Спосіб оптимізації роботи судового плавцевого рушія

Изобретение относится к области судостроения, в частности к плавниковым движителям с рабочим органом в виде жесткого крыла, совершающего синусоидальные вращательно-поступательные колебания. Известен принятый в качестве аналога "Способ регулирования тяги судового машущего движителя" [1], в котором рабочему органу машущего движителя, выполненному в виде жесткого прямоугольного крыла с хордой профиля в [м] и установленного на транспортном средстве, задают синусоидальные поступательные колебания перпендикулярно передней кромке крыла с линейной амплитудой и частотой а также вращательные относительно нее же с угловой амплитудой и той же частотой, причем вращательные колебания осуществляют относительно поступательных со сдвигом по фазе на С целью обеспечения максимального КПД движителя с помощью приводного механизма и системы управления крылу задают угловую амплитуду колебаний в зависимости от безразмерной линейной амплитуды колебаний и от относительной скорости крыла поступательная скорость соответствии с формулой: где движения судна, повышение эффективности работы судового плавникового движителя путем обеспечения его максимального КПД на всем доступном диапазоне значений относительной скорости крыла при осуществлении контроля за максимальным мгновенным углом атаки. Поставленная задача решается тем, что в способе оптимизации работы судового плавникового движителя, основанного на изменении угловой амплитуды колебаний крыла в зависимости от относительной скорости крыла, согласно изобретению, величину линейной амплитуды колебаний крыла задают по крайней мере больше длины хорды крыла, а угловую амплитуду для движителя, колеблющееся крыло которого имеет величину критического угла атаки большую либо равную соответствии с зависимостью при величине 20°, относительной задают в скорости, находящейся в интервале от до и в соотве тствии с зависимостью в при величине относительной скорости в которой величина безразмерной линейной амплитуды лежит в пределах 0,1 - 1,0. Одновременно, с помощью специальных датчиков контролируют величины параметров и ив случае изменения во время работы машущего движителя какой-нибудь из них, производят корректировку величины чтобы она всегда удовлетворяла приведенному соотношению (СССР, а.с. №1615056, кл. B63H1/36, 1990). Указанное изобретение выбрано в качестве прототипа заявляемого изобретения. Недостатками указанного "Способа" является, во-первых, то, что оптимизационная зависимость, на которой он основан, была построена при отсутствии контроля за максимальным мгновенным углом атаки на крыле, что для малых значений относительной скорости может приводить к внезапному ухудшению режима обтекания крыла, а для остальных значений не будет обеспечиваться максимально эффективный режим работы движителя [2]. Во-вторых, "Способ" действует для некоторого ограниченного интервала значений величины безразмерной линейной амплитуды в то время, как оптимизация с учетом всех независимых параметров, определяющих вращательнопоступательное движение крыла дает другой оптимальный интервал для [2]. Кроме этого, при задании направлений поступательного и вращательного колебаний крыла указанным "Способом" допускаются неоднозначности. В заявляемом изобретении вместо термина "машущий движитель" используется термин "плавниковый движитель", так как это более точно отражает принцип на котором основана работа движителя. Задача, решаемая данным изобретением большей Для движителя, колеблющееся крыло которого имеет величину критического угла атаки меньшую 20°, угловую амплитуду задают в соответствии с зависимостью при величине относительной скорости, находящейся в интервале от в до соответствии с зависимостью при величине относительной скорости, находящейся в интервале от до и в соотве тствии с зависимостью при величине относительной скорости большей где - критический угол атаки крыла при стационарном обтекании. Способ поясняется графиками, приведенными на фиг.1 и 2. На фиг.1 показана зависимость КПД крыла от относительной скорости крыла, когда ось вращения крыла совмещена с его передней кромкой, при значении фазового сдвига между вращательными и поступательными колебаниями значении безразмерной линейной амплитуды колебаний и значениях максимального мгновенного угла атаки крыла (кривая 1), 15° (кривая 2), 25° (кривая 3), 35° (кривая 4). Штриховая линия поступательными колебаниями огибающая семейства кривых в точках которой КПД крыла достигает максимальных величин. На фиг.2 показано семейство кривых атаки крыла В (2) показано, что при оптимальное (для тяги и КПД) положение оси вращения находится на передней кромке крыла (линии 1 - 3) при тех же значениях независимых параметров, что и на фиг.1. Каждая из кривых данного семейства определяет такие скорости крыла относительной максимальном мгновенном угле значения для некоторого фиксированного значения максимального мгновенного угла атаки при которых будет дости гаться максимум оптимальный фазовый сдвиг оптимальные значения линейной амплитуды колебаний крыла должны быть, по-возможности, небольшие, но не меньше длины хорды крыла. Там же показано, что при и угловая амплитуда колебаний крыла зависит лишь от КПД. Нижней границей по для этого семейства является штриховая кривая 1', а верхней - кривая относительной скорости крыла мгновенного угла атаки крыла 4. Каждая кривая семейства для значений меньших 20°, разбивается штри ховой кривой 2' на две, которые описываются различными аналитическими зависимостями. Кривая 4 определяет такие значения для всех значений максимального мгновенного угла атаки амплитуды то есть Известно [3], что критический угол атаки колеблющегося крыла (при котором возникает отрывный режим обтекания, что приводит к понижению значений пропульсивных характеристик меньших (что соответствует значениям относительной скорости больше при которых величины КПД будут максимальными, так как она соответствует огибающей кривой фиг.1. Аналитическое представление кривых 1 - 3, приведенных на фиг.2, имеет вид: при величине находящейся в (кривая 1') до при величине находящейся относительной интервале скорости, от (кривая 2') и относительной скорости, в интервале от (кривая 2') до (кривая 4). Аналитическое представление кривой 4 имеет вид: Вращательно-поступательные колебания крыла в безграничной жидкости определяются пятью независимыми параметрами: положением оси вращения крыла линейной амплитудой колебаний крыла угловой амплитудой колебаний крыла фазовым сдвигом между вращательными и поступательными колебаниями частотой колебаний крыла n. Однако, для изучения поведения пропульсивных характеристик крыла (тяги и КПД) при фиксированном максимальном мгновенном угле атаки, удобно основываться на следующих пяти независимых параметрах: безразмерном положении оси вращения крыла безразмерной линейной амплитуде колебаний крыла фазовом сдвиге между враща тельными и и максимального и не зависит от крыла) превосходит критический угол атаки того же крыла при его стационарном обтекании. Поэтому, определив в качестве максимального мгновенного угла атаки крыла его критический угол атаки при стационарном обтекании на крыле всегда будет реализовываться только режим безотрывного обтекания, причем при докритических угла х атаки, что и обеспечивает при указанной выше совокупности оптимальных значений остальных параметров максимум КПД для всех доступных значений относительной скорости крыла (2). Способ осуществляют следующим образом. Рабочему органу плавникового движителя, выполненному в виде жесткого прямоугольного крыла и установленного на транспортном средстве задают синусоидальные поступательные колебания с линейной амплитудой и частотой вдоль оси, перпендикулярной передней кромке крыла и направлению поступательного движения судна, а также вращательные колебания относительно передней кромки крыла с угловой амплитудой ис той же частотой. При этом вращательные колебания осуществляют относительно поступательных со сдвигом по фазе на -90°, если при движении судна с точки зрения внешнего наблюдателя справа налево, положительный отсчет угловой амплитуды производить против часовой стрелки. Величину линейной амплитуды колебаний крыла задают по крайней мере больше длины хорды крыла. Величину максимального мгновенного угла атаки крыла задают равной величине критического угла атаки крыла, используемого в движителе при его стационарном обтекании, то есть, Осуществляя постоянный контроль за величиной относительной скорости.крыла при движении судна, с помощью микропроцессорного устройства и автоматизированной системы управления приводом плавникового движителя, угловую амплитуду для движителя, колеблющееся крыло которого имеет величину критического угла атаки большую либо равную 20°, задают в соответствии с зависимостью при величине относительной скорости, находящейся в интервале от до и в соотве тствии с зависимостью при величине относительной скорости большей Длядвижителя, колеблющееся крыло которого имеет величину критического угла атаки меньшую 20°, угловую амплитуду задают соответствии с зависимостью при величине относительной скорости, находящейся в интервале от зависимостью при величине находящейся в в до соответствии с относительной скорости, в интервале от до соответствии с зависимостью при величине относительной скорости и в большей где - критический угол атаки крыла при стационарном обтекании.