metodichka_00_2005_

108
Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр1 Часть II Оглавление 1. Характеристики судна, силовой установки, гребного винта ……………....2 1.1. Геометрические характеристики судна ……………………………………2 1.2. Кинематические характеристики судна ……………………………………2 1.3. Динамические характеристики судна …………………………………….2 1.4. Характеристики силовой установки ……………………………………..2 1.5. Геометрические характеристики винта ……………………………………3 1.6. Кинематические характеристики гребного винта ………………………3 1.7. Динамические характеристики гребного винта ………………………...3 2. Расчет буксировочного сопротивления и буксировочной мощности …….4 2.1. Расчет сопротивления судов с умеренной полнотой обводов ………… .6 2.2. Расчет сопротивления судов полных обводов ………………………… .9 3. Предварительный расчет гребного винта ………………………………... 12 4. Окончательный расчет гребного винта ………………………………… .16 5. Проверка винта на кавитацию ..... ……………………………………… ..18 6. Расчет и построение паспортной диаграммы ……………………… … .20 6.1. Расчет кривых действия гребного винта …………………………… ... 20 6.2. Расчет паспортных характеристик при постоянной частоте вращениия

Upload: tsarevv

Post on 22-Oct-2014

136 views

Category:

Documents


15 download

TRANSCRIPT

Page 1: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр1Часть II

Оглавление

1. Характеристики судна, силовой установки, гребного винта ……………....21.1. Геометрические характеристики судна ……………………………………21.2. Кинематические характеристики судна ……………………………………21.3. Динамические характеристики судна …………………………………….21.4. Характеристики силовой установки ……………………………………..21.5. Геометрические характеристики винта ……………………………………31.6. Кинематические характеристики гребного винта ………………………31.7. Динамические характеристики гребного винта ………………………...3

2. Расчет буксировочного сопротивления и буксировочной мощности …….42.1. Расчет сопротивления судов с умеренной полнотой обводов ………… .62.2. Расчет сопротивления судов полных обводов ………………………… .9

3. Предварительный расчет гребного винта ………………………………... 12

4. Окончательный расчет гребного винта ………………………………… .16

5. Проверка винта на кавитацию .....……………………………………… ..18

6. Расчет и построение паспортной диаграммы ……………………… … .206.1. Расчет кривых действия гребного винта …………………………… ... 206.2. Расчет паспортных характеристик при постоянной частоте вращенииягребного винта ………………………………………………………………... 216.3. Расчет внешней характеристики главного двигателя …………………...236.4. Пересчет внешней характеристики двигателя на паспортную диаграмму........24

7. Конструктивный расчет винта ......7.1. Определение размеров ступицы гребного винта ....7.2. Расчет и построение медиального сечения лопасти ....7.3. Расчет и построение контура спрямленной поверхности лопасти ....7.4. Расчет ординат лопастных сечений и построение профилей на контуре спрямленной поверхности лопасти .......7.5. Построение проекций лопасти гребного винта ...7.6. Чертеж гребного винта .......

Литература .......Приложение 1 .......Приложение 2 .......Приложение 3 .......

Page 2: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр2Часть II

1. Характеристики судна, силовой установки, гребного винта.

1.1. Геометрические характеристики судна.

L - длина судна по грузовой ватерлинии, м;B - ширина судна, м;d - осадка судна, м; ( T )V - водоизмещение судна, м3; - площадь смоченной поверхности, м2;- коэффициент общей полноты;- коэффициент полноты ватерлинии;- коэффициент полноты мидель-шпангоута;хс - абсцисса центра величины, м;

Lхх сс - относительная абсцисса центра величины;3 VL - относительная длина судна;

1.2. Кинематические характеристики судна и потока

- скорость судна, м/с;s - скорость судна, узлы;

gLFr - число Фруда (относительная скорость);

/Re L - число Рейнольдса;g - ускорение силы тяжести, м/с2; - коэффициент кинематической вязкости, м2/с;- массовая плотность, Н*с2/м4;

1.3. Динамические характеристики судна и потока

R - буксировочное сопротивление, Н;RF - сопротивление трения, Н;RR - остаточное сопротивление, Н;C - коэффициент полного сопротивления;Cfo - коэффициент сопротивления трения эквивалентной гладкой пластины;CA - коэффициент сопротивления выступающих частей;EPS = R103 - буксировочная мощность, кВт.

1.4. Характеристики силовой установки.

Ne - эффективная мощность двигателя, кВт;ne - частота вращения вала двигателя, об/мин;в - к.п.д. валопровода;n- к.п.д. редуктора (передачи).

Page 3: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр3Часть II

1.5. Геометрические характеристики винтаD - диаметр гребного винта, м;R - радиус гребного винта, м;H - шаг сечения лопасти (шаг винтовой координаты), м; H/D - шаговое отношение;hp - поступь гребного винта, м;A=0.25D2 - площадь диска гребного винта;AE - площадь спрямленной поверхности лопасти, м2;z - число лопастей;=AEz/A - дисковое отношение;b - ширина лопасти, м;ri - длина ступицы гребного винта, м;lCT - наибольшая толщина профиля сечения лопасти, м;e - условная толщина лопасти, измеренная на оси гребного винта, м;eo - шаговый угол сечения лопасти;c - ширина спрямленного контура лопасти (длина хорды профиля сечения лопасти), м;

cee - относительная толщина профиля сечения лопасти;

1.6. Кинематические характеристики гребного винта.

Xp - относительная поступь гребного винта;n - частота вращения гребного винта;S=(Hn-hpn)/Hp - относительная скорость проскальзывания гребного винта;p - скорость потока в диске гребного винта, м/с; - коэффициент номинального попутного потока;t - коэффициент засасывания.

1.7. Динамические характеристики гребного винта.

P - упор гребного винта, Н;Mp - крутящий момент на гребном винте, Н*м;K1=P/n2D4 - коэффициент упора;K2=Mp/n2D5 - коэффициент момента;p=K1p/K22 - к.п.д. винта на свободной воде (без корпуса судна);=pk - пропульсивный коэффициент;Pe=R - тяга гребного винта;i1 - коэффициент влияния неравномерности потока на упор гребного винта;i2- коэффициент влияния неравномерности потока на момент гребного винта;i - коэффициент влияния неравномерности потока на к.п.д. гребного винта.

2. Расчёт буксировочного сопротивления и буксировочной мощности.

Page 4: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр4Часть II

Методы расчета сопротивления основаны на разделении полного сопротивления по традиционной схеме Фруда:

R=RF+RR ( 2.1.)где - R - полное сопротивление;RF - сопротивление трения;RR - остаточное сопротивление. Сопротивление трения не может быть пересчитано по результатам

модельных испытаний, поэтому оно расчитывается по методу эквивалентной технически гладкой пластины:

RF = (CFo+CA+CAp)0.52 ( 2.2.)где CFo - коэффициент сопротивления трения эквивалентной гладкой

пластины;CA - надбавка на шероховатость;CAp - коэффициент сопротивления выступающих частей; - массовая плотность воды, Н*с2/м4; - скорость судна, м/с; - площадь смоченной поверхности, м2.

Коэффициент сопротивления трения эквивалентной технически гладкой пластины расчитывается по формуле Прандтля -Шлихтинга

CFo=0.455(lgRe)-2.58 ( 2.3.)где Re - число Рейнольдса; - коэффициент кинематической вязкoсти, м2/с.Коэффициент кинематической вязкости принимается равным= 1.61*10-6 м2/с при температуре морской воды Т=4С.Коэффициент CFo может быть определен по графикам рис. 2.1.Надбавка на шероховатость CA принимается в зависимости от длины

судна (см. таблицу 2.1.)Значения надбавки на шероховатость CA

Таблица 2.1. Длина судна L, м СA

50 - 150 0.4*10-3 0.3*10-3150 - 210 0.2*10-3210 - 250 0.1*10-3250 - 300 0300 - 350 -0.1*10-3350 - 450 -0.2*10-3Коэффициент сопротивления выступающих частей CAp определяется в

соответствии с данными таблицы 2.2. в зависимости от длины судна для одновинтовых судов и в таблице 2.3. в зависимости от коэффициента общей полноты для двухвинтовых судов.

Значения коэффициента сопротивления выступающих частей CAp для одновинтовых судов

Page 5: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр5Часть II

Таблица 2.2.Длина судна, м CAp 50 – 130 0.15*10-3130 – 200 0.10*10-3200 – 400 0.05*10-3

Значения коэффициента сопротивления выступающих частей CAp для двухвинтовых судов

Таблица 2.3.Коэффициент общей

полноты, Количество рулей CAp

0.55 - 0.60 1 руль2 руля

0.45*10-30.60*10-3

0.60 - 0.70 1 руль2 руля

0.40*10-30.55*10-3

Площадь смоченной поверхности подсчитывается для транспортных судов по формуле В.А. Семени:

=LT[2+1.37(-0.274)B/T] ( 2.4.)где -L, B, T - длина, ширина, осадка судна; - коэффициент общей полноты.

Расчет остаточного сопротивления RR основан на использовании материалов серийных испытаний моделей судов в опытовых бассейнах.

В пособии рассмотрены методы расчета остаточного сопротивления для серии судов умеренной полноты обводов с коэффициентами общей полноты =0.6...0.799 и судов полных обводов с 0.8

K первой серии судов относятся суда со следующими характеристиками:- коэффициенты общей полноты =0.6...0.799- отношение длины к ширине L/B=6.0...8.5- относительная длина =L/V1/3=4.96....7.5- продольное положение центра величины Xc=-0.025L...0.03LВ эту группу входят среднетоннажные танкеры, рудовозы, универсальные

сухогрузные суда.Ко второй серии судов относятся суда со следующими характеристиками: - коэффициент общей полноты = 0.8...0.855 - отношение длины к ширине L/B = 5.8...8.3- относительная длина = 4.8...6.2- продольное положение центра величины Xc= -0.95L...+0.999LВ эту группу входят крупнотоннажные танкеры и рудовозы.

2.1. Расчет сопротивления судов с умеренной полнотой обводов

Коэффициент остаточного сопротивления рассчитывается по формуле

Page 6: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр6Часть II

CR=CR()kkB/TB/TkXc ( 2.5.)Коэффициент CR() снимается с диаграммы рис. 1, Приложения 1 в

зависимости от коэффициента общей полноты и числа Фруда Fr .Коэффициент k, учитывающий влияние относительной длины =L/V1/3 ,

равенk=/o, ( 2.6.)где - - снимается с диагpаммы рис.2 Приложение 1 в зависимости от

расчетного значения относительной длины и числа Фруда Fr; o - снимается с диаграммы рис. 2 Приложения 1 в зависимости от

стандартного значения относительной длины o , определяемого по диаграмме рис.1 Приложения 1 в функции .

Произведение коэффициентов kB/T*B/T , учитывающее влияние отличия расчетного значения B/T от принятого в серии (B/T 2.5) на коэффициент остаточного сопротивления CR , определяется по диаграмме рис. 3 Приложения 1 в зависимости от отношения B/T и числа Фруда.

kB/T*B/T = kB/T(Fr,B/T)/ B/T(B/T) (2.7.)где kB/T(Fr,B/T) и B/T(B/T) - снимается с рис.3, Приложения 1.Коэффициент kXc учитывает влияние на коэффициент остаточного

сопротивления CR различий между расчетными значениями относительного положения центра величины по длине судна Xc и стандартного XCo.

XCo =-0.015 при = 0.6XCo = 0.005 при = 0.7XCo = 0.02 при = 0.8

Значения коэффициента kXc снимается с диаграммы рис. 4-б или 4-в Приложения 1. Выбор соответствующей диаграммы определяется расчетным значением коэффициента общей полноты .

При промежуточных значениях коэффициента общей полноты значение коэффициента kXc находится интерполяцией между значениями kXc, снятыми с двух диаграмм ( рис. 4-а, 4-б, 4-в) для стандартных , между которыми находится расчетное значение .

В таблице 2.4. приведен пример расчета буксировочного сопротивления и буксировочной мощности судна с умеренной полнотой обводов, имеющего следующие основные элементы:

L = 184,5 м; B = 29,0 м; d = 10,1 м; = 0,76; cx = 0,012; s = 15,3 уз

Таблица 2.4.Расчет буксировочного сопротивления и буксировочной мощности.

№п/п

Обозначение расчётных величин.

Числовые значения расчетных величин.

Примечание

1 gLFr 0,16 0,17 0,18 0,19 0,2 0,21 Задаемся.

2 gLFr , м/с 6,81 7,23 7,66 8,08 8,51 8,93

3 514,0 S , узлы 13,25 14,07 14,9 15,72 16,56 17,37

Page 7: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр7Часть II 4 ),(103 FrfCR 0,861 1,075 1,277 1,296 1,461 1,655 Приложение1, рис.1

5 ),( Frxfk cc 1,073 1,06 1,065 1,046 1,029 1,016 Приложение1, рис.4б,4в

6 )521,5,( Frf 1,283 1,283 1,283 1,283 1,283 1,258 Приложение1, рис.2

7 )51,5,( 00 Frf 1,171 1,171 1,171 1,171 1,171 1,161 Приложение1, рис.2

8 0 k 1,096 1,096 1,096 1,096 1,096 1,084

9 ),( TBFrfTB 1 1 1 1 1 1 Приложение1, рис.3

10 ),( TBFrfk TB 1,022 1,022 1,022 1,023 1,023 1,023 Приложение1, рис.3

11 )9/()10(/ TBTBk 1,022 1,022 1,022 1,023 1,023 1,023

12 )11)(8)(5)(4(103 RC 1,03 1,28 1,52 1,52 1,69 1,86

13 /10Re 8 L 7,8 8,29 8,78 9,26 9,75 10,23

14 (Re)1030 fCF 1,62 1,61 1,6 1,59 1,58 1,57 Рис.2.1

15 310AC 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 Таблица 2.1

16 310APC 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 Таблица 2.2

17 )16()15()14()12(103 C 2,95 3,19 3,42 3,41 3,57 3,73

18 )17(5,0 2R , кН 512 624 750 833 967 1112

19 REPS , кВт 3487 4512 5745 6731 8229 9930

Cb = 0,76; B/d = 2,87; cx = 0,012; = 1,025 4м

2кНс ;

= 7297 м2; L = 184,5 м; d = 10,12 м; = 1,6110-6 м2/с; V = 41152 м3; 3 VL = 5,34

Последовательность расчетов сопротивления такова.

1. Рассчитываем и записываем в нижнюю часть таблицы 2.4. постоянные величины расчета для каждого промежуточного значения скорости:

1.1. Число Фруда определяем для заданных значений скорости судна Vs и длины судна L

gLFr

1.2. Площадь смоченной поверхности =LT[2+1.37(-0.274)B/T]

где -L, B, T - длина, ширина, осадка судна (м); - коэффициент общей полноты. 1.3. Объёмное водоизмещение судна: V =CbLBТ (м3).1.4. Относительная длина: 3 VL1.5. Коэффициент Ψ0 снимаем с графика рис.1 Приложения 1.1.6. Рассчитываем соотношение ширины судна к его длине:

Page 8: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр8Часть II

B/D2. Задаемся в реальном диапазоне рядом значений относительной

скорости судна чисел Фруда) и записываем их в строку 1.В таблицу в первую строку значения Fr выбираются произвольно, так чтобы рассчитанное для исходных данных значение число Фруда было посередине.

3. В строке 2 рассчитываем значения скорости судна в (м/с) для каждого значения числа Фруда:

gLFr4. В строке 3 пересчитываем значения скорости судна из (м/с) в (узлы):

514,0 S

4. В строке 4 записываем значения коэффициента CR(), снятые с диаграммы рис.1 Приложения 1.

5. В строке 5 записываем значения коэффициента kXc, найденного интерполяцией между значениями kXc, снятыми с диаграмм рис.4б (для =0.7) и рис. 4в (для =0.8) Приложения 1. Так же можно использовать формулу для интерполирования:

y3=((y2-y1)/(0,8-0,7))(Cb-0,7)+y1,где y3 – истинное значение kXc ( оно заносится в таблицу 2.4. ); y2 – значение kXc снятое при =0,8; y1 – значение kXc снятое при =0,7.Остальные значения рассчитываются аналогично, но подставляются соответствующие значения «y» из таблицы 2.4..

6. В строке 6 записываем значения коэффициента , снятые с диаграммы рис.2 Приложения 1 в зависимости от числа Фруда и расчетной относительной длины 3 VL

Поскольку кривые построены для чисел Фруда, начиная с Fr=0.2, для меньших Fr значения принимаются такими же, как и для Fr=0.2.

7.В строке 7 записываем значения коэффициента o, снятые с диаграммы рис. 2 в зависимости от стандартного значения o снятого с рис.1 Приложения 1

8. В строке 8 подсчитываем коэффициент k=/o

9. В строке 10 записываем значения коэффициента kB/T(B/T, Fr), снятые с диаграммы рис. 3 Приложения1 в зависимости от расчетного отношения B/T и чисел Фруда, записанных в 1 строке.

10. В строке 9 записываем значение коэффициента B/T, снятые с рис. 3 Приложения 1 в зависимости от отношения B/T.

11. В строке 11 рассчитывается величина по формуле (2.7.)kB/TB/T=kB/T(B/T,Fr)/B/T(B/T)=(10)/(9)где коэффициент kB/T(B/T,Fr) снимается с диаграммы рис.3 Приложения 1

в зависимости от отношения B/T и числа Фруда, а коэффициент B/T(B/T) снимается с этой же диаграммы в зависимости от отношения B/T.

12. В строке 12 рассчитывается коэффициент остаточного сопротивления CR в соответствии с формулой.

13. В строках 13 и 14 рассчитываются числа Рейнольдса Re и коэффициент CFo по формуле (2.3.) или снимается по графикам рис. 2.1.

Page 9: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр9Часть II

14. В строках 15 и 16 записываются значения надбавки на шероховатость CA, значения которой берутся из табл. 2.1. и коэффициент сопротивления выступающих частей, значения которого берутся из табл. 2.2. в зависимости от длины судна.

15. В строке 17 подсчитывается коэффициент полного сопротивления C=CR+CFo+CA+CAp

16. В строках 18 и 19 подсчитывается буксировочное сопротивление R=0.5C2 и буксировочная мощность EPS=R.

По результатам расчета строятся кривые R(s) и EPS(s), которые изображены на рис. 2.2.

Для заданной скорости снимаем с графика рис. 2.2. значения сопротивления R(s) и буксировочной мощности EPS(s) при скорости судна s

= 15,3 уз: R= 791 кН; EPS= 6220 кВт

Page 10: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр10

Часть II

Рис. 2.1. Зависимость коэффициента Сfo от числа Рейнольдса Re.

1,5

2

2,5

3

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Число Рейнольдса Re.

Коэф

фиц

иент

Сfo

.

Cf0 107

Cf0 108

Page 11: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр11

Часть II

Рис. 2.2. Кривыебуксировочного сопротивления и буксировочной мощности.

3

4

5

6

7

8

9

10

13 13,5 14 14,5 15 15,5 16 16,5 17 17,5 18

Скорость судна, узлы

Бук

сиро

вочн

ая м

ощно

сть,

т

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

1,1

1,2

Тыся

чиС

опро

тивл

ение

, МН

Ne

R

Page 12: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр12

Часть II 2.2. Расчет сопротивления судов полных обводов

2.2.1. Коэффициент остаточного сопротивления рассчитывается по формулеCR=CR(Fr, L/B)kB/TkXckA (2.8.)где kA - коэффициент, учитывающий различия в форме кормовых обводов

по сравнению с U-образной, принятой в качестве основной, определяемый по таблице 1 Приложения 1.2.2.2. Коэффициент CR( Fr, L/B) снимается с диаграмм риc. 5 - 7 Приложения 1 для соответствующей формы носовой оконечности ( цилиндрической, бульбообразной или таранно-конической) с линейной интерполяцией по коэффициенту общей полноты .2.2.3. Коэффициент kB/T, учитывающий несоответствие расчетного и стандартного отношения В/Т определяется по диаграмме рис. 8 Приложения I в зависимости от отношения В/Т.2.2.4. Коэффициент kXc=Хс/Хс0 вычисляется как отношение коэффициента Хс, определяемого для расчетного значения сх , и коэффициента Хс0, определяемого для стандартного 0сх , указанного для различных в подстрочных: подписях рис.7-9 Приложения 1.2.2.5. Коэффициент Хс снимается с диаграммы рис. 9 а) для бульбообразной формы носовой оконечности или с диаграммы рис.9 б) -для цилиндрической или таранно-конической формы носовой оконечности.

В качестве примера в таблице 2.5 произведен расчет буксировочной мощности крупнотоннажного нефтерудовоза со следующими элементами: L= 160,0м; В=23,04 м; Т=9,17м; =0,85; сх =0,021, носовая оконечность бульбообразная с заострением ГВЛ, V-образные кормовые обводы.

Последовательность расчетов сопротивления такова.

1. Расcчитываем и записываем в нижнюю часть таблицы 2.5. постоянные величины расчета.

2. Задаемся в реальном диапазоне рядом значений относительной скорости судна ( чисел Фруда) и записываем их в строку 1.

3. В строках 2, 3, записываем скорость в м/с, скорость в узлах .4. В строке 4 записываем значения коэффициента CR( Fr, L/B), снятые с

рис. 5 - 7 Приложения 1 ( для цилиндрической формы носовой оконечности в зависимости от L/B; для = 0, 8- рис 5а)

5. В строке 5 записываем значения коэффициента kB/T, снимаемые с рис. 8 Приложения 1 для отношения B/d.

6. В строках 6 и 7 записываем значения коэффициентов ),0358.0( Frxf cXc и ),02.0( 00 Frxf cXc , снимаемые с рис. 9б (для

цилиндрических носовых шпангоутов с 02.00 cx при =0.8 ( см. рис. 5а Приложения 1)

Расчет буксировочной мощности судов полных обводов.

Page 13: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр13

Часть II Таблица 2.5.№п/п

Обозначение расчётных величин.

Числовые значения расчетных величин.

Примечание

1 gLFr 0,16 0,17 0,18 0,19 0,2 0,21 Задаемся.

2 gLFr , м/с 6,34 6,74 7,13 7,53 7,92 8,32

3 514,0 S , узлы 12,33 13,11 13,87 14,65 15,41 16,19

4 ),/,(103 FrBLfCR 2,061 2,398 2,836 3,547 4,286 5,231 Приложение1, рис. 7Б

5 ),( FrTBfk TB 1,063 1,063 1,066 1,069 1,066 1,066 Приложение1, рис. 8

6 ),0358.0( Frxf cXc 1,01 1,001 1,007 0,98 0,968 0,959 Приложение1, рис.9А

7 ),02.0( 00 Frxf cXc 1,019 1,007 1,02 0,98 0,951 0,944 Приложение1, рис. 9А

8 0XcXcXck 0,991 0,994 0,987 1 1,018 1,016

9 ),( Frfk A 0,74 0,795 0,831 0,875 0,867 0,831 Приложение1, табл1

10 )9)(8)(5)(4(103 RC 1,61 2,01 2,48 3,32 4,03 4,71

11 /10Re 8 L 6,3 6,7 7,09 7,48 7,87 8,27

12 (Re)1030 fCF 1,66 1,65 1,64 1,63 1,62 1,61 По формуле (2.3)

или рис.2.113 310AC 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2 Таблица 2.1

14 310APC 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 0,1 Таблица 2.2

15 )14()13()12()10(103 C 3,57 3,96 4,42 5,25 5,95 6,62

16 )15(5,0 2R , кН 430 539 673 891 1118 1372

17 REPS , кВт 2726 3633 4798 6709 8855 11415

Cb = 0,85; B/d = 2,51; L/B=6,94 cx = 0,021 = 5843 м2; L = 160,0 м; d = 9,17м; = 1,6110-6 м2/с;

V = 28734 м3; 3 VL = 5,22; = 1,025 4м

2кНс ; s =14,3 уз

7. В строке 9 записываем значения коэффициента ),( Frfk A для = 0, 8 и V-образных кормовых обводов, определяемые по табл. 1 Приложения 1.

8. В строке 10 рассчитываем коэффициент остаточного сопротивления CR

по формуле (2.8).9. Подсчитываем число Рейнольдса и по формуле (2.3) рассчитываем (или

снимаем с рис.2.1) коэффициент CF0 (строки 11, 12). 10. В строках 13 и 14 выписываем значения коэффициентов CA и CAP из

таблиц 2.1 и 2.2. 11. В строке 15 подсчитывается коэффициент полного сопротивления C=CR+CFo+CA+CAp

12. В строках 16 и 17 подсчитывается буксировочное сопротивление R=0.5C2 и буксировочная мощность EPS=R.

По результатам расчета строятся кривые R(s) и EPS(s), ( рис. 2.2).

Page 14: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр14

Часть II

3. Предварительный расчёт гребного винта и выбор силовой установки.

Расчёт гребного винта подразделяется на два этапа: предварительный и окончательный. Предварительный расчёт заключается в определении при заданной скорости судна необходимой мощности двигателя и оптимальной частоты вращения гребного винта.

Поскольку найденные в предварительном расчёте мощность и частота вращения не соответствуют мощности и частоте вращения конкретных судовых двигателей, производится окончательный расчёт ходкости судна для определения достижимой скорости и оптимальных элементов гребного винта при выбранном двигателе.

При предварительном расчёте гребного винта используем кривые полного сопротивления и буксировочной мощности.

Расчётный режим работы гребного винта выбирается из того, чтобы в средних эксплутационных условиях винт соответствовал двигателю, т.е. не перегружал его. С этой целью необходимо увеличивать расчётное сопротивление:

- сухогрузных судов дедвейтом до 7000т - на 20%- сухогрузных судов дедвейтом свыше 7000т - на 15%- танкеров дедвейтом до 10000т - на 20%- танкеров дедвейтом свыше 10000т - на 15%При выборе числа лопастей полагаем, что для одновинтовых судов с

целью уменьшения вибрации кормовой оконечности их должно быть не менее четырёх.

3.1. Предельный диаметр гребного винта, исходя из условий его расположения в кормовом подзоре судна, должен быть не более Dпр = 0,7d для одновинтовых судов и Dпр = 0,6d для двухвинтовых судов.

3.2. Для определения коэффицента попутного потока используется формула Э.Э. Папмеля:

- ( 3.1)

где – коэффициент общей полноты; V – объёмное водоизмещение, т; Dпр – диаметр гребного винта, м; – поправка на влияние числа Фруда (вводится только при Fr 0,2). Показатель степени х = 1 для средних винтов, х = 2 – для бортовых винтов.

Если Fr 0,2, то = 0,1(Fr – 0,2).Коэффициент засасывания t определяется в зависимости от коэффициента попутного потока:

t = 0,6 – для одновинтовых судов с обтекаемым рулём;t = 0,7 – 0,6 –для двухвинтовых судов.

Page 15: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр15

Часть II Дисковое отношение должно быть выбрано таким, чтобы исключить кавитацию на лопастях гребного винта. Дисковое отношение снимается с графика на рис.3.1, приведённого в методическом указании, позволяющего определить величину дискового отношения, исключающего вторую стадию кавитации. Входными параметрами являются:

hs – глубина погружения оси гребного винта, мhs = d – 0,6D

p – удельная нагрузка на единицу площади диска гребного винта, кг/м2

)t1(4D

Rp 2

R – сопротивление воды движению судна ( для данного расчета R берем увеличенное на 15-20% в зависимости от весового водоизмещения).По графику на рисунке 3.1 находим дисковое отношение .Для того, чтобы исключить и первую стадию кавитации найденное на рис.3.1 дисковое отношение увеличить на 50-70%. Однако следует иметь в виду, что увеличение дискового отношения свыше 0,75-0,80 для винтов серии Трооста ( по результатам которой будет производиться расчет) не рекомендуется. Относительная толщина лопасти на оси гребного винта е0 определяется в зависимости от удельной нагрузки и дискового отношения по формуле:

p0005,0е0

Для расчета гребных винтов применяются расчетные диаграммы, построенные по результатам серийных испытаний моделей винтов серии Трооста в Вагенингемском бассейне. Эти диаграммы приведены в Приложении 2.

Основные геометрические элементы моделей гребных винтов серии Трооста приведены в таблице 3.1.

Основные геометрические характеристики гребных винтов серии Трооста.Таблица 3.1.

Числолопастей

Дисковоеотношение

Относительная толщина лопасти на оси винта, %

Относительный диа-метр ступицы d/D,%

4 0,40; 0,55; 0,70 4,5 16,75 0,45; 0,60 4,0 16,76 0,65; 0,80 3,5 16,7

Выбор расчетной диаграммы производится в зависимости от числа лопастей и дискового отношения.

Если дисковое отношение не соответствует табличным, то следует увеличить или слегка уменьшить до ближайшего табличного значения.

Page 16: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр16

Часть II

Рис. 3.1. Определение дискового отношения

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000

Удельная нагрузка на единицу площади диска гребного винта, кгс/см

Дис

ково

е от

нош

ение

h=10 m

h=1 m

h=2 m

h=3 m

h=4 m

h=5 m

h=6 m

h=7 m

h=8 m

h=9 m

Page 17: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр17

Часть II Предварительный расчет гребного винта производят в табличной форме

(таблица 3.2).1. В строку 1 таблицы заносят 6 значений диаметра в диапазоне ( 0,6

1,1)Dпред. 2. В строке 2 подсчитываются коэффициенты упора-диаметра гребного винта:

p=0,514*s*(1-)=

В этой формуле упор гребного винта (Р) рассчитывается в зависимости от полного сопротивления R , определяемого в зависимости от заданной скорости судна по графику кривой буксировочного сопротивления.

P=R/(i*(1-t)); i=1

3. В третьей строке записываются значения относительной поступи , снятые с выбранной в соответствии с данными гребного винта расчетной диаграммы (Приложение 2).

4. В четвертой строке рассчитывается уточненное значение относительной поступи с учетом работы гребного винта не в свободной воде, а за корпусом судна. При этом коэффициент а = 1,05 для гребных винтов, расположенных в диаметральной плоскости, а = 1,03 для бортовых винтов:

p/p a

5. В пятой строке рассчитывается оптимальная частота вращения гребного винта, рассчитанная по формуле:

/pp D/vn

6. В шестой строке рассчитывается коэффициент упора К1:42

1 Dn/PK 7. В седьмой и восьмой строках заносятся соответственно шаговое

отношение Н/Д и к.п.д. винта, снятые с расчетной диаграммы.8. В девятой строке рассчитывается пропульсивный коэффициент:

kp k=(1-t)/(1-)

В десятой строке рассчитывается потребная эффективная мощность главного двигателя Ne . Коэффициент валопровода принимается равным 0,98.

Page 18: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр18

Часть II

B/EPSNe

Расчёт исходных данных для определения оптимального соотношения между мощностью и частотой вращения винта.

Таблица 3.2.№п/п

Расчётные величины и формулы.

Числовые значения расчётных величин. Примечание

1 D 4,3 5,0 5,7 6,4 7,1 7,8 Задаёмся (1знак

2 P/DvК p/d 0,74 0,87 0,99 1,11 1,23 1,35

3 )K(f /dp 0,347 0,407 0,46 0,514 0,566 0,618 Снимаем с

диаграммы Приложение 2.

4 p/p a 0,36 0,43 0,48 0,54 0,59 0,65

5 /pp D/vn об/с 3,66 2,63 2,07 1,64 1,35 1,12

6 421 Dn/PK 0,23 0,25 0,24 0,24 0,23 0,23

7 ),K(fD/H /p1 0,769 0,862 0,884 0,935 0,958 1,012 Снимаем с

диаграммы Приложение 2.

8 ),K(f /p1p 0,447 0,482 0,519 0,553 0,583 0,579 Снимаем с

диаграммы Приложение 2.

9 kp 0,52 0,56 0,6 0,64 0,68 0,67

10 B/EPSNe кВт 12206 11334 10578 9917 9650 9473

11 _ n, об/мин 219,6 157,8 124,2 98,4 81,0 67,2

Постоянные величины расчёта.

Vs = 15,3 узл. R = 791 кН = 0,28 t = 0,168 i = 1 z = 5 а = 1,05 Vp=5,66м/с P=1094кН EPS = 6220 кВт = 1,025 кНс2/м4 в = 0,98 k = 1,16

По результатам расчета строят кривые Ne и n в зависимости от диаметра гребного винта D (рис.3.2).

По этим кривым производят окончательный выбор двигателя по каталогу судовых энергетических установок ( Приложение 4 или 5) и записывают марку двигателя, фирму-изготовитель, его номинальную мощность и номинальную частоту вращения.

Page 19: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр19

Часть II Для различных частот вращения по графику рис. 3.2 снимаем значения

мощности и сравниваем с табличными для тех же частот вращения. Подбираем наиболее подходящий двигатель ( nном = nтреб , Nном ~ Nтреб , погрешность не более 1%). Затем в любом случае производим окончательный расчет гребного винта.

Так для приведённого выше примера придварительного расчета ГВ определены мощность ГД и частота вращения:

- по графику: n=123 об/мин; Ne=10546 кВт;- по таблицам: n=123 об/мин; Ne=10450 кВт;Выбираем двигатель B&W с числом цилиндров 10.

Page 20: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр20

Часть II

Рис.3.2. Зависимость мощности и частоты вращения от диаметра гребного винта.

9400

9600

9800

10000

10200

10400

10600

10800

11000

11200

11400

11600

11800

12000

12200

12400

4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8

Диаметр винта, м

Мощ

ност

ь дв

игат

еля,

кВ

т

60

90

120

150

180

210

240

Част

ота

вращ

ения

, об/

мин

Мощность двигателя

Частота вращения

Page 21: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр21

Часть II

4. Окончательный расчёт гребного винта.

Как отмечалось выше, окончательный расчет гребного винта производится для определения его элементов, обеспечивающих при уже выбранном двигателе наибольшую скорость. Расчет выполняется в табличной форме ( см.таблицу 4.1) при заданных параметрах двигателя ( Neном , nном).

1. В первой строке скорость рассчитывается последовательными приближениями с учетом отличия мощности выбранного из каталога двигателя Neном от требуемой мощности Neтреб, снимаемой с графика ( рис.3.2) при n = nном.

В первом приближении скорость судна рассчитывается по формуле:

31 требномзад NeNe

(4.1)

Для последующих приближений скорость судна определяется по формуле:3

11 iномii NeNe(4.2)

где: Neном – номинальная мощность выбранного двигателя,Nei-1 - мощность, рассчитанная в предыдущем приближении ( 12 строка табл. 4.1.),i – номер приближения.

Относительная поступь p снимается с расчетной диаграммы

( Приложение 2) по точкам пересечения кривой /nК с кривой Dопт . Шаговое

отношение H/D и к.п.д. винта p снимают с этой же диаграммы в зависимости

от рассчитанных в таблице 4.1. значений 1K и 'p .

Расчет в таблице 4.1 прекращают, если расчетная мощность Ne совпадает с номинальной мощностью двигателя Neном или отличается от нее не более чем на 0,5%. ( В некоторых случаях необходимо в табл.3.2 задаваться дополнительными значениями D=0,3Dпред, D=0,4Dпред, D=0,5Dпред .)

В результате окончательного расчета получаем оптимальные элементы гребного винта: D, H/D, p , , соответствующие мощности выбранного двигателя ( используются в дальнейших расчетах).

Page 22: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр22

Часть II

Эти значения, а также достижимая скорость хода судна s

выписываются из столбца, соответствующего последнему приближению из таблицы 4.1.

Расчёт исходных данных для определения достижимой скорости судна и оптимальных элементов гребного винта.

Таблица 4.1.№п/п

Расчётные величины и формулы.

Размер-ность

Числовые значения расчётных величин

Примечание

1 sузл. 15,25 15,49 15,5 Последовательными

приближениями

2 )1(514,0 spм/с 5,64 5,73 5,74

3 )( sR R, кН 786 809 810 Снимается с кривой

)( sR

4 )1()( tRP s Р, кН 945 972,4 973,6

54/

PnK p

n

0,715 0,721 0,722

6 р = f (Kn/) 0,46 0,464 0,465 Снимаем с

диаграммы Приложение 2

7 р/ = a р

0,483 0,487 0,488

8 D = р / (n р/) 5,7 5,74 5,74

9421 Dn

PK

0,208 0,208 0,208

10 H/D = f (К1, р/) 0,828 0,831 0,833 Снимаем с

диаграммы Приложение 2

11 р = f (К1, р/) 0,543 0,545 0,546

12 = р к0,63 0,63 0,63

13в

sRNe

514,0 кВт 9979 10433 10452

Постоянные величины расчёта. nном = 2,05 об/с = 0,28 t = 0,168 Neном = 10450 кВт a = 1,05 i =1 = 1,025 кНс2/м4 в = 0,98 k = 1,16

Page 23: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр23

Часть II

Примечание: количество значений s соответствует количеству

приближений в определении Ne.5. Проверка винта на кавитацию.

После определения элементов гребного винта, произведенных выше, он должен быть проверен на кавитацию.Кавитация винта отсутствует, если дисковое отношение выбранного гребного винта будет больше вычисленного по формуле:

2

1

cmin )Dn(

PK

f130 , (5.1)

где n – частота вращения гребного винта, об/с; D – диаметр гребного винта, м; ( табл.4.1) f – коэффициент запаса на кавитацию; Кс – кавитационная характеристика винта; Р1 – абсолютное гидростатическое давление на глубине погружения оси

винта, Н/м2.Коэффициент запаса на кавитацию лежит в пределах f = 1,3 – 1,6 в

зависимости от нагрузки на винт. Для тяжело нагруженных винтов он равен 1,6.Кавитационная характеристика Кс снимается с графика (рис. 5.1 и 5.2) в

зависимости от числа лопастей, относительной поступи р и шагового отношения H/D.

Абсолютное гидростатическое давление на оси винта рассчитывается по формуле: ds1 Ph10330P ,

(5.2)где = 1025 Н/м2 – удельный вес воды; hs – глубина погружения оси гребного винта, м; Рd = 1250 Н/м2 – давление насыщенных паров жидкости при температуре

+100С.

Для ориентировочных расчетов при отсутствии чертежа расположения гребного винта можно глубину погружения оси винта hs принимать равной:

hs = T- 0,6D (5.3)( D из табл.4.1)В случае, если дисковое отношение, вычисленное по формуле (5.1) окажется больше, чем используемое, необходимо выбрать новое дисковое отношение

. > min .и повторить расчет гребного винта, начиная с табл.3.2.

Page 24: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр24

Часть II

6. Расчет и построение паспортной диаграммы.Определенные в предыдущем разделе скорость судна, мощность силовой

установки и частота вращения гребного винта соответствуют только

расчетному режиму.

Для суждения о ходовых качествах судна в эксплутационных условиях

строят паспортную диаграмму, представляющую совокупность взаимно

согласованных характеристик корпуса (кривая R(s)), двигателя (кривая Ne(n)) и

гребного винта (кривая Ke(p), K2(p)).

Паспортная диаграмма состоит из двух графиков, расположенных один

над другим ( рис 6.1). По оси абсцисс, общей для диаграммы, откладывается

скорость судна s в узлах, по оси ординат верхней части полезную тягу

гребного винта Ре, по оси ординат нижней части эффективную мощность

главного двигателя Ne.

Исходными данными для расчета паспортной диаграммы являются:

расчетная диаграмма К1–р или кривые действия гребного винта, диаметр винта

D, шаговое отношение Н/D, коэффициенты взаимодействия гребного винта с

корпусом и t на расчетном режиме, КПД валопровода.

6.1. Расчет кривых действия гребного винта.К кривым действия гребного винта относятся кривые коэффициента упора К1,

коэффициента тяги Ке, коэффициента момента К2, КПД винта р, построенные в

зависимости от р. Расчет производится в табличной форме ( таблица 6.1).

1. Коэффициент упора K1 и к.п.д винта p снимаются с расчетной диаграммы в

зависимости от относительной поступи p и H/D.

Коэффициент тяги рассчитывается по формуле:

Ke= K1 * ( 1 - t ), (6.1)

где t- коэффициент засасывания.

Page 25: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр25

Часть II 2. Коэффициент момента рассчитывается по формуле:

K2=( K1 / p) * ( p / 2) (6.2)

Расчет производится для 7 значений p в диапазоне от p=0 до p1=H1/D.

3. Среднее значение берется равным относительной поступи оптимального

винта 'p, рассчитанному ранее ( расч).

Шаговое отношение H1/D соответствует нулевому упору ( при K1 = 0 ) и

снимается с оси абсцисс расчетной диаграммы от начала координат до точки

пересечения кривой заданного значения H/D с осью абсцисс.

4. Значения K2 при p = 0 и p1 = H1/D снимаются с расчетной диаграммы

( Приложение 3). Для промежуточных значений p коэффициент K2

рассчитывается по формуле(6.2) .

Величина t0 рассчитывается по формуле:

t0 = ( 1- pасч/ p1) * tp (6.3)

где tp - расчетное значение коэффициента засасывания,

pасч, - относительная поступь оптимального винта.Таблица 6.1.

№п/п

Расчётные величины и формулы.

Числовые значения расчётных величин. Примечание

1 р0 0,16 0,31 0,47 0,61 0,74 0,88 Задаемся.

2 К1=f(Н/D, р) 0,376

0,333

0,283

0,217

0,154

0,087

0 С диагр. прилож. 1.

3 р= f(Н/D, р) 0 0,197

0,372

0,529

0,625

0,631

0 С диагр. прилож. 1.

4

К р

р

12

0,048

0,043

0,038

0,031

0,024

0,016

0,005

5DH

S p

1

1

1 0,81

80,64

80,46

60,30

70,15

90

6 t = t0/S 0,078

0,095

0,12 0,167

0,254

0,491

7 Ке = К1(1 – t) 0,347

0,301

0,249

0,181

0,115

0,044

Постоянные величины расчета. D = 5,74 м z = 5 = 0,6 H/D = 0,83 tр = 0,168 = 0,28 H1/D = 0,88 t0 = (1 – р расч/р 1) tp = 0,078 р

/ = р расч = 0,465

Page 26: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр26

Часть II По результатам расчета строим кривые действия гребного винта ( рис.6.1)

Page 27: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр27

Часть II

Рис. 6.1. Кривые действия гребного винта

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

Относительная поступь

Коэф

фиц

иент

ы у

пора

, мом

ента

, тяг

и и

КПД

вин

та ηp

10 K2

K1

Ke

Page 28: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр28

Часть II

6.2. Расчет паспортных характеристик при постоянной частоте

вращения гребного винта.Расчет сводится к определению и построению зависимостей Ре(s) и

Ne(s) при постоянных значениях частоты вращения гребного винта. К

паспортным характеристикам относятся: скорость судна s , тяга винта Ре и

эффективная мощность на валу двигателя Ne:

; (6.4)

242 nKeBDnKePe ; (6.5)

32

пв

53

2 nКСD2nKNe

, (6.6)

где )1(514,0DA

; В = D4;

пв

5D2С

– постоянные величины

расчета.Расчет производим для 6 значений частоты вращения в диапазоне (0,6 –

1,1)nном и значений р, принимаемых в таблице 6.1. ( кроме р =0 и р =H/D).

Значения Ке и К2 выбираем из табл.6.1 для соответствующих р .

Page 29: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр29

Часть II Таблица 6.2.

Расчет паспортных характеристикр Коэффициенты

тяги и момента.n 1,23 1,44 1,64 1,85 2,05 2,26

n2 1,51 2,07 2,69 3,42 4,2 5,11

n3 1,86 2,99 4,41 6,33 8,62 11,54

s 3,05 3,57 4,07 4,59 5,09 5,61

Ке 0,301 Ре 506 693 901 1145 1407 1711

0,16 К2 0,043 Ne 3273 5262 7761 11140 15170 20309

s 5,91 6,92 7,89 8,89 9,86 10,87

Ке 0,249 Ре 418 574 745 948 1164 1416

0,31 К2 0,038 Ne 2893 4650 6859 9845 13406 17948

s 8,97 10,5 11,96 13,49 14,94 16,47

Ке 0,181 Ре 304 417 542 689 846 1029

0,47 К2 0,031 Ne 2360 3794 5595 8031 10937 14642

s 11,64 13,62 15,52 17,5 19,4 21,38

Ке 0,115 Ре 193 265 344 438 537 654

0,61 К2 0,024 Ne 1827 2937 4332 6218 8467 11335

s 14,12 16,53 18,82 21,23 23,53 25,94

Ке 0,044 Ре 74 101 132 167 206 250

0,74 К2 0,016 Ne 1218 1958 2888 4145 5645 7557

Постоянные величины расчета. nном = 2,05об/c D = 5,74 м = 0,28 С = 40928 А = 15,51 В = 1112,7 п = 1 в = 0,98 nA ps 3

2 nKCNe , кВт 2nKeBPe , кН

По результатам расчета строим паспортную диаграмму ( рис.6.2)

Page 30: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр30

Часть II

Рис. 6.2. Паспортная диаграмма

-25000

-20000

-15000

-10000

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

3 8 13 18 23 28

Мощ

ност

ь, к

Вт

-2000

-1500

-1000

-500

0

500

1000

1500

2000

Скорость судна, узлы

Соп

роти

влен

ие, к

Н

Page 31: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр31

Часть II

6.3. Расчет внешней характеристики главного двигателя.

Для использования паспортной диаграммы необходимо нанести на нее кривую располагаемой мощности и кривую располагаемой тяги. Эти кривые представляют собой внешнюю характеристику судна, т.е. зависимость Ne(n), полученную во время стендовых испытаний.

Внешняя характеристика может быть представлена в виде:

53пв

2 Dn2Ne

К

. (6.7)

при отсутствии данных стендовых испытаний для расчета внешней характеристики можно использовать приближенные методы.

Для двигателя внутреннего сгорания без наддува внешняя характеристика рассчитывается по формуле:

ном

ном nnNeNe , (6.8)

где Neном, nном – номинальная мощность и номинальная частота вращения выбранного двигателя.

Для расчета внешней характеристики задаемся числом оборотов в диапазоне (0,6 – 1,3) nном. Расчет производится в табличной форме ( табл.6.3)

Таблица 6.3.Расчет внешней характеристики ГД

n, об/с 1,23 1,44 1,64 1,85 2,05 2,26 2,46

Nе, кВт 6270 7340 8360 9430 10450 11520 12540

К2 0,082 0,06 0,046 0,036 0,03 0,024 0,021

Постоянные величины расчета ( берутся из рис. 3.2. )

Neном = 10450 nном = 2,05 об/с

По результатам расчета строим график 6.3.

Page 32: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр32

Часть II

Рис. 6.3. Внешние характеристики ГД

6000

7000

8000

9000

10000

11000

12000

13000

1,2 1,4 1,6 1,8 2 2,2 2,4 2,6

Частота вращения винта, об/мин

Мощ

ност

ь дв

игат

еля,

кВ

т

0,02

0,03

0,04

0,05

0,06

0,07

0,08

0,09

Коэф

фиц

иент

мом

ента

Ne

K2

Page 33: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр33

Часть II

6.4. Пересчет внешней характеристики двигателя на паспортную диаграмму.

Пересчет производится в таблице 6.4. При этом используются данные таблицы 6.1, графики рис.6.2, 6.3.

Таблица 6.4.Пересчет внешней характеристики двигателя

п/п

Расчётные величины

и формулы.

Размер-

ность

Числовые значения расчётных

величин.

Примечание

1 р 0,16 0,31 0,47 0,61 0,74 из таблицы 6.1

2 К2 = f(р) 0,043 0,038 0,031 0,024 0,016 с диаграммы рис

6.1 или табл.6.1 )

3 n = f(К2) об/с 1,66 1,78 2,02 2,26 3,26 с диаграммы рис

6.3 )

4 Ne = f(n) кВт 8462 9073 10297 11520 19848 с диаграммы рис

6.3 )

5)1(514,0

Dnps

узл 4,12 8,56 14,73 21,38 37,42

6 Ke = f(р) 0,301 0,249 0,181 0,115 0,044 с диаграммы рис

6.1 или табл.6.1 )

7 42 DnKePe кН 923 878 822 654 520

Рассмотрим расчёт таблицы 6.4. по строчкам:

1. Значения относительной поступи берём из таблицы 6.1. кроме первого и

последнего.

2. Значения коэффициента момента можно взять из таблицы 6.1..

3. Значения частоты вращения снимаются с диаграммы 6.3. в зависимости от

соответствующих значений коэффициента момента.

4. Значения мощности снимаются с диаграммы 6.3. в зависимости от значений

частоты вращения, найденных в предыдущем пункте.

5. Значения скорости судна рассчитываются по формуле:

)1(514,0

Dnps

6. Коэффициент тяги можно найти по таблице 6.3. для соответствующих ему

значений относительной поступи.

Page 34: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр34

Часть II 7. Значения тяги винта будут изменяться только от Ке и находятся по формуле:

42 DnKePe

По результатам расчета на верхнюю часть паспортной диаграммы ( рис. 6.2. )

наносим кривую располагаемой тяги Ре(s), а на нижнюю – кривую

располагаемой мощности Ne(s).

Для использования паспортной диаграммы на ее верхнюю часть

наносится кривая буксировочного сопротивления R(s) перерисовываемый с

рис.2.2.. Эта кривая называется кривой требуемой тяги. На нижней части

диаграммы строим кривую требуемой мощности по относительным

положениям точек кривой R(s). Опуская перпендикуляр из точки пересечения

кривой R(s) с кривой располагаемой тяги, находим скорость судна, а на

нижней части диаграммы по точкам пересечения этого перпендикуляра с

кривой располагаемой мощности Ne(s) – необходимую мощность и частоту

вращения гребного винта.

Часть 2. Конструктивный расчет гребного винта

винта.Чертеж гребного винта состоит из:

1. Изображения контура спрямленной поверхности лопасти винта, то есть полной поверхности лопасти. На данный контур наносятся изображения сечений лопасти цилиндрическими поверхностями различного радиуса, центр которых находится на оси винта;

2. Нормальной проекции лопасти на плоскость, перпендикулярную оси винта, совместно со ступицей винта и линией примыкания лопасти к ступице;

3. Контура боковой проекции лопасти на плоскость, параллельную оси гребного винта. На данной проекции изображается медиальное сечение лопасти по линии ее наибольших толщин.

4. Чертеж формовочного треугольника.

К моменту начала выполнения конструктивного расчета необходимо иметь следующие данные:

– диаметр винта D (мм);– число лопастей винта z;

Page 35: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр35

Часть II

– дисковое отношение ;– шаговое отношение H/D.Необходимо также задаться материалом , из которого будет изготовлен винт

и знать его плотность (кг/м3).В этой части все расчеты удобнее производить в мм.

2.1. Определение размеров ступицы гребного винта.

Ступица винта необходима для крепления к ней лопастей винта и крепления винта к гребному валу.

Основные размеры ступицы, которые необходимо определить следующие: (рис. 1.3).

1.1.1. Средний диаметр ступицы винтов Трооста:– при z = 3 dст = 0,18 D– при z = 4; 5; 7 dст = 0,167 D.1.1.2. Диаметр гребного вала для данного диаметра ступицы:

dвал = dст/(1,5…2,2).1.1.3. Длина ступицы lст.Для нахождения lст проводится вспомогательное построение (рис. 1.1).На расстоянии Rвинта = D/2 от линии ХХ откладываем прямую y,

параллельную ХХ:

Рис.1.1.

Page 36: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр36

Часть II

Из т.О проводим линию ОА под углом 150 к линии OZ, которая перпендикулярна ХХ.

Проекция т.А на линию даст т.Ах.

Отсюда:lст = 21,03АхО

( Можно использовать формулу lст=21,03Rвинтtg15)1.1.4.Длина обтекателя ступицы:

Lоб = (0,140,17)D1.1.5. Диаметр ступицы у обтекателя:

dст.обт. = 0,75dст

1.1.6. Диаметр ступицы на входе гребного валаdст.вх. = 1,1dст.

1.1.7. Конусность внутреннего отверстия ступицы должна составлять 1:15. То есть диаметр входного отверстия ступицы должен быть больше диаметра входного отверстия на величину 2lст/15.

Рис.1.2.

dвх вал = dвал + 2lст/15;

– при одной шпонке:bш = (0,25 0,3)dст;

– при двух шпонках:bш = (0,17 0,2)dст.

Page 37: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр37

Часть II

hш = (0,5 0,6)bш.

R1 = 0,0275D,R2 = 0,0375D.

Для уменьшения подгоняемых поверхностей вала и ступицы в ней на 1/3 длины внутренний конус должен иметь вырез глубиной 1 2 мм (см. Рис.1.2).

2.2. Расчет и построение медиального сечения лопасти.Винты Трооста имеют линейный закон изменения толщины лопасти от

корня к концевой части. Поэтому, для построения медиального сечения лопасти (сечение по линии наибольших толщин) достаточно знать:

– толщину лопасти на оси винта е0;– толщину лопасти на концевой кромке еR.Толщина лопасти на оси винта е0 определяется по таблицы 2.1.

Таблица 2.1.Материал винта . Число лопастей.

3 4 5

Углеродистая сталь. е0 = 0,05D е0 = 0,045D е0 = 0,04D

Нержавеющая сталь, латунь.

е0 = 0,045D е0 = 0,04D е0 = 0,035D

Бронза. е0 = 0,041D е0 = 0,037D е0 = 0,032D

Толщина лопасти на концевой кромке еR:– для судов без ледовых подкреплений

еR > 0,0035D;– для судов с ледовыми подкреплениями

еR > 0,005D.Построение медиального сечения лопасти выполняется в левой части

формата А1 с таким расчетом, чтобы при выбранном масштабе построения, справа удалось разместить нормальную проекцию лопасти со ступицей винта и контур спрямленной поверхности лопасти.

2.2.1. Наносим ось гребного винта ХХ.2.2.2. Наносим на оси ХХ точку О.2.2.3. Проводим вертикальную ось ОZ, перпендикулярную ХХ.2.2.4 От точки О откладываем вправо отрезок величиной е0.2.2.5. Из точки О проводим линию под углом 40 80 (но не более 150) к

оси ОZ.

Page 38: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр38

Часть II 2.2.6. На этой наклонной линии находим точку Е, отстоящую от линии

ХХ на расстоянии Rвинт = 0,5D.2.2.7 Через точку Е проводим линию, параллельную ХХ и откладываем на

ней отрезок величиной еR.2.2.8. Соединив конец отрезка еR с концом отрезка е0 получаем искомое

сечение лопасти по линии наибольших толщин.2.2.9. Из точки О откладываем вверх и вниз на перпендикуляре отрезки,

равные 0,5dст.2.2.10. Из точки О вправо и влево откладываем отрезки, равные 0,5lст.2.2.11. На концах этих отрезков восстанавливаем перпендикуляры к оси

ХХ, на которых вверх и вниз откладываем 0,5dвх ст (перпендикуляр справа от т.О) и 0,5dст обт (перпендикуляр слева от т.О).

2.2.12. Полученные точки с обеих сторон оси ХХ соединяем лекальной кривой, получая таким образом продольный контур ступицы.

2.2.13. Сопрягаем верхнюю часть контура ступицы с сечением лопасти по линии наибольших толщин радиусами R1 и R2.

2.2.14. Строим изображение внутреннего отверстия ступицы с помощью размеров dвал; dвх вал, обозначая внутренний вырез (пункт 1.11) и шпоночный паз (пункт 1.8).

2.2.15. Измеряется величина m в масштабе чертежа и определяется ее натуральная величина. ( Она снимается с оси винта от точки О до точки линии пересечения поверхности лопасти).

2.2.16. На выполненном сечении выставляются все необходимые размеры.

2.3.Расчет и построение контура спрямленной поверхности лопасти.

Для гребных винтов транспортных судов принимают форму спрямленной поверхности лопасти, разработанную Троостом. Она имеет несимметричный саблевидный профиль с наибольшим отклонением в сторону противоположную направлению вращения.

Спрямленная поверхность лопасти образуется путем условного расстилания лопасти на плоскости. При этом основными данными. Определяющими ее контур, будут являться ординаты контура на различных

относительных радиусах винта .

Исходной величиной для расчета ординат контура является наибольшая ширина лопасти bm, расположенная на относительном радиусе и определяемая по формуле для винтов Трооста:

.

Ординаты контура Х1 (входящая кромка) и Х2 (выходящая кромка) рассчитываются в табличной форме (таблица 3.1).

Page 39: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр39

Часть II

Исходя из величины данного в таблице соотношения либо

определяется величина Х1 и Х2. Причем соотношение для каждого радиуса двойное: верхнее значение для винтов с числом лопастей z = 4; z = 5, нижнее значение для винтов с числом лопастей z = 3.

В таблице 3.1 также рассчитываются координаты линии наибольших толщин (ЛНТ):

b1 – расстояние от линии наибольших толщин до входящей кромки;b2 – расстояние от линии наибольших толщин до выходящей кромки.

2.3.1. Расчет таблицы.Таблица 2.3.1 по расчету координат входящей и выходящей кромок, а

также координат линии наибольших толщин. Величины r и bm подставлять в таблицу с учетом масштаба построения чертежа.

Page 40: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр40Часть II

Таблица 2.3.1.Относительный

радиус r/R.Радиус

сечения r, ммВходящая

кромка.Выходящая

кромка.Ширина лопасти

Входящая кромка.

Выходящая кромка.

1 2 3 4 5 6 7

X1, мм X2, мм b=X1+X2 b1 b2=b-b1, мм

0,3 0,5264 0,3332 0,35

0,5124 0,3267 0,35

0,5 0,576 0,4073 0,355

0,5852 0,4053 0,355

0,7 0,514 0,4668 0,443

0,5222 0,4697 0,442

0,8 0,4165 0,4835 0,479

0,4463 0,4822 0,478

0,95 0,1481 0,4265 0,5

0,1682 0,4014 0,5

Page 41: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр41

Часть II

2.3.2. Построение контура спрямленной поверхности лопасти.Построение выполняется в масштабе, в правой части формата А1:

2.3.2.1. Изобразить окружность радиуса dст/2.2.3.2.2. Провести ось ОZ.2.3.2.3. На оси ОZ отложить отрезки, равные радиусам сечений лопасти r (таблица 3.1), а также отрезок длиной Rвинт = D/2.2.3.2.4. Провести через концы отрезков линии, перпендикулярные оси OZ.2.3.2.5. На данных линиях отложить вправо отрезки Х1 и влево отрезки Х2

соответственно относительному радиусу .2.3.2.6. Полученные точки соединить плавной линией с таким расчетом, чтобы она в своей верхней части касалась линии, соответствующей радиусу винта Rвинт.2.3.2.7. Откладывая на линиях, соответствующих тем же относительным радиусам винта расстояния b1 и b2, получаем точки, являющиеся ординатами линии наибольших толщин лопасти.2.3.2.8. Соединяя эти точки плавной пунктирной линией получаем линию наибольших толщин лопасти.2.3.2.9. Обозначить кромки: «Входящая кромка»; «Выходящая кромка».

Пример построения показан на рисунке 3.1.Примечание: величины Х1; Х2; b1; b2 проставляются на каждом

относительном радиусе .

2.4. Расчет ординат сечений лопасти по относительным радиусам и построение профилей сечений на контуре

спрямленной поверхности лопасти.Построение производится для определения формы лопасти.

Относительных радиусов в курсовой работе должно быть не менее

5. Для расчета принимаются следующие радиусы: ; ; ; ; .

На всех вычерченных сечениях должны быть проставлены размеры длин сечений, величины подъема носика и хвостовика профилей, радиусы закругленных кромок и ординаты сечений по ширине лопасти. Причем радиусы закруглений для входящей и выходящей кромок лопасти на одном и том же радиусе берутся одинаковыми.

Пример сечения лопасти показан на рисунке 4.1.

Page 42: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр42

Часть II

Рис.4.1.

Расчет ординат профиля Y выполняется отдельно для входящей и выходящей частей профиля (считая от линии наибольших толщин) в табличной форме.

Наибольшие толщины лопасти е, входящие во второй столбец таблиц 2.4.1. и 2.4.2. снимаются с медиального сечения лопасти на выбранных относительных радиусах.

Порядок построения:2.4.1. Рассчитать значения ординат входящей части лопасти (таблица 2.4.1). Величина е для каждого снимается с медиального сечения лопасти. Величина b1 для каждого берется из таблицы 2.3.1.2.4.2. Рассчитать значения ординат выходящей части лопасти (таблица 2.4.2). Величина е для каждого снимается с медиального сечения лопасти. Величина b2 для каждого берется из таблицы 2.3.1.

Page 43: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр43Часть II

Таблица 2.4.1.е, мм b1, мм Длина входящей части от линии наибольших толщин Х1/b1.

0,2 0,4 0,6 0,8 0,9 0,95 1

Y/е. Y, мм

Y/е. Y, мм

Y/е. Y, мм

Y/е. Y, мм

Y/е. Y, мм

Y/е. Y, мм

Y/е. Y, мм

Ординаты засасывающей поверхности Yз.

0,3 0,984 0,94 0,858 0,725 0,6265

0,549

0,5 0,981 0,924 0,823 0,677 0,568 0,486

0,7 0,976 0,889 0,749 0,57 0,442 0,35

0,8 97 0,853 0,687 0,4825

0,3455

0,2545

0,95 0,972 0,888 0,72 0,448 0,295 0,216

Ординаты нагнетательной поверхности Yн.

0,3 0,0005

0,013 0,046 0,1085

0,1655

0,222 0,3755

0,5 0,007 0,043 0,0845

0,133 0,304

0,7 0,004 0,0245

0,1605

0,8 7,4

Таблица 2.4.2.

Page 44: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр44Часть II

е, мм b2, мм Длина выходящей части от линии наибольших толщин Х2/b2..

1 0,8 0,6 0,4 0,2

Y/е. Y, мм

Y/е. Y, мм

Y/е. Y, мм

Y/е. Y, мм

Y/е. Y, мм

Ординаты засасывающей поверхности Yз.

0,3 0,5095 0,716 0,868 0,968

0,5 0,434 0,684 0,861 0,9695

0,7 0,394 0,669 0,849 0,9665

0,8 0,4095 0,678 0,853 0,967

0,95 0,448 0,72 0,888 0,972

Ординаты нагнетательной поверхности Yн.

0,3 0,2535 0,122 0,058 0,017 –

0,5 0,097 0,0175 – – –

Page 45: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр45

2.4.3. Рассчитать радиусы закругления носков входящей и выходящей кромок профилей.4.3. Рассчитать радиусы закругления носков входящей и выходящей кромок профилей.R0,2 = 0,002D – радиус закругления на = 0,2;R0,95 = 0,001(2 + D) – радиус закругления на = 0,95;

– радиус закругления на = 0,3;

– радиус закругления на = 0,5;

– радиус закругления на = 0,7;

– радиус закругления на = 0,8.

построение профилей сечения лопасти на контуре спрямленной поверхности лопасти. Каждый профиль – на соответствующем относительном радиусе .

4.4.1.Размером его толщины на относительных расстояниях от линии наибольших

толщин или , принятых в таблицах 4.1 и 4.2.

S = Yз – Yн.

l = b1 + b2.4.4.3.Обозначением величины радиусов закругления носков профилей (пункт 4.3).4.4.4.На контуре спрямленной поверхности лопасти обозначается линия наибольших толщин и расстояния b1 и b2 от нее до входящей и выходящей кромок.На этом построение контура спрямленной поверхности лопасти завершается.

2.5. Построение нормальной проекции и контура боковой проекции лопасти гребного винта.

проекции лопасти гребного винта (п.4).5.1.От точки О (осевая линия гребного винта) провести влево горизонтальную линию. Построенная линия должна совпадать с осевой линией медиального сечения лопасти и ступицы гребного винта (п.2).5.2.На построенной линии выбирается центр нормальной проекции винта О1.5.3.Из центра О1 проводится окружность с диаметром d = dвал, вычерчивается шпоночный паз.5.4.Из центра О1 проводится линия, перпендикулярная линии центров О1А.

Page 46: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр46

5.5.Из центра О1 проводятся окружности с относительными радиусами, которые принимались для построения спрямленной поверхности лопасти.5.6.Через полученные точки пересечения окружностей и линии О1А проводятся линии относительных радиусов, параллельные центральной линии гребного винта.5.7.Из точки О на контуре спрямленной поверхности винта откладываем в сторону, противоположную вращению винта отрезок ОР = Н/2.5.8.Из полученной точки Р, принимаемой за полюс, проводим лучи, последовательно пересекающие осевую линию ОZ в точках на тех относительных радиусах, на которых построены профили сечений лопасти.Далее смотреть рисунок 5.1.5.9.Из крайних точек профилей входящей и выходящей кромок проводим касательные линии, перпендикулярные лучу соответствующего профиля и касательные линии, параллельные лучу этого же профиля. В результате получаем отрезки l1; l2; h1; h2.5.10.Из точки Р проводится также луч до пересечения центральной линии лопасти

OZ с линией относительного радиуса . Из крайней точки лопасти,

находящейся на контуре ее спрямленной поверхности проводим линию, перпендикулярную построенному лучу. В результате получаем два отрезка lR и hR, которые заносят в таблицу 5.1.5.11.Построение, выполненное в п.9 является вспомогательным и выполняется в тонких линиях для каждого профиля соответствующего относительного радиуса . Результаты построения сводятся в таблицу 2.5.1.

Таблица 2.5.1.l1 12 h1 h2 hR lR

0,3 – –0,5 – –0,7 – –0,8 – –0,95 – –

1 – – – –

5.12.На окружностях для нормальной проекции лопасти с помощью гибкой линейки откладываем влево и вправо от центральной линии лопасти О1А отрезки 12

и l1 соответственно (рис.5.1). Для окружности откладывается влево отрезок lR.5.13.В результате построения получаем точки контура входящей и выходящей кромок лопасти, которые соединяем плавной лекальной кривой.5.14.Тонкой линией строится окружность радиуса dст вх/2 с центром в точке О1, которая обозначит тыльную часть ступицы винта.5.15.Лекальной линией строим кривую сопряжения лопасти со ступицей винта.5.16.Достраиваем на ступице корневые части остальных лопастей винта.

Page 47: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр47

5.17.Построение контура боковой проекции лопасти производится на основе построенного медиального сечения лопасти совместно со ступицей винта и нормальной проекции лопасти, а также таблицы 5.1.Из точки Е1 (рис.5.1) пересечения центральной оси О1А и относительного радиуса проводится линия, параллельная оси винта до пересечения с линией нагнетательной поверхности лопасти на медиальном сечении. В результате получаем точку Е2. Из этой точки проводим линию, перпендикулярную оси винта.Из точек А1 и А2 также проводятся линии, параллельные оси винта до пересечения с линией, проведенной из точки Е2. От последней вправо откладываем отрезок длиной h1, лежащий на линии, проведенной из точки А1, и влево отрезок длиной h2, лежащий на линии, проведенной из точки А2.В результате получим точки В1 и В2, которые будут определять линии боковой проекции лопасти.Вышеуказанное построение производится для каждого относительного радиуса, вплоть до .На из крайней точки медиального сечения лопасти (точка Е) откладываем влево отрезок hR, который определит положение крайней точки боковой проекции лопасти винта.Полученные точки соединяем плавной линией (со стороны нагнетательной поверхности – сплошной, со стороны засасывающей поверхности – штриховой).

2.6.Чертеж гребного винта.Чертеж гребного винта выполняется на формате А1 в соответствии с требованиями ЕСКД.Рабочий чертеж должен содержать:1. Контур спрямленной поверхности лопасти с линией наибольших толщин,

сечениями лопасти, вспомогательными лучами для построения нормальной и боковой проекции, соответствующими размерами, обозначением входящей и выходящей кромок;

2. Нормальную проекцию лопасти с линией примыкания к ступице и указанием направления вращения винта, места установки формовочного треугольника;

3. Боковую проекцию лопасти с медиальным сечением;4. Формовочный угольник (рис.6.1);5. Таблицу, в которой должны быть указаны главные размерения и другие

элементы судна: длина, ширина, осадка, коэффициент формы судна, водоизмещение, скорость хода, тип и мощность силовой установки, частоту вращения гребного винта; элементы гребного винта: диаметр, шаг, шаговое отношение, число лопастей, дисковое отношение, материал винта, направление вращения, вес гребного винта.

Радиус окружности, по которой гнется и устанавливается формовочный угольник, определяется в зависимости от радиуса винта:

Rф = (1,05 1,1)Rвинт.

Масштаб для построения формовочного треугольника выбирается меньше масштаба чертежа.

Page 48: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр48

Рис.6.1.Выбор материала гребного винта производится в зависимости от типа судна и условий его эксплуатации.Формула для определения массы винта имеет вид:

,

D – диаметр винта, м;

– спрямленная поверхность лопастей, м2;

dст – средний диаметр ступицы, м;dк – средний диаметр конусного отверстия, м;

;

lст – длина ступицы, м; – плотность материала винта, кг/м3.

.

На этом расчёт курсовой работы заканчивается. Курсовая работа сдаётся на проверку преподавателю, а затем защищается

Приложение 1

Page 49: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр49

Поправочные коэффициенты K'A на влияние формы кормовых обводовТаблица 1

Fr δ = 0,800 δ = 0,825 δ = 0,850

V - образная

Сигаро-образная

V - образная

Сигаро-образная

V - образная

Сигаро-образная

0.120.130.140.150.160.170.180.190.200.210.220.23

0.9140.8090.7580.7500.7580.8380.9000.9000.8680.9380.9220.914

1.0961.0200.9690.9691.0600.9560.9080.9450.9720.9381.0301.070

0.6960.6890.6960.7240.7400.7950.8310.8750.8670.8310.8800.702

0.7520.7690.7870.7940.8020.7690.8800.8840.8670.8840.9660.740

0.7840.8110.8340.8750.8900.9200.9410.9980.9410.9160.9260.795

0.6020.6100.6240.7000.7460.7800.8390.8600.8250.8250.8550.610

Page 50: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр50

Page 51: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр51

Page 52: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр52

Page 53: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр53

Page 54: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр54

Page 55: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр55

Page 56: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр56

Page 57: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр57

Page 58: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр58

Page 59: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр59

Page 60: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр60

Page 61: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр61

Page 62: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр62

Приложение 1

Рисунок_7в__ Зависимость CR от L/B (δ=0,850; B/T=2.7; xc0=0.0250) (таранно - конический)

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

5,5

6 6,2 6,4 6,6 6,8 7 7,2 7,4 7,6 7,8 8 8,2 8,4L/B

Fr=0,23

0,22

0,21

0,2

0,19

0,18

0,17

0,160,150,14

CR*103

Приложение 1

Рисунок_7б__ Зависимость CR от L/B (δ=850;B/T=2.7;xc0=0.025) (бульбообразная)

0,21

1

2

3

4

5

6

7

8

5,4 5,6 5,8 6 6,2 6,4 6,6 6,8 7 7,2 7,4 7,6 7,8 8 8,2 8,4

L/B

Fr=0,23

0,22

0,20

0,19

0,18

0,17

0,160,15

0,14

0,13

CR*103

Page 63: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр63

Page 64: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр64

Page 65: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр65

Page 66: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр66

Page 67: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр67

Приложение 2

Page 68: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр68

Page 69: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр69

Page 70: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр70

Page 71: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр71

Page 72: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр72

Page 73: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр73

Page 74: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр74

Приложение 3Приложение 3 “z = 4” “ = 0,4”

Приложение 3 “z = 4” “ = 0,55”

10K2 при p = 1

K2 при p = 0

= H1/D

10K2 при p = 1

K2 при p = 0

= H1/D

K2

0,06

0,03

0,08

K2

0,04

0,01

0,08

Page 75: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр75

Приложение 3 “z = 4” “ = 0,7”

Приложение 3 “z = 5” “ = 0,45”

10K2 при p = 1

= H1/D

K2 при p = 0

10K2 при p = 1

= H1/D

K2 при p = 0

K2

0,09

0,11

0,07

K2

0,09

0,07

Page 76: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр76

Приложение 3 “z = 5” “ = 0,6”

Приложение 3 “z = 6” “ = 0,5”

K2 при p = 0 = H1/D

10K2 при p = 1

K2 при p = 0

10K2 при p = 1

= H1/D

K2

0,07

0,05

0,09

K2

0,1

0,05

0,15

Page 77: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр77

Приложение 4

Заводская марка(обозначение по ГОСТу)

Цилиндровая мощность N e.ц,

э.л.с. кВт

Частота вращенияn, об/мин

Давление, кгс/смсреднее сгораниеэффект Р е P z

Число цилиндровi

Удельный расход топлива ge, г/э.л.с.*ч

Отечественные дизели.Ч10,5/13К551 (ЧСП12/14)К558 (ЧСП12/14)ЗД6 (ЧСП15/18)ЗД6Н (ЧСП15/18)М601 (ЧН18/20+20,9)6ЧСП18/226ЧСПН18/22ЧСП23/30 и Ч23/30Ч25/34ЧН25/349ДМ (ЧН30/38)Д50 (ЧН31, 8/33)5Д50 (ЧН31,8/33)Г60 (ЧРН36/45)Г70 (ЧРН36/45)37Д (Д39/45) и 37ДРДМ40 (ДРН23/30)ДР30/50 (ДР30/50)8ДР43/61 (ДР43/61)3Д100 (ДН20,7/2*25,4)9Д100 (ДН20,7/2*25,4)ДКРН50/110-1ДКРН50/110-2ДКРН74/160-1ДКРН74/160-2ДКРН75/160

1013,721253858,32540755068138167200150200335185100225200300580700125015001900

7,3510,0715,4418,3827,9442,8718,3829,455,1536,7650101,47122,8147,06110,3147,06246,32136,0373,53165,44147,06220,6426,47514,7919,121102,941397,06

1500150017001500150015007507501000500500600750750375375500750300250850850170170115115115

5,345,57,054,46,66,855,48,65,45,47,37,77,69,17,810,55,69,74,255,15,3-7,128,67,128,610,5

656065758595627564586560566060646695626488945365536575

2; 4; 6666; 126; 1212666;86;86;8866666124; 6; 8810105; 95; 9776

200210210175170190165162183175173180182178168166185180180175170162163163162162160

“BURMEISTER & WAIN” (Дания)20MTBH30 (ЧН20/30)25МТВН40 (ЧН25/40)26МТВНV40 (ЧН26/40)33MTBH48 (ЧН33/48)21MTBF30 (ЧН21/30)26MTBF40 (ЧН26/40)26MTBF40V (ЧН26/40)28VBF50 (ДРН28/50)35VBF62 (ДРН35/62)40VBF75 (ДРН42/75)50VBF90 (ДРН50/90)62VBF115 (ДРН62/115)50VTBF110 (ДКРН50/110)

4287127140100165165174282395560820580

30,96493,4102,9473,53121,32121,32127,94207,35290,44411,76602,94426,47

500500500400800600600360300240200150170

7,67,910,757,6511,9611,711,77,27,27,27,17,17,12

---55--------53

3; 5; 63; 5; 6; 76-165-75-83; 5-810-165-125-125-125-125-125-12

177172158-163158158170170168165161163

Page 78: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр78

62VTBF115 (ДКРН62/115)62VTBF140 (ДКРН62/140)74VTBF140 (ДКРН74/140)74VTBF160 (ДКРН74/160)84VTBF180 (ДКРН84/180)42VT2BF90 (ДКРН42/90)50VT2BF110 (ДКРН50/110)62VT2BF90 (ДКРН62/90)62VT2BF140 (ДКН62/140)74VT2BF160 (ДКРН74/160)84VT2BF180 (ДКРН84/180)K62FF (ДКРН62/140)K62FF (ДКРН62/140)K74FF (ДКРН74/160)K74FF (ДКРН74/160)K84FF (ДКРН84/180)K84FF (ДКРН84/110)K98FF (ДКРН98/200)

82090011901250173050070010401090150021001220126017001760227023403500

602,94661,76875919,121272,06367,64514,7764,7801,471102,941544,12897,06926,4712501294,121669,121720,62573,53

150135125125115210170200135115110140140120120110110100

7,127,127,127,127,128,68,68,68,68,68,69,39,69,39,69,39,610,5

626257--6565656565--------

5-125-125-125-126-125-125-125-125-125-126-125;7;8;116; 9; 125;7;8;11;6; 9; 127;8;10;116; 9; 126-12

161158158158158165163159159158156------155

“SULZER” (Швейцария)Z30/38 (ДН30/38)ZV30/38 (ДН30/38)Z40/48 (ДН40/48)ZV40/48 (ДН40/48)Z40/70 (ДН40/70)ZV40/70 (ДН40/70)BAH22 (ЧН22/32)BCAH29 (ЧН29/36)BAH36 (ЧН36/44)MH42 (Д42/50)MH52 (Д52/55)TD24 (ДР24/40)TD29 (ДР29/50)TD36 (ДР36/60)TD48 (ДР48/70)TD56 (ДР56/100)TAD24 (ДРН24/40)TAD36 (ДРН36/60)TAD48 (ДРН48/70)TAD56 (ДРН56/100)SAD60 (ДКРН60/104)SAD72 (ДКРН72/125)RSAD76 (ДКРН76/155)RD44 (ДКРН44/76)RD44 (ДКРН44/76)RD56 (ДКРН56/100)RD56 (ДКРН56/100)RD68 (ДКРН68/125)RD68 (ДКРН68/125)RD76 (ДКРН76/155)RD76 (ДКРН76/155)RD90 (ДКРН90/155)RD90 (ДКН90/155)RD105 (ДКРН105/180)

3753756006006006007011616028541575120160360400105260440500640900130045050080083011001200150016002200230032001500

275,74275,74441,18441,18441,18441,1851,4785,3117,65209,56305,1555,1588,24117,65264,71294,1277,21191,12323,53367,65470,6661,76955,9330,9367,65588,24610,3808,82882,3511031176,51617,71691,223531103

590590445445300300600500375375333400360300250155400300250155150125119215215170170135135119119119119103137

10,610,610,110,110,210,29,2510,58,524,95,04,664,544,424,974,716,536,06,256,06,536,377,08,159,068,158,958,088,828,078,618,448,829,010,9

---------------5265656562606060828272727676757575757587

6-126;8;12;166-128;12;186-128;12;183; 5; 85-95-94-104-124-84-94-104-125-124-84-125-124-124-124-125-125;7;8;106; 9; 125;7;8;106; 9; 125;7;8;106; 9; 125;7;8;106; 9; 125;7;8;106; 9; 126; 9; 125-10

------168168165----168168165170168160160160160155159159157157156156155155155155155151

Page 79: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр79

RND68 (ДКРН68/125)RND76 (ДКРН76/155)RND90 (ДКРН90/155)RND105 (ДКРН105/180)

200029004000

1470,62132,42941,2

122122108

10,510,8510,70

---

5-126-128-12

151-150

“MAN” (Германия)VV16/18TL (ЧН16/18)VV18/21AL (ЧН18/21)VV22/30AL (ЧН22/30)VV26,5/30AL (ЧН26,5/30)VV30/45L (ЧН30/45)GV23,5/33A (ЧН23,5/33)GV30/42AL (ЧН30/42)GV30/45AL (ЧН30/45)GV40/50AL (ЧН40/50)GV40/60mA (ЧН40/60)GV45/60AL (ЧН45/60)GV52/74AL (ЧН52/74)GV52/70 (ЧН52/70)RV40/54 (ЧРН40/54)W40/54 (ЧРН40/54)KZ57/80C (ДКРН57/80)KZ57/80D (ДКРН57/80)KZ57/80E (ДКРН57/80)KZ60/105D (ДКРН60/105)KZ60/105E (ДКРН60/105)KZ70/120C (ДКРН70/120)KZ70/120D (ДКРН70/120)KZ70/120E (ДКРН70/120)KZ78/140C (ДКРН78/140)KZ78/140D (ДКРН78/140)KZ78/140E (ДКРН78/140)KZ78/155C (ДКРН78/155)KZ78/155E (ДКРН78/155)KZ84/160C (ДКРН84/160)KZ84/160D (ДКРН84/160)KZ84/160E (ДКРН84/160)KZ90/170 (ДКРН90/170)KZ90/170C (ДКРН90/170)KZ90/170E (ДКРН90/170)KSZ105/180 (ДКРН105/180)KSZ105/180 (ДКРН105/180)

66125130320148842602004252284004605155455456657508009001000910100014001200135016501700175020002200230023302500275035004000

48,5391,9295,6235,3108,8261,76191,18147,06312,5167,65294,12338,24378,7400,74400,74489551,47588,24661,76735,3669,12735,31029,4882,35992,651213,2412501286,7614711617,651691,21713,241838,242022,062573,532941,2

1500150010001040428600600514430300350250235400400225225225167167130135135115118130118122115119119115112115102106

12,214,310,216,49,98,913,011,014,29,110,810,56,6318,018,06,357,357,858,179,196,188,689,107,037,68,258,588,788,89,279,438,48,79,359,0210,87

80--1286560-------12012058-------60606060606567656565657070

12; 168; 12; 1612; 166-16; 2412-165-95-95-95-106-105-105-105-106-910-185-125-125-125-95-95-125-125-126-105-125-125-126-126-126-126-126-126-10; 126-10; 126-126-12

-169169153157160---156--158154154160158------155155155153153153153153153153153156156

“FIAT” (Италия)LA230S (ЧН23/30)300SS (ЧН30/45)420SS (ЧН42/58)450TS (ДКРН45/82)480TS (ДКРН48/64)540TS (ДКРН54/96)C600TS (ДКРН60/80)B600S (ДКРН60/80)B680S (ДКРН68/120)B750S (ДКРН75/132)900S (ДКРН90/160)

80208425410500650750850110014002300

58.8153312,5301,5367,65478551,5625808,821029,41691,2

600500375190280170215215140135122

8,311,512,77,457,007,828,167,858,158,008,33

7085857070706570707070

6; 85-8;10;12166;8;12;165-85-105-95-105-125-86-12

165162158168170160168158158158158

Page 80: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр80

1060S (ДКРН106/180) 3300 2426,5 108 8,7 - 6-10; 12 156“STORK” (Голландия)AR216 (ЧН21/30)Ro15 (ЧН15/22,5)Bro21 (ЧН21/30)RHo21 (ЧН21/30)Rho21K (ЧН21/30)HOTLo54/115 (ДКРН54115)HOTLo63/135 (ДКРН63/135)HOTLo70/140 (ДКРН70/140)HOTLo75/160 (ДКРН75/160)SW85/170A (ДКРН85/170)SW85/170B (ДКРН85/170)SW90/170 (ДКРН90/170)

4545647282835110015001600267023353000

33,133,147,06552,9460,3614808,8211031176,51963,31716,92205,9

6001100650700700150135140118115115115

6,359,48,458,9210,28,658,78,959,4510,829,4610,8

648065758060656565707073

6-86; 85; 6; 85; 6; 85; 6; 85; 6; 86666; 9;126; 9; 126; 9; 12

172-170170170155152152149148148148

“GETAVERCEN” (Швеция)DM520/900VGA-U (ДКРН52/90)DM520/1100VGA-U (ДКРН52/110)DM630/1300VGA-U (ДКРН63/130)DM630/1400VGA-U (ДКРН63/140)DM760/1500VGA-U (ДКРН76/150)DM760/1500VGA-U (ДКРН76/150)DM850/1700VGA-U (ДКРН85/170)DM960/1900VGA-U (ДКРН96/190)

60080095012001270140022003000

441,2588,24698,53882,4933,821029,41617,652205,9

185170135135125120115105

7,639,157,829,157,747,738,959,35

--------

5-105-105-105-105-105-105-10; 126-12

--------

“DOXFORD” (Англия)58PT (ДКРН58/63+112)67PT (ДКРН67/72+138)72PT (ДКРН72/95+130)85PT (ДКРН85/83+167)58J (ДКРН58/66+119)67J (ДКРН67/150+164)76J (ДКРН76/86+166)

1160125017502600150020002500

853919,121286,81911,8110314711838,3

150120117115140124119

9,158,58,338,339,39,39,3

60606060686868

4-64-664-64-64-64-9

158158158158160160160

“MITSUBISI” (Япония)WZ (ДН15/20)VVZC (ДН15/20)MT-50 (ДРН52/65)TZ48/80 (ДРН48/80)UEV30/40 (ДКРН30/40)UET39/65 (ДРН39/65)UET45/75 (ДРН45/75)UET52/65 (ДРН52/65)UEC52/105 (ДКРН52/105)UEC65/135 (ДКРН65/135)UEC65/135 (ДКРН65/135)UEC75/150 (ДКРН75/150)UEC85/160 (ДКРН85/160)UEC85/160C (ДКРН85/160)

12510078065030036550075070011701200144023002400

91,973,53573,53478220,6268,4367,65551,5514,7860,3882,41058,81691,21764,7

16001600225235540270240300170135135124125125

11,39,959,98,69,17,877,868,158,088,578,937,919,119,52

--80-90--70----7272

12-24106-85-812; 16; 186-96-96-9; 126-97; 86; 96; 9; 126; 9; 126; 9; 12

188188157--------157153153

Page 81: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр81

Объединение “SCL” (Германия)NVD14 (Ч10/14)NVD18 (Ч12,5/18)NVD24 (Ч17,5/24)NVD26 (Ч18/26)NVD36 (ЧР24/36)NVD48U /48)NVD36AU (ЧРН24/36)NVD48AU 32/48)

101025305083,560125

7,357,3518,3822,0636,7661,444,1291,91

1500750750750500350360375

5,465,455,165,455,355,68,07,8

--55-----

42-43; 4; 6666; 888

--180-160---

“SCODA” (Чехия)S160 (Ч16/22,5)6S275L (Ч27,5/36)6S160NP (ЧН16/22,5)6L275PN (ЧРН27,5/36)6L525пPS (6ЧРН52,5/72)6L525пPS (6ЧРН52,5/72)

305460117333500

22,0639,744,1286,03244,9367,65

1000412750600233250

6,05,58,18,48,2511,55

-527565--

4; 666666

------

“PILSTIK” (Франция)PC2L (ЧРН40/46)PC2V (ЧРН40/46)PC3V (ЧРН48/52)

500500850

367,65367,65625

500500460

14,314,318,0

909098

6; 8; 98-1812-18

156156154

“RASTON” (Англия)AO (ДРН36,2/47)AO (ДРН36,2/47)

500500

367,65367,65

450450

10,510,5

105105

6-912; 16

153153

“MIRLIS” (Англия)KLSSM (ЧРН38,1/43,7)KVSSM (ЧРН38,1/43,7)KVSSM (ЧРН38,1/43,7)KVSSM (ЧРН38,1/43,7)KL (ЧРН38,1/43,7)KV (ЧРН38,1/43,7)AL (ЧРН48,3/68,3)AV (ЧРН48,3/68,3)

240240325325420420560560

176,5176,5239239308,8308,8411,8411,8

430430450450525525330330

9,859,8512,312,314,314,314,014,0

----98989090

6-812; 16; 186-812; 16; 186-812; 16; 186-812; 16; 18

152152152152150150150150

“NAHAB POLAR” (Швеция)K53E (Д18/38)SF1RS (ЧН25/32)SF1RS (ЧН25/32)SF1VS (ЧН25/32)SF1VS (ЧН25/32)M68T (ДР50/70)68T (ДР50/70)

50115150115150330485

36,884,6110,384,6110,395,6356,6

500750750750750205230

-9,212,29,212,25,37,0

70808580855665

3; 5; 6; 83-63-63; 12; 163; 12; 166; 86; 8

172155153155153168164

Page 82: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр82

Page 83: Metodichka_00_2005_

Методические указания по выполнению курсовой работы «Проектировочный расчет и конструирование ГВ» Стр83