3. Проверочный расчет на критическую частоту вращения гребного вала

Критическая частота вращения гребного вала при поперечных колебаниях определяется по приближенному методу Бринелля. Валопровод заменяют двухопорной балкой с одним свешивающимся концом (рисунок 2.2).

Гребной винт расположен на консоли на расстоянии l₂ от центра опоры А в подшипнике кронштейна. Остальная часть вала до опоры В, в дейдвудной трубе, имеет длину l₁. Предполагают, что каждый из пролетов l₁ и l₂ балки несет равномерно распределенную нагрузку, но с разными интенсивностями q₁ и q₂, при этом q₂ > q₁, что соответствует действительности.

Критическая частота вращения гребного вала рассчитывается по формуле:

(2.13)

где – длина гребного вала между серединами подшипников дейдвуда и кронштейна, м:

• при длине судна до 25 м ;

• при длине судна 25 – 50 м ;

• при длине судна 50 – 100 и более м ;

– длина гребного вала между серединами подшипника кронштейна и ступицы гребного винта, м:

• при длине судна до 25 м ;

• при длине судна 25 – 50 м ;

• при длине судна 50 – 100 м ;

• при длине судна более 100 м ;

– равномерная распределенная нагрузка на этих участках гребного вала от массы самого вала и гребного винта, кН/м;

– модуль упругости стали, кН/м²;

– экваториальный (осевой) момент инерции сечения вала относительно его оси, м⁴;

– ускорение свободного падения, м/с².

Рисунок 2.2 – Расчетная схема для проверочного расчета критической частоты вращения при поперечных колебаниях вала: А – подшипник кронштейна; В – подшипник дейдвуда

Нагрузка от массы вала, отнесенная к одному метру длины:

(2.14)

Нагрузка q₂ представляет суммарную равномерно распределенную нагрузку от массы гребного винта и гребного вала на участке l₂:

(2.15)

Экваториальный момент инерции сечения вала относительно его оси равен:

(2.16)

Критическая частота вращения гребного вала должна быть значительно больше номинального значения, при этом необходимый запас должен составлять не менее 20%.

(2.17)

3. Расчет систем сэу

   1. Топливная система

Топливная система предназначена для приема, хранения, перекачивания, очистки и подачи топлива для сжигания к парогенераторам, газовым турбинам или двигателям внутреннего сгорания, а также для передачи топлива на берег или на другие суда.

Объем цистерн основного запаса топлива:

(3.1)

где – запас топлива (значение выбирается из данных по судну-прототипу), т;

– плотность дизельного топлива, .

Объем расходной цистерны подсчитывается из расчета обеспечения работы главного двигателя на номинальном режиме в течение 8 часов:

(3.2)

где – коэффициент, учитывающий мертвый запас топлива;

– удельный расход топлива главного двигателя, ;

– номинальная мощность главного двигателя, кВт;

– число главных двигателей.

Объем сточной цистерны грязного топлива составляет 50 – 100 л на каждые 1000 кВт мощности главного двигателя:

(3.3)

Таблица 3.1 – Модельный ряд судовых дизель-генераторов

Модель дизель-генератора	Обозначение дизеля по ГОСТ	Номинальная мощность дизеля, кВт	Частота вращения, мин-1	Удельный расход топлива, г/кВт·ч
1	2	3	4	5
ВДМ-ДГС24-226В	3Ч 10,5/12	24,0	1500	200
ВДМ-ДГС30-226В	3Ч 10,5/12	30,0	1500	196,6
ВДМ-ДГС40-226В	4Ч 10,5/12	40,0	1500	197,5
ВДМ-ДГС50-226В	4Ч 10,5/12	50,0	1500	198
ВДМ-ДГС64-226В	6Ч 10,5/12	64,0	1500	200
ВДМ-ДГС75-226В	6Ч 10,5/12	75,0	1500	213,3
ВДМ-ДГС90-226В	6Ч 10,5/12	90,0	1500	200
ВДМ-ДГС100-226В	6Ч 10,5/12	100,0	1500	200
ВДМ-ДГС120-226В	6Ч 10,5/12	120,0	1500	200

Объем расходной цистерны вспомогательного двигателя берется из расчета обеспечения их работы не менее 4 часов:

(3.4)

где – удельный расход топлива вспомогательного двигателя, ;

– номинальная мощность вспомогательного двигателя, кВт;

– число вспомогательных двигателей.

Модель вспомогательных двигателей выбирается из предложенного ряда судовых дизель-генераторов (таблицы 3.1) в зависимости от мощности вспомогательных двигателей судна-протатипа. Мощность выбранных вспомогательных двигателей должна быть близкой к мощности вспомогательных двигателей судна-прототипа, но не меньше ее. Количество выбранных дизель-генераторов должно соответствовать количеству вспомогательных двигателей судна-прототипа.

Объем расходной цистерны автономного котла:

(3.5)

где – расход топлива котлом, ;

– число автономных котлов;

Модель автономного котла выбирается из предложенного ряда судовых котлов (таблицы 3.2) в зависимости от теплопроизводительности автономного котла судна-протатипа. Количество выбранных автономных котлов должно соответствовать количеству автономных котлов судна-прототипа.

Таблица 3.2 – Модельный ряд судовых котлов

Модель котла		Расход топлива, кг/ч
ДГС 0,4-К-0,65		22
КВА 0,63/6		50
КОАВ-63		7,3
КОАВ-68		7,8
КОАВ-200		25
КСВВ 1000/5		25
КИВ-200-3,5		23

Целесообразней объединить расходные цистерны главных и вспомогательных двигателей и автономного котла в одну, что обеспечит металлоемкость и сэкономит место в МО:

(3.6)

Производительность дежурного топливного электронасоса выбирается из условия заполнения расходной цистерны в течение 20…30 мин:

(3.7)

Мощность дежурного топливного электронасоса:

(3.8)

где – к.п.д. насоса;

– напор в магистрали, МПа.

К.п.д. насоса и напор топлива в магистрали выбирается по таблице 3.3.

Таблица 3.3 – К.П.Д. насоса и напор в магистрали

Тип насоса
1	2	3
шестеренный
винтовой

Производительность резервного ручного насоса выбирается из условия заполнения расходной цистерны в течение одного часа:

(3.9)

Производительность сепаратора определяется из условия суточной потребности топлива на 8 час:

(3.10)