ХОДОВЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ И ИХ ПОСТРОЕНИЕ

Для лучшего понимания физического смысла винтовой характеристики, ее лучше представить в следующем виде:

, где

- учитывает влияние сопротивления судна в эксплуатации на винтовую характеристику;

- учитывает влияние состояния поверхности лопастей гребного винта на винтовую характеристику.

- учитывает влияние изменений характеристик взаимодействия гребного винта с корпусом и режима его работы на винтовую характеристику;

-коэффициент полного сопротивления корпуса;

- площадь мидельшпангоута;

- коэффициенты упора, момента и поступь винта.

- коэффициент попутного потока, коэффициент засасывания.

В практике анализа и прогнозирования работы пропульсивного комплекса может использоваться обобщенный критерий работы, который учитывает изменения в эксплуатации каждого элемента комплекса. В качестве такого критерия и может быть принят коэффициент «С » в уравнении винтовой характеристики.

Простейший метод анализа работы пропульсивного комплекса заключается в проведении сопоставления результатов систематического индицирования ГД с данными стендовых и ходовых испытаний.

В эксплуатации значение « » для целей анализа можно определять по зависимости:

Пример криптограммы зависимости С от времени эксплуатации приводится на рис.2.

Для взаимосвязи мощности, подведенной к гребному, и скорости судна можно использовать уравнение:

1 - до междоковой очистки; 2 - после междоковой очистки; 3 - докование; 4 - после докования

, где Д- весовое водоизмещение судна.

Для исчерпывающего анализа пропульсивных качеств судов в процессе эксплуатации, когда в следствии изменения сопротивления движению существенно изменяются скорость хода и мощность ГД служит ходовая характеристика судна или (паспортная диаграмма). Ходовая характеристика устанавливает поле рациональных эксплуатационных режимов работы для разнообразных условий плавания с точки зрения допустимых показателей пропульсивной установки. Ходовые характеристики для целей анализа строятся по значениям параметров снятых в период, эксплуатации или специальных испытаний. Первичная (или отправная) по результатам сдаточных испытаний. Для прогноза (моделирования) различных возможных условий эксплуатации расчетным путем. для судов с различными ПУ (ВФШ, ВРШ с n-invar или n –const).

Далее находим: ;

Задаваясь рядом значений частоты вращения n₁ и n₂, и т.д. строят кривые (рис 6.), с учетом что кривые , а по формуле , кривые , как показано на рис.7. Линия n=const наносится с учетом, что ( - линейная зависимость, линия M_e=const наносится исходя из того, что M . Полученная таким образом диаграмма по существу- паспортная диаграмма судна.

Если недостает исходных эксплуатационных данных , их можно рассчитать задаваясь значением n₁ и n₂ и т.д.

t- коэффициент засасывания (для траулеров t= 0,77 -0,3 для транспортов , где k=0,5-0,7;

- коэффициент попутного потока; для траулеров -0,28, для транспортного судна одновинтового , для двухвинтового

- коэффициент общей полноты;

- коэффициент прод..полноты;

-коэффициент влияния на упор неравномерности потока для одновинтовых, для двухвинтовых;

- коэффициент влияния на момент неравномерности потока ;

; ; берется из расчетных диаграмм для винтов, данным судна варианта задания, и выбранным значениям ;

Для построения внешней характеристики ГД при ее отсутствии, используется зависимость:

;

кривая буксировочного сопротивления строиться по зависимости:

(из формулы адмиралтейских коэффициентов и буксировочной мощности EPS- Effective Pferde Starke) или исходя из формулы профессора В.В. Давыдова.

коэффициент С и приведены в таблице 4.

Рис. 7. Диаграмма по результатам анализа эксплуатационных данных.

Значения коэффициентов С и Таблица 4

 

	D, т	L, М	кВт	уз	C
Большие рыболовные траулеры
Пушкин Маяковский Тропик Атлантик Наталья Ковшова				12,5 13,0 12,5 13,7 13,7
Средние рыболовные траулеры
СРТ-300 Океан Бологое Маяк		34,8 39,6 50,3		9,5 11,0 10,4 12,0
Базы и консервные заводы
Ленинградская слава Пионерск Яркий луч Советская Украина Андрей Захаров		153,5		14,0 14,0 14,0 16,0 12,0
Приемно-транспортные суда
		11,6 166,6
Ленинские горы Актюбинск Остров Атласова Сибирь		17,0 16,0 18,0 16,4
Производственные суда
Севастополь Скрыплев Светлый				16,5 14,0 14,0

 

3.2.2. Для судов, оснащенных ВРШ и работающих при переменной частоте вращения, совместная работа двигателя и ВРШ описываются ходовыми характеристиками судна (зависимость N, V, n, H/D) и универсальной характеристикой (зависимость между N, n и G).

Математическая модель таких пропульсивных установок имеют вид (в относительных величинах):

,

e=2,72

их зависимости справедливы в пределах: , при этом

; ;

Данные для определения выбираются в пределах для двух режимов работы - свободный ход и ход с тралом. , , , , (по результатам испытаний)

Пример:

Свободный ход при - (расчетный, конструктивный)

Свободный ход при

Ход с тралом - точка 4

 

Для свободного хода задаваясь значениями в пределах (0,4 1,2) находим n- частоту вращения винта и мощность N главного двигателя.

 

 

Для расчета характеристик для других условий плавания достаточно иметь дополнительно одну точку поскольку показатели степени одинаковы.

 

 

К примеру характеристику при тралении рассчитываем по формулам:

приблизительно, расчетным путем расчетное значение можно получить:

 

а

 

Расcчет можно сократить, если характеристики строить в координатах N-n с логарифмическими шкалами, используя следующее: (рис. 11)

§ Линии H/D=idem -параллельные прямые с равными интервалами при одинаковых интервалах H/D. При изменении условий плавания они смещаются параллельно.

§ Линии =idem являются идентичными, т.е. совпадают при их параллельном смещении вдоль прямых H/D=idem.

В этом случае построения характеристики судна сводится к следующему:

§ По исходным данным наносятся параллельные прямые (H/D)₁ (через точки 1 и 2 -для свободного хода; для траления - параллельно ей через точку 4) и (H/D)₂ через точку 3.

§ Рассчитывают по одной линии =const при свободном ходе и при тралении для различных H/D и наносят их.

§

Подсчитывают значение N при работе установки с (H/D)₁=const для различных (принятых) скоростей по формулам:

 

свободный ход

ход с тралом

 

§ Через полученные точки проводим линии =idem, путем параллельного смещения вдоль H/D=idem,определенных ранее линий =const.

На ходовую характеристику судна целесообразно нанести ограничительную характеристику двигателя (например по g_ц) рекомендованную заводом изготовителем или судовладельцем.

 

Для судовых специалистов рекомендуется более простой графический способ построения ходовой характеристики судна:

§ В координатах -n и N-n логарифмическими шкалами наносятся как минимум три точки при (рис. 12) по результатам испытаний при

=0,7 - точка 3

 

Проводят через эти точки параллельные прямые .

§ В координатах -n расстояние между линиями H/D=idem изменяется по логарифмической шкале, поэтому для их нахождения необходимо наложить эту шкалу так, чтобы ее деление 7 и 1 совпадало с (см. рис.12)

§ Отмечают деления 8, 9 и т.д. и проводят через них соответствующие параллельные прямые H/D=idem (0,8; 0,9 и т.д .).

§ В логарифмических шкалах N-n линии H/D=idem равноотстоят друг от друга при одинаковых интервалах H/D, поэтому определить их не трудно: расстояние между , между и т.д. равны.

§ Затем линии =idem с верхнего графика переносят на нижний: например, смещая точки а₁, а₂, а₃ с верхнего графика до соответствующих H/D нижнего (Х₁, Х₂, Х₃).

§ На полученной внизу ходовой характеристике линия H/D=0,95 соответствует оптимальной работе ВРШ, поскольку при работе вдоль этой линии получение заданной скорости требует наименьшей затраты мощности.

§

Для контроля исходных данных при испытаниях производят несколько дополнительных замеров параметров, например, между режимами 1 и 2 при (H/D)₁=1 и еще на режиме при (H/D)₂=0,7. Расположение полученных точек на параллельных прямых будет свидетельствовать о достоверности результатов.

 

§ Аналогично строят ходовую характеристику для других условий плавания. Для траулеров, например, достаточно иметь две характеристики: одну -для свободного хода, другую - для траления. Ходовую характеристику перестраивают из логарифмических шкал в равномерные, снимая с помощью измерителя и соответствующей шкалы логарифмической линейки значения N при различных n, и H/D и, наносят их в координаты с равномерными шкалами.

 

 

 

Свободный ход Ход с тралом

 

Рис. 11. Ходовые характеристики БМРТ в координатах с логарифмическими шкалами

Рис. 12 Построение ходовой характеристики судна с ВРШ в координатах с логарифмическими шкалами

3.2.3. Ходовые характеристики судов с ВРШ при постоянной частоте вращения и отбором мощности от ГД.

Для расчета ходовой характеристики используют следующие математические модели пропульсивных установок при n=const (в относительных величинах):

 

После нанесения значений и в N – H/D координатах с полулогарифмическими шакалами (рис.13) и – H/D в логарифмических шкалах и соответствующего их корректирования выбирают исходные данные (три точки) для определения показателей степени g и b.

Рис. 13 Зависимость мощности и скорости хода шагового отношения винта: А- при свободном ходе, В- при тралении.

Эти данные желательно выбирать на следующих режимах:

§ Свободный ход судна при (H/D)₁ соответствующем полной мощности двигателей с отключенными валогенераторами (Nг=0):

§ Свободный ход при (H/D)₂=(0,6¸0,8) (H/D)₁

§ Траление при (H/D)₂

.

где h_n – Кпд передачи от ГД к винту,

 

 

;

 

 

Задаваясь различными значениями H/D в пределах наиболее характерного диапазона его изменений на установившихся режимах работы (0,4¸1,2) (H/D)_к подсчитываем мощность N_в и скорость .

 

 

При свободном ходе:

 

При тралении:

 

 

По результатам расчета в координатах N_в- c логарифмическими или равномерными шкалами наносят точки, через которые проводят линии А (для свободного хода) и В для хода с тралом.

Для расчета линии используем уравнение прямой

 

где коэффициенты а и в определяются по исходным данным:

 

 

Другие линии H/D=idem в координатах с логарифмическими шкалами получают путем смещения линии вдоль характеристик А и В. (Рис. 14)