Материал: Учеб.пособие. Выбор передачи

.

Рис. 1.2. Определение координат точки А

Допустим, что на диаграмме (рис 1.2) согласованному с двигателем винту соответствует точка А с координатами и λp.

Величина может изменяться в довольно широких пределах, из формулы (1.1) она равна

. (1.2)

Для определения существует уравнение

, (1,3)

где - скорость судна, узл.; - коэффициент попутного потока, зависящий от полноты корпуса судна, рассчитываемый по формуле

. (1.4)

Коэффициент общей полноты корпуса равен

. (1.5)

Взяв данные прототипа судна (V, L, B, Т, ), вычисляем по формулам (1.3)...(1.5) величины .

В случае, если номинальная мощность выбранного двигателя отличается от величины мощности двигателя судна-прототипа , это следует учесть при расчете новой скорости судна, используя известную зависимость . Определив новую скорость судна, вычисляем значение , по формуле (1.3).

Таким образом, координаты точки А определены. Она находится на кривой H/D_в = а.

По известному для прототипа судна размеру диаметра винта при неизменных остальных характеристиках (Z и ) определяем шаг откорректированного ГВ и согласованного с ГД:

.

В результате ГВ будет иметь те же характеристики, что и у прототипа судна, за исключением шага Н.

Корректировку ГВ можно произвести за счет изменения его диаметра. В этом случае можно воспользоваться следующим приближенным равенством, справедливым для согласованных с ГД винтов:

,

где и - величины, на которые необходимо изменить шаг и диаметр винта, чтобы получить шаг и диаметр согласованного винта.

Из этого выражения получим следующее приближенное равенство:

,

где D₂ - новый диаметр согласованного винта при прежнем шаге Н₁; С - постоянная.

Рассчитав корректировку ГВ за счет изменения шага и получив его значение Н₂ при неизменном диаметре ГВ, равном D₁, находим постоянную С:

.

После чего, используя формулу, определяем диаметр откорректированного ГВ при условии сохранения его первоначального шага Н1:

.

Примеры корректировки гребного винта для согласования его с главным двигателем [1].

Пример 1

Исходные данные прототипа судна.

Размерения корпуса судна:

объемное водоизмещение судна V = 27340м³,

длина между перпендикулярами L = 162 м,

ширина судна В = 23 м;

осадка в грузу T = 10м.

Скорость хода в грузу = 15,3 узл.

Гидродинамические характеристики гребного винта:

диаметр винта = 5,15 м;

шаг винта H = 4,074 м;

шаговое отношение H/D_в = 0,79;

дисковое отношение = 0,527;

число лопастей Ζ = 4;

частота вращения винта n = 140 мин^-1 (2,33 с^-1).

1. По формуле адмиралтейских коэффициентов [2, 3] определяем требуемую мощность ГД:

кВт,

где C_a = 390…415 – адмиралтейский коэффициент, рассчитанный по судну-прототипу.

2. На судне установлен ГД устаревшей модификации и номинальной мощностью Ν_е1 = 8240 кВт с частотой вращения n₁ = 140 мин^-1 = 2,33 c^-1.

3. По каталогам выбираем ближайший по параметрам с исходным ГД новый двигатель 7UEC52LA фирмы Mitsubishi номинальной мощностью Ν_е2 = 8240 кВт при частоте вращения вала n₂ = 133 мин^-1 = 2,22 с^-1.

4. Произведем оценку согласованности нового двигателя с ГВ.

Разность частот вращения

.

Следовательно, двигатель не согласован с характеристиками ГВ.

5. Подсчитаем количественную оценку несогласованности. Мощность, которую может развивать двигатель при работе на ГВ, по винтовой характеристике:

кВт,

или

,

т.е. будет недоиспользоваться 14% номинальной мощности ГД. При этом снижение скорости хода судна будет равно

узл.

6. Вычисляем безразмерный коэффициент момента k₂₂; для согласованного ГВ по формуле (1.1)

.

7. Определяем по формуле (1.3) относительную поступь ГВ λ_р, для чего сначала рассчитываем коэффициент общей полноты корпуса судна по формуле (1.5) и коэффициент попутного потока ω по формуле (1.4).

.

8. Выбираем по величинам Z = 4 и = 0,527 расчетную диаграмму действия гребного винта, на ней по координатам k₂₂ = 0,034 и λ_р = 0,47 находим искомую точку А на кривой Η₂/D₁ = 0,9 (рис.1.3).

9. Определяем шаг откорректированного гребного винта для диаметра D₁ = 5,15 м: м.

Рис. 1.3. Определение положения точки А

В результате ГВ будет иметь те же характеристики, что и у прототипа судна, за исключением шага Н.

10. Произведем корректировку винта путем изменения его диаметра.

При неизменном шаге ГВ H₁ = 4,074 м определим диаметр откорректированного винта D₂ через значение постоянной С:

м;

м.

Пример 2

Исходные данные прототипа судна возьмем из примера 1, т. е. пункты в данном примере 1 и 2 аналогичны пунктам 1 и 2 первого примера.

3. По каталогам подбираем новый главный двигатель 6UEC52LS фирмы Mitsubishi номинальной мощностью N_e2 =7940 кВт при частоте вращения вала n₂ = 120 мин^-1 = 2 с^-1.

4. Произведем опенку согласованности этого двигателя с ГВ. Раз­ность частот вращения

Следовательно, двигатель не согласован с характеристиками ГВ

5. Рассчитаем количественную оценку несогласованности.

Мощность, которую может развивать двигатель при работе на ГВ по винтовой характеристике

кВт.

Использование номинальной мощности двигателя составит

При этом снижение скорости хода судна будет равно

узл.

6. Вычисляем безразмерный коэффициент момента k₂₂ для согласо­ванного ГВ по формуле (1.1)

7. Определяем возможную скорость хода судна при мощности ГД, равной N_e2 = 7940 кВт, используя известную зависимость N_e = c ³:

узл.

8. При тех же значениях и , рассчитанных в примере 1, вычисляем величину относительной поступи винта:

9. По координатам k₂₂ = 0.042 и на расчетной диаграмме ГВ находим искомую точку А на кривой H₂/D₁ = 0,88.

10. Определяем шаг откорректированного ГВ:

м

11. При первоначальном неизменном шаге ГВ H₁=4,074 м определим диаметр откорректированного винта D₂ через значение постоянной C:

м;

м.

Пример 3

Исходные данные прототипа судна возьмем из примера 1. т е. пункты 1 и 2 совпадают.

3. По каталогам подбираем новый главный двигатель 6L50MC фирмы МAN-B&W номинальной мощностью N_e2 =7940 кВт при частоте вращения вала n₂ = 148 мин^-1 = 2,47 с^-1.

4. Произведем оценку согласованности этого двигателя с ГВ. Разность частот вращения составляет

Следовательно, двигатель не согласован с ГВ.

5. Для количественной оценки несогласованности ГД с Г В необхо­димо определить допустимый режим работы нового двигателя по винтовой характеристике, соответствующий точке 3 (рис. 1.4), которая расположена на пересечении винтовой характеристики I с ограничительной характеристикой II по максимальному крутящему моменту двигателя, допустимая максимальная мощность в точке 3 по закону винтовой характеристики равняется:

В то же время эта мощность на ограничительной характеристике по максимальному крутящему моменту равна

где n₃ - частота вращения, соответствующая режиму работы двигателя в точке 3.