Транспорт

Подбор двигателя и винта судна


Цель: Основной целью расчета  является  выбор  ВРШ  и,  при  необходимости,
передаточного отношения редуктора, обеспечивающих при полном  использовании
мощности главного двигателя максимальную скорость хода в расчетных условиях
плавания.

Исходные данные:
1) Судно: Рыбодобывающее обрабатывающее судно типа «Моряна».
2) Главные размерения: Длина между перпендикулярами [pic]
                                        Ширина судна [pic]
                                             Осадка судна [pic]
                                              Коэффициент общей полноты
[pic]
3) Расчетный режим работы: режим траления.
4) Плотность воды [pic]

5) Кривые буксировочного сопротивления представлены на рис 1.
 [pic]-режим эксплуатационного рейса на свободном ходу.
 [pic]-режим сдаточных испытаний.
 [pic] -режим траления.
 Кривые буксировочного сопротивления представлены на рис.1.
6) Главный двигатель: Alpha V23
  - номинальная мощность: [pic]
  -   номинальная частота вращения: [pic].
  - удельный расход топлива [pic].
 Паспортная диаграмма движителя представлена на рис.2.
  Рейсовое задание:
  - перечень эксплуатационных режимов, характеризующихся зависимостями [pic]
     , где  [pic]- требуемая тяга на i – том режиме
  - режимы: [pic]
                             [pic]  (рис.1.)
                             [pic]

  - длина пути [pic], которая должна быть пройдена на каждом режиме:  [pic]
                                                                      [pic]

                            [pic]
-  суточная продолжительность работы судна принимается 24 часа



   1. Определение исходных расчетных величин.
В данном расчете известным является главный двигатель  и  расчетные  условия
плавания (зависимость   буксировочного сопротивления [pic]от  скорости  хода
[pic]).
                                                                  [pic]
                                                                    (1)

[pic]полезная тяга.
Расчетным условием плавания является режим  траления.  Особенностью  расчета
является отсутствие заданной скорости хода, а  следовательно  и  необходимой
полезной тяги. Однако исследования показали, что полезную тягу  можно  найти
через  произведение  пропульсивного  коэффициента   [pic]   на   коэффициент
механических потерь [pic]при передачи мощности   от  главного  двигателя  на
винт.
[pic]открытые                                                          винты
   (2)
[pic]
    (3)
На стадии выбора серийной  диаграммы  [pic]можно  принять:  [pic]для  режима
буксировки воза.
Представив графически (1) и (3) можно найти ожидаемую скорость хода [pic]  и
соответствующую ей полезную тягу.
Графики представлены на рис.2.
[pic]

1.1. Габаритный диаметр винта  [pic][pic]-  для  одновальных  судов.  (4)

[pic]- осадка судна в месте расположения движителя.
 [pic]
[pic].
1.2.  Коэффициент  попутного  потока  [pic]:[pic]-   формула   Хекшера   для
траулеров.
  [pic]- коэффициент продольной полноты.
  [pic]
1.3. Поступательная скорость гребного винта [pic]: [pic]
  [pic]- скорость судна в узлах
  [pic]
       [pic].                                                            (5)


1.4.Коэффициент       засасывания[pic]:[pic]                             (6)

   [pic]- коэффициент засасывания на свободном ходу.
     [pic]-   формула   Хекшера   для   траулеров.                      (7)

   [pic].

  [pic]- коэффициент нагрузки гребного винта по полезной тяге.
                                                                      [pic]
            (8)
 [pic]- плотность морской воды.
  [pic]-площадь диска  гребноговинта.                                 (9)


  [pic]
   [pic]

   [pic]
1.5.        Упор        гребного        винта         [pic]:         [pic]
                                                                      (10)

   [pic].

2.Выбор расчетной серийной диаграммы.

Выбор осуществляется  таким  образом,  чтобы  в  первую  очередь  обеспечить
максимальный коэффициент полезного действия гребного  винта  при  отсутствии
кавитации и достаточной прочности движителя.
2.1.  Минимальное   дисковое   отношение    [pic]из   условия   отсутствия
кавитации:[pic]                                                       (11)

[pic]- минимальное дисковое отношение из  условия  отсутствия  опасных  форм
кавитации.
[pic]                                                                (12)


[pic]- количество лопастей.
[pic]- количество гребных валов.
[pic]- гидростатическое давление на оси гребного винта.
[pic]
            (13)
[pic]- атмосферное давление.
[pic]- ускорение свободного падения.
[pic]- заглубление оси гребного винта.
[pic].                                                              (14)

[pic].
[pic]- давление насыщенных паров воды.
[pic]
[pic]
2.2.Минимальная относительная толщина [pic](15)
[pic]- коэффициент учитывающий механические свойства материала винта.
[pic]- углеродистая сталь.
[pic].
Вывод: В качестве расчетной  серии принимаем:
 AU-CP4-70; (Z=4;[pic];[pic]).
Серия гарантирует отсутствие опасных форм кавитации.

3. Выбор гребного винта.
3.1. Выбор гребного винта в первом приближении.

Для  расчета  воспользуемся  вспомогательным  коэффициентом  [pic]Результаты
расчета представлены в таб.1 и на рис.1.
Таб.1
|[pic]                 |        [pic] |              |              |
|                      |              |[pic]         |[pic]         |
|                      |4,65          |4,90          |5,20          |
|[pic]                 |1,65          |1,74          |1,82          |
|[pic]                 |2,53          |2,74          |2,94          |
|[pic]                 |0,30          |0,31          |0,32          |
|[pic]                 |0,780         |0,785         |0,790         |
|[pic]                 |0,33          |0,34          |0,35          |
|[pic]                 |137           |134           |132           |
|[pic]                 |9,81          |8,64          |7,78          |
|[pic]                 |0,178         |0,176         |0,174         |
|[pic]                 |113           |110           |109           |


  Результаты: [pic]=0,790;  [pic][pic]

3.1.1. Расчет оптимальной частоты вращения винта [pic]
[pic]
[pic]
3.1.2. Передаточное отношение редуктора.

[pic][pic]
Принимаем [pic]10,8.
   [pic]    [pic]; [pic]
   [pic]    [pic]; [pic]
     [pic].
4. Выбор расчетной (рабочей) диаграммы.
  Выбираем серию АU - CP4 – 70 c [pic].

5. Построение кривой предельной тяги и кривой предельного упора.
   Результаты расчета представлены на рис.4 и таб. 2.



                                                            Таб.2



|[pic] [pic][pic]                                                      |
|[pic]                |    0|2     |4     |6     |8     |10    |12    |14     |
|[pic]                |0    |0,71  |1,42  |2,13  |2,84  |3,55  | 4,26 |4,97   |
|[pic]                |0    |0,15  |0,31  |0,47  |0,63  |0,78  |0,94  |1,09   |
|[pic]                |0,92 |0,94  |0,97  |1,01  |1,04  |1,08  |1,12  |1,18   |
|[pic]                |0,49 |0,47  |0,45  |0,43  |0,38  |0,35  |0,31  |0,27   |
|[pic]                |131  |126   |121   |115   |102   |94    |83    |72     |
|[pic]                |[pic]|1286  |308   |131   |65,0  |38,3  |23,6  |15,1   |
|[pic]                |0,116|0,116 |0,117 |0,119 |0,121 |0,125 |0,131 |0,139  |
|[pic]                |117  |112   |107   |102   |90,3  |82,0  |72,1  |63,2   |

6. Анализ кривой предельной тяги и предельного упора.

6.1. Режим траления.
  Максимальная скорость хода: [pic]
  Максимальный упор: [pic].
  Максимальная полезная тяга: [pic]
6.2. Режим эксплуатационного рейса. (свободный ход)
   Максимальная скорость хода: [pic]
   Максимальный упор: [pic].
   Максимальная полезная тяга: [pic]
6.3. Режим сдаточных испытаний. (свободный ход)
   Максимальная скорость хода: [pic]
   Максимальный упор: [pic].
   Максимальная полезная тяга: [pic]

7. Проверка выбранного винта на прочность и отсутствие кавитации.

7.1. Проверка на отсутствие кавитации.
   Воспользуемся формулой (11) и получим.
  [pic]
   При эксплуатации гарантируется отсутствие опасных форм кавитации.

7.2.  Проверка на прочность.
[pic][pic].
Выбранный гребной винт имеет запас прочности.

Расчет  производился  для  режима  буксировки  воза  т.к.   является
наиболее тяжелым режимом эксплуатации.

8. Заключение.
  Выбранный винт имеет следующие характеристики:  Серия:  AU-CP4-70;
Z=4;[pic]; [pic]; [pic]; [pic]



Выбор оптимального движителя.
   Оптимальным   в   курсовом   проекте    принимается    движитель,
обеспечивающий выполнение рейсового задания в кротчайшие  сроки  при
минимальных затратах топлива.
 В качестве критерия качества движителя принимаем коэффициент:
[pic]  , где
t – время выполнения рейсового задания , ч.
Ge – рейсовый расход топлива на работу главного двигателя, т.
Наилучшим признается движитель, который соответствует  максимальному
значению критерия к.
Рейсовое задание включает в себя следующую информацию:
  - перечень эксплуатационных режимов, характеризующихся зависимостями [pic]
     , где  [pic]- требуемая тяга на i – том режиме
  - режимы: [pic]
                             [pic]  (рис.1.)
                             [pic]

  - длина пути [pic], которая должна быть пройдена на каждом режиме:  [pic]
                                                                      [pic]

                            [pic]
  - суточная продолжительность работы судна принимается 24 часа.
  - плановые скорости  снимаются  с  паспортной  диаграммы  судна  и  кривых
    предельных тяг соответственно для случаев  с ВФШ и ВРШ движителями.
 В соответствии с изложенным входящие в критерий к параметры t и  Ge  могут
 быть определены как:
  [pic]
 [pic], где (S)=миля
 [pic]- плановая скорость хода в i – х условиях плавания, уз.
 [pic] - удельный расход топлива на номинальном режиме работы, г/кВт*ч.
 [pic] - относительный удельный расход топлива на i –  том  режиме,  %   от
 [pic]; - снимаем с паспортной диаграммы двигателя.
 [pic]- эффективная мощность, развиваемая двигателем на полной скорости в i
 – х условиях плавания, кВт. Для ВФШ снимаем с  машинной  диаграммы  судна,
 для ВРШ [pic] .
 [pic] - продолжительность плавания на i – том ржиме, ч.
 n – количество рассматриваемых вариантов    эксплуатационных режимов, n  =
 3.

 Расчет критерия качества К представлен в табл.

|Параметры             |           ВФШ        |             ВРШ      |
|S1, миль              |2000                  |2000                  |
|S2, миль              |3000                  |3000                  |
|S3, миль              |1000                  |1000                  |
|Vs1, уз               |10,15                 |11,95                 |
|Vs2, уз               |10,15                 |11,95                 |
|Vs3, уз               |10,25                 |12,20                 |
|t1                    |197                   |167                   |
|t2                    |296                   |251                   |
|t3                    |98                    |82                    |
|ge1, %                |94                    |100                   |
|ge2, %                |94                    |100                   |
|ge3, %                |93,8                  |100                   |
|Ps1,кВт               |430                   |685                   |
|Ps2,кВт               |430                   |685                   |
|Ps3,кВт               |420                   |685                   |
|[pic]                 |              591     |500                   |
|Ge, т                 |45                    |65                    |
|К=1/(t*Ge)            |[pic]                 |[pic]                 |


Вывод: Оптимальным движителем в курсовом проекте    принимаем ВФШ.



Список литературы:
1.  Войткунский  Я.И.  ”Справочник  по   теории   корабля”   ,-   Л,
   Судостроение.1985г. Том.1.
2. Горянский Г.С., Моторный  А.В.  “Методические  указания  по  курсовому  и
   дипломному   проектированию   для   студентов   специальности   140112”.-
   Калининград – 1985г.



смотреть на рефераты похожие на "Подбор двигателя и винта судна"