Расчёт полного сопротивления и буксировочной мощности.

Министерство транспорта Российской Федерации Федеральное агентство морского и речного транспорта

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования ГМА им. адм. Макарова

Кафедра теории и устройства судна

Курсовая работа на тему: ”Расчет ходкости судна”

Выполнил: курсант III курса СМФ группы М-354

Харлап М. С.

Проверил:

Доцент Милькин Г.Т.

Дата:

Подпись:

Санкт-Петербург, 2011

Задание. Исходные данные для расчета.

Тип судна:
Длина, ширина, осадка по ГВЛ :
Коэффициент общей полноты:
Объемное водоизмещение [ ]
Число гребных винтов:
Тип гребного винта:
Тип СЭУ:
Тип передачи мощности на гребной вал:
Номинальная мощность СЭУ :
Номинальная частота вращения :
Форма носовой оконечности:
Форма кормовой оконечности:
Относительная длина судна:

Сухогруз L=132; B=20,20; T=8,80; δ = 0,668; V=15674

; ВФШ; ДВС; прямая Ne_ном= 7260 n_c=121,8 Бульбообразная; V-образная; Ψ=5,27

Объем работы:

Для пяти-шести значений скорости хода судна рассчитать силу сопротивления среды движению судна и буксировочную мощность.
Построить буксировочные кривые , для условий испытаний.
Рассчитать гребной винт, обеспечивающий достижение наибольшей скорости хода на ходовых испытаниях.
Рассчитать и построить паспортную диаграмму судна и определить с её помощью значения среднеэксплуатационной и паспортной скорости хода судна.

Расчет сопротивления и буксировочной мощности

– плотность морской воды; – ускорение свободного падения;

L/B=6,53;

B/T=2,30;

V=LBTδ = 15674 объемное водоизмещение; коэффициент кинематической вязкости;

Исходные данные:

EPS=R*V- буксировочная мощность,

где V=0,514* V_s, м/с -скорость судна

V_{s -} скорость судна в узлах.

R= ζ * (ρ*V/2)* Ω, где – R – полное сопротивление движения судна; Ω – площадь смоченной поверхности.

, где ; - площадь голого корпуса.

; - площадь выступающей части

;

ζ-коэффициент полного сопротивления:

,где:

- коэффициент сопротивления выступающих частей (из табл.);

- корреляционный коэффициент (из табл.);

(из табл.);

- коэффициент сопротивления трения пластин;

;

L- длина судна

ν- кинематический коэффициент вязкости (из табл.).

определим корреляционный коэффициент по таблице в зависимости от длины судна:

ζn=0,3*10^-3;

-- определим коэффициентсопротивления выступающих частей ζ _a по таблице в зависимости от длины судна:

ζ _a =0,15*10^-3;

определим расчетную серию, преимущественно ориентируясь на коэффициент общей полноты : Принимаем 3-ю серию – серию моделей среднескоростных судов с умеренной полнотой обводов, 1958г.
Таблица 1.

Расчёт полного сопротивления и буксировочной мощности.

№	Обозначения	Числовые значения
	V_s, уз
	V = 0,514·[1], уз	5,14	6,17	7,2	8,22	9,25	10,28
	V²= [2]²	26,42	38,07	51,84	67,57	85,57	105,68
	F_r= V/	0,143	0,171	0,2	0,228	0,257	0,286
	Re· 10^-8= V·L/υ	4,21	5,06	5,9	6,74	7,58	8,43
	ζ _f0 ·10³ = f(Re)	1,75	1,71	1,67	1,65	1,62	1,6
	ζ _r ·10³= f(δ· L/B)	0,6	0,63	0,8	0,9	1,62	3,22
	К _Ψ	1,28	1,28	1,28	1,2	1,17	1,17
	K_B\|T · a_B\|T = f(B/T)	0,987	0,986	0,986	0,985	0,985	0,984
	_{ζ r}·10³= [7] · [8] · [9]	0,758	0,795	1,009	1,063	1,867	3,707
	ζ _n ·10^-3	0,35	0,35	0,35	0,35	0,35	0,35
	ζ _a ·10^-3	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1
	ζ·10³= [6]+[10]+[11]+[12]	2,958	2,955	3,129	3,163	3,937	5,757
	R = ρΩ /2·[3]·[13]·10^-3, кН	158,3	227,9	328,6		682,5	1232,6
	EPS = [2]·[14], кВт	813,7

g = 9,81

L = 132 (м)

B = 20,20 (м)

T = 8,80 (м)

δ = 0,668

υ = 1,61·10^-6 (м²/с)

ρ = 1025 (кг/м³)

Ω = 3953 (м²)

n_{c ном}=121,8 (мин^-1)

Зависимость полного сопротивления и буксировочной мощности от скорости.

R - полное сопротивление, EPS - буксировочная мощность.

Расчет гребного винта. Выбор ориентировочных значений скорости хода судна и диаметра гребного винта.

в соответствии с рекомендациями в качестве движителя принимаем цельнолитой гребной винт. Материал изготовления гребного винта бронза АЖН 9-4-4.
для выбора значений используем диаграмму. Ориентировочное значение скорости хода судна определяем по зависимости , приняв значение из соотношения:

EPS=7260*0,65=4719(кВт); Из графика, находим V_sop =17 узлов;

Для входа в диаграмму определяем: , где по формуле Тейлора ω’_t =0,5 δ -0,05=0,284; тогда V_as =12,17 узлов;

Из диаграммы имеем: D _ор =5,2 (м);

D _пред =0,72 T _ср =0,72*8,80=6,3 (м);

, принимаем

D _ор =5,2 (м);

V_{s op} =17 узлов;

Определение коэффициентов взаимодействия гребного винта с корпусом судна.

коэффициент попутного потока определим по формуле Холтропа: ;

Из расчета сопротивления воды движению судна при V_s =18,2 принимаем:

Ω = 4017 (м²);

;

Для вычисления коэффициента , необходимо рассчитать:

– коэффициент продольной полноты;

;

Вычисляя, получаем:

;

Выполним проверку значения с помощью формулы Папмеля:

где ;

0,238

Принимаем окончательно значение;

определим коэффициент засасывания также по формуле Холтропа: ;

;

Проверим, лежит ли значение в пределах, определенных для обтекаемого руля и рудерпоста с прямоугольным сечением: ;

;

Значение коэффициента удовлетворяет условиям проверки.

примем значения следующих коэффициентов:

– коэффициент влияния на упор;

– коэффициент влияния на момент;

– коэффициент влияния неравномерности потока на кпд гребного винта;

Коэффициент влияния корпуса найдем по формуле:

;

Определение числа лопастей и дискового отношения гребного винта, выбор расчетной диаграммы.

дисковое отношение гребного винта определяем по диаграмме; для входа в диаграмму уточним значения: ;

;

По диаграмме ;

для выбора числа лопастей, определим коэффициент нагрузки гребного винта по упору: ;

;

Принимаем число лопастей в соответствии с рекомендациями;

окончательно принимаем:; θ = 0,65;

Расчетная серия М4-65;

– кпд валопровода при расположении МО в корме;

– кпд передачи (согласно условию передача мощности прямая);

Выбираем двигатель фирмы «Бурмейстер и Вайн». В соответствии с рекомендациями, при плавании судна с δ = 0,62; преимущественно в умеренных широтах, сроке докования 24мес, принимаем значение коэффициента увеличения частоты вращения ;

Расчет исходных данных для определения наибольшей скорости хода судна и оптимальных элементов гребного винта.

Таблица 2.

№	Расчетные величины и формулы	Размер-ность	Числовые значения
		уз
		м/с	3,87	4,64	5,41	6,18	6,96	7,73
			1,26	1,58	1,92	2,26	2,63	2,99
	)		0,323	0,41	0,492	0,568	0,648	0,739
			0,65	0,72	0,78	0,86	0,95	1,03
	)		0,45	0,51	0,56	0,6	0,64	0,67
		м	5,9	5,57	5,42	5,36	5,29	5,15
			0,495	0,562	0,617	0,661	0,705	0,738
		кВт	813,7
		кВт

Постоянные величины:

Ne_ном= 7260 (кВт); = 6389,57 (кВт); k = 1,04; ω_t = 0,248; t = 0,1723;

η_пер ·η_вал= 0,99; D = 6,3 (м); = 1,101; θ = 0,65; ρ = 1025 (кг/м³); z = 4;

Np = Ne_расч · η_пер ·η_вал= 6389,57 (кВт);

ne_расч= ne_ном = 2,03 (с^-1);

Конструктивные характеристики гребного винта.

Диаметр гребного винта D=5,32 (м);

Конструктивное шаговое отношение H/D=0,9;

Шаг винта H=4,79 (м);

Дисковое отношение =0,65;

Число лопастей Z=4;

Направление вращения правое;

Материал Бронза АЖН 9-4-4

Расчетное значение относительной поступи Iрасч=0,61

Рисунок 2.

Характеристики гребного винта. Проверочный расчет на кавитацию.

;

- атмосферное давление воздуха;

- заглубление оси гребного винта;

R=525 (кН); ;

;

Дисковое отношение винта обеспечивает отсутствие кавитации.2

Паспортные характеристики

Таблица 3.

I	Коэф. упора, тяги и момента	Скорость, тяга и мощность		0,8·n_н	0,9·n_н	0,97·n_н	n_н	k·n_н
n	97,4	109,6	118,1	121,8	126,7
n_c	1,62	1,83	1,97	2,03	2,11
n_c²	2,62	3,35	3,88	4,12	4,45
n_c³	4,25	6,13	7,65	8,37	9,39
0,3	Kt= 0,32	Vs	уз	6,69	7,56	8,16	8,38	8,71
Ke= 0,265	Pe	кН
K_Q= 0,044	Ne	кВт
0,4	Kt= 0,278	Vs	уз	8,92	10,07	10,84	11,18	11,62
Ke= 0,230	Pe	кН
K_Q= 0,0392	Ne	кВт
0,5	Kt= 0,238	Vs	уз	11,15	12,6	13,56	13,97	14,52
Ke= 0,197	Pe	кН
K_Q= 0,0345	Ne	кВт
0,6	Kt= 0,185	Vs	уз	13,38	15,11	16,27	16,76	17,42
Ke= 0,153	Pe	кН
K_Q= 0,0291	Ne	кВт
0,7	Kt= 0,142	Vs	уз	15,61	17,63	18,99	19,56	20,33
Ke= 0,118	Pe	кН
K_Q= 0,024	Ne	кВт