Общие понятия

До сих пор мы рассматривали работу гребного винта в свободной воде. Судовые гребные винты работают за корпусом (за исключением редко встречающихся носовых винтов ледоколов), а за винтом, расположенным в ДП, размещается перо руля (у многовинтовых судов число винтов и рулей часто не совпадает). Указанные элементы взаимодействуют друг с другом по схеме, приведенной на рисунке:

Взаимодействие винта и корпуса можно разделить на механическое и гидромеханическое. Механическое взаимодействие заключается в следующем. Тяга винта через ступицу, конус гребного вала передается на валопровод, сжимая его, далее на упорный подшипник и через его фундамент - на корпус. Она уравновешивается силой сопротивления движению. Сжимающие усилия в валопроводе играют определенную роль - с ними связаны продольные колебания валопрово-да; напряжения в корпусе судна от действия силы тяги винта незначительны и в расчетах прочности не учитываются. Сопротивление вращению лопастей, преодолеваемое крутящим моментом от двигателя, прикладывается к корпусу в виде кренящего момента и уравновешивается восстанавливающим моментом; в расчетах остойчивости этот кренящий момент также не учитывается.
Гидромеханическое взаимодействие значительно сложнее и важнее. Оно заключается в изменении поля скоростей и давлений в системе корпус-винт-руль. Именно этот вид взаимодействия мы будем изучать в данной главе. Изучение может производиться теоретическим или экспериментальным путем, причем в обоих случаях возникают серьезные трудности. Теоретическое решение задачи о работе винта за корпусом чрезвычайно сложно. Мы уже указывали, что аналитические расчеты как сопротивления движению, так и гребного винта сами по себе сложны, комплексная же задача неизмеримо сложнее. Поэтому при теоретическом исследовании винта, работающего за корпусом, предварительно решают задачу расчета обтекания корпуса, а затем рассчитывают как бы изолированный винт, но работающий в потоке, измененном корпусом. Аналогично решается задача об обтекании корпуса без винта, но с учетом изменений, вносимых им.
При экспериментальном изучении принципиально невозможно моделирование эффектов, обусловленных вязкостью, что уже указывалось в соответствующих разделах. Так что наиболее надежные результаты можно получить только путем натурных измерений, что очень сложно и дорого.