Расчет гребного винта при выборе главного двигателя

Стр 1 из 2Следующая ⇒

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«Волжский государственный университет водного транспорта»

Казанский филиал

Пояснительная записка

К курсовому проекту по дисциплине

«Динамика судна»

Выполнил: студент гр. К–17- 5656

Васильева К.А.

«___»____________2020г.

Проверил: доцент, к.т.н. Кочнев Ю.А.

« __»____________2020г.

Казань

2020

Содержание

Введение

1. Расчет смоченной поверхности корпуса судна. 3

2. Расчет гребного винта при выборе главного двигателя. 5

3. Расчет гребного винта на полное использование мощности энергетической установки. 7

4. Расчёт характеристик СЭУ 10

Заключение.

Расчет смоченной поверхности корпуса судна.

Смоченная поверхность корпуса судна – это площадь действия гидродинамических давлений, на которой возникают касательные напряжения, вызывающие сопротивление трения. Смоченная поверхность, как граничащая с водой поверхность корпуса, имеет большое значение при определении сопротивления воды движению судов, поскольку через нее передаются на судно касательные напряжения и нормальные давления воды, в результате действия которых возникают гидродинамические силы сопротивления вязкостной и гравитационной природы. Смоченная поверхность корпуса судна Ω вычисляется по одной из следующих формул:

для грузовых судов внутреннего плавания (без тоннелей):

Ω = ∙ ,

где L, B, T – конструктивные размерения корпуса судна;

δ – коэффициент полноты водоизмещения корпуса;

V – водоизмещение корпуса по осадку Т.

Ω = ∙ = 359,42∙8,32 = 2991,52м²;

Относительная смоченная поверхность рассчитывается по выражению: = = 8,32;

Выбор судна-прототипа и расчет коэффициента остаточного сопротивления

Таблица 1.1.

Расчет сопротивления движению судна Расчетные величины

Расчетные величины	Число Фруда Fr
Расчетные величины	0,30	0,40	0,50	0,60
v = ∙ ,м/с	4,09	5,46	6,82	8,18
ζ ꞌ ₀ ∙10³	0,67	0,75	1,10	2,07




ζ₀ ∙10³	0,43	1,01	1,35	2,42
Re ∙10^-6	358,46	478,53	597,73	716,92
ζ _f ∙10³	1,79	1,73	1,68	1,64
ζ ∙10³	2,89	3,49	4,13	5,95
R, кН	74,32	155,61	262,97	481,39

ζꞌ₀ ∙10³ – определим с помощью табл.4по методичке «Расчет сопротивления судна»

, , , – найдем с помощью рисунков 2а,2б,2в(по методичке «Расчет сопротивления судна»)

Коэффициент остаточного сопротивления определяется по формуле:

ζ_{0 =}ζꞌ_{0 ∙} ∙ ∙ ∙ ,

где ζꞌ₀– коэффициент остаточного сопротивления судна- прототипа, четыре значений которого выписывают из табл. 1.1.

x_i _, x_iꞌ– поправочные коэффициенты, четыре значений которого выписывают из табл. 1.1.

, ꞌ– относительная смоченная поверхность

Найдем число Рейнольца по формуле:

Re = ,

где L – длина судна по КВЛ;

V_к – кинематический коэффициент вязкости, принимаемый равным

V_к = 1,57 · 10-6 м2/с (при температуре воды t = 4°С);

v - четыре значений которого выписывают из табл. 1.1.

Коэффициент сопротивления трения технически гладкой эквивалентной пластины, определяем по формуле:

ζ_f = :

ζ ∙10³ = ζꞌ₀+ ζ₀ + ζ _f

С использованием квадратичного закона сопротивления полное сопротивление воды R (кН) можно вычислить по выражению:

R = ,

где – плотность воды,

= 1 т/м3 – для пресной воды,

= 1,025 т/м3 – для соленой воды;

v – скорость хода судна, м/с,

Ω – смоченная поверхность судна;

- коэффициент сопротивления трения технически гладкой эквивалентной пластины;

- надбавка к коэффициенту сопротивления трения на шероховатость обшивки корпуса, Δζ_f = (0,5…0,7) ·10 ^-3;

ζ₀– коэффициент остаточного сопротивления судна- прототипа;

ζ_k - коэффициент сопротивления выступающих частей,

ζ_k = (0,15…0,2) · 10^-3 – для двухвинтовых судов;

ζ_а - коэффициент аэродинамического сопротивления надводной части судна, ζ_а = (0,1…0,3) · 10^-3.

Рис. 2.1. Зависимость сопротивления движению судна от скорости хода

Расчет гребного винта при выборе главного двигателя

Вычисляются характеристики взаимодействия гребного винта и корпуса судна – коэффициенты попутного потока ψ и засасывания t. На данном этапе эти величины рассчитываются по приближенным формулам.

При расчете винтов в направляющей насадке коэффициент попутного потока определяется по выражению:

Для бортовых винтов:

Ψ_н = 0,6 ∙ (0,55 ∙ ) = 0,163;

Коэффициент засасывания принимается равным:

t _н = 0,6 ∙ ψ_н = 0,098;

Рассчитываются скорость (м/с) потока, натекающего на движительный комплекс, и создаваемый им упор (кН):

для винтов в направляющей насадке не буксирных судов:

v_e = v ∙ (1 – ψ_н) 4,185,

P_к = = 69,290кН,

где R_б – сопротивление буксира (толкача), кН;

На данной стадии расчета принимают наиболее распространенные в практике геометрические характеристики винта: число лопастей z = 4, дисковое отношение θ = 0,55...0,58, по которым подбирается расчетная корпусная диаграмма [3].

Расчет производится по форме табл. 1.1. При этом задают четыре значения диаметра винта в зависимости от условий его размещения за кормой судна. Минимальный диаметр винта

D_min = (0,5...0,55) · Т = 0,5 ∙ 3,53 = 1,76.

Максимальный диаметр винта для судов с обычными кормовыми обводами: D_max = (0,7...0,75) · Т = 0,75 ∙ 3,53 = 2,64 - при двух-, трехвальной установке.

Таблица 1.1. Расчет открытого гребного винта при выборе главного двигателя

Расчётные величины и формулы	Диаметр винта, м
Расчётные величины и формулы	D_min	D₁	D₂	D_max
К_d ꞌ = D ∙ v_e ∙	0,87	1,03	1,18	1,36
по корпусгой диграмме	0,49	0,55	0,65	0,7
	0,83	0,8	0,79	0,77
	0,55	0,61	0,64	0,65
n =	9,73	7,34	5,47	4,39
N_e =	568,59	517,82	491,49	483,3

Значения КПД валопровода и редуктора принимают равными: η_в = 0,97,

η_r = 0,97.

Рис. 3.1. Зависимости минимально необходимой мощности двигателя и диаметра винта от частоты вращения

По результатам расчета в табл.1.1 строятся графики зависимостей минимально необходимой мощности главного двигателя и диаметра винта от частоты его вращения (рис. 1.1), с помощью которых по каталогу выбирается двигатель внутреннего сгорания (см. Приложение 1, табл. 1,2,3). Для того, чтобы выбранный двигатель имел требуемый резерв мощности, точка, характеризующая двигатель, должна располагаться выше кривой Nе = f (n) на 10…25 % номинальной мощности. При этом диаметр винта в первом приближении должен находиться в пределах: D_min < DI < D_max.

В результате данного этапа расчета определим двигатель с характеристиками:

Марка двигателя – 6 VD 24/20AL-I

Мощность – 530 кВт

Частота вращения: 1000 об/мин

Частота вращения выходного фланца редуктора или реверс-редуктора: 286 об/мин

Масса двигателя: 11725 кг

Удельный расход топлива: 217 г/(кВт ч)

Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 324; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!