Расчет ходкости судна и подбор пропульсивного комплекса

СЕРИИ

ПРОЕКТ: СУХОГРУЗ

ограничения:	одновинтовые суда
		5.5 =< Lpp/B =< 8.5
		2.5 =< B/T =< 3.5
		0.6 =< cb =< 0.8
		-2.48 =< xb =< 3.51
исходные данные:
длина между перпендикулярами, м		Lpp=	110,00	м
ширина судна на миделе, м			B=	18,33	м
средняя осадка, м				T=	7,05	м
коэффициент общей полноты			cb=	0,6
абсцисса ЦВ, в % от Lpp	(реком.:	-1,94	)	xb=	-0,07	%
длина по ватерлинии, м	(реком.:	111,87	)	Lwl=	114,58	м
расчетная скорость, уз				Vs=	15,00	узл.
смоченная поверхность, м2	(реком.:	2596	)	S=	2620	м2
корреляционный к-т	(реком.:	0,0003	)	Ca=	0,00030
к-т выступ. частей	(реком.:	0,00015	)	Capp=	0,00080
кинематическая вязкость воды			ny=	1,1E-06	м2/с
плотность воды					roh=	1,025	т/м3
Lpp/B=	6,0		B/T=	2,6		U=	0,774

РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА:

Vs, узл.	11,00	12,00	13,00	14,00	15,00	16,00
V, м/c	5,66	6,17	6,69	7,20	7,72	8,23
Fr	0,169	0,184	0,199	0,215	0,230	0,245
U	0,568	0,619	0,671	0,723	0,774	0,826
Y400	-0,975	-1,012	-1,001	-0,972	-1,016	-1,073
CRT400	9,22	8,91	9,01	9,25	8,88	8,40
CT400	0,0027	0,0026	0,0026	0,0027	0,0026	0,0024
U400	0,5454	0,5950	0,6445	0,6941	0,7437	0,7933
CFo400	0,0016	0,0016	0,0016	0,0016	0,0016	0,0016
CR	0,0006	0,0005	0,0006	0,0007	0,0006	0,0005
Rn	5,7E+08	6,2E+08	6,7E+08	7,2E+08	7,7E+08	8,2E+08
CFo	0,0011	0,0011	0,0011	0,0011	0,0011	0,0010
CT	0,0028	0,0027	0,0028	0,0028	0,0027	0,0026
Rt,кН	121	139	166	197	219	237
Pe,кВт	682	860	1108	1422	1687	1948

Сравним эти два способа по диаграмме.

3. Подбор элементов гребного винта для скорости хода 13 - 15 узлов при заданном диаметре по теоретическому чертежу.

3.1 Определение коэффициентов взаимодействия

Одновинтовое морское сухогрузное судно

При практических расчетах используется следующая эмпирическая формула

L, B, T - длина, ширина и осадка судна

Е - высота оси ГВ над ОП

D - диаметр винта

 - коэффициент продольной полноты

q1 - коэффициент, учитывающий форму кормы;

f1 - угол наклона образующей лопасти

Коэффициент засасывания транспортных одновитновых судов вычисляется

по формуле

Тогда коэффициент попутного потока равен

q2 - коэффициент учитывающий форму руля

q2=0.7…0.9 - для обтекаемого

q2=0.9…1.05 - для пластинчатого

	Для расчета принимаем:	q2=	0,9
Тогда:
t=	0,192214
Для морских судов может также использоваться формула Папмеля:
где
х=1 для средних винтов; х=2 для бортовых винтов.
				х=	1
V - водоизмещение судна, м3;	V=	8558	м3
D - диаметр винта, м;		D=	4,94	м
 - коэффициент общей полноты;
 - поправка на влияние числа Фруда (только при Fr>=0.2)
		0,235
		0,003
Тогда
=	0,1904
t=	0,17136
Характерными для одновинтовых сухогрузных судов являются
следующие коэффициенты взаимодействия:
С пластинчатым рулем:	С обтекаемым рулем:
=	0.20-0.22	=	0.24-0.26
t=	0.17-0.19	t=	0.15-0.17
В дальнейших расчетах принимаем:
=	0,213572
t=	0,192214
i1 - коэффициент влияния неравномерности поля скоростей на упор;
i2 - коэффициент влияния неравномерности поля скоростей на момент;
Теоренические и экспериментальные исследования показали, что величина
коэффициентов i1 i2 для обычных судов должна быть близка к 1.
В расчетах принимаем:
	i1=	1
	i2=	1

3.2 Выбор расчетной диаграммы

Для выбора расчетной диаграммы назначим число лопастей равным 3
	(для морских судов 3-6).
Величина дискового отношения, обеспечивающего отсутствие развитой кавитации,
	определится по формуле:
					0,466199
где			371,39	кН	- упор винта при расчетной скорости
		R=	250	кН	- сопротивление движению судна при расчетной
						скорости
		zp=	1		- число гребных винтов
		t=	0,1922		- коэффициент засасывания
			146,08	кПа	- разность давления на оси ГВ и давления
						насыщенных паров
	D=	4,935	м		- диаметр гребного винта
	z=	3			- количество лопастей ГВ
Минимально необходимое дисковое отношение, обеспечивающее прочность лопасти
	при заданной относительной толщине лопасти в самом широком месте (r=0,6R)
	определяется по формуле:
							0,326016
где
		0,2		- относительный диаметр ступицы ГВ
	m=	1,15		- коэффициент учитывающий характер нагрузки
	зад=	0,085		- задаваемая относительная толщина лопасти ГВ
	доп	60000	кПа	- допускаемые напряжения материала лопасти ГВ
					(латунь ЛМцЖ55-3-1)
Для расчета принимаем наиболшее, округденное до ближайшего, для которого
	построены диаграммы, из полученных значений дискового отношения.
	расч	0,5
	при	z=	3

4. Расчет гребного винта для оценки потребной мощности и оптимальной частоты вращения. Подбор СЭУ

Для расчета примем следующие значения диаметра винта и скорости.

D=4,94 м

V=15 уз

Расчет выполниим в расчетной форме

Таблица 2

Приведенное сопротивление:	R*, кН	300,0
Полезная тяга:			Ре, кН	300,0
Скорость судна:			V, м/с	7,7
Поступательная скорость винта:	Vp, м/с	6,1
Коэффициент упора диаметра:	kd'	1,75
По диаграммам
-	относительная поступь:	p	0,640
-	шаговое отношение:	H/D	0,630
-	КПД свободного винта:	p	0,675
Пропульситвный коэффициент:		0,4
Потребная мощность двигателя:	Ne, кВт	5532,4
Опримальная частотавращения:	n, об/мин	118,1

где

R*=1,2R

Pe=R*/zp

V=0,514Vs



kd'=VpD(/P)^(1/2)







nопт=60Vp/(p*D*a)

а=0,974



0,2

0,3

0,5

0,975

а

- определяется по таблице:

0,975

0,97

0,96

По полученным згачениям оплтмальной потребляемой мощьности и частоты оборотов

подбираем малооборотный дизель:

kWmin^-1MassLBHr

6195450112000905032004500

Firma -производитель / разработчик

Typ -тип двигателя

kW -мощность 100% в кВт

min-1 -обороты в минуту

Mass -масса сухого двигателя в кг

L -длина двигателя максимальная в мм

B -ширина у основание (фундамент) в мм

Hr -высота ремонтная или двигателя (как дано в

каталогах) отчитана от середины оси вала в мм

5. Определение параметров гребного винта, обеспечивающего наибольшую скорость хода судна

Расчёт гребного винта представлен в таблице 3

Расчёт гребного винта, обеспечивающего наибольшую скорость хода судна

Таблица 3

1	Скорость судна	Vs	уз	12	13	14	15	16
2	Скорость воды в диске ГВ	Vp	м/с	4,85	5,25	5,66	6,06	6,47
3	Тяга винта	Pe	кгс	17737	21407	25810	30581	37309
4	Упор винта	P	кгс	21958	26501	31952	37858	46187
5	Число оборотов ГВ	n	с-1	1,88	1,88	1,88	1,88	1,88
6	Испр. значение упора	P`	кгс	21958	26501	31952	37858	46187
7	Коэфф-т числа оборотов	k`н		0,93	0,96	0,99	1,01	1,03
8	Относит. поступь (с диаг.)	p`		0,57	0,585	0,605	0,63	0,645
9	Испр. значение p`	p		0,555	0,570	0,589	0,614	0,628
10	Оптимальный диаметр ГВ	D	м	4,66	4,92	5,12	5,27	5,49
11	Коэфф-т упора	K1		0,128	0,124	0,127	0,134	0,139
12	КПД ГВ	p		0,672	0,679	0,686	0,695	0,7
13	Шаговое отношение	H/D		0,74	0,77	0,78	0,81	0,825
14	Коэфф-т влияния корпуса	к		1,027	1,027	1,027	1,027	1,027
15	Пропульсивный коэфф-т			0,670	0,677	0,683	0,692	0,697
16	Потребная мощность двиг.	Ne	лс	2179	2819	3623	4540	5866
17	Потребная мощность двиг.	Ne	кВт	2960	3830	4923	6168	7970
где:
		скорость воды в диске гребного винта
			-	коэффициент попутного потока
			=	0,214
		тяга гребного винта
		Zp-	количество ГВ	Zp=1
		Rx	принимается равным рассчитанному в пункте 4 для
			максимальной осадки
		упор ГВ
		t	-	коэффициент засасывания
		t	=	0,192
		коэффициент числа оборотов
		исправленное значение относительной поступи
		a	=	0,974
	Copyright © yurii.ru - 2023