площадь смоченной поверхности судна

Видео:Плавание судовСкачать

Характеристики формы судна. Строевые. Смоченная поверхность

Обеспечение ходкости при проектировании

При определении основных элементов проектируемого судна, а также при их корректировке, производимой для улучшения каких-либо характеристик, необходимо учитывать взаимосвязь элементов судна с его ходовыми характеристиками. Обычно задача ставится следующим образом – выбрать элементы судна, обеспечивающие при прочих равных условиях минимальную потребную мощность СЭУ. Для выполнения этих требований, необходимо учесть сопротивление движению судна, действие его движителя и взаимодействие системы КДД – «корпус, двигатель, движитель».

Детальным исследованием этих вопросов занимается гидромеханика и теория корабля, а в ТПС используются основные положения этих исследований с акцентом на физической стороне рассматриваемых явлений. Это позволяет выявить взаимосвязь элементов судна с величинами, характеризующими его пропульсивные качества, опуская частные вопросы существенные с точки зрения гидромеханики, но менее важные для ТПС.

Закономерности, связывающие величину сопротивления движения и элементы судна, отличны в разных диапазонах чисел Фруда Fr.

.

где υ – скорость судна, м/с, g – ускорение свободного падения.

Выделяется три категории судов, соответствующих различным диапазонам Fr: тихоходные суда с Fr ≤ 0,25, среднескоростные с Fr = 0,25 – 0,35 и быстроходные с Fr >0,35. Для современных судов характерными являются следующие значения Fr:

— универсальные сухогрузные суда 0,17 – 0,26

— танкеры и балкеры 0,13 – 0,22

— пассажирские суда и паромы 0,23 – 0,35

— буксиры и промысловые суда 0,25 – 0,35

— корабли 0,25 – 0,60

Уменьшение Fr для танкеров и балкеров обусловлено увеличением их размеров по сравнению с сухогрузами. Теми же причинами, но с обратным знаком обусловлено увеличение Fr для буксиров и промысловых судов. У пассажирских судов и боевых кораблей причиной роста Fr является значительное увеличение скорости хода.

Характеристики формы судна. Строевые. Смоченная поверхность

Наиболее общей графической характеристикой формы судна является теоретический чертеж. По нему можно изготовить модель судна, испытания которой дадут возможность проверить расчетное значение сопротивления.

Другими графическими характеристиками формы корпуса являются строевая по шпангоутам и строевая по ватерлиниям. Обе эти кривые основываются на теоретическом чертеже. Строевая по ВЛ характеризует распределение объемов по высоте, а строевая по шпангоутам – по длине судна (рис. 2). Кроме этого строевые отражают ряд особенностей ТЧ, связанных с ходкостью.

Площадь заключенная между осью абсцисс и обводом строевой по шпангоутам (осью ординат и обводом строевой по ВЛ) дает объемное водоизмещение судна V, ординаты строевой по шпангоутам – площади шпангоутов ω_i (абсциссы строевой по ВЛ – площади ВЛ S_i). Кроме этого положение центра площади строевой по шпангоутам характеризует абсциссу ЦВ судна х_с. Коэффициент полноты строевой по шпангоутам равен φ, строевой по ВЛ – χ.

Рис. 32. Строевая по шпангоутам и строевая по ватерлиниям

Строевую по шпангоутам часто заменяют кривой средних ординат шпангоутов (средней ВЛ). Ординаты этой кривой получаются в результате деления ординат строевой на удвоенную осадку:

,

ординаты средней ВЛ y_{i ср} являются средними ординатами всех ВЛ на данном шпангоуте. Средняя ВЛ, так же как и строевая по шпангоутам, имеет сходство с ватерлиниями данного судна, что объясняется природой этих кривых. Длина основания средней ВЛ, так же как и длина строевой совпадает с длиной судна L. Положение ЦТ площади остается тем же, что у строевой. Наибольшая ордината кривой y_{ср max} = ω_max/2Т = βB/2, коэффициент полноты остается равным φ.

Подобным же образом вместо строевой по ватерлиниям может быть построена кривая средних ординат ватерлиний (средний шпангоут) являющаяся средними ординатами всех шпангоутов на данной ВЛ. Ординаты этой кривой получают путем деления ординат строевой на 2L.

Аппликата ЦТ площади у среднего шпангоута остается той же, что у строевой. Наибольшая ордината кривой y_{ср max} = S_max/2L = αB/2, коэффициент полноты равен χ.

Площадь смоченной поверхности Ω в большой степени влияет на ходкость судна и учитывается в расчете сопротивления движению. Данная площадь может быть определена как

,

где а_i – длина полупериметра обвода погруженной части шпангоутов. Данную формулу можно заменить выражением

где а_ср – средний полупериметра обвода шпангоутов.

.

Средний полупериметр может быть найден с большой точностью как полупериметр шпангоута средней площади, получающегося из строевой по ВЛ делением ее ординат на 2L. Если принять в качестве строевой четырехугольник Морриша, то соответствующий ей шпангоут будет иметь вид представленный на рис. 33. Пользуясь рисунком, можно найти а_ср.

Рис. 33. Построение шпангоута средней площади по Морришу

а_ср = ,

,

.

Исследования транспортных судов показали, что при В/Т = 2 – 3 достоверные результаты можно ожидать при а_В = 0,5, а_Т = 0,85 (формула Мумфорда). При повышенных значениях В/Т и уменьшении δ коэффициенты а_В и а_Т приближаются к значениям а_В = 0,565 и а_Т = 0,68 (формула Мурагина).

Похожую формулу для Ω получил В.А. Семеко

Иную формулу для Ω получил Тейлор, заменив шпангоут средней площади равновеликим по площади квадрантом круга. Если площадь шпангоута на один борт равна ω_i = δВТ/2 = ω_круга /4, то радиус равновеликой окружности

,

а полупериметр шпангоута средней площади (четверти длины окружности)

.

Отсюда площадь смоченной поверхности

.

Так как круговые обводы дают наименьшую площадь смоченной поверхности, то практически всегда k > (2π) 1/2 . Сам Тейлор считал k = 2,66 ± 0,11.

Формула Тейлора, несмотря на большую погрешность, широко используется в ТПС. Основное достоинство – это возможность выразить значение Ω через относительную длину l = L/V 1/3 , считающейся наиболее общей характеристикой пропульсивных качеств судна.

.

Видео:397)): Конструкция судна одна из составляющих конвенции СОЛАССкачать

Исходные данные

Главные размерения судна приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1. Главные размерения судна

Lmax, м

L_ГВЛ, м

Длина между перпендикулярами:

Lpp, м

Bmax, м

В_ГВЛ, м

Высота борта на миделе:

H, м

T, м

dL, м

5, 10, 15, 20, 25 узлов.

Видео:СУЩНОСТЬ ЯВЛЕНИЙ, ВОЗНИКАЮЩИХ ПРИ ДВИЖЕНИИ СУДНА НА МЕЛКОВОДЬЕ И В УЗКОСТИ / «УЗКОСТИ И МЕЛКОВОДЬЕ»Скачать

Площадь смоченной поверхности судна

Сопротивление движению изменяется прямо пропорционально величине смоченной поверхности. Поэтому величину смоченной поверхности необходимо определять с наибольшей точностью.

Поверхность подводной части корпуса судов обычно нельзя представить в виде явной функции от координат и вычислить её площадь аналитически не удаётся. Поэтому для вычисления смоченной поверхности применяют приближённые методы.

Наиболее достоверные результаты можно получить при вычислении площади смоченной поверхности голого корпуса с использованием теоретического чертежа путем интегрирования смоченных длин шпангоутов.

Достаточную для практических целей точность, обеспечивают способы

основанные на приближенном интегрировании смоченных длин полупериметров равноотстоящих шпангоутов, снятых с проекции «корпус» теоретического чертежа (в нашем случае предельно точно в графическом приложении «Компас 3D V12»).

В этом случае площадь может быть рассчитана методами численного интегрирования (например, с использованием правила трапеций):

Данная формула не учитывает влияния продольной кривизны обводов корпуса судна на величину смоченной поверхности, но для морских транспортных судов обычных образований это влияние незначительно (примерно 1 — 1,15%), поэтому никаких поправок в расчёт не вводят.

Используя проекцию, корпус теоретического чертежа, определим площадь смоченной поверхности (таб. 2.1) для трёх осадок соответствующих 2, 3, 4 (ГВЛ) ватерлиниям (рис. 2.1) и вычертим графическую зависимость (рис. 2.2).

Таблица 2.1. Определение площади смоченной поверхности

Видео:Допуски формы и расположения поверхностей. ШероховатостьСкачать

Курсовая работа: Расчёты ходкости и проектирование гребного винта

“Расчёты ходкости и проектирование гребного винта”

Содержание курсовой работы

1. Определение смоченной поверхности

2. Расчёт сопротивления трения судна

3. Расчёт полного сопротивления движению судна по данным прототипа

4. Определение параметров гребного винта

5. Профилировка лопасти гребного винта

6. Проверка гребного винта на кавитацию

7. Проверочный расчёт прочности лопасти гребного винта

8. Расчёт паспортной диаграммы гребного винта

9. Определение веса гребного винта

Список используемой литературы

1. Определение смоченной поверхности

-длина судна по ГВЛ (L) = 150 м.

-ширина судна по ГВЛ (B) = 18м.

-осадка судна (T) = 7,8 м.

_s = 5,10,15,20,25 узлов.

1. Используя проекцию ,,корпус” теоретического чертежа, определим площадь смоченной поверхности для трёх осадок и вычертим графическую зависимость

Сопротивление движению изменяется прямо пропорционально величине смоченной поверхности. Поэтому величину смоченной поверхности необходимо определять с наибольшей точностью.

Поверхность подводной части корпуса судов обычно нельзя представить в виде явной функции от координат и вычислить её площадь аналитически не удаётся. Поэтому для вычисления смоченной поверхности применяют приближённые методы.

Наиболее точно величину смоченной поверхности можно определить по теоретическому чертежу. Для этого необходимо измерить полуметры погружённой части каждого теоретического шпангоута l_i для заданной осадки.

Площадь смоченной поверхности определим по формуле:

W=2 ∆L ( ∑l_i — ) , где ∆L = , а L – длина судна. ∆L = = 15,0

Данная формула не учитывает влияния продольной кривизны обводов корпуса судна на величину смоченной поверхности, но для морских транспортных судов обычных образований это влияние незначительно (примерно 1- 1,15%), поэтому никаких поправок в расчёт не вводят.

Видео:Теоретический урок Мореходные качества судна часть 1Скачать

Таблица 1.1. Определение площади смоченной поверхности

2. Расчёт сопротивления трения судна для трёх осадок

Часть полного сопротивления, возникающих за счёт касательных напряжений, называется сопротивлением трения. Сопротивление трения обусловлено влиянием вязкости жидкости и рассчитывается с учётом состояния поверхности корпуса судна. Оно включает также влияние кривизны поверхности корпуса судна. Учитывая, что сопротивление трения и сопротивление формы обусловлены вязкостью, они могут быть объединены в одну составляющую, которую принято называть вязкостным сопротивлением.

Разделение полного сопротивления на сопротивление давлений и сопротивление трения основано на учёте физического различия элементарных сил, действующих на поверхность судна.

Расчёт сопротивления трения судна выполняется по методу эквивалентной пластины.

R_F = ( C_{F о} + C_A ) W , где

R_F – сопротивление трения судна

C_Fo – коэффициент сопротивления плоской пластины

C_A – надбавка шероховатости

W — площадь смоченной поверхности

C_Fo =

C_A = ( 0,3 ч 0,5 ) 10 -3 ≈ 0,45 10 -3

ρ= 104

Re = ,

где  м 2 /с

Определение сопротивления трения судна.

Таблица 2.1 Расчётное сопротивление для Т₁ =2,6 м.

Расчётные значения	Значения скоростей.
	Vs=5узлов	Vs=10узлов	Vs=15узлов	Vs=20узлов	Vs=25узлов
V,м/с	2,57	5,14	7,71	10,28	12,85
Re
CF0
CA
RF	11218,95	41707,73	90068,05	155643,04	238000,98

Таблица 2.2 Расчётное сопротивление для Т₂ =5,2 м.

Расчётные значения	Значения скоростей.
	Vs=5узлов	Vs=10узлов	Vs=15узлов	Vs=20узлов	Vs=25узлов
V,м/с	2,57	5,14	7,71	10,28	12,85
Re
CF0
CA
RF	17164,97	63822,51	137836,78	238204,26	364265,37

Таблица 2.3 Расчётное сопротивление для Т₃ =7,8 м.

Расчётные значения	Значения скоростей.
	Vs=5узлов	Vs=10узлов	Vs=15узлов	Vs=20узлов	Vs=25узлов
V,м/с	2,57	5,14	7,71	10,28	12,85
Re
CF0
CA
RF	26337,26	96957,76	211595,51	365715,53	559308,72

Используя графики серийных испытаний моделей судов, рассчитаем полное сопротивление и буксировочную мощность для трёх осадок.

Наиболее достоверные результаты при определении сопротивления воды движению судов могут быть получены путём расчётов по данным испытаний систематических серий моделей судов. Под систематической серией понимается группа моделей с систематически изменяющимися от модели к модели параметрами, характеризующимися форму теоретического чертежа и соотношения главных измерений. Количество моделей может быть достаточно велико. При разработке таких серий модели разделяются на группы так, чтобы в каждой группе систематически и независимо изменялся один какой-нибудь параметр, а другие оставались без изменения. Это даёт возможность проследить влияние на сопротивление этого параметра. Количество групп моделей в серии при этом, очевидно равно числу исследуемых параметров.

Очевидно, что исследовать влияние на сопротивление всех параметров, которые могут оказывать влияние на сопротивление, невозможно. Поэтому важно при расчётах сопротивления проектируемого судна подбирать такую серию, которая наиболее близко, особенно по ряду исследуемых параметров, подходила бы к рассматриваемому судну.

На основании обработки результатов испытаний систематических серий строятся диаграммы, по которым можно определить сопротивление судна, обводы которого геометрически подобны обводам моделей вошедших в серию.

Систематический характер изменения геометрических характеристик моделей, входящих в серию, даёт возможность разработать метод, с помощью которого можно создать теоретический чертёж проектируемого судна на основании данных о его коэффициентах формы и соотношений главных размерений. Это позволяет создать обводы, геометрически подобные обводам моделей серии, и получить близкий к оптимальному с точки зрения сопротивления теоретический чертёж, а также наибольшую достоверность расчётов сопротивления.

В отечественной практике при оформлении результатов испытаний систематических серий моделей принято представлять основную диаграмму зависимости коэффициентов остаточного сопротивления для ряда постоянных чисел Фруда от коэффициента общей полноты для основных моделей серий, образующих группу. Для этой группы моделей, как правило, одни параметры формы, например L/B и B/T , остаются постоянными, а другие, обычно Y и X_C , меняются систематически.

Таким образом, определяющим параметром является коэффициент общей полноты. Влияние других параметров на сопротивление оценивается с помощью вспомогательных диаграмм.

Коэффициенты, учитывающие влияние параметров формы для отдельных серий могут быть произвольными. Они определяются тем, влияние каких параметров формы исследовалось при разработке и испытании моделей данной серии. Принципиально увеличением числа исследуемых параметров можно повысить точность соответствующих расчётов. Коэффициенты влияния определяются по соответствующим вспомогательным диаграмм.

Для расчёта полного сопротивления движению судна следует рассчитать соответствующие заданным скоростям коэффициенты сопротивления трения, ввести надбавку на шероховатость и надбавку на выступающие части. Сумма этих коэффициентов и коэффициента остаточного сопротивления определяет коэффициент полного сопротивления рассматриваемого судна. Затем рассчитывается полное сопротивление судна и его буксировочная мощность для случая движения на тихой воде.

Выбор наиболее пригодной серии и соответствующих расчётных диаграмм определяется типом судна и его основными геометрическими параметрами формы, прежде всего коэффициентом общей полноты и особенностями формы обводов корпуса.

Тип судна – транспортное судно;

Для осадки T₁ = 2,6 м.

V = 1907 м 3 ; W = 1408,29 м 2 ;

= 7,67

= 6,9 ;

Y = ;

n = 1,57 * 10 -6 м 2 /с ;

= 36,79

W * 10 -3 * r/2 = 0,72 т/м ;

= 7,9 ;

= 3,46 ;

Y = ;

n = 1,57 *10 -6 м 2 /с

= 37,30

W * 10 -3 * r/2 = 1,1 т/м ;

Для осадки T = 7,8 м.

= 8,33

= 2,3 ;

Y = ;

n = 1,57 * 10 -6 м 2 /с

= 38,36

W * 10 -3 * r/2 = 1,7т/м ;

B – ширина судна;

V – объёмное водоизмещение;

W — площадь смоченной поверхности;

Y — относительная длина судна;

d — коэффициент общей полноты;

Расчёт полного сопротивления ибуксировочной мощности.(Т1 =2,6)
№	Наименование.	Обозначение.	Числовые значения.
1	Число Фруда	Fr	0,07	0,14	0,21	0,28	0,35
2	К-т остаточного сопротивления	Cr0·10і	0,5	0,5	0,63	1,77	—
3	К-т влияния	kψ	—	—	—	—	—
4	К-т влияния	kВ/TaВ/T	—	1,15	1,15	1,17	1,19
5	К-т влияния	kv	—	1,03	1,07	1,1	1,07
6	К-т остаточного сопр. испр.	Cr·10і	0,50	0,59	0,78	2,28	1,27
7	Скорость судна	v=Fr(gL)^1/2	2,57	5,14	7,71	10,28	12,85
8	Число Рейнольдса	Re
9	К-т трения, эквив-й пластины	Cf0·10і	1,9	1,74	1,65	1,59	1,55
10	Надбавка на шереховатость	Ca·10і	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2
11	К-т сопротивления выступ. частей	Cap·10і	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1
12	К-т сопротивления	C·10і	2,70	2,56	2,62	3,84	2,92
13	Квадрат скорости	vІ	6,60	26,42	59,44	105,68	165,12
14	Полное сопротивление	Rx	12,87	48,72	112,58	292,66	348,00
15	Буксировочная мощность	EPS	33,1	250,4	868,0	3008,5	4471,8
16	Скорость судна	vs	5	10	15	20	25
17	Буксировочная мощность	EPS	45	341	1181	4092	6082

Расчёт полного сопротивления ибуксировочной мощности.(Т2 =5,2)
№	Наименование.	Обозначение.	Числовые значения.
1	Число Фруда	Fr	0,07	0,14	0,21	0,28	0,34
2	К-т остаточного сопротивления	Cr0·10і	0,5	0,5	0,63	1,77	—
3	К-т влияния	kψ	—	—	0,62	0,65	0,60
4	К-т влияния	kВ/TaВ/T	—	1	1	1,02	1,04
5	К-т влияния	kv	—	1,03	1,07	1,1	1,07
6	К-т остаточного сопр. испр.	Cr·10і	0,50	0,52	0,42	1,29	0,67
7	Скорость судна	v=Fr(gL)^1/2	2,57	5,14	7,71	10,28	12,85
8	Число Рейнольдса	Re
9	К-т трения, эквив-й пластины	Cf0·10і	1,9	1,73	1,64	1,59	1,54
10	Надбавка на шереховатость	Ca·10і	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2
11	К-т сопротивления выступ. частей	Cap·10і	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1
12	К-т сопротивления	C·10і	2,70	2,55	2,61	3,88	2,95
13	Квадрат скорости	vІ	6,60	26,42	59,44	105,68	165,12
14	Полное сопротивление	Rx	19,75	74,47	172,10	453,65	540,00
15	Буксировочная мощность	EPS	50,8	382,8	1326,9	4663,5	6939,0
16	Скорость судна	vs	5	10	15	20	25
17	Буксировочная мощность	EPS	69	521	1805	6342	9437

Расчёт полного сопротивления ибуксировочной мощности.(Т3 =7,8)
№	Наименование.	Обозначение.	Числовые значения.
1	Число Фруда	Fr	0,07	0,13	0,20	0,27	0,33
2	К-т остаточного сопротивления	Cr0·10і	0,5	0,5	0,63	1,77	—
3	К-т влияния	kψ	—	—	0,52	0,78	0,74
4	К-т влияния	kВ/TaВ/T	—	0,85	0,84	0,84	0,82
5	К-т влияния	kv	—	1,03	1,07	1,1	1,07
6	К-т остаточного сопр. испр.	Cr·10і	0,50	0,44	0,29	1,28	0,65
7	Скорость судна	v=Fr(gL)^1/2	2,57	5,14	7,71	10,28	12,85
8	Число Рейнольдса	Re
9	К-т трения, эквив-й пластины	Cf0·10і	1,88	1,72	1,63	1,57	1,53
10	Надбавка на шереховатость	Ca·10і	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2
11	К-т сопротивления выступ. частей	Cap·10і	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1
12	К-т сопротивления	C·10і	2,68	2,46	2,22	3,15	2,48
13	Квадрат скорости	vІ	6,60	26,42	59,44	105,68	165,12
14	Полное сопротивление	Rx	30,26	111,02	226,07	568,36	699,92
15	Буксировочная мощность	EPS	77,8	570,6	1743,0	5842,7	8994,0
16	Скорость судна	vs	5	10	15	20	25
17	Буксировочная мощность	EPS	106	776	2371	7946	12232

Рассчитаем полное сопротивление движению судна по данным прототипа для полной осадки и построим графическую зависимость R_x = f(V_s ), T = const.

Приближённое определение сопротивления по прототипу основано на использовании полученной в результате модельных испытаний зависимости коэффициента остаточного сопротивления C_R (F_r ), для судна с формой обводов, аналогичной принятой для рассчитываемого объекта, и по возможности с небольшими различиями в основных геометрических характеристиках корпуса. При этом влияние на остаточное сопротивление несоответствия геометрических параметров, как правило, соотношений главных размерений L/B, B/T, y, коэффициентов полноты d, j, а иногда и абсциссы центра величины x_c учитывается введением системы корректирующих поправок в исходные значения C_R для прототипа. Применение указанных поправок основывается на допущении о независимости влияния на остаточное сопротивление каждого геометрического параметра из числа различающихся у проектируемого судна и прототипа, при этом остальные параметры полагаются постоянными.

Кроме использования для расчёта коэффициента C_R по прототипу непосредственно материалов систематических серий, существуют комплекты графиков, построенных специально для определения «коэффициентов влияния». Обычно по таким графикам вычисляют k_d , от основных безразмерных геометрических параметров, характеризующих полноту обводов и соотношения главных размерений. Наиболее известные из них диаграммы, построенные И.В. Гирсом, учитывающие влияние относительной длины y = L/, коэффициента продольной полноты j = d/b и отношения ширины к осадке B/T. Именно этими диаграммами мы и будем пользоваться в наших расчётах.

4. Определение параметров гребного винта

Определим в первом приближении параметры гребного винта, обеспечивающего максимальную скорость движения судна. По результатам вычислений построим графические зависимости.

Спроектировать гребной винт означает выбрать не только его диаметр, шаговое и дисковое отношение и число лопастей, но также и профили сечений, кривизну этих профилей и относительные толщины профилей лопастей. При этом необходимо учесть взаимоотношение винта с корпусом корабля так, чтобы работая за корпусом гребной винт показывал наивысший КПД (пропульсивный коэффициент). Кроме высокого пропульсивного коэффициента винту необходимо обеспечить устойчивость против кавитации и надёжность в эксплуатации. Эти требования находятся в противоречии: с точки зрения кавитации лопасти должны быть тоньше, а с точки зрения надёжности толще.

Каждый элемент лопасти должен рассчитаться с учётом условия его работы и взаимодействия с другими элементами лопасти. Существует несколько схем расчета гребного винта. Во всех схемах расчёта очень часто используются результаты продувок изолированных профилей в аэродинамических трубах. Во многих схемах расчёта используется вихревая теория гребных винтов. При проектировании гребных винтов в основном решается одна из двух задач:

а.) В результате проектирования устанавливаются элементы гребного винта обеспечивающие наивысшую скорость судна. В этом случае мощность энергетической установки задаётся заранее из числа двигателей основанных промышленностью.

б.) При проектировании гребного винта требуется определить элементы такого винта, который будет потреблять наименьшую мощность. В этом случае должно быть известно только сопротивление движению при заданной скорости судна.

Для того, чтобы рационально спроектировать гребной винт необходимо иметь все данные к которым относятся:

— внешняя характеристика двигателя, количество двигателей на один вал, тип соединения двигателя с гребным винтом, КПД валопровода, редуктора, электропередачи, передаточное отношение в редукторе.

— эффективная или буксировочная мощность, полученная в результате испытаний моделей судов, коэффициенты попутного потока y, засасывания t, и коэффициент i = , учитывающий влияние неравномерности потока на КПД винта.

— дисковое отношение q =

— число гребных валов z_p

— число лопастей z

q = 0,375( ) 2/3 ;

c’= 0,065-коэффициент учитывающий прочность материала лопасти(углеродистая сталь);

m’ = 1,15-коэффициент учитывающий нагрузку гребного винта;

q = 0,375() 2/3 =0,112;

z_p = 1 ( количевство гребных винтов );

В результате построения графиков были получены следующие данные:

Таблица 4.1 Определение параметров гребного винта

Расчёт буксировочной мощности путём пересчёта коэффициента остаточного сопротивления по прототипу.
№	Обозначение расчётных величин	Численные значения
1	VS ,узлы	5	10	15	20	25
2	V,м/с	2,57	5,14	7,71	10,28	12,85
3	V 2 ,м 2 /с 2	6,6049	26,4196	59,4441	105,6784	165,1225
4	Fr	0,07	0,13	0,20	0,27	0,33
5	CR *10 3	1	1	0,98	0,94	0,93
6	K	—	—	1,074	1,067	1,059
7	KL/B	—	—	0,94	0,92	1,07
8	KB/T	—	—	0,97	0,97	0,97
9	CR *10 3 =[5]*[6]*[7]*[8]	—	—	0,98	0,98	1,13
10	Re
11	CR *10 3 = f( Re )	1,88	1,72	1,63	1,57	1,53
12	CA *10 3	0,20	0,20	0,20	0,20	0,20
13	CAP *10 3	0,10	0,10	0,10	0,10	0,10
14	C*10 3 =[9]+[11]+[12]+[13]	2,18	2,02	2,73	2,65	2,72
15	RX =(/2)**[3]*[14],кН	25	91	278	479	769
16	PE = [2]*[15] , кВт	63	469	2140	4924	9877

№	Наименование величины	Обозначение	Размер-ность	Числовое значение
1	Скорость судна	Vs	м/с	2,57	5,14	7,71	10,28	12,85
2	Скорость воды в диске винта	м/с	1,9	3,8	5,7	7,6	9,5
3	Тяга гребного винта	Pe =Rx /zp	кН	30	111	226	568	700
4	Упор гребного винта	P=Pe /(1-t)	кН	36	132	268	674	830
5	Число оборотов гребного винта	n	об/сек.	2,1
6	Исправленное значение упора гребного винта		кН	36	132	268	674	830
7	Коэффициент числа оборотов-упора	kn ‘=(Vp /n 0,5 )/(P) 0,25	—	0,53	0,77	0,96	1,03	1,23
8	Относительная поступь	P ‘=f(kn ‘)	—	0,32	0,47	0,59	0,63	0,77
9	Исправленное значение относительной поступи	p =a*p	—	0,33	0,48	0,61	0,65	0,79
10	Оптимальный диаметр винта	м.	2,743	3,736	4,464	5,574	5,701
11	Коэффициент упора гребного винта	k1 =P/(n 2 *D 4 )	—	0,1	0,15	0,15	0,15	0,17
12	КПД гребного винта	—	0,49	0,6	0,66	0,67	0,71
13	Шаг гребного винта	—	0,66	0,71	0,83	0,87	1,00
14	Коэффициент влияния корпуса		—	1,11
15	Пропульсивный коэффициент	—	0,56	0,68	0,75	0,76	0,81
16	Потребительская мощность двигателя	Ne =(Pe *V*i2 )/(75в )	кВт.	142	850	2361	7796	11325

5. Профилировка лопасти гребного винта

Выполним профилировку лопасти гребного винта и вычертим проекции гребного винта на миллиметровке формата А2.

q = 0,5(1,083 — )*zÞb_max = 0,54Dq;

Контур спрямлённой поверхности и распределение толщины лопасти для z=4.

6. Проверка гребного винта на кавитацию

Выполним проверку гребного винта на кавитацию

Кавитация – явление, связанное с вскипанием воды на лопасти гребного винта и образование в связи с этим полостей, заполненных парами воды и газами, растворёнными в воде. Известно, что кавитация возникает в тех случаях, когда давление достигает давления насыщенных паров при соответствующей окружающей температуре.

Кавитация причиняет большой вред движителям, так как при появлении кавитации, либо снижается КПД движителя, либо разрушается лопасть.

Существует много схем проверки гребного винта на кавитацию. Наиболее простой является схема Папмеля. В соответствии с этой схемой рассчитывается критическое число оборотов n_кр , которое затем сравнивается с расчётным числом оборотов.

n_кр =

h_s – глубина погружения оси винта;

D- диаметр гребного винта;

z_k – коэффициент разряжения, определяется по формуле:

C_y – коэффициент подъёмной силы

C_y = ;

K₁ = = = 0,173

C_y = = 0,305

= = 0,7 м.;

d = ;

d = 0,005*;

— удельная нагрузка гребного винта;

= = = 33 кН.

d = 0,005*= 0,005

n_кр = = 33,556 об/с.

n = 2,1 об/с ; 0,9n_кр = 30,2 об/с.

s_с ’ = ×1,012 = 765,84 кгс/см 2

s_р ¢¢ = = 171,77 кгс/см 2

s_c ¢¢ = = 128,43 кгс/см 2

Работая, в неравномерном поле скоростей, лопасти гребного винта используют воздействие знакопеременных нагрузок и важную роль в этом случае начинают играть усталостные напряжения, которые представляют опасность для прочности гребного винта.

При работе в неравномерном поле скоростей судна силы имеют периодический характер, а напряжения можно рассматривать как сумму среднего напряжения цикла s_m и симметрично пульсирующего переменного цикла s_a .

Поскольку для усталостной прочности используется синусоидальная кривая изменения напряжения, устанавливается связь между пределом усталости материала и предельными напряжениями при реальном ассиметричном цикле. Эта связь определяется соотношением:

,

n₁ – коэффициент запаса прочности, n = 4

s_-1 – предел усталости материала,

s_max – наибольшее расчётное напряжение

s_min – наименьшее расчётное напряжение

= 127,64

175 >127,64, то есть условие выполняется.

8. Расчёт паспортной диаграммы гребного винта

Рассчитаем и построим паспортную диаграмму гребного винта

Паспортная диаграмма гребного винта – совокупность согласованных кривых линий, характеризующих ходовые свойства корпуса судна, характеристик гребног винта и главного двигателя. Суда и корабли эксплуатируются в различных условиях, при которых сопротивление движению изменяется, поэтому ходовые качества тоже изменяются и для оценки ходкости корабля применяются паспортные диаграммы.

Для расчёта и построения паспортной диаграммы необходимо выполнить расчёты в таблице 8.1.

Р=, кН.

Ne=, кВт.

Скорость хода судна Vs=, узлы.

9. Определение веса гребного винта

Чистый вес гребного винта определяется по формуле:

G =

g_m – удельный вес материала винта,

e – толщина лопасти на r = 0,6R,

G = = 16,68 т

J_z = 8,42×10 -8

J_z = 8,42×10 -8 = 0,017

Список используемой литературы

1. А.А. Русецкий, М.М. Жученко, О.В. Дубровин “ Судовые движители “.

2. Методическое пособие “ Сопротивление движению судна “.

💡 Видео

Шероховатость поверхности Основные понятия и определениеСкачать

Теория судна. Часть первая | Курс лекций по морскому делу от команды брига «Триумф»Скачать

КОНСТРУКЦИЯ МОРСКИХ СУДОВ / РАЗДЕЛ: «МАНЕВРЕННОСТЬ СУДНА»Скачать

Как рассчитать метацентрическую высоту?Скачать

Как читать изометрический чертеж (судостроение), строение судна.Isometric DrawingСкачать

Проектирование лодки из листовых материалов.Скачать

Быстрый расчет площади в Civil 3D с помощью создания поверхности из 3д полилинии по точкамСкачать

Реальное расхождение с несколькими судами. Функция Trial Manoeuvre. COLREGСкачать

Поиск Ноля сопротивление изоляции «Ноль»Скачать

Катамаран построил САМ !!! Встреча с конструктором катамаранов и яхт. г Тольятти.Самарская областьСкачать

Шероховатость. Ясно и понятно.Скачать

v_5.13_курсы_яхты_относительно_ветраСкачать

ГлиссерСкачать

Теория судна. Часть вторая | Курс лекций по морскому делу от команды брига «Триумф»Скачать

⚫5 Лет Соседи Смеялись Пока Мы Строили Самодельную ЯХТУ На Заднем ДвореСкачать