Расчет ходкости надводных водоизмещающих судов

 

Таблица 2.2. Паспортные данные МОД расчетного диапазона

№ п/п	Марка	PSN, кВт	n, об/мин	ge, г/кВт/ч	L, мм	B, мм	H, Мм	G, т
1	7RTA62U-B	15955	132	173	8657	3560	10630	420
2	8L64	16080	333	173	12525	3965	6655	265

 

 

 

Рис. 2.1. Диаграмма  для выбора главного двигателя и  передачи мощности на гребной винт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. ПРОЕКТИРОВОЧНЫЙ РАСЧЕТ ГРЕБНОГО ВИНТА И СКОРОСТИ СУДНА ПРИ ИЗВЕСТНОЙ МОЩНОСТИ ГЛАВНОГО ДВИГАТЕЛЯ

3.1.Расчет гребного винта  для выбранного двигателя

Рассчитаем характеристики оптимального гребного винта и скорость судна  при следующих значениях спецификационной мощности двигателя и частоте  вращения гребного винта: P_SP = 14359,5 кВт; n = 132 об/мин; Z_p = 1; η_в = 0,97; η_р = 0,97.

Расхождение между спецификационной мощностью P_SP и P_SP^* составляет 0,03 %, что приемлемо, поэтому можно ограничиться одним приближением.

Результаты расчета сведены  в табл. 3.1.

3.2.Проверка гребного винта на кавитацию

Проверку гребного винта на кавитацию  выполним по схеме Э.Э. Пампеля в  следующей последовательности:

1. Рассчитаем коэффициент подъемной силы эквивалентного сечения лопасти, определив предварительно значение коэффициента упора К_T по диаграмме М-4-75 рис. 2.21 для J’ = 0,51 и P/D = 0,925; K_T = 0,251:

 

2. Определим коэффициент относительного разрежения, приняв e = 0,08 в соответствии с рекомендациями подразд. 3.5:

 

3. Вычислим коэффициент, характеризующий начало кавитации:

 

4. Рассчитаем критическую частоту вращения гребного винта, определив предварительно статическое давление на глубине вращения оси h_S = T/2 = 4.26 м:

p₁ = 101340 + ρgh_s = 101340 + 1025∙9,81∙4.26 = 144175.37 Па;

 

Очевидно, что n<0,9n_кр, следовательно, кавитация отсутствует.

3.3.Расчет действующих напряжений для

Исходные данные: D = 6,30 м; Z = 4; e₀ = 0,055; A_E/A₀ = 0,85; T_B = 1231.48 кН; n = 2,2c^-1; χ_R = 15^o; J = 0,492; η = 0,594; K_T = 0,27; материал – бронза Бр.АЖН 9-4-4; ρ = 7600 кг/м³; поток однородный. Результаты расчета сведены в табл. 3.2.

 

 

 

Таблица 3.1. Расчет гребного винта и скорости хода судна для выбранного двигателя

 

№ п/п	Расчетные величины	Единица величины	Численные значения
1	υS	уз	17,4
2	υA = 0,514(1-WT) υS	м/с	5,71
3	RE(υS)	кН	924,43
4	PEE(υS)	кВт	8267,70
5		кН	1198,64
6		-	0,95
7	J = J(KDT) – по диаграмме	-	0,492
8		об/мин	122,80
9		-	0,27
10	η0 = η0(KT,J) – по диаграмме	-	0,492
11	P/D(KT,J) – по диаграмме	-	0,944
12		-	0,594
13		кВт	14783,6

 

 

Таблица 3.2. Расчет действующих напряжений в корневом сечении лопасти

 

№ п/п	Расчетные величины	Единица величины	Численные значения
1	b = 0,859bmax	м	2,389
2	e = 0,8 De0	м	0,249
3	P/D (по табл. 3.1)	-	0,944
4		град	56,366
5	GP (rн, r) -  по табл. 3.3	-	0,475
6	GТ (rн, r) -  по табл. 3.3	-	1,380
7	MP = TBDGP/(2Z)	Н∙м	403531,301
8		-	0,043
9	MT = KQρn2D5GT/(2Z)	Н∙м	347165,405
10	G – по формуле (3.3)	Кг	348,027
11	Рц – по (3.2)	Н	88517,394
12	Мц – по (3.2)	Н∙м	22122,287
13	Мξ = (МР + Мц) cos φ + МТ sin φ	Н∙м	524810,841
14	F = g1eb	м2	0,423
15	Wξ= ξe2b (для точки С)	м3	0,013
16	σξ(С) = Мξ/Wξ(С)	Н/мм2	41,532
17	σц = Рц/F	Н/мм2	7,005
18	σ(С) = σξ(С) + σц	Н/мм2	48,537
19	σдоп/ σ(С)	-	1,442

 

Вывод: прочность гребного винта обеспечена.

 

4. РАСЧЕТ И ПОСТРОЕНИЕ ДИАГРАММЫ ХОДКОСТИ (ПАСПОРТНОЙ ДИАГРАММЫ)

4.1.Расчет кривых действия  гребного винта за корпусом  судна

Расчет кривых действия гребного винта  за корпусом судна приведен в табл. 4.1. для следующих исходных данных:

A_E/A₀ = 0,55; Z = 4; e₀ = 0,08; P/D = 0,925; t = 0,172; W_t = 0,37;

; t₀ = ts_p = 0,22∙0,464 = 0,114.

Таблица 4.1. Расчет кривых действия гребного винта за корпусом судна

№ п/п	Расчетные величины	Численные значения
1	J	0,300	0,400	0,500	0,600	0,700
2	KT(J, P/D) – по рис. 2.6	0,362	0,312	0,272	0,218	0,168
3	η0(J, P/D) – по рис. 2.6	0,325	0,427	0,515	0,588	0,623
4		0,0532	0,0465	0,0421	0,0354	0,0301
5		0,682	0,576	0,470	0,364	0,258
6		0,161	0,190	0,233	0,301	0,424
7	KTB = (1-t)KT	0,304	0,253	0,209	0,152	0,097
8	KQB = iQKQ = KQ	0,0532	0,0465	0,0421	0,0354	0,0301
9		0,470	0,627	0,783	0,940	1,097

 

4.2.Расчет кривых характеристик гребного винта

Расчет выполнен в табличной  форме для n = 2,15; 2,05; 1.94; 1.84 об/с. Результаты расчета приведены в табл. 4.2.

 

 

 

 

 

Таблица 4.2. Расчет характеристик гребного винта

 

n = 2,15 c-1 = 128,94 мин-1; ρn2D4 = 1,025∙2,152*5,674 =4892,59 кН;
1	Jυ	-	0,47	0,63	0,78	0,94	1,10
2	υS = 1,945 JυnD	уз	11,14	14,85	18,56	22,27	25,99
3	TB = KTBρn2D4	кН	1486,73	1236,33	1020,85	745,97	473,61
4		кВт	21172,21	18518,53	16732,14	14094,51	11960,21
n = 2,05 c-1 = 122,80 мин-1;                                     ρn2D4 = 1,025∙2,052∙5,764= =4437,72 кН;
1	Jυ	-	0,47	0,63	0,78	0,94	1,10
2	υS = 1,945 JυnD	уз	10,61	14,14	17,68	21,21	24,75
3	TB = KTBρn2D4	кН	1348,51	1121,38	925,94	676,62	429,58
4		кВт	18289,35	15997,00	14453,85	12175,37	10331,68
n = 1,94 c-1 = 116,66мин-1; ρn2D4 = 1,025∙1.942∙6.304 = 4005,04 кН;
1	Jυ	-	0,47	0,63	0,78	0,94	1,10
2	υS = 1,945 JυnD	уз	10,08	13,44	16,79	20,15	23,51
3	TB = KTBρn2D4	кН	1217,03	1012,05	835,66	610,65	387,70
4		кВт	15680,83	13715,43	12392,37	10438,86	8858,13
n = 1.84 c-1 = 110,52 мин-1; ρn2D4 = 1,025*1.842∙5.674 =250575.7 кН;
1	Jυ	-	0,47	0,63	0,78	0,94	1,10
2	υS = 1,945 JυnD	уз	9,55	12,73	15,91	19,09	22,27
3	TB = KTBρn2D4	кН	1092,29	908,32	750,01	548,06	347,96
4		кВт	13332,94	11661,81	10536,86	8875,85	7531,80