Lodní šroub je součást lodí, která svým rotačním pohybem vytváří sílu, která loď pohání.
Funguje na podobném principu jako vrtule. První ručně poháněné šrouby pro pohon své ponorky -Želva - použil již v roce 1775 David Bushnell. Pohon lodě pomocí parního stroje a šroubu vlastní konstrukce si nechal patentovat český vynálezce Josef Ressel v roce 1827. Během druhé poloviny 19. století pak lodě poháněné lodním šroubem postupně vytlačily kolesové parníky. A fungují dodnes.
Hlavním důvodem přechodu od koles k lodnímu šroubu byla větší účinnost lodního šroubu.
Použití lodního šroubu místo koles také vedlo k odstranění negativního vlivu příčného naklánění lodi, například při velkých vlnách. Příčným nakláněním lodi se mohla kolesa krátkodobě dostat nad hladinu, což vedlo ke snížení účinnosti pohonu a k ovlivnění směru jízdy lodi.
Na lopatkách lodních šroubů vzniká jev zvaný kavitace.
Kavitace
http://herodes.feld.cvut.cz/nonlin/superkavitace/superkav.php
Z Wikipedie, otevřené encyklopedie
Kavitace (z latinského cavitas - dutina) je vznik dutin v kapalině při lokálním poklesu tlaku, následovaný jejich implozí. Pokles tlaku může být důsledkem lokálního zvýšení rychlosti (tzv. hydrodynamická kavitace), případně průchodu intenzivní akustické vlny v periodách zředění (akustická kavitace). Kavitace je zpočátku vyplněna vakuem, později do ní mohou difundovat plyny z okolní kapaliny. Při vymizení podtlaku, který kavitaci vytvořil její bublina kolabuje za vzniku rázové vlny s destruktivním účinkem na okolní materiál. Kavitace vzniká například na lopatkách lodních šroubů, turbín, na čerpadlech a dalších zařízeních, která se velkou rychlostí pohybují v kapalině.
Kavitace způsobuje hluk, snižuje účinnost strojů a může způsobit i jejich mechanické poškození.
Na vznik kavitace má vliv především velikost podtlaku, soudržnost (povrchové napětí) kapaliny a teplota: čím je nižší, tím menší je kavitace.
Zde je trochu teorie o lodním šroubu pro modeláře.
Čerpáno : http://www.mo-na-ko.net/lode-sroub3.htm
Lodní šroub je pro většinu lodních modelářů věda. Stanovit ten správný pro model není opravdu nikterak snadné. Většinou se spoléháme na ty zakoupené a výroby vlastních se většina z nás raději nepouští. Trocha teorie nikoho nezabije a tak se na lodní šroub může podívat z té teoretické stránky.
Funkce šroubu
Správnou funkci lodního šroubu ovlivňuje několik faktorů. Je důležité si uvědomit, že tyto faktory působí současně. Pokud je uvedeme do souladu, bude i funkce lodního šroubu ideální. To je ale teorie v praxi to bude trochu horší.
Lodní šroub musí být dobře zpracovaný. Jeho povrch co nejhladší, hrany listů bez otřepů, přechody zaoblené. Lopatky musí být dobře vyvážené aby lodní šroub "neházel".
Důležité je také umístění lodního šroubu. Kořeny lopatek (listů) se nesmí vzájemně dotýkat! Při pohledu ze zádi lodě, by měla být mezi nimi vzdálenost 0,05-0,08 průměru šroubu. Vzdálenost mezi trupem modelu a hranu listu šroubu by měla být v rozmezí 0,12-0,18 průměru lodního šroubu.
Šroub musí být také dostatečně ponořen pod hladinou. Nízký ponor může způsobit, že šroub bude přisávat vzduch čímž prudce poklesne jeho účinnost. Správný tvar záďové plochy trupu je hraje také svoji úlohu. Tato plocha musí být tzv. "dostatečně plavná". Jinak řečeno nesmí za ní vznikat příliš velké víření vody. Proudnice se musí držet trupu. Víření opět negativně ovlivňuje účinnost lodního šroubu.
Výpočet lodního šroubu(pro model, u skutečného to bude asi komlikovanější).
Nejvhodnější šroub pro daný model se dá vypočítat. Samozřejmě že přibližně. Přesné stanovení má smysl u skutečných lodí. A i tam je to alchymie, kde i s pomocí nejmodernější výpočetní techniky se to občas nepovede.
Nejdříve stanovíme správné parametry lodního šroubu. K tomu nám může pomoci tato tabulka:
Typ lodě...............rychlost............otáčky............počet lisů............stoupání
Vlečné..................9-14................100-150...............4....................0,7-1,0
Nákladní..............10-13.................60-90.................4....................0,7-1,1
Říční....................10-15...............120-250.............3-4...................0,8-1,1
Ponorky...............10-24...............180-450.............3-4-?.................0,9-1,2
Nákladní...............12-16................80-100.............3-4....................0,8-1,1
Osobní do střední.15-21..............100-160..............3-4....................0,9-1,2
Ledoborce............16-18..............100-170..............3-4....................0,7-1,1
Osobní velké........17-26...............160-260..............3-4...................0,9-1,2
Křižníky...............26-32...............350-450..............3-4...................1,0-1,25
Minonosky............34-42...............450-600..............3-4...................1,1-1,2
Propočet rychlosti modelu a stanovení počtu otáček lodního šroubu nám umožní realistickou plavbu modelu. Případ, kdy např. model remorkéru se po hladině prohání rychlostí torpédové člunu nebude působit příliš dobře.
Příklad:
Přepočet rychlosti
skutečná loď pluje rychlostí 40 uzlů
model je postaven v měřítku 1:100
Vzorec:Rm=Rs/druhá odmocnina M
Rm - rychlost modelu
Rs - rychlost skutečné lodě
M - měřítko
Po dosazení dostáváme rychlost 4 uzle
Provedeme přepočet na m/s
1 uzel = 0,515 m/s
4 uzle = 4 . 0,515 = 2,06 m/s
Přepočet počtu otáček lodního šroubu
otáčky lodního šroubu skutečné lodě = 300/min
model je postaven v měřítku 1:100
Vzorec : Om=Os . druhá odmocnina M
Om - počet otáček šroubu modelu
Os - počet otáček šroubu skutečného
M - měřítko
Po dosazení dostáváme 3000 ot/min
- tvar trupu
- výkon motoru
- hmotnost modelu
- lodní šroub
Jak rychlost ovlivňují tvar trupu a hmotnost modelu je asi zřejmé. Pokud pustíte na hladinu "krabici", bude mít velký odpor. Při lepším tvaru trupu odpor sice klesne, ale pokud bude model příliš těžký, tím se zvětší ponor. Když nemáte dostatečně výkonný motor no tak není co řešit. Přesto se vám může stát, že budete mít dobrý tvar trupu, ideální hmotnost, dostatečný výkon motoru, ale přesto model jaksi nejede. Pokud jste si sami dělali lodní šroub, hledejte chybu v něm.
Je jedno, zda je model poháněn spalovacím nebo elektrickým motorem. Platí zásada, že výkon motoru a lodní šroub musí být ideálně sladěny. Je pravda, že pro malou hračku si s konstrukcí lodního šroubu asi příliš hlavu dělat nebudeme. U větších a rychlostních modelů si ale už práci se šroubem dát musíme. Zde na dobrý výsledek, pokud dáte dohromady kousky plechu a něco co je náboj šroubu, můžete rovnou zapomenout.
Náboj šroubu
Zde platí, že průměr náboje by měl být stejný, jako je průměr nosné trubky lodního hřídele. Závit uvnitř náboje musí být přesně souosý, aby při otáčkách neházel. Toho lze dosáhnout jedině tak, že náboj soustružíme, nebo alespoň dopilujeme ve vrtačce. Vhodným materiálem pro náboj je mosaz.
Listy šroubu
Používají se dva základní tvary listů. První je u kořene listu užší, postupně se rozšiřuje a je zakončen obloukem (s větším poloměrem). Druhý, je nejširší u kořene a postupně se zužuje. Je opět zakončen obloukem (s menším poloměrem). První tvar potřebuje vyšší kroutící moment, protože jeho výkon je nejvyšší na konci listu a nejnižší u kořene. Proto se tyto listy i snadno zdeformují pokud není použit dostatečně tuhý materiál. U druhého typu list má výkon rozložen po celé jeho délce. Proto je tento list také náročnější na seřízení.
šroubky modelů...
Obecně platí zásada, že čím jsou otáčky motoru nižší, tím širší může použít list. Lodní šrouby s druhým tvarem listů se používají hlavně u vysokorychlostních modelů. Ovšem pozor na počet a šíři listů. Může se vám totiž stát, že do určitého počtu otáček bude šroub zabírat, ale když ještě zvýšíte počet otáček, rychlost náhle klesne! Když otáčky snížíte, rychlost opět vzroste. Tento paradoxní jev nastane, pokud jste použili příliš široké listy. Říká se tomu "...že si listy berou vodu." Jak se listy ve vodě otáčí, nestačí se kapalina na odtokové hraně spojit a zůstává silně zředěná a zvířená. Do ní se zařezává další list a ten již nemůže ideálně zabírat a tím šroub ztratí výkon. Celý jev je popsán velmi laicky kvůli srozumitelnosti. Odborníci laskavě prominou. Velice důležitý je průběh úhlu nastavení listu. Tedy opět neodborně řečeno, jak je zkroucen. List šroubu je součást šroubovice a protože se vzrůstajícím poloměrem roste obvodová rychlost, musí se měnit stoupání této šroubovice (úhel). Nejstrmější je u náboje. Nejmenší stoupání má pak na obvodu.
Pro výpočet úhlu si zvolíme několik pomocných poloměrů, které leží uvnitř poloměru celého šroubu. Úhel na těchto poloměrech (beta) pak vypočteme ze vztahu:
tg ß=(Rn/Rx)tg ßx
Rn je poloměr náboje šroubu
Rx je dílčí poloměr (R1, R2, R3, R4)
tg ßx je hodnota funkce tangens úhlu listu u náboje šroubu
tg ß je výsledná hodnota tangens úhlu, ze kterého odvodíme velikost úhlu
Zde je ukázka několika druhů lodních šroubů.
...
...
...
Konstrukce šroubů pro pohon ponorek je samostatná s složitá problematika. Je dána množstvím teoretických poznatků ověřovaných praktickým používáním na plavidlech a přísně utajována. Je známo, že Ruské ponorky byly dosti hlučné a to do doby, kdy se podařilo od Japonců zakoupit technologie pro přesnou výrobu šroubů. Tím je dáno, že účinnost, hlučnost atd. je dána i vyspělostí a dokonalostí výrobní technologie.
Poslední známé informace k pohonu ponorek jsou zaměřené na případný pohon vodní tryskou, kde pohyb vodního sloupce je získán pomocí turbíny (nevýhodou jsou rotující části turbíny, které vytváří hluk) nebo pohyb tohoto sloupce pomocí magnetického pole (absolutně tichý chod vlivem odstranění rotujících částí).
A zde šrouby ponorek.
..
...
...
...
...
...
A stále se mlží...
Naposledy upravil elksar dne 19. 12. 2008, 15:15, celkově upraveno 2 krát.
_________________
MODEL IIA U-3
Pluj hluboko, pomalu a potichu!
...
