Практическое занятие № 2 Расчёт мощности и выбор исполнительного двигателя якорно-швартовного устройства

Цель: научиться рассчитывать мощность и выбирать исполнительный двигатель для якорно-швартовного устройства по заданным параметрам судна.

Методика расчёта приведена в методических указаниях к выполнению курсового проекта по дисциплине «Судовые автоматизированные электроприводы» для студентов специальности 6.092200. Авторы: Титов В.В., Савенко А.Е., Неклюдов Ю.В., Керчь, КГМТУ, 2008г.

Индивидуальные задания студенты выполняют в объёме п.п 5.3 – 5.11.

Номер варианта выбирается по последней цифре зачётной книжки.

Практическое занятие № 3 Расчёт мощности и выбор исполнительного двигателя грузовой лебёдки

Цель: научиться рассчитывать мощность и выбирать исполнительный двигатель электропривода грузовой лебёдки по заданным параметрам судна.

Методика расчёта приведена в методических указаниях к выполнению курсового проекта по дисциплине «Судовые автоматизированные электроприводы» для студентов специальности 6.092200. Авторы: Титов В.В., Савенко А.Е., Неклюдов Ю.В., Керчь, КГМТУ, 2008г.

Индивидуальные задания студенты выполняют в объёме п.п 6.5 – 6.6.

Номер варианта выбирается по последней цифре зачётной книжки.

Практическое занятие № 4 Расчёт мощности и выбор исполнительного двигателя промысловых механизмов

Цель: научиться рассчитывать мощность и выбирать исполнительный двигатель траловой лебёдки по заданным параметрам судна.

Методика расчёта приведена в методических указаниях к выполнению курсового проекта по дисциплине «Судовые автоматизированные электроприводы» для студентов специальности 6.092200. Авторы: Титов В.В., Савенко А.Е., Неклюдов Ю.В., Керчь, КГМТУ 2008г.

Индивидуальные задания студенты выполняют в объёме п.п 7.3 – 7.8.

Номер варианта выбирается по последней цифре зачётной книжки.

Практическое занятие № 5

Расчет мощности и выбор исполнительного двигателя для гребных

электрических установок

Цель: Научиться рассчитывать мощность и выбирать исполнительный двигатель гребной электрической установки по заданным параметрам судна.

Методика расчета

1 Исходные данные (по таблице 1, стр. ):

Тип судна.

Длина между перпендикулярами по главной ватерлинии Lва , м.

Ширина судна В, м.

Осадка носом Тн, М.

кормой Тк, м.

средняя , м

Водоизмещение весовое максимальное Dmax , тс.

Скорость судна Vsn, узл.

2 Расчет основных рабочих характеристик винта.

2.1 Расчет элементов пропульсивного комплекса.

2.1.1 Диаметр гребного винта:

где Т - осадка судна кормой, м.

2.1.2 Объемное водоизмещение:

где Dmax — весовое водоизмещение максимальное, тс;

р = 1,025 - массовая плотность воды, т/м.

2.1.3 Коэффициент полноты водоизмещения:

где Lва — длина судна по грузовой ватерлинии, м;

В - ширина судна максимальная, м;

Тср - средняя осадка судна в грузу, м.

2.1.4 Расчет сопротивления воды движению судна методом Э.Э. Памеля.

2.1.4.1 Поправочный коэффициент длины:

, (при Lва ≤ 100 λ = 1,0)

2.1.4.2 Характеристика остроты корпуса:

2.1.4.3 Расчет сопротивления воды движению судна

Таблица 2.1

Наименование	Обозначение	Формула или метод определения	Размер-ность	Величины
Скорость судна	Vsn	Задаемся Vsn (см.задание)		0,6Vsn	0,8Vsn	1,0Vsn	1,2Vsn
Относительная скрость	V1		узл.
Коэффициент	С1	при (рис. 1.6[1])
Буксировочная мощность	EPS		кВт
Сила сопротивления воды	Rk		кН

2.1.5 Коэффициент попутного потока:

2.1.6 Коэффициент засасывания:

2.1.7 Коэффициент влияния неравномерности поля скоростей в диске винта на упор , момент , КПД :

Предварительно принимаем .

2.1.8 Число лопастей гребного винта: z = 4.

2.1.9 Расчетное дисковое отношение винта.

2.1.9.1 Удельная нагрузка на единицу площади диска гребного винта:

,

где Rкн — значение сопротивления воды движению судна при Vsn (табл.1), кН;

D - диаметр винта, м.

2.1.9.2.По рис.57 (1) находим дисковое отношение (принимаем А/Аdp = (1,5÷1,7) А/Аdp.)

2.1.9.3.Относительная толщина лопасти гребного винта :

2.2 Определение мощности и частоты вращения ГЭД на основных эксплуатационных режимах.

2.2.1.Расчет параметров гребного винта. Расчет характеристик винта необходимо производить с помощью диаграмм k1 = f (Ap), рис. 48—50 (1).

ВНИМАНИЕ! Значения числа лопастей винта z, дискового отношения А/Аdp и относительной толщины лопасти l0 должны соответствовать значениям z, А/Аdp и l0, приведенным на диаграммах рис.48—50 (1).

В расчетах винтов для ГЭУ обычно неизвестна частота вращения гребного электродвигателя, которая при отсутствии редуктора равна частоте вращения гребного винта. Частоту вращения гребного винта выбирают таким образом, чтобы на основном эксплуатационном режиме винт имел значение , близкое к максимальному. Для определения частоты вращения винта и его характеристик, воспользуемся вспомогательными кривыми kd = const - коэффициент упор-диаметр, нанесенными на диаграмму Памеля. В точке, соответствующей пересечению кривой kdi с линией или , находим значения относительной поступи λ рi ,шагового отношения H1/Di, .

В данном диапазоне скоростей движения судна Vs значения tн и ωр будут постоянны.

Таблица 2.2

Наименование	Обозначение	Формулы	Размерность	Численные значения
				0,6 Vsn	0,8 Vsn	1,0 Vsn	1,2 Vsn
Скороть судна	Vs	Задаемся	Узл.
Полезная тяга	Ре	(табл. 1 метод.указ.)	КН
Упор винта	р		КН
Коэффициент упор-диаметр	Kd	, ρ-(см. п.1.2. метод.указаний)
Скорость воды в диске	Vср		М/с
Относительная поступь винта		(рис. 48 –50 [2])
Шаговое отношение нулевого упора		(рис.48—50[2])
Коэффициент полезного действия винта		(рис. 48—50[2])
Коэффициент влияния корпуса
Частота вращения винта			Р/с
Пропульсивный КПД
Буксировочная мощность	EPS	(cм.табл.1)	КВт
Продолжение таблицы 2.2
Наименование	Обозначение	Формулы	Размерность	Численные значения
				0,6 Vsn	0,8 Vsn	1,0 Vsn	1,2 Vsn
Мощность ГЭД	ΣPГЭД		КВт.

Постройте зависимости Ргэд, Н1/D, Ω = f (Vs) по данным табл.2.2.

Необходимо выписать значения Ргэд , Н1/D, соответствующие максимальному значению пропульсивного КПД и заданной скорости судна Vsn (табл. 2.3).

Таблица 2.3

z		D, м			Ω , р/с	кВт

2.2.2 Основные рабочие характеристики винта.

У судов в зависимости от их назначения и условий плавания рабочие характеристики винта Мс = f (Ω) располагаются между характеристикой хода в свободной воде при водоизмещении порожнем до ледовой.

За основную рабочую характеристику у транспортных судов принимается характеристика хода в свободной воде в грузу, у промысловых судов - буксировочная характеристика (ход с тралом). Для расчета основной рабочей характеристики винта Мс = f (Ω) необходимо определить коэффициент момента k2 в выражении Мс = k2 рD Ω / (2π). Коэффициент момента можно найти, только рассчитав кривые действия винта.

2.2.2.1 Относительная поступь винта:

,

где Ω — частота вращения винта, р/с (табл. 3);

Vs — скорость движения судна, узл. (табл. 2.3).

2.2.2.2 Частота вращения ГЭД (табл. 4).

Таблица 2.4

Наименование	Обозначение	Формула	Размерность	Величины
Относительная поступь винта		Задаемся		0	0,35	0,6	1,0	1,1
Коэффициент упора винта		(по диаграмме рис. 48-50[2])
Коэффициент полезного действия		(по диаграмме рис.48—50[2])		0
Наименование	Обозначение	Формула	Размерность	Величины
Коэффициент момента		(по диаграмме рис.48-50[2])
Частота вращения ГЭД

В таблице приведены обозначения:

р = 1,025 - массовая плотность воды , т/м;

D - диаметр винта, м (табл. 2.3);

Н1/D — шаговое отношение нулевого упора (табл. 3).

Зависимости 0,1k1 = f (λ), k2 = f ( λp ), 0,1ηp = f ( λp ) постройте на одном графике.

Примечание: значение k2шв считывается с оси ординат при значении Н1/D, Полученное значение k2шв занесите в табл.2.4.

2.2.2.3 Момент создаваемый винтом при работе на швартовной характеристике:

где k2шв и Ωшв - см. табл. 4.

2.2.2.4 Рабочие характеристики винта (табл. 2.5) .

Таблица 2.5

Наименование	Обозначение	Формула	Размерность	Величины
Частота вращения винта		Задаемся
Момент сопротивления, создаваемый винтом

В таблице значения и взяты из табл.2.4 в зависимости от назначения судна (промысловое, транспортное)

3 Выбор числа и мощности гребных электродвигателей, главных генераторов и первичных двигателей.

3.1 Выбор числа и мощности гребных электродвигателей.

Условие выбора:

где см.табл.2.3;

число якорей гребного электродвигателя;

см.табл.4;

здесь частота вращения ГЭД, об/мин.

Если частота вращения ГЭД отличается от расчетной более чем на 10% то необходимо изменить диаметр винта и повторить расчет , начиная с п.2.1.5. Частота вращения винта обратно пропорциональна диаметру винта.

Данные выбранного электродвигателя занесите в табл.3.1, 3.2.

Таблица 3.1. - Расчетные данные электродвигателя ГЭУ.

Тип электродвигателя	Мощность Рн, кВт	Ток Iан, А	Напряжние Uнд, В	Частота врщения , Об/мин		Напряжение возбуждения	Ток возбуждения

Таблица 3.2. - Обмоточные данные электродвигателя.

Число полсов, 2р	Поток на пару полюсов	Обмотка якоря		Обмотка дополнительных полюсов		Обмотка возбуждения		Компенсационная обмотка

Укажите количество якорей электродвигателя.

Примечание. Если в справочниках не указан какой-либо параметр двигателя, следует взять значения этого параметра для двух других , наиболее близких по основным параметрам ГЭД, и , устранив их, найти приблизительное значение искомого параметра.

3.2 Выбор числа и мощности главных генераторов.

Условие выбора:

,

где и - номинальный КПД двигателя и КПД кабельной сети соответственно.

Предварительно можно принять

При попеременно-последовательном соединении якорей электрических машин главной цепи в одном контуре:

,

где число якорей генераторов;

число якорей электродвигателей , соединенных последовательно в контуре в номинальном режиме;

,

здесь и - номинальные токи генераторов и электродвигателя.

Напряжение, создаваемое генераторами, включенными в контур, больше номинальных напряжений якоря электродвигателя на величину, достаточную для обеспечения необходимых форсировок при регулировании частоты вращения электродвигателя или тока главной цепи. Параметры генераторов приведены в источниках [2],[3]. Данные выбранного генератора занесите в табл.3.3 и 3.4.

Таблица 3.3 - Технические данные генератора ГЭУ.

Тип генератора	Мощность	Напряжение	Ток	Частота вращения , Об/мин		Напряжение возбуждения	Ток возбуждения	Число якорей

Таблица 3.4 - Обмоточные данные генератора ГЭУ.

Число полюсов 2р	Поток на пару полюсов	Обмотка якоря		Обмотка дополнительных полюсов		Посдедовательная обмотка		Параллельная обмотка

Примечание. Необходимо привести дополнительные данные об электрических машинах, не вошедших в табл.3.1, 3.4.

3.3 Выбор числа и мощности первичных двигателей:

где одноякорный генератор;

двухъякорный генератор;

номинальный КПД генератора.

Количество первичных двигателей определяется числом одно- или двухъякорных генераторов. Данные первичных двигателей приведены в источниках [2],[3].

4 Построение желаемой механической характеристики ГЭД

4.1 Построить рабочую характеристику винта , используя данные табл. 2.5 методических указаний:

где число якорей выбранного электродвигателя.

4.2 В той же системе координат построить гиперболу постоянства мощности , задаваясь частотой вращения ГЭД:

где текущее значение частоты вращения в диапазоне

мощность, развиваемая одной якорной обмоткой электродвигателя ГЭД, кВт.

4.3 Необходимо ограничить значение максимального момента, развиваемого ГЭД, величиной:

где момент, развиваемый винтом при работе на швартовной характеристике, кНм (п.2.2.2.3).

Для этого проводят прямую через точку параллельно оси абсцисс до пересечения с гиперболой постоянства мощности.

4.4 Значение максимальной частоты вращения ГЭД необходимо установить на уровне (частота вращения винта при движении порожнего судна в свободной воде), проведя прямую параллельно оси ординат через точку до пересечения с гиперболой постоянства мощности ( см.табл. 2.4 метод.указаний).

Желаемой механической характеристикой является гипербола постоянства мощности с ограничениями по частоте вращения ГЭД на уровне , по моменту на валу ГЭД на уровне .

Построить на одном графике рабочую характеристику винта и желаемую механическую характеристику . Пересечение этих характеристик определит номинальные значения момента и частоты вращения .

4.5 Расчет кратности момента и частоты вращения ГЭД.

Кратность момента ГЭД:

Кратность частоты вращения ГЭД:

Таблица 1

№	Наименование	Порядковый номер студента в подгруппе
		1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
1.	Длина по грузовой ватерлинии, м	127,7	25,0	155,1	217,5	111,3	58,9	26,5	39,8	84,7	17,6	62,3	72,4	111,0	155,0	99,0
2.	Длина между перпендикулярами	115,0	22,4	142,0	200	99,9	52	22,4	35,3	75,0	14,0	55	65,0	99,0	142,0	90,0
3.	Осадка в грузу: носом, м кормой, м	6,9 7,2	2,3 2,5	7,2 9,1	6,4 10,8	6,5 7,2	4,6 5,2	2,0 2,3	3,2 3,2	5,1 6,3	1,3 1,8	4,4 6,3	4,8 6,3	6,5 7,3	7,2 9,1	5,5 5,6
4.	Максимальная скорость на переднем ходу, узл.	13,7	9,5	13,0	16,0	15,0	12,0	9,0	8,5	12,0	8,7	13,0	12,5	15,0	13,0	13,6
5.	Весовое водоизмещение, т	9839	183	17100	44900	5800	1940	183	484	3870	50	2508	2860	3145	8806	2320
6.	Максимальная ширина, м	19,0	6,5	20,0	27,8	17,3	13,0	6,5	8,9	14,0	4.3	13,9	13,8	17,3	20,0	14,0
7.	Схема САУ с постоянной величиной	Фд	Iя	Фд	Iя	Фд	Iя	Фд	Iя	Фд	Iя	Фд	Iя	Фд	Iя	Фд