II. Расчет гребного винта.

I. Расчет сопротивления и буксировочной мощности.

1. Исходные данные.

Тип рассматриваемого судна –химовоз. Характеристики судна:

 

L, м			0,780
B, м	17.6		6,36
T, м
D, т			2,51
, уз		Fr	0,23
		Re

 

Физические величины, необходимые для дальнейшего расчёта.

 

№ п/п	Наименование величины	Обозначение	Численное значение и размерность
	Стандартная плотность морской воды		1.025 т/м3
	Кинематическая вязкость морской воды при		м2/с
	Стандартное атмосферное давление		101 кН
	Давление насыщенных паров воды при		2,3 кН
	Удельный вес воды		10 кН/м3

 

Вычисление основных характеристик:

Вычисление основных характеристик:

· Объемное водоизмещение:

· V=L*B*T*δ=1.076*10^8 м³;

· Полное водоизмещение:

· D=-V*ρ=1.103*10^4т;

· Коэффициент общей полноты:

· δ =v/LBT=0.780;

· Расчетное значение числа Фруда:

Frрасч=v/√g*L=0.233

Расчёт сопротивления и буксировочной мощности.

· Буксировочная мощность:

P_E= 0,736(V V_S³/C) (ψ^0,5/λ) (x/L) кВт,

ГдеV – объемное водоизмещение судна м³, ψ = 10δ(B/L),

λ = 0,7+0,3(0,01L)^0,5, при L≥100м λ = 1.0.

Коэффициент x учитывает сопротивление выступающих частей: для одновальных судов х=1,0. Коэффициент C определяется по диаграмме Пампеля в зависимости от приведенной скорости V¹=V_S(ψ/L)^0,5, V_s–скорость судна, уз.
Расчет производится для пяти скоростей: V_Smax=1,1V_Sрасч, V_Smin=0,5 V_Smax, с постоянным интервалом δV_S.

· Сопротивление:
R=P_E/V

 

	V1	V2	V3	V4	V5
VS, уз	8,5	10,5	12,5	14,5	16,5
V1	0,89	1,1	1,3	1,5	1,7
PE, кВт
R, кН

 

3. Расчет сопротивления судна при движении в штормовых условиях на встречном нерегулярном волнении.

Расчет сопротивления движению судна в штормовых условиях производим для трех чисел Фруда () и трех значений бальности нерегулярного морского волнения –4, 5, 6, баллов для судна с L= 112 м:

Дополнительное сопротивление на нерегулярном волнении: ,где

Cs=2.77*10^5*ρ*g*(B^2/L^1.5)*(1+4.4*δ)= 3.168*10^6
;
.

Дополнительное сопротивление воздуха:
.

Va=Vc+Vв

Высоты волн 3% обеспеченночти h и расчётная скорость ветра принимаються в зависимомти от силы волнения:

Степень волнения 4балл 5балл 6балл

Высота волны h,м 2,0 3,5 6,0

Скорость ветра Vв,м/с 11 14 19

 

 

Расчет будет так же производится в табличной форме.

Расчет сопротивления движению судна в штормовых условиях

 

№	Величина	Разм	Численное значение
	Fr	-	0,132	0,194	0,256
		м/с	4,4	6,4	8,5
		уз	8,5	12,5	16,5
	R	кН
	Волнение моря	Бал- лы
		-	1,41	2,06	0,85	1,5	1,12	0,86	1,55	1,17	0,89
		-	1,8	4,01	3,23	1,32	3,76	3,61	1,02	3,5	3,63
		кН	8,02	72,4		7,7	88,4		7,2	99,3
		м/с	15,4	18,4	23,4	17,4	20,4	25,4	19,5	25,5	27,5
		кН	28,5	40,8		36,7	50,4	78,1	45,9	61,1	91,3
		кН	36,6			44,4			53,1
		кН					398

 

V_А (скорость воздушного потока); V_в(скорость ветра); V_c(скорость судна).

 

 

 

4. Определение минимально допустимой глубины полигона для проведения ходовых испытаний.

 

Чтобы мелководье не привело к искажению результатов ходовых испытаний, глубина полигона должна быть не меньше величины, вычисленной по следующим формулам:

 

H1=3.0*√B*T=33.3м;

H2=2.75*Vs^2/g=63.1м;

 

Принимаем большую из двух полученных величин H ≥ 63,41м.

 

 

II. Расчет гребного винта.

1. Выбор геометрических характеристик гребного винта и определение характеристик взаимодействия.

В качестве расчетного принимается такой режим движения, что сопротивление на тихой воде увеличивается во время сдаточных испытаний на 15%. Это увеличение обусловливается обрастанием обшивки корпуса, волнением моря. Таким образом, при заданной скорости Vs=15уз по графику зависимости сопротивления от скорости движения определяем Rтв=394Кн и находим Rрасч=1,15* Rтв=453кН

Определение геометрических и кинематических характеристик гребного винта.

· Диаметр гребного винта принимается не более

· Dв=0,7*Тс=4,9м;

· Число лопастей:
.

· Относительный диаметр ступицы:

· Коэффициент попутного потока:

· Wт= 0,165*δ*(√(3^√v/ Dв))-0.1δ(Fr-0.2)*δ=0.273

· Коэффициент засасывания:

· T=0.7* Wт=0.191

· Дисковое отношение:

- из условия обеспечения прочности:

Ae/Ao= 0.24(1.08-dн)(zл/δmax Dв)^2/3*3^√10m*T/ [σ]=0.49

при

- относительная толщина сечения лопасти на радиусе r=0,6

m = 1,15 – коэффициент, учитывающий условия работы винта
T = = 560 кН - упор

- допускаемые напряжения материала лопасти

- из условия отсутствия вредных последствий кавитации:

Ae/Ao=(1.5+0.35* zл)T/(Po-Pv)* Dв^2+0.2/zp=0.216

При

Po=Pa+ γ*hв=4348- статическое давление на оси гребного винта

hв= Тс-0.55D=4.3м- заглубление оси винта
- давление насыщенных паров воды

- число гребных винтов
- удельный вес воды

Принимаем ближайшее большее значение дискового отношения, соответствующее диаграммам для расчета гребных винтов .

2. Расчет гребного винта, обеспечивающего судну заданную скорость. Выбор двигателя.

Расчет оптимального гребного винта будем производить с использованием коэффициента задания:
K_DT = = 1,175

Где

V_A = V(1 – W_T) = 6 м/с, скорость в диске гребного винта, V – скорость судна, м/с,

Т – упора винта, кН. D_V – диаметр винта.
Параметры оптимального гребного винта: его относительную поступь J=0,5, коэффициент полезного действия в свободной воде η₀ = 0,582 и шаговое отношение P/D = 0,82 снимаем с линии K_DTопт на диаграмме, соответствующей ранее выбранному значению дискового отношения n и необходимой мощности двигателя P_S находим по формулам:

n = V_A/J = 2,287 об/с = 137 об/мин.
P_S = (T_E = 5504 кВт

Где η_S = 0,98 – КПД передачи мощности,
= 0,648- пропульсивный коэффициент, η_н = (1 – t)/(1- W_T) = 1,113 – коэффициент влияния корпуса.

 

Выбор двигателя.

 

P_S1 = 6650 кВт
P_S2 = 4260кВт
P_S3 = P_S1(n_min/n_max) = 4987 кВт
P_S4 = P_S2(n_min/n_max) = 3195 кВт
P_Sн = 5504 кВт
n_н = 137об/мин.
Выбирается: пятицилиндровый двигатель L50MC 111/148.

 

3. Расчет и построение паспортной диаграммы судна.

Принимаем три значения частоты вращения ГВ - n=110;n=123; n=137об/мин

Гидродинамические характеристики
рассчитанного гребного винта

J1	0,25	Kт1	0,275	ƞ01	0,31
J2	0,35	Kт2	0,235	ƞ02	0,43
J3	0,45	Kт3	1,195	ƞ03	0,54
J4	0,55	Kт4	0,165	ƞ04	0,62