4 Проверка гребного винта на кавитацию и прочность
Проверку винта на кавитацию выполним по схеме Э. Э. Папмеля в следующей последовательности.
Рассчитаем коэффициент подъемной силы предварительно значение коэффициента упора КТ, по диаграмме В-4-55 рис. 2.6 [1].
Определим коэффициент относительного разрежения, приняв e` = 0,08 в соответствии с рекомендациями подраздела 3.5.
Вычислим коэффициент, характеризующий начало кавитации:
Рассчитаем критическую частоту вращения гребного винта, определив предварительно статическое давление на глубине оси вращения:
м
Па
Для того, чтобы
при работе гребного винта не возникала
кавитация, необходимо, чтобы частота
вращения гребного винта n была на
10 % меньше критической, то есть
- 127 об/мин ≤
142,8 об/мин. Следовательно, кавитация
отсутствует.
Материал гребного винта выбираем – бронза. Плотность бронза – 7600 кг/м3 .
Допустимые напряжения – 70 МПа.
Угол отклонения лопасти – 15°.
Поток однородный.
Проверка гребного винта на прочность проведем в табличной форме – таблица 5.
Таблица 5 – Расчет прочности гребного винта
№ |
Расчетные величины |
Единицы измерений |
Численные значения |
1 |
b=0,859· bmax |
м |
1,226 |
2 |
e=0,8·D·e0` |
м |
0,176 |
3 |
P/D |
--- |
0,854 |
4 |
φ=arctgP/D/π/r` |
град |
34,23 |
5 |
GP(rн`,r) |
--- |
0,475 |
6 |
GT(rн`,r) |
--- |
1,38 |
7 |
MP=TB·D· GP/(2·z) |
Н·м |
147818,4 |
8 |
KQ= KT·J/(η2π) |
--- |
0,027 |
9 |
MT= KQ·ρ·n2·D5· GT/(2z) |
Н·м |
59,0 |
10 |
G |
кг |
357,5 |
11 |
Pц |
Н |
72407,3 |
12 |
Мц |
Н·м |
15560,5 |
13 |
Мξ=(МР+Мц)cosφ+MTsinφ |
Н·м |
135139,6 |
14 |
F=g1·e·b |
м2 |
0,153 |
15 |
Wξ=ξ·e2·b |
м3 |
0,0032 |
16 |
σЦ=РЦ/F |
Н/мм2 |
0,47 |
17 |
σξ(C)= Мξ/ Wξ(C) |
Н/мм2 |
41,0 |
18 |
σ(C)= σξ(C)+ σЦ |
Н/мм2 |
42,5 |
19 |
σдоп/σ(C) |
--- |
1,6 |
Прочность обеспечена.
м
6 Расчет и построение паспортной диаграммы
; z=4
;
;
;
;
;
Таблица 6 – Расчет кривых действия гребного винта за корпусом судна
№ |
Расчетные величины |
Численные значения |
||||
1 |
J |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
2 |
KT(J, P/D) |
0,275 |
0,238 |
0,195 |
0,15 |
0,109 |
3 |
η0(J, P/D) |
0,363 |
0,464 |
0,556 |
0,624 |
0,655 |
4 |
KQ= KT·T/(2π η0) |
0,036 |
0,034 |
0,029 |
0,024 |
0,019 |
5 |
S=1-J/(P/D) |
0,649 |
0,532 |
0,415 |
0,297 |
0,180 |
6 |
t=t0/S |
0,158 |
0,193 |
0,248 |
0,345 |
0,570 |
7 |
KBT=(1-t)· KT |
0,231 |
0,192 |
0,147 |
0,098 |
0,047 |
8 |
KQB=iQ·KQ=KQ |
0,036 |
0,034 |
0,029 |
0,024 |
0,019 |
9 |
JV=J/(1-WT) |
0,440 |
0,587 |
0,734 |
0,881 |
1,028 |
Расчет характеристик гребного винта
об/с = 133 об/мин
кН
кВт
Таблица 7
№ п/п |
Расчетные величины |
Единица измерений |
Численные значения |
||||
1 |
JV |
--- |
0,44 |
0,587 |
0,734 |
0,881 |
1,028 |
2 |
VS |
уз |
9,29 |
12,38 |
15,48 |
18,57 |
21,67 |
3 |
TB |
кН |
663,4 |
550,3 |
420,4 |
281,4 |
134,5 |
4 |
PD |
кВт |
7321,7 |
6940,2 |
5931,7 |
4878,8 |
3940,3 |
об/с = 127 об/мин
кН
кВт
Таблица 8
№ п/п |
Расчетные величины |
Единица измерений |
Численные значения |
||||
1 |
JV |
--- |
0,44 |
0,587 |
0,734 |
0,881 |
1,028 |
2 |
VS |
уз |
8,84 |
11,79 |
14,74 |
17,69 |
20,64 |
3 |
TB |
кН |
601,7 |
499,2 |
381,3 |
255,3 |
122,0 |
4 |
PD |
кВт |
6482,8 |
6145,1 |
5252,1 |
4319,8 |
3488,9 |
об/с = 121 об/мин
кН
кВт
Таблица 9
№ п/п |
Расчетные величины |
Единица измерений |
Численные значения |
||||
1 |
JV |
--- |
0,44 |
0,587 |
0,734 |
0,881 |
1,028 |
2 |
VS |
уз |
8,40 |
11,2 |
14,0 |
16,8 |
19,6 |
3 |
TB |
кН |
543,0 |
450,5 |
344,1 |
230,4 |
110,1 |
4 |
PD |
кВт |
5422,7 |
5140,1 |
4393,2 |
3613,4 |
2918,3 |
об/с = 114 об/мин
кН
кВт
Таблица 10
№ п/п |
Расчетные величины |
Единица измерений |
Численные значения |
||||
1 |
JV |
--- |
0,44 |
0,587 |
0,734 |
0,881 |
1,028 |
2 |
VS |
уз |
7,96 |
10,61 |
13,27 |
15,92 |
18,57 |
3 |
TB |
кН |
487,4 |
404,3 |
308,9 |
206,8 |
98,8 |
4 |
PD |
кВт |
4726,0 |
4479,7 |
3828,8 |
3149,1 |
2543,4 |
Таблица 11 – Расчет внешней ограничительной характеристики двигателя.
n |
c-1 |
2,22 |
2,12 |
2,01 |
1,91 |
|
кВт |
6006,0 |
5720,0 |
5434,0 |
5148,0 |
