Расчет параметров лесосплавного судна

Московский государственный  университет леса

Кафедра транспорта леса

 

 

 

 

Расчетно-графическая работа

По дисциплине: «Машины  и оборудования водного транспорта леса»

«РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ ЛЕСОСПЛАВНОГО  СУДНА»

 

 

 

 

 

 

Выполнил: Половинко А. С.

Студент группы ЛМ-31с

                                                                                        Проверил: Комяков А. Н.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2012 год

Содержание.

Введение.

1.Обоснование  плавучести и остойчивости судна.

2.Сопротивлени воды движению  судна.

3.Расчёт движителя лесосплавного  судна.

Заключение.

Используемая  литература.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

   В данной расчетно-графической  работе на основе общие сведений  о технических судах лесосплавного  флота, теоретических основ и  методики проведены расчеты плавучести, остойчивости и непотопляемости  лесосплавного судна и плавучего  основания с упрощённым обводом  корпуса; сопротивления воды движению  судна.

   Рассмотрены устройство, принцип работы, геометрические  параметры, кинематические и гидродинамические  характеристики гребного винта.  Приведен расчет гребного винта,  работающего за корпусом судна.  Рассмотрен состав движительного  комплекса.

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Обоснование  плавучести и остойчивости судна.

    Остойчивость – это способность судна, выведенного из состояния равновесия действием внешних сил, возвращаться в исходное положение после устранения причин, вызывающих наклонение.

               Виды наклонений:

1. Поперечное – крен
2. Продольное – дифферент
3. Смешанное – крен + дифферент

1.1Поперечная остойчивость  судна.

1.1.1.Схема поперечной  остойчивости. Условия остойчивости.

   Условия остойчивости  – центр тяжести судна должен  находиться ниже метоцентра, т.е.

 

 

δ – коэффициент полноты водоизмещения

1.1.3.Приращение  осадки судна после приема  груза.

 

1.1.4.Высота борта  судна.

 

1.1.5.Определение  координат центра водоизмещения.

(·)с  

   Координата , т.к. корпус симметричен относительно продольной оси.

   Для определения координаты строится строевая по ватерлиниям.

 

   Схема для расчёта площади строевых по ватерлиниям дана на рис.2.

   Разобьём осадку T на четыре равные части.

 

  

   Площади ватерлиний  определяются по формуле: 

 

 

 

 

 

 

 

   Свойства строевой по ватерлиниям, её аппликата центра тяжести равна аппликате центра водоизмещения.

 

   Абсцисса центра  водоизмещения.

Для нахождения строится строевая по шпангоутам, т.е. график зависимости

 

   Схема для построения строевой по шпангоутам показана на рис.4.

 

 

 

 

 

1.1.6.Определение  координат центра тяжести судна.

   Для того чтобы  судно имело нормальную посадку  без крена и дифферента, нужно  чтобы центр водоизмещения (·)с и центр тяжести (·)G находились на одной вертикальной оси плавания.

   , т.к. корпус симметричен.

   Координата центра тяжести  определяется по формулам :

 

 

 

 

   вес весовой нагрузки ( их 6 шт. )

   плечё весовой нагрузки ( от центра )

   Расчёт центра тяжести  судна приведён в таблице 1.1.

№ поз.	Наименование	Вес	Тяги весовых нагрузок, м			Моменты весовых нагрузок, Н*м
1	Корпус	308700	0	0	0,55	0	0	+169785
2	Силовая установка	102900	-5	0	0,4	-514500	0	+48360
3	Рубка	34300	+9	+0,6	2,1	+308700	20580	+72030
4	Манипулятор	102900	+9	0	2,3	+926100	0	+236670
5	Аппарели	68600	-9	0	1,1	-617400	0	+75460
6	Балласт	68600	0,4	-0,3	0,3	+27440	-20580	+20580
7	Всего	686000			6,75	130340	0	622885

 

1.2.Обоснование  продольной остойчивости судна.

1.2.1.Продольный  метоцентрический радиус

 

 

Координата продольного метоцентра .

 

1.2.3.Продольная метоцентрическая высота.

   Вывод о продольной остойчивости.

 

   условия продольной остойчивости соблюдается.

1.3.Проверка остойчивости  судна под действием временной  весовой нагрузки.

   Вид временной весовой  нагрузки – груз в захвате  манипулятора.

   Вес, 

   Координаты:

 

 

 

   Вид наклонения

Под давлением временной весовой  нагрузки возникает крен.

   Цель расчёта :

Определить новое значение метоцентрической высоты и запас надводной части борта

1.3.1.Новое значение  метоцентрической высоты.

      Значение метоцентрической высоты должно быть ≥ 0,2 м

 

   Вывод: после приёма временной весовой нагрузки остойчивость сохраняется.

 

1.3.2.Величина наклонения  судна после приёма груза.

   Крен.

 

1.3.3.Величина затопления  борта после наклонения.

 

1.3.4.Запас надводной  части борта.

 

2.Сопротивлени  воды движению судна.

   Полное сопротивление воды  движению судна состоит из 3-х  составляющих.

   ;

   ;

  

   обусловлено трением воды о корпус судна и трением между соседними слоями жидкости пограничным слоем. Хорошо рассчитывается теоретически, обычно определяется экспериментально.

   обусловлено образованием вихрей вблизи поверхности корпуса и за кормой при его движении.

   обусловлено перераспределением скоростей и давлений в близи корпуса судна при его движении с большой скоростью.

   При объединении сопротивления  трения и остаточных сопротивлений  получим полное сопротивление R.

 

 

 

 

 

2.1.Сопротивление  трения.

 

  

   площадь смоченной поверхности корпуса судна.

 

   коэффициент гидравлического трения технической гладкой пластины.

 

 

  

   надбавка на шероховатость корпуса.

 

Принимаем 0,001

2.2.Остаточное  сопротивление.

 

 

   коэффициент остаточного сопротивления.

 

2.3.Полное сопротивление.

 

 

 

3.Расчёт движителя  лесосплавного судна.

   Виды движений :

 весло

 парус

 гребное колесо

 гребной винт

 водомётный движитель

 воздушный винт

   Все движители делятся  на:

 Активные ( парус )

 Реактивные

   В качестве движителя  лесосплавного судна принимаем  гребной винт

Основные параметры  гребного винта.

Геометрические  параметры.

1. Диаметр винта

Диаметр ступицы 

3. суммарная площадь лопостей
6. Шаг винта H – это расстояние, которое проходит винт в продольном направлении, двигаясь в воде, как в твёрдом теле.

   поступь

   шаговое отклонение

   скольжение

Параметры работы винта.

   1.Упор винта P ; Н – это движущая сила ( тяга ) , равная реакции отбрасываемых масс воды при работе винта.

   2.Частота вращения винта n ; .

   3.Поступательная скорость  винта  скорость движения винта в продольном направлении, относительно проходящей через него воды.

   4.Относителная поступи 

 

   5.Мощность, подаваемая к винту N ; Вт

   полезная мощность винта ; Вт

   6.КПД винта 

3.1.

 

 

 

3.2.Коэффициент  попутного потока.

 

3.3.Поступательная скорости винта.

 

3.4.Сила засасывания,  коэффициент засасывания.

 

3.5.Число лопастей винта и дисковое отношение.

   Учитывая тяжелые условия  работы винта принимаем дисковое отношение

 

   Для определения числа лопастей вычисляем коэффициент упора

 

 

 упор винта

 

 полезная тяга, при

3.6.Определение оптимальных параметров гребного винта.

   Для того, чтобы воспользоваться диаграммой Папмеля Э. Э.

 

Задаёмся для

   Исправленное значение

 

3.7.Оптимальные  параметры гребного винта.

   На диаграмме Папмеля находим точку пересечения линии равных значений с линией оптимальных чисел оборотов

 

3.8.Шаг винта.

 

 

3.9.Число оборотов  винта.

 

3.10.Уточнённое  значение КПД винта.

 

3.11.Мощность

 

 

 

3.12.Проверка дискового  отношения из условия возникновения  кавитации.

 

3.13.Проверка дискового  отношения из условий прочности  лопостей.

 

 напряжение на поверхности  лопостей.

 

4.Конструкция  корпуса судна.

   Корпус судна состоит  из набора продольных и поперечных  балок, переборок, водонепроницаемой  обшивки и палубного настила.

   Для многоцелевого лесосплавного  судна применим поперечную систему набора.

  

Рисунок  судна:

1 – Накладка

2 – Бортовая балка шпангоута

3 – Ширстрек 

4 - Бимс холостой

5 – Карлингс

6 – Палубный настил

7 – Бимс рамный

8 – Бортовые стрингеры

9 – Днищевые продольные балки  (кильсоны)

 

10 – Днищевые балки шпангоутов

11 – Голубница

12 – Косынка (кница)

13 – Пиллерс

14, 15 – Комминдс

16 – Полубимс

17 – Обшивка

18 – Скуловой пояс обшивки

 

 

 

 

Заключение.

   В ходе данной работы приобретённые теоретические сведения и навыки практических расчётов позволят нам, будучи специалистами, участвовать в работах по созданию новых машин на плавучих основаниях и судов с прощёнными обводами корпуса.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Используемая  литература.

«Расчет лесосплавных судов с упрощёнными  обводами корпуса»   Авторы: С. П. Карпачёв, А. Н. Комяков;   Издательство МГУЛ 2008г.