Машиностроение \ Проектирование судов

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

Страницы работы

15 страниц (Word-файл)

Скачать файл

Фрагмент текста работы

Коэффициент пропорциональности между сопротивлением трения и формы

K=(22T_L-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 ; ∆С_F=0.610^-3; Сvp=0.210^-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 C_f=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= 0.5ρΩV²	Кн.		4.168	7.41	11.577	16.671	22.692
Сопротивление трения R_F=(Cf+∆С_F₎	Кн.		10.961	18.894	28.828	40.845	54.687
Сопротивление формы R_Ap=K R_F	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++R_Ap+R_F	Кн.		13.003	23.059	36.922	57.241	89.094
Сопротивление в балласте R_Б=0,35R	Кн.		4.551	8.071	12.923	20.034	31.183
Сопротивление на мелководье R_м=1.35R	Кн.		17.555	31.13	49.845	77.275	120.277

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

3.Расчет открытого винта при заданном его диаметре

Мощность подведенная к движителю

P_D=P_Sη_Sη_S=0.98

P_D=500*0.98=490

Диаметр винтов

D=D_max=1.8

Коэффициент попутного потока судна

Коэффициент момента двигателя

К_QД= P_D/2πρη³D⁵

К_QД=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; P_D=490квт; Zл=4; А₀=2,54; t₀=0.03; К_QД=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_QД) (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 ∑Т_E=z_p*T_p(1-t_p)		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 A_E/A₀=0.55, судно развивает скорость V=6,25 м/с=20.88 км/ч. КПД винта при данном шаговом отношении имеет значение:

η_р=J*Kт/2πK_Q η_р=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 отношениеP_P/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 р_а=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.

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.