Расчёт максимальных значений мощности, подводимой к винту от двигателя
Таблица 4
Исходные данные: Р0 = 846,4 кВт; n0 = 9,7 с–1; ηв = 0,95; ηред = 0,98; КЗ = 1,1
| Расчётные величины и формулы
| Единица измерения
| Относительная частота
вращения винта, n
|
0,70
|
0,80
|
0,85
|
0,90
|
0,95
|
1,0
|
| с–1
| 6,79
| 7,76
| 8,25
| 8,73
| 9,22
| 9,7
| n
| мин–1
| 407,4
| 465,6
| 495
| 523,8
| 553,2
| 582
|
|
КВт
|
430
|
525,3
|
573,1
|
620,9
|
668,6
|
716,4
|
Рисунок 3
Определение динамических характеристик открытого винта
Динамические характеристики движителя при его работе за корпусом судна в начале определяют в относительном виде, т.е. в виде зависимостей коэффициента эффективного упора (Ке) и коэффициента момента движителя (К2) от относительной поступи (р – для ОВ). Расчет динамических характеристик открытого винта выполняется в форме таблицы 5.
Расчет динамических характеристик открытого винта
Таблица 5
Исходные данные: z= 4; Ɵ= 0,58; (Н/Д)рас= 0,51; = 0,22 ; tрас= 0,258
| Расчетные величины и формулы
| Относительная поступь
| 0,0
|
0,077
|
0,153
| 0,23
|
0,39
|
0,55
| К1 =f( p, )
| 0,2
| 0,185
| 0,16
| 0,145
| 0,065
| 0,001
| К2 =f( p, )
| 0,0177
| 0,0163
| 0,0156
| 0,0132
| 0,009
| 0,004
|
|
1
|
0,87
|
0,75
|
0,62
|
0,361
|
0,098
| t=tшв / S1
| 0,29
| 0,297
| 0,344
| 0,42
| 0,72
| 2,6
| Ке=К1(1 – t)
| 0,142
| 0,13
| 0,105
| 0,084
| 0,018
| -0,0016
|
В таблице 5 показатель – скольжение винта, взятое по шагу нулевого упора; его расчёт выполняется по формуле:
Где λ – переменное значение поступи, а 1
Для выявления изменения t (коэффициента засасывания) по таблице 5 используется эмпирическое условие: В соответствии с этим условием можно записать: . Работа винта при швартовах.
далее cо значением t рассчитаем коэффициент эффективного упора винта
Расчет динамических характеристик движителя при постоянных частотах его вращения
Расчёт Ре , (х∙Те) ,vе , v - в таблице 6 выполняется однотипно при различных частотах вращения винта.
По данным таблицы 4; 5; 6 на рисунке 3 построены ходовые характеристики судна.
Расчет динамических характеристик движителя при постоянных
частотах его вращения Таблица 6
Исходные данные: Д= 1,6 м; W= 0,3; n0=9,7 c-1; x=2;
|
| Расчетные величины и формулы
| Единица измерения
| Относительная поступь
и соответствующие значения К2и Кек
|
| 0,0
|
0,077
|
0,153
| 0,23
|
0,39
|
0,55
| 0,0177
| 0,0163
| 0,0156
| 0,0132
| 0,009
| 0,004
|
| 0,142
| 0,13
| 0,105
| 0,084
| 0,018
| -0,0016
|
| n0 = 9,7 с-1 ; РДmax = 716,4 кВт
|
|
|
кВТ
|
1065,4
|
981,1
|
939
|
794,5
|
541,7
|
240,8
|
| хТе=хКек n2 Д4
| кН
| 175,1
| 160,3
| 130
| 103,6
| 22,2
| -2
|
| vе= enД
| м/с
| 0
| 1,2
| 2,4
| 3,6
| 6,1
| 8,5
|
| v= vе/(1 – W)
| м/с
| 0
| 1,7
| 3,4
| 5,1
| 8,7
| 12,1
|
| n1 = 9,22 с-1 ; РДmax = 668,6 кВт
|
|
|
кВТ
|
915
|
842,5
|
806,3
|
682,3
|
465,2
|
206,8
| х∙Те=хКек n2 Д4
| кН
| 158,2
| 145
| 117
| 94
| 20,1
| -1,8
| vе= e nД
| м/с
| 0
| 1,1
| 2,3
| 3,4
| 5,8
| 8,1
| v=vе/(1 – W)
| м/с
| 0
| 1,6
| 3,3
| 4,9
| 8,3
| 11,6
| n2 = 8,73 с-1 ; РДmax = 621 кВт
|
|
кВТ
|
776,5
|
715,2
|
684,5
|
579,2
|
395
|
176
| хТе=хКек n2 Д4
| кН
| 142
| 130
| 105
| 83,9
| 18
| -1,6
| vе= enД
| м/с
| 0
| 1,1
| 2,1
| 3,2
| 5,5
| 7,7
| v= vе/(1 – W)
| м/с
| 0
| 1,6
| 3
| 4,6
| 7,9
| 11
| n3 = 8,25 с-1 ; РДmax = 573,1 кВт
|
|
кВТ
|
655,5
|
603,6
|
578
|
489
|
333,3
|
148,1
| хТе=хКек n2 Д4
| кН
| 126,7
| 116
| 93,7
| 75
| 16,1
| -1,4
| vе= enД
| м/с
| 0
| 1
| 2
| 3
| 5
| 7,3
| v= vе/(1 – W)
| м/с
| 0
| 1,4
| 2,9
| 4,3
| 7,1
| 10,4
| n4 = 7,76 с-1 ; РДmax = 525,3 кВт
|
|
кВТ
|
545,5
|
502,3
|
480,7
|
406,8
|
277,4
|
123,3
| хТе=хКек n2 Д4
| кН
| 112,1
| 102,6
| 83
| 66,3
| 14,2
| -1,3
| vе= enД
| м/с
| 0
| 1
| 1,9
| 2,9
| 4,8
| 6,8
| v= vе/(1 – W)
| м/с
| 0
| 1,4
| 2,7
| 4,1
| 6,9
| 9,7
|
n5 = 6,79 с-1 ; РДmax = 430 кВт
|
|
кВТ
|
365,4
|
336,5
|
322,3
|
272,5
|
185,8
|
82,6
| хТе=хКек n2 Д4
| кН
| 85,8
| 78,6
| 63,5
| 50,8
| 11
| -1
| vе= enД
| м/с
| 0
| 0,8
| 1,7
| 2,5
| 4,2
| 6
| v= vе/(1 – W)
| м/с
| 0
| 1,1
| 2,4
| 3,6
| 6
| 8,6
|
Разработка теоретического чертежа гребного винта
Теоретический чертеж гребного винта дает представление о его форме и размерах. Он изображается в двух проекциях. Проекция на плоскость, перпендикулярную к оси вращения, называется нормальной проекцией гребного винта; проекция на вертикальную плоскость параллельную оси винта, – боковой проекцией.
Определяется средняя ширина лопасти , мм.
С использованием bc рассчитывается максимальная ширина лопасти, мм:
Представление о форме ступицы дает рисунок. Диаметр ступицы в плоскости действия винта (do) определяется с использованием относительного диаметра:
Внутренняя поверхность ступицы сопрягается с поверхностью конусной части гребного вала. Сила упора винта на переднем ходу передается на вал через его коническую часть. Конусность вала и ступицы при шпоночном соединении между ними принимается равной:
=5 мм
Все размеры винта посчитаны в таблице: 7.1; 7.2; 7.3.
Таблица 7.1 Исходные данные
диаметр
| 1,6
| шаговое отношение
| 0,51
| шаг
| 0,82
| количество лопастей
| 4
| угол наклона
| 0
| относительный диаметр ступицы
| 0,2
| дисковое отношение
| 0,58
| радиус винта
| 0,8
| радиус ступицы
| 0,16
| средняя ширина лопасти
| 0,455
| коэффициент c
| 1,17
| bmax
| 0,532
| e0 отн
| 0,09
| er отн
| 0,007
| e0
| 0,072
| er
| 0,006
| длина ступицы
| 294,2
| диаметр ступицы
| 320
| Таблица 7.2 Спрямленный контур лопасти
r
| 0,16
| 0,24
| 0,32
| 0,4
| 0,48
| 0,56
| 0,64
| 0,72
| 0,8
| bвх
| 0,25
| 0,28
| 0,3
| 0,306
| 0,298
| 0,273
| 0,221
| 0,124
| 0
| bвых
| 0,155
| 0,177
| 0,198
| 0,217
| 0,234
| 0,248
| 0,257
| 0,25
| 0,107
| b
| 0,405
| 0,457
| 0,498
| 0,523
| 0,532
| 0,522
| 0,479
| 0,375
| 0
| be
| 0,142
| 0,16
| 0,174
| 0,183
| 0,207
| 0,231
| 0,229
| 0,188
| 0
| Таблица 7.3 Расчет координат точек проекции лопасти
Расчетные формулы
| Размерность
| Относительные радиусы
| 0,2
| 0,3
| 0,4
| 0,5
| 0,6
| 0,7
| 0,8
| 0,9
| 1
| r
| мм
| 0,16
| 0,24
| 0,32
| 0,4
| 0,48
| 0,56
| 0,64
| 0,72
| 0,8
| bвх
| мм
| 0,25
| 0,28
| 0,3
| 0,306
| 0,298
| 0,273
| 0,221
| 0,124
| 0
| bвых
| мм
| 0,155
| 0,177
| 0,198
| 0,217
| 0,234
| 0,248
| 0,257
| 0,25
| 0,107
| fi
|
| 0,684
| 0,498
| 0,387
| 0,315
| 0,265
| 0,229
| 0,201
| 0,179
| 0,162
| fi град
| град
| 39,19
| 28,53
| 22,17
| 18,05
| 15,18
| 13,12
| 11,52
| 10,26
| 9,28
| cos fi
|
| 0,775
| 0,879
| 0,926
| 0,951
| 0,965
| 0,974
| 0,98
| 0,984
| 0,987
| альфа1
| град
| 69,39
| 58,76
| 49,74
| 41,69
| 34,33
| 27,21
| 19,39
| 9,71
| 0
| альфа2
| град
| 43,02
| 37,15
| 32,83
| 29,56
| 26,96
| 24,72
| 22,55
| 19,58
| 7,564
| sin alfa1
| -
| 0,936
| 0,855
| 0,763
| 0,665
| 0,564
| 0,457
| 0,332
| 0,169
| 0
| sin alfa2
| -
| 0,682
| 0,604
| 0,542
| 0,493
| 0,453
| 0,418
| 0,383
| 0,335
| 0,132
| тангенс fi
|
| 0,356
| 0,254
| 0,196
| 0,159
| 0,133
| 0,115
| 0,101
| 0,09
| 0,081
| тангенс 90-fi
|
| 0,475
| 0,595
| 0,672
| 0,726
| 0,765
| 0,794
| 0,817
| 0,835
| 0,85
| e
| мм
| 58,7
| 52,1
| 45,4
| 38,8
| 32,2
| 25,5
| 18,9
| 12,2
| 5,6
| dвх
| мм
| 22,89
| 18,24
| 14,98
| 11,64
| 8,372
| 5,61
| 3,78
| 2,44
| 0
| dвых
| мм
| 11,15
| 9,378
| 7,718
| 6,208
| 5,152
| 4,08
| 3,024
| 2,44
| 0
| Yвх
| мм
| 23,48
| 19,8
| 15,89
| 12,03
| 6,44
| 4,08
| 1,89
| 1,22
| 0
| Yвых
| мм
| 17,61
| 14,07
| 9,988
| 5,432
| 2,576
| 2,04
| 1,512
| 1,22
| 0
| а1
| мм
| 134,7
| 189,8
| 230,8
| 255,4
| 265
| 252,3
| 210,8
| 120,6
| 0
| а2
| мм
| 97
| 133,6
| 164,9
| 192,5
| 215,3
| 232,3
| 243,8
| 240,1
| 105,6
| с1
| мм
| 180,5
| 156
| 132,7
| 110,4
| 87,5
| 68,1
| 47,5
| 24,3
| 0
| с2
| мм
| 113,7
| 99,4
| 86,4
| 74,6
| 65,8
| 59,9
| 54,1
| 46,8
| 17,2
|
Заключение
В процессе проектирования пропульсивного комплекса выполнили следующие задача: при заданных номинальных условиях загрузки и движения судна определили такие значения параметров геометрии и работы гребного винта при которых его к.п.д. будет максимальным.
Разработали теоретический чертеж гребного винта. Таким образом геометрия винта считается неизменной при всех возможных режимах эксплуатации судна.
Список литературы:
Кеслер А.А. Расчёт и анализ показателей пропульсивного комплекса судна: методические указания к выполнению курсовой работы /А.А.Кеслер – Н.Новгород: Изд-во ФГОУ ВПО «ВГАВТ», 2007. – с. Кеслер А.А. Альбом вспомогательных диаграмм для расчёта гребных винтов / А.А.Кеслер – Н.Новгород, 2012.- с. Васильев А.В. Гидродинамика судов внутреннего плавания, в 4 ч, ч.1 Расчет сопротивления движению судов внутреннего плавания: Учеб. пособие. 2-е изд. перераб. и доп. / А.В. Васильев, В.Н. Савинов, П.Н. Егоров. – Н. Новгород, НГТУ, 1996. – 147 с. Руководство по расчету и проектированию гребных винтов судов внутреннего плавания / Под. ред. А.М. Басина, Е.И. Степанюка – Л.: Транспорт, 1977. – 272 с. Руководство по расчету и проектированию гребных винтов судов внутреннего плавания / Под ред. А.М. Басина, Е.И. Степанюка – Л.: Транспорт, 1977. Приложение – 40 с. Шмаков В.М. Теория, устройство судов и движители: Методические указания / В.М. Шмаков; ВГАВТ. – Н. Новгород, 1995. – 62 с. Кеслер А.А. Оформление общепроектной и технологической документации в курсовых и дипломных проектах: Методические указания / А.А. Кеслер, Е.Г. Бурмистров. – Н. Новгород: ФГОУ ВПО «ВГАВТ», 2005. – 64 с.
|