работа. МУ_КР. Методические указания по выполнению курсовой работы Эксплуатационные расчты ходкости судов промыслового флота
 Скачать 7.07 Mb.
|
|
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ ФГБОУ ВО «КГТУ» Балтийская государственная академия рыбопромыслового флота ТЕОРИЯ И УСТРОЙСТВО СУДНА Методические указания по выполнению курсовой работы «Эксплуатационные расчѐты ходкости судов промыслового флота» для курсантов и студентов всех форм обучения по специальности 26.05.06 «Эксплуатация судовых энергетических установок» Калининград 2017 2 ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО РЫБОЛОВСТВУ ФГБОУ ВО «КГТУ» Балтийская государственная академия рыбопромыслового флота ТЕОРИЯ И УСТРОЙСТВО СУДНА Методические указания по выполнению курсовой работы «Эксплуатационные расчѐты ходкости судов промыслового флота» для курсантов и студентов всех форм обучения по специальности 26.05.06 «Эксплуатация судовых энергетических установок» Калининград 2017 3 УДК 629.12 АВТОРЫ – Герман Б.И., доцент кафедры теории, устройства судов и промышленного рыболовства Калининградского высшего инженерного морского училища Маков Ю.Л., доцент кафедры теории и проектирования судов Калининградского технического института рыбной промышленности и хозяйства Методические указания рассмотрены и одобрены на заседании кафедр теории, устройства судов и промышленного рыболовства Калининградского высшего инженерного морского училища и теории проектирования судов Калининградского технического института рыбной промышленности и хозяйства соответственно 26 апреля 1990г., протокол №8 и 27 апреля 1990г., протокол №5 РЕЦЕНЗЕНТЫ – кафедра судовых энергетических установок Калининградского высшего инженерного морского училища кафедра судовых энергетических установок Калининградского технического института рыбной промышленности и хозяйства 4 ОГЛАВЛЕНИЕ ВВЕДЕНИЕ ................................................................................................................................. 6 ОБЩИЙ ПЕРЕЧЕНЬ РЕКОММЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ............................................. 8 ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ ................................................................ 9 ВЫБОР ВАРИАНТА ЗАДАНИЯ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ....................... 12 СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ К КУРСОВОЙ РАБОТЕ ........................................................... 15 ЧАСТЬ 1. Расчѐт и построение ходовых и тяговых характеристик судна ........................ 17 Раздел 1. Расчѐт и построение ходовых и тяговых характеристик судна с гребным винтом фиксированного шага ............................................................................................................... 17 1.1 Расчѐт и построение паспортной диаграммы судна ....................................................... 17 1.2 Расчѐт и построение винтовых характеристик судна ..................................................... 18 1.3 Расчѐт и построение кривой предельной тяги судна ...................................................... 18 1.4 Расчѐты характеристик движительного комплекса на швартовном режиме заднего хода, при буксировке судна с застопоренным и свободно вращающимся гребным винтом. .... 19 Раздел 2. Расчет и построение ходовых и тяговых характеристик судна с гребным винтом регулируемого шага. ................................................................................................................ 21 2.1 Расчет и построение ходовых и тяговых характеристик судна с главной энергетической установкой, работающей при постоянной номинальной частоте вращения. ..................... 22 2.2 Расчѐт и построение ходовых характеристик судна при одновременном изменении шагового отношения и частоты гребного винта. .................................................................. 23 2.3 Расчѐты характеристик движительного комплекса с ВРШ на швартовном режиме переднего и заднего хода, с застопоренным гребным винтом. ........................................... 27 ЧАСТЬ 2. Решение эксплуатационных задач ходкости судов промыслового флота ........ 29 Раздел 3. Ходкость судна в стандартных условиях .............................................................. 29 3.1 Задачи, решаемые с помощью паспортной диаграммы судна ....................................... 29 3.2 Задачи, решаемы с помощью винтовых характеристик судна ...................................... 29 3.4 Задачи, решаемые с помощью характеристик швартовного режима заднего хода, застопоренного и свободно вращающегося гребного винта: ............................................... 30 3.5 Задачи, решаемые с помощью диаграммы предельной тяги судна с ВРШ .................. 31 3.6 Задачи, решаемые с помощью диаграммы загрузки главных двигателей на свободном ходу и в режиме траления ................................................................................................................. 31 3.7 Задачи, решаемые с помощью ходовых характеристик судна при одновременном изменении шагового отношения и частоты вращения гребного винта .............................. 31 3.8 Задачи, решаемые с помощью диаграмм располагаемой тяги ВРШ и загрузки двигателей на швартовном режиме переднего и заднего хода: ............................................................... 32 3.9 Задачи, решаемые по характеристикам движения с застопоренным ВРШ .................. 32 Раздел 4. Ходкость судна с учѐтом влияния эксплуатационных факторов ........................ 34 4.1 Учет изменения сопротивления движению судна. ......................................................... 34 5 4.2 Учета изменения гидродинамических характеристик гребного винта из-за обрастания лопастей. .................................................................................................................................... 35 4.3 Учет изменения располагаемой мощности главных двигателей под воздействием внешних условий. ..................................................................................................................................... 36 4.4 Статистическая оценка средней эксплуатационных факторов фактическая скорость судна. .................................................................................................................................................... 37 ПРИЛОЖЕНИЕ1……………………………………………………………………………..39 ПРИЛОЖЕНИЕ2……………………………………………………………………………..59 ПРИЛОЖЕНИЕ3……………………………………………………………………………..69 ПРИЛОЖЕНИЕ4……………………………………………………………………………..79 ПРИЛОЖЕНИЕ5……………………………………………………………………………..88 6 ВВЕДЕНИЕ Учебным планом специальности 26.05.06 «Эксплуатации судовых энергетических установок» предусмотрено выполнение курсовой работы как завершающего этапа изучения дисциплины «Теория, устройство судов и движители». С учетом профессиональной и отраслевой специфики темой курсовой работы выбраны «Эксплуатационные расчѐты ходкости судов промыслового флота». Курсовой работе предшествует освоение теоретического курса (разделы «Сопротивление движения судна» и «Судовые движители») и выполнение цикла лабораторных работ по определению гидродинамических характеристик гребных винтов фиксируемого и регулируемого шага. Целью курсового проектирования является подготовка студентов (курсантов) к изучению базового курса технической эксплуатации судовых энергетических установок и освоение ими практических навыков работы с судовой документацией, необходимой для грамотной эксплуатации движительного комплекса судна. Методические указания содержат общую часть, методические указания по отдельным заданиям курсовой работы и приложения с исходными данными и справочными материалами для расчѐтов. Общая часть начинается списком литературы, минимально необходимой для курсовой работы. Следует иметь в виду, что в литературе последних лет /1; 2; 6/ использована новая унифицированная система обозначений геометрических, кинематических и динамических характеристик ходкости, а в других источниках применяются традиционные обозначения. Студентам (курсантам) рекомендуется пользоваться новой системой обозначений. Чтобы облегчить чтение учебно-методической литературы, в работу включен перечень основных обозначений и сокращений. Методические указания по отдельным заданиям курсовой работы разделены на две части. Первая часть содержит рекомендации по расчѐтам ходовых и тяговых характеристик судов промыслового флота с гребными винтами фиксированного и регулируемого шага. На базе этих расчѐтов строятся диаграммы ходкости судна на свободном ходу и тралении. В отличие от других методических разработок в впервые предусмотрено определение параметров движительного комплекса в особых условиях эксплуатации: швартовный режим переднего и заднего хода, работа ВРШ на режиме «стоп», движение судна на буксире с застопоренным и свободно вращающимся гребным винтом. Расчѐты ВРШ сгруппированы отдельно для судов с главными энергетическими установками, работающими при неизменной номинальной частоте вращения, и для судов, на которых управление движительным комплексом осуществляется совместными вариациями частоты вращения и шагового отношения гребного винта. Во второй части предусмотрено решение эксплуатационных задач ходкости судна с применением построенных диаграмм. Первая группа задач относится к «стандартным» условиям эксплуатации (новое судно с чистым корпусом, на тихой глубокой воде, при осадке по КВЛ, чистый греной винт, стандартные значения температуры, давления и влажности воздуха, поступающего к главным двигателям). Вторая группа задач предполагает корректировку характеристик ходкости с учѐтом изменяющихся эксплуатационных факторов. Поскольку теоретическая оценка совместного влияния различных эксплуатационных факторов на ходкость судна затруднена, в заключение студентам (курсантам) предлагается сделать статистическую оценку величины средней эксплуатационной скорости по данным вахтенных журналов судна. Варианты заданий на курсовую работу кодируются: первой цифрой кода задаѐтся тип судна с ВФШ (приложение 1), второй цифрой – тип судна с ВРШ при n=Const (приложение 2), третьей цифрой – тип судна с ВРШ n=Vario (приложение 3). В табл. 1 приведены сто вариантов заданий для студентов(курсантов) заочного обучения. 7 Пояснительная записка к курсовой работе оформляется в соответствии со стандартами группы ЕСКД. Объѐм и содержание расчѐтно-графического материала оговариваются в методических указаниях к отдельным подразделам курсовой работы. Поскольку суммарная трудоѐмкость решения всех задач, предусмотренных в оглавлении, превышает фонд времени для самостоятельной работы по курсу «Теория, устройство судов и движители», объѐм конкретного задания на курсовую работу определяется ведущим преподавателем. В табл. 2 представлена форма бланка задания, в котором студенту (курсанту) указываются обязательные для выполнения части, разделы и подразделы согласно рубрикации в оглавлении настоящих методических указаний. По взаимному согласованию между преподавателем и студентом (курсантом) взамен стандартной курсовой работы может быть выполнено учебно-исследовательское задание в пределах программы курса «Теория, устройство судов и движители». 8 ОБЩИЙ ПЕРЕЧЕНЬ РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ Основная 1. Кулагин В.Д. Теория и устройство промысловых судов: Учебник. – 2-е изд., доп. И перераб. – Л.: Судостроение, 1986.- 392 с. 2. Кулагин В.Д., Герман Б.И., Маков Ю.Л. Практические расчѐты остойчивости, непотопляемости и ходкости промысловых судов. – Л.: Судостроение, 1982. – 1197 с. 3. Гидромеханика. Сопротивление движению судна. Судовые движители: Справочник по теории корабля // Под ред. Я.И. Войткунского: В З т. – Л.: Судостроение, 1985. – Т.1. – 768 с. Дополнительная 4. Кацман Ф.М., Дорогостайский Д.В. Теория судна и движители: Учебник. – Л.: Судостроение, 1979. – 280 с. 5. Артюшков Л.С., Ачкинадзе А.Ш., Румецкий А.А. Судовые движители: Учебник. – Л.: Судостроение, 1989. – 296 с. 6. Кацман Ф.М. Эксплуатация пропульсивного комплекса морского судна. - .: Транспорт, 1987. – 223 с. 7. Маков Ю.Л. Теория и устройство промысловых судов: Методические указания с контрольными заданиями для студентов-заочников высших учебных заведений по специальности 0525 «Судовые силовые установки» (с приложениями). – Калининград: КТИРПХ, 1986. – 99-54 с. 8. Горянский Г.С. Гидродинамический расчѐт гребного винта в насадке: Методическая разработка для студентов высших учебных заведений всех форм обучения по специальностям 14.01, 14.03: В 2 ч. – Калининград: КТИРПХ, 1983. – 112 с. 9. Флот рыбной промышленности: Временный справочник типовых судов. – Министерство рыбного хозяйства СССР. ЦПКТБ «Запрыба», Рига, 1985. – 250 с. 10. Стилуков Г.Д., Заикин Н.И., Яшин В.А. Паспортные диаграммы гребных установок промысловых судов. – М.: Пищ. пром-сть, 1978. – 112 с. 11. Ходовые и тяговые характеристики промысловых судов: Методическое руководство по расчѐту и практическому использованию // Под ред. Р.В. Кузьмина. – Л.: Судостроение, 1977. -327 с. 9 ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ Для обозначения каждого понятия в нижеследующем перечне используются два символа: первый относится к унифицированной Международной системе обозначений, второй (после запятой) – к традиционной системе обозначений. Геометрические характеристики гребного винта 4 D ; 2 0 А - площадь диска гребного винта, 2 м F ; е А - площадь спрямленной поверхности лопастей, 2 м ; / 0 А А е - дисковое отношение гребного винта; D – диаметр гребного винта, м; P; H – шаг сечения лопастей (шаг гребного винта), м; P/H; H/D – шаговое отношение гребного винта; Z; z – число лопастей гребного винта. Кинематические характеристики гребного винта 1 ; i i r - коэффициент влияния неравномерности поля скоростей на упор гребного винта; 2 ; i i Q - коэффициент влияния неравномерности поля скоростей на крутящий момент гребного винта; J; P - относительная поступь гребного винта; n – частота вращения гребного винта, об/с; t – коэффициент засасывания; v – скорость судна, м/с; S v - скорость судна, уз; a v P v - поступательная скорость гребного винта (скорость воды в диске винта), м/с; ; t w - коэффициент номинального попутного потока; n 2 ; - угловая скорость вращения гребного винта, 1 c ; 10 Динамические характеристики de De k к ; - коэффициент нагрузки гребного винта по тяге; ' ; kd k DT - коэффициент нагрузки гребного винта по упору; KQ; K2 - коэффициент крутящего момента гребного винта; 1 ; k k T - коэффициент упоры гребного винта; P D N P ; - мощность, потребляемая гребным винтом; N P e ; - буксировочная мощность судна, кВт; e S N P ; - мощность на выходном фланце двигателя, кВт; Q; M - крутящий момент на ступице гребного винта, кВт; R - полное буксировочное сопротивление судна, кН; TP R - агрегатное сопротивление трала, кН; T; P – упор гребного винта. кН; e e P T ; - тяга гребного винта, кН; p ; 0 - КПД гребного винта в свободной воде; g D ; - пропульсивный коэффициент; K H ; - коэффициент влияния корпуса; M S ; - коэффициент механических потерь при передаче мощности на гребной винт. Принятые сокращения БМРТ – большой морозильный рыболовный траулер; БСТ – большой тунцеловный сейнер; МРТР – малый рыболовный траулер рефрижераторный; МТЯ – малый тунцелов-ярусник; ПБ – плавучая база; ПСТ – посольно-свежьевой траулер; РТМС – рыболовный морозильный супертраулер; СРТМ – средний рыболовный траулер морозильный; СТР – сейнер-траулер рефрижераторный; ССТ – средний сейнер тунцеловный; ТР – транспортный рефрижератор; ТСМ – траулер-сейнер морозильный; 11 ВРШ – гребной винт регулируемого шага; ВФШ – гребной винт фиксированного шага. Авторы считают необходимым подчеркнуть различие в мощностях на фланце двигателя ( S P ), на ступице гребного винта ( D P ) и полезной (буксировочной) мощностью ( e P ) (см. рис. I). Следует отметить, что в соответствии с третьим законом Ньютона («действие равно противодействию») крутящий момент Q (а значит и мощность) в каждом месте валогребной линии могут рассматриваться в двух видах: – момент вращения, который создает двигатель, и – момент сопротивления вращению, который создает винт. Оба этих момента равны по величине и противоположны по направлению. Аналогично обстоят дела с мощностью. В каждом месте можно рассмотреть располагаемую мощность (ту, что дает двигатель) и потребляемую (ту, что потребляет винт). 12 ВЫБОР ВАРИАНТА ЗАДАНИЯ НА КУРСОВОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ Варианты заданий кодируются тремя цифрами. Первая цифр указывает порядковый номер судна с ВФШ в приложении I, вторая – порядковый номер судна с ВРШ при n=Const в приложении 2, третья – порядковый номер судна с ВРШ при n=Vario в приложении 3. Например, код 4.6.3 означает, что студент (курсант) должен выполнить расчеты ходкости для ПБ «Конституция СССР» (ВФШ), ТСМ «Орленок» (ВФШ при n=Const ) и БМРТ «Лучегорск» (ВРШ при n=Vario ). По усмотрению преподавателя из задания может быть полностью исключена группа задач, относящихся к тому или иному типу судна. Например, код 4.6.(-) означает, что расчеты ходкости выполняются только для судна с ВФШ (ПБ «Конституция СССР») и ВРШ (ТСМ «Орленок»). Студенты (курсанты) заочного обучения выбирают код варианта задания из табл. I по предпоследней и последней цифрам шифра зачетной книжки. Код варианта задания по возможности должен охватывать тип судна, на котором студент (курсант) проходил учебную практику или работает в настоящее время. Задание на курсовую работу выдается студентам (курсантам) на бланке по форме табл. 2, в котором указываются обязательные для выполнения части, разделы и подразделы согласно рубрикации в оглавлении настоящих методических указаний. (В табл.2 приведен пример для варианта задания 4.6.3). Студенты (курсанты) заочного обучения получают задание на курсовое проектирование в период первой лабораторно-экзаменационной сессии также на бланке по форме табл. 2. Если очная встреча с преподавателем невозможна, должны быть решены задачи в следующем минимально обязательном объеме: I.I; I.2; I.3; 2.I; 2.2; задачи раздела 3; 4.2; 4.3. Задачи раздела 4 «Ходкость судна с учетом влияния эксплуатационных факторов» решаются студентами (курсантами) дневного и заочного обучения применительно к одному типу судна из числа судов, определяемых кодом задания. Решение задачи 4.4 «статистическая оценка средней эксплуатационной скорости судна» студентами (курсантами) дневного обучения выполняется после 4-го семестра на основе вахтенных журналов судна учебно- плавательной практики. 13 Та бли ца I В ари ан ты з ада ни й для ст уде нт ов ( курс ан тов) з аоч ного обуче ни я Пос ле дн яя ц ифра ши фр а з ач ет ной к ни жк и 9 I. I 0. I 2. I.2 3. I0.3 4. I.4 5. I0.5 6. I.6 7. I0.7 8. I.8 9. I0.9 I0.I .I 0 8 I.9. I 2.2.2 3.9.3 4.2.4 5.9.5 6.2.6 7.9.7 8.2.8 9.9.9 I0. 2 .I 0 7 I. 8. I 2.3.2 3.8.3 4.3.4 5.8.5 6.3.6 7.8.7 8.3.8 9.8.9 I0. 3 .I 0 6 I. 7. I 2. 4.2 3.7.3 4.4.4 5.7.5 6.4.6 7.7.7 8.4.8 9.7.9 I0. 4 .I 0 5 I. 6. I 2.5.2 3.6.3 4.5.4 5.6.5 6.5.6 7.6.7 8.5.8 9.6.9 I0. 5 .I 0 4 I. 5. I 2.6.2 3.5.3 4.6.4 5.5.5 6.6.6 7.5.7 8.6.8 9.5.9 I0 .6 .I 0 3 I. 4. I 2.7.2 3.4.3 4.7.4 5.4.5 6.7.6 7.4.7 8.7.8 9.4.9 I0. 7 .I 0 2 I. 3. I 2.8.2 3.3.3 4.8.4 5.3.5 6.8.6 7.3.7 8.8.8 9.3.9 I0 .8. I0 1 I. 2. I 2.9.2 3.2.3 4.9.4 5.2.5 6.9.6 7.2.7 8 .9.8 9.2.9 I0. 9 .I 0 0 I. I . I 2.I0.2 3.I.3 4.I0.4 5.I.5 6.I0.6 7.1.7 8.I0.8 9.I.9 I0.I 0.I0 Пре дп ос ле дн яя ци фра ши фра за че тн ой к ни жк и 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Таблица 2 14 Форма бланка – задание на курсовую работу Министерство рыбного хозяйства РФ БАЛТИЙСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ РЫБОПРОМЫСЛОВОГО ФЛОТА Кафедра теории, устройства судов и промышленного рыболовства КАЛИНИГРАДСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ РЫБНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ И ХОЗЯЙСТВА Кафедра теории и проектирования судов ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ «Эксплуатационные расчеты ходкости судов промыслового флота» Курсант группы ________ ________________________________ (ф.и.о.) Студент группы ________ ________________________________ Код варианта задания Номера обязательных задач (согласно рубрикации в оглавлении методических указаний) Ч а с т ь I Ч а с т ь II раздел I Раздел 2 Раздел 3 Раздел 4 4.6.3 I.I; I.2; I.4 2.I; 2.2; 2.3 3.I ÷3.7 4.I ÷ 4.4 Дополнительные условия 1. Задачи 4.I ÷ 4.3 раздела 4 решить применительно к ТСМ «Орленок» тип судна 2. Статистическую оценку средней эксплуатационной скорости судна (задача4.4) выполнить для судна практики БМРТ «Эхолот» тип судна 3. Дата сдачи завершенной курсовой работы _____________________ число, месяц, год Задание выдал ________________________________ (ф.и.о преподавателя) Калининград 2016 15 СПРАВОЧНЫЕ ДАННЫЕ К КУРСОВОЙ РАБОТЕ Исходные и справочные данные сгруппированы в приложениях настоящим методическим указаниям. В приложениях 1 ÷ 3 собраны характеристики движительного комплекса трех групп судов промыслового флота соответственно с гребными винтами фиксированного шага, гребными винтами регулируемого шага при n=Const , гребными винтами регулируемого шага при n=Vario. Каждая группа содержит необходимые сведения о корпусе, гребном винте, коэффициентах взаимодействия винта и корпуса и главных двигателях десяти серийных судов промыслового флота. Буксировочное сопротивление судна приводится для осадки в грузу на тихой воде со свежеокрашенным корпусом. Геометрические характеристики гребных винтов и характеристики главных двигателей сообщаются применительно к головным судам серий согласно справочнику /7/. Коэффициенты взаимодействия гребного винта с корпусом судна t w , t приведены в табличной форме. В дополнение к характеристикам движительного комплекса добывающих судов приведены сведения об агрегатном сопротивлении соответствующих рыболовных тралов. В приложении 4 собраны диаграммы и номограммы для определения гидродинамических характеристик гребных винтов регулируемого шага открытых и в направляющих насадках. (Учитывая разнообразие геометрических характеристик гребных винтов фиксированного шага отечественных и зарубежных серий, применяемых на судах промыслового флота, авторы отказались от тиражирования многочисленных расчетных диаграмм и привели кривые действия T k – J и 10KQ – J соответствующих гребных винтов в табличной форме непосредственно в справочных данных приложения I). Кривые действия четырехлопастных открытых ВРШ удалось представить в виде компактных обобщающих номограмм (первая часть приложения 4). Подробное описание номограмм приведено в справочнике /2/. Номограммы различаются дисковым отношение гребных винтов: 0 / А А е = 0,40; 0,55; 0,70. Пользование номограммами допустимо в расчетах ходкости всех судов с открытыми ВРШ (приложение 3), однако, в необходимых случаях нужно вносить коррективы в связи с несовпадением фактических значений параметров Z, 0 / А А е с указанными на номограммах. В частности для судов с трехлопастными гребными винтами использование номограмм четырехлопастных винтов в расчетах свободного хода не требует корректив, а на скоростях траления должно сопровождаться снижением располагаемой тяги винта или увеличением потребной мощности двигателей на 2-3%. Если фактическое дисковое отношение гребного винта отличается от «диаграммного», то потребную мощность двигателей следует изменять. Рост 0 / А А е на 0,1 вызывает снижение КПД примерно 1.5-2.0%. Вторая часть приложения 4 представляет расчетные диаграммы гребных винтов регулируемого шага в направляющих насадках, установленных на судах, указанных в приложении 2. В традиционной форме представлены кривые действия T k – J; 10KQ – J для двух моделей винтов с параметрами z = 4 0 / А А е = 0,57; P k/D = 0.9; 1,1. Несовпадение числа лопастей у отдельных гребных винтов с «диаграммным» значением может быть учтено также, как и для открытых ВРШ. Приложение 5 содержит диаграммы для расчета гидродинамических характеристик гребных винтов фиксированного и регулируемого шага на режимах реверса (ВФШ при z = 3; 0 / А А е = 0.50 и открытые ВРШ при z = 4 0 / А А е =0.58; P k/D = 0.9). Диаграммы нужны для 16 решения группы задач, объединенных в подразделах 1.4 и 2.3 (см. оглавление), однако, охватывают небольшую группу судов с гребными винтами, имеющими близкие к указанным геометрические характеристики. Основными геометрическими параметрами, определяющими гидродинамические характеристики винта при реверсе, являются шаговое и дисковое отношения. Если при заданном шаговом отношении фактическое дисковое отношение гребного винта больше «диаграммного», то в первом приближении гидродинамические коэффициенты m p T K k KQ k , , , следует увеличивать на 1% на каждую 0.01 отклонения величины 0 / А А е Целесообразность включения в задание на курсовую работу подразделов 1.4 и 2.3 определяется в отдельном случае ведущим преподавателем. 17 ЧАСТЬ 1. Расчѐт и построение ходовых и тяговых характеристик судна Раздел 1. Расчѐт и построение ходовых и тяговых характеристик судна с гребным винтом фиксированного шага Ходовые качества судна с ВФШ наиболее полно представляются в виде паспортных диаграмм, на которых взаимно согласовываются скоростные, тяговые и энергетические характеристики корпуса, гребного винта и главных двигателей. Расчѐт и построение паспортной диаграммы является содержанием подраздела 1.1. Для эксплуатационных расчѐтов ходкости приѐмотранспортных и перерабатывающих судов могут быть построены ходовые характеристики в сокращѐнном объѐме, в частности, винтовые характеристики или диаграммы зависимости мощности, потребляемой гребным винтом, и его частоты вращения от скорости судна (подраздел 1.2). В отдельных ситуациях, например, при использовании судна в качестве буксировщика, необходимо иметь кривую предельной тяги судна (если отсутствует паспортная диаграмма). Расчѐт этой кривой приводится в подразделе 1.3. В подразделе 1.4 выполняются расчѐты, относящиеся к особым режимам работы движительного комплекса. При снятии судна с мели должны быть известны нагрузка двигателей по мощности и располагаемая тяга судна, работающего на задний ход. Если судно потеряло ход и движется на буксире, полезно знать ответ на вопрос: следует ли застопорить валопровод и дать возможность гребному винту свободно вращаться? Далее следуют основные указания к расчѐтам по каждому из подразделов. 1.1 Расчѐт и построение паспортной диаграммы судна Описание и порядок построения паспортной диаграммы судна с ВФШ приведены в справочнике /2 параграф 5.2. Необходимые сведения о буксировочном сопротивлении корпуса, гидродинамических коэффициентов гребного винта, коэффициентах взаимодействия гребного винта и корпуса, характеристиках главного двигателя берутся из приложения 1. Для расчѐта паспортной диаграммы, а также винтовых характеристик и кривой предельной тяги (подразделы 1.2, 1.3) предварительно по данным приложения 1 строятся кривые действия гребного винта в свободной воде T DT Q T Q T K I K K I K I K I k / ; * 2 / * ; 10 ; 0 (1) и коэффициенты взаимодействия винта и корпуса судна ). ( ); ( ); ( I f t i f W I f K T DE Далее следует довольно громоздкий расчѐт кривых полезной тяги ) ; ( S E n T и потребляемой мощности ) ; ( S S n P . Избавляя студентов (курсантов) от рутинных вычислений, составители проделали эту работу и протабулировали результаты в приложении 1. Поэтому приводимая ниже последовательность расчѐта кривых ) ; ( S E n T и ) ; ( S S n P даѐтся только для случая справки, /7/. I (задаѐм шагом 0,1 от нуля до поступи нулевого упора); ) ( ); ( ); ( ); ( I f t I f W I f K I f K T Q T - по кривым действиям гребного винта (I); n=(0,3- 1,0)n (задаѐм ряд «круглых» значений с шагом – 0.1, варьируем при каждом заданном значении , 60 / n n C S C Q S C T E T C S D n K P D n t K T W D In с / 2 ; ) 1 ( ); 1 ( 514 0 / , / 00 5 43 2 18 Все остальные кривые, представленные на паспортной диаграмме получают прямым построением. Для построения кривой предельной располагаемой мощности по верхней ограничительной характеристике используются формулы , / ) / 1 ( 5 0 ; / * H H SH S H SH S n n n n P P n n P P (2) первая из которых относится к двигателям внутреннего сгорания бенаддува, вторая – с газотурбинным наддувом на участке т<0>97n H . На участке больше, чем 0.97 мощность двигателя с газотурбинным наддувом принимается равной номинальному значению Ps H (индекс «н» относится к номинальным значениям частоты вращения и мощности двигателя). Результаты расчѐтов представляются в виде находящихся в графической связи диаграмм полезной тяги и мощности. 1.2 Расчѐт и построение винтовых характеристик судна Необходимо построить винтовые характеристики P D =f(n) для режима свободного хода и швартовного режима переднего хода, а также зависимость скорости свободного хода от частоты вращения гребного винта. Расчѐты зависимостей свободного хода сводятся в общую таблицу (табл. 11,12): v S (задаѐм в требуемом диапазоне); ) ( ; 514 , 0 Vs f R Vs - приложение 1; ); ( ; / * Kde f W T D V K T DE t=f(Kde) – по кривым действиям гребного винта, (1) Va=V91-Wt); T=R/(1-t); ); /( 60 ); ( ); ( ; / * 0 DJ iVa n Kdt f Kdt f J T D V K a Dt S S Va T Pd Ps 0 / * / Расчѐт винтовой характеристики на швартовном режиме: (задаѐм в диапазоне от 0.3 H до H ); ) / ( 60 / с об i n C 3 C n ; KQшв=f(i=0) – см. формулу (1); Psшв= / 2 5 3 S D n KQвQ Результаты расчѐтов объединяются на общей диаграмме Ps=f(n); Psшв=f(n) и Vs=f(n), на которую так же наносится верхняя ограничительная характеристика главного двигателя согласно формуле (2). 1.3 Расчѐт и построение кривой предельной тяги судна Задаваясь несколькими значениями частоты вращения гребного винта от n шв до n н , можно подсчитать предельную тягу, развиваемую гребным винтом из условия полного использования располагаемой мощности главного двигателя согласно (2). Допустимая частота вращения гребного винта на швартовах определяется графическим решением уравнения в/пн) пшв/пн)(пш 1 ( * 5 0 / D * шв KQшQ 2 шв 5 3 Psh n Ps S Последовательность расчѐта кривой предельной тяги: 19 n=n шв /n н (задаѐм); ; ); / 00 ( 60 / 2 c C n c i n n Ps=f(n) – формула (2); ; 2 / 5 3 D n P K C S S Q I=f ) ( Q K ; ) ( ); ( ); ( I f t I f W I f K T T - см. зависимости (1); ) 1 ( ); 1 ( 514 0 / 4 2 D n t K T W IAD c T Epred T S Если расчѐтным режимом был движителя был режим траления, то для получения кривой тяги со скоростей свободного хода, надо при n н задаться несколькими значениями поступи I больше, чем поступь на тралении, и повторить расчѐт (см. /7/, табл. 14) Наряду с предельной тягой Т е пред вычисляется избыточная тяга Т е изб = Т е пред – R. Результаты расчѐта представляются в виде совмещенных на одной диаграмме кривых ) ( ); ( ); ( S Eииз S S Eппре f T f R f T 1.4 Расчѐты характеристик движительного комплекса на швартовном режиме заднего хода, при буксировке судна с застопоренным и свободно вращающимся гребным винтом. В гидродинамических расчѐтах гребного винта, связанных с режимами реверса, необходимо учитывать следующие особенности (см. /3/ параграф 50, 51). Взаимодействие гребных винтов с корпусом судна в режимах реверса значительно сложнее, чем на установившемся переднем ходу, однако, в расчѐтах предполагают, что коэффициенты взаимодействия при реверсе равны их значениям на соответствующих установившихся режимах движения. При этом допускают, что коэффициент попутного потока W Т определяется лишь направлением движения судна. При движении судна вперѐд W Т принимают таким же, как при установившемся переднем ходе с той же скоростью, а при движении назад – как при установившемся заднем ходе. Коэффициент засасывания t при положительном упоре винта полагают равным коэффициенту засасывания на переднем ходу, при отрицательном упоре засасывание принимают равным нулю (в частности, во всех задачах подраздела 1.4) Обычная форма гидродинамических характеристик гребного винта применяемая для режимов установившегося движения переднего и заднего хода в виде зависимостей коэффициентов K T и K Q от поступи приемлема лишь для части режимов, поскольку n->0 эти коэффициенты стремятся к бесконечности. Поэтому дополнительно вводят коэффициенты К Р = 2 2 / D T A и 3 2 / D Q K A m , графики изменения которых строят в зависимости от обратной поступи 1/I=nD/ А В соответствии с правилами технической эксплуатации частота вращения главного двигателя, работающего при реверсировании на винт фиксированного шага, не должна превышать 75-80% от номинальной. При снятии судна с мели (швартовный режим заднего хода) работа двигателя должна исключать его перегрузку по тепловым и механическим напряжениям и не выходить за ограничительную характеристику. Эти условия выполняются, если частота вращения двигателя не превышает допустимого значения n=(0,6/0,7)n H Соответственно этому значению определяется предельная раполагаемая тяга гребного винта на швартовном режиме заднего хода, а вся область работы движительного комплекса при этом располагается в интервале n=(0,6/0,7)n H В нижеследующих расчетных схемах фигурирует множитель а=(А Е /А О )/(A E /A O )g, корректирующий гидродинамические коэффициенты гребного винта в связи с отклонением фактического дискового отношение от «диаграммного». 20 1.4.1 Последовательность расчѐта кривой располагаемой тяги и винтовой характеристики на швартовном режиме заднего хода: n= (0,3 ÷ 0,7) (задаем с шагом 0,1); ; -приложение 5, рис. II.5.I, a и б; 1.4.2. Последовательность расчета сопротивления застопоренного винта и момента для удержания винта в застопоренном положении: - -приложение 5, рис. II.5.I, в и г; нижняя часть диаграмм; – приложение 1; 1.4.3.Последовательность расчета сопротивления и частоты вращения свободно вращающегося гребного винта. Предварительно вычисляется момент ил трения в свободно вращающемся валопроводе Дальнейший расчет проводится в табличной форме. (задаем с шагом 1 уз); -см. зависимости (1); - приложение 5, рис. 2.5.1 г) – приложение 5, рис. 2.5.1 в) Результаты расчетов по подразделу 1.4 представляются в виде трех диаграмм. На первой приводятся кривая располагаемой тяги и винтовая характеристика швартовного режима заднего хода; на второй – зависимости сопротивления застопоренного винта и момента удержания винта в застопоренном положении от скорости судна на третьей-зависимости сопротивления и частоты вращения n свободно вращающегося гребного винта от скорости судна. 21 Раздел 2. Расчет и построение ходовых и тяговых характеристик судна с гребным винтом регулируемого шага. Диаграммы ходкости, получившие распространение на судах с ВРШ, можно условно классифицировать по нескольким признакам, а именно: - в зависимости от формы представления диаграммы: в координатах здесь часовой расход топлива на главные двигатели, – угол разворота лопастей ВРШ от положения «стоп» или конструктивного шага , ВУШ – показания выносного указателя шага винта); - в зависимости от режима работы судна: диаграммы тяги, мощности и часового расхода топлива в различных координатных формах для эксплуатационных расчетов свободного хода, траления и хода, вращение винта в режиме «стоп», движение на буксире с застопоренным или свободно вращающимся винтом); - по способу изменения мощности, потребляемой гребным винтом: зависимости тяги и мощности от скорости свободного хода или траления, полученные за счет изменения шагового отношения (P/D=vario ) при неизменной номинальной частоте вращения гребного винта ( : те же зависимости, полученные за счет одновременного изменения P/D =vario и n=vario; - по способу изменения мощности, подводимой к гребному винту от главной энергетической установки: зависимости , построенные для нескольких значений мощности, полученных за счет вариаций кинематической схемы установки при неизменной номинальной частоте вращения гребного винта (например, включение одного или двух главных двигателей двухмашинной дизель – редукторной установки, уменьшение мощности на винт при включении отбора мощности на валогенератор); зависимости , построенные для нескольких пар значений мощности и частоты вращения двигателя, соответствующих его работе по верхней ограничительной характеристике. Исходя из состава судов современного промыслового флота и особенностей их движительных комплексов, курсовой работой охватываются наиболее употребительные расчетные схемы. В подразделении 2.1 ходу и тралении для современных судов с энергетическим установками, работающими с отбором мощности на валогенераторы, т.е. при (Приложение2). Суда «первого» поколения с ВРШ (приложение 3) не имели отбора мощности на валогенераторы. Одновременные вариации шаговым отношением и частотой вращения гребного винта позволяли оптимизировать работу движительного комплекса по минимуму потребляемой мощности или часовому расходу топлива . В подразделе 2.2 студенты (курсанты) выполняют расчет характеристик свободного хода судна в координатах при различных шаговых отношениях ВРШ. (Заметим, что при наличии универсальной диаграммы двигателя эти характеристики могут быть переработаны в диаграммы часового расхода топлива в соответствии с выражением где - удельный эффективный расход топлива). В подразделе 2.3 объединены расчеты и построения, относящиеся к особым режимам работы ВРШ (швартовный режим переднего и заднего хода, движение на буксире с застопоренным винтом). Эти расчеты аналогичны расчетам, выполненным в подразделе 1.4, но не дублируют их, поскольку отражают особенности ВРШ, обеспеченные вариациями шагового отношения. 22 2.1 Расчет и построение ходовых и тяговых характеристик судна с главной энергетической установкой, работающей при постоянной номинальной частоте вращения. Все рыболовные траулеры, представленные в приложении 2, оснащены движительными комплексами с гребными ВРШ в направляющих насадках, расчетные диаграммы которых приведены в приложении 4 на рис. П.4.4 и рис. П 4.5. Специфика гидродинамических расчетов гребных винтов в направляющихся насадках /8/, /3/ учитывается следующими соотношениями: ); 1 /( ); 1 /( ); 1 ( 514 , 0 * T E T TT S А T T t T T W / ; * ; * 2 1 T T t a t W a W D T T TT Здесь W T – коэффицент попутного потока открытого гребного винта за корпусом судна; W TT – коэффициент попутного потоко при взаимодействии комплекса винт-насадка с корпусом судна; а 1 =0,7 – коэффициент пропорциональности; T E =R+R TP – полезная тяга комплекса; T T =T+T D – упор комплекса винт-насадка; T – упор гребного винта; T D – упор насадки; t=1-(T E /T T ) – коэффициент засасывания комплекса; ; t Т =1-(T E /T T ) – коэффициент засасывания открытого гребного винта; а2=0,7 – коэффициент пропорциональности; K TT =T T / 4 2 D n - коэффициент упора комплекса винт-насадка; ) ; / ( I D P f - коэффициент засасывания насадки (табл. 3). Таблица 3 Коэффициент засасывания насадки В приложении 2 даны значения коэффициентов взаимодействия W T и t для открытого гребного\винта, работающего в тех же условиях, что и комплекс-насадка. Переход к величинам W TТ и t T выполняется с помощью коэффициентов пропорциональности а 1 и а 2 Все необходимые ходовые и тяговые характеристики судна могут быть получены, если предварительно рассчитать и построить вспомогательную диаграмму потребной тяги ) / ; ( D P T S E и потребляемой мощности ) / ; ( D P P S S заданного ВРШ (см. рис. 2). Последовательность расчѐта вспомогательной диаграммы: P/D=0,5/1,5 (задаѐм с шагом 0,2); I (задаѐм с шагом 0,2 в диапазоне от I=0 до поступи нулевого упора (K TT =0), варьируем при каждом шаговом отношении; K TT =f(P/D;I;P K /D); K Q =f(P/D;I;P K /D) – по расчѐтным диаграммам приложения 4; S C Q S D n K P / 2 5 3 ) ; / ( ; 4 2 I D P f D n K T TT T - табл.3; T=T T /(1+v); ); ( ; / ; DT T A DT A K f W T D K InD ) ( DT K f t - приложение 2; ; 514 , 0 * ) 1 /( 1 T A S w a Шаговое отношение, P/D Относительная поступь, I 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 0,5 0,62 0,45 0,28 0,11 0 - - - - - 0,7 0,80 0,65 0,51 0,37 0,23 0,11 0 - - - 0,9 0,94 0,81 0,67 0,53 0,40 0,28 0,14 0,02 - - 1,1 0,99 0,87 0,75 0,64 0,52 0,41 0,30 0,20 0,09 - 1,3 1,00 0,91 0,81 0,71 0,60 0,51 0,40 0,31 0,22 0,125 1,5 1,00 0,92 0,82 0,73 0,63 0,55 0,46 0,38 0,30 22 23 T E =T T (1-a 2 t). 2.1.1 Построение диаграммы предельной тяги судна. Диаграмма предельной тяги (/2/, рис. 5.21) представляет зависимости располагаемой тяги и шагового отношения ВРШ от скорости судна при различных вариантах включения кинематической схемы главной энергетической установки, указанных в табл.4. Задавшись величиной располагаемой мощности Ps из таюл.4, прочерчивают горизонтальную прямую в нижней части вспомогательной диаграммы (см.рис.2), отмечают точки еѐ пересечения с кривыми потребляемой мощности ) / ; ( D P P S S и проектируют их по вертикали на соответствующие кривые располагаемой тяги ) / ; ( D P T S E . По полученным точкам на отдельной диаграмме строят кривые Te=f(Vs) и P/D=f(Vs) при заданном значении Ps. Аналогичные построения на той же диаграмме повторяют для других значений Ps из табл.4. По заданию преподавателя дополнительно может быть построена кривая предельной тяги судна для случая отказа механизма изменения шага, когда лопасти ВРШ фиксируются при конструктивном шаговом отношении Pk/D, валогенераторы отключаются и гребной винт работает в режиме ВФШ (см 1.3). Такое построение позволяет сравнить тяговые характеристики ВФШ и ВРШ при прочих равных условиях. 2.1.2 Построение диаграммы загрузки главных двигателей на свободном ходу в режиме траления. Диаграмма представляет зависимости потребной мощности и скорости судна от шагового отношения ВРШ на свободном ходу с заданным буксировочным сопротивлением R и в режиме траления с заданным агрегатным сопротивлением трала R TP (приложение 2). Построив в верхней части вспомогательной диаграмма (см.рис.2) кривые R(Vs) и R+R TP =f(Vs), отмечают точки пересечения с кривыми потребной тяги T E =(Vs;P/D) и проектируют их на соответствующие кривые потребляемой мощности ) / ; ( D P P S S . По полученным точкам на отдельной диаграмме строят кривые Ps(P/D) и Vs(P/D) для свободного хода и траления. Значения потребляемой мощности Ps, снятые со вспомогательной диаграммы, должны быть откорректированы с учѐтом отклонений числа лопастей z и дискового отношения гребного винта Ae/Ao от «диаграммных» значений (см. «Справочные данные к курсовой работе»). 2.2 Расчѐт и построение ходовых характеристик судна при одновременном изменении шагового отношения и частоты гребного винта. В принципе возможно построение универсальной паспортной диаграммы судна с ВРШ, устанавливающей связь между мощностью двигателей, частотой вращения, шаговым отношением винта, скоростью судна и расходом топлива на главный двигатель в различных условиях плавания, т.е. на свободном ходу при различном буксировочном сопротивлении судна и тралении с тралами различного агрегатного сопротивления /10/. Однако их построение громоздко, относящихся к конкретным режимам работы судна, например, к свободному ходу с заданным водоизмещением или тралению с заданным тралом (/2/ рис. 5.25; 5.26; 5.28). Ходовые характеристики представляют собой семейство характеристик Ps(n) при P|D=const, пересечѐнных семейством кривых Ps(n) при Vs=const. Верхней границей диаграммы является ограничительная характеристика двигателя (формула (2) п.1.1.). Процедура расчѐта характеристик в координатах Ps n одинакова для свободного хода и режима траления. Различие состоит только в выборе диапазона скоростей, в котором 24 выполняется расчѐт, и значения потребной тяги гребного винта Te. В первом случае назначаются скорости, характерные для свободного хода, во втором – для режима траления с заданным тралом. Соответственно в первом случае потребная тяга винта равна буксировочному сопротивлению (Te=R), а во втором – сумме буксировочного сопротивления судна и агрегатного сопротивления трала (Te=R+Rтр). В курсовой работе студенты(курсанты) должны выполнить расчѐт и построение характеристик свободного хода. Вспомогательная диаграмма 25 Таблица 4 Варианты включения энергетической установки Тип судна Вариант включения судовой установки Располагаемая мощность Ps, кВт 1 2 3 1.СТР «Альпинист» Главный двигатель Главный двигатель и генератор Главный двигатель и валомотор 970 670 1140 2.БМРТ «Пулковский меридиан» Один главный двигатель Два главных двигателя Два главных двигателя и валогенератор Два главных двигателя и два валогенератора 2210 4420 2820 1220 3.РТМС «Горизонт» Один главный двигатель Два главных двигателя Два главных двигателя и валогенератор Два главных двигателя и два валогенератора 2575 5150 3550 1950 4.БМРТ «Прометей» Нагрузка двигателя 100% Нагрузка двигателя 90% Нагрузка двигателя 80% Нагрузка двигателя 50% 2855 2570 2285 1470 5.ПСТ «Баренцево море» Нагрузка двигателя 100% Траление Переход на промысел Переход с промысла 1620 900 1340 1365 6.ТСМ «Орлѐнок» Один главный двигатель Два главных двигателя Два главных двигателя и валогенератор 882 1764 1124 7.РТМС «Спрут» Один главный двигатель Два главных двигателя Два главных двигателя и валогенератор Два главных двигателя и два валогенератора 2650 5300 3350 1300 8.БМРТ «Иван Бочков» Главный двигатель Главный двигатель и валогенератор 3830 2630 9.РТМС «Моонзунд» Один главный двигатель Два главных двигателя Два главных двигателя и валогенератор Два главных двигателя и два валогенератора 2650 5300 3800 2300 1 2 3 26 10.РТМС «Антарктида» Один главный двигатель Два главных двигателя Два главных двигателя и валогенератор Два главных двигателя и два валогенератора 2575 5150 3550 1950 27 Исходные данные для расчѐта ходовых характеристик выбираются из приложения 3, гидродинамические коэффициенты гребного вита определяются по номограммам приложения 4. Номограммы для четырѐх лопастей ВРШ отличаются дисковым отношением Ае/Ао=0,40; 0,55; 0,70. На каждой из них изображены зависимости ) ; ; / ( I D P K K T ) ; ; / ( I D P K K Q , где - угол поворота лопастей ВРШ от положения конструктивного ага Pk. Номограмма состоит из двух прямолинейных шкал KT и KQ, двух бинарных полей Pk/D-I и бинарного поля Pk/D- . Пример пользования номограммами показан на рис. П.4.1 для случая Pk/D=0,9; I=0,4; 5 . Для этого случая T K = 0,174, а Q K =0,021. Последовательность расчѐта характеристик свободного хода в координатах Ps-n (см. табл. 5.9): S (задаѐм в требуемом диапазоне); =0,514 S ; R=f( S ) – приложение 3; ) ( ); ( ; / * DE DE T DE K f t K f W R D K - приложение 3; мин об n n W t R T H T A / , ) 1 / 3 0 ( ); 1 ( ); 1 ( (задаѐм 5-6 «круглых» значений, варьируем для каждого значения S ; / ; / ; 60 / 4 2 D n T K D n I n n C T C A C ) / ; / ; ; ( 0 A A D P I K f E K T - номограмма приложения 4; ) / ; / ; ; ( 0 A A D P I f K E K Q - та же номограмма; По найденным значениям S P и строится промежуточная диаграмма ) ( f P S при n=const и S =const. На диаграмме проведена линия, соединяющая точки со значениями S P и n, принадлежащими верхней ограничительной характеристике двигателя. Для удобства практических расчѐтов промежуточная диаграмма приводится к окончательной редакции в координатах S P - n при const с линиями постоянных значений частоты вращения n=const, полученные точки сносят по горизонтали ( S P =const) на соответствующие ординаты n=const диаграммы S P - n и одноимѐнные точки соединяют плавными линиями. Аналогично переносят с промежуточной на итоговую диаграмму линию, соответствующую верхней ограничительной характеристике двигателя. 2.3 Расчѐты характеристик движительного комплекса с ВРШ на швартовном режиме переднего и заднего хода, с застопоренным гребным винтом. К числу важнейших эксплуатационных достоинств ВРШ относится возможность остановки и реверса судна без остановки и реверса двигателя и винта разворотом лопастей в положение нулевого и отрицательного упора. Поскольку при этом направление вращения ВРШ остаѐтся неизменным, его характеристики описываются обычными коэффициентами K T и K Q «Круговые» диаграммы ВРШ, представленные в приложении 5, относятся к открытому гребному винту с параметрами z=4; Ае/Ао=0,58; Pk/D=0,7. Поэтому все расчѐты настоящего подраздела выполняются для назначенного заданием судна приложения 3, поскольку все суда этой группы оборудованы открытыми ВРШ. Пренебрегая возможным несовпадением числа лопастей z, вводят множитель а=(Ае/Ао)/ (Ае/Ао)g, корректирующий гидродинамические коэффициенты гребного винта в связи с отклонением фактического дискового отношения от «диаграммного». 28 2.3.1 Расчѐт и построение диаграмм располагаемой тяги и загрузки двигателей на швартовном режиме переднего и заднего хода (включая режим «стоп» при шаге нулевого упора Kt=0; I=0). Последовательность расчѐта располагаемой тяги и потребной мощности на швартовном режиме одинакова для переднего и заднего хода. Учитывая две особенности: коэффициент засасывания на заднем ходу t=f(K DE =0) принимается по данным приложения 3, а на заднем ходу t=0; как видно из приложения 5, при P/D>0 Kt>0 Te>0, а при перекладке лопастей назад P/D<0 Kt<0 и тяга винта становится отричательной, По результатам расчѐта строится папортная диаграмма швартовного режима (раздельно для переднего и задего хода), объединяющая на общей координатной оси n (об/мин) диаграмму располагаемой тяги Te=f(n) при P/D=const(верхняя часть) и диаграмму загрузки двигателя Ps=f(n) при P/D=const(нижняя часть). Область допустимой совместной работы ВРШ и двигателя на швартовах очерчивается верхней ограничительной характеристикой. 2.3.2 Расчѐт сопротивления застопоренного винта и момент для удержания винта в застопоренном состоянии. В отличии от ВРШ при буксировке судна с застопоренным ВРШ возникает вопрос, в какое лучше положение развернуть лопасти, при конструктивном шаге Pk/D или шаге нулевого упора P/D=0? Ввиду отсутствия «круговых» диаграмм ВРШ в координатах Kp-1/I; Km/1-I зададимся ориентировочными значениями вспомогательных коэффициентов упора Kp и момента Км: - при Pk/D : Kp 0,156; Km 0,026 - при P/D = 0: Kp 0,22; Km 0,005. Последовательность расчѐта: 10 / 2 S уз. (задаѐм с шагом 2 уз.); S 514 , 0 R=f( S ) – приложение 3; R D K DE / ; Wt=f(Kde) – приложение 3; ) 1 ( T A W ; 3 2 3 2 3 ; D K Q D K T A m B A P B Результаты расчѐта представляются на общем графике: Тз.в.=f( S ) и Qз.в.=f( S ) для двух шаговых отношений Pk/D и P/D=0. 29 ЧАСТЬ 2. Решение эксплуатационных задач ходкости судов промыслового флота Раздел 3. Ходкость судна в стандартных условиях Перед выполнением заданий раздела рекомендуется изучить материал 5.2.3 5.3.3 справочника /2/. Задачи для судов с ВРШ 3.1 Задачи, решаемые с помощью паспортной диаграммы судна: - определить соответствие гребного винта главному двигателю при заданном буксировочном сопротивлении R( S ). - определить полную скорость судна при заданном буксировочном сопротивлении R( S ). - определить скорость судна и нагрузку на двигатель по мощности, если задана частота вращения гребного винта n=0,75n H - определить частоту вращения и нагрузку главного двигателя на среднем ходу ( S =8уз.). - определить наибольшую скорость буксировки однотипного судна, соответствующую мощность и частоту вращения главного двигателя. - определить избыточную тягу судна на среднем ходу T Eизб - определить буксировочный КПД при буксировке однотипного судна. - определить пропульсивный коэффициент судна на полном и среднем ходу. - определить предельную тягу гребного винта, допустимую частоту вращения и мощность главного двигателя на швартовах. - определить тягу гребного винта и нагрузку двигателя при работе на швартовах с частотой вращения n=0,5n H - определить необходимую частоту вращения и нагрузку двигателя по мощности для буксировки однотипного судна со скоростью 5 уз. - при скорости буксировки 5 уз. Двигатель развивает частоту вращения 0.6 n H , определить значение сопротивления буксируемого судна. - эффективный расход топлива на главный двигатель при n=n H составляет 0,2 кг/(кВт*ч), а при n=0,8n H 12 - 0,185 кг/(кВт*ч), какое расстояние пройдѐт судно до исчерпания запаса топлива (30т – на МРТР «Карелия», 300т – на остальных судах), работая при n=0,8n H , n=n H ? 3.2 Задачи, решаемы с помощью винтовых характеристик судна: - определить соответствие гребного винта главному двигателю на режиме свободного хода. - определить скорость судна на свободном ходу и нагрузку на двигатель по мощности, если задана частота вращения гребного винта ¾ n H - определить частоту вращения и нагрузку главного двигателя на среднем ходу ( S =8уз.). 30 - определить допустимую частоту вращения и нагрузку двигателя по мощности при работе на швартовах. - определить нагрузку двигателя по мощности при работе на швартовах с частотой вращения n=0,5n H 3.3 Задачи, решаемые с помощью кривой предельной тяги судна: - определить полную скорость свободного хода судна. - определить наиб. скорость буксировки однотипного судна. - определить избыточную тягу судна на среднем ходу. - определить предельную тягу гребного винта на швартовах. - реакция грунта (песок, коэф. трения 0.4) при посадке судна на мель составляет 0.5% от весового водоизмещения судна в полном грузу. Способно ли судно сняться с мели, работая «полный вперѐд»? Какой тягой должен располагать буксировщик, что бы снять судно с мели |