РАСЧЕТ ВИНТОВ

Для построения шаблонов винта (вида сбоку) при заданной форме лопасти (вида сверху) и шаге используются два основных метода расчета: аналитический и графический. Обычно при этом опираются на следующие характеристики винта: диаметр, относительную ширину лопасти и шаг. Поскольку величину скольжения учесть заранее сложно, то исходят из геометрического шага винта.

Из рисунка 1 видно, что тангенс угла наклона лопасти (α) в любом сечении связан с шагом (Н) и радиусом (r) винта в этой точке соотношением:

tgα = H/2πr.

Рис. 1. Шаг винта и развертка винтовой линии:

R — радиус лопасти, r — радиус сечения лопасти, H — шаг винта, — окружность, описываемая сечением лопасти винта, 2πr — развертка окружности на плоскости, Б — спираль, описываемая лопастью, Б’ — развертка спирали на плоскости, α — угол подъема лопасти.

Из уравнения можно определить толщину лопасти на виде сбоку (b) (рис. 2), зная ее ширину при виде сверху (a). В том же сечении. находящемся на расстоянии r от оси винта, справедливо равенство:

b = a*tgα.

Рис. 2. Сечение лопасти:

a — ширина лопасти при виде сверху, b — толщина лопасти при виде сбоку, a’ — действительная ширина лопасти, α — угол подъема лопасти.

Фактическую ширину лопасти (а₁) определяют из соотношения:

а₁ = a/cosα, или

а₁ = b/sinα.

Таким образом, используя две первые зависимости и рисунок 1 и выбрав вид винта сверху и его шаг, можно построить шаблон винта при виде сбоку.

Порядок аналитического расчета винта

1. Для удобства расчетов надо вычислить так называемый приведенный шаг (H₁):

H₁ = H/2π.

2. На миллиметровой бумаге строят винт по виду сверху.

3. Перпендикулярно осевой линии лопасти проводят отрезки, отстоящие от центра на 30, 40… (r) мм.

4. Определяют тангенс угла наклона каждого сечения, находящегося на расстоянии 30, 40… (r) мм от центра:

tgα = H₁/r.

5. Определяют толщину винта при виде сбоку:

b = a*tgα.

6. Параллельно осевой линии лопасти на виде сверху нужно провести прямую, на которой восстанавливают перпендикуляры, отстоящие от центра на 30, 40… (r) мм. На них откладывают величины толщин винта, рассчитанные для соответствующих сечений.

7. Полученные точки соединяют плавной кривой. (Для удобства работы результаты необходимо занести в таблицу.)

На практике многие авиамоделисты, особенно начинающие, используют графический метод построения вида винта сбоку. Так как оба метода основаны на одних и тех же зависимостях, то графический метод имеет преимущества только в большей наглядности.

Порядок графического расчета винта

1. На миллиметровой бумаге постройте вид винта в плане (рис. 3).

Рис. 3. Построение шаблона винта.

2. Перпендикулярно осевой линии лопасти проведите отрезки, отстоящие от центра на 30, 40 и т. д. мм.

3. Параллельно осевой линии прочертите вспомогательную линию. От центра винта к ней восстановите перпендикуляр высотой H₁.

Аналитический расчет шаблонов винта H = 180, H₁ = 28,7

4. Конец перпендикуляра соедините наклонными линиями с точками, отстоящими на расстоянии 30, 40… мм от центра.

5. На каждой наклонной линии необходимо построить прямоугольный треугольник. Его основание будет равно ширине лопасти, а высота ее толщине при виде сбоку в соответствующем сечении.

6. Параллельно осевой линии лопасти проведите прямую, на которой восстановите перпендикуляры, отстоящие от центра на 30, 40… мм. Затем на них отложите величины толщин винта, определенные из рисунка для соответствующих сечений.

7. Полученные точки соедините плавной кривой.

В таблице и на рисунке 3 приведены примеры расчета винта Ø 220 мм, шагом 180 мм для двигателя объемом 2,5 см³.

А. ПИКЕЛЬНЫЙ, руководитель авиамодельного кружка, г. Днепропетровск