Главная База знаний "Allbest" Транспорт Расчет ходкости судна и подбор пропульсивного комплекса

Расчет ходкости судна и подбор пропульсивного комплекса

Расчет буксировочного сопротивления и буксировочной мощности судов методом Холтропа. Подбор главной энергетической установки – дизеля. Уточнение характеристик гребного винта при работе с выбранным двигателем и определение достижимой скорости хода.

Рубрика Транспорт
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 04.12.2009
Размер файла 1,2 M

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Курсовой проект

Тема: «Расчет ходкости судна и подбор пропульсивного комплекса»

Задание на курсовое проектирование
Выполнить:
1) Расчет буксировочного сопротивления и буксировочной мощности методом Холтропа;
2) Расчет буксировочного сопротивления и буксировочной мощности с использованием данных испытаний систематических серий моделей судов;
3) Подбор элементов гребного винта для скорости хода 13 - 15 узлов при заданном диаметре по теоретическому чертежу;
4) Подбор главной энергетической установки - дизеля по каталогам фирм - производителей;
5) Уточнение характеристик гребного винта при работе с выбранным двигателем и определение достижимой скорости хода;
6) Построение чертежа гребного винта.
7) Построение паспортной диаграммы.
1. Расчет сопротивления воды движению судна по HOLTROP (голландский опытовый бассейн)
1.1 Данные для расчета сопротивления воды движению судна по HOLTROP (голландский опытовый бассейн)
Этот способ основан на обработке результатов испытаний почти двухсот различных моделей и натуральных судов. Метод может применяться для расчета сопротивления самых разнообразных типов судов с широким изменением параметров формы, таких, например, как танкеры, контейнеровозы, рыболовные суда и т. д., включая суда с предельно большой полнотой обводов и необычным соотношением главных размерений.
Для расчета данным способом надо использовать следующие данные:
Главные характеристикм судна-проекта:
Lpp - длина между перпендикулярами 110 м;
Lwl - длина по КВЛ 114,58 м;
B - ширина наибольшая 18,33 м;
Tap - осадка в корме 7,05 м;
Tfp - осадка в носу 7,05 м;
V - объемное водоизмещение 8558,4 м3;
lcb - абсцисса центра величины в % от (Lwl/2) -0,06 %;
cm - коэффициент полноты мидель-шпангоута 0,966;
cwp - коэффициент полноты ватерлинии 0,728;
v - расчетная скорость 15,0 узлов;
Значения Lpp, Lwl, B, Tap, Tfp, V, cm, cwp берем из своего варианта;
lcb = (Lwl/2 - (Lwl/2 + Xc))/ Lwl x 100%.
Дополнительные данные:
Abt - площадь сечения носового бульба на шп. 0 0,00 м2;
hb - возвышение ЦТ площади сечения бульба 0,00 м;
S - площадь смоченной поверхности 2619,9 м2;
At - площадь смоченной поверхности транца 0,00 м 2;
d - диаметр туннеля подруливающего устройства 0,00 м;
Cbto - к-т сопр-я подруливающего устройства (0,003-0,012) 0,003;
ie -1/2 угла входа КВЛ 18є;
cstern - форма кормы (V-шп = -10; норм. = 0; U-шп. = +10) 0;
Awind - площадь парусности 445,50 м2;
CXwind - коэффициент сопротивления воздуха (0,8-1) 0,80;
Vwind - скорость ветра (нормально 2,5 м/с) 2,5 м/с.
Данных Abt, hb, d для данного проекта нет;
S - берется из предыдущей курсовой работы;
ie -данные снимаются с теоретического чертежа, при его отсутствии эту величину приближенно можно вычислить по формуле
ie = 1 + 89 exp [-(L/B)0,80856 x (1-б)0,30484 x (1-ц-0,0225 x lcb)0,6367 x (LR/B)0,34574 x (100 V/L3)0,16302];
LR = L x (1-ц + 0,006 x lcb/(4ц-1));
ц = V Щ L - коэффициент продольной полноты;
cstern - данные снимаются с теоретического чертежа;
Awind - берется из предыдущей курсовой работы или приближенно вычисляется по формуле Awind = B2;
Смоченная поверхность выступающих частей:
Arud1 - руль за рудерпостом 0,00 м2;
Arud2 - балансирный руль 10,26 м2;
Arud3 - полубалансирный руль 0,00 м2;
Awb - кронштейн гребного вала 0,00 м2;
Arh - пятка руля 0,00 м2;
Awt - свободный гребной вал вне корпуса 0,00 м2;
Awh - обтекатель гребного вала 2,14 м2;
Aw - гребной вал 0,00 м2;
Af - гидродинамический успокоитель качки 0,00 м2;
Adome - домы 0,00 м2;
Askiel - скуловые кили 0,00 м2.
Тип и расположение привода выбираем по правилам российского морского регистра судоходства.
Площадь руля F назначают, пользуясь зависимомтью:
F = L T / A
A - коэффициент, который выбирается в зависимости от типа судна в следующих пределах: 40-70 для грузовых транспортных судов.
л = h / bcp = h2 / F - относительное удлинение руля;
Arh, Awh - данные снимаются с теоретического чертежа.
Константы:
g - ускорение свободного падения 9,81 м/c2;
rho - плотность воды 1025 кг/м3;
nue - коэффициент кинематической вязкости воды 1,188x10-6 м2/c;
rho2 - плотность воздуха 1,225 кг/м3.
Полное сопротивление судна
RT = CT (с V2 / 2) Щ = CT Fr2 (с g Щ L )/ 2;
Щ - смоченная поверхность судна.
Буксировочная мощность:
PE = RT V.
Коэффициент полного сопротивления:
CT = CV + CW + CTR + CA
Коэффициент вязкостного сопротивления:
CV = CF0 (I + K)
CF0 = 0,075 / (lg R - 2)2 - коэффициент сопротивления трения эквивалентной пластины.
Параметр формы (I + K) определяется по формуле:
(I + K) = C13 [0,93 + C12 (B / LR)0,92497 x (0,95 - ц + 0,0225 lcb)0,6906];
C13 - коэффициент, учитывающий влияние формы кормовой оконечности на вязкостную составляющую сопротивления.
C13 = 1 + 0,003 Cкормы
Значение коэффициента Cкормы

Тип кормовой оконечности

Cкормы

С V-образными шпангоутами

-10

С обычными обводами

0

С U-образными шпангоутами и бульбом

10
Коэффициент C12 определяется по формуле:
C12 = (T / L)0,2228446, если T / L > 0,05;
C12 = 48,20 (T / L - 0,02)2,078 + 0,479948, если 0,02 ? T / L ? 0,05;
C12 = 0,479948, если T / L < 0,02.
Коэффициент волнового сопротивления:
CW = A Fr-2 exp[ml Fr-0,9 + C15 ц2 exp(-0,1 Fr-2) cos (л Fr-2)];
A = 2 C1 C2 C3 д B T / Щ;
C1 = 2223105 C73,78613 (T / B)1,07961 (90 - iK)-1,37565;
C7 = 0,229577 (B / L)0,33333, если B / L < 0,11;
C7 = B / L, если 0,11 ? B / L ? 0,25;
C7 = 0,5 - 0,0625 (L / B), если B / L > 0,25;
C2 - коэффициент, учитывающий влияние носового бульба на волновое сопротивление:
C2 = exp (-1,89 v C3);
C3 = 0,56 ABT1,5 / [B T (0,31 v( ABT + TF - hB))];
ABT - площадь поперечного сечения бульба на носовом перпендикуляре;
hB - отстояние ЦТ этого сечения от линии киля;
TF - осадка на носовом перпендикуляре;
C5 - коэффициент, учитывающий влияние транцевой кормы на волновое сопротивление:
C5 = 1 - 0,8 AT / ( B T в);
AT - площадь поперечного сечения погруженной части транца при нулевой скорости;
m1 = 0,0140407 ( L / T) - 1,75254 (V1/3/ L) - 4,79323 (B / L) - C16;
C16 = 8,07981 ц - 13,8673 ц2 + 6,984388 ц3, если ц > 0,80;
C16 = 1,73014 - 0,7067 ц, если ц > 0,80;
C15 = -1,69385, если L3 / V < 512;
C15 = 0, если L3 / V > 172715;
C15 = -1,69385 + (L / V1/3-8,0) / 2,36, если 512 < L3 / V < 172715;
л - коэффициент, характеризующий волнообразующую длину лL:
л = 1,446 ц - 0,03 (L/B), если L / B < 12;
л = 1,446 ц - 0,36, если L / B > 12.
Коэффициент сопротивления транцевой кормы:
CTR = 0,2 (1-0,2 FrT) AT/ Щ, если FrT < 5;
FrT = Fr v (L B (1 + б) / 2A);
CTR = 0, если FrT ? 5;
Расчет сопротивления трения:
Rf = с V2 CF0 (1 + K1) Щ / 2000 (кН);
Расчет сопротивления воздуха:
Rwind = сA / 2 (V + Vwind)2 Cxwind Awind / 1000 (кН);
сA = 1,226 кг/м3 - плотность воздуха.
Расчет сопротивления модели:
Ra = (с / 2) V2 Щ C / 1000 (кН);
C = 0,006 (LKWL + 100)-0,16 - 0,00205 + 0,003 v( LKWL / 7,5) д4 C2 (0,04 - C4);
C4 = 0,04, если Tfp/LKWL > 0,04;
C4 = Tfp/LKWL, если Tfp/LKWL < 0,04.
Расчет сопротивления транца:
Rtr = (с / 2) V2 Щ CTR / 1000 (кН);
Расчет сопротивления выступающих частей:
Rapp = ((с / 2) V2 Sapp (1 + k2)eq CF0) + с V2 3,14 d2 Cbto)/ 1000 (кН);
Sapp - сумма смоченных поверхностей выступающих частей;
(1 + k2)eq = C1 / Sapp, если Sapp > 0;
(1 + k2)eq = 0, если Sapp = 0.
Расчет волнового сопротивления:
RW = C1 C2 C3V с g exp [m1 Fr-0,9 + C15 ц2 exp(-0,1 Fr-2) cos (л Fr-2)] (кН)
Расчет сопротивления носового бульба:
Rb = 0,11 exp (-3 P B-2) Fni3 Abt1,5 g с / (1 + Fni2) / 1000 (кН);
PB = 0,56 vAbt / Tfp - 1,5 hb;
Fni = V / (g (Tfp - 1,5 hb - 0,25 v Abt)) + 0,15 V2
Расчет суммарного сопротивления:
R = Rf + Rapp + Rw + Rb + Rtr + Ra + Rwind
Расчет произведен с использованием программы "Microsoft Excel", результаты представлены ниже в табличной форме.
РАСЧЕТ СОПРОТИВЛЕНИЯ ВОДЫ ДВИЖЕНИЯ СУДНА ПО HOLTROP (ГОЛЛАНДСКИЙ ОПЫТОВЫЙ БАССЕЙН)
Судно: Сухогруз.

ВВОД ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ДЛЯ РАСЧЕТА:

главные характеристики судна-проекта

Lpp - длина между перпендикулярами .

110,00

m

Lwl - длина по KWL

114,58

m

B - ширина на миделе

18,33

m

Tap - осадка в корме

7,05

m

Tfp - осадка в носу

7,05

m

V - объемное водоизмещение

8558,40

m**3

lcb - абциcса центра величины в % от (Lwl/2)

-0,07

%

cm - к-т полноты мидельшпангоута

0,966

cwp - к-т полноты ватерлинии

0,728

v - расчетная скорость

15,00

узлов

дополнительные данные

Abt - пл. сечения носового бульба на шп. 0

0,00

m**2

hb - возвышение ЦТ площади сечения бульба

0,00

m

S - смоченная поверхность (

2528,55

m**2)

2620

m**2

At - смоченная поверхность транца

0,00

m**2

d - диаметр туннеля подруливающего устройства ....

0,00

m

Cbto - к-т сопр. подр. устройства (0,003 - 0,012)

0,003

ie - 1/2 угла входа KWL (

12,139

°)

18,00

°

cstern - форма кормы (V-шп=-10;норм=0;U-шп=+10)

0,0

Awind - площадь парусности (

335,99

m**2)

445,50

m**2

CXwind - к-т сопротивления воздуха (0.8 - 1)

0,80

Vwind - скорость ветра (нормально=2.5 m/s)

2,50

m/с

смоченная поверхность выступаюших частей

Arud1 - руль за рудерпостом

0,00

m**2

Arud2 - балансирный руль

10,26

m**2

Arud3 - полубалансирный руль

0,00

m**2

Awb - кронштейн гребного вала

0,00

m**2

Arh - пятка руля

0,00

m**2

Awt - свободный гребный вал вне корпуса

0,00

m**2

Awh - обтекатель гребного вала

0,00

m**2

Aw - вал

0,00

m**2

Af - гидродин. успокоители качки

0,00

m**2

Adome - домы

0,00

m**2

Askiel - скуловые кили

12,00

m**2

константы

g - ускорение свободного падения

9,81

m/с**2

rho - плотность воды

1025,9

кг/m**3

nue - к-т кинематической вязкости воды

1,19E-06

m**2/с

rho2 - плотность воздуха

1,225

кг/m**3

РАСЧЕТ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ВЕЛИЧИН

 

 

(на печать не выводятся)

 

 

 

 

**********************************************************************

 

 

 

 

 

 

 

Tm .......

7,05

 

1.5*Arud1 ..........

0,00

 

Cb .......

0,578

 

1.4*Arud2 ..........

14,36

 

Cp .......

0,5983

 

2.8*Arud3 ..........

0,00

 

Lr .......

45,809

 

3*Awb ..............

0,00

 

C12 ......

0,5448

 

1.75*Arh ...........

0,00

 

C13 ......

1,000

 

3*Awt ..............

0,00

 

1+k1 .....

1,145

 

2*Awh ..............

0,00

 

Sapp .....

22,26

 

3*Aw ...............

0,00

 

(1+k2)eq .

1,40

 

2.8*Af .............

0,00

 

B/L ......

0,1600

 

2.7*Adome ..........

0,00

 

C7 .......

0,1600

 

1.4*Askiel .........

16,80

 

C1 .......

2,140

 

Asumme .............

31,16

 

C3 .......

0,00000

 

 

 

 

 

C2 .......

1,0000

 

 

 

 

 

C5 .......

1,0000

C16 ......

1,3660

m1 ......

-2,2174

 

L/B ......

6,251

L**3/V ..

176

C15 .....

-1,69385

 

PB .......

0,0000

Lambda ..

0,6777

d .......

-0,9

 

CA .......

0,000492

Tfp/L ...

0,062

C4 ......

0,040

 

 

 

 

 

 

 

 

v (kn)

v (m/s)

Rn

CF

Rf (kN)

Rapp (kN)

Fn

8,00

4,11

3,97E+08

0,001723

44,81

0,47

0,123

9,00

4,63

4,46E+08

0,001696

55,84

0,58

0,138

10,00

5,14

4,96E+08

0,001673

68,00

0,71

0,153

11,00

5,65

5,45E+08

0,001653

81,27

0,84

0,169

12,00

6,17

5,95E+08

0,001634

95,64

0,99

0,184

13,00

6,68

6,44E+08

0,001618

111,11

1,15

0,199

14,00

7,20

6,94E+08

0,001602

127,65

1,33

0,215

15,00

7,71

7,44E+08

0,001588

145,26

1,51

0,230

16,00

8,22

7,93E+08

0,001576

163,93

1,70

0,245

17,00

8,74

8,43E+08

0,001564

183,66

1,91

0,261

18,00

9,25

8,92E+08

0,001552

204,44

2,12

0,276

19,00

9,77

9,42E+08

0,001542

226,25

2,35

0,291

20,00

10,28

9,91E+08

0,001532

249,10

2,59

0,307

21,00

10,79

1,04E+09

0,001523

272,98

2,84

0,322

22,00

11,31

1,09E+09

0,001514

297,87

3,10

0,337

 

 

 

 

 

 

 

v (kn)

m2

Rw (kN)

Fni

Rb (kN)

Fnt

c6

8,00

-0,00079

0,08

0,4856

0,000

0,000

0,20

9,00

-0,00317

0,35

0,5438

0,000

0,000

0,20

10,00

-0,00861

1,15

0,6011

0,000

0,000

0,20

11,00

-0,01802

3,05

0,6575

0,000

0,000

0,20

12,00

-0,03160

6,93

0,7129

0,000

0,000

0,20

13,00

-0,04892

14,39

0,7672

0,000

0,000

0,20

14,00

-0,06919

27,23

0,8204

0,000

0,000

0,20

15,00

-0,09153

40,90

0,8726

0,000

0,000

0,20

16,00

-0,11509

69,36

0,9235

0,000

0,000

0,20

17,00

-0,13913

122,15

0,9732

0,000

0,000

0,20

18,00

-0,16312

181,41

1,0217

0,000

0,000

0,20

19,00

-0,18662

225,87

1,0690

0,000

0,000

0,20

20,00

-0,20934

263,17

1,1149

0,000

0,000

0,20

21,00

-0,23110

314,58

1,1597

0,000

0,000

0,20

22,00

-0,25178

398,82

1,2031

0,000

0,000

0,20

РАСЧЕТ СОПРОТИВЛЕНИЯ ВОДЫ ДВИЖЕНИЮ СУДНА

РЕЗУЛЬТАТЫ:

**********************************************************************

составляющие сопротивления воды и воздуха

трения

выступ. ч.

волнов.

нос.бульба

транца

модель

воздуха

Rf (kH)

Rapp (kH)

Rw (kH)

Rb (kH)

Rtr (kH)

Ra (kH)

Rwind(kH)

44,81

0,47

0,08

0,00

0,00

11,17

9,54

55,84

0,58

0,35

0,00

0,00

14,14

11,08

68,00

0,71

1,15

0,00

0,00

17,45

12,74

81,27

0,84

3,05

0,00

0,00

21,12

14,51

95,64

0,99

6,93

0,00

0,00

25,13

16,40

111,11

1,15

14,39

0,00

0,00

29,49

18,40

127,65

1,33

27,23

0,00

0,00

34,21

20,52

145,26

1,51

40,90

0,00

0,00

39,27

22,76

163,93

1,70

69,36

0,00

0,00

44,68

25,10

183,66

1,91

122,15

0,00

0,00

50,44

27,57

204,44

2,12

181,41

0,00

0,00

56,55

30,15

226,25

2,35

225,87

0,00

0,00

63,00

32,84

249,10

2,59

263,17

0,00

0,00

69,81

35,65

272,98

2,84

314,58

0,00

0,00

76,97

38,58

297,87

3,10

398,82

0,00

0,00

84,47

41,62

суммарное сопротивление и буксировочная мощность

v (узл)

v (m/с)

Fn

R (kН)

Pe (kВ)

8,00

4,11

0,123

66

272

9,00

4,63

0,138

82

379

10,00

5,14

0,153

100

514

11,00

5,65

0,169

121

683

12,00

6,17

0,184

145

895

13,00

6,68

0,199

175

1166

14,00

7,20

0,215

211

1518

15,00

7,71

0,230

250

1925

16,00

8,22

0,245

305

2507

17,00

8,74

0,261

386

3370

18,00

9,25

0,276

475

4392

19,00

9,77

0,291

550

5374

20,00

10,28

0,307

620

6377

21,00

10,79

0,322

706

7620

22,00

11,31

0,337

826

9339

По данным таблиц построим диаграммы:
-сопротивления воды движению судна;
-составляющие полного сопротивления судна от скорости;
-буксировочной мощности.
2. Расчеты сопротивления воды движению судна по данным испытаний систематических серий моделей судов.
Для расчета сопротивления воды движению судна используем серию универсальных среднескоростных судов (учебное пособие, Л. С. Артюшков). Результаты испытаний моделей этой серии используются для расчета сопротивления и буксировочной мощности универсальных сухогрузных судов, среднетоннажных танкеров и судов для навалочных грузов. Основные геометрические характеристики моделей серии:
-коэффициент общей полноты д = 0,60…0,80
-отношение главных размерений L/B = 7,3; B / T = 2,5;
-форма носовой оконечности V-образная и U-образная.
Все модели имели длину 7 метров.
Коэффициент остаточного сопротивления для этой серии определяется по выражению
Cr = Cr0 kl kB/T aB/T kV
Коэффициент Cr0 снимается с основной диаграммы серии как функция коэффициента общей полноты для соответствующих значений чисел Фруда. Коэффициент влияния относительной длины kl = al / al0 вычисляется как отношение значений al, снимаемых с диаграммы соответственно для заданного значения относительной длины l судна и стандартого значения l0 для моделей этой серии, определяемого как функция коэффициента общей полноты.
Коэффициенты kB/T и aB/T, произведение которых учитывает влияние отличия заданного значения B/T от принятого в серии B/T = 2,5, определяется с диаграммы.
Коэффициент kV вводится только для учета влияния V-образной формы носовых шпангоутов на остаточное сопротивление. Значения этого коэффициента определяются в функции от д и числа Фруда с диаграммы.
Расчет произведен с использованием программы "Microsoft Excel", результаты представлены ниже в табличной форме.
РАСЧЕТ СОПРОТИВЛЕНИЯ ВОДЫ ПО 60-Й СЕРИИ
ПРОЕКТ: СУХОГРУЗ

ограничения:

одновинтовые суда

  

5.5 =< Lpp/B =< 8.5

2.5 =< B/T =< 3.5

0.6 =< cb =< 0.8

-2.48 =< xb =< 3.51

 

 

 

 

 

исходные данные:

длина между перпендикулярами, м

Lpp=

110,00

м

ширина судна на миделе, м

B=

18,33

м

средняя осадка, м

T=

7,05

м

коэффициент общей полноты

cb=

0,6

абсцисса ЦВ, в % от Lpp

(реком.:

-1,94

)

xb=

-0,07

%

длина по ватерлинии, м

(реком.:

111,87

)

Lwl=

114,58

м

расчетная скорость, уз

Vs=

15,00

узл.

смоченная поверхность, м2

(реком.:

2596

)

S=

2620

м2

корреляционный к-т

(реком.:

0,0003

)

Ca=

0,00030

к-т выступ. частей

(реком.:

0,00015

)

Capp=

0,00080

кинематическая вязкость воды

ny=

1,1E-06

м2/с

плотность воды

roh=

1,025

т/м3

Lpp/B=

6,0

B/T=

2,6

U=

0,774

РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА:

Vs, узл.

11,00

12,00

13,00

14,00

15,00

16,00

V, м/c

5,66

6,17

6,69

7,20

7,72

8,23

Fr

0,169

0,184

0,199

0,215

0,230

0,245

U

0,568

0,619

0,671

0,723

0,774

0,826

Y400

-0,975

-1,012

-1,001

-0,972

-1,016

-1,073

CRT400

9,22

8,91

9,01

9,25

8,88

8,40

CT400

0,0027

0,0026

0,0026

0,0027

0,0026

0,0024

U400

0,5454

0,5950

0,6445

0,6941

0,7437

0,7933

CFo400

0,0016

0,0016

0,0016

0,0016

0,0016

0,0016

CR

0,0006

0,0005

0,0006

0,0007

0,0006

0,0005

Rn

5,7E+08

6,2E+08

6,7E+08

7,2E+08

7,7E+08

8,2E+08

CFo

0,0011

0,0011

0,0011

0,0011

0,0011

0,0010

CT

0,0028

0,0027

0,0028

0,0028

0,0027

0,0026

Rt,кН

121

139

166

197

219

237

Pe,кВт

682

860

1108

1422

1687

1948

Сравним эти два способа по диаграмме.
3. Подбор элементов гребного винта для скорости хода 13 - 15 узлов при заданном диаметре по теоретическому чертежу.
3.1 Определение коэффициентов взаимодействия
Одновинтовое морское сухогрузное судно
При практических расчетах используется следующая эмпирическая формула
L, B, T - длина, ширина и осадка судна
Е - высота оси ГВ над ОП
D - диаметр винта
j - коэффициент продольной полноты
q1 - коэффициент, учитывающий форму кормы;
f1 - угол наклона образующей лопасти
Коэффициент засасывания транспортных одновитновых судов вычисляется
по формуле
Тогда коэффициент попутного потока равен
q2 - коэффициент учитывающий форму руля
q2=0.7…0.9 - для обтекаемого
q2=0.9…1.05 - для пластинчатого

Для расчета принимаем:

q2=

0,9

Тогда:

t=

0,192214

Для морских судов может также использоваться формула Папмеля:

где

х=1 для средних винтов; х=2 для бортовых винтов.

х=

1

V - водоизмещение судна, м3;

V=

8558

м3

D - диаметр винта, м;

D=

4,94

м

d - коэффициент общей полноты;

Dy - поправка на влияние числа Фруда (только при Fr>=0.2)

0,235

0,003

Тогда

?=

0,1904

t=

0,17136

Характерными для одновинтовых сухогрузных судов являются

следующие коэффициенты взаимодействия:

С пластинчатым рулем:

С обтекаемым рулем:

?=

0.20-0.22

?=

0.24-0.26

t=

0.17-0.19

t=

0.15-0.17

В дальнейших расчетах принимаем:

?=

0,213572

t=

0,192214

i1 - коэффициент влияния неравномерности поля скоростей на упор;

i2 - коэффициент влияния неравномерности поля скоростей на момент;

Теоренические и экспериментальные исследования показали, что величина

коэффициентов i1 i2 для обычных судов должна быть близка к 1.

В расчетах принимаем:

i1=

1

i2=

1
3.2 Выбор расчетной диаграммы

Для выбора расчетной диаграммы назначим число лопастей равным 3

(для морских судов 3-6).

Величина дискового отношения, обеспечивающего отсутствие развитой кавитации,

определится по формуле:

0,466199

где

371,39

кН

- упор винта при расчетной скорости

R=

250

кН

- сопротивление движению судна при расчетной

скорости

zp=

1

- число гребных винтов

t=

0,1922

- коэффициент засасывания

146,08

кПа

- разность давления на оси ГВ и давления

насыщенных паров

D=

4,935

м

- диаметр гребного винта

z=

3

- количество лопастей ГВ

Минимально необходимое дисковое отношение, обеспечивающее прочность лопасти

при заданной относительной толщине лопасти в самом широком месте (r=0,6R)

определяется по формуле:

0,326016

где

0,2

- относительный диаметр ступицы ГВ

m=

1,15

- коэффициент учитывающий характер нагрузки

?зад=

0,085

- задаваемая относительная толщина лопасти ГВ

sдоп=

60000

кПа

- допускаемые напряжения материала лопасти ГВ

(латунь ЛМцЖ55-3-1)

Для расчета принимаем наиболшее, округденное до ближайшего, для которого

построены диаграммы, из полученных значений дискового отношения.

qрасч=

0,5

при

z=

3
4. Расчет гребного винта для оценки потребной мощности и оптимальной частоты вращения. Подбор СЭУ
Для расчета примем следующие значения диаметра винта и скорости.
D=4,94 м
V=15 уз
Расчет выполниим в расчетной форме
Таблица 2

Приведенное сопротивление:

R*, кН

300,0

Полезная тяга:

 

 

Ре, кН

300,0

Скорость судна:

 

 

V, м/с

7,7

Поступательная скорость винта:

Vp, м/с

6,1

Коэффициент упора диаметра:

kd'

1,75

По диаграммам

 

 

 

 

-

относительная поступь:

?p

0,640

-

шаговое отношение:

H/D

0,630

-

КПД свободного винта:

?p

0,675

Пропульситвный коэффициент:

?

0,4

Потребная мощность двигателя:

Ne, кВт

5532,4

Опримальная частотавращения:

n, об/мин

118,1
где
R*=1,2R
Pe=R*/zp
V=0,514Vs
Vp=V(1-y)
kd'=VpD(r/P)^(1/2)
h=i(1-t)/(1-y)hp
Ne=PeV/(zp*h*hсэу)
hсэу=
nопт=60Vp/(lp*D*a)
а=0,974
y
0,2
0,3
0,5
0,975
а
- определяется по таблице:
0,975
0,97
0,96
По полученным згачениям оплтмальной потребляемой мощьности и частоты оборотов
подбираем малооборотный дизель:
kWmin^-1MassLBHr
6195450112000905032004500
Firma -производитель / разработчик
Typ -тип двигателя
kW -мощность 100% в кВт
min-1 -обороты в минуту
Mass -масса сухого двигателя в кг
L -длина двигателя максимальная в мм
B -ширина у основание (фундамент) в мм
Hr -высота ремонтная или двигателя (как дано в
каталогах) отчитана от середины оси вала в мм
5. Определение параметров гребного винта, обеспечивающего наибольшую скорость хода судна
Расчёт гребного винта представлен в таблице 3
Расчёт гребного винта, обеспечивающего наибольшую скорость хода судна
Таблица 3

1

Скорость судна

Vs

уз

12

13

14

15

16

2

Скорость воды в диске ГВ

Vp

м/с

4,85

5,25

5,66

6,06

6,47

3

Тяга винта

Pe

кгс

17737

21407

25810

30581

37309

4

Упор винта

P

кгс

21958

26501

31952

37858

46187

5

Число оборотов ГВ

n

с-1

1,88

1,88

1,88

1,88

1,88

6

Испр. значение упора

P`

кгс

21958

26501

31952

37858

46187

7

Коэфф-т числа оборотов

k`н

 

0,93

0,96

0,99

1,01

1,03

8

Относит. поступь (с диаг.)

?p`

 

0,57

0,585

0,605

0,63

0,645

9

Испр. значение ?p`

?p

 

0,555

0,570

0,589

0,614

0,628

10

Оптимальный диаметр ГВ

D

м

4,66

4,92

5,12

5,27

5,49

11

Коэфф-т упора

K1

 

0,128

0,124

0,127

0,134

0,139

12

КПД ГВ

?p

 

0,672

0,679

0,686

0,695

0,7

13

Шаговое отношение

H/D

 

0,74

0,77

0,78

0,81

0,825

14

Коэфф-т влияния корпуса

?к

 

1,027

1,027

1,027

1,027

1,027

15

Пропульсивный коэфф-т

?

 

0,670

0,677

0,683

0,692

0,697

16

Потребная мощность двиг.

Ne

лс

2179

2819

3623

4540

5866

17

Потребная мощность двиг.

Ne

кВт

2960

3830

4923

6168

7970

где:

скорость воды в диске гребного винта

?

-

коэффициент попутного потока

?=

0,214

тяга гребного винта

Zp-

количество ГВ

Zp=1

Rx

принимается равным рассчитанному в пункте 4 для

максимальной осадки

упор ГВ

t

-

коэффициент засасывания

t

=

0,192

коэффициент числа оборотов

исправленное значение относительной поступи

a

=

0,974

оптимальный диаметр ГВ, для данной скорости хода

коэффициент упора

коэффициент влияния корпуса

i=1

пропульсивный коэффициент

?в-КПД валопровода=0,97

потребная мощность двигателя

По результатам расчётов строятся графические зависимости:

f=D(Vs), f=H/D(Vs), f=Ne(Vs), f=?(Vs) представленнные на рисунке 2 и 2а.

По ним определяется максимально возможная скорость и оптимальные для неё

значения D, H/D, ?

Vsmax=

15,16

уз

D=

5,357

м

H/D=

0,792

?=

0,692

?p=

0,616
6. Расчёт и построение контуров и профилей сечений лопастей гребного винта
Для расчёта спрямлённого контура и распределения толщины лопасти необходимо предварительно определить максимальную ширину лопасти

При

z=

3

?расч=

0,5

bmax=0,2589D=

1,398

м

D=

5,4

м
Результаты расчёта спрямлённого контура и распределения толщин приведены в таблице 4
Таблица 4.Спрямлённый контур и распределение толщин лопасти

r/R

От основной

От основной

Полная ширина

Наибольшая

Отстояние наиб.

 

линии до вых.

линии до вход.

лопасти b, м

толщина сече-

толщины сеч-я

 

кромки x2, м

кромки x1, м

 

ний e, м

от вход. кр. с, м

0,2

0,408

0,656

1,064

0,198

0,372

0,3

0,466

0,736

1,202

0,175

0,421

0,4

0,521

0,787

1,309

0,152

0,458

0,5

0,570

0,805

1,375

0,130

0,488

0,6

0,614

0,784

1,398

0,107

0,544

0,7

0,653

0,719

1,371

0,084

0,607

0,8

0,676

0,582

1,258

0,062

0,603

0,9

0,657

0,354

1,011

0,039

0,506

0,95

0,596

0,165

0,761

0,028

0,381

1

0,282

-

-

0,016

-
Для построения контуров сечений лопасти ГВ на различных радиусах необходимо знать их ординаты. Они представлены в таблице 5
Ординаты контуров сечений лопасти ГВ на различных радиусах

 

Расстояние от ординаты с наибольшей толщиной (ОНТ)

 

От ОНТ к выходящей кромке в %

От ОНТ к входящей кромке в %

 

r/R

100

80

60

40

20

20

40

60

80

90

95

100

Ординаты

0,2

-

105,4

143,6

171,7

190,6

194,9

186,8

171,9

147,0

127,2

112,6

-

засасывающ.

0,3

-

89,1

125,3

151,9

169,4

172,2

164,5

150,1

126,8

109,6

96,1

-

поверхности

0,4

-

72,6

107,0

131,8

147,7

149,5

142,0

128,4

107,2

91,6

79,5

-

y1, мм

0,5

-

56,2

88,6

111,6

125,6

127,1

119,8

106,7

87,7

73,6

63,0

-

 

0,6

-

43,0

71,8

91,3

103,5

104,9

97,6

84,8

68,0

55,8

46,7

-

 

0,7

-

33,2

56,4

71,5

81,4

82,2

74,8

63,1

48,0

37,2

29,5

-

 

0,8

-

25,2

41,7

52,5

59,5

59,7

52,5

42,3

29,7

21,3

15,7

-

 

0,9

-

17,6

27,2

33,8

37,7

37,7

33,8

27,2

17,6

11,7

9,7

-

Ординаты

0,2

59,3

36,0

21,5

10,8

3,1

0,9

4,5

11,7

26,6

40,1

51,8

79,1

нагнетающ.

0,3

44,4

21,3

10,1

3,0

-

0,1

2,3

8,0

19,0

29,0

38,8

65,7

поверхности

0,4

27,2

9,4

2,3

-

-

-

0,5

4,0

11,9

19,0

27,3

52,5

y2, мм

0,5

12,6

2,3

-

-

-

-

-

0,9

5,6

11,0

17,2

39,4

 

0,6

5,5

-

-

-

-

-

-

-

0,9

4,8

9,0

26,2

 

0,7

-

-

-

-

-

-

-

-

-

0,3

2,1

13,5

 

0,8

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

4,6

 

0,9

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-
По результатам расчета выполнен чертеж гребного винта на котором отражены:
спрямленный контур винта
нормальный контур винта
прочный профиль винта;
7. Расчёт и построение паспортной диаграммы
Паспортная диаграмма является одной из главных характеристик ГВ. С её помощью определяется рабочая область ГВ.
Для заданных значений D, H/D, z, Q,--h,--lp определяем: K1, K2, Ne, P
Расчёт паспортной диаграммы представлен в таблице 6

Известно:

D=

5,40

м

Известно:

H/D=

0,792

qрасч=

0,50

h=

0,692

Z=

3

лопасти
Расчёт паспортной диаграммы. Tаблицa 6
Относительная поступь ?р
 
0,493
0,555
K1=f(?р, H/D)
 
0,167
0,149
?0=f(?p,H/D)
 
0,55
0,603
Коэфф. числа оборотов K2
 
0,024
0,022
Число оборотов, n
об/сек
1,50
1,69
1,88
2,06
1,50
1,69
1,88
2,06
Упор ГВ, P
кг
33388
42257
52169
63124
29789
37702
46546
56320
Мощность, Ne
лс
3355
4777
6553
8722
3075
4379
6007
7995
Vр скорость воды в диске ГВ
м/с
3,99
4,49
4,99
5,49
4,49
5,05
5,62
6,18
Vs
уз
9,88
11,11
12,35
13,58
11,06
12,45
13,83
15,21

Относительная поступь lр

 

0,616

0,678

K1=f(lр, H/D)

 

0,132

0,11

h_=f(lp,H/D)

 

0,656

0,683

Коэфф. числа оборотов K2

 

0,02

0,017

Число оборотов, n

об/сек

1,50

1,69

1,88

2,06

1,50

1,69

1,88

2,06

Упор ГВ, P

кг

26391

33400

41235

49895

21992

27834

34363

41579

Мощность, Ne

лс

2796

3981

5461

7268

2376

3384

4642

6178

Vр скорость воды в диске ГВ

м/с

4,99

5,62

6,24

6,86

5,49

6,18

6,86

7,55

Vs

уз

12,29

13,83

15,37

16,90

13,52

15,21

16,90

18,59
Расчёт производится по формулам
По результатам расчёта строится паспортная диаграмма ГВ, представленная на рисунке 3. На ней также строятся линии располагаемой тяги, сопротивления, требуемой мощности и кривая ограничительной характеристики
Крутящий момент
35503м
Использованная литература
1. Войткунский Я. И. Сопротивление движению судов. Л., 1964.
2. Цуренко Ю. И. Лекции по теории корабля., 2003.
3. Дубровин О. В. Расчет буксировочной мощности по прототипу. Л., 1960.
4. Басин А. М., Миниович И. Я. Теория и расчет гребных винтов. ГИЗ Судпром, Л., 1963.
5. Дорогостайский Д. В., Жученко М. М., Мальцев Н. Я. Теория и устройство судна. Л., Судостроение, 1976.

Подобные документы

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.

© 2000 — 2023, ООО «Олбест» Все права защищены