Districtul municipal Tyumen

Etapa școlară Olimpiada integrală ruseascăşcolari în educaţie fizică

Anul universitar 2016 -2017

Clasele 9-11

Perioada de graţie - 45 de minute numărul maxim de puncte - 53.

TUR TEORETIC SI METODOLOGIC

Instrucțiuni pentru îndeplinirea sarcinilor

Vi se oferă sarcini care îndeplinesc cerințele pentru nivelul de cunoștințe ale elevilor din școlile secundare la disciplina „Educație fizică”.

1. 1 . Misiuni cu formular închis, adică cu opțiuni de răspuns sugerate.

La finalizarea acestor sarcini, trebuie să alegeți una dintre opțiunile propuse. Printre acestea există atât terminații corecte, cât și incorecte, precum și enunțuri care corespund parțial sensului. Un singur lucru este corect - cel care corespunde cel mai pe deplin sensului enunțului. Opțiunile selectate sunt marcate prin tăierea pătratului corespunzător din formularul de răspuns: „a”, „b”, „c” sau „d”. Citiți cu atenție sarcinile și opțiunile de răspuns sugerate. Încercați să nu ghiciți, ci să vă justificați logic alegerea. Sari peste sarcini necunoscute. Acest lucru va economisi timp pentru alte sarcini. Ulterior, puteți reveni la sarcina ratată. Sunt evaluate sarcinile îndeplinite corect ale acestui grup 1 punct.

1. Sarcini deschise, adică fără opțiuni de răspuns sugerate. La finalizarea acestor sarcini, trebuie să alegeți în mod independent o definiție care, completând enunțul, formează un enunț adevărat. Introduceți definiția selectată în coloana corespunzătoare a formularului de răspuns. Sunt evaluate sarcinile îndeplinite corect ale acestui grup 2 puncte.

3.Sarcini legate de comparare, în care trebuie să potriviți literele cu cifre. Opțiunile selectate sunt indicate prin adăugarea de numere în câmpul corespunzător din formularele de răspuns. Sunt evaluate sarcinile îndeplinite corect ale acestui grup 4 puncte.

4.Sarcina legată de transfer factori, caracteristici etc. cunoscute de tine. Juriul evaluează fiecare post depus. Înregistrările trebuie să fie lizibile. Sunt evaluate sarcinile îndeplinite corect ale acestui grup 3 puncte.

5. Sarcina legată de imaginea grafică Afișați pictograma corespunzătoare lângă descrierea elementului. Sunt evaluate sarcinile îndeplinite corect ale acestui grup 3 puncte.

Citiți cu atenție sarcinile și opțiunile de răspuns sugerate. Încercați să nu ghiciți, ci să vă justificați logic alegerea. Sari peste sarcini nefamiliare în loc să le finalizezi prin ghicire. Acest lucru va economisi timp pentru alte sarcini. Puteți reveni ulterior la sarcina ratată.

Fii atent când faci notițe pe foaia de răspuns. Corecțiile și ștergerile sunt punctate ca răspuns incorect. Completați codul: lizibil

Vă dorim succes!

Întrebări de testare conform instrucțiunilor pentru sarcină:

• Instrucțiuni pentru test pentru mine...

O. Am înțeles.

b. Parțial de înțeles.

V. Nu complet clar.

G. Nu înțeleg.

1. Doriți să puneți întrebări pentru a clarifica sarcina?

O. Da. b. Nu. V. Nu stiu. G. Da, dar mi-e rușine.

Sarcini teoretice și metodologice ale etapei școlare a olimpiadei rusești de cultură fizică

pentru clasele 9-11

Misiuni cu formular închis

1. Sursa cunoștințelor în procesul de educație fizică este...

A. informații primite de la profesor.

B. activitatea motrică în sine.

B. joc pe calculator.

D. studierea manualelor.

Verificați toate articolele.

1. Implementarea principiilor de bază politici publiceîn zonă cultura fizica iar sportul face posibilă efectuarea pregătirii fizice a unei persoane...

A. prin sistemul instituţiilor de învăţământ.

B. prin cluburi de educaţie fizică şi sportive.

B. continuu pe tot parcursul vieţii.

G. independent.

1. 3 . În copilăria timpurie, când se formează sănătatea fizică și aptitudinile practice care asigură îmbunătățirea acesteia, educația fizică se realizează sub forma...

A. procedee de întărire.

B. clase obligatorii.

B. clase secţionale.

G. umblă.

Verificați toate articolele.

1. În perioada de studii în școală gimnazială educația fizică se realizează sub formă de...

O. lecții obligatorii cultura fizica.

B. activităţi extracurriculare.

B. clase în sistemul de învăţământ suplimentar.

G. plimbări şi discoteci.

Verificați toate articolele.

1. Ce recomandări nu ar trebui să urmați atunci când organizați exerciții fizice independente...

A. utilizaţi exerciţii stăpânite anterior.

B. se străduiesc să realizeze schimbări într-un timp scurt.

B. reglați cantitatea de sarcină în conformitate cu reacțiile organismului.

D. efectuaţi numai acele exerciţii care stimulează creşterea rezultatelor.

Verificați toate articolele.

1. În ce sporturi din lista de mai sus au concurat femeile în timpul primelor Jocuri Olimpice de iarnă...

A. schi fond.

B. patinaj viteză.

V. patinaj artistic.

G. biatlon.

1. La volei, o cerere de meci nu poate include mai mult de...

A. 9 jucători (+ libero).

B. 10 jucători.

B. 12 jucători.

D. 14 jucători.

1. Ziua Sportivului Unirii a fost introdusă ca o sărbătoare...

1. Complexul modern de cultură fizică și sportivă integral rusesc „Pregătit pentru muncă și apărare” include:

A. 5 trepte.

B. 7 trepte.

B. 9 trepte.

G. 11 trepte.

1. Care fotbalist sovietic a fost recunoscut drept cel mai bun fotbalist din Europa?

A. Lev Yashin.

B. Eduard Streltsov.

V. Igor Netto.

G. Oleg Blokhin.

Sarcini deschise

1. 11 . Forța cu care un corp acționează asupra unui suport care îl împiedică să cadă liber se notează ca...

1. Elicea unei nave cu vâsle, care asigură transmiterea forțelor dezvoltate de vâsletor pentru propulsarea ambarcațiunii, este prevăzută ca...

1. 13 . Principala mișcare de lucru care asigură avansarea înotătorului în apă este desemnată ca...

1. 14 . Tipul de pas de alunecare de bază care lasă un model caracteristic pe gheață, folosit de patinatori pentru a câștiga viteză sau a trece de la un element la altul, se numește ...

1. Leziunea mecanică închisă a țesuturilor moi cu încălcarea integrității lor anatomice ca urmare a acțiunii forțelor care depășește limita de elasticitate a acestor țesuturi este desemnată ca...

1. 16 . Schimbările funcționale ale corpului cauzate de exerciții fizice sunt denumite antrenament...

Potrivirea sarcinilor conexe

17. Comparați metodele de organizare a elevilor, indicate prin cifre, cu principalele lor caracteristici, indicate prin litere, prin introducerea numerelor corespunzătoare în formularul de răspuns.

1. Frontal.
2. Grup.
3. Individual

A. Realizarea succesivă a unei serii de sarcini de către elevi în locuri special pregătite.

B. Executarea simultană a diferitelor sarcini de către mai mulți elevi.

B. Elevii îndeplinesc sarcinile în mod independent.

D. Elevii îndeplinesc o sarcină, indiferent de forma de construcție.

18. Comparați numele și prenumele prezentate în lista oamenilor de știință cu contribuția lor la îmbunătățirea educației fizice, indicate prin litere, prin introducerea numerelor corespunzătoare în formularul de răspuns.

1. Vittorino de Feltre
2. Leonardo da Vinci.
3. Francois Rabelais.
4. Jan Amos Kamensky.

A. A studiat proporțiile corpului uman și mecanica mișcărilor sale.

B. A exprimat o serie de gânduri valoroase cu privire la metoda de utilizare a exercițiilor fizice.

B. A contribuit la diseminarea ideilor de educație fizică.

G. A prezentat relația dintre educația mentală, morală și fizică.

1. Stabiliți o corespondență între abilitățile fizice și definițiile acestora, indicate prin litere, prin introducerea numerelor corespunzătoare în formularul de răspuns.
2. „Putere explozivă”.
3. „Forța de amortizare”
4. Rezistenta generala.
5. Forța rezistență.

A. capacitatea de a efectua muncă de intensitate moderată timp îndelungat folosind întregul sistem muscular.

B. Capacitatea de a finaliza o mișcare cât mai repede posibil atunci când este efectuată la viteză maximă.

B. Capacitățile individului, care îi determină pregătirea pentru control optimși reglarea acțiunii motorii.

D. Capacitatea de a rezista la oboseală în munca musculară care necesită o forță semnificativă.

D. Capacitatea unei persoane de a menține intensitatea maximă și submaximală a muncii.

E. capacitatea de a atinge puterea maximă în cel mai scurt timp posibil în timpul efectuării unei acțiuni motorii.

1. Comparați focalizarea principalelor soiuri de cultură fizică și sport cu denumirile lor acceptate, indicate prin litere, introducând numerele corespunzătoare în formularul de răspuns
2. Securitate starea fizică persoană.
3. Realizarea unei dezvoltări individuale maxime.
4. Pregătirea pentru activități profesionale.
5. Conservarea și restabilirea sănătății.

Concepte de baza:

A. Educație fizică de bază

B. Cultura fizică terapeutică

G. Cultură fizică aplicată profesional

Sarcini legate de transfer

1. Enumerați indicatorii de sarcină de antrenament pe care îi cunoașteți și caracterizați-i din „partea externă”.

1. Enumerați tipurile de abilități de forță ale unui atlet.

1. 23 . Enumerați factorii care determină efectele exercițiilor fizice.

Sarcini legate de grafică

24 . Desenați grafic:

A. Stand, mâinile pe talie.

B. Stai cu picioarele depărtate, brațele în lateral.

B. Poziția în genunchi.

G. Stați pe omoplați

25. Desenați grafic:

B. Squat, mâinile pe talie.

B. Stai într-un unghi, picioarele depărtate.

D. Accentul stă în urmă, aplecându-se.

Propulsoareîmbunătățit concomitent cu apariția noilor tipuri de nave și nave.

vâslă

Odată cu apariția primelor bărci mici, omul și-a dat seama că va avea nevoie de un mijloc care să-și împingă vasul. Inițial, acestea erau vâsle, care, scufundându-le în apă și mișcându-le, produceau efectul dorit - barca se mișca. Nevoia de viteză i-a forțat pe vechii constructori de nave să mărească numărul de vâsle și vâsleți. Un exemplu izbitor în acest sens este o galeră, cu o lungime de până la 12 metri, cu până la șase vâslași dintre sclavi sau coasters pe fiecare dintre cele 96 de vâsle.

kochet

Vâslele sunt disponibile în tipuri cu role, pereche și cu lamă dublă. Ele sunt folosite pe bărci, bărci și alte ambarcațiuni ca ultimă soluție pentru mișcare. În timpul vâslei, partea de mijloc a vâslei este introdusă în gaură - ibric, unde este fixată și creează o oprire.

MOTOARE ACTIVE

naviga

Știm că timp de mii de ani, marinarii au fost conștienți de un alt tip de propulsie - vela. Este, de asemenea, un tip antic și popular de propulsie care utilizează energia eoliană. Practic, există două tipuri de pânze: drepte - de formă trapezoidală, situate simetric față de catarg, și oblice - de formă triunghiulară sau trapezoidală, care sunt atașate de o parte a catargului.

O platformă dreaptă este cea care are pânze principale drepte (barque, barquentine).

Navele cu platforme oblice sunt cele ale căror principale sunt pânze oblice (goletă, iola, ketch etc.).

Iahturile sunt cel mai adesea echipate cu vele triunghiulare, care sunt numite vele „Bermuda”.

iaht cu vele Bermude

Există, de asemenea, echipamente de navigație mixte, în care sunt utilizate pânze de toate tipurile de mai sus.

navă cu armătură mixtă

Un alt tip de velă care s-a răspândit în epoca noastră poate fi considerat un zmeu. În esență, aceasta este și o velă, dar de o formă ușor diferită. ÎN companie de transport maritim « Proiecte Beluga„Acest tip de propulsie îi economisește deja pe costurile cu combustibilul pentru navele comerciale.

navă de marfă a companiei Beluga Projects

Forțați să viziteze în mod constant zone ale oceanului cu condiții dezvoltate de furtună în căutarea vântului, ei s-au trezit adesea în furtuni și furtuni severe. De-a lungul timpului, imperfecțiunile tehnice au jucat un rol, iar o nouă creștere a dimensiunii navelor comerciale nu a mai putut fi susținută de navele cu pânze - acestea au atins maximul. Au fost înlocuite cu alte nave mai avansate din punct de vedere tehnic, care răspundeau nevoilor acelei vremuri și au devenit nave muzeu.

PROPULSIUNI JET

roata cu zbaturi

vapor cu aburi, Vancouver, Canada

Pe primele nave cu aburi, constructorii de nave au început să folosească o roată cu zbaturi ca principal dispozitiv de propulsie. Dar acesta este poate cel mai nereușit dintre toți cei care se mută. Datorită numeroaselor deficiențe ale roții cu zbaturi, care au inclus defecțiuni frecvente și eficiență scăzută din cauza „săritului” din apă în timpul rulării, roțile cu zbaturi nu și-au îndeplinit funcțiile cu conștiință și au ocupat ultimul loc printre alte tipuri de propulsoare.

aspectul elicei

Ideea de a crea un perfect și propulsie universală, ca întotdeauna, nu a fost nou, trebuia doar să fii la locul potrivit si momentul potrivit. O astfel de persoană s-a dovedit a fi Isambard Brunel, căruia, în opinia mea, constructorii naval sunt datori până în prezent. În ciuda numeroaselor opinii ale scepticilor, el, după ce a studiat în detaliu opera invenției savantului grec antic Arhimede, a creat o elice, a cărei funcționare a demonstrat-o pe o navă cu aburi " SS Marea Britanie».

De atunci asta mutator a primit cea mai largă răspândire. Realizată din diverse materiale, modificând numărul și unghiul palelor, elicea a fost îmbunătățită și a ocupat o poziție de lider printre alte elice.

Deci, un dispozitiv de propulsie este un dispozitiv care convertește puterea de la un motor (sursă de energie) în munca de deplasare înainte a unei nave sau a navei.

CLASIFICAREA PROPULTORILOR PENTRU NAVE ȘI NAVE

Distinge propulsoare active: pânze care asigură mișcarea navei datorită influenței directe a forței create de sursa de energie - vânt, și reactiv, creând o forță motrice prin aruncarea maselor de apă în direcția opusă mișcării navei.

Acestea din urmă sunt împărțite în lobate (cu roți, șurub, aripioară, înaripată) Și care curge apa (jet de apa si hidrojet).

MOTOARELE LAMELOR

Tipic elice constă dintr-un butuc cu palete amplasate pe acesta. Funcționarea sa se bazează pe forța hidrodinamică creată de diferența de presiune pe părțile laterale ale palelor. Orice secțiune concentrică a palelor reprezintă un element al aripii principale a aeronavei. Prin urmare, atunci când elicea se rotește, pe fiecare element apar aceleași forțe ca și pe aripă.

principiul de funcționare al elicei

Pârâu curgând în jur latura convexa lamele (partea de aspirare) sunt ușor apăsate și, ca urmare, mișcarea acestuia se accelerează. Fluxul care curge în jurul părții concave a lamei (partea de refulare), întâmpinând un obstacol în drum, încetinește oarecum viteza. În conformitate cu legea lui Bernoulli, pe partea de aspirație a lamei presiunea fluxului scade și apare o zonă de rarefacție. În același timp, pe partea de descărcare a lamei, dimpotrivă, apare o zonă de presiune crescută. Ca urmare a diferenței de presiune pe părțile laterale ale lamei, se generează o forță hidrodinamică. Ca urmare a cercetărilor pe termen lung, s-a constatat că cea mai mare parte a forței hidrodinamice, aproximativ 70 la sută, este creată din cauza vidului de pe partea de aspirație a palelor elicei și doar 30 la sută din cauza presiunii exercitate pe refulare. partea laterală a lamelor. Proiecția forței hidrodinamice pe axa elicei este împingerea elicei. Această forță este percepută de pale, care o transmit navei sau navei prin butuc și arborele elicei.

Deoarece paletele au o suprafață elicoidală, atunci când elicea se rotește, apa nu este doar aruncată înapoi, ci și răsucită în sensul de rotație al palelor. Între timp, sarcina elicei este doar să arunce apa, fără să o rotească, creând un impuls reactiv - forța de tracțiune. O parte semnificativă din puterea furnizată de motor este cheltuită pentru răsucirea fluxului și depășirea rezistenței de rotație a elicei în apă. Prin urmare, eficiența elicei, egală cu raportul dintre puterea cheltuită pentru a crea tracțiunea elicei ( putere utilă), la puterea totală cheltuită la rotirea elicei va fi întotdeauna mai mică de unu.

Eficienţă elice fluctuează în intervalul 0,5 - 0,7. Limita superioară este considerată foarte mare și realizabilă pe elice cu viteză mică, cu diametru mare. Pentru elicele de mare viteză cu diametru mic, eficiența depășește rar 0,5.

Eliceîntotdeauna coordonat cu motorul, altfel va exista o pierdere inutilă de putere. În plus, există motoare ireversibile care nu sunt capabile să schimbe direcția de rotație a arborelui. În astfel de cazuri există elice cu pas controlabil. Butucul său conține un mecanism care rotește lamele la un unghi dat și le ține în acea poziție. Rotirea palelor vă permite să schimbați forța de tracțiune la o viteză constantă de rotație a arborelui elicei și invers, să mențineți o forță de tracțiune constantă la diferite frecvențe de rotație a arborelui și, de asemenea, să schimbați în general direcția de tracțiune (invers ) cu un sens constant de rotație al arborelui elicei.

Pentru a transmite putere mare, se folosesc adesea instalații cu doi și trei arbori, iar unele nave mari, cum ar fi portavioanele, sunt echipate cu patru elice dispuse simetric. Uneori se folosesc duze de ghidare care, la viteze mici ale elicei, asigură o creștere a tracțiunii de până la șase procente.

a) - o elice cu pale fixe; b) - șurub cu pas reglabil; c) - elice în duză; d) - elice coaxiale contrarotative;

azipod

coloana de directie

Pentru a crește manevrabilitatea unor nave, propulsoare universale, așa-numitele cârme active, numite „ azipod" Tip coloană de direcție " azipod„include o elice mică cu motor electric propriu. Rotindu-se în jurul axei sale, șurubul creează o oprire și astfel crește cuplul care acționează asupra volanului.

Dispozitiv de propulsie tip „Azipod”.

Din păcate, costul ridicat al designului limitează domeniul de aplicare mutatorii ca " azipod”, dar merită banii cheltuiți. Ele sunt utilizate pe spărgătoare de gheață, nave de croazieră moderne, platforme de foraj petrolier și alte tipuri de nave.

propulsia aripioarelor

propulsia aripioarelor

Pentru a menține stabilitatea unei nave sau a unei nave, constructorii de nave își echipează „creațiile” cu stabilizatori mici în formă de chilă care ies de pe ambele părți ale corpului navei. După imaginea și asemănarea lor, sunt asemănătoare cu aripioarele balenelor uriașe, pentru care au primit clasificarea corespunzătoare. Fiecare dintre ele are o formă aerodinamică, datorită căreia trece prin valuri fără a încetini nava. Principiul de funcționare este foarte simplu - propulsoarele cu aripioare instalate în unghi produc același efect ca aripile unui avion - fie scufundă. carena navei mai adânc sau ridică-o mai sus. Când valurile încearcă să încline nava într-un fel sau altul, stabilizatoarele de chilă înclină carena în direcția opusă ruliului. Acest lucru dă stabilitate navei chiar și în valuri mari.

propulsoare cu aripi

principiul de funcționare a unei propulsii cu palete

Elicele aripioare și-au găsit aplicație, în primul rând în propulsoare. Acestea combină funcțiile unui dispozitiv de propulsie și ale unei cârme și reprezintă un rotor instalat la același nivel cu fundul vasului și care se rotește în jurul unei axe verticale, de-a lungul circumferinței căreia se află de la 3 la 8 pale perpendiculare pe suprafața sa, realizate sub formă de aripi, situate la distanțe unghiulare egale. Rotindu-se împreună cu rotorul, palele se rotesc periodic în jurul propriei axe. Lamele sunt rotite în așa fel încât la fiecare poziție să se creeze o forță asupra acesteia, care are cea mai mare proiecție în direcția de mișcare a vasului. Acest lucru se realizează atunci când perpendiculara condiționată la coardele lamelor se intersectează într-un punct, care este centrul de control. Deplasarea centrului de control de-a lungul unei axe perpendiculare pe direcția de mișcare a navei schimbă mărimea și semnul opririi. Astfel, înaripat mutatorii au aceleași proprietăți ca o elice cu pas reglabil. Deplasând în mod arbitrar centrul de control într-un plan paralel cu planul liniei de plutire, puteți schimba direcția vectorului de oprire în intervalul de la 0 la 360 de grade. Pentru a roti lamele și a deplasa centrul de control, se folosește o acționare mecanică, situată în carcasa propulsiei și controlată de un sistem hidraulic.

propulsia aripii

În ceea ce privește eficiența, precum și complexitatea și caracteristicile de greutate și dimensiune înaripat mutator inferior elicelor și, prin urmare, folosit ca propulsor eficient.

Se folosesc la navele a căror manevrabilitate este supusă unor cerințe sporite (remorchere, nave de pescuit, dragămine etc.).

MOTOARE DE DEBUT DE APĂ

propulsie cu jet de apă

propulsie cu jet de apă

Jet de apă mutator(jet de apă) este un rotor de pompă de apă plasat într-un canal de curgere a apei prin care apa este aruncată cu o viteză crescută de-a lungul axei elicei. Principalele avantaje ale unor astfel de propulsoare includ: o bună protecție împotriva deteriorărilor mecanice și capacitatea de a evita cavitația, protecția împotriva obiectelor care plutesc pe suprafața zonei de apă, mai puțin zgomot hidrodinamic în comparație cu propulsoarele cu șurub, ceea ce este foarte important pentru submarine. situat în interiorul sau în exteriorul carenei navei. Eficiența unui sistem de propulsie cu jet de apă depinde de forma conductelor de apă, de locația și designul prizei de apă.

Ele sunt de obicei folosite pe navele care operează în ape puțin adânci sau servesc ca propulsor pentru a îmbunătăți manevrabilitatea navelor.

propulsoare de tip pompă

propulsie tip pompă-jet

În general, submarinele au început să folosească un nou tip de propulsie - pump-jet, ceea ce înseamnă propulsie de tip pompă. Există două tipuri de ele:

-mutator tip pompă cu pre-răsucire - statorul (baza duzei) este situat în fața rotorului;

-mutator tip pompă cu spin-up ulterioară când rotorul este situat în fața statorului.

tipuri de propulsie cu reacție pompe

1) - rotor; 2) - duză; 3 - stator; 4) - baza duzei; 5) - stator-baza duzei;

Calitățile ambelor tipuri de propulsie sunt aceleași, dar mutator tipul de pompă cu pre-răsucire are caracteristici de cavitație mai bune, deși este structural mai complex.

propulsie cu hidrojet

Într-un sistem de propulsie cu hidrojet, energia aerului comprimat sau a produselor de ardere furnizate conductei de apă printr-o duză este utilizată pentru a accelera fluxul de apă. O trăsătură caracteristică a unor astfel de dispozitive este absența unei linii de arbore și a unui element de lucru mecanic. Sunt:

termic- flux direct (amestecul abur-apă se formează într-o cameră în care este alimentat abur sau gaz fierbinte, creând o forță motrice);

pulsand(tip piston cu o cameră de ardere gaz-apă pulsantă, cu o conductă reactivă gaz-apă de tip exploziv etc.);

ejectieși altele care folosesc energia gazului comprimat rece, accelerând curgerea amestecului apă-aer. Folosit în construcțiile navale civile.

CUM SE FAC ELICELE

Cel mai mult elice mari ajung la înălțimea unei clădiri cu trei etaje, iar fabricarea lor necesită abilități unice. Pe vremea când a fost creat nava cu aburi cu șurub " SS Marea Britanie„A durat până la 10 zile pentru a face matrițele pentru elice. Astăzi, datorită disponibilității tehnologiei informatice, un manipulator automat face acest lucru în câteva ore. Forma elicei este introdusă în computer, iar un burghiu cu diamant la capătul manipulatorului decupează o copie perfectă a lamei din blocuri uriașe de spumă cu o precizie de 1 mm. Un amestec de nisip și ciment este apoi plasat în modelul finit pentru a crea o impresie precisă. După ce betonul s-a răcit, matrița, formată din două jumătăți, este unită și se toarnă metalul topit la 3000 de grade. Elicea nu poate fi făcută din nimic. Elicea trebuie să fie suficient de puternică pentru a rezista la mii de tone de presiune fără a se coroda în apa de mare sărată. Cele mai comune materiale pentru elice sunt oțelul, alama și bronzul. ÎN ultimii ani Materialele plastice au început să fie folosite în același scop.

Un aliaj de metale neferoase pentru elice, numit " kunial" Are rezistența oțelului, dar rezistă mult mai bine la coroziune. Kunial poate rămâne în apă zeci de ani fără să ruginească. Pentru a oferi aliajului o precizie extremă, la 80% cupru trebuie adăugat 5% nichel și 5% aluminiu, precum și 10% alte metale. Topirea se efectuează la o temperatură de 3200 de grade.

După trecerea controlului de calitate, un „cocktail” de metale topite este turnat într-o matriță. Pentru a evita intrarea aerului în structură, metalul este turnat într-un flux uniform. După două zile mucegaiul se răcește. Lamele sunt apoi eliberate din matriță.

Eficiența unei elice depinde de forma netedă și raționalizată a palelor. Suprafața unei piese turnate este imperfectă și acoperită cu crustă de turnare. Un metru laser este utilizat pentru a determina grosimea stratului. După care stratul în exces se îndepărtează cu ajutorul unui tăietor din carbură de tungsten. Elicea este apoi lustruită până la o suprafață perfect netedă până la 1,6 micromm. Drept urmare, suprafața capătă netezimea sticlei.

Elice- produsul este pur individual si pentru fiecare vas sau nava moderna trebuie sa aiba o forma optima pentru a aluneca si a capta cantitatea necesara de energie, tinand cont de conditiile de functionare. Problema principală a tuturor elicelor este cavitația. Chestia este că sub apă, când se rotesc, pe lame apare o zonă. tensiune arterială scăzută, în care apa începe literalmente să fiarbă, chiar și la temperaturi scăzute. Prin urmare, elicele sunt testate pe standuri speciale, unde sunt selectați parametrii optimi de funcționare a elicei și se verifică unghiul corect al paletei.

Ce trist este, dar incredibil de frumos elice condamnat la munca grea, ascuns de ochii oamenilor sub valurile mării Astfel, de toate tipurile de existente mutatorii joacă un rol principal elice, și nu există niciun motiv să credem că se va găsi un înlocuitor mai eficient pentru acesta în următorii ani.

Afrikaans Albaneză Arabă Armenească Azerbaiară Belorusă Bulgară Catalană Chineză (simplificată) Chineză (tradițională) Croată Cehă Daneză Detectare limbă Olandeză Engleză Estonă Filipină Finlandeză Franceză Galiză Georgiană Germană Greacă Haitian Creole Ebraică Hindi Maghiară Islandeză Indoneziană Irlandeză Italiană Japoneză Coreană Latină Letonă Lituaniană Macedoneană Malaeză Malteză Norvegiană Persană Poloneză Portugheză Română Rusă Sârbă Slovacă Slovenă Spaniolă Swahili Suedeză Thai Turcă Ucraineană Urdu Vietnameză Galeză Idiș ⇄ Afrikaans Albaneză Arabă Armenă Azerbaiară Belarusiană Bulgară Catalană Chineză (simplificată) Chineză (tradițională) Croată Cehă Daneză Olandeză Engleză Estonă Filipină Finlandeză Franceză Galiză Georgiană Germană Greacă Haitian creolă ebraică hindi maghiară islandeză indoneziană irlandeză italiană japoneză coreeană letonă lituaniană macedoneană malaeză malteză norvegiană persă poloneză portugheză română rusă sârbă slovacă slovenă spaniolă suedeză thailandeză ucraineană urdu vietnameză galeză idiș

engleză (detectată automat) » rusă

Invenţia se referă la construcţiile navale, în special la sistemul de antrenare a elicei, precum şi la o metodă pentru asigurarea mişcării unei nave şi controlul cursului acesteia. Sistemul conține o unitate de putere azimutală (6) și mijloace de antrenare pentru rotirea azimutalului centrala electrica(6) în scopul conducerii navei pe cursă. Mijloacele de antrenare cuprind un motor electric (20) pentru rotirea unităţii de putere azimutale menţionate (6) printr-o transmisie de putere mecanică (40) conectată la motorul electric menţionat. Sursa de alimentare (30) furnizează energie motorului electric specificat (20) energie electrica. Modulul de control (34) controlează funcționarea motorului electric (20) prin controlul sursei de alimentare specificate (30). Sistemul include de asemenea un senzor (16) pentru determinarea poziţiei unghiulare a respectivei unităţi de propulsie azimutale (6). Modulul de control (34) este configurat pentru a procesa în comun comanda de direcție care vine de la dispozitivul de control al direcției (38) și informațiile de poziție despre poziția unghiulară provenind de la senzorul specificat (16) și cu capacitatea de a controla funcționarea dispozitivului specificat. motor electric (20) pe baza rezultatelor acestei prelucrări. Invenția are ca scop simplificarea proiectării sistemului de antrenare, creșterea eficienței și siguranței acestuia. 2 n. si 10 salariu, 5 bolnavi.

DOMENIUL TEHNIC Prezenta invenţie se referă la un sistem de antrenare a elicei pentru o navă de suprafaţă, şi în special la un sistem care include un sistem de propulsie care poate fi rotit în raport cu carena navei. Invenţia se referă, de asemenea, la o metodă de asigurare a mişcării unei nave şi de control al acesteia de-a lungul unui curs. nave, nave de război etc.), sunt antrenate de o forță utilă creată de o elice rotativă sau mai multe elice. Direcția navelor este de obicei controlată de un dispozitiv de direcție separat. instalațiile pentru asigurarea rotației acesteia includeau un motor de navă (centrală diesel, pe gaz sau electrică) situat în interiorul carenei navei. Conectat la motor este un arbore elice care trece printr-un dispozitiv cu tub de pupa, care asigură etanșarea elicei în punctul în care iese din carenă. Propulsorul în sine este situat la capătul opus al arborelui elicei, adică. la capăt departe de corp. Arborele elicei poate fi conectat la motorul navei fie direct, fie printr-un tren de viteze (cutie de viteze). Un design similar este utilizat pe majoritatea navelor de suprafață pentru a dezvolta forța necesară propulsării navei Recent, au început să apară nave cu arbori de elice în care motorul (de obicei electric), care asigură puterea necesară elicei, de-a lungul. cu angrenajele necesare, este situat în exteriorul navei carenei în interiorul unei camere speciale sau a unei gondole de putere, proiectată să se rotească în raport cu carena. O astfel de unitate poate fi desfășurată în raport cu carena, ceea ce înseamnă că poate fi folosită și în locul unui dispozitiv de direcție separat pentru conducerea navei (controlul cursului). Mai precis, nacela de putere care conține motorul este montată pe un tubular special sau pe alt arbore cu capacitatea de a se roti în raport cu carena navei; în acest caz, acest arbore trece prin fundul carcasei. O astfel de instalație pe navă este descrisă mai detaliat în brevetul finlandez nr. 76977, deținut de solicitantul acestei cereri. Astfel de instalații se numesc centrale electrice azimutale, iar solicitantul acestei cereri produce instalații azimutale de acest tip sub denumirea comercială AZIPOD. S-a constatat că, pe lângă avantajele care decurg din eliminarea unui arbore de elice lung și a unui dispozitiv de direcție separat, echipamentele de tipul descris oferă, de asemenea, un avantaj fundamental în ceea ce privește controlul direcțional al navei. De asemenea, s-a dovedit că se realizează economii de energie. Utilizarea suporturilor azimutale pe diferite nave de suprafață a devenit obișnuită în ultimii ani și este de așteptat ca popularitatea acestora să continue să crească, în conformitate cu soluțiile cunoscute, dispozitivele pentru rotirea suporturilor de nave azimutale au fost de obicei proiectate în așa fel încât. inelul dințat al cârmei sau o altă margine a cârmei este atașat de arborele tubular, care formează axa de rotație a instalației. Stocul este desfășurat folosind motoare hidraulice special adaptate pentru a interacționa cu stocul. Mișcarea de rotație a stocului poate fi oprită într-o poziție predeterminată atunci când nu sunt executate comenzi de direcție folosind respectivele motoare hidraulice. Din acest motiv, sistemul hidraulic menține întotdeauna presiunea de funcționare, chiar și atunci când vasul se mișcă în linie dreaptă. O soluție cunoscută folosește patru motoare hidraulice care sunt montate pentru a coopera cu janta rotativă. Sistemul de antrenare, care asigură presiunea hidraulică necesară acționării motoarelor hidraulice, conține, de asemenea, o pompă hidraulică și un motor electric care o antrenează în rotație. Pentru a crește fiabilitatea de funcționare a angrenajelor rotative, motoarele hidraulice pot fi grupate în două circuite hidraulice separate, fiecare dintre ele folosind propriile componente pentru a genera presiune hidraulică Utilizarea unui sistem hidraulic s-a datorat, în parte, faptului că hidraulica poate produce un cuplu destul de mare la o viteza de rotatie relativ mica, necesara pentru rotirea sistemului de propulsie azimutal. În plus, atunci când se utilizează sistemul hidraulic, conducerea navei prin rotirea sistemului de propulsie poate fi realizată destul de simplu și destul de precis folosind distribuitoare tradiționale de supape și alte componente hidraulice aferente. După cum sa menționat deja, unul dintre avantajele obținute în cazul utilizării hidraulicei este capacitatea de a opri rapid și precis mișcarea de balansare a centralei electrice într-o poziție dată. În acest caz, instalația poate fi ținută într-o astfel de poziție, ceea ce este considerat o condiție importantă pentru conducerea navei de-a lungul cursului. Cu toate acestea, s-a descoperit că o serie de probleme și dezavantaje sunt asociate cu sistemul hidraulic cunoscut, care în sine poate fi considerat eficient și fiabil. Pentru a implementa sistemul de întoarcere cunoscut, navele trebuie să fie echipate cu un sistem hidraulic special, costisitor și complex, inclusiv număr mare diverse componente, deși rotația în sine a elicei este asigurată de un motor electric. Aceasta, printre altele, înseamnă pierderea unei părți din câștig datorită utilizării mai eficiente a volumului intern al navei, realizată în cazul unui sistem de propulsie azimutal extern. În plus, sistemele hidraulice necesită întreținere și inspecție regulată și frecventă, ceea ce crește costurile de exploatare și poate duce chiar la scoaterea din funcțiune a navei în timp ce se desfășoară activitățile de întreținere. Un alt dezavantaj al sistemelor hidraulice este că acestea tind să curgă ulei sau alt fluid hidraulic, în special din diferite furtunuri, îmbinări și zone de etanșare. Pe lângă costurile suplimentare asociate cu scurgerile și, prin urmare, consumul suplimentar de lichid hidraulic, acest lucru creează și probleme de securitate și curățare mediu . În plus, scurgerile pot cauza probleme serioase de siguranță deoarece suprafețele umede cu lichid hidraulic devin alunecoase și, prin urmare, periculoase, iar scurgerile de lichid hidraulic pot crește riscul de incendiu. Presiunea internă într-un sistem hidraulic este destul de ridicată, așa că o scurgere într-un furtun poate duce la un flux subțire de ulei de înaltă presiune care poate cauza răniri grave personalului de service. În timpul funcționării sale, sistemul hidraulic poate crea un zgomot semnificativ, care, printre altele, înrăutățește condițiile de lucru ale personalului de exploatare. Acest zgomot este continuu deoarece sistemul trebuie să fie funcțional atâta timp cât barca este în mișcare. În plus, atunci când se utilizează un sistem hidraulic, mișcarea de rotire a centralei are loc numai la o viteză constantă (adică, o singură viteză). Cu toate acestea, există situaţii în care este de dorit să se asigure cel puţin încă o viteză de viraj. virajul centralei azimutale în raport cu carena navei. Una dintre problemele rezolvate de prezenta invenţie este eliminarea necesităţii utilizării unui sistem hidraulic separat şi evitarea tuturor problemelor asociate cu utilizarea unui astfel de sistem atunci când. rotirea unei centrale azimutale O altă problemă este de a rezolva problema creșterii fiabilității și eficienței echipamentelor utilizate pentru a implementa unitatea de propulsie azimutală, în comparație cu soluțiile cunoscute de către echipament la rotirea unității de propulsie azimutală, în comparație cu soluțiile cunoscute. O altă sarcină este de a dezvolta o soluție care vă permite să schimbați și/sau să reglați viteza unității de propulsie azimutală Un alt obiectiv este rezolvarea problemei reducerii riscul de mediu asociat cu funcționarea echipamentelor de rotire a unității de propulsie azimutală și creșterea nivelului general de curățenie și siguranță în comparație cu soluțiile cunoscute acționare electrică conectată direct, care este controlată de la un modul de control configurat să proceseze atât comenzile de conducere a navei, cât și informațiile provenite de la un senzor care determină poziția unghiulară a centralei azimutale. Mai precis, în conformitate cu prezenta invenție, un sistem de antrenare a elicei pentru asigurarea mișcării și controlului cursului unei nave de suprafață cuprinde o unitate de propulsie azimut, care include o nacelă electrică situată în afara carenei navei sub linia de plutire, un prim motor electric sau similar unitate de antrenare instalată în interiorul gondolei menționate pentru a asigura rotația elicei asociate cu gondola menționată și un ansamblu arbore asociat cu gondola menționată și care o poartă cu posibilitatea de a întoarce gondola în raport cu carena navei, precum și mijloace de antrenare pentru a asigura Rotația centralei electrice azimutale menționate în raport cu corpul navei menționate pentru a controla nava pe cursă în conformitate cu comanda de guvernare primită de la dispozitivul de guvernare al navei Mijloacele de antrenare cuprind un al doilea motor electric pentru rotirea numitului sistem de propulsie azimut printr-un tren de propulsie mecanic cuplat la al doilea motor electric. Sistemul mai cuprinde o sursă de energie pentru furnizarea de energie electrică celui de-al doilea motor electric şi un modul de control pentru controlul funcţionării celui de-al doilea motor electric prin controlul sursei de putere menţionate, modulul de control este configurat pentru a procesa în comun o comandă de direcţie provenind de la controlul respectiv al dispozitivului de direcție al navei și informații de poziție despre poziția unghiulară provenind de la senzorul specificat și cu capacitatea de a controla funcționarea celui de al doilea motor electric specificat pe baza rezultatelor procesării specificate dintre exemplele de realizare preferate ale invenției, mijloacele de antrenare sau transmisia de putere, prin intermediul cărora este asigurată rotația unității de putere azimutale, și include o jantă circulară dințată montată pe ansamblul arborelui, precum și un angrenaj, melc sau componentă de angrenaj similară configurată să interacționeze cu respectiva jantă dințată. în acest caz, rotaţia componentei angrenajului este realizată prin intermediul unei cutii de viteze instalată între janta de viteză şi al doilea motor electric rotația unității de putere azimut este oprită și menținută într-o poziție dată, precum și pentru a asigura o conexiune funcțională între acest mijloc de frânare și un modul de comandă în scopul transmiterii comenzilor de control către acest mijloc. Conform unui exemplu de realizare preferat, mijlocul de frânare prin care este controlată viteza de rotaţie este cuplat operaţional la un invertor de curent alternativ (invertor de curent alternativ) care face parte din sursa de alimentare. Mijloacele de frânare menţionate pot fi o frână, de exemplu una de frecare sau magnetică, realizată separat de cel de-al doilea motor electric. Rezolvarea problemelor prezentate de invenţie implică şi crearea unei noi metode de asigurare a mişcării şi controlului cursului unui vas de suprafaţă. Conform această metodă nava este propulsată de o unitate de propulsie azimutală care cuprinde o nacelă motorizată situată în afara carenei navei sub linia de plutire, un prim motor electric sau o unitate de antrenare similară montată în nacelă pentru a roti o elice asociată cu nacela menționată și un ansamblu arbore asociat cu nacela. nacela si sprijinirea cu posibilitatea de intoarcere a gondolei fata de carena navei. În acest caz, unitatea de putere azimutală este desfășurată în raport cu corpul navei specificate în conformitate cu comanda de guvernare venită de la dispozitivul de control al direcției principal al navei trăsătură distinctivă Metoda conform invenţiei este prezenţa în ea a următoarelor operaţii: prin intermediul unui senzor conectat funcţional la modulul de comandă, se determină poziţia unghiulară a unităţii de putere azimutale de-a lungul cursului, modulul de control prelucrează informaţiile conţinute în; comanda de direcție primită de la dispozitivul de control specificat și informații despre poziția unghiulară provenind de la senzorul specificat, pe baza rezultatelor procesării specificate, unitatea de putere azimutală este desfășurată printr-o transmisie de putere mecanică conectată la al doilea motor electric și electric puterea este furnizată celui de-al doilea motor electric, de asemenea, pe baza rezultatelor prelucrării specificate. Rotirea unității de putere azimutale este efectuată de preferință prin intermediul unei jante, angrenaj sau melc circular, configurate pentru a interacționa cu respectiva jantă. o cutie de viteze instalată între respectiva jantă de viteză și numitul al doilea motor electric. Este recomandabil să se alimenteze respectivul al doilea motor electric printr-un invertor de curent continuu, iar reglarea necesară a vitezei de rotație a numitei centrale electrice azimutale este efectuată prin reglarea corespunzătoare a puterii electrice. provenind de la invertorul DC specificat. În acest caz, oprirea rotației centralei azimutale specificate și/sau menținerea acesteia în poziția de desfășurare se realizează folosind un mijloc de frânare controlat de la invertorul DC. Într-una din variantele metodei propuse, frânarea virajului centralei azimutale specificate se realizează cu ajutorul unui generator electric conectat la centrala azimutală printr-o transmisie mecanică de putere, cu alimentarea energiei electrice generate. in acest caz la reteaua electrica. în acest caz, respectivul al doilea motor electric care funcționează în modul generator este utilizat ca generator electric. în plus, conform unui exemplu de realizare preferat al metodei conform invenției, procesarea comenzii de direcție și a informațiilor de poziție menționate în modulul de control este. realizat de un dispozitiv de procesare a datelor cum ar fi un microprocesor sau un modul de control al puterii. Prezenta invenţie oferă câteva avantaje semnificative. Datorită acesteia, devine posibilă abandonarea sistemului cunoscut bazat pe utilizarea hidraulicei și, prin urmare, eliminarea problemelor menționate mai sus asociate cu o astfel de utilizare. Economiile generale realizate prin utilizarea unui motor electric sunt semnificative și practic nu există cerințe de întreținere. Sistemul electric de strunjire este, de asemenea, foarte fiabil. Pe navele moderne, furnizarea de energie electrică nu este o problemă și este folosită în multe părți ale navei (în special, unitatea de propulsie azimutală conține și un motor electric). În consecință, necesitatea unui sistem hidraulic separat (costisitor) este eliminată. De asemenea, devine posibil să se utilizeze o acţionare electrică care asigură rotaţia unităţii de propulsie azimutală cu o viteză reglabilă. exemplu de exemple de realizare preferate şi cu referire la desenele însoţitoare, în care componente similare sunt indicate pe figuri diferite cu aceleaşi desemnări numerice. Figura 1 prezintă o diagramă schematică simplificată a unuia dintre exemplele de realizare a sistemului conform prezentei invenţii o diagramă bloc a sistemului conform figurii 1. Figura 3 prezintă o centrală electrică montată pe o navă. Fig este o diagramă a operaţiilor efectuate de sistemul de mişcare unghiulară din prezenta invenţie schema bloc, este prezentată una dintre opțiunile pentru sistemul de mișcare unghiulară din prezenta invenție. Figura 3 prezintă o unitate de propulsie azimut 6 situată pe o navă 9. Mai precis, Fig. 1 prezintă o unitate de propulsie azimut 6, care include o nacelă de putere etanșă. Un prim motor electric 2 (motor electric cu arborele elicei) este plasat în interiorul nacela 1. care poate fi orice motor adecvat de tip cunoscut. Motorul electric 2 este conectat într-o manieră cunoscută prin intermediul unui arbore de elice 3 cu o elice 4. Conform uneia dintre opțiunile alternative, în interiorul nacelei 1 menționate, poate fi prevăzută o antrenare prin angrenaj, care face parte din instalație și amplasată. între motorul electric specificat 2 și arborele elicei 4. Într-una dintre opțiuni, cu fiecare mai mult de o elice este conectată la o nacelă. Într-un astfel de caz pot exista, de exemplu, două elice, una situată în față și cealaltă în spatele nacelei. Gondola 1 menționată este instalată cu posibilitatea de rotație în jurul unei axe verticale și este conectată la carena navei, neprezentată în fig. 1 (vezi și fig. 3) prin intermediul unei unități de arbore 8 în esență verticală (lagărele acestei unități). nu sunt prezentate în Fig. 1, una dintre variantele de realizare alternative ale implementării sale este prezentată în brevetul finlandez nr. 76977, care este inclus în această cerere prin referinţă). Unitatea specificată 8 (care este în esență un arbore tubular al unei structuri tubulare) poate avea un diametru suficient de mare pentru a asigura serviciul motorului situat sub această unitate în nacelă, precum și trenului de viteze, care poate face parte din instalație. , iar arborele elicei. situat în jurul întregii circumferințe a unității de arbore specificate 8; este conectat la nodul specificat 8 pentru a-i transmite puterea necesară rotirea acestui nod în raport cu carena navei. Când ansamblul arborelui 8 se rotește, unitatea de putere 6 se rotește împreună cu acesta în exemplul de realizare prezentat în Fig. 1, setul de echipamente inclus în transmisia de putere 40 pentru rotirea jantei dințate specificate 10 include o roată dințată 12, o roată dințată conică. 14, cuplaj 24, reductor de viteză 22 şi al doilea motor electric 20, precum şi arbori 21, 23 între elementele numite. De asemenea, este prezentat un mijloc de frânare 26 montat pe un arbore 21 şi un ventilator pentru răcirea motorului 20. În exemplul de realizare ilustrat, mijlocul de frânare 26 este o frână cu disc cu o acţionare corespunzătoare. Trebuie remarcat faptul că, în contextul prezentei invenţii, nu toate componentele enumerate sunt o parte necesară a transmisiei specificate 40; în consecinţă, unele dintre ele pot fi omise sau înlocuite cu alte componente. Energia electrică este furnizată motorului 20 prin cablul 28 de la invertorul de curent continuu 30 (invertorul de curent alternativ), care funcţionează ca sursă de energie. Principiile de funcționare ale invertorului ar trebui să fie cunoscute unei persoane de specialitate în domeniu, astfel încât prezentarea lor nu este necesară. Este suficient să rețineți că principalele componente de putere ale invertorului sunt redresorul, circuitul intermediar DC și circuitul inversor. În prezent, invertoarele de curent alternativ sunt utilizate pe scară largă, inclusiv ca dispozitive de intrare pentru motoarele de curent alternativ. Ele sunt deosebit de eficiente pentru utilizarea în diverse acționări electrice controlate. Cele mai frecvente dintre invertoarele de curent continuu sunt invertoarele PWM, care folosesc modulația pe lățime a impulsurilor și care au un circuit de reglare a tensiunii intermediare Utilizarea unui invertor de curent continuu este eficientă, inclusiv pentru că vă permite să reglați viteza unghiulară a echipamentelor rotative incluse în. setul 40 şi, prin urmare, viteza de rotaţie a ansamblului menţionat este 8. Conform unui exemplu de realizare, sunt utilizate cel puţin două viteze diferite. Conform unui alt exemplu de realizare, viteza de rotaţie poate fi reglată într-un anumit interval de viteză, de exemplu de la 0 la viteza nominală de rotaţie. 32. Modulul de comandă specificat 34, la rândul său, este conectat funcțional la un dispozitiv de direcție, de exemplu, la un volan 38 instalat pe podul căpitanului sau altă parte corespunzătoare a navei. Comenzile de control al capului emise manual, de ex. prin rotirea volanului, sunt convertite, de exemplu, prin intermediul servomecanismelor analogice separate în comenzi de direcție. În conformitate cu o altă opțiune, comenzile de control folosind un convertor adecvat asociat cu volanul sunt convertite în semnale digitale de direcție, care sunt trimise prin linia 36 către modulul de control 34. Modulul de control specificat 34 utilizează informațiile conținute în comenzile de control al direcției. generat de volanul 36, pentru a controla invertorul de curent continuu. Invertorul, la rândul său, alimentează motorul cu 20 de curent. Rotirea rezultată a motorului (la o turație dată) în sensul acelor de ceasornic sau în sens invers acelor de ceasornic are ca rezultat o modificare dorită a poziției unghiulare a ansamblului arborelui 8 și, prin urmare, a unității de putere 6. Modulul de control 34 poate fi orice dispozitiv de procesare adecvat și /sau dispozitiv de control, un servo de direcție (de exemplu, așa-numitul servo analogic) sau alt dispozitiv adecvat capabil să proceseze comenzile de direcție și alte informații legate de direcție (care vor fi discutate mai târziu) și să controleze un invertor de curent continuu sau o putere similară modul bazat pe rezultatele prelucrării specificate Figurile 1 și 2 prezintă, de asemenea, un senzor de poziție unghiulară 16, conectat mecanic la unitatea de putere azimutală 6 (într-un caz particular, este instalat pe janta angrenajului 10) și proiectat pentru a determina unghiul de rotație al unității specificate 8. În acest scop, pot fi utilizați diverși senzori cunoscuți în sine. Astfel, senzorul 16 poate fi construit pe baza unui senzor foto-optic, așa-numitul selsyn, sau a unui senzor bazat pe sisteme de viziune automată sau computerizată capabile să măsoare unghiul de rotație. Trebuie remarcat faptul că tipul specific de senzor 16 nu are un impact semnificativ asupra implementării prezentei invenţii; este important doar ca senzorul utilizat să determine în mod fiabil direcţia în care este orientată unitatea de putere azimutală. Senzorul de poziţie unghiulară 16 are o conexiune funcţională 18 cu modulul de control 34 pentru a transmite semnale de poziţie către acest modul. Respectiva legătură 18 poate fi, de exemplu, un cablu sau o legătură radio. Sistemul conform invenţiei poate include de asemenea un convertor analog-digital (ADC) 35 pentru convertirea semnalului de poziţie analogic de la senzorul 16 într-un format digital care poate fi procesat de modulul de control 34 (dacă acel modul necesită o astfel de conversie). Controlul 34 este configurat pentru a procesa în comun în procesorul 33 sau într-un dispozitiv similar de procesare a datelor informațiile pe care le-a primit de la senzorul de poziție specificat 16 cu comenzile de direcție primite de la dispozitivul de control al direcției specificat 38 și cu capacitatea de a controla funcționarea PT pe baza rezultatelor obținute - un invertor 30 sau un modul de putere similar, așa cum este prezentat în Fig. 2. Figurile 1 și 2 prezintă mijloacele de frânare 26 deja menționate. Este conceput pentru a opri mișcarea de rotație a unității de putere 6 într-o poziție dată și pentru a menține unitatea într-o poziție fixă ​​atâta timp cât nu sunt emise comenzi de direcție. Funcționarea mijloacelor de frânare 26 menționate (în special, sincronizarea și forța în timpul frânării și menținerii) poate fi controlată datorită prezenței unei conexiuni funcționale între acest mijloc și modulul de control care controlează sistemul. Conform exemplului de realizare preferat prezentat în FIG. 2, funcţionarea mijloacelor de frânare 26 este controlată de inversorul DC 30, care la rândul său primeşte comenzi de direcţie de la modulul de control 34. Opțiunea descrisă pentru asigurarea frânării vă permite să utilizați și informațiile provenite de la senzorul 16 pentru a controla frânarea. Ca urmare, orientarea elicei, adică. direcția de propulsie care asigură mișcarea navei poate fi reglată cu mare precizie Mijloacele de frânare pot fi o frână mecanică de frecare (în special, o frână cu disc sau tambur, saboți de frână) sau o frână magnetică, care poate fi amplasată în. o parte adecvată a pachetului de echipamente de transmisie a puterii 40 sau chiar asigura frânarea/reținerea direct la ansamblul arbore 8 al centralei electrice 6. În conformitate cu una dintre alternativele posibile, respectiva cutie de viteze 22 sau angrenajul care interacționează direct cu janta dințată 10 este concepute astfel încât să asigure frânarea oricărei mișcări unghiulare care emană de la unitatea de putere 6, dar contribuie la mișcarea de rotație care emană de la respectivul motor 20. Cu alte cuvinte, aceste componente sunt proiectate în așa fel încât să permită transmiterea rotației. mișcare într-o singură direcție opțiune posibilă este de a folosi motorul 20 însuși pentru frânare/reținere. În acest caz, folosind numitul invertor de curent continuu 30 și numitul modul de control 34, forța generată de motorul 20 este controlată astfel încât să se obțină efectul de frânare/reținere controlat dorit. . Forța de frânare/reținere poate fi asigurată în întregime de motorul 20. În mod alternativ, motorul poate genera doar o fracțiune din forța de frânare/reținere necesară. În acest caz, frânarea este finalizată folosind mijloace de frânare separate. În acest din urmă caz, se realizează o reducere a forței de frânare pe care trebuie să o dezvolte frâna mecanică. Conform unui alt exemplu de realizare, respectivul motor electric 20 funcționează ca generator în timpul frânării, energia electrică generată în timpul frânării fiind furnizată rețelei electrice. Este recomandabil ca reteaua electrica a fost aceeași rețea care furnizează energie mașinii electrice incluse în echipament atunci când funcționează ca motor electric. Figura 4 prezintă o variantă a sistemului conform invenției, având ca scop obținerea celei mai compacte și simple structuri. Aşa cum este prezentat în fig. 4, respectiva jantă de viteză 10 este antrenată în rotaţie de către un melc 12 cuplat direct la respectivul angrenaj 22. Totuşi, trebuie remarcat faptul că, deşi exemplele de realizare prezentate în fig 12 pentru a asigura rotirea acestuia folosirea unei jante dinţate este opţională. Sunt posibile și alte soluții care asigură transferul de putere de la motorul specificat la nodul specificat 8. Astfel de soluții, de exemplu, includ utilizarea unui motor electric, a cărui înfășurare a statorului acoperă perimetrul nodului arborelui 8. În acest caz, transmisia de putere se referă la orice mijloc care asigură transmiterea puterii de la motorul specificat la nodul specificat 8. Figura 4 ilustrează, de asemenea, un alt exemplu de realizare a senzorului. Această variantă de realizare utilizează un senzor fără contact 16 instalat aproape de, dar totuşi separat de, ansamblul arborelui centralei electrice. Senzorul detectează marcaje distribuite pe periferia ansamblului arborelui şi, pe baza acestor informaţii, generează un semnal de poziţie. Fig. În conformitate cu principiile invenției, propulsia navei este asigurată prin intermediul unui sistem de propulsie azimutal. Orientarea (direcția de direcție) a centralei este monitorizată de un senzor. Informațiile care provin de la senzor pot fi utilizate în format analog sau, dacă este necesar, convertite în formă digitală. Până la primirea unei noi comenzi de schimbare a cursului, se menține poziția unității de propulsie azimut corespunzătoare ultimei comenzi primite de la puntea căpitanului. Dacă analiza informațiilor despre poziție indică necesitatea corectării poziției (datorită abaterii de la curs dat, alunecarea în frână sau orice alte motive), poate fi efectuată automat Când este necesară întoarcerea navei, comanda corespunzătoare este trimisă la modulul de control. Această comandă este procesată în modulul de control conform ordinii stabilite. Aceasta utilizează cele mai recente informații de poziție primite de la senzor. La finalizarea acestei procesări, modulul de control emite o comandă de rotire a centralei azimutale către componentele corespunzătoare ale sistemului conform invenţiei, care include motorul electric. Motorul electric este controlat prin controlul unei surse de alimentare, cum ar fi un invertor. Rotirea motorului electric astfel asigurată printr-o transmisie mecanică este transformată într-o tură dată a centralei azimutale; ca rezultat, nava își schimbă cursul în consecință. Astfel, prezenta invenție furnizează un sistem și o metodă care oferă o nouă soluție la problema controlului direcției pentru o navă echipată cu un sistem de propulsie azimutal. Această soluție elimină o serie de dezavantaje inerente în stadiul tehnicii și are avantajele unui design simplificat, eficiență sporită, ușurință în operare și siguranță. Trebuie remarcat faptul că exemplele de realizare descrise ale prezentei invenţii nu limitează domeniul de aplicare al acesteia protectie juridica, care este definit de revendicări. Dimpotrivă, revendicările acoperă toate modificările, echivalentele și alternativele care se încadrează în principiile și domeniul de aplicare al invenției așa cum sunt definite de revendicări.

Formula inventiei

1. Un sistem de antrenare a elicei pentru asigurarea mișcării unei nave de suprafață și controlul acesteia de-a lungul cursului, care conține o unitate de putere azimut (6), care include o nacelă electrică (1) situată în afara carenei navei sub linia de plutire, o primă electrică motor (2) sau o unitate de antrenare similară, o unitate instalată în interiorul gondolei menționate pentru a asigura rotația elicei (4) conectată la gondola menționată și un ansamblu arbore (8) conectat la gondola menționată și care o poartă cu posibilitatea de a întoarce gondola în raport. la carena navei (9), mijloace de antrenare pentru asigurarea virajului unitatea de putere azimut specificată (6) în raport cu carena navei specificate (9) pentru conducerea navei de-a lungul cursului în conformitate cu comanda de guvernare venită de la dispozitivul de conducere a navei (38), caracterizat prin aceea că mijloacele de antrenare menționate conțin un al doilea motor electric (20) pentru rotirea unității de putere azimutale (6) printr-o transmisie mecanică a puterii (40) conectată la al doilea motor electric menționat, în care sistemul suplimentar cuprinde o sursă de energie (30) pentru furnizarea de energie electrică celui de-al doilea motor electric (20), un modul de control (34) pentru controlul funcționării celui de-al doilea motor electric (20) prin controlul sursei de energie (30), un senzor ( 16) cuplată operațional la modulul de comandă (34) menționat pentru determinarea poziției unghiulare a unității de putere azimutale menționate (6), în care modulul de control (34) este configurat pentru a procesa în comun o comandă de direcție care vine de la dispozitivul de conducere a navei (38) și informaţii de poziţie despre poziţia unghiulară provenind de la senzorul menţionat (16) şi cu capacitatea de a controla funcţionarea celui de-al doilea motor electric (20) menţionat pe baza rezultatelor procesării menţionate.2. 2. Sistem de antrenare a elicei conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că transmisia mecanică de putere include o jantă circulară (10) conectată la ansamblul arborelui (8), o roată dinţată sau melcă (12) configurată să interacţioneze cu respectiva jantă dinţată şi o cutia de viteze (22) montată între respectiva jantă de viteză și numitul al doilea motor electric (20).3. 3. Sistem de antrenare a elicei conform revendicării 1 sau 2, caracterizat prin aceea că sursa de alimentare (30) menţionată conţine un inversor de curent alternativ (invertor de curent continuu). 4. Sistem de antrenare a elicei conform revendicării 3, caracterizat prin aceea că conţine un mijloc de frânare (26) conectat funcţional la numitul invertor de curent continuu pentru transmiterea comenzilor de control către mijloacele de frânare (26). 5. Sistem de antrenare a elicei conform revendicării 4, caracterizat prin aceea că mijlocul de frânare (26) este o frână, de exemplu o frână de frecare sau magnetică, realizată separat de al doilea motor electric. O metodă de asigurare a mișcării și controlului direcției unei nave de suprafață, conform căreia nava este condusă prin intermediul unei unități de putere azimut (6) care conține o nacelă electrică (1) situată în afara carenei navei sub linia de plutire, un prim motor electric (2) sau o unitate de antrenare similară instalată în interiorul gondolei specificate pentru a asigura rotația elicei (4) asociată cu gondola specificată și ansamblul arborelui (8) asociat cu gondola specificată și care îl poartă cu posibilitatea de a întoarce gondola față de carena navei (9), în timp ce unitatea de putere azimutală specificată (6) este desfășurată în raport cu carena navei specificate (9) în conformitate cu comanda de guvernare venită de la dispozitivul de conducere a navei (38), caracterizată prin aceea că poziția unghiulară a unității de putere azimutale este determinată prin intermediul unui senzor (16) conectat funcțional la modulul de comandă (34) (6) de-a lungul cursului, în modulul de comandă (34) informațiile conținute în comanda de direcție primite de la dispozitivul de control specificat (38) și informații despre poziția unghiulară provenind de la senzorul specificat (16) sunt procesate, pe baza rezultatelor procesării specificate produse în modulul de control specificat (34), implementați unitatea de putere azimutală specificată (6) printr-o transmisie de putere mecanică (40) asociată cu cel de-al doilea motor electric specificat (20) și să furnizeze energie electrică celui de-al doilea motor electric (20) specificat, de asemenea, pe baza rezultatelor prelucrării specificate.7. 7. Metodă conform revendicării 6, caracterizată prin aceea că rotirea unității de putere azimutale menționate (6) este efectuată prin intermediul unei jante dintate circulare (10), a unei roți dințate sau melcate (12) configurate să interacționeze cu respectiva jantă dințată și o cutie de viteze (22) instalată între respectiva jantă dinţată şi numitul al doilea motor electric (20).8. 8. Metodă conform revendicării 6 sau 7, caracterizată prin aceea că al doilea motor electric menţionat este alimentat printr-un inversor de curent continuu, iar reglarea necesară a vitezei de rotaţie a unităţii de putere azimutale menţionate (6) este realizată prin reglarea în mod corespunzător a puterii electrice provenite de la a spus DC inverter.9. 9. Metodă conform revendicării 8, caracterizată prin aceea că oprirea rotaţiei respectivei unităţi de putere azimutale (6) şi/sau menţinerea acesteia în poziţia de desfăşurare se realizează cu ajutorul unui mijloc de frânare (26) controlat de la invertorul de curent continuu. 10. Metodă conform oricăreia dintre revendicările 6 până la 9, caracterizată prin aceea că procesarea comenzii de direcţie şi a informaţiilor de poziţie menţionate în modulul de control este efectuată de un dispozitiv de procesare a datelor cum ar fi un microprocesor sau un modul de control al puterii 11 . 11. Metodă conform oricăreia dintre revendicările 6-10, caracterizată prin aceea că frânarea virajului centralei azimutale specificate este efectuată cu ajutorul unui generator electric conectat la centrala azimutală (6) printr-o transmisie mecanică de putere ( 40), cu alimentarea rețelei electrice a energiei electrice generate în acest caz.12. 12. Metodă conform revendicării 11, caracterizată prin aceea că numitul al doilea motor electric (20) care funcţionează în modul generator este utilizat ca generator electric.

Brevete similare:

Propulsoare ale navelor mici, clasificare și structură de bază.

Când se începe studierea propulsoarelor de nave existente, este necesar să se definească acest concept. Propulsia navei- acesta este un dispozitiv pentru transformarea muncii centralei unei nave în tracțiune, asigurându-i mișcarea înainte. Forța de propulsie este generată din cauza forțelor reactive care apar atunci când mediul de lucru este aruncat în direcția opusă direcției mișcării înainte a navei. Pe baza naturii mediului de lucru, propulsoarele sunt în prezent împărțite în mod convențional în hidraulice ( mediu de lucru- apa), aer (aer) si jet gaz-apa (amestec apa-aer). La rândul lor, propulsoarele hidraulice sunt împărțite în palete (vâsle, elice, plăci de roți cu palete etc.) și fără pale (propulsoare cu reacție de gaz). Un loc intermediar în această clasificare este acordat sistemului de propulsie cu jet de apă.

Propulsoarele hidraulice sunt utilizate pe scară largă pe toate navele cu deplasare, propulsoarele aeriene - pe navele de mare viteză, cum ar fi hovercraft și ekranoplanes. Dintre propulsoarele enumerate, manualul examinează mai detaliat elicea (ca principal dispozitiv de propulsie folosit pe nave) și propulsia cu jet de apă. Forța de propulsie este generată din cauza forțelor reactive care apar atunci când mediul de lucru este aruncat în direcția opusă direcției mișcării înainte a navei. După caracter

mediu de lucru, propulsoarele sunt în prezent împărțite în mod convențional în hidraulice (mediu de lucru - apă), aer (aer) și cu jet de gaz (amestec apă-aer). La rândul lor, propulsoarele hidraulice sunt împărțite în palete (vâsle, elice, plăci de roți cu palete etc.) și fără pale (propulsoare cu reacție de gaz). Un loc intermediar în această clasificare este acordat sistemului de propulsie cu jet de apă. Propulsoarele hidraulice sunt utilizate pe scară largă pe toate navele cu deplasare, propulsoarele aeriene - pe navele de mare viteză, cum ar fi hovercraft și ekranoplanes. Dintre dispozitivele de propulsie enumerate, manualul examinează mai detaliat elicea (ca principal dispozitiv de propulsie utilizat pe nave) și sistemul de propulsie cu jet de apă.

În paragraful anterior, am spus că există cinci tipuri principale de centrale electrice pe o navă și fiecare dintre ele este caracterizată de propria sa schemă de arbore, adică. un sistem mecanic pentru transmiterea rotației arborelui cotit al motorului către elice (elice). Să considerăm în ordine (Fig. 107):

1. Nava este echipată cu un motor convențional staționar convertit de mare viteză, care este situat în centrul cockpitului, în zona cadrului din mijlocul navei. Arborele cotit este conectat printr-o cutie de viteze (pentru a reduce viteza) printr-un arbore elice drept cu o elice (diagrama arborelui liniar). Instalarea este ușor de întreținut, eficientă, simplă și nu necesită soluții suplimentare de proiectare.

2. Același motor se află la pupa navei. Odată cu această aranjare, se pierd o serie de avantaje și apar altele noi (spațiu în cockpit, zgomot redus în cabină Un dezavantaj major este tăierea constantă a pupei și nevoia de a folosi o cutie de viteze unghiulară (în formă de V). sau proiectarea arborelui unghiular).

3. Schema de arbore cu un sterndrive (angrenaj în formă de Z) care combină avantajele unui motor staționar și a unui PLM (putere mare a motorului, navigabilitate bună, înclinarea coloanei la lovirea unui obstacol, ușurința de lucru cu elicea și întreținerea coloană, evacuarea gazelor în apă etc.) are un dezavantaj major - costul ridicat.

4. Folosirea unui sistem de propulsie cu jet de apă ușurează viața navigatorului datorită absenței oricăror părți care iese sub chila navei, dar o complică destul de mult din cauza modificărilor în performanța navei și, mai ales, a deteriorării. în controlabilitate. Motorul este instalat puțin mai departe de pupă decât în ​​cele două cazuri anterioare, ceea ce reduce trimurile la pupa, eliminând nevoia de cuplare și ambreiaj de marșarier.

5. Linia de arbore a motoarelor exterioare a bărcii are o formă de L, în care motorul este conectat la unitatea de propulsie (elice) printr-o cutie de viteze folosind un intermediar, așa-numitul. bară de torsiune, arbore (arc). PLM nu ocupă spațiu util în cockpit, este ușor de întreținut și este destul de ieftin

Într-un număr de opțiuni de arbore luate în considerare, cutiile de viteze utilizate permit inversarea simultană a elicelor - schimbând sensul de rotație în sens opus. In general, inversarea se realizează în trei moduri: prin inversarea motorului principal, cuplarea marșarierului și inversarea propulsiei în sine. Marşarier motor principal- schimbarea sensului de rotație al arborelui cotit al motorului în sens opus și, în consecință, schimbarea direcției de împingere a elicei. Această inversare este asigurată de dispozitivul de inversare al motorului însuși, a cărui parte principală este un arbore cu came mobil, care asigură o anumită secvență de alimentare cu combustibil a cilindrilor, în urma căreia arborele cotit al motorului începe să se rotească în sens opus. . Treapta marşarier- aceasta este o roată dințată cu ajutorul căreia sensul de rotație al arborelui elicei (arborele elicei pe care este montată elicea se numește arborele elicei) se schimbă în sens opus în timp ce sensul de rotație al arborelui cotit al motorului rămâne neschimbat

Inversarea se realizează prin reductoare reversibile, transmisie hidraulică sau cuplaje, care fac posibilă deconectarea unei părți a cutiei de viteze cu un sens de rotație și conectarea acesteia cu alta. Pe bărci, se folosesc cutii de viteze marșarier (ambreiaj reversibil) - un mecanism special care asigură o schimbare a direcției de rotație a arborelui elicei navei, menținând în același timp același sens de rotație a arborelui cotit al motorului navei cu includerea unei cutii de viteze în proiectarea pentru a reduce sau multiplica pentru a crește numărul de rotații ale arborelui. Cutia de viteze marșarier este conectată la arborele cotit prin conexiuni cu flanșă printr-un arbore intermediar sau direct (vezi Fig. 108), arborele antrenat este conectat la arborele elicei. Cavitatea cutiei de viteze este umplută cu ulei, pentru a verifica prezența și nivelul căruia există un indicator de nivel (rigla de măsurare). Propulsie inversă- schimbarea directiei de tractiune creata de elice se asigura prin rotirea palelor elicelor cu pas controlabil (CPP).

Elice- un dispozitiv care transformă rotația arborelui motorului într-un opritor - forța care împinge nava înainte. Este format dintr-un butuc și mai multe (două sau mai multe) lame. Lama elicei unei nave este un profil hidrodinamic care funcționează la un anumit unghi de înclinare față de curgerea apei, eliminându-l și creând astfel o împingere. Lama are o margine de intrare și de ieșire

Orez. 108. Două tipuri de angrenaje unghiulare pentru un motor staționar:

a - cu un arbore de transmisie intermediar scurt;

b - fixat pe motor.

și suprafața de lucru (descărcare). Esența fizică a funcționării unei elice este destul de simplă - la rotire, se formează un vid pe suprafața palelor sale orientate către mișcarea vasului și se formează o presiune crescută a apei pe suprafețele orientate în spate. Diferența de presiune creează o forță, una dintre componentele căreia mișcă nava înainte. Împingerea depinde în mare măsură de unghiul de atac al profilului lamei. Valoarea optimă a acestui unghi pentru bărcile de mare viteză este de 4 - 8°.

Concepte de bază atunci când se analizează subiectul și caracteristicile unei elice:

Pasul șurubului- deplasarea geometrică (distanța) a oricărui punct al palei de-a lungul axei pentru o rotație completă a elicei, cu condiția ca aceasta să o facă într-un mediu relativ solid.

Diametrul șurubului- diametrul cercului în care sunt înscrise paletele elicei îndreptate (Fig. 109)

Raportul de trepte- raportul dintre pasul șurubului și diametrul

Raportul de disc- raportul dintre suprafața palelor îndreptate (fără butuc) și zona discului, al cărui diametru este egal cu diametrul elicei (Fig. 111). Rapoartele pasului și discurilor sunt principalii parametri ai caracteristicilor hidrodinamice ale elicei, care determină gradul de utilizare a puterii motorului și atingerea vitezei maxime posibile de către navă. Fiecare elice de o anumită dimensiune și pas fix are propria sa caracteristică de elice. În principiu, fiecare cocă și motor de navă trebuie să aibă propria elice optimă. Procesul de calcul al unei elice este complex și se bazează pe utilizarea graficelor și diagramelor existente pentru determinarea diametrului și pasului elicei în funcție de puterea pe arbore. Pentru sarcini ușoare și viteze mari, este de obicei selectată o elice cu două pale, pentru sarcini normale (pe bărci) - cu trei lame, pentru sarcini grele și viteze mici - cu patru lame. Utilizarea unei elice cu cinci pale reduce semnificativ vibrațiile.

Alunecarea șurubului- un fenomen care apare atunci când o elice funcționează într-un mediu de apă sub sarcină și este diferența dintre pasul calculat al elicei și distanța reală parcursă pe rotație. Alunecarea este aproape niciodată mai mică de 15% din pasul elicei, în majoritatea cazurilor este de 30%, uneori aproximativ 45-50% din pasul elicei.

Eficiența elicei (eficiență)– raportul dintre puterea utilizată util și puterea consumată a motorului depinde în principal de diametrul și viteza de rotație a elicei. Eficiența este o evaluare a eficienței elicei valoarea maximă poate ajunge la 70-80%, la navele mici 45-50%. Cunoașterea eficienței elicei este necesară pentru a calcula viteza proiectată a navei. Eficiența elicelor este, de asemenea, calculată folosind numeroase grafice și diagrame, pe baza cărora este factorul de putere (factorul de sarcină) - raportul dintre produsul puterii motorului dat elicei prin frecvența de rotație a acesteia și viteza de avans a elicei. în fluxul asociat

Majoritatea elicelor funcționează cu factori de sarcină care variază de la 1 la 10. Structura factorului de sarcină arată că puterea scăzută a motorului, turația scăzută și turația mare duc la o eficiență ridicată a elicei. Direcția de rotație a elicei (Fig. 110) în navigație (dreapta - în sensul acelor de ceasornic, stânga - în sens invers acelor de ceasornic) instalati privind de la pupa la prova când elicea funcționează în mișcare înainte și este determinată numai pentru mișcarea înainte.

Cavitația- fenomenul de „fierbere” a apei și formarea de bule de abur pe partea de aspirare a palei elicei. Când bulele se prăbușesc, se creează presiuni locale enorme, ceea ce face ca lama să se ciobească. În timpul funcționării pe termen lung, aceste distrugeri ating valori mari, care afectează negativ funcționarea șurubului. A doua etapă a cavitației este apariția unei cavități continue pe lamă, care uneori se poate închide chiar și dincolo de limitele sale.

Forța dezvoltată de elice scade din cauza creșterii puternice a rezistenței și a distorsiunii formei palelor. Atunci când pasul și diametrul elicei se modifică mai mult sau mai puțin decât valorile optime, apar momente în care motorul fie nu poate roti elicea la o viteză mai mare (nu dezvoltă puterea nominală), fie, dimpotrivă, nu numai că se dezvoltă, dar depășește cu ușurință viteza nominală a arborelui cotit și, deoarece opritorul elicei este mic, nava încă nu dezvoltă viteză mare. În acest caz, conceptele intră în vigoare usoara (grea)șurub, care se numără și printre caracteristicile șurubului, o. care au fost menționate mai sus.

Elicele sunt realizate din bronz, alamă, oțel inoxidabil și carbon și fontă. Plasticul este folosit pentru elicele navelor mici. Șuruburile metalice sunt turnate și apoi finisate (prelucrate).

Problema luării în considerare a rezistenței la schimbare a carenei navei atunci când sarcina acesteia se modifică sau mai mult utilizare eficientă motorul în aceste condiții poate fi rezolvat cu succes prin folosirea unei elice cu pas variabil (elice cu pas variabil, a nu se confunda cu o elice cu pas variabil - CPS). Butucul elicei este metalic, palele interschimbabile sunt din rasini poliamida (butucul elicei a fost realizat recent din acestea). Lamele au degete fixate rigid (Fig. 112), care trec în găurile de la capătul nasului butucului 6 și se potrivesc în canelurile dispozitivului de antrenare 4, care are o scară de măsurare.

Când orice paletă se rotește în jurul axei sale, toate palele se rotesc simultan în direcția de creștere (scădere) a pasului elicei. Paletele sunt asigurate în poziția selectată cu piulița 3. Bucșa 5 are un diametru interior egal cu diametrul arborelui elicei motorului. Șurubul este asigurat de mișcarea axială în bucșă prin piulița 3 și șurubul de blocare 8. Operația de schimbare a pasului durează 3-5 minute cu pricepere și nu necesită apropierea de mal și îndepărtarea șurubului. Pentru Vikhr PLM, astfel de elice au fost produse de șantierul naval al Mării Negre.

Canotaj șuruburi cu pas reglabil Se disting prin complexitatea dispozitivului, un butuc masiv și un cost ridicat, deoarece rotația palelor pentru a schimba pasul elicei se efectuează de la distanță, în timpul funcționării (rotație). Astfel de elice au fost discutate atunci când am vorbit despre schimbarea modului de mișcare a navei de la „înainte complet” la „oprire” și „înapoi complet” doar cu ajutorul unui dispozitiv de propulsie. Avantajele unei elice rotative: capacitatea de a utiliza întreaga putere a motorului în diferite moduri de mișcare a navei și de a obține întreaga gamă de viteze fără a schimba direcția și viteza de rotație a arborelui elicei; economisind combustibil și crescând durata de viață a motorului. Dezavantajele elicelor rotative: complexitatea designului, reducerea Eficiența motorului datorita dimensiunii marite a butucului si deformarii profilului paletelor atunci cand acestea se rotesc la moduri de functionare intermediare, randament scazut in sens invers. Pentru a crește eficiența elicei pe navele cu deplasare grea, este adesea folosită duză profilată inel(Fig. 113), care este un inel închis cu un profil plat-convex. Zona secțiunii de intrare a duzei este mai mare decât zona de ieșire, șurubul este instalat în cel mai îngust loc și cu. un interval minim (0,01 D al șurubului) între marginea lamei și suprafata interioara duze Când șurubul funcționează, debitul aspirat crește viteza datorită scăderii zonei de curgere a duzei, ca urmare a cărei alunecare a șurubului scade. Se pune un accent suplimentar pe duza în sine (datorită fluxului de apă în jurul ei, similar cu o aripă). Actiunea unui sistem de propulsie cu jet de apa se bazeaza pe binecunoscuta lege a lui Newton: masa de apa aruncata de dispozitivul de propulsie in pupa creeaza, sub forma unei reactii, presiune persistenta care misca vasul inainte.

Propulsie cu jet de apă (tun cu apă) poate fi imaginată ca o pompă puternică care preia apa de sub fund și o aruncă în spatele traversei de la o duză de deasupra apei. Un jet de apă diferă de o elice doar prin aceea că elicea (roata pompei) este instalată într-o conductă din interiorul vasului. În acest caz, se efectuează conducerea navei și deplasarea în marșarier în diverse moduri. Metoda noastră de control cea mai aplicabilă este de a roti jetul în duza de ieșire folosind un dispozitiv de direcție reversibil cu două foi, format din două plăci plate (cârme) conectate între ele și articulate pe o cutie reversibilă. În acest caz, atunci când se deplasează înainte, cârmele sunt deplasate paralel între ele, schimbând direcția jetului ejectat într-o direcție sau alta, atunci când se deplasează înapoi, nava nu este controlată; Este posibilă utilizarea unei duze rotative și a unui amortizor de inversare, precum și a unui jet de apă rotativ (Fig. 114), care mărește semnificativ manevrabilitatea navei. Jeturile de apă sunt utilizate în principal pe bărci ușoare de mare viteză, unde puterea mare este combinată cu greutatea ușoară a bărcii.

Elice sunt foarte rar utilizate pe vase mici din cauza eficienței scăzute, dimensiuni mariși un număr mare de alte neajunsuri și probleme pe care proiectanții le întâmpină atunci când proiectează o navă cu o astfel de propulsie. Elicele sunt indispensabile la fabricarea navelor amfibii (Fig. 115, 116), hovercraft, i.e. astfel de nave pentru care suprafața de bază poate fi o mlaștină, zăpadă, gheață, nisip neted etc. Cele mai frecvent utilizate elice sunt elicele cu două pale. Există formule corespunzătoare pentru calcularea forței elicei, lățimea palei, pasul, diametrul și alte caracteristici ale elicei. Elicele pentru bărci sunt cel mai adesea din lemn, lipite din șipci.

Terminând subiectul propulsoarelor și rezumând pe scurt, putem spune că viteza maximă, cea mai mare eficiență și fiabilitate, precum și cea mai mare forță a propulsoarelor existente este creată de elice. Cele mai mici pierderi de pescaj și materiale pentru comandantul de barca la atingerea solului sunt obținute atunci când se utilizează propulsoare cu jet de apă, iar instalarea simplificată și ușurința de întreținere sunt posibile atunci când se utilizează motoare exterioare și sterndrive.

Pentru ca o navă să se deplaseze cu o viteză constantă, trebuie să i se aplice o forță motrice egală cu forța de rezistență la această viteză și în sens opus. În unele cazuri, această forță este creată prin remorcare, dar cel mai adesea prin dispozitive speciale numite propulsoare de nave.
În conformitate cu tradițiile consacrate, termenul „propulsie a navei”, ca și o serie de altele similare, înseamnă atât aceste dispozitive, cât și știința (secțiunea teoriei navelor) care le studiază.
Transportul pe Pământ a existat de câteva milenii, dar pe vremea navigației (și a vâslei) navelor nu exista știință despre viteza navelor. Viteză nave cu vele depinde de viteza vântului, de asemenea, navele cu vâsle nu necesitau niciun calcul. Necesitatea urgentă de a efectua calcule de propulsie a apărut abia atunci când motoarele mecanice (motoarele cu abur) au început să fie folosite pe nave.
Aparent, primele dispozitive de propulsie folosite pe plute și pe ambarcațiuni simple similare au fost un stâlp și o vâslă. Navele din antichitate erau preponderent vâslate, iar cele mai mari dintre ele aveau vâsle dispuse pe trei rânduri, numărul lor total ajungea la 300, lungime - 15 m, până la 7 persoane lucrau la o vâslă. Viteza unor astfel de nave era de aproximativ 5 noduri. Navele cu vâsle au atins apogeul cu multe secole în urmă. În prezent, vâslele sunt folosite ca propulsie principală doar pe navele sportive, bărcile de muncă și de salvare și alte nave mici.
Un alt dispozitiv de propulsie antic a fost vela, uneori în combinație cu vâsle. Navele cu pânze s-au dovedit a fi mai avansate; mediu extern- aer, fara a necesita amplasarea unui numar mare de vaslari. Primele nave cu vele se puteau mișca odată cu vântul, dar pe măsură ce echipamentul de navigație s-a îmbunătățit, oamenii au învățat să vireze și să se miște în direcția necesară, indiferent de direcția vântului. Navele cu pânze au atins apogeul pe la sfârșitul secolului al XIX-lea, viteza lor în vânt favorabil a atins 20 de noduri. Dar apariția și dezvoltarea instalațiilor mecanice pe nave au dus la o tranziție treptată de la nave cu vele la nave cu aburi. Vela s-a păstrat pe vasele de sport și antrenament ca principală, pe vase de pescuit, unele de cercetare etc. - ca dispozitiv auxiliar de propulsie.
În ultimele decenii, industria mondială a construcțiilor navale a cunoscut un interes din ce în ce mai mare pentru pânze ca tip principal sau, mai des, suplimentar, de propulsie. Acest interes se datorează a două motive principale: posibilitatea de a economisi combustibil la prețuri mari și respectarea mediului. Utilizarea platformelor de navigație face posibilă reducerea semnificativă a puterii motorului principal (diesel) fără o pierdere semnificativă de viteză. Realizări stiinta moderna vă permit să mecanizați instalarea și curățarea pânzelor, controlați-le pentru a obține cea mai mare viteză cursă în direcția necesară, reduceți greutatea cu suficientă rezistență și durabilitate. În diverse țări constructoare de nave, precum și în Rusia și Ucraina, au fost dezvoltate sisteme de navigație pentru nave, inclusiv cele de mare deplasare, dar este prematur să vorbim despre utilizarea pe scară largă a pânzelor în flota de transport.
În cele mai vechi timpuri, chiar înainte de epoca noastră, a fost inventată o roată cu zbaturi, care era condusă de animale (tauri). Dar navele cu roți au fost înlocuite cu nave cu pânze. Roțile cu zbaturi au fost reînviate la un nou nivel chiar la începutul secolului al XIX-lea. (pe nava „Clermont” în 1802; în Rusia, prima navă cu vele este considerată a fi „Elizabeth” construită în 1815). Primele roți cu zbaturi aveau o jantă și lame fixe - plăci; Eficiența roților a fost relativ mică, adâncimea de scufundare a fost de câteva ori mai mică decât diametrul. În 1829, a fost propusă o roată cu plăci rotative, care a făcut posibilă creșterea eficienței și reducerea diametrului roților; O creștere a vitezei motoarelor (motoare cu abur) duce la o scădere a dimensiunii acestora.
Cel mai comun, eficient și relativ simplu dispozitiv de propulsie este elice. Ideea elicei unei nave sub formă de melc, precum șurubul lui Arhimede folosit în antichitate (pentru pomparea lichidelor), a apărut pentru prima dată de la Leonardo da Vinci în secolul al XV-lea, dar la acea vreme nu și-a găsit aplicație. În 1752, un șurub sub forma unui vierme cu dublă tracțiune a fost propus de D. Bernoulli, dar eficiența unei astfel de elice s-a dovedit a fi scăzută. După cum se indică în literatură, incidentul a ajutat la îmbunătățirea designului elicei: o navă echipată cu o elice din lemn a atins pământul cu ea, o parte semnificativă a elicei s-a rupt și a plutit în sus, dar, spre surprinderea echipajului navei , și-a mărit viteza. De atunci, au fost propuse multe îmbunătățiri ale șuruburilor. Dimensiunile lor, formele conturului și secțiunile lamelor și alte caracteristici s-au schimbat. Unele îmbunătățiri continuă să apară și astăzi.
La mijlocul secolului al XVII-lea. Au apărut primele sisteme de propulsie cu jet de apă. Un sistem de propulsie cu jet de apă este un sistem de canale de curgere a apei (într-un caz particular, un canal) situat în interiorul carenei navei, prin care apa de mare se mișcă cu ajutorul unei pompe speciale, cel mai adesea una axială (un șurub). într-o țeavă). Cu ajutorul amortizoarelor, fluxul de apă este direcționat în anumite canale (în cazul unui canal, direcția de mișcare a jetului care iese din canal în pupa se schimbă), ceea ce vă permite să schimbați direcția de mișcare a navă.
LA trăsături caracteristice propulsoarele cu jet de apă includ o bună protecție a corpului de lucru (situat într-un canal în interiorul carcasei; intrarea canalului este echipată cu un grătar care împiedică intrarea obiectelor mari în canal) și o manevrabilitate excelentă (capacitatea de a se deplasa înainte și înapoi). , întoarceți-vă aproape pe loc datorită instalării adecvate a amortizoarelor) . Dar aceste propulsoare se disting prin masa lor mare (care include un sistem de canale de curgere a apei cu apă în interiorul corpului), ocupă un volum mare, ceea ce face dificilă plasarea sarcinii utile și au o eficiență relativ scăzută. Strict vorbind, eficiența unui sistem de propulsie cu jet de apă este un concept destul de arbitrar, deoarece împingerea unei astfel de propulsii este creată pe corp și nu este întotdeauna posibilă separarea cu precizie a forțelor de rezistență și de forță. Aproximativ, eficiența unui sistem convențional de propulsie cu jet de apă poate fi de aproximativ 30%.
Multă vreme, propulsia cu jet de apă a fost rar folosită pe nave. Se credea că domeniul lor de aplicare se limitează la navele cu mișcare relativ lentă care navighează pe căile de navigație puțin adânci sau înfundate (de exemplu, astfel de nave erau folosite pentru raftingul din lemn). Dar cam de la mijlocul secolului al XX-lea. popularitatea lor a început să crească. Acest lucru a fost facilitat de două circumstanțe. În primul rând, în locul unui sistem dezvoltat de canale de curgere a apei, s-a propus instalarea unui canal scurt la capătul pupa al navei, oferind controlul navei folosind amortizoare care deviază jetul de propulsie în direcția dorită. În al doilea rând, s-a demonstrat că eficiența propulsiei cu jet de apă pe navele de mare viteză poate ajunge la 60% sau mai mult, în timp ce pentru elicele convenționale în aceste condiții poate scădea din cauza cavitației.
Relativ recent, a fost propus un fel de propulsie cu jet de apă pentru submarine, torpile și alte obiecte plutitoare cu un capăt pupa în formă de corp de rotație. Acest dispozitiv de propulsie constă dintr-o serie de lame care se rotesc împreună cu un inel montat la nivel cu pielea exterioară. Un inel ca o duză de ghidare este instalat în exterior; Acest design diferă de o elice dintr-o duză prin faptul că elicea din duză este situată în afara carenei.
În jurul anului 1930, au fost propuse elice cu palete. Aceste propulsoare constau dintr-un tambur instalat în interiorul carcasei la nivel cu fundul și având o axă de rotație verticală sau aproape verticală și mai multe pale situate în jurul circumferinței tamburului. Când tamburul se rotește, paletele efectuează mișcări oscilatorii, în urma cărora se creează o oprire, a cărei direcție poate fi arbitrară, iar valoarea poate varia de la zero la valoarea maximă.
Sistemul de propulsie al aripilor este, de asemenea, un excelent dispozitiv de control. Nava, echipată cu două propulsoare înaripate situate la extremități, se poate deplasa înainte sau înapoi, cu un buștean, și se poate întoarce pe loc. Dar un astfel de dispozitiv de propulsie este relativ complex și voluminos, necesită o secțiune extinsă a unui fund plat în zona de instalare, sursa de alimentare a acestuia este incomodă și cavitația are loc la viteze de peste 20 de noduri. Eficiența unei elice cu aripi este mai mică decât cea a unei elice.
Modele noi, uneori destul de exotice, ale propulsoarelor de nave continuă să apară și astăzi. Printre cele mai cunoscute sunt magnetohidrodinamic(MHD) dispozitiv de propulsie având un canal înconjurat de o înfășurare magnetică prin care circulă curentul continuu. După cum se știe din fizică, o bobină cu curent împinge un conductor situat în interiorul ei, care este apa de mare. Reacția avionului aruncat propulsează nava înainte.
Dezvoltarea propulsoarelor MHD se desfășoară într-un număr de țări, de exemplu în Japonia. Cele mai grave probleme apar din conductivitatea slabă a apei de mare, care necesită utilizarea înfășurărilor supraconductoare. Eficiența modelelor testate de propulsoare MHD este extrem de scăzută, nu ajunge la 10%. Avantajele unor astfel de propulsoare includ conversia directă a electricității în mișcare (nu este nevoie de motor), absența pieselor mobile și zgomot redus.
Conversia directă a energiei electrice în mișcarea fluxului de apă se realizează și într-o unitate de propulsie electro-hidraulică. În interiorul conductei, care se extinde spre pupa, se află un fel de reflector cu orificii pentru trecerea apei și electrozi amplasați într-un anumit fel, între care apar descărcări electrice. Apa este împinsă din convertor în pupă, apă nouă intră prin găuri, iar procesul se repetă, iar mișcarea este aproape continuă.
Pentru submarine a fost propusă o unitate de propulsie rotativă, constând dintr-o jantă situată în planul cadrului în partea de mijloc a carenei și având un număr mare de pale. Rețineți că un dispozitiv de propulsie similar cu un atașament este denumit mai sus ca tip de dispozitiv de propulsie cu jet de apă. Paletele au capacitatea de a se roti (ca o elice cu pas variabil, dar în timpul unei rotații a rotorului unghiurile de instalare a acestora se pot schimba). Astfel de propulsoare se numesc propulsoare cu repoziționarea ciclică a palelor. Pe navă trebuie să existe cel puțin două rotoare, care se rotesc în direcții diferite, altfel apare un cuplu mare, transmis corpului sub formă de înclinare. În același timp, barca se poate deplasa cu viteze diferite, manevrând în plan orizontal și vertical fără a instala cârme verticale și orizontale, ceea ce reduce rezistența pieselor proeminente.
Este cunoscut și un mod unic de deplasare pe apă - cu ajutorul uneia sau mai multor roți care se rostogolesc pe apă („nave pe roți”). Roțile sunt netede și doar ușor scufundate în apă. Această metodă de propulsie este într-o oarecare măsură similară cu planarea și, potrivit experților, poate fi destul de eficientă din punct de vedere hidrodinamic.
La începutul secolului al XX-lea. au apărut mucătorii de turn („ rotoare Flettner") sub formă de turnuri cilindrice cu axă verticală de rotație, care erau antrenate de motoare de putere redusă instalate sub puntea superioară. Principiul de funcționare al rotorului Flettner se bazează pe efectul Magnus, care constă în apariția unei forțe de ridicare asupra unui cilindru care se rotește într-un flux de lichid sau gaz. Mărimea acestei forțe poate fi calculată folosind formula Jukovsky:

unde p este densitatea mediului (aer); v este viteza fluxului care se apropie (vânt); Г - circulația vitezei pe conturul profilului (cilindrului), în acest caz egală cu produsul dintre circumferința rotorului și viteza liniară a suprafeței acestuia; l- lungime (înălțimea rotorului).

Forța rotorului este direcționată perpendicular pe viteza vântului. Aceste propulsoare sunt mai eficiente decât pânzele (puterea motorului este de zeci de ori mai mică decât puterea „extrasă din aer”), dar nu pot fi retrase, ceea ce reprezintă un pericol în cazul vântului puternic.

Celebrul constructor naval sovietic, profesorul V. G. Pavlenko, a propus instalarea aripioarelor speciale pe părțile laterale ale navei, numite „aripioare Pavlenko”, care sunt un mijloc auxiliar de mișcare. Când navigați în valuri, când viteza navei scade din cauza rezistenței crescute și din alte motive, aripioarele, îndoindu-se de presiunea apei cauzată de ruliu, creează un sprijin suplimentar, crescând viteza navei. Astfel de aripioare, din câte știm, nu s-au răspândit în marină, dar aripile controlate, instalate în zona de pornire în partea de mijloc a multor nave pentru a reduce ruliu, contribuie, de asemenea, la o ușoară creștere a vitezei pe mare agitată. .

Această revizuire nu se pretinde a fi completă, dar ne permite să judecăm cât de diverse pot fi propulsoarele de nave. Au fost propuse multe alte modele, unele dintre ele au fost implementate practic, în principal pe nave mici sau ambarcațiuni plutitoare și în exemplare unice, în timp ce altele existau doar pe hârtie.

Multă vreme, caracteristicile propulsoarelor navelor nu au fost calculate, ci au fost alese prin experiență, cu ochii. Pentru navele cu pânze, problema calculării pânzelor nu a existat deloc: viteza navei depindea de viteza și direcția vântului. Dar odată cu apariția motoarelor cu abur a apărut necesitatea efectuării calculelor de performanță cu determinarea atât a rezistenței la mișcare, cât și a caracteristicilor propulsoarelor, care trebuiau să corespundă motoarelor instalate. Prima lucrare teoretică dedicată calculului unei vâsle cu vâsle a fost publicată de L. Euler în cartea sa „Complete Speculation on the Structure and Driving of Ships” în 1778. Vâslele examinate de L. Euler s-au distins prin proiectarea și principiul lor original. de operare. În jurul anului 1865, englezii Rankin și Froude au creat teoria unui motor ideal, ale cărei principii principale ne vom familiariza în curând. La începutul secolului al XX-lea. (în jurul perioadei 1910-1920) au apărut mai multe teorii legate de elice. Printre acestea putem numi teoria paralelă (profesorul rus Brix, 1914-1922), teoria jetului, la crearea căreia au contribuit și oamenii de știință autohtoni Dzhevetsky, Ruzsky, Sabinin, Yuryev. Cea mai faimoasă și perfectă a fost teoria vortexului elicei, creată de „bunicul aviației ruse” N.E. Jukovski în 1912-1918. În anii următori, teoria propulsiei navelor s-a dezvoltat în multe direcții pe care nu le luăm în considerare. Vom aminti doar problemele de interacțiune dintre elice și carenă, problemele de cavitație a elicelor, funcționarea elicelor într-un flux neuniform, elice cu pas controlabil și în duze.