Расчеты ходкости и характеристик гребного винта

использованием судов-прототипов, то более точные данные по сопротивлению движению судов дает пересчет данных судна-прототипа по методу  В. Афанасьева в соответствии с предложенной им Адмиралтейской формулой (1889 г.):

 ,                                                              (1)

Для водоизмещающих транспортных судов с относительно небольшими скоростями затраты мощности на движение определяются в основном сопротивлением трения. Для таких судов допустимо принять значения показателей степени при независимых переменных равными m = 2/3  и  n = 3.

Предположение о равенстве величины адмиралтейского коэффициента  у судна-прототипа и вновь проектируемого судна допустимо при следующих условиях:

– однотипность судов;

– близость форм обводов корпусов  и соотношений главных размерений;

– изменение осадки или водоизмещения не более 10 – 12 %;

– изменение скорости хода в пределах 5 – 8 %.

При отсутствии судна-прототипа следует обратиться к математическим моделям и программным комплексам, построенным на их основе. В табл.1.1 приведены исходные данные для расчета сопротивления движению судна на основе корреляционных зависимостей для результатов систематических испытаний судов: для одновальных судов – по графикам ЛЭП и данным серии 60, а для двухвальных судов по диаграммам ОСТ 5.0181-75.

Содержание табл.1.1 расшифровано в графе Наименование параметра.

Таблица 1.1

Исходные данные для расчета сопротивления движению судна

В дополнительном пояснении нуждается только ряд параметров: коэффициенты полноты корпуса следует принять по прототипу и при его отсутствии из табл.1.2, в соответствии с [5].

Таблица 1.2

Характеристики корпуса гражданских судов

Для обеспечения достоверности расчетов параметры табл.1.1 и их соотношения не должны выходить за пределы следующих ограничений:

– серия 60:

- ЛЭП:

- ОСТ 5.0181–75:

При нарушении ограничений вырабатывается признак IER> 0: 1 – нарушение ограничений серии 60; 2 – нарушение ограничений серии ЛЭП; 3 – нарушение ограничений серии ОСТ 5.0181–75.

      После заполнения табл.1.1 она записывается под прежним именем на магнитный диск в директорий, в котором ведется расчет сопротивления движению судна.

 Для проведения расчетов следует запустить файл HODKOST.BAT. После отработки задания на экран дисплея и в файл PERT.REZ будет выведена табл.1.3, содержащая искомые результаты расчета сопротивления движению судна, позволяющая построить график буксировочного сопротивления в функции скорости.

Таблица 1.3

Результаты расчета

1.2. Расчеты характеристик гребного винта

Количество движителей определяется в результате сравнительной оптимизации: рассчитывается комплексы с одним, двумя и тремя движителями. Тот ПК, у которого более высокий пропульсивный коэффициент, может быть признан лучшим. В первом приближении, если D_в^max=D_в^опт, число движителей можно определить как большее целое от следующего выражения, полученного из условия снижения КПД винта при приближении кавитации:

где  E– функция выделения целой части из выражения в скобках; с^опт – коэффициент, который по данным В.А. Лесюкова [6] может быть принят равным 0,88 для пассажирских судов с винтами Трооста без насадок; 0,81 для грузовых судов и 0,85 для буксиров-толкачей с винтами в насадках с усеченными лопастями типа Каплана. Для гребных винтов с закругленными лопастями типа Трооста в насадках с^опт=0,9 – 0,94. По данным В.Н. Анфимова [3] с^опт может быть принят равным 0,85 для не буксирных судов и 0,9 для буксиров-толкачей.

В соответствии с методикой [3] коэффициенты взаимодействия винта и могут быть найдены с использованием следующих аппроксимирующих зависимостей:

- для двухвальных установок при

- для одновальных установок:

при  и U-образной корме:

при  и V-образной корме:

Таблица 1.4

Исходные данные для автономного расчета винта

Для КПД h_в винта в свободной воде предложена зависимость в функции от коэффициента нагрузки по упору CTA = 8KT/pl_p²:

что позволяет найти значение пропульсивного коэффициента h_пр:

                       (1) 

В табл.1.4 приведены исходные данные для расчета гребного винта в соответствии с изложенной методикой. В дополнительных пояснениях нуждаются лишь п.5 и 6 этой таблицы. В п.5 задан диаметр гребного винта D_в в долях от расчетной осадки судна кормой T_к:

Для морских судов по данным А.Ш. Ачкинадзе  для одновальных установок и 0,6 – 0,65 для двухвальных. Для судов речного и смешанного плавания  принимается по результатам исследований Б.А. Лесюкова.

Таблица 1.4

Оптимальные значения туннельности винтов

Между тремя параметрами винта – его диаметром D_в частотой n_в и упором P= существует функциональная зависимость [3, 6]:

                                                            (2)   

Значение Kзависит от величины пропульсивного коэффициента (1). По данным Л.С. Артюшкова при h_пр=0,62 коэффициент K=11,8.

Винт, характеристики которого соответствуют соотношению (2), работает при оптимальной относительной поступи. В случае, если это также винт наибольшего допустимого по условиям осадки диаметра, то это полностью оптимальный винт.

 Частота винта, взаимодействующего с малооборотным ДВС равняется частоте последнего и обычно больше оптимальной, соответствующей диаметру винта. При расчете дизельной установки с СОД применяется винт наибольшего диаметра, так как его согласовывает с двигателем передача с выбираемым передаточным отношением. Если в п.6 табл.1.3 будет задана частота n_в= 0.0, то искомая частота будет найдена из аппроксимации Л.С.Артюшкова. Коэффициент К в зависимости (2) уточняется в итерациях после определения h_пр.

В табл. 1.4 приведен результат работы модели расчета винта с данными из табл.1.3. Здесь также приведены идентификаторы переменных в аппроксимирующих зависимостях для КПД винта