Гребной винт

Гребной винт, преобразующий вращение в упор в морской среде.

Тип: Engee1DMechanical.Turbomachinery.MarinePropeller

Путь в библиотеке:

/Physical Modeling/1D Mechanical/Engines & Motors/Marine Propeller

Описание

Блок Гребной винт представляет собой гребной винт, преобразующий вращательное механическое движение в упор для моделирования морских судов. Можно настроить гребной винт с фиксированными или управляемыми лопастями. Гребной винт можно параметризовать с помощью констант, полиномов или табличных данных для характеристики коэффициентов упора и крутящего момента. Можно предоставить табличные данные о скорости попутного потока или табличные данные об угле поступи, чтобы параметризовать все четыре рабочих квадранта. Винты, допускающие отрицательный шаг винта или работающие в обратном направлении, могут включать кривые коэффициентов упора и крутящего момента, характерные для направления движения назад, которые также можно указать в блоке.

В блоке также можно учитывать влияние попутного потока от корпуса судна. Если задать постоянный коэффициент попутного потока или активировать порт скалярного сигнала, блок автоматически рассчитает влияние попутного потока.

Для управления шагом винта можно использовать скалярный сигнал.

Следующая терминология полезна для понимания работы блока:

Коэффициент попутного потока — разница между скоростью судна и скоростью набегающего потока, выраженная как отношение к скорости судна.
Скорость набегающего потока — скорость потока через гребной винт, .
Относительная поступь винта — отношение скорости потока через гребной винт к угловой скорости его вращения. Блок использует это значение для определения и при установке для параметра Способ параметризации значения Полиномиальная аппроксимация или Табличные данные для коэффициента скорости.
Угол поступи — угловое положение эксплуатационных режимов гребного винта на четырехквадрантном графике. Блок использует это значение для определения и при установке для параметра Способ параметризации значения Табличные данные для коэффициента скорости.
Квадрант — относительное двумерное положение эксплуатационного режима гребного винта, где вертикальная ось — , а горизонтальная — .
Шаг винта — идеальное расстояние поступательного продвижения гребного винта за один оборот.
Режим свободной воды — состояние, когда влияние корпуса судна отсутствует.

В уравнениях блока используются следующие величины:

— упор гребного винта;
— крутящий момент гребного винта;
— плотность жидкости; плотность жидкости можно задать с помощью параметра Плотность среды или порта ρ;
— шаг винта;
— значение параметра Диаметр винта;
— угловая скорость гребного винта, заданная через порт w;
— угловая скорость гребного винта в оборотах в секунду, определяющая безразмерное представление крутящего момента и упора; в блоке задано выражение ;
— значение параметра Пороговая угловая скорость;
— коэффициент упора относительно скорости вращения гребного винта;
— коэффициент крутящего момента относительно скорости вращения гребного винта;
— вектор или двумерная матрица полиномиальных коэффициентов для вычисления коэффициента упора;
— вектор или двумерная матрица полиномиальных коэффициентов для вычисления коэффициента крутящего момента;
— коэффициент упора по отношению к относительной скорости набегающего потока;
— коэффициент крутящего момента по отношению к относительной скорости набегающего потока;
— значение параметра Порог насыщения для безразмерных коэффициентов;
— относительная поступь винта;
— скорость набегающего потока, заданная через порт Va;
— относительная скорость набегающего потока на расстоянии 70% от радиуса лопасти;
— коэффициент полезного действия (КПД);
— коэффициент упора, основанный на относительной скорости набегающего потока на расстоянии 70% от радиуса лопасти;
— вектор или двумерная матрица опорных коэффициентов упора;
— коэффициент крутящего момента, основанный на относительной скорости набегающего потока на расстоянии 70% от радиуса лопасти;
— вектор или двумерная матрица опорных коэффициентов крутящего момента;
— угол поступи;
— вектор опорных углов поступи.

Параметризации

Характеристики гребного винта зависят от коэффициентов упора и крутящего момента. Параметр Способ параметризации предоставляет различные варианты управления этими коэффициентами. Выходная мощность гребного винта зависит от квадранта, в котором он работает. Блок определяет четыре квадранта следующим образом:

Первый квадрант: ;
Второй квадрант: ;
Третий квадрант: ;
Четвертый квадрант: .

На рисунке показано визуальное представление квадрантов.

aerodynamic propeller ru

Если для параметра Способ параметризации установлено значение Constant coefficients, то это позволяет напрямую задать коэффициенты упора и крутящего момента. В противном случае блок вычисляет эти коэффициенты в зависимости от значения параметра Способ параметризации.

Относительная поступь винта

Если для параметра Способ параметризации установлено значение Полиномиальная аппроксимация или Табличные данные для коэффициента скорости, блок использует относительную поступь винта . Блок использует численно сглаженную версию основных уравнений упора и крутящего момента, так что

Блок определяет относительную поступь винта как

где пороговое значение угловой скорости линеаризует скорость вращения гребного винта для сглаживания, — значение параметра Направление вращения винта.

Если для параметра Способ параметризации установлено значение:

Полиномиальная аппроксимация — значения и изменяются со временем в соответствии со значениями, заданными для параметров коэффициентов полинома. Блок устанавливает значение в диапазоне от 0 до первого положительного корня полинома и ограничивает значения и таким образом, чтобы они всегда были положительными. Блок вычисляет коэффициенты упора и крутящего момента следующим образом:

где и представляют собой коэффициенты полинома.
Табличные данные для коэффициента скорости — нужно указать табличные значения для и для заданных значений или и в зависимости от состояния флажка Управляемый угол наклона лопасти.

В основе КПД гребного винта лежит фундаментальное соотношение

Если флажок Efficiency sensor установлен и для параметра Способ параметризации установлено значение Constant coefficients, блок вычисляет сглаженный КПД следующим образом:

Если флажок Efficiency sensor установлен и для параметра Способ параметризации установлено значение Полиномиальная аппроксимация или Табличные данные для коэффициента скорости, блок вычисляет сглаженный КПД следующим образом:

Угол поступи

Если для параметра Способ параметризации установлено значение Табличные данные для угла опережения, блок использует коэффициенты упора и крутящего момента с учетом относительного угла поступи. Блок определяет угол поступи следующим образом:

где — циклически изменяемая величина. Блок определяет коэффициенты упора и крутящего момента для относительной скорости набегающего потока как

где — относительная скорость набегающего потока на профиле лопасти на расстоянии 70% от радиуса лопасти, такая что

Перестановка уравнений коэффициентов дает уравнения блока для упора и крутящего момента в зависимости от относительной скорости набегающего потока:

Если флажок Управляемый угол наклона лопасти:

Снят, блок вычисляет коэффициенты упора и крутящего момента следующим образом:
Установлен, блок вычисляет коэффициенты упора и крутящего момента следующим образом:

В основе КПД гребного винта лежит фундаментальное соотношение

Если флажок Efficiency sensor установлен, блок вычисляет сглаженный КПД следующим образом:

Взаимодействие с окружающей средой

Если для параметра Поступательные порты установлено значение Физический порт, блок использует постоянный коэффициент попутного потока для связи скорости судна со скоростью набегающего потока. Упор и скорость судна задаются через порты R2 и C2. Блок вычисляет скорость попутного потока следующим образом:

где

— скорость судна, которую можно задать относительно опорной через порты R2 и C2, учитывая, что ;
— значение параметра Коэффициент попутного потока.

Если для параметра Поступательные порты установлено значение Внешний сигнал, можно использовать порт Va для подачи сигнала скорости набегающего потока в виде скалярного сигнала. Блок выводит сигнал упора винта в виде скалярного скаляра через порт Th.

Регулируемый шаг винта

При установке флажка Управляемый угол наклона лопасти можно параметризовать гребной винт в диапазоне углов установки лопастей и диаметра, . Значение необходимо указать в виде вектора в параметре Вектор коэффициента угла наклона к диаметру лопасти, P/D, где каждый элемент соответствует строке в матрицах и .

Инерция

Опционально можно включить инерцию поступательного и вращательного движения гребного винта. Для моделирования инерции установите для параметров Вращательный порт или Поступательные порты значение Физический порт, а затем установите флажок Model inertia. При установке флажка Model inertia и установке для параметра Вращательный порт значения Физический порт задайте начальную скорость вращения или крутящий момент на валу в группе параметров Целевые значения или установите алгебраически связанную переменную с высоким приоритетом для инициализации инерции вращения. При установке флажка Model inertia и установке для параметра Поступательные порты значения Физический порт задайте начальную скорость поступательного движения или упор в группе параметров Целевые значения или установите алгебраически связанную переменную с высоким приоритетом для инициализации поступательной инерции.

Для ненаправленных портов с доменом вращательная механика блок регистрирует момент гидродинамических сил Q и Inertia.T.

Для ненаправленных портов с доменом поступательная механика блок регистрирует гидродинамический упор thrust и mass.F.

Допущения и ограничения

Блок рассматривает скорость жидкости и скорость вращения винта как квазистационарные во времени. Жидкость равномерно обтекает винт.
Если для параметра Способ параметризации установлено значение Полиномиальная аппроксимация, блок предполагает, что коэффициенты крутящего момента и упора винта симметричны первому квадранту.
Если для параметра Способ параметризации установлено значение Табличные данные для коэффициента скорости, блок предполагает, что коэффициенты крутящего момента и упора одинаковы в первом и третьем квадрантах, а также во втором и четвертом квадрантах.
Если для параметра Способ параметризации установлено значение Табличные данные для угла опережения, блок удаляет знак из . Для получения отрицательных значений упора и крутящего момента необходимо учитывать знаки в значениях и .

Переменные

Используйте группу параметров Целевые значения, чтобы установить приоритет и начальные целевые значения для переменных параметров блока перед моделированием. Для получения дополнительной информации см. Настройка физических блоков с помощью целевых значений.

Порты

Ненаправленные

# R1 — вал гребного винта
вращательная механика

Details

Ненаправленный порт, связанный с валом гребного винта.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Вращательный порт значение Физический порт.

Имя для программного использования

rotational_rod_flange

# R2 — скорость судна и упор
поступательная механика

Details

Ненаправленный порт, связанный со скоростью судна и упором.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Поступательные порты значение Физический порт.

Имя для программного использования

translational_rod_flange

# C2 — опорный поток
поступательная механика

Details

Ненаправленный порт, связанный с движением течения, против которого вращается винт.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Поступательные порты значение Физический порт.

Имя для программного использования

translational_case_flange

Выход

# Q — момент сопротивления лопастей винта, Н⋅м
скаляр

Details

Выходной порт скалярного сигнала, связанный с сопротивлением лопастей винта, измеряемым в Н⋅м.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Вращательный порт значение Внешний сигнал.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

# Th — упор винта, Н
скаляр

Details

Выходной порт скалярного сигнала, связанный с упором, создаваемой винтом, измеряемой в ньютонах.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Поступательные порты значение Внешний сигнал.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

# E — коэффициент полезного действия, безразмерный
скаляр

Details

Выходной порт скалярного сигнала, связанный с коэффициентом полезного действия (КПД) винта. Сигнал КПД является функцией абсолютного значения относительной поступи винта.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите флажок Efficiency sensor.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

Вход

# w — скорость вращения винта, рад/с
скаляр

Details

Входной порт скалярного сигнала, связанный со скоростью вращения винта, измеряемой в рад/с.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Вращательный порт значение Внешний сигнал.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

# Va — скорость набегающего потока, м/с
скаляр

Details

Входной порт скалярного сигнала, связанный со скоростью потока, проходящего через винт, измеряемой в м/с.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите для параметра Поступательные порты значение Внешний сигнал.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

# ρ — переменная плотность, кг/м³
скаляр

Details

Входной порт скалярного сигнала, связанный с плотностью жидкости, измеряемой в кг/м³.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите флажок Переменная плотность среды.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

# PR — отношение шага винта к диаметру, безразмерное
скаляр

Details

Входной порт скалярного сигнала, связанный с шагом винта для заданного диаметра.

Зависимости

Чтобы использовать этот порт, установите флажок Управляемый угол наклона лопасти.

Типы данных	`Float64`
Поддержка комплексных чисел	Нет

Параметры

Винт

# Способ параметризации — параметризация гребного винта
Constant coefficients | Полиномиальная аппроксимация | Табличные данные для коэффициента скорости | Табличные данные для угла опережения

Details

Параметризация гребного винта с помощью констант, полиномов, табличных коэффициентов упора и крутящего момента. Выберите один из следующих вариантов:

Constant coefficients — использование постоянных коэффициентов упора и крутящего момента в зависимости от относительной поступи винта.
Полиномиальная аппроксимация — использование полиномиальных коэффициентов для параметризации относительной поступи винта.
Табличные данные для коэффициента скорости — использование табличных данных для параметризации относительной поступи винта.
Табличные данные для угла опережения — использование коэффициентов упора и крутящего момента в зависимости от относительной скорости набегающего потока на расстоянии 70% от радиуса лопасти.

Для получения более подробной информации см. раздел Параметризации.

Значения	`Constant coefficients` \| `Polynomial fit` \| `Tabulated data for advance ratio` \| `Tabulated data for advance angle`
Значение по умолчанию	`Constant coefficients`
Имя для программного использования	`parameterization`
Вычисляемый	Нет

# Направление вращения винта — направление положительного упора
Положительная скорость вращения создает положительную тягу при положительных коэффициентах тяги | Отрицательная угловая скорость создает положительную тягу при положительных коэффициентах тяги

Details

И отрицательная, и положительная скорость вращения является источником положительного упора при положительных коэффициентах упора.

Значения	`Positive rotational velocity generates positive thrust for positive thrust coefficients` \| `Negative rotational velocity generates positive thrust for positive thrust coefficients`
Значение по умолчанию	`Positive rotational velocity generates positive thrust for positive thrust coefficients`
Имя для программного использования	`direction`
Вычисляемый	Нет

# Диаметр винта — диаметр винта
m | um | mm | cm | km | in | ft | yd | mi | nmi

Details

Диаметр винта.

Единицы измерения	`m` \| `um` \| `mm` \| `cm` \| `km` \| `in` \| `ft` \| `yd` \| `mi` \| `nmi`
Значение по умолчанию	`0.2 m`
Имя для программного использования	`propeller_diameter`
Вычисляемый	Да

# Thrust coefficient, kT — коэффициент упора

Details

Безразмерный постоянный коэффициент упора при использовании постоянных коэффициентов.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Способ параметризации значение Constant coefficients.

Значение по умолчанию	`0.25`
Имя для программного использования	`K_T_const`
Вычисляемый	Да

# Коэффициент момента сопротивления, kQ — коэффициент крутящего момента

Details

Безразмерный коэффициент сопротивления крутящего момента при использовании постоянных коэффициентов.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Способ параметризации значение Constant coefficients.

Значение по умолчанию	`0.05`
Имя для программного использования	`K_Q_const`
Вычисляемый	Да

# Управляемый угол наклона лопасти — постоянный или регулируемый шаг винта

Details

Тип моделируемой лопасти. Снимите флажок для лопасти с постоянным шагом или установите флажок для лопасти с регулируемым шагом, который задается с помощью порта PR.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Способ параметризации значение Полиномиальная аппроксимация, Табличные данные для коэффициента скорости или Табличные данные для угла опережения.

Значение по умолчанию	`false (выключено)`
Имя для программного использования	`controlled_pitch`
Вычисляемый	Нет

# Полиномиальные коэффициенты, kT (pN...p0) — полиномиальные коэффициенты для вычисления коэффициента упора

Details

Вектор безразмерных полиномиальных коэффициентов для вычисления коэффициента упора. Укажите элементы в порядке убывания. Блок использует эти коэффициенты для создания интерполяционной таблицы.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Способ параметризации значение Полиномиальная аппроксимация и снимите флажок Управляемый угол наклона лопасти.

Значение по умолчанию	`[0.063, -0.19, -0.25, 0.37]`
Имя для программного использования	`K_T_vector_polynomial_constant_pitch`
Вычисляемый	Да

# Полиномиальные коэффициенты, kQ (pN...p0) — полиномиальные коэффициенты для вычисления коэффициента крутящего момента

Details

Вектор безразмерных полиномиальных коэффициентов для вычисления коэффициента крутящего момента. Укажите элементы в порядке убывания. Блок использует эти коэффициенты для создания интерполяционной таблицы.

Зависимости

Значение по умолчанию	`[0.0043, -0.021, -0.03, 0.05]`
Имя для программного использования	`K_Q_vector_polynomial_constant_pitch`
Вычисляемый	Да

# Вектор коэффициента угла наклона к диаметру лопасти, P/D — значения отношения шага винта к диаметру для коэффициентов упора и крутящего момента

Details

Отношения шага винта к его диаметру. Каждому элементу соответствует строка в параметрах Таблица полиномиальных коэффициентов, (P/D, pN…p0) и Таблица полиномиальных коэффициентов, kQ (P/D, pN…p0).

Зависимости

Значение по умолчанию	`[-0.5, 0.5, 0.7, 0.9, 1.1, 1.4]`
Имя для программного использования	`pitch_ratio_vector`
Вычисляемый	Да

# Таблица полиномиальных коэффициентов, (P/D, pN...p0) — полиномиальные коэффициенты для вычисления коэффициента упора в случае винтов с регулируемым шагом

Details

Таблица векторов полиномиальных коэффициентов для вычисления коэффициента упора для заданных значений .

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Способ параметризации значение Табличные данные для коэффициента скорости и установите флажок Управляемый угол наклона лопасти.

Значение по умолчанию	`[0.04 -0.1 -0.24 0.12; 0.118 -0.24 -0.24 0.19; 0.082 -0.21 -0.25 0.28; 0.063 -0.19 -0.25 0.37; 0.055 -0.17 -0.25 0.45; 0.064 -0.21 -0.19 0.55]`
Имя для программного использования	`K_T_matrix_polynomial_controlled_pitch`
Вычисляемый	Да

# Таблица полиномиальных коэффициентов, kQ (P/D, pN...p0) — полиномиальные коэффициенты для вычисления коэффициента крутящего момента в случае винтов с регулируемым шагом

Details

Таблица векторов полиномиальных коэффициентов для вычисления коэффициента крутящего момента для заданных значений .

Зависимости

Значение по умолчанию	`[0.02 -0.06 -0.02 0.02; 0.04 -0.034 -0.025 0.018; 0.0076 -0.02 -0.023 0.031; 0.0043 -0.021 -0.03 0.05; 0.0047 -0.024 -0.036 0.073; 0.0045 -0.025 -0.044 0.11]`
Имя для программного использования	`K_Q_matrix_polynomial_controlled_pitch`
Вычисляемый	Да

# Вектор коэффициента скорости, J — диапазон относительных поступей для табличных коэффициентов упора и крутящего момента

Details

Табличные значения относительных поступей. Каждый элемент имеет соответствующий элемент в параметрах Вектор коэффициента тяги, kT(J) и Вектор коэффициента момента сопротивления, kQ(J) или столбец в параметрах Таблица коэффициента тяги, kT(P/D, J) и Таблица коэффициента момента сопротивления, kQ(P/D, J).

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Способ параметризации значение Табличные данные для коэффициента скорости.

Значение по умолчанию	`[0.0, 0.3, 0.5, 0.7, 0.9, 1.2, 1.5]`
Имя для программного использования	`J_vector`
Вычисляемый	Да

# Вектор коэффициента тяги, kT(J) — табличные значения коэффициента упора для заданной относительной поступи винта

Details

Табличные значения коэффициента упора в зависимости от относительной поступи винта.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Способ параметризации значение Табличные данные для коэффициента скорости и снимите флажок Управляемый угол наклона лопасти.

Значение по умолчанию	`[0.37, 0.28, 0.21, 0.12, 0.033, -0.098, -0.23]`
Имя для программного использования	`K_T_vector_advance_ratio_constant_pitch`
Вычисляемый	Да

# Вектор коэффициента момента сопротивления, kQ(J) — табличные значения коэффициента крутящего момента для заданной относительной поступи винта

Details

Табличные значения коэффициента крутящего момента в зависимости от относительной поступи винта.

Зависимости

Значение по умолчанию	`[0.049, 0.039, 0.03, 0.02, 0.0096, -0.0093, -0.028]`
Имя для программного использования	`K_Q_vector_advance_ratio_constant_pitch`
Вычисляемый	Да

# Interpolation method — метод интерполяции между значениями точек перегиба
Линейная | Сглаженная

Details

Метод, используемый для интерполяции точек перегиба в интерполяционной таблице.

Линейная — выберите это значение для наименьших вычислительных затрат.
Сглаженная — выберите это значение для получения непрерывной кривой с непрерывными производными первого порядка.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Способ параметризации значение Табличные данные для коэффициента скорости или Табличные данные для угла опережения.

Значения	`Linear` \| `Smooth`
Значение по умолчанию	`Linear`
Имя для программного использования	`interpolation_type`
Вычисляемый	Нет

# Метод экстраполяции — метод обработки входных значений, выходящих за пределы диапазона набора данных точек перегиба
Линейная | К ближайшему | Ошибка

Details

Метод, используемый для экстраполяции точек перегиба в интерполяционной таблице. Этот метод определяет выходное значение, когда входное значение выходит за пределы диапазона, указанного в списке аргументов.

Линейная — выберите это значение для получения кривой с непрерывными производными первого порядка в области экстраполяции и на границе с областью интерполяции.
К ближайшему — выберите это значение, чтобы построить экстраполяцию, которая не выходит за пределы самой высокой точки данных и не опускается ниже самой низкой точки данных.
Ошибка — выберите это значение, чтобы избежать экстраполяции, если вы хотите, чтобы ваши данные находились в пределах диапазона таблицы. Если входной сигнал выходит за пределы диапазона таблицы, моделирование останавливается и выводит ошибку.

Зависимости

Значения	`Linear` \| `Nearest` \| `Error`
Значение по умолчанию	`Linear`
Имя для программного использования	`extrapolation_type`
Вычисляемый	Нет

# Таблица коэффициента тяги, kT(P/D, J) — табличные значения коэффициента упора для заданных отношения шага винта к диаметру и относительной поступи винта

Details

Табличные значения коэффициентов упора в зависимости от отношения шага винта к диаметру и относительной поступи винта. Столбцы соответствуют элементам параметра Вектор коэффициента скорости, J, а строки — элементам параметра Вектор коэффициента угла наклона к диаметру лопасти, P/D.

Зависимости

Значение по умолчанию	`[0.12 0.04 -0.02 -0.083 -0.15 -0.24 -0.33; 0.19 0.1 0.029 -0.047 -0.12 -0.23 -0.35; 0.28 0.19 0.12 0.032 -0.054 -0.18 -0.31; 0.37 0.28 0.21 0.12 0.033 -0.098 -0.23; 0.45 0.36 0.29 0.21 0.13 -0.0057 -0.16; 0.54 0.47 0.41 0.33 0.25 0.13 0.0029]`
Имя для программного использования	`K_T_matrix_advance_ratio_controlled_pitch`
Вычисляемый	Да

# Таблица коэффициента момента сопротивления, kQ(P/D, J) — табличные значения коэффициента крутящего момента для заданных отношения шага винта к диаметру и относительной поступи винта

Details

Табличные значения коэффициентов крутящего момента в зависимости от отношения шага винта к диаметру и относительной поступи винта. Столбцы соответствуют элементам параметра Вектор коэффициента скорости, J, а строки — элементам параметра Вектор коэффициента угла наклона к диаметру лопасти, P/D.

Зависимости

Значение по умолчанию	`[0.02 0.0091 -0.0025 -0.017 -0.032 -0.056 -0.078; 0.017 0.011 0.006 0.0009 -0.0041 -0.012 -0.019; 0.03 0.022 0.015 0.0074 -0.0008 -0.013 -0.026; 0.049 0.039 0.03 0.02 0.0096 -0.0093 -0.028; 0.072 0.06 0.05 0.038 0.025 0.0042 -0.015; 0.11 0.097 0.085 0.071 0.057 0.033 0.0065]`
Имя для программного использования	`K_Q_matrix_advance_ratio_controlled_pitch`
Вычисляемый	Да

# Вектор угла опережения, β — возрастающие углы поступи
rad | deg | rev | mrad | arcsec | arcmin | gon

Details

Табличные значения углов поступи. Используйте монотонно возрастающий вектор, элементы которого находятся в диапазоне [0, 360] градусов. Во время моделирования угол поступи винта может находиться в диапазоне [0, 360) градусов, где блок охватывает угол от 0 до 360 градусов.

Если для параметра Метод экстраполяции установлено значение Линейная или К ближайшему:

Если первый элемент не равен 0, то блок экстраполирует на основе первого или двух элементов, когда меньше первого элемента.
Если последний элемент не равен 360 градусам, то блок экстраполирует на основе последнего или двух элементов, когда больше последнего элемента.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Способ параметризации значение Табличные данные для угла опережения.

Единицы измерения	`rad` \| `deg` \| `rev` \| `mrad` \| `arcsec` \| `arcmin` \| `gon`
Значение по умолчанию	`[0.0, 40.0, 80.0, 120.0, 160.0, 200.0, 240.0, 280.0, 320.0, 360.0] deg`
Имя для программного использования	`beta_vector`
Вычисляемый	Да

# Вектор коэффициента тяги, Ct(β) — табличные коэффициенты упора для заданного угла поступи

Details

Табличные коэффициенты упора в зависимости от угла поступи. Этот коэффициент зависит от относительной скорости набегающего потока на расстоянии 70% от радиуса лопасти. Элементы этого вектора соотносятся один к одному с элементами вектора в параметре Вектор угла опережения, β.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Способ параметризации значение Табличные данные для угла опережения и снимите флажок Управляемый угол наклона лопасти.

Значение по умолчанию	`[0.06840402866513373, -0.06840402866513377, -0.17320508075688776, -0.1969615506024416, -0.12855752193730785, 0.0, 0.12855752193730785, 0.1969615506024416, 0.17320508075688776, 0.06840402866513377]`
Имя для программного использования	`C_T_vector`
Вычисляемый	Да

# Вектор коэффициента момента, Cq(β) — табличные коэффициенты крутящего момента для заданного угла поступи

Details

Табличные коэффициенты крутящего момента в зависимости от угла поступи. Этот коэффициент зависит от относительной скорости набегающего потока на расстоянии 70% от радиуса лопасти. Элементы этого вектора соотносятся один к одному с элементами вектора в параметре Вектор угла опережения, β.

Зависимости

Значение по умолчанию	`[0.0051303021498850295, -0.005130302149885033, -0.01299038105676658, -0.01477211629518312, -0.009641814145298088, 0.0, 0.009641814145298088, 0.01477211629518312, 0.01299038105676658, 0.005130302149885033]`
Имя для программного использования	`C_Q_vector`
Вычисляемый	Да

# Таблица коэффициента тяги, Ct(P/D, β) — табличные коэффициенты упора для заданных отношения шага винта к диаметру и угла поступи

Details

Табличные коэффициенты упора в зависимости от отношения шага винта к диаметру и угла поступи.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Способ параметризации значение Табличные данные для угла опережения и установите флажок Управляемый угол наклона лопасти.

Значение по умолчанию	[0.051303021498850306 -0.051303021498850306 -0.12990381056766578 -0.1477211629518312 -0.0964181414529809 0.0 0.0964181414529809 0.1477211629518312 0.12990381056766578 0.051303021498850306; 0.06840402866513375 -0.06840402866513375 -0.17320508075688773 -0.1969615506024416 -0.12855752193730788 0.0 0.12855752193730788 0.1969615506024416 0.17320508075688773 0.06840402866513375; 0.08550503583141718 -0.08550503583141718 -0.21650635094610965 -0.246201938253052 -0.16069690242163484 0.0 0.16069690242163484 0.246201938253052 0.21650635094610965 0.08550503583141718; 0.10260604299770061 -0.10260604299770061 -0.25980762113533157 -0.2954423259036624 -0.1928362829059618 0.0 0.1928362829059618 0.2954423259036624 0.25980762113533157 0.10260604299770061; 0.11970705016398404 -0.11970705016398404 -0.3031088913245535 -0.34468271355427277 -0.22497566339028877 0.0 0.22497566339028877 0.34468271355427277 0.3031088913245535 0.11970705016398404; 0.1368080573302675 -0.1368080573302675 -0.34641016151377546 -0.3939231012048832 -0.25711504387461576 0.0 0.25711504387461576 0.3939231012048832 0.34641016151377546 0.1368080573302675]
Имя для программного использования	`C_T_matrix`
Вычисляемый	Да

# Таблица коэффициента момента, Cq(P/D, β) — табличные коэффициенты крутящего момента для заданных отношения шага винта к диаметру и угла поступи

Details

Табличные коэффициенты крутящего момента в зависимости от отношения шага винта к диаметру и угла поступи.

Зависимости

Значение по умолчанию	[0.0034202014332566874 -0.0034202014332566874 -0.008660254037844387 -0.00984807753012208 -0.006427876096865394 0.0 0.006427876096865394 0.00984807753012208 0.008660254037844387 0.0034202014332566874; 0.00513030214988503 -0.00513030214988503 -0.012990381056766578 -0.01477211629518312 -0.00964181414529809 0.0 0.00964181414529809 0.01477211629518312 0.012990381056766578 0.00513030214988503; 0.006840402866513375 -0.006840402866513375 -0.017320508075688773 -0.01969615506024416 -0.012855752193730788 0.0 0.012855752193730788 0.01969615506024416 0.017320508075688773 0.006840402866513375; 0.008550503583141718 -0.008550503583141718 -0.021650635094610966 -0.0246201938253052 -0.016069690242163485 0.0 0.016069690242163485 0.0246201938253052 0.021650635094610966 0.008550503583141718; 0.01026060429977006 -0.01026060429977006 -0.025980762113533156 -0.02954423259036624 -0.01928362829059618 0.0 0.01928362829059618 0.02954423259036624 0.025980762113533156 0.01026060429977006; 0.011970705016398407 -0.011970705016398407 -0.030310889132455353 -0.03446827135542729 -0.02249756633902888 0.0 0.02249756633902888 0.03446827135542729 0.030310889132455353 0.011970705016398407]
Имя для программного использования	`C_Q_matrix`
Вычисляемый	Да

Окружающая среда и динамика

# Переменная плотность среды — выбор плотности жидкости

Details

Если флажок снят, плотность жидкости считается постоянной. Если флажок установлен, плотность жидкости считается переменной.

Значение по умолчанию	`false (выключено)`
Имя для программного использования	`controlled_density`
Вычисляемый	Нет

# Плотность среды — постоянное значение плотности жидкости
kg/m^3 | g/m^3 | g/cm^3 | g/mm^3 | lbm/ft^3 | lbm/gal | lbm/in^3

Details

Постоянное значение плотности жидкости.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, снимите флажок Переменная плотность среды.

Единицы измерения	`kg/m^3` \| `g/m^3` \| `g/cm^3` \| `g/mm^3` \| `lbm/ft^3` \| `lbm/gal` \| `lbm/in^3`
Значение по умолчанию	`1000.0 kg/m^3`
Имя для программного использования	`rho_const`
Вычисляемый	Да

# Вращательный порт — опция моделирования вращательного движения
Внешний сигнал | Физический порт

Details

Параметр, позволяющий моделировать скорость вращения гребного винта и крутящий момент сопротивления как входные и выходные скалярные сигналы соответственно или как вращательные соединения. Этот параметр определяет цвет вала на иконке блока, который указывает на домен скалярного сигнала.

Значения	`Signals` \| `Conserving`
Значение по умолчанию	`Conserving`
Имя для программного использования	`rotational_ports_type`
Вычисляемый	Нет

# Поступательные порты — опция моделирования поступательного движения
Внешний сигнал | Физический порт

Details

Параметр, позволяющий моделировать скорость набегающего потока и упор гребного винта как входные и выходные скалярные сигналы соответственно или как поступательные соединения. Этот параметр определяет цвет лопастей на иконке блока, который указывает на домен скалярного сигнала. При выборе значения Физический порт постоянный коэффициент попутного потока уменьшает скорость набегающего потока относительно скорости судна.

Значения	`Signals` \| `Conserving`
Значение по умолчанию	`Conserving`
Имя для программного использования	`translational_ports_type`
Вычисляемый	Нет

# Коэффициент попутного потока — процентное соотношение скорости движения судна к скорости попутного потока

Details

Уменьшение скорости судна относительно скорости набегающего потока. Для свободной воды используйте значение 0.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Поступательные порты значение Физический порт.

Значение по умолчанию	`0.2`
Имя для программного использования	`wake_fraction`
Вычисляемый	Да

# Model inertia — опция моделирования инерции

Details

Установка этого флажка позволяет моделировать инерцию, обусловленную движением ротора. Блок применяет инерцию вращения в порту R1 и инерцию поступательного движения в порту R2.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Вращательный порт или Поступательные порты значение Физический порт.

Значение по умолчанию	`false (выключено)`
Имя для программного использования	`enable_inertia`
Вычисляемый	Нет

# Масса винта — масса винта
kg | mg | g | t | lbm | oz | slug

Details

Масса гребного винта в сборе. Блок применяет инерцию поступательного движения в порту R2.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Поступательные порты значение Физический порт и установите флажок Model inertia.

Единицы измерения	`kg` \| `mg` \| `g` \| `t` \| `lbm` \| `oz` \| `slug`
Значение по умолчанию	`10.0 kg`
Имя для программного использования	`m_propeller`
Вычисляемый	Да

Details

Инерция гребного винта в сборе. Блок применяет инерцию вращения в порту R1.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Вращательный порт значение Физический порт и установите флажок Model inertia.

Единицы измерения	`kgm^2` \| `gm^2` \| `kgcm^2` \| `gcm^2` \| `lbmin^2` \| `lbmft^2` \| `slugin^2` \| `slugft^2`
Значение по умолчанию	`0.1 kg*m^2`
Имя для программного использования	`I_propeller`
Вычисляемый	Да

Продвинутые настройки

# Efficiency sensor — опция вывода информации о КПД

Details

Установка этого флажка позволяет активировать порт E, который выводит положительный сигнал КПД.

Значение по умолчанию	`false (выключено)`
Имя для программного использования	`enable_efficiency_output`
Вычисляемый	Нет

# Пороговая угловая скорость — точка сглаживания скорости вращения
Hz | kHz | MHz | GHz

Details

Пороговое значение насыщения , после превышения которого блок применяет сглаживание до точки насыщения.

Единицы измерения	`Hz` \| `kHz` \| `MHz` \| `GHz`
Значение по умолчанию	`0.001 Hz`
Имя для программного использования	`rotational_frequency_threshold`
Вычисляемый	Да

# Порог насыщения для безразмерных коэффициентов — точка сглаживания безразмерных коэффициентов

Details

Пороговое значение насыщения , при котором блок применяет сглаживание к безразмерным коэффициентам.

Значение по умолчанию	`0.001`
Имя для программного использования	`saturation_threshold`
Вычисляемый	Да

# Контроль выхода за границы штатного режима работы винта — допуск рабочих границ
Без проверки | Ошибка

Details

Параметр позволяет вывести ошибку при превышении винтом рабочих параметров. Блок проверяет, работает ли винт в первом квадранте. Если значения или не являются положительными, винт генерирует коэффициенты упора и крутящего момента с соответствующими знаками и выводит ошибку, если данный параметр настроен соответствующим образом. При увеличении значения параметра Пороговая угловая скорость срабатывание становится менее чувствительным.

Если для параметра Способ параметризации установлено значение Полиномиальная аппроксимация, блок выводит ошибку, когда винт превышает первый положительный корень из значения параметра .

Блок аппроксимирует гидродинамику, используя симметричное или асимметричное поведение относительно первого квадранта.

Зависимости

Чтобы использовать этот параметр, установите для параметра Способ параметризации значение Полиномиальная аппроксимация или Табличные данные для коэффициента скорости.

Значения	`None` \| `Error`
Значение по умолчанию	`None`
Имя для программного использования	`assert_action`
Вычисляемый	Нет

Литература

Bernitsas, Michael M., D. Ray, P. Kinley. «Kt, Kq and Efficiency Curves for the Wageningen B-Series Propellers.» Report 237. Department of Naval Architecture and Marine Engineering. College of Engineering. University of Michigan, 1981.
Carlton, J. S. Marine Propellers and Propulsion. Second edition. Oxford: Elsevier, 2007.