курсач. 1 Расчет сопротивления движению и буксировочной мощности

• Название: 1 Расчет сопротивления движению и буксировочной мощности
• Анкор: курсач
• Дата: 17.11.2022
• Размер: 0.76 Mb.
• Имя файла: Kyrsovay.doc
• Тип: Документы; #793454

СОДЕРЖАНИЕ Исходные данные….....................…………..........................…….…................... 1 Расчет сопротивления движению и буксировочной мощности…………..… 1.1 Определение коэффициента остаточного сопротивления ζr, буксировочного сопротивления R и буксировочной мощности Nб……… 2 Расчет элементов гребного винта...........................……......……….….….….. 2.1 Определение коэффициентов взаимодействия гребного винта с корпусом судна….............................................…….......…..................…...… 2.2 Выбор расчетной диаграммы……………………..……..…..……...………. 2.3 Учет механических потерь при передачи мощности от главного двигателя к винту......…....….....…………… ………..…………………...…. 2.4 Определение оптимальных элементов гребного винта и потребной мощности главного двигателя обеспечивающего судну заданную скорость хода..…………………………………………………………..….... 2.5 Проверка гребного винта на кавитацию.................................…...…....…..... 2.6 Выбор материала для изготовления гребного винта……….....…….......…. 2.7 Конструктивные элементы гребного винта..…....….......…......…..……...... 3 Конструирование гребного винта............................….......................……....... 3.1 Построение контура спрямленной поверхности лопасти, медиального сечения о профиля лопастных сечений........................................…............. 3.1.1 Контур спрямленной поверхности гребного винта.…...........………….... 3.1.2 Медиальное сечение гребного винта...................……..….…....….…........ 3.2 Построение нормальной и боковой проекции лопасти............…......…...... 3.3 Конструктивные элементы соединения винта с гребным валом................. 3.4 Съемные детали гребных винтов.......……........…..……...………......…...... 3.5 Требования к чистоте обработки гребных винтов и их съемных деталей……………………………………………………………………….... Список использованных источников..............……........….......….......……..…..

3 4 4 7 7 7 8 8 11 11 11 12 12 12 12 13 14 14 15 16

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Исходные данные:

Тип судна……………………………………………………………...пассажир

Длинна судна………………………………………………………… м

Ширина судна………………………………………………………... м

Осадка……………………………………………………….………... м

Водоизмещение………………………………………………………. т

Коэффициент полноты площади мидель-шпангоута………………

Положение центра величины……………………………………….. м

Скорость судна……………………………………………………….. узлов

Место расположения машинного отделения……………………смещено в корму

Тип передачи на движитель…………………………….…………….электрическая

Число винтов………………………………………………………….. .

1 РАСЧЕТ СОПРОТИВЛЕНИЯ ДВИЖЕНИЮ И БУКСИРОВОЧНОЙ

МОЩНОСТИ СУДНА

Сопротивление движение рассчитывается по формуле:

,

где – плотность морской воды [табл. 1];

– площадь смоченной поверхности судна;

– коэффициент сопротивления трения эквивалентной, технически

гладкой пластины [рис. 1,2];

– надбавка на шероховатость [табл. 2];

– коэффициент сопротивления выступающих частей [табл. 3];

– коэффициент остаточного сопротивления.

Буксировочная мощность определяется по формуле:

,

где – скорость судна в м/с.

1. 
   Определение коэффициента остаточного сопротивления , буксировочного сопротивления и буксировочной мощности
   

Отношение расчетной длинны судна к ширине судна

.

Отношение ширины судна к осадке судна

.

Коэффициент общей полноты корпуса судна

.

Площадь смоченной поверхности корпуса судна



м².

Таблица 1

Исходные предварительно подсчитанные величины		; ; ; м2; кг/м3; м/с2; м2/с.
№ п/п	Наименование расчетных величин	Обозначения и формулы	Размер-ность	Числовые значения расчетных величин	Приме-чания
1	2	3	4	5	6
1	Скорость хода		узлы	11,5; 12; 12,5; 13,5; 14; 14,5	Задается
2	Скорость хода		м/с	5,91; 6,17; 6,43; 6,94; 7,2; 7,45	―
Продолжение таблицы1
1	2	3	4	5	6
3	Квадрат скорости		м2/с2	34,9; 38,0; 41,3; 48,1; 51,8; 55,5	―
4	Число Фруда		―	0,25; 0,26; 0,27; 0,29; 0,30; 0,31	―
5	Базовый коэффициент остаточного сопротивления		―	1,05; 1,35; 1,95; 3,55; 4,27; 5,16	[1, рис. 6]
6	Поправка на влияние L/Т		―	1,10; 1,18; 1,06; 1,15; 1,15; 1,19	[1, рис. 4]
7	Поправка на влияние В/Т		―	1,03; 1,02; 1,05; 1,08; 1,09; 1,09	[1, рис. 5]
8	Коэффициент остаточного сопротивления		―	1,18; 1,63; 2,18; 4,39; 5,36; 6,70	―
9	Число Рейнольдса		―	2,1; 2,2; 2,3; 2,5; 2,6; 2,7	―
10	Коэффициент трения пластины		―	1,93; 1,91; 1,90; 1,88; 1,87; 1,86	[1, рис. 1,2]
11	Надбавка на шероховатость пластины		―	0,35	[1, табл. 2]
12	Надбавка на выступающие части		―	0,4	[1, табл. 3]
13	Коэффициент буксировочного сопротивления		―	3,86; 4,294 4,83; 7,02; 7,98; 9,31	―
14	Буксировочное сопротивление		кН	44; 54; 66; 111; 136; 170	―
15	Буксировочная мощность		кВт	263; 331; 422; 773; 980; 1269	―

Рис. 1 График зависимости буксировочной мощности

от скорости судна
Рис. 2 График зависимости сопротивления движению судна

от скорости судна

Искомые величины:

потребная мощность главного двигателя – кВт;

полное сопротивление движению судна – кН.
2 РАСЧЕТ ЭЛЕМЕНТОВ ГРЕБНОГО ВИНТА
2.1 Определение коэффициентов взаимодействия гребного

винта с корпусом судна
Коэффициент попутного потока (для одновинтовых транспортных судов со средними скоростями хода)

.

Коэффициент засасывания (для одновинтовых транспортных судов со средними скоростями хода)

.

2.2 Выбор расчетной диаграммы
Предельно допустимый диаметр винта (для одновинтовых транспортных судов)

м.

Число лопастей

Для двухвинтовых судов число лопастей назначается, исходя из нагрузки на каждый гребной винт.

Коэффициент упора диаметра



Принимаем т.к.

Упор, развиваемый винтом

кН.

Минимально допустимое значение дискового отношения

.

По предварительным расчетом выбираем диаграмму при и
2.3 Учет механических потерь при передачи мощности от главного

двигателя к винту
КПД валопровода .

КПД передачи .
2.4 Определение оптимальных элементов гребного винта и потребной

мощности главного двигателя обеспечивающего судну заданную

скорость хода
Расчетная скорость винта

м/с.
Таблица 2

Исходные предварительно подсчитанные величины		узл.; м/с; ; ; ; ; ; ; ; кН; кН; кВт; кг/м3
№ п/п	Наименование расчетных величин	Обозначения и формулы	Размер-ность	Числовые значения расчетных величин	Приме-чания
1	2	3	4	5	6
1	Диаметр винта		м	1,6; 1,8; 2,0; 2,2; 2,4; 2,6	Задается
2	Коэффициент упора диаметра		―	1,25; 1,41; 1,56; 1,72; 1,88; 2,03	―
3	Относительная поступь винта		―	0,53; 0,60; 0,66; 0,72; 0,79; 0,83	[1, рис. 20]
4	КПД винта в свободной воде		―	0,61; 0,64; 0,66; 0,68; 0,70; 0,71	[1, рис. 20]
5	КПД винта, работающего за корпусом судна		―	0,59; 0,62; 0,64; 0,66; 0,68; 0,69	―
6	Шаговое отношение		―	0,88; 0,94; 0,98; 1,02; 1,09; 1,12	[1, рис. 20]
7	Потребная мощность двигателя		кВт	633; 603; 585; 567; 551; 543	―
8	Частота вращения гребного винта		об/с	6,6; 5,2; 4,3; 3,5; 3,0; 2,6	―

Рис. 3 Зависимость относительной поступи гребного

винта от его диаметра



Рис. 4 Зависимость КПД винта работающего за корпусом

судна от его диаметра


Рис. 5 Зависимость шагового отношения гребного

винта от его диаметра



Рис. 6 Зависимость частоты вращения гребного

винта от его диаметра


Рис. 6 Зависимость потребной мощности ГД от

диаметра гребного винта

Искомые величины:

Относительная поступь винта – ;

Потребная мощность ГД – кВт;

Частота вращения гребного винта – об/с;

Шаговое отношение – ;

КПД винта работающего за корпусом судна – .
2.5 Проверка гребного винта на кавитацию
;

где кавитационная характеристика.

Минимальное значение , обеспечивающее отсутствие кавитации примерно равно 1,3. расчет гребного винта считается законченным.
2.6 Выбор материала для изготовления гребного винта
При выборе материала руководствуемся требованиям Российского Морского Регистра Судоходства, которые ограничивают применение того или иного материала в зависимости от ледового класса судна. В нашем случае класс судна Л₂ (без ледовых подкреплении). Выбираем материал – Бронза “Нева”.
2.7 Конструктивные элементы гребного винта
Диаметр гребного винта ………………………………………….. м;

Шаговое отношение ………………………………………………. ;

Шаг ………………………………………………………………… м;

Дисковое отношение ……………………………………………… ;

Число лопастей ……………………………………………………. ;

Количество установленных винтов ……………………………… ;

КПД винта за корпусом судна ……………………………………. ;

Частота вращения гребного винта ………………………………... об/с;

Мощность ГД ……………………………………………………… кВт;

Скорость хода судна ………………………………………………. узлов.

3 КОНСТРУИРОВАНИЕ ГРЕБНОГО ВИНТА
3.1 Построение контура спрямленной поверхности лопасти, медиального сечения о профиля лопастных сечений
3.1.1 Контур спрямленной поверхности гребного винта
Диаметр ступицы винта

м.

Наибольшая относительная ширина лопасти

.

Наибольшая ширина лопасти

м.
Таблица 3

Относительный радиус	Радиусы сечений , мм	Входящая кромка		Выходящая кромка		Линия наибольших толщин
		, %	, мм	, %	, мм	, %	, мм
1	2	3	4	5	6	7	8
0,2	0,21	47	0,30	30	0,19	20	0,13
0,4	0,42	56	0,36	38	0,24	23	0,15
0,6	0,63	55	0,35	44	0,28	12	0,08
0,8	0,84	42	0,27	49	0,31	1	0,01
0,95	1,00	12	0,08	40	0,25	17	0,11

3.1.2 Медиальное сечение гребного винта

Условная толщина лопасти

м.

Толщина лопасти у ее края

мм;

мм.

Таблица 4 Для входящей части лопасти

Относительный радиус rI=ri/R	в1=х1+х0	Наибольшая толщина профиля е=ym, мм	Относительная длинна входящей части,								Подъем входящей кромки		Диаметр закругления кромки
			20		40		60		80
			, %	, мм	, %	, мм	, %	, мм	, %	, мм	, %	, мм	, %	, мм
0,2	0,17	66	98	65	93,5	62	85	56	71,5	47	42	28	43	28
0,4	0,21	52	98	51	93	48	83,5	43	68	35	31,5	16	34	18
0,6	0,27	36	97,5	35	90,5	33	78,5	28	56	20	18	6	26	9
0,8	0,32	21	96	20	85,5	18	70,5	15	49	10	—	—	20	4
0,95	0,36	10	96	10	85,5	9	69	7	47,5	5	—	—	18	2

Таблица 5 Для выходящей части лопасти

Относительный радиус rI=ri/R	в1=х1+х0	Наибольшая толщина профиля е=ym, мм	Относительная длинна выходящей части,								Подъем выходящей кромки		Радиус закругления кромки
			20		40		60		80
			, %	, мм	, %	, мм	, %	, мм	, %	, мм	, %	, мм	, %	, мм
0,2	0,32	66	97,5	64	87	57	73	48	55	36	29	19	9	6
0,4	0,39	52	97	50	86	45	69,5	36	48	25	18	9	8	4
0,6	0,36	36	97	35	85	31	67,5	24	42,5	15	—	—	8	3
0,8	0,30	21	97	20	85,5	18	67,5	14	43	9	—	—	10	2
0,95	0,15	10	98	10	88	9	72	7	47,5	5	—	—	17	2

3.2 Построение нормальной и боковой проекции лопасти
Расстояние до полюса В

м.


3.3 Конструктивные элементы соединения винта с гребным валом
Диаметр гребного вала

мм.

где К=1,26 – коэффициент шпоночного соединения гребного винта с гребным

валом [2, глава 5.2.3]

Длина ступицы

мм.

Длина конусности

мм.

Диаметр конуса

мм;

где – конусность гребного вала.

Длина шпонки

мм.

Длина фонаря

мм;

принимаем мм.

Диаметр резьбы

мм;

принимаем резьбу М120 [3, табл. 51]

Толщина рубашки гребного вала

мм.
3.4 Съемные детали гребных винтов
Длинна рабочей части гайки

мм;

принимаем мм.

Размер гайки под ключ

мм;

принимаем мм.

Длинна обтекателя

мм;

принимаем мм.

Радиус закругления обтекателя

мм;

принимаем мм.

3.5 Требования к чистоте обработки гребных винтов и их съемных деталей

Обрабатываемая поверхность	Требования к чистоте обработки	Нормативный документ
Ступица и корень лопастей	4	ГОСТ 8054–72
Входящие кромки и края лопастей	7	ГОСТ 8054–72
Торцы ступицы	4	—
Кольцевые выточки для уплотнительных устройств	6	—
Конусное отверстие ступицы	7	—
Наружная поверхность обтекателя	4	—
Поверхность концевой гайки	4	—

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Огай С.А., Емельянов Н.Ф. Методическое указание к выполнению курсовой работы: Уч. пос. – Владивосток , Дальневосточное высшее инженерное училище им. адм. Г.И. Невельского, 1984. 70 с.

2. Российский морской регистр судоходства. Правила классификации и постройки морских судов: 8-е изд., том 2, 1999

3. Годик Е.И., Хаскин А.М. Справочное руководство по черчению: 4-е изд. “Машиностроение”, 1972. 696 с.