Проектирование и расчет рулевых устройств. Определение расчетных нагрузок, действующих на перо руля на передном ходу, страница 2

  C_в.ч = 0.15*10^-3 ;

  R_T = ( C_тр+ C_Ш  + C_в.ч)ρu²Ω/2; R_T = ( 1.5 + 0.55  + 0.15)*10^-31.025*(16.5*0.514)²5.39*10³/2;

  R_T = 437 кН;

  N_e = Ru/η_пр η_вр; N_e = 437*16.5*0.514/0.8*0.97 = 477.7 кВт;

  T = 0.0441[30.6N_e: nH₁(zѳ)^1/3 – n²D_B⁴]; T = 0.0441[30.6*477.7: 2:5.27:(4*0.55)^1/3 – 2^2*6.47⁴];

  T = 262.1 кН;

  A_B  = D_Bb_p ; A_B  = 6.47*5.67= 36.7 м²;

   F₂ = 0.177k₁(6.5 +  λ_k)TA_B/D_B²;     F₂ = 0.177*1*(6.5 +  1.4)*262.1*36.7/6.47²;

   F₂ = 321.3 кН;

       F = F₁  +  F₂ ;      F = 691.5  +  321.3 = 1012.8 кН;

4. Определение расчетного крутящего момента, действующего на рулевое устройство на предном ходу судна.

    Условный расчетный крутящий момент, действующий на рулевое устройство на передном ходу судна,принимается не менее определенного по формуле :

                                  M_k = F(0.35 – A₁/A_p)A_p/h_p ;

   b_δ = _δ.b_p= 0,24*5.25 = 1,26 M - ширина балансирней части пера руля,м;

   _δ - коэффициент компенсации балансирного руля

   A₁ – часть площадипера руля, расположенная в нос от оси его вращения, принимаемая для балансирных рулей; A₁ = b_δ h_p =1.26*7.325 =9.23 м²;

    M_k = 1012.8(0.35 – 9.23/38.46)38.46/7.325 = 585 кН.м;

5. Опрделение диаметра циркулярции судна.

       D_ц = 2kV/(C_yA_pcosα);

      k = -1.573(V/S_δL)³+640.937(V/S_δL)²-87.768(V/S_δL) + 4.393;

  V - объемное водоизмещение судна, м³ ;

  V= δLBd ; V = 0.71*160*24.13*9.59 = 26287.8 м³ ;

  α  = 0.611 - угол перекладки руля, рад;

 C_y = 1.46απ/(1+1/λ_p); C_y = 1.46*0.611*3.14/(1+1/1.4) = 1.634;

   S_δ = 0.96Ld; S_δ = 0.96*160*9.59 = 1473 м²

   S_δ  - площадь части диаметральной плоскости, погруженной в воду,м²;

   V/S_δL = 26287.8/(1473*160) = 111.5*10^-3;

  k = -1.573*0.1115³+640.937*0.1115²-87.768*0.1115  + 4.393 = 2.57;

  D_ц = 2*2.57*26287.8 /(1.634*38.46*cos0.611) = 2625 м ;

  u_ц = u/(1+2.68L/ D_ц)² - Скорость хода, м/с, судна на установмвшейся циркулярции

 u_ц = 16.5*0.514/(1+2.68*160 / 2625)² = 6.27 м/с ;

6. Определение мощности рулевой машины, диаметра головы баллера и толщины обшивки пера руля.

Мощность рулевой машины, кВт, вычисляется по зависимости:

     N_рм= 1.13 M_k/(η_рмτ);

  η_рм = 0.82 - коэффициент полезного действия рулевой машины;

  τ = 28 c - время перекладки руля с 35⁰ одного борта на 30⁰ другого борта;

  M_k  - условный кручящий момент;

     N_рм= 1.13* 585/(0.82*28)= 28.79 кВт ;

Диаметр головы баллера ,см, должен выть не менее

      d₀ = 26.1 (M_k/R_eH);      d₀ = 26.1 (585/236)= 64,7 см;

   R_eH - верхний предел текучусти материала баллера:

Толшина обшивки пера руля, мм, должна быть не менее:

      S = ak₁₁{[98d+k₁₂(F₁/A_p + k₁₃F₂/A_B)]/R­_eH}^0.5  + 1.5

 F₁, F₂  - расчетные нагрузки

  a - растояние между горизонтальными ребрами или вертикальыми диафрагмами, смотря по тону, что меньше: a = 0.6 м;

   k₁₁ = 10.85 – 2.516(a/b)²;

  b - растояние между горизонтальными ребрами или вертикальыми диафрагмами, смотря по тону, что больше : b = 0.6 м;

   k₁₁ = 10.85 – 2.516(0.6/0.6)² = 8.334;

  k₁₂ = 18.6 - коэффициент для участка обшивки, расположенного в пределах 0,35 длины пера руля от его передней кромки, k₁₂ = 8 - для участка обшивки пера руля, расположенного в пределая 0,65 длины пера от его задней кромки;

  k₁₃ = 1- коэффициент для участка обшивки пера руля, расположенного в струе гребного винта;

 k₁₃ = 0  - для участка обшивки пера руля, расположенного вне стрки гребного винта.

S₁ = 0.6*8.344{[98*9.59+18.6(691.5/38.46 + 1*321.3/36.7)]/236}^0.5  + 1.5 = 13.85 мм;

==>S₁ = 14 мм;

S₂ = 0.6*8.344{[98*9.59+8*691.5/38.46]/236}^0.5  + 1.5 = 12.27 мм;

==>S₂ = 13 мм;

S₃ = 0.6*8.344{[98*9.59+18.6*691.5/38.46]/236}^0.5  + 1.5 = 11.63 мм;

==>S₃ = 12 мм;

S₄ = 0.6*8.344{[98*9.59+8*(691.5/38.46 + 1*321.3/36.7)]/236}^0.5  + 1.5 = 12.57 мм;

==>S₄= 13 мм;

S_min= 24*(L+37)/(L+240) мм;

Минимальная толщина обшивки пера руля:

S_min= 24*(160+37)/(160+240) = 11.82 мм;

==>S_min= 12 мм;