Расчет гребного винта при выборе главного двигателя
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 | |||
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:
ζ0 = ζꞌ0 ∙ ∙ ∙ ∙ ,
где ζꞌ0 – коэффициент остаточного сопротивления судна- прототипа, четыре значений которого выписывают из табл. 1.1.
xi , xiꞌ– 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;
Vк – кинематический коэффициент вязкости, принимаемый равным
Vк = 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:
ζf = :
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, Δζf = (0,5…0,7) ·10 -3;
ζ0 – коэффициент остаточного сопротивления судна- прототипа;
ζk - коэффициент сопротивления выступающих частей,
ζk = (0,15…0,2) · 10-3 – для двухвинтовых судов;
ζа - коэффициент аэродинамического сопротивления надводной части судна, ζа = (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:
Ψн = 0,6 ∙ (0,55 ∙ ) = 0,163;
Коэффициент засасывания принимается равным:
|
|
t н = 0,6 ∙ ψн = 0,098;
Рассчитываются скорость (м/с) потока, натекающего на движительный комплекс, и создаваемый им упор (кН):
для винтов в направляющей насадке не буксирных судов:
ve = v ∙ (1 – ψн) 4,185,
Pк = = 69,290кН,
где Rб – 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
Dmin = (0,5...0,55) · Т = 0,5 ∙ 3,53 = 1,76.
Максимальный диаметр винта для судов с обычными кормовыми обводами: Dmax = (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 | |||
Dmin | D1 | D2 | Dmax | |
Кd ꞌ = D ∙ ve ∙ | 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 |
Ne = | 568,59 | 517,82 | 491,49 | 483,3 |
Значения КПД валопровода и редуктора принимают равными: ηв = 0,97,
ηr = 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: Dmin < DI < Dmax.
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! |
Мы поможем в написании ваших работ!