Расчет винта регулируемого шага

Расчет винта регулируемого шага

Цель: Рассчитать двигательно-движительный комплекс для заданного судна

в заданном режиме работы. Выбрать движитель по серийной диаграмме.

Построить кривую предельных тяг и упоров.

Исходные данные:

1) Судно: Рыбодобывающее обрабатывающее судно типа «Моряна».

2) Главные размерения: Длина между перпендикулярами [pic]

Ширина судна [pic]

Осадка судна [pic]

Коэффициент общей полноты

[pic]

3) Режим работы: Режим траления. Плотность воды [pic]

4) Кривые буксировочного сопротивления представлены на рис 1.

[pic]-режим эксплуатационного рейса на свободном ходу.

[pic]-режим сдаточных испытаний.

[pic] -режим траления.

Кривые буксировочного сопротивления представлены на рис.1.

5) Главный двигатель: Alpha V23

- номинальная мощность: [pic]

- номинальная частота вращения: [pic].

1. Определение исходных расчетных величин.

В данном расчете известным является главный двигатель и расчетные условия

плавания (зависимость буксировочного сопротивления [pic]от скорости хода

[pic]).

[pic]

(1)

[pic]полезная тяга.

Расчетным условием плавания является режим траления. Особенностью расчета

является отсутствие заданной скорости хода, а следовательно и необходимой

полезной тяги. Однако исследования показали, что полезную тягу можно найти

через произведение пропульсивного коэффициента [pic] на коэффициент

механических потерь [pic]при передачи мощности от главного двигателя на

винт.

[pic]открытые винты

(2)

[pic]

(3)

На стадии выбора серийной диаграммы [pic]можно принять: [pic]для режима

свободного хода.

Представив графически (1) и (3) можно найти ожидаемую скорость хода [pic] и

соответствующую ей полезную тягу.

Графики представлены на рис.2.

[pic]

1.1. Габаритный диаметр винта [pic][pic]- для одновальных судов.

(4)

[pic]- осадка судна в месте расположения движителя.

[pic]

[pic].

1.2. Коэффициент попутного потока [pic]:[pic]- формула Хекшера для

траулеров.

[pic]- коэффициент продольной полноты.

[pic]

1.3. Поступательная скорость гребного винта [pic]: [pic]

[pic]- скорость судна в узлах

[pic]

[pic].

(5)

1.4.Коэффициент засасывания[pic]:[pic]

(6)

[pic]- коэффициент засасывания на свободном ходу.

[pic]- формула Хекшера для траулеров. (7)

[pic].

[pic]- коэффициент нагрузки гребного винта по полезной тяге.

[pic]

(8)

[pic]- плотность морской воды.

[pic]- площадь диска гребного винта.

(9)

[pic]

[pic]

[pic]

1.5. Упор гребного винта [pic]: [pic]

(10)

[pic].

2.Выбор расчетной серийной диаграммы.

Выбор осуществляется таким образом, чтобы в первую очередь максимальный

коэффициент полезного действия гребного винта при отсутствии кавитации и

достаточной прочности движителя.

2.1. Минимальное дисковое отношение [pic]из условия отсутствия

кавитации:[pic]

(11)

[pic]- минимальное дисковое отношение из условия отсутствия опасных форм

кавитации.

[pic]

(12)

[pic]- количество лопастей.

[pic]- количество гребных валов.

[pic]- гидростатическое давление на оси гребного винта.

[pic]

(13)

[pic]- атмосферное давление.

[pic]- ускорение свободного падения.

[pic]- заглубление оси гребного винта.

[pic]. (14)

[pic].

[pic]- давление насыщенных паров воды.

[pic]

[pic]

2.2. Минимальная относительная толщина [pic] (15)

[pic]- коэффициент учитывающий механические свойства материала винта.

[pic]- углеродистая сталь.

[pic].

Вывод: В качестве расчетной серии принимаем:

AU-CP4-70; (Z=4;[pic];[pic]).

Серия гарантирует отсутствие опасных форм кавитации.

3. Выбор гребного винта.

3.1. Выбор гребного винта в первом приближении.

Для расчета воспользуемся вспомогательным коэффициентом [pic]Результаты

расчета представлены в таб.1 и на рис.1.

Таб.1

|[pic] | [pic] | | |

| | |[pic] |[pic] |

| |5,36 |5,64 |5,92 |

|[pic] |1,90 |2,00 |2,10 |

|[pic] |3,19 |3,44 |3,70 |

|[pic] |0,37 |0,38 |0,39 |

|[pic] |0,79 |0,8 |0,81 |

|[pic] |0,36 |0,37 |0,38 |

|[pic] |125 |122 |120 |

|[pic] |6,76 |5,96 |5,29 |

|[pic] |0,171 |0,168 |0,165 |

|[pic] |104 |102 |100 |

Результаты: [pic]=0,796; [pic][pic]

3.1.1. Расчет оптимальной частоты вращения винта [pic]

[pic]

[pic]

3.1.2. Передаточное отношение редуктора.

[pic][pic]

Принимаем [pic]10,8.

[pic] [pic]; [pic]

[pic] [pic]; [pic]

[pic].

4. Выбор расчетной (рабочей) диаграммы.

Выбираем серию АU - CP4 – 70 c [pic].

5. Построение кривой предельной тяги и кривой предельного упора.

Результаты расчета представлены на рис.4 и таб. 2.

Таб.2

|[pic] [pic][pic] |

|[pic] | 0 |2 |4 |6 |8 |10 |12 |14 |

|[pic] |0 |0,71 |1,42 |2,13 |2,84 |3,55 | |4,97 |

| | | | | | | |4,26 | |

|[pic] |0 |0,15 |0,31 |0,47 |0,63 |0,78 |0,94 |1,09 |

|[pic] |0,92 |0,94 |0,97 |1,01 |1,04 |1,08 |1,12 |1,18 |

|[pic] |0,49 |0,47 |0,45 |0,43 |0,38 |0,35 |0,31 |0,27 |

| |131 |126 |121 |115 |102 |94 |83 |72 |

|[pic] |[pic] |1286 |308 |131 |65,0 |38,3 |23,6 |15,1 |

|[pic] |0,116 |0,116 |0,117 |0,119 |0,121 |0,125 |0,131|0,139|

|[pic] |117 |112 |107 |102 |90,3 |82,0 |72,1 |63,2 |

6. Анализ кривой предельной тяги и предельного упора.

6.1. Режим траления.

Максимальная скорость хода: [pic]

Максимальный упор: [pic].

Максимальная полезная тяга: [pic]

6.2. Режим эксплуатационного рейса. (свободный ход)

Максимальная скорость хода: [pic]

Максимальный упор: [pic].

Максимальная полезная тяга: [pic]

6.3. Режим сдаточных испытаний. (свободный ход)

Максимальная скорость хода: [pic]

Максимальный упор: [pic].

Максимальная полезная тяга: [pic]

7. Проверка выбранного винта на прочность и отсутствие кавитации.

7.1. Проверка на отсутствие кавитации.

Воспользуемся формулой (11) и получим.

[pic]

При эксплуатации гарантируется отсутствие опасных форм кавитации.

7.2. Проверка на прочность.

Воспользуемся формулой (15) и получим: [pic].

Прочность гарантируется.

8. Заключение.

Выбранный винт имеет следующие xарактеристики: Серия AU-CP4-70;

Z=4;[pic]; [pic]; [pic]; [pic]

Список литературы:

1. Войткунский Я.И.”Справочник по теории корабля”,- А,

Судостроение.1985г. Том.1.

2. Горянский Г.С., Моторный А.В. “Методические указания по курсовому и

дипломному проектированию для студентов специальности 140112”.-

Калининград – 1985г.