В статье анатизируется возможность повышения эффективности гребного винта, как одного из основных направлений совершенствования главной энергетической установки. Требования конвенции МАРПОЛ-73 с поправками и необходимость адаптации главной энергетической установки под изменяющиеся условия эксплуатации требуют совершенствования конструкции гребного винта фиксированного шага. В статье изложены результаты исследования обтекания профиля лопасти гребного винта, с подачей дополнительной воды вдоль хорды, касательно засасывающей поверхности. Данная работа является адаптацией применяемой в авиации метода повышения подъемной силы путем сдува пограничного слоя и реактивного закрылка. Величина подъемной силы оказывает существенное влияние на гидродинамические характеристики гребного винта. Выполнено численное моделирование профиля лопасти гребного винта в сжимаемой и несжимаемой средах, а также расчет параметров профиля NACA-0012 с подачей дополнительной воды. Результаты моделирования подтверждены путем сравнения с известными результатами моделирования для сжимаемых сред и экспериментальными данными. Доказана возможность повышения эффективности гребного винта за счет струйной подачи дополнительной воды на подсасывающую поверхность лопасти вдоль хорды. Результаты работы могут быть использованы с целью управления режимом работы главного двигателя, путем изменения упора и гидродинамического момента сопротивления вращению гребного винта.
главная энергетическая установка, винт, лопасть, профиль, струйное воздействие, численное моделирование
1. Иванченко. А. А. Обзор опыта совершенствования конструкции и применения движительньгх систем в современном судостроении / А. А. Иванченко, В. А. Шишкин, В. Н. Окунев // Весшик государственного университета морского и речного флота им. адмирала С О. Макарова. -2016,-№4 (38).-С. 156-176.
2. Carlton, J. S. Propeller Performance Characteristics In Marine Propellers and Propulsion / J. S. Carlton. -Buttenvorth-Heinemaim: Elsevier Ltd, - 2012. - 3nd ed. - Pp. 79-136. DOI:https://doi.org/10.1016/B978-0-08-097123-0.00006-X.
3. Леонов, В. E. Исследование влияния параметров морского перехода на операционный коэффициент энергетической эффективности / В. Е. Леонов, В. В. Тимошенко // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С.О. Макарова. - 2018. - №2(48). - С. 390-401. DOI:https://doi.org/10.21821/2309-51802018-10-2-390-401.
4. Шостак, В.П. Проектирование пропульсивной установки судов с прямой передачей мощности на винт учебное пособие / В.П. Шостак, В.И. Гершаник, В.П. Кот, Н.С. Бондаренко; под ред. B.П. Шостака. - Николаев: УГМТУ, 2003. - 500 с.
5. Маницын, В В. Исследование режимов эксплуатации главного дизеля 5ДКРН50/110-2 танкера типа «Качининграднефть» с тремя вариантами гребных винтов /В.В. Маницын, Л. К. Капран, П. Старовойтова // Научные труды Дальрыбвтуза. -2016. - С. 99-110.
6. Антоненко, С. В. Судовые движители: учеб. посо бие / С. В. Антоненко. - Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2007, -126 с.
7. Shin, К. W. СГО analysis of cloud cavitation on three tip-modified propellers with systematically varied tip geometry / K. W. Shin, P. Andersen // Journal of Physics: Conference Series. - 2015. - vol. 656. -Pp. 12 - 39. DOI:https://doi.org/10.1088/17426596/656/1/012139.
8. Sun, Yu. Experimental and numerical analyses of the hydrodynamic performance of propeller boss cap fins in a propeller-rudder system. / Yu. Sun, S. Yumin, W. Xiaoxiang, H. Haizhou // Engineering Applications of Computational Fluid Mechanics. - 2016. - vol. 10. - Pp. 145 -149. DOI:https://doi.org/10.1080/19942060.2015.1121838.
9. Пат. 46740 Украина, МПК D63II 1/00 Конструкция механизированного гребного винта / Д.И. Осовский, А.С. Шаратов: заяв. и патентообл. Керченский государственный морской технологический университет. - № 200903725; заявл. 16.04.2009; опубл. 11.01.2010, Бюл. № 1.- 4.
10. Шаратов, А. С. Струйное воздействие на динамику гребного винта / А. С. Шаратов // Bichuk двигунобудування. - 2010. - вып.№2(23). - С. 82-85.
11. Арнольдов, В. Н. Аэродинамические особенности струйных систем увеличения подъемной силы и анализ техники короткого взлета и посадки / В. Н. Арнольдов, Е. М. Золотько, А. Б. Стратинский // Труды ИАГИ. - 1977. - вып. 1958. - C. 41 -44.
12. Бушуев, В. И. Исследование на ЭВМ влияния от соса потока и механизации крыльев на их аэродинамические характеристики. / В. И. Бушуев // Межвузовский сборник. Гидродинамика больших скоростей. - Красноярск: КПИ, 1986. -С. 125-136.
13. Жулев, Ю. Г. О возможности повышения эффективности тангенциального выдува щелевой струи на поверхность профиля / Ю. Г. Жулев, С. И. Иншаков // Изв. РАН. Механика жидкости и газа. - 1996. - №4.-С. 182-186.
14. Ильинский. Н. Б. Приближенный метод решения обратной краевой задачи аэрогидродинамики для крылового профиля с устройством отсоса или вдува / Н. Б. Ильинский, А. В. Поташев // Тр. VI всесоюзной научной школы «Гидродинамика больших скоростей». - Чебоксары: Чуваш, ун-т. - 1996 - С. 78-82.
15. Li, L., Huang, G., Chen, J., Yuan, J. Numerical experiment of tip-jet ducted fans with various nozzles / L. Li, G. Huang, J. Chen, J. Yuan //53nl AIAA/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference. - 2017.-Pp. 78-82.
16. Аракелян, С. М. Методы вычислительной гидродинамики в расчетах движения жидкости в системах со сложной топологией: учеб пособие / С. М. Аракелян и др. - Владимир: Изд-во ВлГУ, 2015. -99 с.
17. Ashok, P. Effect of stacking sequence on the performance of composite marine propeller / P. Ashok, P. J Kumar, P. S Preina Kumar // Journal of Advanced Research in Dynamical and Control Systems. -2017,-9 (Special Issue 14).-Pp. 1823 - 1839.
18. Nouri, N. M. Optimization of a marine contra-rotating propellers set / N. M. Nouri, S. Mohammadi, M. Zarezadeh // Ocean Engineering. - 2018. - vol. 167. -Pp. 397 - 404.
19. Карасев, П. И. Качественное построение расчетной сетки для решения задач аэродинамики в программном комплексе FlowVision / П. И. Карасев, А. С. Шишаева, А. А. Аксенов // Вестник ЮУрГУ. Серия: Вычислительная математика и информатика. -2012. - №47 (306). - С. 46-58.
20. Король, Ю. М. Влияние лопастных и профильных характеристик на гидродинамическую эффективность гребных винтов / Ю. М. Король, О. Н. Корнелюк // Наука и прогресс транспорта. Вестник Днепропетровского национального университета железнодорожного транспорта. -2017. - №4(70).-С. 80-88.
21. Сертификация FlowVision. Url:httr):/Ayw'w.tesis.com.rii/softw,are/flow^ision/ (дата обращения 08.04.2018).
22. Кондранин, Т. В. Применение пакетов прикладных программ при изучении курсов механики жидкости и газа: учебное пособие / Т. В. Кондранин, Б. К. Ткаченко, М. В. Березникова. и др. - М.: МФТИ, 2005. - 104 с.
23. Справочник авиационных профилей. Url: http://kiDla.kai.ni/liter/SDravochnic.Ddf (дата обращения 08.04.2018).
24. Vivek, S. Performance evaluation of profile modifications on straight-bladed vertical axis wind turbine by energy and Spalart Allmaras models / S. Vivek, A. K. Kaviti // Energy. - 2017. - Volume 126. - Pp. 766 - 795.
25. Xia, Y. The effect of corrugated skins on aerodynamic performance. / Y. Xia, O. Bilgen, M. Friswell // Journal of Intelligent Material Systems and Structures. -2014. - 25 (7). - Pp. 786 - 794.
26. Король, Ю. M. FLOWVISION в учебном процессе и компьютерных исследованиях / Ю. М. Король // 36. наук.праць НУК. - МиколаГв: НУК, 2010. - № 5 (434). - С. 19 - 26.
27. Бобарика И. О. Повышение адекватности численного моделирования аэродинамики элементов летательных аппаратов потоком несжимаемой жидкости при малых числах Маха / И. О. Бобарика, И. Н. Гусев // Вестник ИрГТУ. -2014,-№2 (85)-С. 33-38.
28. Численное моделирование обтекания крыла конечного размаха с аэродинамическим профилем NACA-2406 потоком несжимаемой жидкости при малых числах Маха. Url: httn//vvAv\\v.digita lmarine.net/builder/d2.ixll (дата обращения 08.04.2018).
29. Петров, А. В. Энергетические методы увеличения подъемной силы крыла: монография / А. В. Петров. -М.: Физматлит,2011.-402 с.
30. FlowVision, версия 2.54 / Руководство пользователя. - М.: ООО ТЕСИС, 2008. - 284 с.
31. Аксенов, А. А. К вопросу применения модели турбулентности k-e FlowVision для исследования обтекания профиля крыла при малых числах Рейнольдса /А. А. Аксенов, С. В. Жлуктов, С. В. Калашников, A. J1. Митин // Инженерные системы - 2017. Труды Международного форума.-2017.-С. 82-89.
32. Брыляков, А. П. Отрыв потока на прямом крыле при повышенной внешней турбулентности / A. П. Брыляков, Г. М. Жаркова, Б. Ю. Занин, B. И. Коврижина, Д. С. Сбоев // Ученые записки ЦАГИ. - 2004. -№1-2 (том 35). - С. 57-63.
33. Осовский, Д. И. Управление гидродинамическими характеристиками гребных винтов / Д. И. Осовский, А. С. Шаратов // Рыбное хозяйство Украины. - 2007. - №3 (50). - С. 25-28.
34. Осовский, Д. И. Исследование гидродинамических характеристик гребного винта, оборудованного струйной механизацией в гидродинамической трубе / Д И. Осовский, А. С. Шаратов // Рыбное хозяйство Украины: научно-производственный журнал. -2007,- №6-С. 37-38.
35. Международная Конвенция по предотвращению загрязнения с судов (МАРПОЛ-73/78). - СПб.: АО «ЦНИИМФ», 2017. - Кн. Ш. -412 с.
