Принцип действия и конструкция крыльчатого движителя

Крыльчатые движители состоят из барабана (ротора) с вертикальной или почти вертикальной осью вращения, расположенного над днищем судна так, что нижний торец ротора совпадает с днищем, и нескольких лопастей в виде крыльев, совершающих вращательное движение вместе с ротором и колебательное движение вокруг собственных осей. Крыльчатый движитель (при его использовании в качестве основного движителя, а не подруливающего устройства) на судах располагается или в кормовой, или в средней части, а, например, на плавучих кранах, корпус которых по форме близок к прямоугольному понтону, может быть и в носу. Схема размещения движителя (вид сбоку) показана на рис. 10.1.

Рис. 10.1. Схема размещения крыльчатого движителя на судне: 1 - барабан;
2 - днище судна; 3 - лопасти

Лопасти крыльчатого движителя располагаются так, что в любой точке окружности их хорды перпендикулярны радиусу-вектору, проведенному к ним из некоторой точки О1, называемой точкой управления (рис. 10.2). При отсутствии хода эта точка совпадает с осью вращения барабана О. Точка управления может располагаться в любом месте внутри круга, диаметр которого обычно составляет 70-80 % диаметра по осям лопастей. Число лопастей - от 3 до 8, чаще всего 5 или 6.
Направление упора крыльчатого движителя перпендикулярно отрезку ОО1, а его величина в первом приближении может считаться пропорциональной длине этого отрезка (эксцентриситету). Таким образом, крыльчатый движитель является также весьма эффективным средством управления судном благодаря возможности создания упора любого направления. Упрощается проблема согласования двигателя и движителя.

Рис. 10.2. Схема действия крыльчатого движителя: О - ось вращения ротора; О1 - точка управления; с - вектор скорости набегающего потока; w - угловая скорость вращения ротора; R - полная гидродинамическая сила на лопасти; Р - упор лопасти; Т - сопротивление вращению

Отмечается, что с ростом эксцентриситета растет не только упор, но и КПД движителя. В какой-то мере эксцентриситет крыльчатого движителя аналогичен шагу гребного винта, а возможность его изменения в процессе работы делает крыльчатый движитель подобным ВРШ.
По конструкции крыльчатые движители подразделяются на три группы: 1) движители с горизонтальными приводными валами и приводом от автономного двигателя; 2) движители с вертикальными приводными валами; 3) движители со встроенными двигателями. Наиболее распространены движители первой группы. Движители с вертикальными приводными валами, как правило, имеют малую мощность и применяются во вспомогательных установках. Крыльчатые движители подруливающих устройств располагаются в поперечном канале в корпусе судна. Направление упора такого движителя совпадает с направлением оси канала, что несколько упрощает управление движителем.