Винтовое движение

Винтово'е движе'ние, движение твёрдого тела, слагающееся из прямолинейного поступательного движения со скоростью v и вращательного движения с угловой скоростью w вокруг оси aa ₁ , параллельной направлению скорости v (см. рис. ). Когда направление оси aa ₁ остаётся неизменным, тело, совершающее В. д., в механике называется винтом, а ось aa ₁ — осью винта. Винт называется правым, когда v и w направлены так, как показано на рис., и левым, если направление v или w изменить на прямо противоположное. Расстояние, проходимое за один оборот любой точкой тела, лежащей на оси винта, называется шагом h винта, а величина р = v/ w — параметром винта.

  Скорость v _м и ускорение w _м любой точки М винта, отстоящей от оси на расстоянии r , численно равны

где w — ускорение поступательного движения тела вдоль оси aa ₁ , e — угловое ускорение вращения вокруг этой оси.

  Если параметр р постоянен, шаг винта h = 2pv /w = 2pр также постоянен. Любая точка винта, не лежащая на его оси, описывает в этом случае винтовую линию, касательная к которой в каждой точке образует с плоскостью, перпендикулярной оси винта, угол

  a = arctg h /2pr .

  Любое сложное движение твёрдого тела слагается в общем случае из серии элементарных или мгновенных В. д. При этом ось В. д., называемая мгновенной винтовой осью, непрерывно изменяет своё направление в пространстве и в самом движущемся теле.

  С. М. Тарг.

Рис. к ст. Винтовое движение.

Винтовое исчисление

Винтово'е исчисле'ние, раздел векторного исчисления , в котором изучаются операции над винтами. При этом винтом называется пара векторов {a, b }, приложенных началами к одной точке О и удовлетворяющих условиям: при переходе к новой точке O' вектор а не изменяется, а вектор b заменяется вектором b' = b — [p, a ], где р = OO' . Понятие винта используется в механике (равнодействующая f системы сил f _i и главный момент m этой системы относительно точки системы образует винт {f, m } ), в геометрии (в теории линейчатых поверхностей). В. и. было создано (1895) русским математиком А. П. Котельниковым.

Винтовое колесо

Винтово'е колесо', цилиндрическое зубчатое колесо с косыми зубьями, передающее вращение между перекрещивающимися валами в винтовой зубчатой передаче . В. к. изготовляют из материалов с высоким сопротивлением схватыванию. Для работающих в паре В. к. применяют такие материалы, как закалённая сталь — закалённая сталь, чугун — бронза, чугун— пластмасса, сталь — бронза, сталь — пластмасса.

Винтовое соединение

Винтово'е соедине'ние, резьбовое соединение деталей винтами. В отличие от болтового соединения и крепления деталей шпильками , не нуждается в гайках , так как резьба выполняется в самой детали.

Винтовое судно

Винтово'е су'дно, судно, приводимое в движение гребным винтом . Большинство судов современного самоходного флота — винтовые; среди них — обычные водоизмещающие суда, подводные лодки и суда на подводных крыльях. Существуют В. с. с одним кормовым гребным винтом (одновинтовые) и несколькими (2-, 3-винтовые и т.д.); на некоторых В. с. (ледоколах, паромах) гребной винт устанавливают и в носовой части.

Винтовой конвейер

Винтово'й конве'йер, шнек, см. Конвейер .

Винтовой насос

Винтово'й насо'с, гидравлическая машина, рабочим органом которой является винт: служит для подачи жидкости, в том числе с повышенной вязкостью. В. н. представляет собой разновидность роторных насосов , называется также червячным. В корпусе В. н. имеется ведущий и один или два ведомых винта. При вращении винтов места их зацепления перемещаются вдоль оси — замкнутый между витками объём жидкости вытесняется. Жидкости сообщается главным образом потенциальная энергия, благодаря чему в ней значительно возрастает давление.

Винтовой спуск

Винтово'й спуск, транспортное устройство для спуска насыпных и штучных грузов под действием силы тяжести. Представляет собой укреплённый на колонне либо внутри вертикальной трубы большого диаметра спиральный жёлоб, по которому скользит груз. Высота В. с. обычно 20—50 м , но существуют установки высотой 100 м и более. Производительность В. с. в случае перемещения насыпных грузов достигает 300—500 т/ч при наружном диаметре трубы 1,2—1,5 м . Для уменьшения износа жёлоб изготовляют из износостойких материалов, покрывают плавленым базальтом и т.п. Благодаря простоте устройства и надёжности, возможности аккумулировать в нижней части жёлоба значительное количество материала (что особенно важно для горных предприятий, где В. с. служит промежуточной ёмкостью на стыке двух звеньев транспорта) В. с. получили распространение на складском и межоперационном транспорте промышленных предприятий, а также в горной промышленности.

  А. А. Пархоменко.

Винтовой спуск для насыпных грузов.

Винтокрыл

Винтокры'л, летательный аппарат вертикального взлёта и посадки, в котором подъёмная сила создаётся комбинированной несущей системой, состоящей из одного или двух несущих винтов и крыла. Слово «винтокрыл» образовано от слов «винт» и «крыло» (по признаку применяемых несущих систем).

  Вертикальный взлёт и посадка В., как и вертолёта , происходят с помощью несущих винтов, а разгон — как с помощью несущих винтов, так и движителей, тянущих или толкающих воздушных винтов . После достижения скорости, на которой аэродинамические рули начинают эффективно действовать (эволютивная скорость), и до максимальной скорости полёта (свыше 500 км/ч ) В. летит, как обычный самолёт, используя возрастающую пропорционально квадрату скорости подъёмную силу крыла, которая на максимальной скорости полёта достигает 75—90% полётного веса. На режимах взлёта и посадки система управления В. аналогична вертолётной, а в режиме поступательного полёта — как самолётной, так и вертолётной системе управления, специфичной у каждого типа В.

  В конце 50-х гг. 20 в. английской фирмой «Фейри» был построен В. «Ротодайн» (рис. 1 ) с одним реактивным несущим винтом и двумя тянущими воздушными винтами. Полётная масса его равна 17 700 кг , скорость полёта до 312 км/ч . В СССР в это же время был построен В. (рис. 2 ) поперечной схемы Ка-22 (конструкции Н. И. Камова) с двумя несущими винтами и двумя турбовинтовыми двигателями (конструкции А. Г. Ивченко) по 4300 квт (5900 л. с. ). Полётная масса его равна 37 т . В 1961 на этом В. были установлены 8 мировых рекордов, в том числе скорости по прямой — 356 км/ч , скорости по замкнутому 100-км маршруту — 336 км/ч и поднятия коммерческого груза массой 16 485 кг на высоте 2588 м . В отдедьных полётах была достигнута скорость 375 км/ч . Позже американской фирмой «Локхид» был построен экспериментальный В. ХН-51А, на котором была достигнута рекордная скорость полёта 486 км/ч . На его основе этой фирмой в 1965 был построен боевой В. АН-56А «Чайен» (рис. 3 ) с 4-лопастным «полужёстким» несущим винтом, толкающим винтом и компенсирующим хвостовым винтом, как у вертолёта. Турбовинтовой двигатель (фирмы «Дженерал электрик») мощностью 2500 квт (3400 л. с.) позволил достичь максимальной скорости полёта у земли 408 км/ч при максимальной полётной массе 7700 кг . Дальнейшее совершенствование В. позволит достичь крейсерских скоростей полёта 600 км/ч и грузоподъёмности до 20 т .