איך מעצבים מדחף תת מימי?

1. דרישת דחף: יש צורך לקבוע את קוטר המדחף, כוח הפיתול, מספר הלהבים ופרמטרים נוספים על ידי חישוב הדחף הנדרש על ידי הדחף.

2. ביצועים הידרודינמיים: יש לקחת בחשבון את צורת להב המדחף, צורת החתך, הגובה ופרמטרים נוספים כדי להשיג את הביצועים ההידרודינמיים הטובים ביותר.

3. רעש ורעידות: יש צורך לייעל את מבנה המדחף, להפחית רעש ורעידות ולשפר את האמינות וחיי השירות של המדחף.

4. חומרים וייצור: יש לבחור חומרים ותהליכי ייצור מתאימים כדי להבטיח את החוזק, הקשיחות ועמידות המדחף בפני קורוזיה.

Ⅱ. התכנון של מדחפים תת-מימיים צריך לקחת בחשבון מספר גורמים. להלן יסביר ביתר פירוט ויתן את הנוסחאות המתאימות.

1. דרישות דחף

דרישת דחף היא הדרישה הבסיסית ביותר בתכנון מדחף. גודל דרישת הדחף קשור למסה ולמהירות של הספינה, והוא מחושב בדרך כלל לפי הנוסחה הבאה:

F = 0.5 * ρ * v ^2 * s * ג

כאשר F הוא הדחף הנדרש, ρ הוא צפיפות המים, V הוא מהירות הספינה, S הוא שטח החתך של הספינה, ו-C הוא מקדם הגרר.

2. ביצועים הידרודינמיים

ביצועים הידרודינמיים הם המפתח לתכנון מדחף, כולל צורת להב, צורת חתך רוחב, גובה המדחף ופרמטרים נוספים. הבחירה של פרמטרים אלה צריכה להיקבע על סמך תרחיש השימוש הספציפי ומבנה המדחף.

צורת הלהב: לצורת הלהב יש השפעה על דחף, יעילות ורעש. הצורות הנפוצות הן טרפז, משולש או מלבן. הנוסחה לחישוב שטח הלהב היא

A = F / (ρ * u * (1 - σ))

בנוסחה, A הוא שטח הלהב, u הוא המהירות הליניארית של הלהב, ו-σ הוא יחס החלקת המדחף.

צורת חתך רוחב: צורת החתך כוללת עקמומיות ופיתול של כיפוף הלהב. בחירת הפרמטרים הללו צריכה לקחת בחשבון גורמים כגון הביצועים ההידרודינמיים של המדחף ורעש ורעידות.

גובה : המרחק הוא המרחק המונע על ידי סיבוב אחד של להבי המדחף לאורך הכיוון הצירי. בדרך כלל הוא נבחר להיות גובה גובה שווה או גובה משתנה.

3. רעש ורעידות

רעש ורעידות הם גורמים חשובים שיש לקחת בחשבון בתכנון מדחף.

הקטינו את עובי וגובה הלהבים, הגדילו את מספר הלהבים, שינוי צורת וזווית הלהבים וכו'.

4. חומרים וייצור

לחומר ולתהליך הייצור של המדחף יש השפעה על הביצועים וחיי המדחף. החומרים הנפוצים כוללים פלדת פחמן, נירוסטה, סגסוגת אלומיניום וכו', ותהליכי הייצור כוללים יציקה, פרזול, חיתוך וכו'.

Ⅲ, פרטי עיצוב מדחף

בנוסחת חישוב שטח הלהב, F הוא הדחף הנדרש, אשר צריך להיות מחושב על סמך המסה והמהירות של הספינה. ניתן לחשב את המהירות הליניארית u של הלהב על ידי הנוסחה הבאה:

u = π * D * n / 60

כאשר D הוא קוטר המדחף ו-n היא המהירות. חשוב לציין כי בעת חישוב שטח הלהב, הדחף מתחלק באופן פרופורציונלי לכל להב.

יחס ההחלקה σ של המדחף הוא היחס בין מרחק ההנעה בפועל למרחק ההנעה התיאורטי, בדרך כלל בין 0.05 ~ 0.2. יחס ההחלקה מחושב על ידי הנוסחה

σ = (n * D - V) / (n * D)

בנוסחה, n היא מהירות הסיבוב, D הוא קוטר המדחף, ו-V היא מהירות הספינה.

הפיתול של המדחף הוא הפיתול של להבי המדחף, בדרך כלל פיתול ליניארי או פיתול משני. זווית הפיתול מחושבת על ידי הנוסחה הבאה

θ = 2 * π * r * tan(φ) / p

בנוסחה, r הוא רדיוס הלהב, φ הוא זווית הפיתול, ו-p הוא הגובה.

מקדם ההתנגדות C של המדחף הוא כמות ההתנגדות ליחידת שטח ובדרך כלל צריך לקבוע אותו באמצעות ניסויים או סימולציות. שיטות החישוב הנפוצות כוללות הדמיית טורבולנציה, ניסויים במנהרת רוח וכו'.

IV. כמה שיקולים בתכנון מדחף

יש לקבוע את קוטר המדחף ומספר הלהבים בהתבסס על הדחף הנדרש. קוטר קטן מדי יגרום לדחף לא מספיק, וקוטר גדול מדי יגדיל את ההתנגדות ההידרודינמית ואת עלויות הייצור. בחירת מספר הלהבים צריכה להתחשב בגורמים כמו הפער וההתנגדות בין הלהבים. באופן כללי, ככל שמספר הלהבים גדול יותר, הדחף גדול יותר, אך זה גם יגביר את הרעש והרעידות.

יש לבחור את הצורה, צורת החתך והגובה של הלהבים על סמך הדחף הנדרש והביצועים ההידרודינמיים. צורות להב וצורות חתך שונות ישפיעו על הדחף, היעילות והרעש.