Литература -->  Водородные ионы в производстве 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 [ 35 ] 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159

к диаметру, т. е. 6 = * Размеры ступицы задаются по втулке данного мотора, к которому предназначается воздушный винт. Перечисленные геометрич, характеристики определяют только общий характер В, в более же полно его форма определяется помощью чертежа, на к-ром нанесены не только общие формы, но также и величина и форма сечений. В воздушных винтах лопасть вычерчивают в двух проекциях и на одной проекции, представляющей вид винта с его рабочей стороны, наносят сечения под углом, равным углу наклона лопастей. Обычно

между шагом винта и поступью назьшается абсолютным скольжением: S=H-H. Обычно рассматривается не абсолютное, а относительное скольжение, отнесенное к шагу винта, т. е.

Н-На

Н * Я

К-рое дается в процентах. В зависимости от типа аэроплана скольжение меняется в довольно широких пределах, начиная от отрицательного скольжения в несколько процентов до 40-50% у тихоходных аэропланов.

Диаметр-----


алрайлемив тяги Stutma




d I

CeveMueAA



Ceve/fue В В Селение СС Сечение DO Сечение ££ Сечение

Фиг. 3.

каждую лопасть делят на пять или десять частей и радиусы взятых сечений выражают в относительных единицах; это отношение называется относительным радиусом

и обозначается г. Так. обр. эти относительные радиусы могут служить также вместо номеров сечений. Так как В. в. имеют сравнительно узкие лопасти, то на чертеже обычно наносят сечения плоскостью, касательной к данному соосному цилиндру с относительным радиусом г, которые и вводят при теоретических расчетах.

Если представить себе винт ввинчивающимся в воздух, как в твердую гайку, то за один оборот он продвинется на расстояние, равное шагу Н, Однако, вследствие податливости воздуха, винт за один оборот пройдет меньший путь. Если через Fобозначить скорость движения В. в., а через -число его оборотов в секунду, то за один оборот он продвинется на расстояние Ид, = -,

называемое поступью винта.

Разность

♦ в настоящей статье буквы, набранные жирным шрифтом, не обозначают векторов.

Если двигать винт со скоростью шага, то направление движения каждого сечения (в случае винта с постоянным шагом) совпадет с хордой сечений, т. е. угол атаки сечения будет равен нулю; однако такое сечение все же будет иметь нек-рую подъемную силу, проекция которой на ось В. в. составит некоторую тягу, и лишь при некотором отрицательном угле атаки эта проекция будет равна нулю.

Путь, пройденный винтом за один оборот при нулевой тяге, называется динамическим шагом винта Нд. Относя скольжение к динамич. шагу, получим динамическое скольжение:

Динамический шаг всегда больше геометрического. Скольжение и динамический шаг применяются в качестве характеристик при расчетах воздушного винта сравнительно редко. Относя поступь к диаметру винта, получаем относительную поступь

которая играет довольно видную

роль при расчете винтов



При вращении В, в., на которое тратится некоторая мощность Т (кгм/ск), создается сила тяги. Если при этом В. в. движется со скоростью V(m/ck), то он, следовательно, отдает полезную мощность Т, равную произведению силы тяги на скорость, т. е. Ti=P-V. Полезная мощность всегда бывает меньше затрачиваемой на вращение, т. е. поглощаемой, т. к. при превращении энергии имеются нек-рые потери-трение, вихре-образование и пзтери в отходящей струе. Отношение полезной мощности к затраченной называется кпд В. в., т. е.

Tl P-V

Т. о. тяга винта м. б. выралсена так:

7).Т

Если N-мощность, поглощаемая В. в. (в IP), то тяга в КЗ выразится так:

Р = -. (2)

Надо-заметить, что кпд винта меняется с изменением скорости. При поступательной скорости равной нулю, г] также равен нулю (фиг. 4); поэтому эта ф-ла при V=0 да, J , I , ет неопределенность.

В. в., работающий без поступательной tff скорости, называют работающим на месте, в отличие <г/;т\-Ti-\ I \-jdtf от гребного винта, имеющего поступательную скорость -в es 4в \ V. Для проверки тео-фд, 4 рий винта, а также

для составления диаграмм, по которым можно было бы подбирать винты, производят испытания воздушного винта, разделяюпщеся на две категории: испытание моделей и испытание в натуру. Как и при испытании крыльев, в настоящее время наиболее распространенным способом является испытание моделей В. в. в аэродинамической трубе. Испытание В. в. в натуру на аэроплане производится как при помощи некоторых искусственных методов, так и при помощи dw-намометрической втулки (см.), которая дает возможность находить в полете силу тяги и вращающий момент. При испытании модели последняя помещается в аэродинамическую трубу, при чем измеряются мощность, потребляемая на вращение, тяга, скорость потока и число оборотов винта; число оборотов дают примерно такое, чтобы характеристика опыта (см. Аэродинамика) сохранялась б. или м, одинаковой, как и в большом винте. При этом необходимо вьшести те зависимости, которые имеют место при переходе от модели к натуре, т. е. выяснить закон подобия. Для перехода от модели к натуре необходимо, чтобы соотношение скоростей поступательной V и окружной и на соответствующих радиусах подобных винтов было одно и то же, т. е.

jj = Const. Окружная скорость на всех радиусах пропорциональна окружной скорости на конце лопасти:

Таким образ, необходимо соблюсти условие

I = sD = Const,

= Я = Const,

na-D

Т.е. при переходе от одного винта к другому, ему подобному, необходимо, чтобы относительная поступь была одна и та же. Для охарактеризования работы подобных винтов служат т.н. формулы подобия, которые выводятся на основании правила однородности формул механики и имеют вид: для тяги

Р = (xQnlB*; (3)

для мощности

Т=дп1В. (4)

Здесь коэфф-ты и /9 называются коэффициентами тяги и мощности винта и зависят от относительной поступи

Я = ~ . Подставив в ф-лу кпд (1) значение входяпщх величин по ф-лам (3) и (4), имеем:

Коэффициенты а, я tj, нанесенные на диаграмму в зависимости от Я, дают полную картину действия данного винта (фиг. 4). В некоторых случаях вместо мощности, потребной на вращение винта, рассматривают вращающий момент М, через который мощность выражается следующим образом:

где fi-угловая скорость вращения винта. Ф-ла подобия для момента будет иметь вид:

здесь {Л называется ксэффициентом момента и выраясается равенством:

Иногда пользуются еще другой формой характеристики, вводя в ф-лы не число оборотов, а поступательную скорость F,именно:

Р = !.(>.i}2.F

fiQ-B-V.

Но эти формулы не так удобны для пользования, как первые.

Наиболее простой формой подбора В. в. к самолету является подбор их по моделям, испытанным в аэродинамической трубе. Для наиболее рационального выбора следует иметь возможно большее число испытаний различных винтов. Это приводит к сис-тематич. испытанию т. н. семейств винтов, т.е. ряда винтов, в которых изменяется какой-нибудь один параметр. Обычно за такой параметр принимают шаг винта,-тогда в семействе будут винты, сходные по своим формам, но имеющие разные шаги. Если шаг данного семейства по лопасти переменный, то для каждого винта семейства шаг изменяется на каждом сечении лопасти пропорционально . Для общности диаграмм за параметр семейства принимают обычно относительный шаг h. Характеристику всего семейства наносят на диаграмму в виде сетки, поперечные линии которой будут относиться



к одинаковым кпд. По такой сетке можно подбирать В. в. следуюпщм образом. Имея задание подобрать винт с мощностью мотора


Ф й2 0.3 т as а.6 а? ав as to v is и г is ts и te Фиг 5.

N PP, диаметром Z) м, числом об/м. п при скорости V м/ск, мы можем найти значения

75JV , V

и я =

ria-D

ПО диаграмме (фиг. 5)

можно найти определенную точку, соответствующую винту (с определенным относительным шагом), дающему на заданной скорости определенный кпд т] и, следовательно, определенный коэфф. тяги, получаемый по

ф-ле (5): = а отсюда можно найти и самую тягу по формуле (3). Задаваясь другими диаметрами,можно подобрать изданного семейства винт, дающий на данной скорости наибольший кпд. Если эта точка попадает между кривыми, то следует интерполировать значение относительного шага. Описанный подбор винта можно гораздо проще делать при помощи так наз. логарифмических диаграмм (см.) (фиг. 7). Первоначально винт рассчитывают на определен, скорость, т. и. расчетную, к-рую обычно принимают как среднюю арифметическую из наибольшей скорости и экономической для данного аэроплана, при чем на расчетной скорости подбирают такой винт, к-рый давал бы наибольший кпд; на меньших и на больших скоростях кпд будет несколько меньше. Если винт подбирается на специальное задание, наприм. на большую скорость или, наоборот, на малую скорость для большей скороподъемности аэроплана, то следует соответствующим образом изменять расчетную точку к большим или меньшим скоростям.

Так как моторы, приводящие в движение винты на аэропланах, обладают тем свойством, что их мощность меняется с числом оборотов, то характеристика винта, поставленного на аппарат, зависит от данного мотора, и поэтому здесь приходится говорить о характеристике винтомоторной группы. Основной способ по-

строения этой характеристики дан в ст. Аэродинамика, Расчет самолета. Еще проще ее можно найти, пользуясь логарифм ическ. диаграммой семейства винтов, вычертив на отдельной кальке в том же масштабе значения мощностей, соответствующих различным числам оборотов. Ориентируя эту кальку так, чтобы расчетная точка соответствовала выбранному для нее диаметру, и передвигая ее по оси абсцисс (скорости), получим характеристику данного В. в. и мотора. Обычно семейства В. в. ис-пытываются изолированными; на самом же деле воздушный винт почти всегда работает в присутствии какого-либо тела-фюзеляжа, гондолы, и, следовательно, при подборе винта необходимо уметь учитывать эти влияния (см. Аэродинамика).

I. Теории В. в. Теории В. в. разделяются на две больших группы: I. Теории, рассматривающие винт как целое, не входя в его индивидуальные особенности, и основанные на применении общих теорем механики; к таким теориям относится теория идеального пропеллера (см. Пропеллер), по которой нельзя рассчитывать винт, т. к. она не дает связи между определенной формой лопасти и вызванным этой лопастью потоком. II. Теории, основанные на рассмотрении изолированного элемента лопасти и вызванного им эффекта в потоке. К этим теориям относятся теория Юрьева-Сабинина, данная в 1911 г. и после повторенная Глауертом в 1923 г. в Англии, и вихревые теории винта Н. Е. Жуковского и Бетца-Прантля. Т. к. указанные теории второй группы дают почти совпадающие между собой результаты, то ниже изложена лишь вихревая теория гребного винта, данная проф. Н. Е.Жуковским, как наиболее разработанная в смысле методики приложения ее к расчету винта.

При вращении винта с числом оборотов в сек. или угловой скоростью й лопасти набегают на воздух с определенной линейной скоростью, т. н. окружной скоростью, разной на различных радиусах. Если винт имеет еще поступательное движение, то эти окружные скорости лопастей U складываются с поступательной скоростью V, и, следовательно, каждая точка лопасти по отношению к внешнему неподвижному пространству будет описывать винтовую траекторию. Кроме т. н. внешних скоростей элемента-окружной и поступательной-имеются еще скорости, вызванные самим винтом: это - скорость - -~ *> подсасывания v, т. е. осевая, добавочная к общей скорости движения В. в., за счет к-рой создается количество движения, обусловливающее наличие


Фиг. 6.

тяги винта, и приращение окружной скорости, получаемое в виде замедления вращения среды по отно-пхению к лопасти. Фиг. 6 представляет ско-ростный мн-к элемента лопасти: Z7-окружная скорость, V-скорость движения винта, в-угол наклона лопасти,?; и и-вызванные осевая и окружная скорости, W и PFi- кажущаяся и действительная относительные скорости. При работе винта на месте



1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 [ 35 ] 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159