12 Проектирование и гидродинамический расчет судовых движителей
12.1 Предварительный расчет грибного винта
Коэффициент попутного потока в первом приближении для винта в ДП рассчитывается по формуле:
Ψ=0,5*δ-0,05=0,5*0,835-0,05=0,3675.
Коэффициент засасывания рассчитывается по формуле:
T=0,6ψ(1+0,67ψ)=0,275.
Упор грибного винта рассчитывается по формуле:
P=R(υ)/(1-t)=150/(1-0.275)=207 кН.
Расчетная скорость винта равна:
υр=υ(1-ψ)=5,4(1-0,3675)=3,416 м/с.
Для предварительного расчета принимается число лопастей z=4, а дисковое отношение θ=0,7.
Предварительный расчет гребного винта приведен в таблице 12.1.
Таблица 12.1 - Предварительный расчет гребного винта
|
Nп/п |
Расчетная величина, размер |
Численное значение | |||||
|
0.6Dв |
0.7Dв |
0.8Dв |
0.9Dв |
Dв |
1.1Dв | ||
|
1 |
Диаметр винта Dв, м |
2,07 |
2,415 |
2,76 |
3,105 |
3,45 |
3,8 |
|
2 |
Коэффициент упора-диаметра
|
0.49 |
0.58 |
0.66 |
0.75 |
0.83 |
0.91 |
|
3 |
Относительная поступь λр (с расчетной диаграммы) |
0,24 |
0,27 |
0,31 |
0,36 |
0,39 |
0,425 |
|
4 |
КПД винта ηр (с расчетной диаграммы) |
0,32 |
0,35 |
0,39 |
0,425 |
0,46 |
0,49 |
|
5 |
Шаговое отношение H/D (с расчетной диаграммы) |
0,65 |
0,74 |
0,79 |
0,82 |
0,85 |
0,89 |
|
6 |
Пропульсивный КПД
|
0,367 |
0,40 |
0,45 |
0,49 |
0,53 |
0,56 |
|
7 |
Частота вращения
|
4,125 |
3,67 |
3,2 |
2,75 |
2,54 |
2,33 |
,
1/с
Продолжение таблицы 12.1
|
8 |
Расчетная мощность одного главного двигателя
|
2334 |
2142 |
1904 |
1748 |
1616 |
1530 |
|
9 |
Мощность одного главного двигателя с запасом 15%
|
2684 |
2463 |
2190 |
2010 |
1858 |
1760 |
,
кВт
,
кВт;
-коэффициент
запаса мощности
В зависимости от мощности главного двигателя и диаметра винта строим кривые для выбора двигателя.
Ne,кВт Dв, м
Ne
Dв
n, об/сек
Рисунок 12.1 – Кривые для выбора двигателя
С
учетом того что Dв
3,45м,
частота вращения гребного винта не
должна быть меньше 2,54 об/сек.
13 Проверка непотопляемости судна
Задание на проектирование предусматривает обеспечение непотопляемости судна при повреждении одного отсека.
Проверку непотопляемости и аварийной остойчивости проводим способом постоянного водоизмещения.
Проводим затопление отсека, дающий наихудшие результаты в отношении остойчивости и дифферента. В нашем случае – это машинное отделение.
Задача расчетов – определение посадки и остойчивости судна после затопления отсека.
Расчет будем вести в таблице 13.1.
Таблица 13.1 - Проверка непотопляемости при затоплении машинного отделени (симметричное затопление)
|
№ п/п |
Наименование величины |
Размер-ность |
Обозначение и формула |
Величина |
Примечание | ||
|
1 |
Водоизмещение |
м3 |
V |
4664 |
| ||
|
2 |
Первоначальная средняя осадка |
м |
Тср |
4,6 |
По грузовому размеру | ||
|
3 |
Объем затопленного отсека по КВЛ |
м3 |
0 |
738 |
По эпюре вместимости | ||
|
4 |
Объем влившейся воды в затопленный отсек по КВЛ |
м3 |
= 0 |
627,3 |
-по Правилам (=0,85 для МО) | ||
|
5 |
Площадь КВЛ до повреждения |
м2 |
S |
1554 |
По гидростати-ческим кривым | ||
|
6 |
Потерянная площадь КВЛ |
м2 |
s |
218,12 |
По теоретичес-кому чертежу | ||
|
7 |
Действующая площадь КВЛ после повреждения |
м2 |
S'= S-s |
936,8 |
| ||
|
8 |
Абсцисса и ордината ЦТ потерянной площади s |
м |
хS уS=0 |
31,3 |
| ||
|
9 |
Абсцисса ЦТ КВЛ |
м |
хf |
-1,52 |
| ||
|
10 |
Абсцисса ЦТ действующей КВЛ |
м |
хf'=(
S* хf
- s* хS)
S' |
-9,16
|
| ||
|
11 |
Ордината ЦТ действующей КВЛ |
м |
уf'=0 |
0 |
| ||
|
12 |
Абсцисса ЦТ объема |
м |
х |
31,2 |
Принимаем равной хS | ||
|
13 |
Ордината ЦТ объема |
м |
z=Т(1/3+1/6*( s*Т/) |
8,03 |
| ||
|
14 |
Собственный момент инерции потерянной площади S |
м4 |
iSX=(l*B3)/12 |
3090 |
l- длина МО B- ширина судна | ||
|
15 |
Собственный момент инерции потерянной площади S |
м4 |
iSУ=(l3*B)/12
|
5030 |
| ||
|
16 |
Потерянный момент инерции |
м4 |
iРХ= iSX+ s уS2+ S' уf'2 |
5465 |
уS=0 уf'=0 | ||
|
Продолжение таблицы 13.1 |
|
| |||||
|
№ п/п |
Наименование величины |
Размер-ность |
Обозначение и формула |
Величина |
Примечание | ||
|
17 |
Потерянный момент инерции |
м4 |
iРУ= iSУ+ s хS2+ S' хf'2- -S хf2 |
294654 |
| ||
|
18 |
Изменение средней осадки |
м |
Т=/ S' |
0,670 |
| ||
|
19 |
Изменение поперечной метацентрической высоты |
м |
h=/V(T+Т/2- z- iРХ/) |
-1,59 |
| ||
|
20 |
Изменение продольной метацентрической высоты |
м |
H=/V(T+Т/2- z- iРУ/) |
-469,72 |
| ||
|
21 |
Первоначальное значение поперечной метацентрической высоты |
м |
h = r + zс - zg |
2,6 |
Из расчета начальной остойчивости | ||
|
22 |
Первоначальное значение продольной метацентрической высоты |
м |
H = R + zc - zg |
171,14 |
Из расчета начальной остойчивости | ||
|
23 |
Новое значение поперечной метацентрической высоты |
м |
h1=h+h |
1,01 |
| ||
|
24 |
Новое значение продольной метацентрической высоты |
м |
H1= H+H |
-298,58 |
| ||
|
25 |
Угол дифферента |
рад |
= ( х- хf') V
H1 |
-0,0041486 |
| ||
|
26 |
Новая осадка носом |
м |
ТН=ТН+Т+(L/2-хf')
|
5,12 |
| ||
|
27 |
Новая осадка кормой |
м |
ТК=ТК+Т+(L/2+ хf')
|
5,34 |
| ||
Исходя из расчетов таблицы, непотопляемость проектируемого судна при затоплении машинного отделения обеспечивается.
Литература
1. Бронников А.В. Морские транспортные суда. Основы проектирования, Учебное пособие. Л.: Судостроение, 1984.
2. Российский Морской Регистр Судоходства, том 1, 2007.
3. Зуев В.А., Калинина Н.В., Рабазов Ю.И. Определение водоизмещения и основных элементов проектируемого судна. - Н.Новгород, 2001.
4. Логачев С.И., Чугунов В.В. Мировое судостроение: современное состояние и перспективы развития. - СПб.: Судостроение, 2001.