Курсовой проект
Тема: «Расчет ходкости судна и подбор пропульсивного комплекса»
Выполнить:
1)Расчет буксировочного сопротивления и буксировочной мощности методом Холтропа;
2)Расчет буксировочного сопротивления и буксировочной мощности с использованием данных испытаний систематических серий моделей судов;
3)Подбор элементов гребного винта для скорости хода 13 - 15 узлов при заданном диаметре по теоретическому чертежу;
4)Подбор главной энергетической установки - дизеля по каталогам фирм – производителей;
5)Уточнение характеристик гребного винта при работе с выбранным двигателем и определение достижимой скорости хода;
6)Построение чертежа гребного винта.
7)Построение паспортной диаграммы.
1. Расчет сопротивления воды движению судна по HOLTROP (голландский опытовый бассейн)
1.1 Данные для расчета сопротивления воды движению судна по HOLTROP (голландский опытовый бассейн)
Этот способ основан на обработке результатов испытаний почти двухсот различных моделей и натуральных судов. Метод может применяться для расчета сопротивления самых разнообразных типов судов с широким изменением параметров формы, таких, например, как танкеры, контейнеровозы, рыболовные суда и т. д., включая суда с предельно большой полнотой обводов и необычным соотношением главных размерений.
Для расчета данным способом надо использовать следующие данные:
Главные характеристикм судна-проекта:
Lpp - длина между перпендикулярами 110 м;
Lwl - длина по КВЛ 114,58 м;
B - ширина наибольшая 18,33 м;
Tap - осадка в корме 7,05 м;
Tfp - осадка в носу 7,05 м;
V - объемное водоизмещение 8558,4 м3;
lcb – абсцисса центра величины в % от (Lwl/2) -0,06 %;
cm – коэффициент полноты мидель-шпангоута 0,966;
cwp – коэффициент полноты ватерлинии 0,728;
v - расчетная скорость 15,0 узлов;
Значения Lpp, Lwl, B, Tap, Tfp, V, cm, cwp берем из своего варианта;
lcb = (Lwl/2 – (Lwl/2 + Xc))/ Lwl x 100%.
Дополнительные данные:
Abt – площадь сечения носового бульба на шп. 0 0,00 м2;
hb – возвышение ЦТ площади сечения бульба 0,00 м;
S – площадь смоченной поверхности 2619,9 м2;
At – площадь смоченной поверхности транца 0,00 м 2;
d – диаметр туннеля подруливающего устройства 0,00 м;
Cbto – к-т сопр-я подруливающего устройства (0,003-0,012) 0,003;
ie –1/2 угла входа КВЛ 18º;
cstern – форма кормы (V-шп = -10; норм. = 0; U-шп. = +10) 0;
Awind – площадь парусности 445,50 м2;
CXwind – коэффициент сопротивления воздуха (0,8-1) 0,80;
Vwind – скорость ветра (нормально 2,5 м/с) 2,5 м/с.
Данных Abt, hb, d для данного проекта нет;
S – берется из предыдущей курсовой работы;
ie –данные снимаются с теоретического чертежа, при его отсутствии эту величину приближенно можно вычислить по формуле
ie = 1 + 89 exp [-(L/B)0,80856 x (1-α)0,30484 x (1-φ-0,0225 x lcb)0,6367 x (LR/B)0,34574 x (100 V/L3)0,16302];
LR = L x (1-φ + 0,006 x lcb/(4φ-1));
φ = V Ω L – коэффициент продольной полноты;
cstern – данные снимаются с теоретического чертежа;
Awind – берется из предыдущей курсовой работы или приближенно вычисляется по формуле Awind = B2;
Смоченная поверхность выступающих частей:
Arud1 – руль за рудерпостом 0,00 м2;
Arud2 – балансирный руль 10,26 м2;
Arud3 – полубалансирный руль 0,00 м2;
Awb – кронштейн гребного вала 0,00 м2;
Arh – пятка руля 0,00 м2;
Awt – свободный гребной вал вне корпуса 0,00 м2;
Awh – обтекатель гребного вала 2,14 м2;
Aw – гребной вал 0,00 м2;
Af – гидродинамический успокоитель качки 0,00 м2;
Adome – домы 0,00 м2;
Askiel – скуловые кили 0,00 м2.
Тип и расположение привода выбираем по правилам российского морского регистра судоходства.
Площадь руля F назначают, пользуясь зависимомтью:
F = L T / A
A – коэффициент, который выбирается в зависимости от типа судна в следующих пределах: 40-70 для грузовых транспортных судов.
λ = h / bcp = h2 / F – относительное удлинение руля;
Arh, Awh – данные снимаются с теоретического чертежа.
Константы:
g – ускорение свободного падения 9,81 м/c2;
rho – плотность воды 1025 кг/м3;
nue – коэффициент кинематической вязкости воды 1,188x10-6 м2/c;
rho2 – плотность воздуха 1,225 кг/м3.
Полное сопротивление судна
RT = CT (ρ V2 / 2) Ω = CT Fr2 (ρ g Ω L )/ 2;
Ω – смоченная поверхность судна.
Буксировочная мощность:
PE = RT V.
Коэффициент полного сопротивления:
CT = CV + CW + CTR + CA
Коэффициент вязкостного сопротивления:
CV = CF0 (I + K)
CF0 = 0,075 / (lg R - 2)2 - коэффициент сопротивления трения эквивалентной пластины.
Параметр формы (I + K) определяется по формуле:
(I + K) = C13 [0,93 + C12 (B / LR)0,92497 x (0,95 – φ + 0,0225 lcb)0,6906];
C13 – коэффициент, учитывающий влияние формы кормовой оконечности на вязкостную составляющую сопротивления.
C13 = 1 + 0,003 Cкормы
Значение коэффициента Cкормы
Тип кормовой оконечности
Cкормы
С V-образными шпангоутами
-10
С обычными обводами
0
С U-образными шпангоутами и бульбом
10
Коэффициент C12 определяется по формуле:
C12 = (T / L)0,2228446, если T / L > 0,05;
C12 = 48,20 (T / L – 0,02)2,078 + 0,479948, если 0,02 ≤ T / L ≤ 0,05;
C12 = 0,479948, если T / L < 0,02.
Коэффициент волнового сопротивления:
CW = A Fr-2 exp[ml Fr-0,9 + C15 φ2 exp(-0,1 Fr-2) cos (λ Fr-2)];
A = 2 C1 C2 C3 δ B T / Ω;
C1 = 2223105 C73,78613 (T / B)1,07961 (90 - iK)-1,37565;
C7 = 0,229577 (B / L)0,33333, если B / L < 0,11;
C7 = B / L, если 0,11 ≤ B / L ≤ 0,25;
C7 = 0,5 - 0,0625 (L / B), если B / L > 0,25;
C2 – коэффициент, учитывающий влияние носового бульба на волновое сопротивление:
C2 = exp (-1,89 √ C3);
C3 = 0,56 ABT1,5 / [B T (0,31 √( ABT + TF - hB))];
ABT – площадь поперечного сечения бульба на носовом перпендикуляре;
hB – отстояние ЦТ этого сечения от линии киля;
TF - осадка на носовом перпендикуляре;
C5 – коэффициент, учитывающий влияние транцевой кормы на волновое сопротивление:
C5 = 1 – 0,8 AT / ( B T β);
AT – площадь поперечного сечения погруженной части транца при нулевой скорости;
m1 = 0,0140407 ( L / T) – 1,75254 (V1/3/ L) – 4,79323 (B / L) – C16;
C16 = 8,07981 φ – 13,8673 φ2 + 6,984388 φ3, если φ > 0,80;
C16 = 1,73014 – 0,7067 φ, если φ > 0,80;
C15 = -1,69385, если L3 / V < 512;
C15 = 0, если L3 / V > 172715;
C15 = -1,69385 + (L / V1/3-8,0) / 2,36, если 512 < L3 / V < 172715;
λ – коэффициент, характеризующий волнообразующую длину λL:
λ = 1,446 φ – 0,03 (L/B), если L / B < 12;
λ = 1,446 φ – 0,36, если L / B > 12.
Коэффициент сопротивления транцевой кормы:
CTR = 0,2 (1-0,2 FrT) AT/ Ω, если FrT < 5;
FrT = Fr √ (L B (1 + α) / 2A);
CTR = 0, если FrT ≥ 5;
Расчет сопротивления трения:
Rf = ρ V2 CF0 (1 + K1) Ω / 2000 (кН);
Расчет сопротивления воздуха:
Rwind = ρA / 2 (V + Vwind)2 Cxwind Awind / 1000 (кН);
ρA = 1,226 кг/м3 – плотность воздуха.
Расчет сопротивления модели:
Ra = (ρ / 2) V2 Ω C / 1000 (кН);
C = 0,006 (LKWL + 100)-0,16 – 0,00205 + 0,003 √( LKWL / 7,5) δ4 C2 (0,04 – C4);
C4 = 0,04, если Tfp/LKWL > 0,04;
C4 = Tfp/LKWL, если Tfp/LKWL < 0,04.
Расчет сопротивления транца:
Rtr = (ρ / 2) V2 Ω CTR / 1000 (кН);
Расчет сопротивления выступающих частей:
Rapp = ((ρ / 2) V2 Sapp (1 + k2)eq CF0) + ρ V2 3,14 d2 Cbto)/ 1000 (кН);
Sapp – сумма смоченных поверхностей выступающих частей;
(1 + k2)eq = C1 / Sapp, если Sapp > 0;
(1 + k2)eq = 0, если Sapp = 0.
Расчет волнового сопротивления:
RW = C1 C2 C3V ρ g exp [m1 Fr-0,9 + C15 φ2 exp(-0,1 Fr-2) cos (λ Fr-2)] (кН)
Расчет сопротивления носового бульба:
Rb = 0,11 exp (-3 P B-2) Fni3 Abt1,5 g ρ / (1 + Fni2) / 1000 (кН);
PB = 0,56 √Abt / Tfp – 1,5 hb;
Fni = V / (g (Tfp – 1,5 hb – 0,25 √ Abt)) + 0,15 V2
Расчет суммарного сопротивления:
R = Rf + Rapp + Rw + Rb + Rtr + Ra + Rwind
Расчет произведен с использованием программы "Microsoft Excel", результаты представлены ниже в табличной форме.
РАСЧЕТ СОПРОТИВЛЕНИЯ ВОДЫ ДВИЖЕНИЯ СУДНА ПО HOLTROP (ГОЛЛАНДСКИЙ ОПЫТОВЫЙ БАССЕЙН)
Судно: Сухогруз.
ВВОД ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ДЛЯ РАСЧЕТА:
главные характеристики судна-проекта
Lpp - длина между перпендикулярами .
110,00
m
Lwl - длина по KWL
114,58
B - ширина на миделе
18,33
Tap - осадка в корме
7,05
Tfp - осадка в носу
V - объемное водоизмещение
8558,40
m**3
lcb - абциcса центра величины в % от (Lwl/2)
-0,07
%
cm - к-т полноты мидельшпангоута
0,966
cwp - к-т полноты ватерлинии
0,728
v - расчетная скорость
15,00
узлов
дополнительные данные
Abt - пл. сечения носового бульба на шп. 0
0,00
m**2
hb - возвышение ЦТ площади сечения бульба
S - смоченная поверхность (
2528,55
m**2)
2620
At - смоченная поверхность транца
d - диаметр туннеля подруливающего устройства ....
Cbto - к-т сопр. подр. устройства (0,003 - 0,012)
0,003
ie - 1/2 угла входа KWL (
12,139
°)
18,00
°
cstern - форма кормы (V-шп=-10;норм=0;U-шп=+10)
0,0
Awind - площадь парусности (
335,99
445,50
CXwind - к-т сопротивления воздуха (0.8 - 1)
0,80
Vwind - скорость ветра (нормально=2.5 m/s)
2,50
m/с
смоченная поверхность выступаюших частей
Arud1 - руль за рудерпостом
Arud2 - балансирный руль
10,26
Arud3 - полубалансирный руль
Awb - кронштейн гребного вала
Arh - пятка руля
Awt - свободный гребный вал вне корпуса
Awh - обтекатель гребного вала
Aw - вал
Af - гидродин. успокоители качки
Adome - домы
Askiel - скуловые кили
12,00
константы
g - ускорение свободного падения
9,81
m/с**2
rho - плотность воды
1025,9
кг/m**3
nue - к-т кинематической вязкости воды
1,19E-06
m**2/с
rho2 - плотность воздуха
1,225
РАСЧЕТ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ВЕЛИЧИН
(на печать не выводятся)
**********************************************************************
Tm .......
1.5*Arud1 ..........
Cb .......
0,578
1.4*Arud2 ..........
14,36
Cp .......
0,5983
2.8*Arud3 ..........
Lr .......
45,809
3*Awb ..............
C12 ......
0,5448
1.75*Arh ...........
C13 ......
1,000
3*Awt ..............
1+k1 .....
1,145
2*Awh ..............
Sapp .....
22,26
3*Aw ...............
(1+k2)eq .
1,40
2.8*Af .............
B/L ......
0,1600
2.7*Adome ..........
C7 .......
1.4*Askiel .........
16,80
C1 .......
2,140
Asumme .............
31,16
C3 .......
0,00000
C2 .......
1,0000
C5 .......
C16 ......
1,3660
m1 ......
-2,2174
L/B ......
6,251
L**3/V ..
176
C15 .....
-1,69385
PB .......
0,0000
Lambda ..
0,6777
d .......
-0,9
CA .......
0,000492
Tfp/L ...
0,062
C4 ......
0,040
v (kn)
v (m/s)
Rn
CF
Rf (kN)
Rapp (kN)
Fn
8,00
4,11
3,97E+08
0,001723
44,81
0,47
0,123
9,00
4,63
4,46E+08
0,001696
55,84
0,58
0,138
10,00
5,14
4,96E+08
0,001673
68,00
0,71
0,153
11,00
5,65
5,45E+08
0,001653
81,27
0,84
0,169
6,17
5,95E+08
0,001634
95,64
0,99
0,184
13,00
6,68
6,44E+08
0,001618
111,11
1,15
0,199
14,00
7,20
6,94E+08
0,001602
127,65
1,33
0,215
7,71
7,44E+08
0,001588
145,26
1,51
0,230
16,00
8,22
7,93E+08
0,001576
163,93
1,70
0,245
17,00
8,74
8,43E+08
0,001564
183,66
1,91
0,261
9,25
8,92E+08
0,001552
204,44
2,12
0,276
19,00
9,77
9,42E+08
0,001542
226,25
2,35
0,291
20,00
10,28
9,91E+08
0,001532
249,10
2,59
0,307
21,00
10,79
1,04E+09
0,001523
272,98
2,84
0,322
22,00
11,31
1,09E+09
0,001514
297,87
3,10
0,337
m2
Rw (kN)
Fni
Rb (kN)
Fnt
c6
-0,00079
0,08
0,4856
0,000
0,20
-0,00317
0,35
0,5438
-0,00861
0,6011
-0,01802
3,05
0,6575
-0,03160
6,93
0,7129
-0,04892
14,39
0,7672
-0,06919
27,23
0,8204
-0,09153
40,90
0,8726
-0,11509
69,36
0,9235
-0,13913
122,15
0,9732
-0,16312
181,41
1,0217
-0,18662
225,87
1,0690
-0,20934
263,17
1,1149
-0,23110
314,58
1,1597
-0,25178
398,82
1,2031
РАСЧЕТ СОПРОТИВЛЕНИЯ ВОДЫ ДВИЖЕНИЮ СУДНА
РЕЗУЛЬТАТЫ:
составляющие сопротивления воды и воздуха
трения
выступ. ч.
волнов.
нос.бульба
транца
модель
воздуха
Rf (kH)
Rapp (kH)
Rw (kH)
Rb (kH)
Rtr (kH)
Ra (kH)
Rwind(kH)
11,17
9,54
14,14
11,08
17,45
12,74
21,12
14,51
25,13
16,40
29,49
18,40
34,21
20,52
39,27
22,76
44,68
25,10
50,44
27,57
56,55
30,15
63,00
32,84
69,81
35,65
76,97
38,58
84,47
41,62
суммарное сопротивление и буксировочная мощность
v (узл)
v (m/с)
R (kН)
Pe (kВ)
66
272
82
379
100
514
121
683
145
895
175
1166
211
1518
250
1925
305
2507
386
3370
475
4392
550
5374
620
6377
706
7620
826
9339
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10