2. Расчет ГВ. Расчет элементов гребных винтов, скорости хода
 Скачать 0.96 Mb.
|
|
ିଷ ߮ - коэффициент продольной полноты ߮ = ఋ ఉ ; ߮ = 0,808 Принимаем D=D op ≈6,2 м т × 13960 × 1,72 × 10 ିଷ 6,2 × 14,53 ቆ 0,066 14,95 + 1,22 × 1,72 × 10 ିଷ 6,2 ሺ1 − 0,808ሻ ቇ + +0,246 ඨ 38,8 244,4(1 − 0,808) − 0,097 0,95 − 0,808 + 0,114 0,95 − 0,8 = 0,365. Полученное значение ω t проверяем по формуле Э.Э. Папмеля (3.2): ߱ ௧ = б × ߜ × ඨ √ܸ య ܦ − ∆ ߱ ௧ ; ∆ ߱ ௧ = 0, т.к. число ܨݎ = ణ ඥ < 0,2 ߱ ௧ = 0,165 × 0,8ඨ ඥሺܮ × ܤ × ܶሻߜ య ܦ = 0,367 Принимаем окончательно ω t = 0,365 Коэффициент засасывания определяем по формуле Холтропа ݐ = ,ଶ ሺଵିఝሻ + 1,059 − 0,142 మ ் − 0,005 = ,ଶ×ଶସସ,ସ ଷ଼,଼ሺଵି,଼଼ሻ + 1,059 × ଷ,଼ ଶସସ,ସ − 0,142 × ,ଶ మ ଷ଼,଼×ଵସ,ହଷ − 0,085 = 0,219. Полученное значение проверяем в соответствии с рекомендациями подраздела 3.2.: 0,5 ω T ≤ t ≤ 0,7 Принимаем окончательно t= 0,219 2.3. Коэффициент неравномерности поля скоростей в диске гребного винта принимаем i 1 = i 2 = 1,0 2.4. Коэффициент влияния корпуса судна определяем по формуле к − ݐ 1 − ߱ ௧ × ݅ ଵ ݅ ଶ = 1 − 0,219 1 − 0,365 = 1,23. 3. Определение числа лопастей и дискового отношения гребного винта и выбор расчетной диаграммы. 3.1 . В соответствии с указаниями раздела 4 дисковое отношение гребного винта определяем по диаграмме на рис. 3. Для входа в диаграмму уточняем значение : ߴ A S = ߴ ௦ op (1- ω T ) = 9,5 уз Для определения Ѳ используем диаграмму на рис. 3 и по значениям n ном мин, D op =6,2 ми ном кВт, определяем Ѳ = 0,62. 3.2. Для выбора числа лопастей гребного винта определяем коэффициент нагрузки гребного винта по упору ߪ = 9,64 ߟ ∙ ܴ ߩሺ1 − ߱ ௧ ሻߴ ௦ ଶ ܦ ଶ = = 9,64 × 1,23 × 1044,5 × 10 ଷ 1025(1 − 0,365) × 15 ଶ × 6,2 ଶ = 2,6. Так как ртов соответствии с рекомендациями раздела 4 целесообразно принять число лопастей Z = 6÷8. Рассмотрим вариант при Z = 6. Определяем потребное дисковое отношение гребного винта при Z = 6 по формуле ߠ ௭ୀ = ሾ1 + ሺݖ − 4ሻ × 0,056ሿ × ߠ ௭ୀସ = 0,68. Для случая Z = 6 и Ѳ z=6 = 0,68 подходит расчетная диаграмма Т. Для случаев Z =7 и Z = 8 находим соответственно Ѳ z=7 = 0,72 -- диаграмм нет, Ѳ z=8 = 0,75 -- диаграмм нет. Окончательно принимаем : Z = 6; Ѳ = 0,68, Расчетная диаграмма Т. 4. Учет механических потерь в линии валопровода. Исходя из предложения, что МО судна находится в корме, принимаем η вал =0,99, пер 5. Выбор расчетного режима при проектировании гребного винта. В соответствии с заданием тип двигателя – ДВС, двухтактный с турбонаддувом, Брянского машиностроительного завода. В соответствии с рекомендациями таблицы 3 при плавании судна с δ = 0,8, сроке докования 24 месяца и преимущественно в умеренных широтах принимаем коэффициент увеличения частоты вращения КВ соответствии с разделом 6 для расчета оптимальных элементов гребного винта принимаем n расч = n ном, N e расч = N e ном К 6. Расчет оптимальных элементов гребного винта, обеспечивающих максимальную скорость при заданной мощности и частоте вращения двигателя. 6.1. Расчет исходных данных для определения наибольшей скорости выполнен в таблице 10. 6.2. По результатам расчета строим графики ( N e , ℐ, H/D, D) = на рис. 7, по которым для N e = 12500 кВт находим H/D= 0,81; м ℐ расч = 0,422 ; ߴ ௦ = 14,75 уз Проверку гребного винта на кавитацию проводим по формуле ߠ расч = (1,5 + Предварительно находим Ро = 101300 Нм- атмосферное давление H o = T cp – (D/2 + 0,2)=14,53 –(5,95/2 +0,2)=11,355 M. ; ߩ = 1025 кг Сопротивление судна R при скорости 14,8 уз по графику на рис. 6 R=1010000 H ; принимаем P v =1220 H/ M 3 ; ી расч = ( , + , × ) × ( + × ૢ, ૡ × , − ) × , ૢ + , = , ૡ Ѳ = Ѳ расч, те. дисковое отношение рассчитанного гребного винта обеспечивает отсутствие кавитации. Таблица 10 Расчет исходных данных для определения наибольшей скорости хода судна и оптимальных элементов гребного винта № п/ п Расчетные величины и формулы Размерность Числовые значения примечание 1 уз 13 14 15 16 17 Задается 2 ߴ = 0,514 ߴ ௦ ሺ1 − мс 4,24 4,57 4,9 5,22 5,55 3 сном на диаграмме Т откладываем 4 ℐ = ݂(ܭ ேொ ) 0,37 0,40 0,43 0,46 0,49 С диаграммы Т 5 ܪ ܦ ൗ = ݂(ܭ ேொ ) 0,77 0,79 0,81 0,83 0,86 С диаграммы Т 6 ߟ = ݂(ܭ ேொ ) 0,45 0,48 0,50 0,52 0,54 С диаграммы Т 7 ܦ = ߴ ݊ ном ℐ м 5,98 5,96 5,91 5,92 5,90 8 ߟ = к 0,59 0,62 0,64 0,664 9 ܧܲܵ = ݂(ߴ ௦ ) кВт 5210 6450 8030 10090 13010 С рис. 6 10 ܰ = ܧܲܵ ߟ ∙ ߟ вал ߟ пер кВт 9304 10932 13057 15760 19593 Постоянные величины ܭ = 1,045 t = 0,219 ном = 12500 кВт ۼ ܍ расч = ۼ ܍ном ۹ = = ૢૢкВт ࣁ к = − ࢚ − ࣓ ࢚ = , ߟ пер ߟ вал = 0,99 с расчୀ ݊ ном = 1,92ܿ ିଵ ݖ = 6 ܰ = ܰ расч ߟ вал ߟ пер = = кВт ߩ = 1025 кг м пред м ߠ = 0,68 ߱ ௧ = 0,365 Диаграмма Т Рис. 7. Характеристики гребного винта. 8. Конструктивные характеристики гребного винта. На основании вышеизложенного расчета примем окончательно следующие конструктивные элементы гребного винта Диаметр гребного винтам. Конструктивное шаговое отношение H/D= Шаг винта на ŕ = 0,7 Нм. Дисковое отношение Ѳ = 0,68 Число лопастей Z = 6 Направление вращения – правое. Материал – бронза АЖН-9-4-4. 9. Расчет паспортных характеристики построение паспортной диаграммы. Расчет паспортных характеристик выполнен в таблице 11 для следующих табличных значений n ином Паспортная диаграмма построена на рис. 8. Ограничительная характеристика двигателя и кривая располагаемой тяги построены в соответствии с рекомендациями раздела 10 и таблицы 8. Таблица 11 Паспортные характеристики. ℐ Коэффициенты упора, тяги и момента Скорость, тяга, мощность т 0,339 ܭ = 0,265 ܭ ொ = 0,0422 Уз кН кВт 5,52 800 7364 6,29 1013 10568 6,77 1175 13135 6,99 1250 14417 7,29 1361 16378 0,3 т 0,292 ܭ = 0,228 ܭ ொ = 0,0377 Уз кН кВт 8,36 688 6579 9,43 872 9388 10,16 1011 11724 10,48 1076 12878 10,93 1171 14631 0,4 т 0,250 ܭ = 0,195 ܭ ொ = 0,0332 Уз кН кВт 11,18 589 5758 12,58 746 8217 13,56 865 10271 13,98 920 11274 14,59 1002 12808 0,422 т 0,239 ܭ = 0,187 ܭ ொ = 0,0321 Уз кН кВт 11,79 564 5601 13,27 715 7993 14,29 830 9991 14,75 883 10966 15,39 961 12458 0,5 т 0,200 ܭ = 0,156 ܭ ொ = 0,0289 Уз кН кВт 13,97 471 5043 15,72 596 7197 16,93 692 8995 17,47 736 9873 18,22 801 11216 Расчетные формулы и постоянные величины туз, кН; ܰ = 2 ߨߩܭ ொ ݊ ଷ ܦ ହ ݅ ଶ 10 ଷ ߟ пер ߟ вал , кВт ܦ = 5,95 м ߱ = 0,365; ݐ = 0,219; ߩ = 1025 кг/м ଷ Пользуясь диаграммой, находим 1) Скорость хода судна в эксплуатации в грузу с чистым корпусом ߴ ௦ пр = 14,15 уз при n = n ном = 115 мин Мощность двигателя N e = 11250 кВт. 2) Запас мощности при движении судна с ߴ ௦ = 14,15 уз при n ном = 115 мин в грузу с чистым корпусом ∆ ܰ = ܰ ном ном − 11250 12500 ∙ 100% = 10,0% 3) Максимальная скорость на испытаниях ߴ ௦ max = 14,75 уз при n = 120 мин 4) Эксплуатационная скорость хода судна в средних эксплуатационных условиях при возросшем на 20% сопротивлении среды движению судна ߴ ௦ экс = 12,7 уз при n = 111,5 мини кВт. ЛИТЕРАТУРА 1. Кацман Ф.М., Милькин Г.Т., Дитятев С.Г., Атлас расчетных диаграмм винтов фиксированного шага. Л.БМП.1987, с. 2. Кацман Ф.М., Милькин Г.Т., Дитятев С.Г., Методические указания по расчету сопротивления воды движению судна и буксировочной мощности. ЛВИМУ, 1989, с. 3. Справочник по теориикорабля, т.1/под ред. Я.И.Войткунского. Л.Судостроение. 1985, с. 4. Кацман Ф.М., Милькин Г.Т., Дитятев С.Г.. Методические указания по расчету элементов гребных винтов, скорости хода и потребной мощности силовой установки судна.ЛВИМУ, 1989. 60 с. Оглавление 1. Общие положение 2. Предварительный выбор конструктивного типа и диаметра гребного винта, ориентировочных значений мощности, частоты вращения двигателя и (или) скорости хода судна. 3. Определение коэффициентов взаимодействия гребного винта с корпусом. 4. Определение числа лопастей, дискового отношения и выбор расчетной диаграммы. 5. Учет механических потерь. 6. Выбор расчетного режима при проектировании гребных винтов. 7. Расчет оптимальных элементов гребного винта. 8. Проверка гребного винта на кавитацию. 9. Конструктивные элементы гребного винта. 10. Расчет паспортных характеристики построение паспортной диаграммы. Пример расчета оптимальных элементов гребного винта, обеспечивающих наибольшую скорость хода при заданной мощности и частоте вращения силовой установки. Литература |