Расчет и построение чертежа гребного винта



Для построения чертежа гребного винта необходимо выполнить следующие предварительные расчеты (численный пример выполнен для оптимального винта, на рисунке 5 приведен чертеж другого, случайного винта).

Диаметр гребного вала d , мм (по правилам Российского речного Регистра [6]).


d = 560kC EW 3


P S ;


560 *150 *1

=
d                      3


589


; d =153,           (46)


R m  +160 60n


500 +160 60 *5, 67


где эмпирический коэффициент для гребного вала в районе винта


k=150; коэффициент усиления


C EW =1 (для обычных судов),


C EW =1,05


(для судов, плавающих в битом льду),


C EW =1,07 (для ледоколов);


временное сопротивление материала вала R m =400-600 мПа.

Диаметр ступицы d ст ,м.

d ст = 2d ; d ст =2*0,153; d ст =0,306                                           (47) Средняя ширина лопасти b м , м.


 D2 ( A A )

b  = E          0 ; b =


3,14 *1, 932 * 0, 55


; b =0,496. (48)


ср    2Z


Л (D - d ст )


ср    2 * 4 *(1, 93 - 0, 306)  ср


Максимальная ширина лопасти b м м

b м = Сb ср ; b м =1,17*0,496; b м =0,581,                       (49) где С=1,17 для открытых винтов серии Трооста, С=1,10 для винтов в КВН серии Каплана (для КВН).

Условная максимальная толщина лопасти по оси винта e0 ,м.

e0 = 0,5D(0,125 - 0,0085Z L ) ;

e0 =0,5*1,93*(0,125-0,0085*4); e0 =0,088.                              (50)

Максимальная толщина на конце лопасти e R ,м.

e R = 0,5D(0,00955 - 0,0005Z L ) ;

e R =0,5*1,93*(0,005-0,0005*4); e R =0,007.                             (51)


Толщина


e R принимается не менее 5 мм для обычных судов, 6


мм для судов, плавающих в битом льду, 7 мм для ледоколов. Отклонение образующей конца лопасти в корму


 

m R ,м (для


КВН отклонение конца лопасти в корму не выполняется m R = 0 ).

m R = 0,8e0 ; m R =0,8*0,088; m R =0,077.                                     (52)

Текущие значения толщины лопасти по линии наибольших толщин e .

e = e0 - r (e0 - e R ) ,                                                                           (53)

где r = r / R - относительный радиус рассматриваемого сечения лопасти

(R – радиус винта).

Количество радиусов сечений назначается по усмотрению проектировщика, но не менее четырех.

Параметры, необходимые для построения профилей сечений лопасти винта, оформляются в таблице 10 и рассчитываются по формулам:

- текущий радиус сечения лопасти r , мм

r = 0, 5Dr ;                                                                                        (54)


- абсцисса носика профиля винта Трооста


x н , мм


x = b (0,105 + 2, 006r - 2, 063r 2 ) ;                                            (55)

н      м

- абсцисса носика профиля винта КВН Каплана x н , мм

x = b (0,166 + 0, 970r - 0, 719r 2 ) ;                                            (56)

н      м


- абсцисса хвостика профиля Трооста


x х , м


х      м
x = b (-0,136 - 0, 784r + 0, 456r 2 ) ;                                          (57)

- абсцисса хвостика профиля Каплана x х = -x н , м


- абсцисса линии наибольших толщин Трооста


x лнт , м


лнт       м
x = b (0,129 + 0, 733r -1, 0916r 2 ) ;                                       (58)

- абсцисса линии наибольших толщин Каплана x лнт , м

лнт       м
x = b (0, 0031 + 0,522r - 0, 523r 2 ) ;                                       (59)


- аппликата центра кривизны носика


y н ,мм


y н  = e(0, 535 - 0, 495r ) ;                                                                 (60)


- радиус кривизны носика


r н , мм


н
r  = e(0, 242 - 0, 245r + 0, 094r 2 ) ;                                               (61)


- аппликата центра кривизны хвостика

х
y = e(0, 609 -1, 410r + 0,938r 2 )

- радиус кривизны хвостика r х , мм


y х ,мм


 

(62)


х
r = e(0,137 - 0, 210r + 0,187r 2 ) .                                                (63)

Внимание! На сечениях, близких к концевым, расчетные


величины


y н , r н ,


y х , r х


могут оказаться меньше 2 мм. В этом случае


их величины необходимо назначить равными 2 мм.

Таблица 10 – Расчет профилей лопасти винта

1 r 0,3 0,5 0,7 0,9 1,0
2 r , мм 290 483 676 869 965
3 e , мм 65 48 32 15 7
4 x н , мм 302 344 289 139 -
5 x х , мм -192 -240 -267 -274 -
6 x лнт , мм 140 129 62 -55 -133
7 y н , мм 25 14 6 2 -
8 r н , мм 15 7 4 2 -
9 y х , мм 18 7 3 2 -
10 r х , мм 6 4 3 2 -

Чертеж винта выполняется на листе формата А 1 в удобном масштабе (1:1; 1:2; 1:2,5; 1:4) в следующем порядке (пример приведен для винта правого вращения в масштабе 1:2 (рисунок 5).

- проводятся линии - осевая винта, осевые боковой и нормальной проекций, осевая диаграммы сечений и радиальные линии, соответствующие величинам r ;

- на боковой проекции по оси винта откладывается величина условной


максимальной толщина лопасти по  оси  винта e0


по линии,


соответствующей концу лопасти, откладываются величины m R


(влево)


и e R


(вправо от конца образующей); полученные точки соединяются


прямыми линиями; в итоге получена диаграмма наибольших толщин лопасти по линии наибольших толщин (ЛНТ), абсциссы которой рассчитаны по формуле 53 и приведены в строке 3 таблицы 10.

Для построения диаграммы спрямленных сечений лопасти

последовательно выполняются следующие операции:


- на каждом радиусе откладываются абсциссы


x н ,


x лнт ,


x х ,


полученные точки соединяются штрих – пунктирной линией;

- на линии наибольших толщин на каждом радиусе по вертикали откладываются соответствующие величины наибольших толщин e ;


- на каждом радиусе откладываются величины


y н ,


r н ,


y х , r х и


проводятся полуокружности носика и хвостика. При приближенном проектировании засасывающие и нагнетающие поверхности профилей получают путем соединения лекальными кривыми носиков, точек, соответствующих наибольшим толщинам, и хвостиков. Полученные в итоге профили сечений должны соответствовать профилям крыла. При необходимости точного проектирования профилей сечений можно воспользоваться рекомендациями, изложенными в руководстве [5];

- по оси винта влево (для винтов правого вращения) и вправо (для винтов левого вращения) откладывается абсцисса полюса О профилей, рассчитанная по формуле:

x О  = P P  / 2; x О  = (P P  / D)D / 2;                                                                 (64)

- из полюса (О) через точки пересечения осевой и радиальных линий проводятся лучи, от которых касательно к носикам и хвостикам проводятся перпендикуляры; катеты полученных треугольников обозначаются h н , b н , h х , b х  .


Для построения нормальной проекции и спрямленного контура последовательно выполняются следующие операции (для винта правого вращения пояснения даны на рисунке 5):

- из оси винта проводятся дуги радиусов r ; вдоль этих дуг гибкой


линейкой вправо от осевой откладываются величины катетов


h н , а


влево величины катетов


h х ; для определения крайней точки конца


лопасти по дуге радиуса R откладывается величина абсциссы ЛНТ на этом радиусе; полученные точки соединяются плавными кривыми входящей, выходящей кромок лопасти и крайней точки конца лопасти;

- для построения спрямленного контура лопасти вправо (для винта правого вращения) откладывается абсцисса полюса О; на каждом радиусе прямоугольным треугольником (прямой угол располагается в точке О, один из катетов располагается в точке пересечения осевой и радиальной линий) отмечаются полюса О1, О2 и т.д.; из полученных полюсов проводятся окружности, вдоль которых гибкой линейкой


вправо и влево откладываются величины


x н и


x х ; полученные точки


соединяются плавными штрих - пунктирными линиями.

Для построения боковой проекции с условным сечением по линии наибольших толщин последовательно выполняются следующие операции (для винта правого вращения пояснения даны на рисунке 5):

- от точки пересечения образующей лопасти с радиальными линиями опускаются перпендикуляры;

- точки кромок, находящиеся на нормальной проекции, проектируются на боковую проекцию до пересечения с перпендикулярами; от точек


пересечения вправо откладываются величины


b н , а влево - величины


b x ; полученные точки соединяются плавными кривыми, причем входя- щие кромДклия ппроосвтордояетнсияяшстерчиехни–япуснтукптирцныойилпионсилеейд;ующей  «привязки» лопастей на боковой проекции последовательно выполняются следующие операции:

- линии кромок продляются почти до оси винта;

- проводится вертикаль будущей входящей стороны ступицы с условием размещения на ней корня лопасти, на которой откладывается диаметр вала;

- коническая часть вала продляется до вертикали будущей выходящей стороны ступицы с условием размещения на ней корня лопасти;


- на осевой линии откладывается диаметр ступицы и проводятся линии наружной стороны ступицы примерно с той же конусностью, что и у вала; на кромках ступицы показываются фаски;

- проводятся галтели корня - Rг=0,04D на засасывающей поверхности,

Rг=0,03D на нагнетающей поверхности;

- на примерно трети длины ступицы вычерчивается «обнижение» глубиной на 3 – 6 мм больше глубины выбранной по таблице 7 шпо- ночной канавки; здесь же проводятся линии по ширине шпоночной к- аинзаовбкриа;жаются отверстия под болты для крепления обтекателя.

На нормальной проекции ступицы выполняются операции:

- наносятся окружности, соответствующие диаметрам вала и ступицы;

- входящая кромка лопасти продляется до пересечения с диаметром входящей стороны ступицы; выходящая кромка лопасти продляется до пересечения с диаметром выходящей стороны ступицы; полученные точки слегка скругляются и переносятся на боковую проекцию; на обеих проекциях проводятся условные линии корней лопастей.

На чертеже проставляются рекомендованные размеры.

В заключение вычерчивается схема шагового угольника и выписываются рекомендованные технические характеристики гребного винта, судна и силовой установки.

 

Заключение

В заключении приводится краткое изложение результатов расчета, делаются выводы по каждому разделу проекта и результаты сравнения характеристик спроектированного судна с характеристиками судна – прототипа.


Приложение А (справочное)

 

Таблица А1 - Характеристики судов - прототипов

Номер проекта 576 936 559Б 276
Класс Речного Регистра О О О О
Грузоподъемность G, т 2000 1300 1200 700
Количество´мощность СЭУ å P S , кВт 2х353 2х386 2х294 2x221
Скорость u, км/час 19,2 20 16,6 16,5
Водоизмещение D, т 2788 1838 1632 1000
Длина L, м 90 83,7 79,9 63,8
Ширина В, м 13 11 15 8,16
Высота борта Н, м 4,8 4 2,8 2,6
Осадка с грузом T, м 2,85 2,5 1,71 2,14
Коэф. общей полноты 0,836 0,794 0,797 0,869

 

Таблица А2 – Характеристики барж

Про ект

Грузопо дъемнос ть, т

Размерения, м

Приведенное сопротивлени

е, кНс22

L, м B Т пор, м T, м R i¢ порож нем R i¢ в грузу
1745 4500 108 14,0 0,67 3,50 0,860 1,68 3,21
Р79 3800 96,5 14,0 0,64 3,70 0,872 2,65 3,53
461Б 3000 86,4 14,0 0,40 3,20 0,866 1,94 4,40
Р56 2800 83/5 16,5 0,39 2,61 0,895 1,97 4,86
459 1500 77,6 15,0 0,40 1,84 0,856 1,97 2,95
942 1000 63,1 14,0 0,36 1,58 0,875 1,56 2,55
943 600 55,0 12,0 0,37 1,37 0,788 1,48 1,81
944 400 42,6 10,0 0,34 1,10 0,910 0,97 1,21
183 150 35,0 7,5 0,18 0,83 0,929 0,57 0,75

Таблица А3 - Плазовые координаты судов - прототипов

№ шпа нгоу та

Ординаты i-го шпангоута по

j-той ватерлинии прототипа пр. 576 (в долях от полуширины)

№ шпа нгоу та

Ординаты i-го шпангоута по

j-той ватерлинии прототипа пр. 559Б(в долях от полуширины)

i j=0 j=1 j=2 j=3 j=4 i j=0 j=1 j=2 j=3 j=4
0 - - - - 0 0 - - - - 0
1 0,186 0,436 0,573 0,682 0,727 1 0 0,184 0,291 0,404 0,488
2 0,515 0,768 0,875 0,930 0,968 2 0,187 0,508 0,666 0,750 0,815
3 0,773 0,910 0,975 0,980 1 3 0,524 0,760 0,880 0,932 0,965
4 0,900 1 1 1 1 4 0,778 0,930 0,986 1 1
5 0,965 1 1 1 1 5 0,970 0,990 1 1 1
6 0,965 1 1 1 1 6 0,970 1 1 1 1
7 0,965 1 1 1 1 7 0,970 1 1 1 1
8 0,965 1 1 1 1 8 0,970 1 1 1 1
9 0,965 1 1 1 1 9 0,955 1 1 1 1
10 0,965 1 1 1 1 10 0,970 1 1 1 1
11 0,965 1 1 1 1 11 0,970 1 1 1 1
12 0,965 1 1 1 1 12 0,970 1 1 1 1
13 0,965 1 1 1 1 13 0,970 1 1 1 1
14 0,965 1 1 1 1 14 0,970 1 1 1 1
15 0,965 1 1 1 1 15 0,970 1 1 1 1
16 0,965 1 1 1 1 16 0,810 0,974 1 1 1
17 0,618 0,873 0,910 1 1 17 0,323 0,814 0,956 1 1
18 0 0,522 0,783 0,910 0,983 18 - 0 0,623 0,890 0,967
19 - - - 0,416 0,820 19 - - - 0,330 0,784
20 - - - - 0 20 - - - - 0

Аппликаты шпангоутов в ДП в долях от осадки Т: 0 - T; c 1 по 18 - 0; 19 - 0,62Т; 0 - T; палуба H+0,2.

Радиус скулы 0,08T.

Аппликаты шпангоутов в ДП в долях от осадки Т; 0-T; c 1 по 17- 0;18-0,25T, 19-0,62T, 20-T; палуба

H+0,2. Радиус скулы 0,13T.

Ординаты палубы yП (в долях от полуширины)

i 0 1 2 3-17 18 19 20 i 0 1 2 3-17 18 19 20
yП 0,23 0,91 1 1 1 0,93 0,76 yП 0,09 0,64 0,95 1 1 0,93 0,76

Продолжение таблицы А3

№ шпа нгоу та

Ординаты i-го шпангоута по

j-той ватерлинии прототипа пр. 936 (в долях от полуширины)

№ шпа нгоу та

Ординаты i-го шпангоута по

j-той ватерлинии прототипа пр. 276(в долях от полуширины)

i j=0 j=1 j=2 j=3 j=4 i j=0 j=1 j=2 j=3 j=4
0 - - - - 0 0 - - - - 0
1 0 0,178 0,281 0,394 0,478 1 0,149 0,592 0,667 0,721 0,752
2 0,178 0,510 0,660 0,754 0,810 2 0,718 0,910 0,926 0,949 0,960
3 0,517 0,754 0,872 0,926 0,963 3 0,920 0,930 0,940 0,955 0,980
4 0,773 0,927 0,982 1 1 4 0,945 1 1 1 1
5 0,855 0,990 1 1 1 5 0,960 1 1 1 1
6 0,955 1 1 1 1 6 0,960 1 1 1 1
7 0,955 1 1 1 1 7 0,960 1 1 1 1
8 0,955 1 1 1 1 8 0,960 1 1 1 1
9 0,955 1 1 1 1 9 0,960 1 1 1 1
10 0,955 1 1 1 1 10 0,960 1 1 1 1
11 0,955 1 1 1 1 11 0,960 1 1 1 1
12 0,955 1 1 1 1 12 0,960 1 1 1 1
13 0,955 1 1 1 1 13 0,960 1 1 1 1
14 0,955 1 1 1 1 14 0,960 1 1 1 1
15 0,955 1 1 1 1 15 0,960 1 1 1 1
16 0,955 1 1 1 1 16 0,910 1 1 1 1
17 0 0,836 0,964 1 1 17 0,480 0,660 0,900 0,942 0,965
18 - 0 0,618 0,909 0,982 18 0 0,638 0,785 0,869 0,920
19 - - - 0,300 0,764 19 0 0,238 0,460 0,669 0,785
20 - - - - 0 20 - - - - 0

Аппликаты шпангоутов в ДП в долях от осадки Т: 0 - T; c 1 по 18 - 0; 19 - 0,60T, 20 - T; палуба H+0,2.

Радиус скулы 0,10T.

Аппликаты шпангоутов в ДП в долях от осадки Т; 0-T; c 1 по 17-0;, 19 - 0,2T, 20 - T; палуба H+0,2.

Радиус скулы 0,08T

Ординаты палубы yП (в долях от полуширины)

i 0 1 2 3-17 18 19 20 i 0 1 2 3-17 18 19 20
yП 0,24 0,68 0,96 1 1 0,93 0,76 yП 0,12 0,90 0,99 1 0,99 0,95 0,73

Таблица А4 – Коэффициенты выступающих частей судов C AP .

Скуловые кили

Число винтов на судне

1   3
Отсутствуют 0,1 *10-3 0,2 *10-3 0,3 *10-3
Имеются 0,3 *10-3 0,4 *10-3 0,5 *10-3

Таблица А5 – Коэффициенты счала составов

Формула счала состава

Тип состава

Толкаемый Буксируемый
Т(Б)+1 0,9 1,1
Т(Б)+1+1 0,78 0,85
Т(Б)+1+1+1 0,70 0,75
Т(Б)+2 0,86 1,05
Т(Б)+2+2 0,74 0,84
Т(Б)+2+2+2 0,70 0,78
Т(Б)+3 0,90 1,15
Т(Б)+3+3 0,80 0,92

 

Таблица А6- Характеристики судовых энергетических установок

Марка двигателя Мощность, кВт Частота вращения nC, с-1 Пер. отношение редуктора, i
1 124НС18/20 (М470) 1100 26,67 1
2 6 ЧРПН 36/45 (Г70-5) 736 5,83 1
3 6 ЧРПН 36/45 (Г60) 662 6,25 1
4 8 ДР 30/50 589 5,67 1
5 6 ДР 30/50-2 515 5 1
6 6 NVD 48 AИ 486 5 1
7 6 NVD 48 A 442 5 1
8 12 ЧСП 15/18 383 25 3,07
9 6 ЧНСП 25/34 331 8,33 1
10 4 ДР 30/50 294 5 1
11 12 ЧСП 15/18 221 25 2,95
12 8 ЧНСП 18/22 221 12,5 2,5
13 6 ЧСПН 15/18 173 25 2,95
14 6 ЧСП 18/22 110 25 1,67
15 6 ЧСП 15/18 110 25 3,07

Таблица А7 – Рекомендуемые размеры шпоночных канавок и резьб

Диаметр вала d, мм Ширина канавки, мм Глубина канавки, мм Размер резьбы
10-14 4 1,6 -
14-18 5 2,1 -
18-24 6 2,6 M4
24-30 8 3,1 M4
30-36 10 3,6 M5
36-42 12 3,6 M5
42-48 14 4,1 M5
45-55 16 5,1 M6
55-65 18 5,6 M6
65-75 20 6,1 M6
75-90 24 7,2 M8
90-105 28 8,2 M8
105-120 32 9,2 M8
120-140 36 10,2 M10
140-170 40 11,2 M12
170-200 45 12,2 M14
200-230 50 14,2 M16

 

Рисунок А1 – Чертеж винта


 

 

УЧЕБНОЕ ИЗДАНИЕ ВЬЮГОВ ВИКТОР ВАСИЛЬЕВИЧ

 

РАСЧЕТ ВИНТОВЫХ ДВИЖИТЕЛЕЙ СУДНА

 

 

Методические указания

по выполнению курсового и дипломного проектов

 

 

Ответственный за выпуск –Девяткин А.А.. Компьютерный набор – Вьюгов В.В.

 

Подписано в печать           2004 с оригинал – макета

Бумага офсетная №1, формат 60х84 1/16, печать офсетная – Riso. Усл.печ.лист.2,5, тираж100 экз., заказ №      Цена договорная

 

Новосибирская государственная академия водного транспорта (НГАВТ).

630099, Новосибирск, ул. Щетинкина, 33. Отпечатано в отделе оформления НГАВТ.


Дата добавления: 2021-12-10; просмотров: 108; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!