!Проект Коробка (на основе прототипа С-1) (Бормотов А) / !Литература / Выбор основных характеристик морских транспортных судов

кретных двигателей, выпускаемых промышленностью. Поэтому по каталогам выбирают двигатель, проектные мощность и частота вращения которого (с учетом установки редуктора) наиболее близки к требуемым. После этого с учетом выбранного двигателя производят окончательный расчет ходкости, определяя оптимальные элементы гребного винта и достижимую скорость хода судна.

Предварительный расчет ведем в следующей последовательности.

1. Определяем коэффициенты взаимодействия винта гребного винта с корпусом

судна.

Коэффициент попутного потока для бортового винта 0,55 0,20 или винта в диаметральной плоскости (ДП) 0,50 0,05 , где - коэффициент общей полноты.

Коэффициент засасывания для бортового винта t 0,8 (1 0,25 ) или для винта

вДП t 0,6 (1 0,67 ) .

2.Устанавливаем предельный диаметр винта, пользуясь приближенной зависимо-

стью

Dв (0,7 0,1(x 1))T ,

где x – число движителей; T – осадка судна.

3. Находим необходимый упор P и расчетную скорость винта vр:

где v — скорость судна. Значение сопротивления R(v) принимают для заданной скорости хода.

4. Оцениваем целесообразность применения направляющей насадки для гребного винта. Оценить целесообразность применения насадки можно с помощью коэффициента нагрузки по упору

где - плотность воды, F – площадь, ометаемая гребным винтом.

Если 2 , то установка направляющей насадки будет целесообразна. Она повысит КПД движительного комплекса, что приведет к возрастанию скорости или тяги.

5. Прежде чем выбрать расчетную диаграмму, необходимо установить число лопастей и дисковое отношение. Для одновинтовых судов число лопастей должно быть не менее 4, что связано с предотвращением недопустимой вибрации, а для двухвинтовых — 3

100

диска или площадь круга, диаметр которого равен диаметру винта; z- число лопастей у данного винта; Ал - спрямленная площадь одной лопасти; А – спрямленная площадь всех лопастей ) необходимо исходить из обеспечения прочности лопасти и предотвращения кавитации.

Из условий прочности

где d0 – диаметр ступицы; z — число лопастей; max = 0,08 0,09 - относительная толщина лопасти при относительном радиусе лопасти 0,6 0,7; т - коэффициент учитывающий условия работы винта, равный 1,2 для ледоколов, 1,75 для судов ледового плавания, 1,5

для буксиров и толкачей, 1,15 - для транспортных судов; Р - упор винта, кН; [ ] 6 104

кПа – допускаемые напряжения для винтов транспортных судов. Из условий отсутствия кавитации

давление; - плотность воды; g – ускорение свободного падения; hв – погружение оси винта, принимается по теоретическому чертежу (в курсовом проекте приближенно можно принять половина осадки судна); pv=2,3 кПа – давление насыщенных паров.

После расчета дисковых отношений по (12.1) и (12.2) выбирают большее. По нему подбирают расчетную диаграмму с ближайшим большим дисковым отношением, которое принимают окончательным. Диаграммы для расчета гребных винтов приведены в приложении 2.

6.Дальнейший расчет требуемой мощности и частоты вращения гребного винта производим по алгоритму, приведенному в табл. 12.1, по выбранной диаграмме.

7.По результатам выполненного расчета строят зависимости Ne*=1,15Ne=f(n), Dв=f(n), которые служат для окончательного подбора двигателей (рис. 12.1).

Двигатель подбирают по каталогам, как ближайший по расчетной мощности и частоте вращения. В табл. 12.4 приведены характеристики некоторых двигателей.

Если соотношение между характеристиками выбранного двигателя (мощностью и частотой вращения гребного винта) не отвечает построенным графикам, приступаем к окончательному расчету гребного винта, который производится по алгоритму табл. 12.2. Если мощность в первом приближении меньше мощности двигателя, переходим ко вто-

101

ми для построения паспортной диаграммы служат расчетные диаграммы k1 р и k2 р

(приложение 2) или кривые действия рассчитанного гребного винта; диаметр и шаговое отношение винта; коэффициенты взаимодействия гребного винта с корпусом , t ; загра-

дительная характеристика двигателя Ne f(n) ; КПД валопровода в и передачи пер ;

кривые буксировочного сопротивления R = f (v) - для расчетного режима и различных условий эксплуатации судна (например, глубокая и мелкая вода, движение в битых льдах).

Расчет производят в табличной форме (табл. 12.5), задаваясь пятью значениями частоты вращения гребного вала п и пятью значениями относительной поступи р.

Для рассчитанного гребного винта по соответствующей расчетной диаграмме (кри-

р f ( р , HD ) и заносят их значения в расчетную табл. 12.5.

Дальнейший расчет производят по формулам, приведенным в таблице. По результатам расчета на диаграмме строят графики зависимостей Ре = f (v) и Ne = f (v) при п=const (кривые I и II) для всех значений п, принятых в расчетной таблице. Далее на диаграмму наносят расчетную кривую буксировочного сопротивления R = f (v), т. е. кривую требуемой тяги (III), и ограничительную характеристику двигателя Ne = f (n), т.е. кривую располагаемой мощности (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 соот-

ветствующие кривые I, получают кривые требуемой мощности V и располагаемой тяги

VI. Вертикаль, проведенная через точки А (пересечения кривых III и IV) и В (пересечения кривых IV и V), определяет на оси абсцисс расчетную скорость судна vрасч. Паспортная диаграмма позволяет быстро и наглядно 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 мощно-

105

сти VIII, то можно найти отвечающие изменившимся условиям плавания значения Neэксп,

nэксп, vэксп.

Рис. 12.1. Кривые для выбора двигателя

Рис. 12.2. Паспортная диаграмма судна

12.3. Гребные винты в направляющих насадках

Расчет элементов винта целесообразно выполнять по диаграммам модельных испытаний комплекса винт-насадка, приведенных в приложении 2. В этом случае расчетные схемы для винта и комплекса будут одинаковы, если вместо упора Р, КПД р, расчетной скорости в диске винта vр , относительной поступи р принимать соответственно Рк, е, vе,

106

108