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LA MODÉLISATION
Hélice d'aile. Conseils pour un modéliste
Annuaire / Équipement de radiocommande Dans un port maritime moderne, vous pouvez voir une image qui semble étrange à première vue : un navire se déplaçant sur l'eau... de côté. Si l'eau est claire et que vous pouvez regarder sous la poupe, vous serez encore plus surpris si vous ne trouvez pas de gouvernail sur le navire. Cependant, malgré cela, le navire est libre de manœuvrer. Devant vous n'est rien d'autre qu'un navire avec des hélices à palettes, remplaçant à la fois l'hélice et le gouvernail. L'hélice à palettes n'est pas comme les autres hélices qui nous sont familières - une hélice ou une roue à aubes. Ses pales rappellent légèrement des rames placées verticalement.
L'hélice à palettes (Fig. 1) se compose de plusieurs pales verticales situées à égale distance autour de la circonférence du disque en rotation. Ce disque est installé au ras du bordé du navire dans un trou rond au fond du navire. Seules les pales de propulsion dépassent de la coque du navire, créant une force de poussée, et toutes les pièces auxiliaires qui entraînent le disque avec des pales et le relient à la coque du navire sont à l'intérieur de la coque. Sur quel principe repose le fonctionnement d'une hélice à palettes ? Les pales de l'hélice à palettes lors de la rotation du disque effectuent simultanément deux mouvements : elles tournent ensemble avec le disque autour de son axe, et chaque pale tourne autour de son axe vertical puis rentre. dans un sens, puis dans l'autre, sans faire un tour complet. De ce fait, lorsque le disque tourne autour de son axe, chaque pale d'hélice tourne son bord d'attaque vers l'extérieur dans une moitié du cercle de rotation et vers l'intérieur - dans la seconde moitié du cercle. Étant donné que la pale se déplace tout le temps dans l'eau avec le même bord vers l'avant, pour créer une plus grande force de poussée et une plus grande carénage, elle est réalisée sous la forme d'une aile d'aviation. C'est pourquoi le moteur est appelé ailé. Pour que les pales se déplacent dans l'eau tout le temps avec le même bord vers l'avant, toutes les pales du moteur à aubes sont reliées par une poussée à un point, le soi-disant point de contrôle N. Chaque pale est toujours située perpendiculairement à la ligne reliant le point N et l'axe de la pale. Pour comprendre le principe de fonctionnement des pales de l'hélice, il suffit amplement de donner le schéma simplifié suivant (Fig. 2).
Lorsque le disque de l'hélice tourne, la pale pénètre dans l'eau à un certain angle par rapport à la tangente à un point donné de la circonférence du disque, et l'eau appuie dessus avec une force R, qui, selon les règles du parallélogramme des forces, peut être décomposée en deux composantes de force (Fig. 2, I): P est la force de la butée de pale dirigée vers l'extérieur depuis le centre du disque et W est la force de traînée de la pale. La direction du jet d'eau projeté par l'hélice est opposée à la force d'arrêt. Au point III (Fig. 2), une position similaire sera créée, seul l'angle d'attaque de la pale sera négatif, et donc la force d'arrêt sera dirigée vers le centre du moteur O et s'additionnera à la force d'arrêt de la première pale, créant un arrêt complet du moteur, déplaçant le navire et toujours dirigé perpendiculairement au segment ON. Aux points (Fig. 2, II et IV) les plans des pales seront parallèles à la tangente à la circonférence du disque et ne créeront pas de force d'arrêt. À l'aide d'un dispositif spécial, le point de contrôle N peut être réglé sur n'importe quelle position par rapport au centre du disque d'entraînement O, modifiant ainsi la direction du jet d'eau projeté par le moteur et, par conséquent, l'arrêt du moteur. Si vous placez un point N au-dessus du centre du moteur O (Fig. 3, 1), alors les plans de toutes les pales seront parallèles aux tangentes à la circonférence du disque, tracées aux points où passent les axes des pales. La force d'arrêt dans ce cas est égale à zéro et, malgré le fait que le disque d'entraînement tourne, le navire ne bougera pas. En déplaçant le point N à gauche du centre O (Fig. 3, II), nous donnons au navire un mouvement vers l'avant, en déplaçant la droite (Fig. 3, IV) - en arrière, et en déplaçant le point N vers l'avant à partir du centre du moteur, nous ferons déplacer la poupe du navire vers la droite (Fig. 3, III), etc. alors il peut même se déplacer latéralement.
En examinant attentivement la figure 3, vous pouvez voir que l'hélice tourne tout le temps dans le même sens et que le navire se déplace dans des directions différentes. En utilisant cette propriété du moteur, il est possible d'installer des moteurs plus simples sur les navires - non réversibles, c'est-à-dire sans changer le sens de rotation. Ces moteurs sont plus légers que les moteurs réversibles, plus simples en termes de conception et d'entretien et beaucoup moins chers que les moteurs réversibles. Cependant, les hélices à palettes présentent également des inconvénients, dont le principal est la difficulté à transférer la rotation du moteur à l'hélice, en raison de laquelle les moteurs de forte puissance (plus de 5000 ch) ne peuvent pas être utilisés avec des hélices à palettes, ce qui limite la taille des navires sur lesquels de telles hélices sont utilisées. Néanmoins, les principales propriétés des navires à hélices à palettes - la capacité de se déplacer latéralement, de tourner sur place, de changer rapidement de direction - rendent ces navires indispensables lorsqu'ils naviguent dans des "étroits": dans les canaux, sur les rivières et dans les ports. Les hélices à palettes sont utilisées avec succès sur les navires à passagers fluviaux, sur les grues portuaires et les remorqueurs ; des expériences sont en cours sur l'utilisation d'hélices à palettes sur des chalutiers de pêche. Sur les navires, les hélices à palettes sont installées aux endroits les plus pratiques pour un type de navire donné. Sur les navires à passagers, les hélices sont installées à l'arrière, sur les remorqueurs - à l'arrière ou à l'avant, sur les grues portuaires - au milieu de la coque. Un remorqueur avec une hélice installée à l'avant du navire peut être pris comme exemple de modèle d'un navire avec une hélice à aubes. Un tel remorqueur (son dessin théorique est illustré à la Fig. 4) mesure 24,6 m de long et 7,6 m de large
avait un tirant d'eau de 3 m (avec des pales d'hélice de 3,8 m) et développait une vitesse de 10,3 nœuds (19,9 km/h) avec une puissance moteur de 552 kW (750 ch) dès 320 tr/min ; le nombre de tours de l'hélice était de 65 par minute et son diamètre de 3,66 m.
Le magazine GDR "Modelbau und Basteln" n° 10 de 1960 donne la description suivante du modèle d'hélice. Un boîtier rond 5 est fixé au fond du navire (Fig. 1), à l'intérieur duquel se trouve un rotor d'hélice 2 avec des disques supérieur et inférieur 3. Les axes 3 traversent les disques de rotor 4, auxquels sont fixées des pales 5. Un arbre d'hélice tubulaire 6 traverse le disque supérieur du rotor, qui est fixé au disque par le bas au moyen d'une bride. En outre, l'arbre passe à travers un couvercle figuré 7 fixé au boîtier 1. Au-dessus du couvercle, une bague de réglage 8 est placée sur l'arbre et pressée contre l'arbre, et une poulie d'entraînement 9 est placée et fixée à l'arbre sur la bague de réglage. Une courroie d'entraînement 10 est placée sur la poulie provenant de la poulie d'entraînement 11 assise sur l'arbre 12 du moteur 13 (Fig. 6). L'extrémité supérieure de l'arbre 12 tourne dans un palier 14 fixé au pont du modèle réduit.
Un arbre de direction 6 est passé à travers l'arbre de transmission tubulaire 15, sur lequel une bague de réglage 9a est placée au-dessus de la poulie 8. Une roue à vis sans fin 16 est montée sur l'extrémité supérieure de l'arbre de direction, entraînée par une vis sans fin à partir d'un petit moteur électrique 17. L'engrenage à vis sans fin est sélectionné de sorte que la roue à vis sans fin 16, et avec elle l'arbre 15, puisse faire 8-10 tr/min. Ensuite, le modèle pourra changer le cap de "plein avant" à "plein arrière" après 6-8 secondes. Un excentrique 15 avec un axe 18 est monté sur l'extrémité inférieure de l'arbre de direction 19. Les extrémités des tiges 20 allant aux manivelles 21 faisant tourner les pales sont mises sur l'axe. Sur l'axe 4 des pales 5, des douilles 22 sont mises en place, sur lesquelles les manivelles sont maintenues. Avec une telle disposition de l'excentrique 18 (Fig. 7), le modèle avancera et tournera dans la direction spécifiée. Changer la vitesse de déplacement et arrêter le navire n'est possible qu'en modifiant le nombre de tours du moteur ou en l'arrêtant.
En effet, la valeur de OA (dans ce cas, la distance de l'axe 15 à la broche 19) reste constante tout le temps. Il est impossible de modifier la valeur de l'arrêt en rapprochant le point N du centre O ou du centre même O, et ainsi d'arrêter le mouvement du navire (Fig. 3, I). La valeur ON dans ce modèle est prise entre 1/6 et 1/3,5 du rayon du disque du lecteur. Avec une excentricité plus grande ou plus petite, l'angle d'attaque sera soit trop grand, soit trop petit, de sorte que les pales ne créeront pas la force d'arrêt nécessaire. Les pales de l'hélice sont en métal mince (Fig. 8) et le rouleau avant, sur lequel le métal est plié, est pris deux fois plus épais que l'axe de la pale.
Dans la description de ce modèle, aucune recommandation n'est donnée concernant le nombre de pales, leur taille et leur forme, il est donc préférable de se référer aux calculs d'hélices réelles. Pour simplifier le modèle, il est préférable de prendre le nombre de pales égal à 4, car pour les hélices réelles, le nombre de pales varie de 4 à 8. La longueur de la pale est déterminée par la taille du diamètre du disque de l'hélice (environ 0,7 de ce diamètre), et la largeur de la pale est prise à moins de 0,3 de sa longueur. Cette largeur est prise dans la partie la plus haute de la pale, puisque la forme de la pale est prise comme une demi-ellipse avec des demi-axes égaux à la longueur de la pale et à la moitié de sa plus grande largeur (largeur au pied). La valeur du point des hélices T s'exprime par la formule : T=F*D2*n2, où : F est la surface totale des pales, D est le diamètre du rotor de l'hélice, n est le nombre de tours de l'hélice De cela, on peut voir qu'il est plus avantageux de prendre le plus grand diamètre possible du rotor, car avec son augmentation, la surface des pales augmente également. Par exemple, sur le remorqueur représenté sur la figure 4, le diamètre du rotor de l'hélice est presque la moitié de la largeur du remorqueur. Dans le cercle technique, vous pourrez réaliser des modèles du déménageur avec un réglage de contrôle total, similaire à celui utilisé dans les vrais déménageurs.
Dans un tel modèle (Fig. 9) pour déplacer le doigt 19 vers une position au-dessus du centre du moteur (c'est-à-dire pour que les pales n'aient pas de butée et que le navire s'arrête) ou pour se déplacer vers une position intermédiaire entre l'extrême et le centre (pour modifier l'angle d'attaque des pales et la butée), l'arbre de direction 15 est également tubulaire et un arbre de réglage 23 le traverse, à l'extrémité supérieure duquel est montée une roue à vis sans fin 24, entraînée en rotation par un deuxième petit moteur électrique 25 26 à l'aide d'une vis sans fin 10 (Fig. 23). A l'extrémité inférieure de l'arbre de réglage 28, un support 19 est fixé, dans lequel la goupille excentrique 29 se déplace à l'aide du coulisseau 18. L'excentrique 15 est réalisé en composite. L'arbre de direction 28 fait tourner l'excentrique avec le support 23, et lorsque l'arbre de réglage 18 est tourné, l'excentrique 29a commence à tourner et à déplacer le curseur 19 avec la goupille 28 le long du support 11, en le réglant dans la position souhaitée (Fig. 1, 4-18). Pour simplifier, l'excentrique 11 peut être réalisé non pas en composite, mais en forme de fourche (Fig. 5, XNUMX).
Du fait que le doigt 19 doit également se déplacer le long des tiges 20, ces tiges sont réalisées sous forme de fourches (Fig. 12).
Le modèle d'un navire avec une hélice à palettes doit avoir soit une commande logicielle, soit une commande radio, car sinon il sera impossible d'identifier toutes les qualités d'une hélice à palettes sur la route. Essayez de construire un modèle de navire avec une hélice à palettes dans votre cercle et écrivez aux éditeurs ce que vous en avez retiré. Auteur : N.Grigoriev
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