Главная страница
Навигация по странице:

  • 1.2 Расчет элементов гребного винта, скорости хода и потребной мощности силовой установки судна.

    		•

    1 ТУС. 1. Расчет ходкости судна


    Скачать 90.24 Kb.
    Название1. Расчет ходкости судна
    Дата27.10.2022
    Размер90.24 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файла1 ТУС.docx
    ТипДокументы
    #758652


    1.Расчет ходкости судна.

    В качестве прототипа используем Al Marrouna типа танкер-газовоз, одновинтовое судно с четырьмя грузовыми танками. Машинное отделение расположено в корме под надстройкой.

    1.1Расчет полного сопротивления движению судна и буксировочной мощности.

    1.1.1Основные характеристики судна

    Тип судна:

    Длина, ширина, осадка по ГВЛ [м]:

    Коэффициент общей полноты:

    Число гребных винтов:

    Тип гребного винта:

    Тип СЭУ:

    Тип передачи мощности на гребной вал:

    Форма носовой оконечности:

    Форма кормовой оконечности:

    Номинальная мощность двигателя:

    Танкер-газовоз

    L=277,1;B=43,43;T=12,12;

    δ=0,85;

    z=1

    ВФШ;

    ГТУ;

    Электродвижение+Редуктор;

    бульбообразная; обыкновенная

    NE = 26500 кВт

    .

    Постоянные величины расчёта:

    - коэффициент продольной полноты:



    - относительная длина судна:



    - отношение:

    - отношение:

    - массовая плотность воды принимается:  = 1025

    1.1.2 Расчет полного сопротивления движению судна и буксировочной мощности

    а) Площадь смоченной поверхности корпуса судна применяем формулу В.А. Семеки:

    ,

    ;

    б) Для одновальных судов площадь выступающих частей можно определить по формуле:

    ,

    где КВЧ – коэффициент выступающих частей, принимаем КВЧ=0,045;



    с) Площадь полной смоченной поверхности:

    ,

    ²

    д) Расчёт полного сопротивления движению судна:

    Коэффициент полного сопротивления определяется по формуле:



    Где - коэффициент сопротивления выступающих частей, определяем по таблице;

    - корреляционный коэффициент, определяем по таблице;

    - коэффициент остаточного сопротивления;

    - коэффициент трения эквивалентной пластины, определяем по формуле:



    Где Re-число Рейнольдса, определяется по формуле:



    Где  - коэффициент кинематической вязкости воды, =1,61·10-6 м2/с;

    v- скорость судна, м/с;

    Число Фруда Fr, определяем по формуле:



    Где g – ускорение свободного падения, g=9,8 м/с2 ;

    Для расчета остаточного сопротивления воспользуемся результатами испытаний систематической серии №1 как наиболее подходящей по геометрическим соотношениям. Результаты расчета приведены в таблице 1.

    Таблица 1.

    Результаты расчета полного сопротивления движению судна и буксировочной мощности.

    №
    Обозначения
    Числовые значения

    1
    VS , уз
    18
    19
    20
    21
    22

    2
    V = 0,514  1 ,

    9,252
    9,766
    10,28
    10,794
    11,308

    3
    V2 = 22 ,

    85,59
    95,37
    105,6
    116,51
    127,8

    4
    Fr =

    0,17
    0,18
    0,19
    0,20
    0,21

    5
    Re  10 -9 =

    15,91
    16,80
    17,68
    18,5
    19,4

    6


    1,484
    1,473
    1,464
    1,455
    1,44

    7


    0,53
    0,58
    0,63
    0,7
    0,75

    8


    1,325
    1,38
    1,312
    1,34
    1,29

    9


    0,98
    0,96
    0,958
    0,954
    0,95

    10
    7  8  9
    0,688
    0,768
    0,792
    0,898
    0,921

    11


    0,1
    0,1
    0,1
    0,1
    0,1

    12


    0,05
    0,05
    0,05
    0,05
    0,05

    13
    6 + 10 + 11 + 12
    2,22
    2,291
    2,306
    2,403
    2,411

    14
    R =    3  13  10 –3, кН
    1449
    1665
    1857
    2134
    2349

    15
    EPS = 2  14 , кВт
    13412
    16269
    19093
    23040
    26572

    Согласно расчётам строим графики EPS=f( ) и R=f( ) (рисунок 1).



    График зависимости буксировочной мощности EPS от скорости Vs(рисунок 2.1.)



    1.2 Расчет элементов гребного винта, скорости хода и потребной мощности силовой установки судна.

    1.2.1 Предварительный выбор конструктивного типа и диаметра гребного винта, ориентировочных значений мощности и частоты вращения двигателя.

    Выбор ориентировочных значений скорости хода судна и диаметра гребного винта в соответствии с рекомендациями в качестве движителя принимаем цельнолитой гребной винт. Материал изготовления гребного винта ­ бронза АЖН 9-4-4.

    Для выбора значений используем диаграмму на рис.1. Ориентировочное значение скорости хода судна определяем по зависимости , приняв значение из соотношения:

    =0,62 ·Neном



    Из графика находим

    Для входа в диаграмму определяем скорость в диске винта



    где – коэффициент попутного потока, для грубой оценки используем формулу Тейлора:

    ;

    ;

    ;

    Из диаграммы на рис.1 находим: ;

    Проверяем выбранное значение Dор с точки зрения расположения гребного винта за кормой в соответствии с рекомендациями:

    ;

    Dпред> Dор,

    поэтому для дальнейших расчетов принимаем: Dор = 8,5 м;

    1.2.2 Определение коэффициентов взаимодействия гребного винта с корпусом судна.

    Для определения коэффициента попутного потока т расчётным путём одновинтовых транспортных судов может быть рекомендована формула Холтропа, которая обеспечивает достаточно хорошее совпадение с экспериментальными данными:



    Где =14862 м2 – смоченная поверхность корпуса судна, принимается из расчёта сопротивления;

    Сv – вязкостная составляющая коэффициента полного сопротивления корпуса, определяем по формуле:





     -коэффициент продольной полноты:






    Где β – коэффициент полноты мидель-шпангоута, принимаем β=0,98;

    D – диаметр гребного винта; D= Dор =8,5 м;



    Полученное значение т проверяем по формуле Э. Папмеля:



    Где Δт – поправка на влияние числа Фруда, при Fr = > 0.2 ,

    Δт=0,1·(Fr-0,2)



    Принимаем окончательно: т =0,314;

    Определяем коэффициент засасывания по формуле Холтропа:





    Полученное значение проверяем:





    Окончательно принимаем: t = 0,197;

    Определяем коэффициент неравномерности потока в диске гребного винта по формуле:



    где i1 – коэффициент влияния на упор, принимаем i1=1,0;

    i2 – коэффициент влияния на момент, принимаем i2=1,0;

    Определяем коэффициент влияния корпуса судна по формуле:



    1.2.3 Определение числа лопастей и дискового отношения гребного винта и выбор расчетной диаграммы.

    Определяем дисковое отношение гребного винта: для определения дискового отношения  используем диаграмму [2, рис. 3] и значения: nном =88,5 мин-1, Dор =8,5 м, Nе ном =26500 кВт;

    Принимаем: =0,86;

    Определяем коэффициент нагрузки гребного винта по упору для выбора числа лопастей гребного винта по формуле:





    где zp – число гребных валов, zp=1;

    р ˂ 2,5, то в соответствии с рекомендациями раздела 4 целесообразно принять число лопастей Z=5;

    Рассмотрим вариант при Z = 5

    Расчетная диаграмма М4-85

    1.2.4 Учет механических потерь в линии валопровода.

    МО судна находится в корме, передача на винт - прямая т.о. принимаем:

    КПД валопровода вал, принимаем вал = 0,99;

    КПД передачи пер, принимаем пер= 1;

    1.2.5 Выбор расчетного режима при проектировании гребного винта.

    В соответствии с заданным типом двигателя (ГТУ) фирмы «GE». номинальной мощностью 26700 кВт ; коэффициент полноты корпуса =0,85, принимаем коэффициент увеличения частоты вращения К=1,05.

    1.2.6 Расчет потребной мощности силовой установки и оптимальных элементов гребного винта, при заданной скорости хода судна.

    Расчет исходных данных для определения мощности и частоты вращения силовой установки, обеспечивающей заданную скорость хода судна и оптимальных элементов гребного винта выполнен в таблице 2.1.

    Результаты расчета исходных данных для определения мощности и частоты вращения силовой установки. Таблица 2.


    №
    Расчетные величины и формулы

    Числовые значения

    1
    (уз)
    18
    19
    20
    21
    22

    2
    (м/с)
    6,34
    6,69
    7,05
    7,40
    7,75

    3


    1,98
    2,12
    2,26
    2,40
    2,55

    4


    0,39
    0,47
    0,56
    0,66
    0,76

    5


    0,70
    0,75
    0,8
    0,85
    0,9

    6


    0,76
    0,806
    0,816
    0,817
    0,77

    7


    10,97
    9,62
    8,5
    7,58
    6,90

    8


    0,90
    0,95
    0,6
    0,96
    0,91

    9
    EPS = f(Vs) (кВт)
    13412
    16269
    19093
    23040
    26572

    10


    15113
    17287
    20039
    24151
    29554

    Постоянные величины
    K=1,05 t =0,197

    Neном =26500кВт


















    8,5 м


    Диаграмма

    М4-85

    1.2.7 Проверочный расчет на кавитацию.



    где R- значение сопротивления судна

    - атмосферное давление воздуха, = 101300 Н/м2 ;

    ρ- плотность воды, кг/м3;

    - давление насыщенных паров при ;

    ho- заглубление оси гребного винта; значение ho может быть найдено по приближённой формуле: ;







    Дисковое отношение винта обеспечивает отсутствие кавитации.

    Согласно расчетом строим графики: H/D=f(vs), I=f(vs), D=f(vs), Ne=(vs).

    Из графиков находим: H/D=0,825; D=8,5 .

    Графики зависимости относительной поступи I,шагового отношения H/D, диаметра винта D и мощности двигателя Ne от скорости судна Vs.

    Рисунок 2.2.





    Продолжение рисунка 2.2





    Расчет паспортных характеристик. Таблица 3.

    I
    Коэффициенты упора тяги и момента.
    Скорость, тяга, мощность
    n
    70.80
    79.65
    85.85
    88.50
    92.48

    nc
    1,47
    1,65
    1,78
    1,83
    1,92

    nc2
    2,15
    2,72
    3,16
    3,36
    3,67

    nc3
    3,15
    4,49
    5,62
    6,16
    7,03

    0,28
    Кт
    0,39
    VS
    Уз
    7,81
    8,78
    9,46
    9,76
    10,20

    Ке
    0,315
    Pe
    кН
    1 530,1
    1 936,6
    2249,5
    2390,8
    2610,8

    КQ
    0,065
    Ne
    кВт
    18804
    26775
    33521
    36728
    41913

    0,38
    Кт
    0,36
    VS
    Уз
    10,59
    11,92
    12,84
    13,24
    13,84

    Ке
    0,290
    Pe
    кН
    1 412,4
    1 787,6
    2076,5
    2206,9
    2410,0

    КQ
    0,055
    Ne
    кВт
    15 911
    22 655
    28 363
    31 077
    35 465

    0,48
    Кт
    0,33
    VS
    Уз
    13,38
    15,05
    16,23
    16,73
    17,48

    Ке
    0,266
    Pe
    кН
    1 294
    1 638
    1 903
    2 023
    2 209

    КQ
    0,045
    Ne
    кВт
    13 018
    18 536
    23 206
    25 427
    29 016

    0,58
    Кт
    0,3
    VS
    Уз
    16,17
    18,19
    19,61
    20,21
    21,12

    Ке
    0,242
    Pe
    кН
    1 177
    1 489
    1 730
    1 839
    2 008

    КQ
    0,035
    Ne
    кВт
    10 212
    14540
    18204
    20407
    22 762

    0,68
    Кт
    0,27
    VS
    Уз
    18,96
    21,33
    22,99
    23,70
    24,76

    Ке
    0,218
    Pe
    кН
    1648.0
    1 340
    1 557
    1 655
    1 807

    КQ
    0,025
    Ne
    кВт
    11494
    16366
    20490
    22450
    25620

    Расчетные формулы и постоянные величины.
    Ke=KT(1-t)
    VS= , уз

    Pe=Kei1n2D410-3, кН


    D=8,5 м

    Т= 0,314
    t=0,197
    =1025 кг/м3


    1.2.1. Результаты построения паспортной диаграммы

    находим из диаграммы

    1. Скорость хода судна в эксплуатации в грузу с чистым корпусом при nном = 88,5 об/мин; VS = 21,3 уз, что соответствует заданной скорости.

    Мощность двигателя Ne = 24000 кВт.

    1. Запас мощности при движении судна с VS = 21,3 уз, при nном = 88,5 об/мин в грузу с чистым корпусом:



    1. Максимальная скорость на испытаниях VS max= 22,5 уз nном = 92,48 об/мин.

    2. Эксплуатационная скорость хода судна в средних эксплуатационных условиях при возросшем на 15 % сопротивлении среды движению судна:

    VS экс =20 уз при nэкс =85.85об/мин и Ne =22500 кВт



    написать администратору сайта