воздутный винт

COS Да COS y

а= Я , а-Ь COS (1 - iM tg

У cost cos Да

Sin/9(1 + AfCtg/9),

cosY

l + (iCtgp tgp

винта. Поверочный расчет по номограмме (фиг. 12) делается следующим образом. Из

чертежа винтам, б. найдены: l)- = -j; 2) от-

носите л ьная толщина сечения лопасти о =

3) угол наклона лопасти (фиг. 7) 0 = arc tg где Ь,-высота подъема лопасти. Для каждого радиуса находим: у = arc tg = arc tg-;.

Фиг. 12. Номограмма для расчета винтов по вихревой теории.

0,999

Для идеального случая, когда /и = О, будем иметь:

< = Я -(7.Ь-г2.*.С08/9,

cosДа cosy

cost

sin/S = 7t-r- /-tg ,

/9=y?/(l+Actg/9) = = r-<.tg/9(l + iMCig/9),

где Vr =

1-1 tgp

l + (JLCtgfl

(14) (15) (16)

При помощи ф-лы (15) И пользуясь специально составленными номограммами (предложенными Г. Кузьминым), можно чрезвычайно быстро произвести расчеты винтов-как поверочнке на все режимы работы, т. е. для разных А (см. выше), так и расчет нового

т. Э. т. IV.

0,950060070 0,380 0,983aSS5

Имея характеристику сечения {Оу в функ ПИИ а) для бесконечногоудлинения, начер- ченную на прозрачней бумаге, находим по номограмме пги Vr<m. и (l- tg/9) след образом: 1) проводим в верхнем левом углу прямую, пользуясь масштабом; 2) путем проб находим угол атаки профиля, задаваясь сначала этим углом и соблюдая условие + = в, при чем угол находитря но нанесенному на номограмме масштабу. Для найденного* угла атаки находим по номограмме величины т]г(, а по аэродинамической характеристике данного сечения и значение i = По найденцому уже углу /?

и значению находим из правой стороны

диаграммы значения i]rom. (l-fitgfi). Т. о. можно вычислить величины:

= ,(7tr)8(l-/ tg/?).3= и Vr - rin-Vvorn.

Определив для нескольких радиусов эти величины, можно по строить диаграммы найденных величин по г и после интеграции урав-нещ1Й этих кривых получить общую тягу и мощность, а также и общий кпд всего винта

по формуле Ti -

Чтобы спроектировать В. в., необходимо иметь семейства винтовых профилей, у к-рых

с =0,100

с = 0,120

с=о,т

с=0,10о

Ca,z7a

Г-0,03?

Фиг. 13..

были бы известны их аэродинамич. характеристики. На фиг. 13 показано такое семейство В. в. Обычно для семейства вычисляют все необходимые для расчета винта данные, именно: момент инерции профилей относительно двух осей, площадь профиля и т. п. Форма лопасти, при определенной на каждом радиусе ширине, с аэродинамическ. стороны большой роли не играет; она влияет лишь на деформацию лопасти. Наиболее распространенной является лопасть симметричной формы или немного откинутая в сторону вращения или в обратную сторону.

Расчет винта на прочность играет видную роль в проектировании винта, так как материал его бывает всегда сильно нагружен. Особенностью этого расчета является зави- симость качеств винта от его прочности; поэтому при проектировании винта приходится, из-за требования прочности, ставить некоторую границу в повышении качества. Следовательно, аэродинамич. расчет винта тесно связан с расчетом его на прочность. Т. к. момент около оси наибольшей жесткости играет малую роль в расчете винта, то можно принять (фиг. 7), что винт изгибается только силой, нормальной к оси наименьшей жесткости; приближенно за эту силу можно принять силу тяги; тогда на каком-нибудь радиусе а коэффициент изгибающего м:омента выразится так:

а изгибающий момент на радиусе а для каждой лопасти будет:

Ma = -i:r~a)adr, (18)

где г-число лопастей.

Модуль сечения винта ТГм. б. представлен

в таком виде: W - (). где А-некоторый

коэфф., зависящий от очертания профиля, а Ъ - ширина лопасти в данном сечении.

Если подставить в формулу (где М-

изгибающий момент в сечении и Ъ - допустимое напряжение в кг/см) значение модуля через коэфф. А, то получим: -i/M. < А ,

У k tA

(19)

Это ур-ие показывает, что только тот профиль прочен, к-рый удовлетворяет этому неравенству. При построении для данного семейства винтовых профилей диаграммы коэфф-тов Cj, в зависимости от величины А Су (фиг. 14) необходимо для аэродинамич. подбора сечений иметь в виду неравенство С19).

Фиг. 14.

Подставив в него значение 6, через отвлеченные его обозначения, получим:

А.С,-п.г.±.С,- 09)

Кроме изгибающих сил на лопасть действует еще центробежная сила, которая на радиусе а равна

И напряжение от центробежных сил будет

S я-г dr

а а

По большей части центробежной силой пользуются в качестве разгружающей силы изгиба лопасти. Если лопасть винта откинута немного вперед (по направлению движения винта) от плоскости вращения основания лопастей у ступицы (фиг. 15), то от центробежных сил появляется некоторая составляющая dBg, противоположная элементарным

Фиг. 15.

силам тяги dP. В деревянных воздушных винтах общее напряжение от изгиба и растяжения принимают для расчетной скорости не более 250-300 кг/см.

Проектирование винта (хфоме расчетных операций, сильно упрощенных вышеуказанной номограммой) выражается: 1) выбором соответствующего распределения циркуляции; 2) подбором дужек на соответствующем радиусе, удовлетворяющих условию (19); 3) приданием лопастям винта определенной формы в плане; 4) вычерчиванием винта и сглаживанием всех получившихся неплавных переходов, однако таким образом, чтобы не изменить значительно первоначального задания. Обыкновенно после проекта делается еще поверочный расчет винта, чтобы определить, насколько в периоде проектирования пришлось отойти от задания. В случае большого расхождения приходится де-.тать некоторые поправки.

Ход проектирования В. в. следующий:

1) выбрав расчетную скорость винта и задавшись диаметром (наивыгоднейший диаметр лучше всего находить предварительно по логарифмическим диаграммам серий испытанных винтов), находят значение коэффициента мощности мотора и относительную поступь Я:

о 75JV . V . Р - p.n\-D - ns-D

2) определяют предполагаемую тягу, приближенно находя кпд винта по формуле 4=Vrn<m. где идеальный, а г,-относительный кпд, выражаюпщеся ф-.чами:

1-2(1

Y).,3

коэфф. ft можно принимать равным 0,03- 0,04; по .этим формулам значения находят путем проб, задаваясь различными значениями rj\ 3) по найденному находят = ;

4) эадаютвя каким-либо законом распределения циркуляции по лопасти, обычно постоянным (это тип В. в. НЕЖ) или эллиптическим; 5) распределяют тягу по лопасти, приближенно определяя значение элементарной тяги на каждом радиусе по формуле:

однако так. обр., чтобы общая тяга равнялась найденной в п. 3; 6) вычисляют значение и у = arc tg - д.Т1Я каждого радиуса;

7) находят по номограмме значения -С, П1]г.; 8) вычисляют по формулам (17) и (18)

V и Ма на каждом радиусе, а также и на-прйжение Те; 9) подбирают на каждом радиусе дужки из серии таким образ., чтобы удовлетворить найденному в п. 7 значению - С ,

а также и неравенству (19) (фиг. 13), т. е. находят значение Ъ ширины лопасти и угла атаки а; 10) находят на каждом радиусе значение угла наклона лопасти 0 = /9-f ; 11) вычисляют центробежные силы, определяют, насколько они при вычерченном положении лопасти разгружают лопасть, и находят общее напряжение лопасти на каждом радиусе.

Здесь был дан ход расчета изолированного В. в.; влияние фюзеляжа обыкновенно принимается только в замедлении скорости набегания на винт, т. е. в уменьшении расчетной скорости. В случае винтов тендем принимается, что задний винт не влияет на передний, влияние же переднего на задний выражается в увеличении скорости набегания. Эта скорость или приближенно определяется по теории идеального пропеллера или находится из расчета переднего винта.

Лит.: Жуковский Н. Е., Вихревая теория гребного винта, Труды Отд. физ. наук О-ва люб. ест., антроп. и этнографии , М., 1912, т. 16, вып. 1,М., 1914-15, т. 17, вып. 1-2; Юрьев Б. Н., Возд. гребные винты (пропеллеры), Труды ЦАГИ , Москва, 1925, вып. 10; В е т ч и н к и н В. П., Теория гребных винтов, М., 1926; Александров В. Л., Вихревая теория проф. Н. Е. Жуковского и расчет по ней гребных возд. винтов, Техника возд. флота , М., 1928, 3; Кузьмин Г. И., Номограмма расчета гребного винта по вихревой теории Н. Е. Жуковского, там же, 1927, 2, стр. 95; П р о с к у р а Г. Ф., Возд. винты, Харьков, 1927; Watts Н. С, The Design of Scarew Propellers, L., 1920; Park W. E., A Treatise on Airscrews, L., 1920; Fage A., Airscrews in Theory and Experiment, Edinburgh, 1920; H e 1 m b 0 I d H., Die Betz-Prandtlsche Wirbeltheo-rie d. Treibschraube und ihre Ausgestaltung z. techni-schen Berechnungsverfahren, Werft, Reederei, Hafen , Berlin, 1926, .Tg. 7, H. XXIII, XXIV; GlauertH., An Aerodynamic Theory of the Airscrew, Aeronauti-cal Research Committee, Reports and Memoranda*, London, 1922, 786. B. Апександров.

il. Производство в. в. деревянных. Громадные напряжения, к-рым подвержены лопасти В. в., а также зависимость его кпд от точности выполнения, предъявляют к производству особые требования, к-рые должны гарантировать: 1) достаточную крепость В. в., 2) неизменяемость его формы, 3) статич. и динамическую уравновешенность, 4) точность обработки. Первое достигается применением лесных материалов, обладающих высокими технич. качествами и имеющими коэфф. крепости на изгиб не ниже 700 кг/см и на сжатие не ниже 400 кг/слс. Помимо этого, дерево, идущее на изготовление В. в., д. б. прямослойным, абсолютно здоровым, без сучьев и трещин. Наиболее широкое применение имеют красное дерево, орех, ясень, клен, красный бук; реже применяются дуб, ольха, карагач. Не исключается возможность применения и др. пород дерева, удовлетворяю-пщх технич. требованиям, предъявляемым к авиационной древесине. Деревянный В. в., как и всякое изделие из дерева, имеет тот недостаток, что под влиянием атмосферной влажноста в нем может произойти коробление лопастей, вследствие чего появ.чяются