Аппликата центра плавучести и тяжести. Продольная метоцентрическая высота. Расчет диаграммы остойчивости. Расчет сопротивления воды движению судна

Страницы работы

15 страниц (Word-файл)

Фрагмент текста работы

Коэффициент  пропорциональности между сопротивлением трения и формы

K=(22TL -0.1)*{0.132+( δ-0.4)2.5 =(22*0,032-0,1)*(0,132+(0,67-0,4) 2. =0,103

Дальнейший расчет производим в таблице

Таблица 2 – Расчет сопротивления воды.

Исходные данные: L=75м ; B=12м ; T=2.4м ; δ=0,67 ; Ω=926,19 ; K=0.103 ; ∆СF=0.6*10-3 ; Сvp=0.2*10-3

Расчетные велечины

Разм.

Численные значения

Скорость судна  V

м/с

3

4

5

6

7

Число Рейнольдса Re=VL/υ

___

1,433

 1,911

2,389 

2,866 

3,344 

Число Фрудо  Fr=V/

___

 0,111

0.147 

0.184

0.221 

0.258 

Экстраполятор трения  Cf=0.455/(logRe)2.58

___

 2,03

 1,95

 1,89

 1.85

 1.81

Коэффициент волнового сопротивления  Cw

___

 0.02

0.1 

0.244 

0.532 

1.069 

Динамический коэффициент

А= 0.5ρV2

Кн.

 4.168

7.41 

11.577 

16.671 

22.692 

Сопротивление трения  RF=(Cf+∆СF)

Кн.

 10.961

 18.894

 28.828

 40.845

54.687

Сопротивление формы  RAp=K RF

Кн.

 1.126

1.94 

2.96 

4.194 

5.615 

Волновое сопротивление  Rw= Cw*A

Кн.

0.083

0.743 

2.819 

8.868 

24.253 

Сопротивление выступающих частей  Rvp=Cvp*A

Кн.

 0.834

1.482 

2.315 

3.334 

4.538 

Полное сопротивление

R=Rvp+Rw++RAp+RF

Кн.

 13.003

 23.059

 36.922

 57.241

 89.094

Сопротивление в балласте RБ=0,35R

Кн.

4.551

8.071 

12.923 

20.034

31.183 

Сопротивление на мелководье Rм=1.35R

Кн.

 17.555

31.13 

49.845 

77.275 

120.277 

 

 

 

 

Коэффициент волнового сопротивления (при Fr£0,1 CW =0):

3.Расчет открытого винта при заданном его диаметре

Мощность подведенная к движителю

PD=PSηS                                        ηS=0.98

PD=500*0.98=490

Диаметр винтов

D=Dmax=1.8

Коэффициент попутного потока судна

Коэффициент момента двигателя

К= PD/2πρη3D5

К=0.033

Площадь диска винта А0, м

А0=0.25π D2

А0=2,54

Таблица 3 – Расчет винта с заданным диаметром

Исходные данные: V=6.0 м/с; PD=490квт; Zл=4; А0=2,54; t0=0.03; К=0.033

Расчетные величины

Разм.

Численные значения

1

Скорость судна V

м/с

5,80

6,25

6,5

2

Скорость винта   Vp=V(1-Wт)

5.11

 5,5

5,726 

3

Относительная поступь   J=Vp/nD

0,567

 0,61

0,636 

4

Шаговое отношение

Pp/D=f(J,К)     (по диаграмме)

 0,64

 0,675

 0,710

5

 Коэффициент упора

Kт=f(J, Pp/D)     (по диаграмме)

 0,145

 0,142

0,138 

6

 Упор движителя  Тр= Kт ρη2D4

38,05

 37,27

 36,22

7

 Осевая вызванная скорость

ωp=0.75(-Vp+( Vp2+2 Тр/ ρА0)

1,349

1,21

1,113 

8

 Коэф. засасывания  

 0,108

 0,109

0,111 

9

 Суммарная тяга винтов  ∑ТE=zp*Tp(1-tp)

 67,882

 66,42

 64,399

10

Сопротивление R=f(V)

 44,21

57,2

 80,24

Таким образом, при установке на судне двух открытых четырехлопастных винтов с диаметром  D =1.8 м,  шаговым отношением

Pp/D=0,64  и дисковым отношением AE/A0=0.55, судно развивает скорость V=6,25 м/с=20.88 км/ч. КПД винта  при данном шаговом отношении имеет значение:

ηр=J*Kт/2πKQ                ηр=0.547

 

4.Расчет и построение ходовых и тяговых характеристик

Для расчета должны быть заданы характеристики движителя, полученные при его расчете на полное использование мощности СЭУ. Расчет производится в таблице 9 при варьировании относительной поступи Jс обязательным включением колонки с ее расчетной величиной при расчетной скорости. Максимальное значение J для одиночных судов принимается на 15-20 % больше расчетного, а для толкаемых составов величину J увеличивают до тех пор, пока тяга на гаке (стр.12) не станет близкой к нулевому значению, соответствующему скорости движения толкача «легкачем» (без состава). В численном примере расчет произведен для оптимального КВН грузового судна.

Предварительно рассчитываем максимально возможный момент, развиваемый двигателем   , где   , где PD-  мощность подведённая к движетелю , где Ps – мощность двигателя

М= 0,033*52*1,85

М= 15,589

Шаговое отношениеPP/D=f( )  => 0,64



  (из расчёта оптимального винта)

Таблица 4 - Расчет и построение ходовых и тяговых характеристик  

-частота вращения

 -скорость винта

-скорость судна

-упор движителя

-мощность располагаемая

По результатам расчетов строятся графики ходовых (тяговых для буксира - толкача) характеристик. Построение характеристик начинается с графика , графика  и графика . Затем строятся графики сопротивлений: , , . Для состава -  (толкача),  (легкого и тяжелого) в пределах поля графика .

4. Проверка дискового отношения винта

4.1 Проверка на прочность

Минимально необходимое дисковое отношение винтов из условия прочности лопастей  вычисляется по формуле:

,                           

где =0,065 для углеродистой стали, =0,055 для нержавеющей стали или бронзы, =2,5 для ледоколов, =1,75 для судов, работающих в битом льду, =1,5 для буксиров – толкачей, =1,15 для грузовых и пассажирских судов.

Упор винтов в насадках определяется путем расчетов по следующим формулам. При этом предварительно рассчитываются следующие параметры:

- коэффициент нагрузки по упору

=3,4;

Минимально необходимое дисковое отношение винтов из условия прочности лопастей равно:

=0,424;    так как оно меньше принятого по диаграмме (0,6), винт прочен.

Если минимально необходимое окажется больше принятого по диаграмме, необходимо выбрать диаграмму с большим дисковым отношением и расчеты повторить.

4.2. Проверка на кавитацию

Минимально необходимое дисковое отношение винтов из условия отсутствия второй стадии кавитации на лопастях винтов  вычисляется по формуле:

                                    где ра=101 кН/м2 – атмосферное давление, »0,5Т –глубина погружения оси винта под ватерлинию; =1,72 кН/м2 – давление насыщенных паров воды.

Минимально необходимое дисковое отношение винтов из условия отсутствия второй стадии кавитации на лопастях винтов равно:

;

Так как минимально необходимое  меньше принятого по диаграмме (0,6), винт не кавитирует.

Если минимально необходимое окажется больше принятого по диаграмме, необходимо выбрать диаграмму с большим дисковым отношением и расчеты повторить.

5. Расчет и построение чертежа гребного винта

Для построения чертежа гребного винта необходимо выполнить следующие предварительные расчеты. Диаметр гребного вала , мм (по правилам Российского речного Регистра ).

  =162,          где эмпирический коэффициент для гребного вала в районе винта k=150; коэффициент усиления =1 (для обычных судов), =1,05 (для судов, плавающих в битом льду), =1,07 (для ледоколов); временное сопротивление материала вала =400-600 мПа.

Диаметр ступицы ,м.

; =2*0,162; =0,324                            

Средняя ширина лопасти , м.

; =0,47.   

Максимальная ширина лопасти  м

*   ; =1,17*0,47 =0,55,                   где С=1,17 для открытых винтов серии Трооста, С=1,10 для винтов в КВН серии Каплана (для КВН).

Условная максимальная толщина лопасти по оси винта ,м.

;

=0,5*1,8*(0,125-0,0085*4); =0,0819                   

Максимальная толщина на конце лопасти ,м.

;

=0,5*1,8*(0,00955-0,0005*4); =0,0068.                        

Толщина принимается не менее 5 мм для обычных судов, 6 мм для судов, плавающих в битом льду, 7 мм для ледоколов.

Отклонение образующей конца лопасти в корму ,м (для КВН отклонение

Похожие материалы

Информация о работе