2. Расчет ГВ

Таблица 6

Расчет исходных данных для определения мощности и частоты вращения силовой установки и оптимальных элементов гребного винта.

Такой расчёт рекомендуется выполнять по схемам подраздела 7.3 и 7.4, при этом искомое значение Ne ном или n ном определяется по кривой Ne = f(n) по одному из заданных параметров. Если найденное таким образом соотношение Ne ном или n ном не удовлетворяет проектанта силовой установки, то оптимальные элементы гребного винта и проектная скорость хода судна должны быть определены заново при повторном расчёте по подразделам 7.1 и 7.2.

6.4.Расчёт потребной мощности силовой установки и оптимальных элементов гребного винта при ограниченном диаметре.

Расчёт исходных данных для определения мощности и частоты вращения и оптимальных элементов гребного винта ограниченного диаметра, обеспечивающего судну заданную скорость, производят по таблице 7, при заполнении которой нужно пользоваться следующими рекомендациями:

1.В нижнюю часть таблицы вносят указанные в задании и определённые ранее величины, а так же найденные ранее в разделе 6 значения коэффициента К.

2.В строку 1 таблицы вносят 5 – 6 округленных значений частоты вращения, которые принимают в диапазоне (0,7÷1,0)nop , а при Zp ≥ 2 (0,8÷1,2)nop.

(Ne , H/D, ηo) = f(n).

Номинальное значение мощности и частоты вращения, а так же оптимальные элементы гребного винта выбирают, пользуясь построенными кривыми и рекомендациями по выбору оптимальной частоты вращения, изложенными в разделе 2 и подразделе 7.3.

Таблица 7

Расчет исходных данных для определения мощности и частоты вращения силовой установки оптимальных элементов гребного винта при ограниченном диаметре.

8. Проверка гребного винта на кавитацию.

После окончательно определения элементов гребного винта по схемам, приведённым в разделе 7, следует установить, правильно ли выбраны элементы гребного винта с точки зрения возникновения кавитации. В условиях реального проектирования наиболее достоверным методом прогнозирования кавитации винта является испытание модели винта в кавитационной трубе.

При отсутствии данных модельного эксперимента для проверки винта на кавитацию рекомендуется применять следующую формулу:

( , . ,! ')& , Өрасч = ' (/ .(01 / ) + ' ,

где R- значение сопротивления судна, Н, при найденном значении

- атмосферное давление воздуха, = 101300 Н/м3

ρ- плотность воды, кг/м3;

ho- заглубление оси гребного винта; значение ho может быть найдено по приближённой формуле: ho = T – 0,40D + 0,2;

- давление насыщенных паров при t = 10 = 1226 м ;

t = 20 = 2335 м ; t = 30 = 4348 м ;

D - диаметр гребного винта, м

Zp - число гребных винтов

Расчёт гребного винта можно считать законченным, если найденное значение Ѳрасч будет меньше или равно принятому в расчёте значению дискового отношения Ѳ, в противном случае следует повторить расчёт, используя расчётную диаграмму с ближайшим большим значением дискового отношения.

9.Конструктивные элементы гребного винта.

После расчёта гребного винта и проверки его на кавитацию необходимо принять окончательно его конструктивные элементы с учётом рекомендаций раздела 2 по следующей форме:

10. Расчёт паспортных характеристик и построение паспортной диаграммы.

Приведенные в разделе 7 расчетные схемы позволяют определить проектную скорость хода судна или параметры его силовой установки при заданном водоизмещении, чистом корпусе и винте при благоприятных погодных условиях. Однако для суждения о ходовых качествах судна необходимо знать скорость хода судна и потребляемую ГВ мощность при различной частоте вращения винта (меньше номинальной) и при различных условиях эксплуатации. Чтобы выполнить расчеты ходкости для всего многообразия эксплуатационных условий, строят так называемые паспортные диаграммы, или ходовые характеристики судна, представляющие собой совокупность согласованных между собой характеристик корпуса, двигателя и движителя, построенных в зависимости от его скорости хода.

Паспортная диаграмма судна состоит из двух рисунков, расположенных один над другим. По оси абсцисс, общей для обеих частей

диаграммы, откладывают скорость хода судна (в узлах) , по оси ординат верхней части диаграммы – полезную тягу винта Ре (кН), по оси ординат нижней части – мощность энергетической установки Ne (кВт).

Необходимыми данными для расчёта паспортной диаграммы являются: гидродинамические характеристики гребного винта, а так же его диаметр D , число лопастей Z, дисковое и шаговое отношения Ѳ и H/D,

коэффициенты взаимодействия винта с корпусом, номинальные значения мощностей и частоты вращения двигателя и его ограничительная

характеристика, кривые сопротивления корпуса R= f( ) при различных условиях плавания.

Расчёт паспортных характеристик рекомендуется выполнить по таблице 11 в следующей последовательности:

1. Принимают 5 -6 округленных значений частоты вращения в диапазоне (0,7 – 1,05) nном , при этом в число табличных значениях частоты вращения рекомендуется включать:

а) для судов с дизельными установками:

- номинальную частоту вращения nном

-расчётную частоту вращения nрасч=К nном

-долевые от nном значения от частоты вращения, рекомендуемые для построения ограничительной характеристики двухтактных малооборотных

дизелей фирм «Зульцер», «МАН» различных типов – (0,7; 0,8; 0,9; 0,95) nном ; таких же дизелей фирмы «Бурмейстер и Вайн» и «БМВ» - (0,7; 0,8; 0,9; 0,97) nном; для дизелей других типов – произвольно;

Долевые значения частоты вращения рекомендуется округлять до целых значений, кратных 5 или 10 мин-1.

б) для судов с ПТУ, ГТУ и ЭУ: номинальную частоту вращения nном;

Долевые от nном- произвольно.

2. Принимают 5 значений относительной поступи в пределах (0,5÷1,2) , где - расчётное значение относительной поступи, полученное в результате расчётов в разделе 7. Предпоследнее из табличных значений должно быть равно расчётному. Все табличные значения , кроме расчетного, рекомендуется округлить до 0,02, то есть должно быть принято, например: = 0,34; 0,46; 0,62… и т. д.

3. Для рассчитанного гребного винта с обеих частях соответствующей

где μ – коэффициент, принимаемый равным 1.75.

При помощи паспортной диаграммы определяют:

- проектную скорость хода судна пр при n = n ном - по точкам пересечения кривых полезной тяги Pe ( ,n),и буксировочного сопротивления R = ( ), мощности Ne ( ,n) и потребной мощности Ne

( );

- максимальную (спецификационную) скорость судна на испытаниях – по точкам пересечения кривых располагаемой и потребной тяги Pe (n) и

R = ( ) и располагаемой и потребной мощности Ne (n) и Ne ( );

- среднеэксплуатационную скорость экс при эксплуатационной частоте вращения двигателя n экс = (0,95-0,97) n ном и при возросшем, например, на 20 % сопротивлении движению судна.

Помимо этого, паспортная диаграмма позволяет решать следующие задачи:

- определение частоты вращения, необходимой для обеспечения заданной скорости судна;

-определение скорости судна по частоте вращения;

-проверка соответствия гребного винта двигателю;

-определение допустимой скорости без перегрузки главного двигателя при изменении сопротивления судна в эксплуатации в результате обрастания корпуса, изменения осадки, буксировки объектов и т. п.

Пример

расчета оптимальных элементов гребного винта, обеспечивающих наибольшую скорость хода при заданной мощности и частоте вращения силовой установки.

Тип судна - нефтерудовоз.

Длина расчетная L = 244,4 м.

Ширина по ГВЛ В = 38,8 м.

Осадка расчетная, средня Т = 14,53 м.

Коэффициент общей полноты δ = 0,8

Коэффициент полноты мидельшпангоута β = 0,99

Коэффициент полноты ватерлинии α = 0,9

Мощность главного двигателя Ne ном = 12500 кВт

Частота вращения n ном = 115 мин-1 (1,92 с-1)

Тип СЭУ – ДВС с прямой передачей.

Завод-изготовитель ДВС – БМВ.

Число гребных винтов Zp=1

Расчет сопротивления воды и буксировочной мощности выполнен в соответствии с методическими указаниями, приведенными в пособии [2].

Данные о сопротивлении и буксировочной мощности представлены в таблице 9 и на рисунке 6.

Рис. 6. Зависимость полного сопротивления и буксировочной мощности от скорости.