Материал: Угулава, Курсовая 2 семестр
|
|
|
|
|
Таблица 2.5.2 – Расчет ледового сопротивления |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ |
Обозначение |
Размерно |
|
Численные значения |
|
||
|
|
|
|
|
п/п |
|
сть |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
1 |
Скорость, |
м/с |
0,5 |
1 |
2 |
2,57 |
3 |
|
|
|
|
|
|
ϑ |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
2 |
Сопротивление |
кН |
1,02 |
3,85 |
14,80 |
24,33 |
33,21 |
|
|
|
|
|
|
воды, R |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
3 |
Число Фруда по |
- |
0,215 |
0,431 |
0,861 |
1,106 |
1,292 |
|
|
|
|
|
|
толщине льда, Frh |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
4 |
Чистое ледовое |
кН |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сопротивление (по |
|
101,72 |
111,76 |
135,82 |
151,92 |
165,20 |
|
|
|
|
|
|
формуле 2), Rчл |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
5 |
Ледовое |
кН |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сопротивление |
|
102,75 |
115,61 |
150,61 |
176,24 |
198,41 |
|
|
|
|
|
|
Rл = Rчл+R |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
6 |
Буксировочная |
кВт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мощность |
|
51,37 |
115,61 |
301,23 |
452,95 |
595,24 |
|
|
|
|
|
|
Nб = Rлυ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По результатам расчета строим зависимости ледового сопротивления и буксировочной |
||||||
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
дата |
|
|
|
мощности в зависимости от скорости на рисунке 2.5.2.1 и 2.5.2.2 соответственно. |
|
||||||
|
Подп. и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Взам. инв. № |
|
|
|
|
|
|
Инв. № дубл. |
|
|
|
|
|
|
Подп. и дата |
|
|
Рисунок 2.5.2.1 – График зависимости сопротивления |
|
||
|
|
|
|
|||
№ подп |
|
|
|
|
Лист |
|
. |
|
|
|
КП-НГТУ-26.03.02-(17-КС-1)-2020 |
|
|
Инв |
|
|
|
25 |
||
|
|
|
|
|||
Лит |
Изм. |
№ докум. |
Подп. |
Дата |
||
|
||||||
Рисунок 2.5.2.2 – График зависимости буксирной мощности во льдах
Подп. и дата
Взам. инв. № |
|
|
|
|
|
|
Инв. № дубл. |
|
|
|
|
|
|
Подп. и дата |
|
|
|
|
|
|
№ подп |
|
|
|
|
Лист |
|
. |
|
|
|
КП-НГТУ-26.03.02-(17-КС-1)-2020 |
|
|
Инв |
|
|
|
26 |
||
|
|
|
|
|||
Лит |
Изм. |
№ докум. |
Подп. |
Дата |
||
|
2.6 Проектирование гребных винтов
При скоростях хода до 30 км/час для водоизмещающих судов обычного типа наивысшим КПД обладают гребные винты. Они наиболее просты в конструктивном отношении, поэтому их целесообразно установить на проектируемом судне.
При выборе числа двигателей х целесообразно воспользоваться данными прототипа и выбрать двухвальную установку.
Предварительный расчет гребного винта
1)Определяем коэффициенты взаимодействия гребного винта с корпусом судна.
Коэффициент попутного потока:
ᴪ=0,55δ-0,20=0,55∙0,852-0,20=0,269
Коэффициент засасывания для винта в ДП:
t=0,6ᴪ(1+0,67ᴪ) =0,6∙0,269(1+0,67∙0,269) =0,229.
2) Определяем предельный диаметр винта, пользуясь приближенной зависимостью:
Dв=(0,7-0,1(х-1)) Т= (0,7-0,1(2-1)4,0=2,40 м
|
|
|
|
где х – число движителей. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3) Находим необходимый упор Р и расчетную скорость винта: |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
= |
|
( ) |
= |
201,9 |
|
= 131,1 кН |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(1− ) 2(1−0,229) |
||||||
|
|
|
|
|
Vp = v(1 − ᴪ) = 6,17(1 − 0,269) = 4,51 м/с |
||||||||||
|
|
|
|
где νр - расчетная скорость хода. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
датаи. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
4) Оцениваем целесообразность применения направляющей насадки для гребного винта с |
||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||
|
Подп |
|
|
помощью коэффициента нагрузки по упору |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
8 |
|
|
|
|
8 ∙ 131,0 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
= |
|
|
|
= |
|
|
|
|
= 2,78 |
||
|
|
|
|
2 |
2 |
|
|
|
2 |
2 |
|||||
|
|
|
|
|
|
в |
|
|
1,025 ∙ 4,51 |
∙ 3,14 ∙ 2,40 |
|||||
№ |
|
|
Из расчетов видим, что σ=2,78>2, но так как судно категории Ace 2, то насадка не |
|||||
. инв. |
рекомендуется. |
|
|
|
|
|
||
Взам |
5) |
Прежде чем |
выбрать |
расчетную диаграмму необходимо установить число лопастей и |
||||
. |
|
дисковое отношение. Для двухвинтовых судов число лопастей может быть равным 3 или 4 в |
||||||
дубл |
|
зависимости от коэффициента диаметра-упора ′ |
. Если он больше или равен двум, то число |
|||||
. № |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
лопастей равно 3, если меньше, то 4. |
|
|
|||||
Инв |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
′ |
= √ = 2.40 ∙ 4.51 ∙ √1.025 = 0.96 < 2 |
|
||
. и дата |
|
|
|
|
|
|
131.0 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Так как коэффициент меньше двух, то число лопастей равно 4. |
|
|||||
Подп |
|
|
|
|||||
|
|
При выборе дискового отношения необходимо исходить из обеспечения прочности |
||||||
|
|
|
||||||
|
лопасти и предотвращения кавитации. |
|
|
|||||
№ подп |
|
|
|
|
|
|
|
Лист |
. |
|
|
|
|
|
КП-НГТУ-26.03.02-(17-КС-1)-2020 |
|
|
Инв |
|
|
|
|
|
27 |
||
|
|
|
|
|
|
|
||
|
Лит |
Изм. |
№ докум. |
Подп. |
Дата |
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Подп. и дата
Взам. инв. № |
Инв. № дубл. |
Подп. и дата |
Инв. № подп |
Из условия прочности: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2⁄3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
10 |
|
|
|
|||
≥ |
0,24 (1,08 − |
0 |
) ( |
|
|
|
|
|
|
) |
√ |
|
= |
|
||||
|
|
|
|
[ ] |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
0.41 |
4 |
|
|
|
2⁄3 3 |
10 ∙ 1,75 ∙ 131,0 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
√ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= 0,24 (1,08 − |
2.40) (2,40 ∙ 0,085) |
|
60000 |
= 0,535 |
||||||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||
где d0-диаметр ступицы и равный 0,17D=0,17*2,40=0,41 м; δmax=0,08÷0,09-относительная толщина лопасти при относительном радиусе лопасти;
m - коэффициент, учитывающий условия работы винта, равный 1,75 для судов ледового плавания;
P-упор винта кН;
[σ]=60000 кПа – допускаемые напряжения для винтов транспортных судов.
Из условия кавитации:
|
(1,5 + 0,35 ) |
0.2 |
|
(1,5 + 0,35 ∙ 4) ∙ 131.0 |
0.2 |
|||||
≥ |
|
|
|
+ |
|
= |
|
+ |
|
= 0,654 |
( |
− |
) 2 |
|
(121,4 − 2.3)2.402 |
2 |
|||||
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где 0 = ратм + ρghв=101,3+1,025∙9,81∙2,0=121,4 кПа – давление в потоке на бесконечности;
ратм= 101 кПа атмосферное давление;
hв –погружение оси винта, принимается по теоретическому чертежу (можно принять половину осадки судна), hв=2,0м;
pv=2,3 кПа – давление насыщенных паров.
После расчета дисковых отношений выбираем большее θ=0,65, по нему подбираем расчетную диаграмму из приложения 2, стр 219 [ ] с ближайшим большим дисковым отношением θ=0,70, которое принимаем окончательно.
6)Дальнейший расчет требуемой мощности и частоты вращения гребного винта производим по алгоритму, приведенному в таблице 2.5.1 с использованием выбранной диаграммы.
Таблица 2.5.1 - Расчет элементов винта при выборе энергетической установки
|
|
Расчетная величина, |
|
|
численные значения |
|
|
|||||
№ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
размерность |
0,6D |
0,7D |
|
0,8D |
0,9D |
|
D |
1,1D |
|||
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
1 |
диаметр винта , м |
1,44 |
1,68 |
|
1,92 |
2,16 |
|
2,40 |
2,64 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
2 |
коэффициент упора- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
диаметра |
|
|
0,57 |
0,67 |
|
0,77 |
0,86 |
|
0,96 |
1,05 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
′ |
= √ |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
3 |
относительная поступь λр |
0,26 |
0,32 |
|
0,36 |
0,42 |
|
0,45 |
0,48 |
|||
|
(с расчетной диаграммы) |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
Лист |
|
|
|
|
|
КП-НГТУ-26.03.02-(17-КС-1)-2020 |
28 |
|
Лит |
Изм. |
№ докум. |
Подп. |
Дата |
||
|
Продолжение таблицы
4 |
|
КПД винта ηр |
|
|
0,34 |
0,40 |
0,44 |
0,47 |
0,49 |
0,51 |
|
|||||||||
|
|
(с расчетной диаграммы) |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
5 |
|
Шаговое отношение |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
0,70 |
0,80 |
0,80 |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
0,90 |
0,90 |
0,90 |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
(с расчетной диаграммы) |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
6 |
|
Пропульсивный КПД |
0,36 |
0,42 |
0,46 |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
= |
|
1− |
ηр |
|
|
|
0,50 |
0,51 |
0,54 |
|
||||||||
|
|
1−ᴪ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
7 |
|
частота вращения |
|
|
12,05 |
8,39 |
6,53 |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
= |
|
|
|
|
, 1/с |
|
|
|
|
|
|
4,97 |
4,20 |
3,56 |
|
|||
|
|
λ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
8 |
|
расчетная мощность |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
одного ГД |
|
|
|
1828,85 |
1554,52 |
1413,20 |
1323,00 |
1278,26 |
1219,23 |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
= |
|
|
|
, кВт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
η ηпер |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
9 |
|
Мощность одного ГД |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
с запасом 15% |
|
|
|
|
|
1521,45 |
1470,00 |
1402,12 |
|
|||||||||
|
|
|
= |
, кВт |
|
|
2103,18 |
1787,70 |
1625,18 |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
= 1.15 – коэффициент |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
запаса мощности |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
7)По результатам выполненного расчета строим зависимости, которые служат для |
||||||||||||||||||
|
окончательного выбора главного двигателя (рисунок 2.5.1). |
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
Ne*=f(n)- мощность от числа оборотов, |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
Dв= f(n)- диаметр винта от числа оборотов. |
|
|
|
|
|
|||||||||||||
Подп. и дата
Взам. инв. № |
|
|
|
|
|
|
Инв. № дубл. |
|
|
|
|
|
|
Подп. и дата |
|
Рисунок 2.5.1 - График зависимости мощности главного двигателя и |
|
|||
|
|
|
||||
|
|
|
|
диаметра винта от частоты вращения |
|
|
№ подп |
|
|
|
|
Лист |
|
. |
|
|
|
КП-НГТУ-26.03.02-(17-КС-1)-2020 |
|
|
Инв |
|
|
|
29 |
||
|
|
|
|
|||
Лит |
Изм. |
№ докум. |
Подп. |
Дата |
||
|
||||||