Предварительный расчет гребного винта для выбора главного двигателя




Расчет сопротивления движению судна.

При решении различных проектировочных и эксплутационных задач возникает необходимость в расчетной оценке ходкости судна.

Ходкость – способность судна перемещаться с заданной скоростью при наиболее эффективном использовании мощности судовой энергетической установки.

Достаточно надежно определить сопротивление воды можно после разработки теоретического чертежа, изготовления и испытания в опытном бассейне модели судна.

В начальных стадиях проектирования судов, когда необходимо оперативно найти параметры ходкости судна, удовлетворяющие техническому заданию, этот способ неприемлем. Поэтому разработаны приближенные способы расчета сопротивления с помощью ограниченного числа известных параметров и коэффициентов.

Все современные приближенные способы расчета сопротивления основаны на испытании систематических серий моделей судов в опытных бассейнах. Если обводы судна, для которого следует выполнить расчет, близки к обводам испытаний моделей, то такой приближенный способ может дать достаточно достоверные результаты. В большинстве испытаний систематически изменяемыми параметрами являются: коэффициент полноты водоизмещения δ; отношения L/B, B/T; положение абсциссы центра величины

Смоченную поверхность судна определим по формуле В.А. Семеки [7]:

 

9.1 Расчёт сопротивления трения

 

Расчёт сопротивления трения приведён в таблице 9.1

 

9.2 Расчёт остаточного сопротивления судна

 

Расчёт остаточного сопротивления судна проводим по формуле

А.Б. Карпова [7]:

где − коэффициент, учитывающий влияние относительной ширины судна

 

− коэффициент, учитывающий влияние продольной полноты φ

− коэффициент, учитывающий скоростной режим судна

Расчёт остаточного сопротивления судна приведён в таблице 10.2

 

12.3 Расчёт полного сопротивления и буксировочной мощности

 

Расчёт полного сопротивления и буксировочной мощности приведён в таблице 9.3

Таблица 9.1 Расчет сопротивления трения судна.

скорость
число Re 1,31E+08 1,75E+08 2,19E+08 2,63E+08 3,06E+08
Коэффициент трения Сrт 0,0024 0,0022 0,0020 0,0020 0,0019 0,0019 0,0018
надбавка на шероховатость 0,0005 0,0005 0,0005 0,0005 0,0005 0,0005 0,0005
сопротивление R 3,37 12,4 26,7 132,5

 

Таблица 9.2Расчёт остаточного сопротивления судна.

скорость
число Fr 0,0385 0,077 0,115 0,154 0,192 0,231 0,269
К(t/b) 0,802 0,802 0,802 0,802 0,802 0,802 0,802
K фи 0,943 0,959 0,979 1,004 1,4 1,08 1,15
Ск 0,433 0,301 0,205 0,145 0,12 0,13 0,178
Rост 0,56 3,17 7,45 12,8 21,4 42,2 96,5

 

Таблица 9.3 Расчёт полного сопротивления и буксировочной мощности.

скорость
Rтр 3,37 12,4 26,7 132,55
Rост 0,56 3,17 7,45 12,80 21,45 42,2 96,5
Rп=Rтр+Rост 3,93 15,6 34,1 58,73 91,5 141,2

 

Сопротивление при движении судна во льдах

 

В соответствии с Правилами Российского Морского Регистра суда категории Ice2

Сопротивление в битом льду можно рассчитать по формуле:

Где - плотность льда

B – ширина судна, м

h – толщина льда, м

– сплоченность льда .

Число Фруда вычисляется по толщине льда:

Расчёт сопротивления при движении судна во льдах представлен в таблице 9.4

 

Таблица 9.4 Расчёт сопротивление судна при движении во льдах.

скорость
Frh 0,45 0,9 1,354 1,80 2,25 2,71 3,161
Rчл 65,74 70,69 72,05 69,82 64,01 54,61 41,63
Rп 3,93 15,6 34,1 58,7 91,5 141,2
Rл=Rчл+Rп 69,7 86,3 106,2 128,5 155,5 195,8 270,7

Предварительный расчет гребного винта для выбора главного двигателя

При скоростях хода до 30 км/час для водоизмещающих судов обычного типа наивысшим КПД обладают гребные винты. Они наиболее просты в конструктивном отношении, поэтому их целесообразно установить на проектируемом судне.

При выборе числа двигателей целесообразно воспользоваться данными прототипа и выбрать одновальную или двухвальную установку.

Предварительный расчет винта ведем в следующей последовательности:

1) Определяем коэффициенты взаимодействия гребного винта с корпусом судна. Коэффициент попутного потока:

Коэффициент засасывания:

t=0,8 (1+0,25 )=0,8∙0,252(1+0,25∙0,252)=0,214.

2) Определяем предельный диаметр винта

D =0,65Т=0,65∙4.68=3.042 м.

3) Находим необходимый упор Р и расчетную скорость винта

Р= = =188.3 кН,

= (1- )=6,68(1-0,252)=5 м/с,

где - расчетная скорость хода.

4) Оцениваем целесообразность применения направляющей насадки для гребного винта с помощью коэффициента нагрузки по упору

= = =2.023

Так как =2.023 и судно будет эксплуатироваться в ледовых условиях, то устанавливаем открытый гребной винт.

5) Прежде чем выбрать расчетную диаграмму необходимо установить число лопастей и дисковое отношение.

=1.122 < 2 следовательно число лопастей принимаем равное 4

При выборе дискового отношения необходимо исходить из обеспечения прочности лопасти и предотвращения кавитации.

Из условия прочности

0,24(1,08- )( ) ,

d =0,2D

где d -диаметр ступицы; z-число лопастей ; =0,08÷0,09-относительная толщина лопасти при относительном радиусе лопасти; m- коэффициент, учитывающий условия работы винта, равный 1,75 для судов ледового плавания; P-упор винта кН; [ ]=6 кПа – допускаемое напряжение для винтов транспортных судов.

0,24(1,08-0,2) =0,462

Из условия отсутствия кавитации

,

р =10+1,025∙9,8∙2,34=33,53 кПа,

где р + -давление в потоке на бесконечности; р =10 кПа атмосферное давление; -плотность воды; g-ускорение свободного падения; h – погружение оси винта, ориентировочно равно Т/2; р =2,3 кПа.

После расчета дисковых отношений выбираем большее, по нему подбираем расчетную диаграмму с ближайшим большим дисковым отношением =0,405 , которое принимаем окончательно.

6) Дальнейший расчет требуемой мощности и частоты вращения гребного винта производим по алгоритму, приведенному в таблице 10.1 с использованием выбранной диаграммы.

7) По результатам выполненного расчета строим зависимости.

 

Таблица 10.1 Расчет элементов винта при выборе энергетической установки.

расчетная величина численные значения
диаметр винта Dв 0,6Dв 0,7Dв 0,8Dв 0,9Dв 1,1Dв
1,8252 2,1294 2,4336 2,7378 3,042 3,3462
Коэффициент упора 0,67 0,79 0,90 1,01 1,12 1,23
относительная поступь 0,34 0,41 0,45 0,5 0,55 0,6
КПД винта ηр 0,39 0,46 0,5 0,53 0,55 0,59
шаговое отношение 0,37 0,39 0,41 0,43 0,45 0,47
пропульсивный КПД 0,41 0,48 0,53 0,56 0,58 0,62
частота вращения 8,06 5,73 4,57 3,65 2,99 2,49
Расчетная мощность 2416,78 2049,01 1885,09 1778,38 1713,72 1597,53
Мощность с 15% запасом 2779,30 2356,36 2167,85 2045,14 1970,77 1837,16

 

По графику зависимости диаметра винта и мощности главного двигателя от частоты вращения (рисунок 10.1) определяем необходимую мощность главных двигателей.

Принимаем двигатель фирмы MAN L28/32A мощностью 1960 кВт и с частотой вращения 2.68 об/сек.





©2015-2017 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.

Обратная связь

ТОП 5 активных страниц!