|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
MODELOWANIE
Śmigło skrzydłowe. Wskazówki dla modelarza
Katalog / Sprzęt do sterowania radiowego W nowoczesnym porcie morskim można zobaczyć obraz, który na pierwszy rzut oka wygląda dziwnie: statek poruszający się po wodzie… bokiem. Jeśli woda jest czysta i możesz zajrzeć pod rufę, to zdziwisz się jeszcze bardziej, jeśli na statku nie znajdziesz steru. Jednak pomimo tego statek może swobodnie manewrować. Przed tobą jest tylko statek ze śrubami łopatkowymi, zastępującymi zarówno śmigło, jak i ster. Śmigło łopatkowe nie przypomina innych znanych nam śmigieł - śmigła czy koła łopatkowego. Jego ostrza przypominają nieco wiosła ustawione pionowo.
Śmigło łopatkowe (rys. 1) składa się z kilku pionowych łopatek rozmieszczonych w równych odległościach na obwodzie obracającej się tarczy. Dysk ten jest montowany równo z poszyciem statku, w okrągłym otworze w dnie statku. Jedynie łopaty napędowe wystają poza kadłub statku, tworząc siłę ciągu, a wszystkie części pomocnicze napędzające dysk z łopatkami i łączące go z kadłubem statku znajdują się wewnątrz kadłuba. Na jakiej zasadzie opiera się działanie śmigła łopatkowego? Łopatki śmigła łopatkowego podczas obrotu dysku wykonują jednocześnie dwa ruchy: obracają się razem z dyskiem wokół jego osi, a każde z łopatek obraca się następnie wokół swojej osi pionowej. w jedną stronę, potem w drugą, bez wykonywania pełnego obrotu. Z tego powodu, gdy dysk obraca się wokół własnej osi, każda łopata śmigła obraca swoją krawędź natarcia na zewnątrz w połowie koła obrotu i do wewnątrz - w drugiej połowie koła. Ponieważ ostrze porusza się cały czas w wodzie tą samą krawędzią do przodu, aby wytworzyć większą siłę ciągu i większe opływanie, wykonano je w formie skrzydła lotniczego. Dlatego poruszający się nazywa się skrzydlatym. Aby łopatki poruszały się w wodzie cały czas tą samą krawędzią do przodu, wszystkie łopatki poruszacza łopatkowego połączone są ciągiem w jeden punkt, tzw. punkt kontrolny N. Każda łopatka jest zawsze usytuowana prostopadle do linia łącząca punkt N i oś ostrza. Aby zrozumieć zasadę działania łopatek śmigła, wystarczy podać następujący uproszczony schemat (ryc. 2).
Kiedy tarcza napędowa się obraca, łopatka wchodzi do wody pod pewnym kątem do stycznej do danego punktu obwodu tarczy, a woda będzie na nią naciskać z siłą R, która zgodnie z zasadami równoległoboku sił może można rozłożyć na dwie składowe siły (rys. 2, I): P to siła wypychająca łopatę na zewnątrz od środka dysku, a W to siła oporu łopaty. Kierunek strumienia wody wyrzucanej przez śmigło jest przeciwny do siły zatrzymującej. W punkcie III (rys. 2) powstanie podobna pozycja, tylko kąt natarcia ostrza będzie ujemny, w związku z czym siła zatrzymująca zostanie skierowana do środka poruszacza O i będzie sumować się z ogranicznikiem siła pierwszego ostrza, powodująca całkowite zatrzymanie urządzenia poruszającego, przemieszczającego statek i zawsze skierowana prostopadle do segmentu ON. W punktach (rys. 2, II i IV) płaszczyzny łopatek będą równoległe do stycznej do obwodu dysku i nie będą wytwarzać siły zatrzymującej. Za pomocą specjalnego urządzenia punkt kontrolny N można ustawić w dowolnym położeniu względem środka tarczy napędowej O, zmieniając w ten sposób kierunek strumienia wody wyrzucanego przez poruszacz, a w konsekwencji zatrzymanie poruszającego się . Jeśli umieścimy punkt N nad środkiem poruszacza O (ryc. 3, 1), wówczas płaszczyzny wszystkich łopatek będą równoległe do stycznych do obwodu dysku, narysowanych w punktach, w których przechodzą osie ruchu ostrza przechodzą. Siła zatrzymująca w tym przypadku jest równa zeru i pomimo tego, że dysk napędowy będzie się obracał, statek nie drgnie. Przesuwając punkt N na lewo od środka O (ryc. 3, II), nadajemy statkowi ruch do przodu, poruszając się w prawo (ryc. 3, IV) - do tyłu, a przesuwając punkt N do przodu od środka urządzenia poruszającego, zmusimy rufę statku do przesunięcia się w prawo (rys. 3, III) itp. Dzięki temu statek ze śrubą łopatkową może poruszać się do przodu i do tyłu oraz zmieniać kierunek ruchu bez konieczności steru, a jeśli na statku założone zostaną dwie śruby napędowe, może on nawet poruszać się na boki.
Uważnie przyglądając się ryc. 3, widać, że śmigło obraca się cały czas w tym samym kierunku, a statek porusza się w różnych kierunkach. Korzystając z tej właściwości napędu, można instalować na statkach prostsze silniki - nieodwracalne, czyli nie zmieniające kierunku obrotu. Takie silniki są lżejsze w porównaniu do silników odwracalnych, prostsze w konstrukcji i konserwacji oraz znacznie tańsze niż silniki odwracalne. Jednakże śmigła skrzydłowe mają również wady, z których główną jest trudność w przeniesieniu obrotu z silnika na śmigło, przez co silniki dużej mocy (powyżej 5000 KM) nie mogą być stosowane ze śmigłami łopatkowymi, co ogranicza wielkość statki, na których stosowane są takie śmigła. Niemniej jednak główne właściwości statków ze śrubami łopatkowymi - możliwość poruszania się na boki, zawracania w miejscu, szybkiej zmiany kierunku - czynią takie statki niezastąpionymi podczas żeglugi w „wąskich przestrzeniach”: po kanałach, po rzekach i w portach. Śruby łopatkowe z powodzeniem stosowane są na rzecznych statkach pasażerskich, dźwigach portowych i holownikach; prowadzone są eksperymenty dotyczące stosowania śrub łopatkowych na trawlerach rybackich. Na statkach pędniki łopatkowe instaluje się w miejscach najbardziej dogodnych dla danego typu statku. Na statkach pasażerskich śruby napędowe montuje się na rufie, na holownikach – na rufie lub na dziobie, na dźwigach portowych – pośrodku kadłuba. Za przykładowy model statku ze śrubą łopatkową można przyjąć holownik ze śrubą zamontowaną na dziobie statku. Holownik taki (jego rysunek teoretyczny pokazano na rys. 4) ma długość 24,6 m i szerokość 7,6 m
miał zanurzenie 3 m (przy łopatach śmigła 3,8 m) i rozwijał prędkość 10,3 węzła (19,9 km/h) przy mocy silnika 552 kW (750 KM) od 320 obr./min; liczba obrotów śmigła wynosiła 65 na minutę, a jego średnica wynosiła 3,66 m.
W czasopiśmie NRD „Modelbau und Basteln” nr 10 z 1960 r. zamieszczono następujący opis modelu śmigła. Do dna statku przymocowana jest okrągła obudowa 5 (ryc. 1), wewnątrz której znajduje się wirnik śmigłowy 2 z górną i dolną tarczą 3. Przez tarcze 3 wirnika przechodzą osie 4, do których przymocowane są łopaty 5. Przez górną tarczę wirnika przechodzi rurowy wał napędowy 6, który jest przymocowany do tarczy od dołu za pomocą kołnierza. Następnie wał przechodzi przez figurową pokrywę 7 przymocowaną do obudowy 1. Nad pokrywą pierścień regulacyjny 8 nakłada się na wał i dociska do wału, a koło pasowe napędowe 9 zakłada się i mocuje do wału nad wałem pierścień regulacyjny Na koło pasowe zakłada się pasek napędowy 10, wychodzący z koła pasowego 11 osadzonego na wale 12 silnika 13 (ryc. 6). Górny koniec wału 12 obraca się w łożysku 14 przymocowanym do pokładu modelu.
Wał kierowniczy 6 przechodzi przez rurowy wał napędowy 15, na którym na kole pasowym 9 umieszczony jest pierścień regulacyjny 8a. Na górnym końcu wału kierowniczego zamontowane jest koło ślimakowe 16, napędzane napędem ślimakowym z małego silnika elektrycznego 17. Przekładnia ślimakowa jest tak dobrana, aby koło ślimakowe 16, a wraz z nim wał 15, mogło wykonać 8- 10 obr./min. Wtedy model będzie mógł po 6-8 sekundach zmienić kurs z „całego do przodu” na „całkowicie do tyłu”. Mimośród 15 ze sworzniem 18 jest zamontowany na dolnym końcu wału kierownicy 19. Końce drążków 20 prowadzących do korb 21 obracających łopatki są umieszczone na sworzniu. Na osi 4 łopatek 5 zakładane są tuleje 22, na których trzymane są korby. Przy takim ułożeniu mimośrodu 18 (ryc. 7) model będzie przesuwał się do przodu i skręcał w określonym kierunku. Zmiana prędkości ruchu i zatrzymanie statku jest możliwe tylko poprzez zmianę liczby obrotów silnika lub jego zatrzymanie.
Dzieje się tak dlatego, że wartość OA (w tym przypadku odległość od osi 15 do pinu 19) pozostaje cały czas stała. Nie da się zmienić wartości zatrzymania poprzez przesunięcie punktu N bliżej środka O lub do samego środka O i tym samym zatrzymać ruch statku (ryc. 3, I). Wartość ON w tym modelu jest przyjmowana w granicach 1/6 – 1/3,5 promienia dysku napędowego. Przy większym lub mniejszym mimośrodzie kąt natarcia będzie albo za duży, albo za mały, przez co ostrza nie wytworzą niezbędnej siły zatrzymującej. Łopaty śmigła wykonane są z cienkiego metalu (ryc. 8), a przedni wałek, na którym wygina się metal, ma dwukrotnie większą grubość niż oś łopaty.
W opisie tego modelu nie podano zaleceń dotyczących liczby łopatek, ich wielkości i kształtu, dlatego lepiej odwołać się do obliczeń rzeczywistych śmigieł. Dla uproszczenia modelu liczbę łopatek najlepiej przyjąć równą 4, ponieważ w przypadku rzeczywistych śmigieł liczba łopatek waha się od 4 do 8. Długość łopaty zależy od wielkości średnicy tarczy śmigła (około 0,7 tej średnicy), a szerokość ostrza przyjmuje się w granicach 0,3 jego długości. Szerokość tę przyjmuje się w najwyższej części ostrza, ponieważ kształt ostrza przyjmuje się jako połowę elipsy z półosiami równymi długości ostrza i połowie jego największej szerokości (szerokość u nasady). Wartość pełnego zatrzymania śmigieł T wyraża wzór: T=F*D2*n2, gdzie: F to całkowita powierzchnia łopatek, D to średnica wirnika śmigła, n to liczba obrotów śmigła Z tego widać, że najkorzystniej jest przyjąć największą możliwą średnicę wirnika, ponieważ wraz ze wzrostem zwiększa się również powierzchnia łopatek. Przykładowo w holowniku pokazanym na rysunku 4 średnica wirnika śmigła jest prawie o połowę mniejsza od szerokości holownika. W kręgu technicznym będzie można wykonać modele poruszacza z pełną regulacją sterowania, na wzór tych stosowanych w rzeczywistych napędach.
W takim modelu (rys. 9), aby przesunąć sworzeń 19 do położenia powyżej środka urządzenia poruszającego (czyli tak, aby łopaty nie miały ogranicznika i statek się zatrzymał) lub przesunąć do jakiegoś położenia pośredniego pomiędzy skrajny i środkowy (w celu zmiany kąta natarcia łopatek i wielkości ogranicznika), wał kierowniczy 15 jest również wykonany z rurki i przechodzi przez niego wał regulacyjny 23, na którego górnym końcu znajduje się koło ślimakowe 24 zamontowany, napędzany drugim małym silnikiem elektrycznym 25 za pomocą ślimaka 26 (ryc. 10). Na dolnym końcu wałka regulacyjnego 23 przymocowany jest wspornik 28, w którym mimośrodowy kołek 19 porusza się za pomocą suwaka 29. Mimośród 18 jest wykonany z kompozytu. Wał kierowniczy 15 obraca mimośród wraz ze wspornikiem 28, a po obróceniu wałka regulacyjnego 23 mimośród 18a zaczyna się obracać i przesuwa suwak 29 z kołkiem 19 wzdłuż wspornika 28, ustawiając go w żądanym położeniu (ryc. 11, 1-4). Dla uproszczenia mimośród 18 może być wykonany nie kompozytowo, ale w postaci widelca (ryc. 11, 5).
Ze względu na to, że palec 19 musi również poruszać się po prętach 20, pręty te wykonane są w postaci wideł (ryc. 12).
Model statku ze śmigłem łopatkowym musi mieć sterowanie programowe lub sterowanie radiowe, ponieważ w przeciwnym razie niemożliwe będzie zidentyfikowanie wszystkich cech śmigła łopatkowego w ruchu. Spróbujcie zbudować w swoim kręgu model statku ze śrubą łopatkową i napiszcie do redakcji, co wam z tego wyszło. Autor: N.Grigoriev
Udowodniono istnienie reguły entropii dla splątania kwantowego
09.05.2024 Mini klimatyzator Sony Reon Pocket 5
09.05.2024 Energia z kosmosu dla Starship
08.05.2024
▪ Telefon na przejściu dla pieszych – nielegalny ▪ Podwojona prędkość transferu danych SSD ▪ Virtium 4 GB pamięci DDR64 VLP RDIMM
▪ część witryny Firmware. Wybór artykułu ▪ artykuł Składany zestaw słuchawkowy. Wskazówki dla mistrza domu ▪ artykuł Dlaczego Zachód przestraszył się matki Kuzki Chruszczowa? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł o chia. Legendy, uprawa, metody aplikacji ▪ artykuł Potężny wyłącznik prądu przemiennego. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Polecamy ciekawe artykuły Sekcja 
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony