Проектирование судов

В табл. 12.2, 12.3 расчетная мощность Np (мощность на гребном винте) определяется

N p в перNв 2 kN ,

где ηв – КПД валопровода (среднестатистическое значение 0,98);

ηпер – КПД передачи (среднестатистическое значение 0,96 0,97 – с редуктором; 1 – без редуктора);

Nв – номинальная (эффективная) мощность одного двигателя; kN = 1,15 – коэффициент запаса мощности.

12.2.Паспортная диаграмма

Врезультате расчета по приведенной выше схеме, кроме элементов гребного винта, определяются скорость судна, частота вращения гребного вала и мощность главной энергетической установки лишь для одного (расчетного) режима. Для полного суждения о ходовых качествах судна в различных условиях его эксплуатации строят паспортную диаграмму, представляющую собой совокупность взаимно согласованных характеристик корпуса, двигателя и гребного винта, построенных в зависимости от скорости судна.

Паспортная диаграмма состоит из двух графиков, расположенных один над другим (рис. 12.2).

По оси абсцисс, общей для обеих частей диаграммы, откладывают скорость судна v, по оси ординат верхней части диаграммы – полез-

ную тягу гребного винта Ре, по оси ординат нижней части – эффективную мощность энергетической установки Nв (или мощность на

гребном винте N p в перNg (2 kN )). Исходными материалами

и данными для построения паспортной диаграммы служат расчетные диаграммы k1 p и k2 p или кривые действия рассчитан-

ного гребного винта; диаметр и шаговое отношение винта; коэффициенты взаимодействия гребного винта с корпусом ψ, t; заградительная характеристика двигателя Ne = f(n); КПД валопровода ηв и передачи ηпер; кривые буксировочного сопротивления R = f (v) – для расчетного режима и различных условий эксплуатации судна (например, глубокая и мелкая вода, движение в битых льдах).

191

Для рассчитанного гребного винта по соответствующей расчетной диаграмме (кривым действия) определяют коэффициенты упора

их значения в расчетную таблицу 12.5.

Дальнейший расчет производят по формулам, приведенным в таблице. По результатам расчета на диаграмме строят графики зависи-

мостей Ре = f(v) и Ne = f(v) при n = const (кривые I и II) для всех значений п, принятых в расчетной таблице. Далее на диаграмму нано-

сят расчетную кривую буксировочного сопротивления R = f(v), то есть кривую требуемой тяги (III) и ограничительную характери-

стику двигателя Ne = f(n), то есть кривую располагаемой мощнос-

ти (IV). Перенося по вертикалям, как показано на рис. 12.2, точки пересечения кривой III с кривыми I в нижнюю часть диаграммы на соответствующие кривые II, а точки пересечения кривой IV с кривыми II в верхнюю часть диаграммы на соответствующие кривые I,

получают кривые требуемой мощности V и располагаемой тяги VI.

Вертикаль, проведенная через точки А (пересечения кривых III и IV)

иВ (пересечения кривых IV и V), определяет на оси абсцисс расчетную скорость судна υрасч. Паспортная диаграмма позволяет быстро

инаглядно решать все вопросы, относящиеся к ходкости судна в любых эксплуатационных условиях. Например, если нанести на нее любую эксплуатационную кривую требуемой тяги VII и соответственно кривую требуемой мощности VIII, то можно найти отвечаю-

щие изменившимся условиям плавания значения Neэксп , nэксп, vэксп.

12.3. Гребные винты в направляющих насадках

Расчет элементов винта целесообразно выполнять по диаграммам модельных испытаний комплекса винт-насадка, приведенных

вприл. 2. В этом случае расчетные схемы для винта и комплекса будут одинаковы, если вместо упора Р, КПД ηp, расчетной скорости

вдиске винта vp, относительной поступи р принимать соответственно Pk , в, в, в для комплекса. Расчетная скорость для ком-

плекса винт-насадка 1 k , где k 0,6 0,7 .

Упор комплекса для грузовых судов , причем можно принимать

tk k .

193

194

Продолжение табл. 12.4

195

196

198

Окончание табл. 12.5

12.4. Чертеж гребного винта

Наибольшее применение в судостроении получили цельнолитые гребные винты-простые в изготовлении, обладающие меньшей массой и большим КПД по сравнению с винтами со съемными лопастями.

Ступице цельнолитого винта придают такие размеры и форму, чтобы она с кронштейном или яблоком ахтерштевня, обтекателем, рудерпостом и рулем образовывала единый удобообтекаемый комплекс. Отношение среднего диаметра ступицы d0 к диаметру гребного вала принимают обычно в пределах 1,8–2,0. Внутреннему отверстию ступицы придают конусность с уклоном 1 : 15.

Для передачи вращающего момента от гребного вала к винту ступицу крепят на конусе вала при помощи одной или двух шпонок. Сейчас применяют также бесшпоночную (прессовую) посадку винта на гребной вал.

Упор гребного винта на переднем ходу воспринимается конусом гребного вала, а на заднем ходу – крепительной гайкой. Для уменьшения сопротивления ступицу снабжают обтекателем.

Для гребных винтов транспортных судов обычно применяют форму спрямленной поверхности лопасти, разработанную Троостом. Ее несимметричный саблевидный контур, имеющий небольшое отклонение в сторону, противоположную направлению вращения, способствует уменьшению вибрации корпуса судна.

Исходной величиной, определяющей форму контура, является наибольшая ширина лопасти bm, расположенная на относительном

радиусе r Rr 0,6 (рис. 12.5) и определяемая по формуле, аппроксимирующей оригинальные графики и таблицы Трооста:

где d0 – диаметр ступицы; z – число лопастей;

200