Расчет винта регулируемого шага
Цель: Рассчитать двигательно-движительный комплекс для заданного судна
в заданном режиме работы. Выбрать движитель по серийной диаграмме.
Построить кривую предельных тяг и упоров.
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) Режим работы: Режим траления. Плотность воды [pic]
4) 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.
5) Главный двигатель: Alpha V23
- номинальная мощность: [pic]
- номинальная частота вращения: [pic].
1. Определение исходных расчетных величин.
В данном расчете известным является главный двигатель и расчетные условия
плавания (зависимость буксировочного сопротивления [pic]от скорости хода
[pic]).
[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
свободного хода.
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.
[pic]
(8)
[pic]- плотность морской воды.
[pic]- площадь диска гребного винта.
(9)
[pic]
[pic]
[pic]
1.5. Упор гребного винта [pic]: [pic]
(10)
[pic].
2.Выбор расчетной серийной диаграммы.
Выбор осуществляется таким образом, чтобы в первую очередь 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] |
| |5,36 |5,64 |5,92 |
|[pic] |1,90 |2,00 |2,10 |
|[pic] |3,19 |3,44 |3,70 |
|[pic] |0,37 |0,38 |0,39 |
|[pic] |0,79 |0,8 |0,81 |
|[pic] |0,36 |0,37 |0,38 |
|[pic] |125 |122 |120 |
|[pic] |6,76 |5,96 |5,29 |
|[pic] |0,171 |0,168 |0,165 |
|[pic] |104 |102 |100 |
Результаты: [pic]=0,796; [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] [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 | |4,97 |
| | | | | | | |4,26 | |
|[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 |
| |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 скорость хода: [pic]
Максимальный упор: [pic].
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.
Воспользуемся формулой (15) и получим: [pic].
Прочность гарантируется.
8. Заключение.
Выбранный винт имеет следующие xарактеристики: Серия AU-CP4-70;
Z=4;[pic]; [pic]; [pic]; [pic]
Список литературы:
1. Войткунский Я.И.”Справочник по теории корабля”,- А,
Судостроение.1985г. Том.1.
2. Горянский Г.С., Моторный А.В. “Методические указания по курсовому и
дипломному проектированию для студентов специальности 140112”.-
Калининград – 1985г.