Для достижения высокой скорости существуют кавитирующие и суперкавитирующие винты.
Винт нужен для того чтобы накачивать воду в водомет, а внутри водомета воду можно нагреть или накачать воздух или сузить, а затем создать постепенное расширение сопла упираясь о сопло водомета и воду реки озера моря расширяющая вода опираясь будет двигать водомет + лодку вперёд.
Напомнили: "Паниковский не выдержал напряжения, вскочил на сиденье и прокричал какое-то не совсем верное политической приветствие".
Прекрасная Догадка ! Именно Этой причиной поясняется. что На судах "засекреченных". в частности подводных лодках. винт скрыт. Что бы не пользовались школьной физикой . Для рощёта скорости. Плотности воды. И глубины погружения ! Лайк Однозначно!!
Ещё добавлю, что с технической точки зрения неплохо ещё добовлять некий процент мощности к двигателю относительно мощности способный развить винт, для увеличения ресурса двигателя
Неа. Наоборот. Если двигатель попытается развить большую мощность, чем может реализовать движитель - начинаются проблемы: двигатель раскручивается выше номинальных оборотов, винт кавитирует, колёса пробуксовывают, гусеницы рвутся, появляются вибрация и ударные нагрузки...
"Ещё добавлю, что с технической точки зрения неплохо ещё добовлять" хорошего масла: "кто в машину много масла даёт, тот и есть настоящий механик!" (Платонов, "Сокровенный человек")
угол атаки винта тем меньше чем плотнее среда. при большом угле атаки толщину винта можно уменьшить за счёт увеличения количества лопастей
С установочным углом не перепутали?
угол атаки или всё же шаговое отношение. увеличение числа лопастей приводит к уменьшению кпд и вырастет масса винта, а увеличение шага нагружает двигатель.
Выходит, на подводных судах на глубине можно двигаться быстрее, чем у поверхности, если запас мощности позволяет, ведь каждые 10 метров глубины прибавляют 1 атмосферу
Да, вроде бы, так и есть.
плотность по глубине не меняется!!!! меняется давление.
@@user-ly9tg7pj8y плотность по глубине не меняется!!!!
@@user-ly9tg7pj8yПрежде, чем говорить такие умности, стоит - хотя бы на углу салфетки - прикинуть. насколько велик заявляемый эффект.
Да, это так: с увеличением глубины "кавитационный предел скорости" отодвигается в сторону бОльших скоростей. На практике же, если кавитации нельзя избежать, не пожертвовав скоростью, используют "суперкавитирующие" винты, у которых на тыльной стороне лопасти образуется большая каверна - а не масса пузырьков, схлопывание которых разрушало бы винт. Да, тяга такого винта меньше, чем могла бы быть при безотрывном обтекании, но всё-таки больше, чем у традиционного винта в режиме возникновения каверны. И более того: кавитацию можно использовать для уменьшения сопротивления. Пример - реактивная торпеда "Шквал", которая движется целиком в кавитационной полости, создаваемой "кавитатором" - плоским "рыльцем" в носу. Оказывается, коэффициент сопротивление, рассчитанный по поперечному мидель-сечению каверны (читай: тела, которое поместили в каверну), при таком движении меньше, чем при сплошном обтекании. (В результате скорость такой торпедо-ракеты исчисляется сотнями км/час. Правда, у неё есть и недостатки: она очень шумная и неуправляемая.) Другой пример того же рода - суперкавитирующие пули для подводной стрельбы: традиционная пуля под водей пролетает, кувыркаясь, едва ли пару метров, а суперкавиторующая - десятки метров (дальше под водой всё равно ничего не видно), причём летит, сохраняя направление. Так что кавитация - это не всегда "зло", при известной изобретательности, её можно выигрышно использовать.
Если простымии словами размышлять: винты перекачивают среду, равнозначный объем воздуха и воды имеют разную массу, потому нагрузки отличаются. Ответ: разница из-за испытываемых нагрузок. Простой пример: при экстренном приводнении у самолета сразу же ломает лопасти об воду(даже если они имеют ротационное вращение...не работают на высоких оборотах). Но причин думаю тут не одна...и не 2... Допустим в воде т.к. она несжимаема, важно направление потока- которое широкие лопости задают гораздо точнее и эффективнее... Почему кпд винта больше чем водомета интересная тема🎉
Я думаю что более широкие лопасти у кораблей обусловлены большей плотностью среды (и насколько я понимаю они находятся немного под наклоном, в отличие от самолетных, чтобы вода которая разгоняет лопасти отходила в разные стороны не имея возможности нанести удар кораблю) ну и площадь собственно больше из за этого
Как мне кажется, разница в ширине винтов связана с плотностью - легко замести диск за единицу времени в неплотной среде и к уда сложнее в плотной. И ширину лопастей нужно выбирать так, чтобы в разных средах за одно и тоже время заметалась одинаковая площадь.
Вязкость воды больше вязкости воздуха примерно в 50 раз. Тонкие лопасти в воде просто погнутся. А у самолёта другая проблема: чем толще лопасти, тем с большим весом взлетать.
По самолётам сразу мимо. В данном контексте, масса лопасти слишком мала по сравнению с массой самолёта. Если бы увеличение массы лопасти давало компенсирующий прирост тяги, то все бы делали "тяжёлые" лопасти.
Лобовое сопротивление. За его уменьшение идёт борьба на всём летающем.
Вопрос про ширину, а не толщину.
@@NaumovDmitriy, какое лобовое сопротивление у вращающейся лопости, если с передней стороны у неё наоборот разрежение создаётся?
Практический предел линейной скорости на концах судовых лопастей 45 м/с. Это для торговых судов без спец. требований по малошумности.
Но оптимальная скорость для них рассчитывается скорее по это формуле. Ведь она показывает максимальную эффективность до начала кавитации. А практический потолок показывает гарантию на винт, что он не развалится при таких оборотах
@@user-sf1tp3mq1n так и есть.
Ширина лопасти определяется скоростью вращения, а она - плотностью среды с одной стороны и скоростью поступательного движения с другой
Карабельный винт расчитывается на тягу на месте в стоячей среде, а самолетный винт на тягу в пути на расчётной скорости с набегаемым потоком
Когда услышал про винты самолёта, то вдруг задумался о другой интересной детали. Чем выше летит самолёт, тем более узким для него будет диапазон скоростей в котором он может лететь. Плотность воздуха на высоте падает, поэтому воздушного потока не хватает для генерации подъёмной силы. Поэтому самолёт должен лететь достаточно быстро. Но скорость звука никуда не делась (и даже стала меньше, ведь воздух на высоте более холодный). Поэтому максимальная скорость всё ещё ограничена примерно 90-95% от скорости звука, чтобы не возникли неприятные побочные эффекты. Так что и медленно лететь нельзя и быстро нельзя. Вот такой скоростной коридорчик. Конечно речь шла о дозвуковых самолётах.
kzhead.info/sun/h8mvqqV5r1-hdX0/bejne.html
Отличное расщепления ин Курт Кобейн позавидовал юв
Ямаха решила эту задачу кавитации лопастей, у неё есть новый винт, где конец лопасти, переходит в другую лопасть, да и старые винты очень эффективны.
На сколько я помню про советские лодочные моторы, мощность на них указывалась не на винте, а непосредственно мощность двигателя. Ветерок 8 на винте имел чуть меньше 7-ми сил.
"мощность указывалась не на винте", но на винте было 7 сил. - И откуда тогда взялась эта цифра 7, если "мощность на винте" не указывалась?
В связи с физическими свойствами воды. Чтобы уменьшить сопротивление следующей лопасти.
И кениг, с которого делался Вихрь, имел мощность 22 силы. 60 сил развивал Кениг гоночный 500 кубов опозитный 4 цилиндровый, который крутил 10000 оборотов с оборотами на гребном валу около 6000.
В разных средах у конкретных винтов есть предел скорости вращения. Если водяной винт раскрутить быстрее - вода вокруг просто закипит, образуя газовую рубашку вокруг и тяга падает. Нечто подобное случится и в воздухе! Поэтому воздушные винты вытянуты и длинны и кажется что имеют мало площади. А дело в том что эту площадь выносят на максимальное удаление от оси для достижения оборотов наибольшей угловой скорости.
" закипит" только с одной стороны.
Точно. Есть вихревое кольцо. Типа винт гоняет воздух вокруг себя, а вертолёт не тянет
А можете расчитать, что будет выгоднее без ограничения винта? Или с ограничивающими рамками рядом с винтом? - для концентрации потока струи. Хотя посмотрев ролик уже знаю ответ, но интересно по формулам. И интересно можно ли в воде сдалать винт как в самолете двойное разрежение - турбо в самолетном моторе.
Ещё у винта есть понятие "шаг". Было бы интересно узнать как он зависит от мощности и почему винты делают разного шага для одного и того же мотора.
Одни работают на скорость, другие на грузоподъёмность, если так можно выразится
@@pelageos это я, как обладатель лодки и двух разных винтов, понимаю. Мне интересна физика процессов, почему это так работает.
Вот тут учебный минифильм по воздушному винту: kzhead.info/sun/h8mvqqV5r1-hdX0/bejne.html ну а изучить глубже - это уже специализированную литературу читать, ну и вообще аэродинамику изучать
Я в физике вообще дуб!) Почему я смотрю, потому что, интересно подан материал. Удачи каналу.
вихрь не был сразу 30 лошадей когда его забрали у немцев он выдовал всего 18 лс двигатель тюнинговали и довели до тридцати сил были и спорт версии штучные но винт почти не изменился
Лопасти самолёта и корабля разные из-за разных параметров веществ в которых они работают,плотность,вязкость,трение,инерционность, воздушному винту необходимо вращаться с гораздо большими оборотами нежели водяному для создания разности давления и соответственно тяги, водяной винт за счёт ширины лопастей компенсирует ограничение оборотов, для создания потока
Аналогичную байку читал, вроде, про Петра Капицу, только там не оптимизация винта была, а ремонт часов
На самом деле это про телемастера, ну - который телевизоры чинил: ковырнул отвёрточкой - "3 рубля 10 копеек!" - "За что три рубля! Что один раз отвёрточкой ковырнул!?" - Нет. За то что ковырнул - 10 копеек! А три рубля за то, что знал, где ковырнуть!
Такой же анекдот был про АвтоВАЗ, где встал конвейер, приехал немец, пнул ногой куда надо и взял за это 10тыс плюс один доллар!)))
Очень интересно, спасибо. Но как же быть с т.н. "суперкавитирующими винтами". А таких винтов множество - те же лодочные моторы.
В водной среде нужны лопасти попрочнее да и всякие водоросли попадаются с рыбами. А, да , и в воздухе встречаются птицы (вспоминается фильм Индиана Джонс и момент, когда его отец зонтиком раздраконил голубей для использования в качестве ПВО (голуби героически погибли ) . )
2:55 "Дельта Р порядка одной атмосферы". Имеется в виду атмосфера избыточная? Если так, то АТИзб, на глубине 10м. А 0.5 АТИзб, на глубине соответственно 5м. Осадке корабля свойственно меняться. Тут с одной стороны, повышение давления на винте, а с другой, повышение омываемой поверхности корпуса. И еще не ясно, что экономичнее.
так всё же, винт движет пароход из-за разницы давлений на сторонах лопат или за счёт реакции отброшенной массы воды?
Расскажите о работе антиковитационной плиты. Спасибо.
Физмат хорош для упрощения, а капитан, взаимодействие на экипаж - может и усложнять.
Ещё есть насадки на винтах.... Они помогают развивать быстрее скорость
По формулам можно точно просчитать только бесконечную пластину, или тела вращения. Остальное -по формулам в первом приближении, точно -только на основании опытов, у нас это серии опытов института ЦАГИ.
а для лопастей марсианских вертолётов особо важны силы инерции сопротивляющихся массивных конструкционных материалов
Вероятно, у любого судна винт делают с большим дисковым отношением для того чтобы увеличить КПД в не сжимаемой среде и наименьший диаметр и осадку при этом увеличивается механическая прочность, а в авиации лопость винта имеет не симметричный профиль несущего крыла, а чем длинее крыло, тем выше качество. Возможно моих познаний из моделизма мало, но думаю на реальных образцах это действительно так.
А если проверить на СПК (судно на подводных крыльях)? Из википедии берём "Метеор (теплоход)" (только для него сходу размеры винта нашёл). Диаметр винта 710 мм., радиус 0,305 м, заметаемая двумя винтами площадь - около 0,8 м3. Плотность - те же 10^3. Скорость в кубе - те же 10^3. Умножаем.... 800 кВт ~ 1080 л.с. Проверяем - в википедии указано 1600-2200 л.с. По порядку величины похоже, но уже всё-таки в 1,5-2 раза разница. Интересно, это скорость винта выше расчётной или другой эффект?
Наверное нужно ещё учитывать проскальзывание винта. А также тот факт, что на максимальной мощности не ходят. Скорее всего крейсерская мощность и будет в пределах рассчитанной вами. И ещё момент. В метеоре не 2 винта?
@@artem-na-donu в Метеоре 2 винта по 0,4 м2. Это учтено в расчёте. Двигателей тоже 2, могут ставиться разные, но, например, про M-401 и М417 пишут, что "Мощность длительная (номинальная), кВт - 736".
Играйте в настольный теннис со стеной. Легко и сложно по площадям и сопротивлениям .
Скорость авианосца класс Нимитц по вики около 30 узлов=а это почти 54 км/ч или 15м/с, с учетом того что в формулу мощности входит в "кубе" значение мощности должно быть почти 600 мегаватт, хотя верить википедам...
Речь не о скорости движения судна относительно воды, а о скорости кончика лопасти винта относительно оси вращения.
Воздушный винт работает до числа Маха 0.5. Что касается гребных винтов и вентиляторов, - всё описано в замечательной книге Брусиловского.
Хорошо, что Туполев этого не знал - иначе бы он не стал строить свой Ту-114.
Разработал я, значит, свою крыльчатку. Думал посчитать мощность по вашей методологии. Вот такие водные: Ротор-крыльчатка моего ЭД имеет 10 лопастей, длиной 360 мм (лопасть навита на полый цилиндр) и 11.7 мм шириной. Общая площадь всех лопастей получается 4212 мм2 (0,042 м2 или 42 см2). Исходя из вашей методологии (N = 0.042 мВт), мощность моего изделия составляет 42 кВт, что не очень похоже на правду, т.к. больше верится в 4,2 кВт. Опять же, мы рассчитываем мощность гребного винта или мощность необходимого мотора (силу, которая должна быть к нему приложена к винту для обеспечения его КПД). Где ошибка?
где-то я упустил. подскажите, пожалуйста, почему нужно крутить винт с максимально возможной скоростью (на грани кавитации)? ведь если крутить медленее, но иметь большего диаметра винт, получим больший кпд: тяга - это dp/dt. получается, можно достичь нужной тяги либо быстро отбрасывая небольшую массу, либо медленно отбрасывая большую массу. но глядя на мощность - dp/dt*v, видим, что масса как и в случае тяги присутствует в формуле в первой степени, в то время как скорость - во второй. т.е. все-таки выгоднее медленно отбрасывать большую массу, чем быстро отбрасывать малую массу. так почему нужно крутить винт с максимально возможной скоростью, если это не выгодно с т.з. мощностных затрат?
Наверное большой широкий тяжелый винт требует большей мощности двигателя, что неоправданно, затратно. А скорость вращения ещё для того думаю что на больших скоростях вода как бетонн. На малых скоростях винт просто буксует, увлекая и вращая вместе с собой воду. А на больших оборотах он можно сказать ввинчивается как саморез в дерево. Сам тогда что то подсчитывал-скорость лодки при определённом шаге и оборотах. Сошлось. Казанка-вихрь 25.
Узкие лопасти винта самолёта- это как тонкое крыло планера на круговой траектории. Широкие лопасти винта корабля - это как колесо турбо-вентиляторного двигателя, способного прессовать воздух даже и на сверхзвуковых скоростях своего вращения.
У самолётных винтов лопасти узкие , из соображений аэродинамики , у узкого крыла меньшее индуктивное сопротивление , и соответственно , винт с узкими лопастями будет иметь больший КПД , при прочих равных условиях . В воде винт ограничен , по скорости лопастей , относительно воды . Но для снятия большой мощности с двигателя , при ограниченном окружной скоростью диаметре , на расчётной скорости движения , нужна большая площадь лопастей , поэтому их число увеличивают , как и ширину . На скоростях движения судна , намного меньших критического значения в 10м/с , возможно построение винтов , с узкими лопастями , безотрывным течением и высоким КПД . И немаловажный фактор , инерционность воды , из за большой плотности , для образования соизмеримого по интенсивности , со случаем воздушного винта , концевого вихря , нужен больший перепад давлений , что даёт возможность изготавливать лопасти с небольшим удлинением .
С интересом посмотрел, остались вопросы. Скажите, а влияет ли как-то на это соотношение выбранная схема - если взять водометный двигатель - там соотношение будет также справедливо как и для обычного винта?
Пропеллер водомёта работает в канале, который может иметь переменное сечение. Если канал расширить, давление в нём возрастёт и это будет противодействовать появлению кавитации (отодвинет её начало в область более высоких скоростей).
День добрый. А сможете сделать ролик рассказ с показом (смотри выпуск ,,байки подплава,,) представьте себе гребной винт такой конструкции. От конической ступицы под равными углами отходят три трубы (на взгляд дюйма два) и эти трубы соединены другой трубой. То есть это лопасть гребного винта. Таких три. Случайно увидел в доке на военном пороходе . Помнится Эрфурт. Да ,это было в Бремене стояли на ремонте. Как оно работает.
@@user-ly9tg7pj8y не он с артустановкой был.
@@user-ly9tg7pj8y так они ещё и ВРШ. Так мне показалось. Класс корабля не знаю , но то что Эрфурт это точно. Отец служил рядом.
Вихрь на 60 сил - было бы недурственно. А так-то они все десятки -)
Ледяное поле не ровное. Как на озере. Возможны разрывы с водяными полыньями, провалами и т.д. Для того, чтобы ващить ледокол на лед масса, самого модуля внешней тяги должна быть, сопоставима. Работать этот будет тоже циклично в момент наползания ледокола на пласт. Потом его нужно будет убирать, чтобы не повредить при проламывании льда. По моему слишком заморочно. Ихмо
Еще у меня есть вопрос. Есть ли разница в процессе образования кавитации на разных глубинах , при одинаковых услоиях кроме глубины погружения ?
Да, и очень простая: чем больше давление среды, тем позже (т.е. при бОльшей скорости) наступает кавитация. Критерием здесь является "число кавитации" σ=(P-р)/(ρ*V^2/2), где P - давление на глубине, на которой движется тело, р - давление внутри каверны (это либо давление паров воды при заданной температуре, либо - если в каверну поддувают газ - давление этого наддува), ρ*V^2/2 - привычный скоростной напор. Для того, чтобы начала формироваться каверна, этот параметр должен быть меньше ~0.2.
@@yuriydeynekin4532 Чем больше глубина погружения , том нужна большая скорость вращения винта для образования кавитации. Вспомним про глубину подъема воды насосом При нормальном атмосферном давлении.
Кёниг 60л.с., был трёх цилиндровый. А Вихрь 30 л.с.,двух цилиндровый. Диаметр один, а вот шаг винта разный. Вихрь 30 с родным винтом выходит на свои наминальные обороты.
Все классно вы объяснили, а с какой стороны раковины от кавитации появляются не винте? Которая по ходу движения или которая против движения? Я винт с результатами кавитации видел.
Там, где давление понижено. Значит, по ходу движения, ведь толкает винт повышенное давление сзади. // Но вообще-то правильно сказать "на кромках", там давление ниже всего.
Да, латунный винт видел на дебаркадере, он там просто валялся , времена СССР.С одной стороны раковины, с другой стороны нет. И кстати не на кромках, посередине тоже были раковины.
раковины от кавитации у основании лопасти со стороны меньшего давления.
Именно поэтому при спуске подлодок закрывают винт тканью, чтобы вражины не рассчитали скорость подлодки.
...у меня по Физике 2-3🤥 и то С натяжкой... А вот про винты ТУ-95 что можете сказать🤔? Если не секрет!!!...🤐, 🤗🤗🤗
Все винты имеют как скоростные показатели так и тяговые то есть часто при меньших скоростях винт может создавать большую тягу что обеспечивается в случае самолётов большим количеством лопастей и большей их шириной а почему форма водных и воздушных винтов так отличается точно сказать не могу видимо как раз рабочей средой и обуславливается гребные водные винты стремятся занять максимальную площадь ометаемой поверхность но имеют малую скорость на концах винта воздушным это не нужно так как более разреженная среда и большая скорость вращения когда лопастя будут занимать большую площадь ометаемой поверхности каждая следующая лопасть будет двигаться в возмущено потоке предьидущей кпд будет ниже
Здравствуйте. Вопрос: если лопасти самолёта вращаются с дозвуковой скоростью, как самолёт летит на сверхзвуковой? Или Вы имели ввиду самолёт с пропеллером? У вертолёта лопасти точно вращаются на около звуковой скорости.😊 И как тогда работают турбины на сверхзвуковой скорости?
Вероятно, размер лопастей водяных и воздушных винтов, исходит из плотности сред, скорости вращения и ограничен прочностными характеристиками материалов их изготовления.
в ДВС есть крутящий момент, у каждой силы есть противосила:)) не могу понять где противосила крутящего момента? сам корпус двигателя стремится развернутся в обратную сторону вращения коленвала, получается что та сила с которой поршень давит на стенку - бок цилиндров (в противоположную от вращения коленвал) и есть противосила как я понимаю? Не могу найти где это доступно и понятно описано :))
Это обусловлено плотностью среды.
По винту который он обрезал, заключение: он был слишком большой, и у двигателя не достаточно было мощности, что бы его раскрутить.
Ага, у вентиляторов тоже широкие лопасти в большинстве, но встречаютчя того самого диаметра но узкие.
в задачи вентилятора не входят полёты по кухне.. 💥😂
@@verum.est.sine.mendacioКарлсону расскажи😂
@@verum.est.sine.mendacioА как же Карлсон.? 😀
@@user-dl3mg6qi2c Ему Путкин расскажет.
Давно смотрю Ваш канал, спасибо! Как инженер не всё понимаю конечно:))) Но к этому видео возник вопрос: где КПД винта?! Физики лихо то добавляют, то убавляют двойку в расчётах, дело интуиции, видимо. Но переходить от полезной работы движителя к мощности двигателя без кпд - ошибка!
Двойкой пренебрегли, т.к. речь шла о порядках чисел. Также были сознательно допущены упрощения
Разберите вопрос, отчего у вертолёта скороподъёмность максимальна не при вертикальном подъёме, а при наклонном. Я когда-то понял это, но забыл.
Вообще то есть суперкавитирующие винты, они работают на скоростях выше скорости образования кавитации
Эта разница объясняется разницей плотности воды и воздуха
А как рассчитать мощность двигателя ИЛ-18 по диаметру винта 4,5 м? Подскажите, у меня не получается.