Роторный движитель
Роторный движитель — движитель активного типа, представляющий собой вращаемый цилиндр (ротор), вертикально установленный на палубе судна и использующий для своего движения энергию ветра.
В 1852 г. нем. физик Г. Магнус установил, что, если на вращаемый цилиндр набегает поток воздуха, то скорость потока и окружная скорость вращения по одну сторону цилиндра складываются, а по другую — вычитаются. В связи с тем что большим скоростям соответствуют меньшие давления, на вращающемся цилиндре, помещенном в потоке воздуха, возникает движущая сила, перпендикулярная потоку (эффект Магнуса). Вращая ротор быстрее или медленнее, можно управлять величиной подъемной силы, увеличивая или уменьшая скорость судна. Используемая энергия ветра примерно в 50 раз больше энергии, затраченной им на вращение ротора, и зависит от его частоты вращения и скорости ветра. Движение против ветра возможно также галсами, как и обычного парусного судна. Однако роторное судно совершеннее парусного, т. к. для судов сопоставимого водоизмещения площадь ротора составляет ок. 0, 1 площади парусов, а его масса примерно в 5 раз меньше, чем у парусной оснастки. Р. д. проще в обслуживании (постановка и уборка парусов занимают много времени), быстро входит в рабочий режим, но имеет существ, недостаток: обладая значит, массой и большой частотой вращения, при качке он быстро расшатывается. Первым Р. д. применил в 20-х гг. XX в. на нескольких моделях и яхтах нем. изобретатель А. Флетнер, благодаря чему за Р. д. закрепилось назв. «ротор Флетнера». В 1924 г. на шхуне «Букау» водоизмещением 980 т. вместо 3 мачт он поставил 2 ротора. Судно было испытано в шторм, условиях. Построенный им в 1925 г. фруктовоз «Барбара» являлся единственным, роторным судном, эксплуатировавшимся в коммерческих целях. В настоящее время в связи с возрастающим интересом ко всем видам ветроэнергии идея ротороходов вновь привлекает внимание судостроителей.
Гребной винт со ступицей относительно большого диаметра (примерно 75% диаметра винта), являющейся ротором погружного электродвигателя. На ступице ротора размещается от 12 до 16 лопастей, представляющих собой профилированные крылья с прямолинейной образующей. Р. д. был запатентован Ф. Р. Хэйзелтоном (США) в 1950 г. и предложен к применению главным образом на подводных аппаратах (ПА). Устанавливаются Р. д. в нос. и корм, оконечностях ПА, вращаются в противоположных направлениях аналогично тандемным гребным винтам. Лопасти Р. д. выполняются поворотными, чем достигается при необходимости изменение шага винта. В этом плане они подобны винтам регулируемого шага. Механизмы поворота лопастей обеспечивают изменение шагового угла на всех лопастях на равные величины (совместное изменение шагового угла) в соответствии с определенным периодичным законом, повторяющимся с каждым оборотом движителя (циклическое изменение шагового угла). В этом отношении Р. д. подобен крыльчатому движителю, но не с вертикальной осью вращения, а с горизонтальной. В простейшем случае изменение шагового угла задается синусоидальным законом v=vo + visin(p, где VQ — совместный шаговый угол; YI — наибольшее, амплитуда колебаний циклического шагового угла; ф — фазовый угол, определяющий положение лопасти с наибольшей амплитудой шагового угла на диске движителя.
Изменением совместного шагового угла достигается нужная скорость ПА от нулевой (режим зависания, когда носовой и кормовой движители создают противоположно направленные упоры vo н= — VOK) до полной (VOH =VOK = vo max)- Изменением амплитуды и фазы циклического шагового угла обеспечивается управляемость ПА как на ходу, так и без хода. В режиме зависания ПА может перемещаться лагом, по вертикали, разворачиваться на месте и т. д., обладая всеми 6 степенями свободы. Высокие маневр, качества ПА с Р. д. выгодно отличают эти движители от движителей других типов. Отсутствие гребного вала и соответствующих сальниковых уплотнений позволяет также снизить шум и увеличить глубину погружения ПА.
