Машиностроение \ Теория корабля

Проведение расчетов судовых движителей и определение скорости движения судна

Страницы работы

15 страниц (Word-файл)

Посмотреть все страницы

Скачать файл

Фрагмент текста работы

Введение

Целью курсового проекта является проведение расчетов судовых движителей и определение скорости движения судна.

Содержание проектов в записке иллюстрируется расчетными графиками и схемами, выполняемыми на листах формата А4. Чертеж движителя выполняется на листе формата А1.

Исходные данные на курсовой проект:

1. Грузоподъемность

2. Ожидаемая скорость на глубокой спокойной воде

3. Длина расчетная

4. Ширина расчетная

5. Осадка

6. Коэффициент общей полноты

7. Коэффициент полноты конструктивной ватерлинии

8. Количество двигателей и движителей (открытые винты)

9. Глубина судового хода

10. Автономность плавания

11. Мощность двигателя

12. Частота вращения двигателя

Расчет сопротивления воды движению судна

Расчет сопротивления воды движению груженого судна и буксира-толкача производится на глубокой спокойной воде. Последовательно рассчитываются следующие величины.

Водоизмещение судна :

; ; .

Соотношения главных размерений:

; ; ;

; ; .

Коэффициенты пропорциональности между сопротивлением трения и сопротивле-нием формы:

;

При отсутствии теоретического чертежа площадь смоченной поверхности судна может быть определена по одной из приближенных формул:

;

Коэффициент кинематической вязкости воды .

Коэффициент, учитывающий шероховатость корпуса .

Коэффициент сопротивления выступающих частей .

Коэффициент волнового сопротивления (при ).

;

По результатам расчета в зависимости от скорости судна строятся графики составля-ющих сопротивления и полного сопротивления на глубокой спокойной воде. Расчет производится в табличной форме.

Таблица 1 – Расчет сопротивления воды движению судна

Исходные данные: ; ; ; ; ; .
Расчетные величины	Размерн.	Численные значения
Скорость судна		3	4	5	6	7
Число Рейнольдса ()	-	1,529	2,038	2,548	3,057	3,567
Число Фруда	-	0,107	0,143	0,178	0,214	0,250
Экстраполятор трения ()	-	2,007	1,930	1,873	1,828	1,792
Коэффициент волнового сопротивления ()	-	0,010	0,127	0,448	1,096	2,160
Динамический коэффициент ()		4,883	8,680	13,563	19,530	26,583
Сопротивление трения		12,730	21,960	33,541	47,419	63,587
Сопротивления формы		1,337	2,306	3,522	4,979	6,677
Волновое сопротивление		0,049	1,102	6,076	21,405	57,419
Сопротивление выступающих частей		0,977	1,736	2,713	3,906	5,317
Полное сопротивление		15,093	27,104	45,852	77,709	133,000

Рисунок 1 – Составляющие сопротивления

Расчет открытого винта при заданном диаметре

Расчет производится в табличной форме для винтов при следующих данных.

Мощность, подведенная к движителю :

; ; (- КПД передачи при отсутствии реверс-редуктора).

Диаметр винтов :

; ; .

Коэффициент попутного потока :

;

(- для боковых винтов).

Коэффициент момента двигателя :

; ; .

Площадь диска винта :

; ; .

Дальнейший расчет проводится в таблице 2 методом последовательных приближений, строится график зависимостей ,,,,.

Таблица 2 – Расчет винта с заданным диаметром

Исходные данные: ;;;;;;;.
Расчетные величины	Размерн.	Численные значения
Скорость судна		5	5,555	6
Скорость винта		4,12	4,58	4,94
Относительная поступь	-	0,458	0,509	0,549
Шаговое отношение	-	0,920	0,946	0,968
Коэффициент упора	-	0,246	0,234	0,229
Упор движителя		37,19	35,76	34,36
Осевая вызванная скорость		2,22	1,98	1,78
Коэффициент засасывания	-	0,145	0,150	0,154
Суммарная тяга винтов		64	61	58
Сопротивление		46	61	78

Эффективность работы движителя оценивается коэффициентом полезного действия :

; ; .

Рисунок 2 – График зависимостей параметров гребного винта от скорости судна

При заданной скорости движения с графика снимаются параметры гребного винта:

Относительная поступь

Шаговое отношение

Упор движителя

Суммарная тяга винтов

Сопротивление

Проверка дискового отношения винтов

1 Проверка на прочность

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

где - для углеродистой стали; - для грузовых и пассажирских судов.

Минимально необходимое дисковое отношение винтов из условия прочности лопастей равно:

;

2 Проверка на кавитацию

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

где - атмосферное давление; - глубина погружения оси винта под ватерлинию; - давление насыщенных паров воды.

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

;

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 табличной форме при варьировании относительной поступи при расчетной скорости.

Предварительно рассчитывается максимально возможный момент, развиваемый двигателем :

; ; .

Таблица 3 - Расчет и построение ходовых и тяговых характеристик

Исходные данные: ;;;;;;.
Режим работы		«Тяжелый»				Расчет-ный	«Легкий»
Расч. велич.	Разм.	Численные значения
Относит. поступь	-	0	0,2	0,3	0,4	0,509	0,6
Коэффициент упора	-	0,403	0,352	0,316	0,277	0,234	0,202
Коэффициент момента *(10)	-	0,556	0,489	0,448	0,404	0,351	0,316
Частота вращения		4,81	5,13	5,36	5,65	6,06	6,06
Скорость движителя		0	1,54	2,41	3,39	4,63	5,45
Скорость судна		0	1,87	2,92	4,11	5,62	6,61
Упор движителя		39,49	38,89	38,11	37,18	36,44	35,67
Осев. вызван. скорость		4,64	3,57	3,07	2,52	1,99	1,67
Коэф. засасывания	-	0,030	0,098	0,119	0,136	0,150	0,157
Суммар. тяга движ.		76,61	70,16	67,15	64,25	61,95	60,14
Мощность располагаемая		557	594	621	656	703	633

По результатам расчетов строятся графики , , .

Рисунок 3 – Ходовые характеристики судна

Расчет и построение чертежа гребного винта

Для построения чертежа гребного винта необходимо выполнить следующие предварительные расчеты.

Диаметр гребного вала , (по правилам Российского речного Регистра):

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.