5. Проверка винта на кавитацию.
После определения элементов гребного винта, произведенных выше, он должен быть проверен на кавитацию.
Кавитация винта отсутствует, если дисковое отношение выбранного гребного винта будет больше вычисленного по формуле:
, (5.1)
где n – частота вращения гребного винта, об/с;
D – диаметр гребного винта, м; ( табл.4.1)
f – коэффициент запаса на кавитацию;
Кс – кавитационная характеристика винта;
Р1 – абсолютное гидростатическое давление на глубине погружения оси винта, Н/м2.
Коэффициент запаса на кавитацию лежит в пределах f = 1,3 – 1,6 в зависимости от нагрузки на винт. Для тяжело нагруженных винтов он равен 1,6.
Кавитационная характеристика Кс снимается с графика (рис. 5.1 и 5.2) в зависимости от числа лопастей, относительной поступи р и шагового отношения H/D.
Абсолютное гидростатическое давление на оси винта рассчитывается по формуле:
, (5.2)
где = 1025 Н/м2 – удельный вес воды;
hs – глубина погружения оси гребного винта, м;
Рd = 1250 Н/м2 – давление насыщенных паров жидкости при температуре +100С.
Для ориентировочных расчетов при отсутствии чертежа расположения гребного винта можно глубину погружения оси винта hs принимать равной:
hs = T- 0,6D (5.3)
( D из табл.4.1)
В случае, если дисковое отношение, вычисленное по формуле (5.1) окажется больше, чем используемое, необходимо выбрать новое дисковое отношение
.
>
.
и повторить расчет гребного винта, начиная с табл.3.2.
6. Расчет и построение паспортной диаграммы.
Определенные в предыдущем разделе скорость судна, мощность силовой установки и частота вращения гребного винта соответствуют только расчетному режиму.
Для суждения о ходовых качествах судна в эксплутационных условиях строят паспортную диаграмму, представляющую совокупность взаимно согласованных характеристик корпуса (кривая R(s)), двигателя (кривая Ne(n)) и гребного винта (кривая Ke(p), K2(p)).
Паспортная диаграмма состоит из двух графиков, расположенных один над другим ( рис 6.1). По оси абсцисс, общей для диаграммы, откладывается скорость судна s в узлах, по оси ординат верхней части полезную тягу гребного винта Ре, по оси ординат нижней части эффективную мощность главного двигателя Ne.
Исходными данными для расчета паспортной диаграммы являются: расчетная диаграмма К1–р или кривые действия гребного винта, диаметр винта D, шаговое отношение Н/D, коэффициенты взаимодействия гребного винта с корпусом и t на расчетном режиме, КПД валопровода.
6.1. Расчет кривых действия гребного винта.
К кривым действия гребного винта относятся кривые коэффициента упора К1, коэффициента тяги Ке, коэффициента момента К2, КПД винта р, построенные в зависимости от р. Расчет производится в табличной форме ( таблица 6.1).
1. Коэффициент упора K1 и к.п.д винта p снимаются с расчетной диаграммы в зависимости от относительной поступи p и H/D.
Коэффициент тяги рассчитывается по формуле:
Ke= K1 * ( 1 - t ), (6.1)
где t- коэффициент засасывания.
2. Коэффициент момента рассчитывается по формуле:
K2=( K1 / p) * ( p / 2) (6.2)
Расчет производится для 7 значений p в диапазоне от p=0 до p1=H1/D.
3. Среднее значение берется равным относительной поступи оптимального винта 'p, рассчитанному ранее ( расч).
Шаговое отношение H1/D соответствует нулевому упору ( при K1 = 0 ) и снимается с оси абсцисс расчетной диаграммы от начала координат до точки пересечения кривой заданного значения H/D с осью абсцисс.
4. Значения K2 при p = 0 и p1 = H1/D снимаются с расчетной диаграммы ( Приложение 3). Для промежуточных значений p коэффициент K2 рассчитывается по формуле(6.2) .
Величина t0 рассчитывается по формуле:
t0 = ( 1- pасч/ p1) * tp (6.3)
где tp - расчетное значение коэффициента засасывания,
pасч, - относительная поступь оптимального винта.
Таблица 6.1.
№ п/п |
Расчётные величины и формулы. |
Числовые значения расчётных величин. |
Примечание |
||||||
1 |
р |
0 |
0,16 |
0,31 |
0,47 |
0,61 |
0,74 |
0,88 |
Задаемся. |
2 |
К1=f(Н/D, р) |
0,376 |
0,333 |
0,283 |
0,217 |
0,154 |
0,087 |
0 |
С диагр. прилож. 1. |
3 |
р= f(Н/D, р) |
0 |
0,197 |
0,372 |
0,529 |
0,625 |
0,631 |
0 |
С диагр. прилож. 1. |
4 |
|
0,048 |
0,043 |
0,038 |
0,031 |
0,024 |
0,016 |
0,005 |
|
5 |
|
1 |
0,818 |
0,648 |
0,466 |
0,307 |
0,159 |
0 |
|
6 |
t = t0/S |
0,078 |
0,095 |
0,12 |
0,167 |
0,254 |
0,491 |
|
|
7 |
Ке = К1(1 – t) |
0,347 |
0,301 |
0,249 |
0,181 |
0,115 |
0,044 |
|
|
Постоянные величины расчета. D = 5,74 м z = 5 = 0,6 H/D = 0,83 tр = 0,168 = 0,28 H1/D = 0,88 t0 = (1 – р расч/р 1) tp = 0,078 р/ = р расч = 0,465 |
|||||||||
По результатам расчета строим кривые действия гребного винта ( рис.6.1)
