ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«КЕРЧЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОРСКОЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Кафедра Судовождения и промышленного рыболовства
БЕНДУС И.И.
ТЕОРИЯ И УСТРОЙСТВО СУДНА
Практикум
по выполнению расчетно-графической работы
на тему: «Определение ходовых качеств судов оборудованных винтами регулируемого шага» для курсантов специальности
26.05.06 «Эксплуатация судовых энергетических установок»,
очной формы обучения
Керчь, 2017 г.
СОДЕРЖАНИЕ
| Введение………………………………………………………………………… | |
| Исходные данные к расчетно-графической работе………………………….. | |
| Указания к выполнению к расчетно-графической работы………………… | |
| 1 Расчет тяговой диаграммы…………………………………………………. 2 Расчет кривых загрузки двигателя на свободном ходу…………………. 3 Расчет кривых работы ВРШ при ходе судна с тралом…………………….. Список литературы…………………………………………………………... | |
ВВЕДЕНИЕ
Цель дисциплины «Теория и устройство судна» - получение знаний по устройству современных транспортных и рыболовных судов, основных мореходных качествах судна, судовых движителях и прочности корпуса судна..
При изучении дисциплины первоочередное значение уделяется освоению студентами требований международных руководящих документов (ПДНВ 78/95, СОЛАС- 74, МАРПОЛ 73/78) в вопросах обеспечения прочностных характеристик и мореходных качеств судна.
Задача дисциплины – научить курсантов грамотно эксплуатировать судовые устройства и системы, пользоваться судовой эксплуатационной документацией, рассчитывать и контролировать мореходных качества судна, не допуская снижения их до опасных значений, а также принимать действенные меры с целью их сохранения в случае аварии или в сложных метеорологических условиях.
Расчетно-графическая работа на тему: «Определение ходовых качеств судов оборудованных винтами регулируемого шага» выполняется курсантами дневной формы обучения в соответствии с данными методическими указаниями и позволяет закрепить полученные знания по теме «Судовые движители», согласно тематического плана дисциплины «Теория и устройство судна».
При выполнении расчетно-графической работы курсанту необходимо руководствоваться положения о порядке оформления студенческих работ II 007-2015 ФГБОУ ВО «КГМТУ».
Выполненная расчетно-графическая работа защищается курсантом, путем ответов на контрольные вопросы преподавателя (ассистента).
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ К РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЙ РАБОТЕ
Расчетно-графическая работа посвящается определению ходовых качеств промысловых судов, оборудованных винтами регулируемого шага.
В процессе выполнения работы необходимо рассчитать и построить тяговую диаграмму, кривые загрузки двигателя на свободном ходу и кривые работы ВРШ при ходе судна с тралом. Исходные данные для выполнения расчетно-графической работы приведены в табл. 1 к 2.
Номер варианта (табл. 1, 2) соответствует предпоследней цифре шифра, номер задания (табл. 2) — последней.
Например, если шифр заканчивается цифрами 23, то номер варианта будет 2, а задания — 3.
Из табл. 2 на пересечении варианта 2 с номером задания 3 выбирается мощность двигателя Ne и число оборотов винта п. Прочие исходные данные для соответствующего варианта берутся из табл.1.
УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКОЙ РАБОТЫ
1 Расчет тяговой диаграммы. Тяговая диаграмма представляет собой зависимость максимальной тяги ВРШ от скорости судна. Каждой точке тяговой диаграммы соответствует определенное значение шагового отношения ВРШ, обеспечивающее полное использование мощности двигателя.
Последовательность расчета тяговой диаграммы приведена в табл. 3
При расчете тяговой диаграммы ВРШ H/Dи К 1находятся по расчетным диаграммам, построенным для винтов регулируемого шага. В нашем случае для определения H/D и K1 можно воспользоваться расчетными диаграммами, приведенными на рис. 11-20.
При пользовании диаграммами для 3-лопастных винтов необходимо иметь в виду, что по кривым К1(λР) и К2(λР) отложены не шаговые отношения H/D, а углы поворота лопастей γ.
Переход от γ к H/D производится с помощью графика, изображенного на рис. 21.
По данным табл. 3 строится тяговая диаграмма ВРШ (рис. 22), которая показывает, какую наибольшую тягу Ре развивает ВРШ при заданной скорости движения судна v и с каким шаговым отношением H/Dпри этом необходимо установить лопасти винта. На тяговую диаграмму наносится кривая буксировочного сопротивления R(v). Точка пересечения кривых Pe(v) и R(v), спроецированная на ось абсцисс, определяет наибольшую возможную скорость свободного хода судна v S max (см. рис. 22).
Таблица 1 - Исходные данные для выполнения расчетно-графической работы
| Обозначение | Размерность | Предпоследняя цифра шифра | ||||||||||
| Наименование величин | ||||||||||||
| Буксировочное сопротивление | R(v S) | кгс | Рис 1 | Рис. 2 | Рис. 3 | Рис. 4 | Рис. 5 | Рис. 6 | Рис. 7 | Рис. 8 | Рис. 9 | Рис.10 |
| Диаметр ВРШ | D | м | 2.36 | 1.85 | 1.80 | 2.15 | 1.90 | 2.27 | 1.50 | 3.05 | 3.12 | 2.73 |
| Число лопастей | z | — | ||||||||||
| Конструктивное шаговое отношение | Hк/D | — | 0.700 | 1.179 | 0.762 | 0.700 | 0.700 | 1.179 | 0.966 | 0.700 | 0.900 | 0.700 |
| Дисковое отношение | θ | — | 0.48 | 0.66 | 0.66 | 0.48 | 0.48 | 0.66 | 0.66 | 0.48 | 0.48 | 0.48 |
| Коэффициент засасывания | t | — | 0.16 | 0.16 | 0.22 | 0.21 | 0.21 | 0.16 | 0.16 | 0.18 | 0.21 | 0.16 |
| Коэффициент попутного потока | w | — | 0.18 | 0.18 | 0.24 | 0.23 | 0.23 | 0.18 | 0.18 | 0.20 | 0.23 | 0.18 |
| Коэффициенты влияния неравномерности | i1 | — | ||||||||||
| потока в диске винта | i2 | — | ||||||||||
| i3 | — | |||||||||||
| КПД валопровода | η | — | 0.97 | 0.97 | 0.97 | 0.97 | 0.97 | 0.97 | 0.97 | 0.97 | 0.97 | 0.97 |
| Скорость траления | v S | уз | 4.0 | 3.5 | 3.5 | 4.0 | 4.5 | 4.5 | 3.5 | 5.0 | 5.0 | 5.0 |
Окончание таблицы 1
| Сопротивление тралов | R тp1 | кгс | ||||||||||
| R тp2 | кгс | |||||||||||
| R тp3 | кгс | |||||||||||
| R тp4 | кгс | |||||||||||
| R тp5 | кгс | |||||||||||
Таблица 2- Выбор мощность двигателя Ne и число оборотов винта п
| Последняя цифра шифра | Предпоследняя цифра шифра | |||||||||
| Ne, л. с. | n н, об/мин | Ne, л. с. | n н, об/мин | Ne, л. с. | n н, об/мин | Ne, л. с. | n н, об/мин | Ne, л. с. | n н, об/мин | |
| 945 | ||||||||||
| 970 370 | ||||||||||
Окончание таблицы 2
| Предпоследняя цифра шифра | ||||||||||
| Последняя цифра шифра | ||||||||||
| Ne, л. с. | n н, об/мин | Ne, л. с. | n н, об/мин | Ne, л. с. | n н, об/мин | Ne, л. с. | n н, об/мин | Ne, л. с. | n н, об/мин | |
| 2X885 | ||||||||||
| 2X935 | ||||||||||
| 2X985 | ||||||||||
| 2Х1100 | ||||||||||
| 2Х1160 | ||||||||||
| 2X1230 | ||||||||||
| 2X1300 | ||||||||||
| 2X1370 | ||||||||||
| 2X1440 | .2970 | |||||||||
| 2X1520 |
Рисунок 1 - Буксировочное сопротивление
Рисунок 2 - Буксировочное сопротивление
Рисунок 3 - Буксировочное сопротивление
Рисунок 4 - Буксировочное сопротивление
Рисунок 5 - Буксировочное сопротивление
Рисунок 6- Буксировочное сопротивление
Рисунок 7 - Буксировочное сопротивление
Рисунок 8 - Буксировочное сопротивление
Рисунок 9 - Буксировочное сопротивление
Рисунок 10 - Буксировочное сопротивление
Для траулеров на тяговой диаграмме строится кривая тяги на гаке T(v)=Pe(v) - R(v). Если теперь на диаграмму нанести кривую сопротивления трала R тр (v), то точка пересечения кривых R тр(v) и T(v)даст наибольшую скорость траления v тр (см. рис. 22). Спроецированные на ось ординат точки пересечения проведенных через v тp и v Smax вертикалей с кривой H/D (v) показывают, с каким шаговым отношением необходимо установить лопасти винта, чтобы обеспечить скорости движения судна с тралом v три свободного хода vS max.
2 Расчет кривых загрузки двигателя на свободном ходу. Кривые загрузки двигателя на свободном ходу дают связь между мощностью двигателя Ne, числом оборотов п, шаговым отношением винта H/D и скоростью судна v S, т. е. они позволяют определить ходовые качества судна с ВРШ на свободном ходу. Порядок расчета кривых загрузки двигателя приведен в табл.4
Шаговое отношение H/Dи коэффициент момента К 2табл.3 определяются по указанным выше расчетным диаграммам. Скорость vS (см, табл. 3) должна соответствовать скорости vS max, скорости vS2, vS3, vS4, vS5, vS6 выбираются такими, чтобы, во-первых, они выражались целыми числами и, во-вторых, разбивали диапазон скоростей от самого малого до полного хода примерно на равные промежутки. Число оборотов n min соответствует минимально устойчивому числу оборотов двигателя, n maх – номинальному числу оборотов n н. Число оборотов n 2, n 3 ... должны заканчиваться цифрой 0 или 5 и делить диапазон n min – n max примерно на одинаковые промежутки.
По данным табл. 6 в координатах Ne – 
строится кривые Ne (H/D) при n = const и vS =const (рис. 23а). Эти кривые оказываются не совсем удобными для практических целей. Поэтомуих перестраивают в кривые, вид которых изображен на рис. 23 б. Эти кривые называются кривыми загрузки двигателя. Порядок построения кривых загрузки двигателя следующий:
а) находят точки пересечения кривых
vS2, vS3, vS4 ..., и ординат H1/D, H2/D, H3/D.с линиями постоянных значений чисел оборотов n min, n 1, n 2 ... (см. рис. 23 а);
б) найденные точки пересечения сносят на соответствующие ординаты n min, n 1, n 2..., приведенные на рис. 23 б;
в) соединяют одноименные точки плавными линиями, в результате получают два семейства кривых: кривые Ne в зависимости от п при
H/D =const и кривые Ne в функции от n при vS = const.
Таблица 3-Расчет тяговой диаграммы ВРШ
| vS (задаемся) | vS1 | ··· | vSn | |
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
| ||||
|
Таблица 4 - Расчет кривых загрузки двигателя на свободном ходу
| vS (задаемся) | vS1 | vS6 | |||||||||
| R | |||||||||||
| |||||||||||
| |||||||||||
| п (задаемся) | n min | n 1 | ··· | n4 | n max | ··· | n min | n 1 | ··· | n4 | n max |
| |||||||||||
|
| |||||||||||
| |||||||||||
| |||||||||||
|
Рисунок 11 - Диаграмма 
для ВРШ с z = 3, 
, 
Рисунок 12 - Диаграмма 
для ВРШ с z = 3, , >
Рисунок 13- Диаграмма для ВРШ с z = 3, , 
Рисунок 14 - Диаграмма для ВРШ с z = 3, ,
Рисунок 15 - Диаграмма для ВРШ с z = 3, , 
Рисунок 16 - Диаграмма для ВРШ с z = 3, ,
Рисунок 17 - Диаграмма для ВРШ с z = 4, 
, 
Рисунок 18 - Диаграмма для ВРШ с z = 4, ,
Рисунок 19 - Диаграмма для ВРШ с z = 4, , 
Рисунок 20 - Диаграмма для ВРШ с z = 4, ,
Рисунок 21 - График зависимости шагового отношения от углов поворота лопасти для серии ВРШ с z = 3
Рисунок 22 - Тяговая диаграмма судна с ВРШ
3 Расчет кривых работы ВРШ при ходе судна с тралом. Кривые работы ВРШ при ходе судна с тралом дают связь между мощностью двигателя Ne, числом оборотов n, шаговым отношением винта H/D и сопротивлением трала R тр, т. е. они позволяют произвести расчет ходовых качеств траулера с тралом.
Порядок расчета кривых ВРШ при ходе судна с тралом показан в табл.5. Скорость траления и сопротивления тралов Rтр1, Rтр2 принимаются в соответствии с вариантами задания по табл. 1. Число оборотов п 1соответствует минимально устойчивому числу оборотов двигателя, n 6 — номинальному числу оборотов n н. Числа оборотов n 2, n 3 ... должны делить диапазон n min — n н примерно на равные промежутки и заканчиваться цифрой 0 или 5.
По данным табл. 5 строятся кривые, вид которых показан на рис. 24.
На кривых работы ВРШ при ходе судна с тралом показываются зависимости H/D в функции от R ТРи Ne в функции от H/D при n = const.
После построения тяговой диаграммы, кривых загрузки двигателя на свободном ходу и кривых работы ВРШ при ходе судна с тралом необходимо решить следующие задачи:
1. Найти по тяговой диаграмме наибольшую скорость судна и соответствующее шаговое отношение.
2. Используя кривые загрузки двигателя, определить по выбранным значениям:
п и vS, –шаговое отношение H/D и мощность Ne;
n и H/D – скорость vS и мощность Ne;
п и Nе – скорость vS и шаговое отношение H/D;
vS и H/D – число оборотов п и мощность Ne.
3.Для хода судна с тралом по выбранным значениям Rтр и п найти H/D и Ne.
4.Определить по выбранным значениям Ne и п, с каким тралом может работать судно при заданной скорости траления v ТР.
5.Найти по выбранному значению vS число оборотов п и шаговое отношение винта H/Dпри которых мощность двигателя будет наименьшей.
6. По выбранным значениям Rтр и vS найти п и H/Dпри которых мощность двигателя будет минимальной.
Рисунок 23 - Кривые загрузки двигателя
Таблица 5 - Расчет ходовых качеств судна с тралом
| Скорость траления | v ТР | ||||||
| Скорость воды в диске винта | 
| ||||||
| Сопротивление трала | R ТР1 | … | R ТР5 | ||||
| Суммарное сопротивление | R + R ТР1 | … | R + R ТР5 | ||||
| Упор ВРШ | 
| 
| |||||
| n (задаемся) | n 1 | … | n 6 | … | n 1 | … | n 6 |
|
| |||||||
|
| |||||||
|
| |||||||
|
| |||||||
|
|
Рисунок 24 - Кривые работы ВРШ при ходе судна с тралом
Список литературы
Основная литература:
1. Бендус И. И. Теория и устройство судна, часть 1: Учебное пособие – 2-е изд. / И. И Бендус. - Керчь.: КГМТУ, 2008. – 243с., ил.
2. Бендус И. И. Теория и устройство судна, часть 2: Учебное пособие / И. И Бендус. - Керчь.: КГМТУ, 2011. – 152с., ил.
3. Бендус И.И. Теория и устройство судна: методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине ТУС / И.И. Бендус. – Керчь.: КГМТУ, 2016. – 38 с.
4. Бендус И.И. Теория и устройство судна: методические указания к практическим занятиям по дисциплине ТУС / И.И. Бендус. – Керчь.: КГМТУ, 2016. – 69 с.
5. Бендус И.И. Теория и устройство судна: методическое руководство по выполнению курсовой работы на тему «Расчет посадки и остойчивости судна в эксплуатационных условиях» / И.И. Бендус. – Керчь.: КГМТУ, 2016. – 37 с.
6. Друзь Б.И. Задачник по теории, устройству судов и движителям: уч. пособие/ Б.И. Друзь. - Л.: Судостроение, 1986. – 240 с.
Дополнительная литература
7. Донцов С.В. Основы теории судна. – Изд. 2-е, стереотипное.- О.: Феникс, 2007. – 142 с.
8. Кацман Ф.М. Теория и устройство судов: учебник/ Ф.М Кацман. - Л.: Судостроение, 1991. – 416 с.
9. Кулагин В.Д. Теория и устройство морских промысловых судов: уч. пособие/ В.Д. Кулагин. - Л.: Судостроение, 1986. – 392 с.
10. Семенов-Тян-Шанский В.В. Статика и динамика корабля: уч. пособие/ В.В. Семенов-Тян-Шанский - Л.: Судостроение, 1973. – 607 с.
11. Международная конвенция о грузовой марке 1966 года – М.: Транспорт, 1986. – 146 с. Международная конвенция по охране человеческой жизни на море 1974 года (СОЛАС-74). (Консолидированный текст, измененный Протоколом 1988 года к ней, с поправками), - СПб.: ЗАО «ЦНИИМФ», 2010 г. - 992 с. (2 экз.);
12. Международная Конвенция о подготовке и дипломировании моряков и несении вахты 1978 г. (ПДМНВ-78) с поправками (консолидированный текст), - СПб.: ЗАО «ЦНИИМФ», 2010 г. - 806 с. (4 экз.);
Информационные ресурсы
- библиотека КГМТУ // https://kgmtu.edu.ua/res_bibl;
- https://www.morkniga.ru;
- конструкция корпуса морского судна / компьютерная программа в среде Windows 98, 2000, XP, 7. https://hmurp.ucoz.ru/load/konstrukcija_korpusa_morskogo_sudna/1-1-0-32;
- о плавучести и остойчивости судна (https://science.kamchatgtu.ru).
Игорь Иванович Бендус
«ТЕОРИЯ И УСТРОЙСТВО СУДНА»
Практикум
по выполнению расчетно-графической работы
на тему: «Определение ходовых качеств судов оборудованных винтами
регулируемого шага»
для курсантов специальности
26.05.06 «Эксплуатация судовых энергетических установок»,
очной формы обучения
Тираж_____экз. Подписано к печати____________
Заказ №_________ Объем 0,41 п.л.
Изд-во «Керченский государственный морской технологический университет»
298309 г. Керчь, ул. Орджоникидзе 82