Цель: Основной целью расчета является выбор ВРШ и, при необходимости, передаточного отношения редуктора, обеспечивающих при полном использовании мощности главного двигателя максимальную скорость хода в расчетных условиях плавания.
Исходные данные: 1) Судно: Рыбодобывающее обрабатывающее судно типа «Моряна». 2) Главные размерения: Длина между перпендикулярами [pic]
Ширина судна [pic]
Осадка судна [pic]
Коэффициент общей полноты [pic] 3) Расчетный режим работы: режим траления. 4) Плотность воды [pic]
5) Кривые буксировочного сопротивления представлены на рис 1. [pic]-режим эксплуатационного рейса на свободном ходу. [pic]-режим сдаточных испытаний. [pic] -режим траления. Кривые буксировочного сопротивления представлены на рис.1. 6) Главный двигатель: Alpha V23 - номинальная мощность: [pic] - номинальная частота вращения: [pic]. - удельный расход топлива [pic]. Паспортная диаграмма движителя представлена на рис.2. Рейсовое задание: - перечень эксплуатационных режимов, характеризующихся зависимостями [pic]
, где [pic]- требуемая тяга на i – том режиме - режимы: [pic]
[pic] (рис.1.)
[pic]
- длина пути [pic], которая должна быть пройдена на каждом режиме: [pic]
[pic] - суточная продолжительность работы судна принимается 24 часа
1. Определение исходных расчетных величин. В данном расчете известным является главный двигатель и расчетные условия плавания (зависимость буксировочного сопротивления [pic]от скорости хода [pic]).
(1)
[pic]полезная тяга. Расчетным условием плавания является режим траления. Особенностью расчета является отсутствие заданной скорости хода, а следовательно и необходимой полезной тяги. Однако исследования показали, что полезную тягу можно найти через произведение пропульсивного коэффициента [pic] на коэффициент механических потерь [pic]при передачи мощности от главного двигателя на винт. [pic]открытые винты
(2) [pic]
(3) На стадии выбора серийной диаграммы [pic]можно принять: [pic]для режима буксировки воза. Представив графически (1) и (3) можно найти ожидаемую скорость хода [pic] и соответствующую ей полезную тягу. Графики представлены на рис.2. [pic]
1.1. Габаритный диаметр винта [pic][pic]- для одновальных судов. (4)
[pic]- осадка судна в месте расположения движителя. [pic] [pic]. 1.2. Коэффициент попутного потока [pic]:[pic]- формула Хекшера для траулеров. [pic]- коэффициент продольной полноты. [pic] 1.3. Поступательная скорость гребного винта [pic]: [pic] [pic]- скорость судна в узлах [pic]
[pic]. (5)
1.4.Коэффициент засасывания[pic]:[pic] (6)
[pic]- коэффициент засасывания на свободном ходу.
[pic]- формула Хекшера для траулеров. (7)
[pic].
[pic]- коэффициент нагрузки гребного винта по полезной тяге.
(8) [pic]- плотность морской воды. [pic]-площадь диска гребноговинта. (9)
[pic] 1.5. Упор гребного винта [pic]: [pic]
(10)
2.Выбор расчетной серийной диаграммы.
Выбор осуществляется таким образом, чтобы в первую очередь обеспечить максимальный коэффициент полезного действия гребного винта при отсутствии кавитации и достаточной прочности движителя. 2.1. Минимальное дисковое отношение [pic]из условия отсутствия кавитации:[pic] (11)
[pic]- минимальное дисковое отношение из условия отсутствия опасных форм кавитации. [pic] (12)
[pic]- количество лопастей. [pic]- количество гребных валов. [pic]- гидростатическое давление на оси гребного винта. [pic]
(13) [pic]- атмосферное давление. [pic]- ускорение свободного падения. [pic]- заглубление оси гребного винта. [pic]. (14)
[pic]. [pic]- давление насыщенных паров воды. [pic] [pic] 2.2.Минимальная относительная толщина [pic](15) [pic]- коэффициент учитывающий механические свойства материала винта. [pic]- углеродистая сталь. [pic]. Вывод: В качестве расчетной серии принимаем: AU-CP4-70; (Z=4;[pic];[pic]). Серия гарантирует отсутствие опасных форм кавитации.
3. Выбор гребного винта. 3.1. Выбор гребного винта в первом приближении.
Для расчета воспользуемся вспомогательным коэффициентом [pic]Результаты расчета представлены в таб.1 и на рис.1. Таб.1 |[pic] | [pic] | | | | | |[pic] |[pic] | | |4,65 |4,90 |5,20 | |[pic] |1,65 |1,74 |1,82 | |[pic] |2,53 |2,74 |2,94 | |[pic] |0,30 |0,31 |0,32 | |[pic] |0,780 |0,785 |0,790 | |[pic] |0,33 |0,34 |0,35 | |[pic] |137 |134 |132 | |[pic] |9,81 |8,64 |7,78 | |[pic] |0,178 |0,176 |0,174 | |[pic] |113 |110 |109 |
Результаты: [pic]=0,790; [pic][pic]
3.1.1. Расчет оптимальной частоты вращения винта [pic] [pic] [pic] 3.1.2. Передаточное отношение редуктора.
[pic][pic] Принимаем [pic]10,8.
[pic] [pic]; [pic]
[pic]. 4. Выбор расчетной (рабочей) диаграммы. Выбираем серию АU - CP4 – 70 c [pic].
5. Построение кривой предельной тяги и кривой предельного упора.
Результаты расчета представлены на рис.4 и таб. 2.
Таб.2
|[pic] [pic][pic] | |[pic] | 0|2 |4 |6 |8 |10 |12 |14 | |[pic] |0 |0,71 |1,42 |2,13 |2,84 |3,55 | 4,26 |4,97 | |[pic] |0 |0,15 |0,31 |0,47 |0,63 |0,78 |0,94 |1,09 | |[pic] |0,92 |0,94 |0,97 |1,01 |1,04 |1,08 |1,12 |1,18 | |[pic] |0,49 |0,47 |0,45 |0,43 |0,38 |0,35 |0,31 |0,27 | |[pic] |131 |126 |121 |115 |102 |94 |83 |72 | |[pic] |[pic]|1286 |308 |131 |65,0 |38,3 |23,6 |15,1 | |[pic] |0,116|0,116 |0,117 |0,119 |0,121 |0,125 |0,131 |0,139 | |[pic] |117 |112 |107 |102 |90,3 |82,0 |72,1 |63,2 |
6. Анализ кривой предельной тяги и предельного упора.
6.1. Режим траления. Максимальная скорость хода: [pic] Максимальный упор: [pic]. Максимальная полезная тяга: [pic] 6.2. Режим эксплуатационного рейса. (свободный ход)
Максимальная скорость хода: [pic]
Максимальный упор: [pic].
Максимальная полезная тяга: [pic] 6.3. Режим сдаточных испытаний. (свободный ход)
Максимальная полезная тяга: [pic]
7. Проверка выбранного винта на прочность и отсутствие кавитации.
7.1. Проверка на отсутствие кавитации.
Воспользуемся формулой (11) и получим. [pic]
При эксплуатации гарантируется отсутствие опасных форм кавитации.
7.2. Проверка на прочность. [pic][pic]. Выбранный гребной винт имеет запас прочности.
Расчет производился для режима буксировки воза т.к. является наиболее тяжелым режимом эксплуатации.
8. Заключение. Выбранный винт имеет следующие характеристики: Серия: AU-CP4-70; Z=4;[pic]; [pic]; [pic]; [pic]
Выбор оптимального движителя.
Оптимальным в курсовом проекте принимается движитель, обеспечивающий выполнение рейсового задания в кротчайшие сроки при минимальных затратах топлива. В качестве критерия качества движителя принимаем коэффициент: [pic] , где t – время выполнения рейсового задания , ч. Ge – рейсовый расход топлива на работу главного двигателя, т. Наилучшим признается движитель, который соответствует максимальному значению критерия к. Рейсовое задание включает в себя следующую информацию: - перечень эксплуатационных режимов, характеризующихся зависимостями [pic]
[pic] - суточная продолжительность работы судна принимается 24 часа. - плановые скорости снимаются с паспортной диаграммы судна и кривых предельных тяг соответственно для случаев с ВФШ и ВРШ движителями. В соответствии с изложенным входящие в критерий к параметры t и Ge могут быть определены как: [pic] [pic], где (S)=миля [pic]- плановая скорость хода в i – х условиях плавания, уз. [pic] - удельный расход топлива на номинальном режиме работы, г/кВт*ч. [pic] - относительный удельный расход топлива на i – том режиме, % от [pic]; - снимаем с паспортной диаграммы двигателя. [pic]- эффективная мощность, развиваемая двигателем на полной скорости в i – х условиях плавания, кВт. Для ВФШ снимаем с машинной диаграммы судна, для ВРШ [pic] . [pic] - продолжительность плавания на i – том ржиме, ч. n – количество рассматриваемых вариантов эксплуатационных режимов, n = 3.
Расчет критерия качества К представлен в табл.
|Параметры | ВФШ | ВРШ | |S1, миль |2000 |2000 | |S2, миль |3000 |3000 | |S3, миль |1000 |1000 | |Vs1, уз |10,15 |11,95 | |Vs2, уз |10,15 |11,95 | |Vs3, уз |10,25 |12,20 | |t1 |197 |167 | |t2 |296 |251 | |t3 |98 |82 | |ge1, % |94 |100 | |ge2, % |94 |100 | |ge3, % |93,8 |100 | |Ps1,кВт |430 |685 | |Ps2,кВт |430 |685 | |Ps3,кВт |420 |685 | |[pic] | 591 |500 | |Ge, т |45 |65 | |К=1/(t*Ge) |[pic] |[pic] |
Вывод: Оптимальным движителем в курсовом проекте принимаем ВФШ.
Список литературы: 1. Войткунский Я.И. ”Справочник по теории корабля” ,- Л,
Судостроение.1985г. Том.1. 2. Горянский Г.С., Моторный А.В. “Методические указания по курсовому и дипломному проектированию для студентов специальности 140112”.-
Калининград – 1985г.
