Гребные винты регулируемого шага

Для приведения гребного винта (тяжелого или легкого) в соответствии с механической установкой надо изменить его шаговое отношение. Таким образом, универсальным способом обеспечения соответствия двигателя и движителя на всех режимах движения является использование гребных винтов регулируемого шага (ВРШ), лопасти которых могут поворачиваться от положения переднего до положения заднего хода. Каждому углу поворота лопастей (т. е. каждому значению шагового отношения) ВРШ отвечает свои вполне определенные кривые действия, соответственно гидродинамические характеристики единственного ВРШ отвечают ГДХ серии ВФШ. Возможность обеспечения постоянного значения коэффициента момента KQ — const в широком диапазоне изменения относительной поступи позволяет приводить ВРШ в соответствие с двигателем на всех режимах движения, вплоть до швартовного. Однако соответствие — не самоцель, использование номинальной мощности во всех условиях плавания позволяет повысить, а порой и значительно, тяговые характеристики пропульсивного комплекса. Это свойство особенно важно для судов, имеющих несколько равноценных режимов движения. Так, например, если гребной винт траулера рассчитать на свободный ход, он будет тяжелым в режиме движения с тралом. Если расчетным сделать последний, снизится скорость свободного хода (легкий винт), увеличится время перехода из базы в район лова. «Компромиссный» вариант винта не позволит использовать номинальную мощность ни в одном из указанных режимов. Установка ВРШ в этом случае — эффективное решение проблемы.

Определенные преимущества сулит и применение ВРШ на СД П, таким образом можно повысить запас тяги на горбе сопротивления без ущерба для расчетного режима движения.

Основное преимущество ВРШ — возможность использования полной мощности двигателя на всех режимах. Кроме того, ему свойственны еще и следующие достоинства:

• 1) реверс судна осуществляется без реверса механической установки, что повышает маневренность судна, снижая время реверса, а также позволяет использовать более легкие и дешевые, имеющие больший моторесурс нереверсивные двигатели;
• 2) при скорости движения меньшей, чем расчетная, может быть выбрано такое сочетание шага и частоты вращения ВРШ, при котором расход топлива будет минимальным;
• 3) на всех режимах движения (вплоть до стопа) можно поддерживать номинальную частоту вращения, что обеспечит стабильность характеристик вспомогательных механизмов, работающих непосредственно от двигателя;
• 4) проще осуществляется автоматизация управления пропульсивным комплексом;
• 5) парциальные режимы (см. § 4.11) движения судна осуществляются с меньшими потерями мощности за счет поворота лопастей ВРШ во флюгерное положение.

Если бы ВРШ обладали только достоинствами, то они бы вытеснили все остальные движители. Этого не произошло, поскольку ВРШ имеют по сравнению с ВФШ и ряд серьезных недостатков:

• 1) сложность конструкции, относительно высокую удельную массу и стоимость;
• 2) необходимость увеличения диаметра ступицы для размещения механизма поворота лопастей, что приводит к снижению КПД на 1−3%;
• 3) дополнительное снижение КПД из-за искажения формы профиля сечения лопасти при ее повороте из положения, соответствующего расчетному режиму;
• 4) более ранние возникновения кавитации вследствие увеличения относительной толщины корневого сечения лопасти, хорда которого ограничена размерами фланца;

5) во избежание задевания лопастей друг за друга при повороте, дисковое отношение ВРШ не должно превышать Л_Е/Л_{) = 0,75.

Последние два недостатка делают весьма проблематичным использование ВРШ на высокоскоростных СДГ1. Здесь, однако, можно говорить о применении сильнокавитирующих и частично погруженных ВРШ.

На водоизмещающих транспортных судах ВРШ находят в последнее время все более широкое распространение, благодаря их эксплуатационным достоинствам, прежде всего экономичности и улучшенным маневренным качествам.

Паспортная диаграмма судна с ВРШ отличается тем, что при построении кривой располагаемой тяги исходят из условия Р_у — P_Su — const, что означает и K_Q — const (при п — я ₍). При этом, в частности, можно определить закон управления перекладкой лопастей во время разгона судна до расчетной скорости.