0. Проверка валопровода на критическую частоту вращения

Для определения критической частоты вращения гребного вала при поперечных колебаниях валопровод условно заменяется двухопорной балкой с одним свешивающимся концом. Частота вращения вала, при которой возникают его поперечные колебания, вычисляется по формуле:

n_кр = 1-3,3^.(L₂/L₁)^3.q₂/q₁)^.(30^.^.E^.I^.g/q₁)/L₁², (мин.^-1),

где:

L₂ =2,67м - расстояние от середины опоры до центра масс гребного винта;

L₁ =4,5м - остальная длина гребного вала;

q₁ = ^.d_г^2./64 (кН/м) - удельная нагрузка пролета вала L₁;

q₁ = 3,14^.0,31²77/64= 0,363 (кН/м);

 = 77 кН/м³ - плотность стали;

q₂ = q₁ + Gв/L₂ (кН/м) - удельная нагрузка пролета вала L₂;

Gв = 1,47^.D_в^3. (кН)

D_в = 3,1м - диаметр винта;

 = 0,55 - дисковое отношение;

Gв = 1,473,1^3.0,55 = 24 (кН);

q₂ = 0,363 + 24/ 2.67 =9,3 (кН/м);

I = ^.d_г⁴/64 (м⁴) - экваториальный момент инерции сечения вала относительно его оси;

I = 3,14^.0,31⁴/64 = 4,5^.10^-4 (м⁴);

E = 2,16^.10⁸ кПа - модуль упругости материала вала.

n_кр=1-3,3^.(2,67/4,5)^3.(9,3/0,363)^.30^.3,14/4,5²^.(2,16^.10^8.4,510^-4·9,8/0,363)= 12·10⁴(мин.^-1),

Критическая частота вращения вала должна быть больше ее номинального значения

(n_кр - n_н)/n_н.100%  20%.

(12·10⁴- 182)/182_.100%  20%.

4.8 Проверка вала на продольную устойчивость

Необходимость проверки вала на продольную устойчивость устанавливается в зависимости от его гибкости:

где l_max – длина пролета между опорами, м;

i – радиус инерции сечения вала,м

где F – площадь поперечного сечения, м².

l_max =5,93м

i=0,078м

.

Т. к.  = 76 < 80 вал считается жесткими, и его расчет на продольную устойчивость не проводится.

4. Расчет потребной мощности и выбор состава судовой электростанции

Механизмы и оборудование, устанавливаемые на судне, входят в состав вспомогательной установки, систем энергетической установки и общесудовых систем. Энергия, потребляемая этими механизмами, как правило, электрическая, привод электрический или гидравлический.

Согласно Правилам Регистра выбирают род тока и величину напряжения в сети для всех групп потребителей, т.е. механизмов, обслуживающих ЭУ, судовые системы палубных механизмов и прочих потребителей. Род тока и напряжение могут быть едиными для всех потребителей, но могут быть различными для отдельных групп. В настоящее время на судах применяется в основном переменный ток. Величина напряжения регламентирована Правилами Регистра, которые разрешают применять на судах генераторы с номинальным напряжением при переменном токе 133, 230 и 400 в.

Судовая электростанция должна удовлетворять следующим требованиям:

• загрузка работающих генераторов должна составлять не менее 60-70% их номинальной мощности;

• число установленных генераторов должно быть минимальным и они должны быть однотипными;

• в каждом режиме (кроме аварийного) в резерве должно быть не менее одного генератора, способного заменить наибольший по мощности из работающих

Исходя из этого, оснащаем судовую электростанцию двумя генераторами, один из которых - резервный.

Для транспортных судов нашего класса с ДВС наибольшая мощность судовой электростанции в ходовом режиме считается по формуле

Nx = Nxo + a ^. Ne,

где Nхо - постоянная величина, зависящая от типа СЭУ и судна, для ДУ транспортных судов Nхо = 40 кВт;

а - безразмерный коэффициент, а = 0,045;

Ne - суммарная мощность, Ne = 2160 кВт

Nx = 40 + 0,045^. 2160 = 137,2 кВт

Для стояночных режимов среднюю нагрузку электростанции можно найти через водоизмещение или дедвейт:

Nc = Nco + b^.D,

где Nco - постоянная величина, Nco = 30 кВт;

b - размерный коэффициент, b = 0,002кВ/т;

D - дедвейт, D = 4448 т;

Nc = 30 + 0,002^.4448 = 38,8 кВт.

По мощности судовой электростанции в ходовом режиме (N_x=137,2 кВт) и в режиме стоянки (N_с=38,кВт) выбираем тип дизель - генератора.

В качестве основных дизель- генераторов выбираем два дизель- генератора АД-75. В качестве резервного дизель- генератора выбираем АД-75. В качестве стояночного используется АД-75. Основные характеристики дизель - генераторов представлены в таблице 5.1.

Таблица 5.1 - Характеристики дизель - генераторов

Характеристика	АД-75 6Ч13/14
Мощность, кВт Двигателя Генератора	85 75
Тип дизеля	6Ч 13/14
Тип генератора	LSA 44.2 VS3
Частота вращения, об/мин	1500
Масса, кг	1785
Расход масла, л/ч	0,115
Расход топлива, л/ч	22,9
Род тока	3-х фазн., переменный
Напряжение, В	400/230
Габариты	2145 x 1175 x 1520

Мощность аварийного дизель генератора принимается равной:

Принимаю в качестве аварийного дизель генератора:

-дизель генератор АД-20 с номинальной мощностью 20 кВт, напряжением 400 В, частотой тока 50Гц.