Курсовая работа по дисциплине Теория устройства судна по теме Расчет и анализ показателей пропульсивного комплекса судна

• Название: Курсовая работа по дисциплине Теория устройства судна по теме Расчет и анализ показателей пропульсивного комплекса судна
• Дата: 18.05.2023
• Размер: 2.62 Mb.
• Имя файла: TUS_k.docx
• Тип: Курсовая; #1139724
• страница: 2 из 3

Определение частоты вращения винта и необходимой мощности двигателя

Таблица2

Исходные данные: Тк = 111,33 кН; Дmax = 2,08 м; vе =3,94 м/c; = 1,0 т/м3; в = 0,95; ред =0,98; Кз = 1,1
Расчетные величины и формулы	Размерность	Диаметр винта, м
		1,5	1,6	1,7	1,9	2,1
	–	0,56	0,6	0,64	0,71	0,78
F( )=	–	0,27	0,29	0,31	0,34	0,38
	–	0,37	0,38	0,4	0,44	0,56
	–	0,74	0,75	0,77	0,79	0,81
	с-1	9,73	8,49	7,48	6,1	4,94
	кВт	1185,5	1154,3	1096,6	996,9	783,3
	кВт	1400,7	1363,8	1295,7	1177,9	925,5
nм= n*60	Мин-1	583,8	509,4	448,8	366	296,4

Рисунок 2

2. 
   Выбор главного двигателя
   

По данным таблицы 2.1 зависимости Рэ = f(n) и Д = f(n) изображаются на верхней части графика а зависимости (Н/Д) = f(n), Кdк = f(n) и е = f(n) – на нижней его части. Зависимость Рэ = f(n) используется для выбора главного двигателя; другие зависимости – при выполнении обоснований. Таблица с характеристиками двигателей дана в приложении Л. При выборе двигателя необходимо руководствоваться следующими требованиями.

• 
  Точка, характеризующая «положение» двигателя на графике (см. рисунок 2.2) указывается (определяется) по двум показателям: по его номинальной мощности и частоте вращения вала винта (n). При этом в качестве n может быть рассмотрена как частота вращения коленчатого вала дизеля, так и частота вращения на выходе редуктора, который может поставляться с двигателем. В любом случае двигатель может быть принят для его последующей оценки (сравнения с другими двигателями) только при условии, когда «точка» двигателя располагается на кривой Рэ = f(n), либо выше этой кривой и в диапазоне значений n, соответствующих интервалу Dmax – Dmin.
  

• 
  При рассмотрении нескольких пригодных двигателей следует принять двигатель, имеющий меньшую мощность, или, при равных (близких) значениях мощности, принять двигатель с большим запасом мощности по отношению к кривой Рэ = f(n), т.е. двигатель, соответствующий точке «С».
  

• 
  Если определяющая двигатель точка располагается в зоне недопустимых режимов (например, т. Б находится ниже кривой Рэ = f(n)), то следует рассмотреть возможность применения этого двигателя с редуктором и за счет этого переместить определяющую его точку в область допустимых режимов. Например, за счет установки редуктора частота вращения, подаваемая от двигателя на движитель, уменьшена от nдв (т. Б) до nо (т. Б).
  

По данным рисунка 2.2 наиболее предпочтительным является двигатель редуктором (т. Б). При выборе двигателя также следует учитывать его массу и удельный расход топлива.

На рассматриваемом рисунке, по результатам выбора двигателя, следует указать только одну точку, обозначив её буквой «N». По выбранному двигателю необходимо представить: марку, номинальную мощность (Р0), частоту вращения коленчатого вала ( ), чаcтоту вращения вала винта (n0) (если не используется редуктор, то = ) и, исходя из обозначения марки двигателя, сделать запись «двигатель с газотурбинным наддувом» или «двигатель без наддува». Б'

Зависимости рисунка 2 служат как для выбора двигателя, так и для определения предварительных значений показателей винта: диаметра (Дпр), относительной поступи винта – ( ) или ( ). шагового отношения винта ( ), коэффициента упора-диаметра винта (К'd)пр. Значения этих показателей используются в последующих расчётах; здесь они должны быть представлены под заголовком – «Предварительные показатели винта»
По данным таблицы 2 и рисунку 2 выбран двигатель 6 ЧРПН 30/38 (с наддувом и с редуктором):

Номинальная мощность, кВт	1000
Частота вращения (коленчатого вала), об. Мин.	580
Масса двигателя, кг	15300
Удельный расход топлива, г/кВт*ч	217

5. 
   Определение характеристик движителя, обеспечивающего полное использование мощности выбранного двигателя.
   

Мощность на валу винта определяется по формуле:

= =846,4 кВт

где – мощность двигателя

- коэффициент запаса

Количество лопастей открытого винта принимается по условию:

При – количество лопастей 4.

Дисковое отношение открытого винта и винта работающего в насадке должно удовлетворять двум условиям: лопасть винта должна обладать достаточной прочностью при работе и, кроме того, на лопастях не должно быть кавитации. Минимально необходимое дисковое отношение по условию прочности лопастей открытого винта определяется по формуле:

=0,0813 = 0,58

где а – коэффициент, зависящий от материала винта и принимаемый равным: 0,065

z – количество лопастей винта;

Д – диаметр винта, принимаемый равным Дпр, м;

= 0,09 – предельное значение относительной толщины лопасти;

m – коэффициент, характеризующий возможную максимальную нагрузку на лопасть, принимается равным 1,15;

Т – упор гребного винта, кН.

Условия работы открытого винта и винта в насадке существенно отличаются. В связи с этим изменяется значимость различных факторов в процессе возникновения кавитации на лопастях винта. Для открытого винта минимально необходимое дисковое отношение по условию отсутствия кавитации определяется по формуле:

= 0,84

где ξ – эмпирический коэффициент (для не пассажирских судов – 1,6)

Кс – кавитационная характеристика, определяемая в зависимости от и по приложению М:

Рс – абсолютное гидростатическое давление на уровне оси винта, Па.

Значение Рс определяется по выражению:

Рс = Ра + ρg hв – Рd = 99323,1 , где Ра=101300 Па – атмосферное давление.

Pd – давление насыщенных паров воды (2000 Па при 17 ℃)

Глубина погружения оси гребного винта находится по формуле:

= 3,2- =2,35

– осадка судна

На втором этапе проектировочного расчета движителя значения коэффициента попутного потока и коэффициента засасывания определяются с большей точностью, чем на первом этапе. Коэффициент попутного потока при расчете открытого винта определяется по формуле:

= =0,3

где q – показатель (равен 2, для бортового винта).

V – водоизмещение,

δ – коэффициент полноты водоизмещения,

Д – диаметр винта.

tраc = 0.8*W(1+0,25*W)=0,8 * 0,3 * (1+0,25 * 0,3)=0,258

Расчет элементов оптимального движителя на полное использование мощности двигателя формализован в таблице 3.

Расчет характеристик оптимального движителя при полном использовании мощности двигателя

Таблица 3

Исходные данные: х= 2 ;РД=РДо= 846,4 кВт; n=no= 9,7 c-1; vо= 5,4 м/c; t(c)= 0,258; Wс= 0,3; Дmax =2,1 м; = 1,0 т/м3;
Расчетные величины и формулы	Единица измерения	Значение
		Номер приближения
		I			II
v	м/с	5,4			4,8
ve=v(1 – W(c))	м/с	3,78			3,34
	__		0,922	0,81
	–	0,2			0,22
	–	0,4			0,36
	–	0,53			0,51
	м	1,95			1,6
	кН	89,6			91,2
R=x (1 – t(c))	кН	133			135,3
v=f(R)(по кривой сопротивления движению судна)	м/с	4,8			4,7

1. 
   Расчет ограничительной характеристики судна
   

Мощность, подводимая к винту, очевидно меньше, чем мощность на выходном фланце дизеля на величину потерь в опорах валопровода и редукторе (при установке последнего); эти потери учитываются с использованием к.п.д. валопровода и к.п.д. редуктора.

Расчёт максимальных значений мощности, подводимой от двигателя к винту, выполняется исходя из паспортной номинальной внешней характеристики двигателя или приближённым методом. По приближённому методу значения мощности для получения внешней характеристики дизеля определяется по формуле:

(для двигателя с наддувом),

где - мощность на валу двигателя при некоторой частоте вращения вала; - мощность на валу двигателя при номинальной частоте вращения винта ( ) (при номинальном режиме работы двигателя);

Исходя из формул можно получить следующие зависимости для расчёта максимального значения мощности ( ) подводимой к винту:

- для двигателя с наддувом.

Эти зависимости учитывают механические потери мощности при её передаче от двигателя к винту и «резервирование» мощности (КЗ – коэффициент запаса). Расчёт максимальных значений мощности, подводимой к винту формализован в виде таблицы 4.