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
|
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
|
- абсцисса хвостика профиля Каплана x х = -x н , м
- абсцисса линии наибольших толщин Трооста
x лнт , м
|
- абсцисса линии наибольших толщин Каплана x лнт , м
|
- аппликата центра кривизны носика
y н ,мм
y н = e(0, 535 - 0, 495r ) ; (60)
- радиус кривизны носика
r н , мм
|
- аппликата центра кривизны хвостика
|
- радиус кривизны хвостика r х , мм
y х ,мм
(62)
|
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, кНс2/м2 | |||||
L, м | B,м | 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! |
Мы поможем в написании ваших работ!