Контакты
Телефон
+38 (099) 554-33-84
Почта
Адрес
г. г. Киев, ул. Ялтинская 5Б

Момент гребного винта

Момент гребного винта

Гребной винт любого судна - основная и самая важная деталь, отвечающая за движение корабля или подводной лодки.

Основная задача гребного винта - максимально эффективно превращать крутящий момент привода в создаваемую им тягу.

Так как тяга возникает за счет перемещения большого количества воды, наблюдается трение воды о лопасти винта, это вызывает вибрацию и самое страшное явление для гребных винтов - кавитацию.

При разработке конструкции гребного винта и на пробных испытаниях возникает потребность в измерении крутящего момента на валу, вибрации лопастей и их деформации.

Так как вал вращается, к нему не получится подключить обычные датчики при помощи проводов. Возникает большая проблема в снятии данных и отправки их в измерительную систему.

Гребной винт, используемый для приведение корабля в движение представляет собой пропеллер, внешним видом напоминающий воздушный винт или вентилятор. Обычно его применяют в одновинтовой конфигурации, когда нужна большая тяга - применяют двухвинтовую установку. В редких случаях на военно-морских судах и скоростных катерах можно найти более двух гребных винтов.

Почему гребной винт так важен для любого судна?

От гребного винта, его формы, размеров и качества изготовления напрямую зависят такие важные эксплуатационные характеристики, как:

  • Расход топлива
  • Максимальная крейсерская скорость
  • Маневренность
  • Комфорт пассажиров (винт создает вибрации)
  • Надежность (винт должен выдерживать удары, быть устойчивым к воздействию кавитации).
Да и в конце концов - все суда и подводные лодки приводятся в движение при помощи гребных винтов. Даже водомётный двигатель работает на тех же принципах. За всю историю судостроения ничего кроме вёсел, парусов и гребных винтов пока что не придумали (корабли на воздушных подушках применяют тот же пропеллер, но уже в воздушных условиях). Двигатели на реактивной тяге в расчет не берем - это из отрасли авиации.

Почему вопрос испытаний гребных винтов так актуален сейчас?

Композитные материалы нашли широкое применение не только в авиации. Все больше деталей судов сейчас изготавливаются из новых сплавов и гребной винт не стал тому исключением. Самая большая проблема, с которой приходится сталкиваться гребному винту, кавитация.

винт кавитация

Гребной винт, поврежденный кавитацией


Как видно на изображении выше - кавитация со временем превращает любой гребной винт в решето. Кавитация возникает при высокой скорости движения жидкости и изменении направления её движения. Она может возникнуть даже в водопроводных трубах при прохождении поворотов, заужений и огибании неровностей. В случае с гребным винтом - основной очаг кавитации возникает на самых краях лопастей, где окружная скорость максимальна, а поток воды, разогнанный воздействием центробежной силы срывается с лопасти с двух сторон, в результате за краем лопасти образуется разряжение и вода, текущая с двух сторон, завихряется и "схлопывается", оставляя за собой красивый след в виде спирали.

кавитация винта

Кавитация в воде


Чтобы избежать кавитации - необходимо знать при каких условиях она возникает. Основные факторы, влияющие на возникновение кавитации

  • Форма и размер гребного винта
  • Число его оборотов
  • Плотность и температура воды
Основная проблема в том, что для того чтобы измерить в каких именно условиях возникает кавитация, необходимо получать данные онлайн при вращении винта. Для исследования процесса кавитации необходимо измерять крутящий момент, обороты, деформацию лопастей, ускорение, а также вибрации при помощи пьезоэлектрических или тензометрических акселерометров.
На российском рынке довольно сложно найти систему, способную справиться с подобной задачей.

Как раз для таких испытаний и были созданы телеметрические системы TEL1-PCM-IND и MTP-NT.

Система может быть установлена ​​на валу практически любого размера и устанавливается неопытным пользователем в полевых условиях (условиях машинного отделения любого судна).

измеритель крутящего момента ИКМ

Одноканальная система для измерения крутящего момента на валу

Основное преимущество такой системы - отсутствие аккумуляторных батарей. Питание системы осуществляется индуктивным способом неограниченно долго, она не требует замены батарей и обслуживания.

Данные передаются в режиме реального времени, что дает возможность считывать измерения прямо во время испытаний и анализировать результаты непосредственно на борту судна. Все системы, записывающие показания на карту памяти становятся неконкурентоспособными.

В случае с системой TEL1-PCM-IND  не требуется дополнительной головки индуктивного питания. Функцию питания и приема сигнала выполняет одна головка, что позволяет разместить телеметрию в самых труднодоступных местах.

момент гребного винта

Пример установки тензоусилителя телеметрического на валу гребного винта


Телеметрические системы для валов могут устанавливаться на вал любого диаметра и передавать сигналы крутящего момента с вращающихся валов на стационарный приемник телеметрии. Модуль, который устанавливается на вал, подключается непосредственно к тензодатчикам, прикрепленным к валу. Вал превращается в датчик крутящего момента, позволяя передавать крутящий момент во время вращения вала в реальном времени.

вал гребного винта
Пример установки системы измерения крутящего момента в полевых условиях

Такие системы могут использоваться не только при динамических испытаний на судне, но и на испытательных стендах. В случае, когда требуется бо′льшее количество каналов, можно использовать многоканальные телеметрические системы серии MTP-NT. Такие системы сложнее, но открывают намного больше возможностей. Свяжитесь с нами для получения более подробной информации.

крутящий момент на валу
Компактные размеры позволяют устанавливать несколько систем на маленьком расстоянии

Точно также данная система может быть использована для измерения температуры, давления, вибрации и даже напряжения в диапазоне 0-10 В.

На выходе из декодера получаем пропорциональный сигнал 0-10 В. Его легко можно подключить практически к любой измерительной системе, например HBM Quantum X или IMC CronosFlex.

Тензоусилитель телеметрический ТТ01

Более подробную информацию о телеметрических системах можно найти в разделе телеметрия.

Тензоусилитель телеметрический ТТ01