Материал: Расчет и построение чертежа гребного винта для теплохода-рефрижератора проекта 585

Расчет и построение чертежа гребного винта для теплохода-рефрижератора проекта 585

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

         РЕФРИЖЕРАТОРНЫЙ ТЕПЛОХОД ПРОЕКТА 585

         РАСЧЕТ СОПРОТИВЛЕНИЯ ВОДЫ ДВИЖЕНИЮ СУДНА

         ПОСТРОЕНИЕ ЧЕРТЕЖА ГРЕБНОГО ВИНТА

.1      Расчет контура лопасти гребного винта

.2      Распределение толщин лопасти по ее длине

.3      Профилирование лопасти винта

.4      Построение проекций лопасти винта

.5      Параметры ступицы

         ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАССЫ ГРЕБНОГО ВИНТА

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

Введение

Современный гребной винт обычно имеет несколько лопастей примерно эллиптической формы, равномерно расположенных на центральной втулке. Поверхность лопасти, обращенную вперед, в нос судна, называют засасывающей, обращенную назад - нагнетающей. Засасывающая поверхность лопасти выпуклая, нагнетающая - обычно почти плоская. Осевое перемещение винтовой поверхности за один оборот называют шагом. Важнейшим параметром, определяющим рабочие характеристики гребного винта, является отношение шага винта к его диаметру. Следующие по значимости - количество лопастей, их ширина, толщина и форма, форма профиля и дисковое отношение (отношение суммарной площади лопастей к площади описывающего их круга) и отношение диаметра втулки к диаметру винта. Форма лопасти обычно яйцевидная, а форма профиля - плавно обтекаемая, очень похожая на профиль крыла самолета. Размеры современных гребных винтов варьируются от 20 см до 6 м и более.

Винт с насадкой - обычный винт, установленный в коротком сопле, изобретен немецким инженером Л.Кортом. Насадка жестко соединена с корпусом судна или выполнена с ним как одно целое. Такая конструкция обеспечивает значительно больший упор при заданной мощности по сравнению с обычными винтами, поскольку струя, ускоряемая винтом, при наличии насадки сужается в меньшей степени.

При выборе числа лопастей некавитирующих гребных винтов необходимо исходить из соображений, связанных не только с обеспечением высокой эффективности работы винта, но и с предотвращением нежелательной вибрации корпуса судна, вызванной действием пульсирующих сил, которые образуются на лопастях винта и передаются корпусу. При малых нагрузках трехлопастные винты обычно оказываются более выгодными по эффективности, чем четырехлопастные, но увеличивают вибрацию корпуса судна и гребного вала. Двух- и пятилопастные винты применяются в особых случаях.

1. рефрижераторный теплоход проекта 585

Тип судна: однопалубный винтовой рефрижераторный теплоход с грузовыми кранами, надстройкой и машинным отделением в корме.

Назначение судна: перевозка скоропортящихся грузов.

Класс Российского Речного Регистра: «О».

Рисунок 1.1 - Теплоход-рефрижератор проекта 585

ИСХОДНЫЕДАННЫЕ:

1.      Ожидаемая скорость на глубокой спокойной воде: ;

.        Длина расчетная:                                                                 ;

.        Ширина расчетная:                                                    ;

.        Осадка в полном грузу:                                                       ;

.        Коэффициент общей полноты:                                   ;

.        Количество двигателей и движителей:                      .

2. Расчет сопротивления воды движению судна

судно гребной винт лопасть

Расчет сопротивления воды движению судна производится на глубокой спокойной воде и на мелководье. Последовательно рассчитываются следующие величины.

Водоизмещение судна :

     (1.1)

где  - длина судна;

 - ширина судна;

 - осадка судна;

 - коэффициент общей полноты.

Соотношения главных размерений судна:

   (1.2)

  (1.3)

  (1.4)

  (1.5)

Коэффициент пропорциональности  между сопротивлением трения и сопротивлением формы:

    (1.6)

Площадь смоченной поверхности судна  определяется по приближенной формуле:

(1.7)

Кинематический коэффициент вязкости воды: .

Коэффициент, учитывающий шероховатость корпуса (для стальных судов): .

Коэффициент сопротивления выступающих частей: .

Сопротивление на мелководье определяется для относительной глубины судового хода :

        (1.8)

Коэффициент увеличения вязкостного сопротивления на мелководье :

   (1.9)

Коэффициент увеличения волнового сопротивления на мелководье :

    (1.10)

Коэффициент волнового сопротивления  (при Fr£0,1 CW =0):

(1.11)

По результатам расчета в зависимости от скорости судна строятся графики составляющих сопротивления и полного сопротивления на глубокой спокойной воде (рис. 2.1). Кривые полного сопротивления на мелководье и ориентировочного сопротивления в балласте используются при построении ходовых характеристик судна.

Для построения графиков сопротивления примем интервал скоростей от 4,0 м/с до 7,0 м/с, с шагом в 1,0 м/с.

Расчет производится в табличной форме. Результаты расчета сведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Расчет сопротивления воды движению судна

Расчетные величины

Раз-мер-ность

Численные значения

Скорость судна м/с4567

Число Рейнольдса -1,551,942,332,72

Число Фруда -0,1640,2040,2450,286

Экстраполятор трения -2,001,941,901,86

Коэффициент волнового сопротивления -0,310,962,123,90

Динамический коэффициент кН4,797,4810,7814,67

Сопротивление трения кН12,519,026,936,0

Сопротивление формы кН1,31,92,73,7

Волновое сопротивление кН1,57,222,857,3

Сопротивление выступающих частей кН1,01,52,22,9

Полное сопротивление кН16,229,654,699,9

Сопротивление на мелководье кН21,839,270,7126,9

Сопротивление в балласте кН5,710,419,135,0

После построения графиков сопротивления определено следующее:

-       Для заданной скорости движения судна полное сопротивление будет равно: , а сопротивление на мелководье .

Рисунок 2.1 - Графики сопротивлений судна

3. 
Построение чертежа гребного винта

3.1    Расчет контура лопасти гребного винта

Средняя ширина лопасти:

    (3.1)

где  - радиус гребного винта, ;

 - дисковое отношение, ;

- число лопастей гребного винта, .

Максимальная ширина лопасти:

(3.2)

где - коэффициент для винтов с числом лопастей .

Отрезки  и  определяют контуры входящей и выходящей кромок лопасти. Определим величины , , ,  и  на относительных радиусах: 0,3; 0,5; 0,7; 0,8; 0,95 и 1,0.

Для относительного радиуса :

Для относительного радиуса :

Для относительного радиуса :

Для относительного радиуса :

Для относительного радиуса :

Для относительного радиуса :

Для относительного радиуса :

Значения коэффициентов принимаются согласно таблице 3.1.

Таблица 3.1 - Построение контура лопасти

0,20,30,40,50,60,70,80,90,951,0
46,9052,6456,3257,6056,0851,4041,6523,357,7-
29,1833,3237,3040,7843,9246,6848,3547,041,220,14
76,0885,9693,6293,38100,098,0890,0870,3548,88-
35,035,035,035,038,944,347,950,048,1-