Понятие об умеренно нагруженном винте

В этом случае нельзя пренебрегать влиянием вызванных скоростей на обтекание элемента лопасти. Путем последовательных приближений можно находить Wк и Bi. После соответствующих преобразований можно получить:

 ( 7.17 )

где

 ( 7.18 )

 ( 7.19 )

Здесь JiR - индуктивная поступь:

 ( 7.20 )

Умеренно нагруженный винт вначале можно рассчитывать как слабона-груженный, определяя Wк по соответствующей формуле. Полученное значение подставляют в формулы (7.20), (7.18) и (7.19), после чего рассчитывают отношение Wk/v в первом приближении по формуле (7.17). Затем цикл расчетов повторяют до тех пор, пока два последующих приближения не дадут близких результатов. Обычно процесс последовательных приближений быстро сходится. Наиболее сложно здесь определение     которое производится один раз.
Вышеуказанные расчеты выполняются в предположении, что число лопастей винта бесконечное. При этом распределение вызванных окружных скоростей вдоль окружности равномерное. Из-за конечности числа лопастей скорости распределяются неравномерно: у лопасти они больше, чем в промежутках между лопастями, как показано на рис. 7.9 для четырехлопастного винта. Для расчета вызванную скорость необходимо осреднять (см. горизонтальную пунктирную линию на рисунке).

Рис. 7.9. Схема распределения вызванных окружных скоростей вдоль окружности у
четырехлопастного винта

Среднее значение вызванной окружной скорости можно представить в виде произведения:

 ( 7.21 )

где k1 учитывает конечность числа лопастей, k1 = f (г, х); r = r/R - относительный радиус;

, где z - число лопастей; h = rtgB1. k1 необходимо рассчитывать для каждого лопастного сечения. В литературе имеются графики, облегчающие эту работу.
Конечность числа лопастей сильнее сказывается у концов лопастей, вблизи ступицы это влияние мало.
Поправка k2 учитывает конечность толщины лопастей. Выполним хорошо известную нам операцию: рассечем винт соосным цилиндром радиуса г, разрежем его вдоль образующей и развернем на плоскость. До сих пор мы ограничивались изображением сечения одной лопасти. Но фактически в сечение попадут все z лопастей (рис. 7.10). Вместе они образуют решетку профилей, которая стесняет поток.

Рис. 7.10. Схема решетки профилей

Величину коэффициента k2 можно определить как отношение суммы длин отрезков горизонтальной прямой внутри профилей лопастных сечений на рис. 7.10 (прямая проведена по линии наибольших толщин) к длине всей этой прямой, которая равна длине окружности 2nг.
Обозначим шаговый угол на рассматриваемом радиусе ф, толщину профиля - е, а его хорду - b. Тогда

 ( 7.22 )

У бесконечно-лопастного винта упор и крутящий момент при прочих равных условиях больше, чем у винта с конечным числом лопастей. При проектировании винта вначале число лопастей можно считать бесконечным, диаметр и суммарную циркуляцию скорости принять такими же, как у реального винта, но соответственно увеличить упор. Возможен и другой способ: принять, что вызванные скорости и упоры обоих винтов одинаковы, но у бесконечно-лопастного винта диаметр несколько меньше. Отношение диаметров можно рассчитать по формуле, предложенной Прандтлем:

 ( 7.23 )

Расчеты судовых гребных винтов по теории несущей линии требуют учета конечности не только толщины, но и ширины лопастей, особенно при больших дисковых отношениях. Для этой цели вводятся специальные поправки, которые здесь не рассматриваются.