Реферат: Подбор двигателя и винта судна

Цель: Основной цельюрасчета является выбор ВРШ и, при необходимости, передаточного отношенияредуктора, обеспечивающих при полном использовании мощности главного двигателямаксимальную скорость хода в расчетных условиях плавания.

Исходные данные:

1) Судно: Рыбодобывающееобрабатывающее судно типа «Моряна».

2) Главные размерения:Длина между перпендикулярами />

                                    Ширина судна />

                                             Осадка судна />

                                              Коэффициент общейполноты />

3) Расчетный режимработы: режим траления.

4) Плотность воды />                                                                                                

5) Кривые буксировочногосопротивления представлены на рис 1.

 />-режимэксплуатационного рейса на свободном ходу.

 />-режим сдаточныхиспытаний.

 /> -режим траления.

Кривые буксировочного сопротивления представлены на рис.1.

6) Главный двигатель:Alpha V23

-    номинальная мощность: />

  -   номинальная частота вращения: />.

-    удельный расходтоплива />.

Паспортная диаграмма движителяпредставлена на рис.2.

  Рейсовое задание:

-    переченьэксплуатационных режимов, характеризующихся зависимостями />  , где  /> — требуемая тяга на i – томрежиме

-     режимы: />

                            />  (рис.1.)

                            />

-    длина пути />, которая должнабыть пройдена на каждом режиме:  />

                    />                                                                                                     

                           />

-  суточная продолжительность работы суднапринимается 24 часа

1.  Определение исходныхрасчетных величин.

В данном расчете известным являетсяглавный двигатель и расчетные условия плавания (зависимость   буксировочногосопротивления />от скорости хода />).                          

 />                                                                                  (1)                                                                                                      

/>полезная тяга.

Расчетным условием плавания является режимтраления. Особенностью расчета является отсутствие заданной скорости хода, аследовательно и необходимой полезной тяги. Однако исследования показали, чтополезную тягу можно найти через произведение пропульсивного коэффициента /> на коэффициент механическихпотерь />при передачи мощности  отглавного двигателя на винт.

/>открытыевинты                                                           (2)                                         

/>                                                                          (3)                                        

На стадии выбора серийной диаграммы />можно принять: />для режима буксировки воза.

Представив графически (1) и (3) можнонайти ожидаемую скорость хода /> исоответствующую ей полезную тягу.

Графики представлены на рис.2.

/>

1.1. Габаритный диаметр винта />/> — для одновальных судов.(4)                                 

/> — осадка судна в месте расположениядвижителя.

 />

/>.                                                         

1.2. Коэффициент попутного потока />:/>-формула Хекшера для траулеров.

  />-коэффициент продольной полноты.

  />

1.3. Поступательная скорость гребноговинта />: />

  />-скорость судна в узлах

  />

  />.                                                      (5)                                                                                                   

1.4.Коэффициент засасывания/>:/>                      (6)                                               

   />-коэффициент засасывания на свободном ходу.

   />-формула Хекшера для траулеров.                  (7)                                               

   />.

  />-коэффициент нагрузки гребного винта по полезной тяге.

  />                                                                                 (8)              

 />-плотность морской воды.

  />-площадьдиска гребноговинта.                               (9)                                                                                                                    

  />                                                     

   />

 

   />

1.5. Упор гребного винта />: />                                         (10)                                                                       

   />.

2.Выбор расчетной серийной диаграммы.

Выбор осуществляется таким образом, чтобы в первую очередьобеспечить максимальный коэффициент полезного действия гребного винта приотсутствии кавитации и достаточной прочности движителя.

2.1. Минимальное дисковое отношение  />из условия отсутствиякавитации:/>                               (11)                                 

/> — минимальное дисковое отношение из условия отсутствия опасныхформ кавитации.

/>                                                            (12)                

/> — количество лопастей.

/> — количество гребных валов.

/> — гидростатическое давление на оси гребного винта.

/>                                                                                (13)             

/> — атмосферное давление.

/> — ускорение свободного падения.

/> — заглубление оси гребного винта.

/>.                                                   (14)          

/>.

/> — давление насыщенных паров воды.

/>

/>

2.2.Минимальная относительная толщина />(15)            

/> — коэффициент учитывающий механическиесвойства материала винта.

/> — углеродистая сталь.

/>.          

Вывод: В качестве расчетной  серии принимаем:

 AU-CP4-70; (Z=4;/>;/>).

Серия гарантирует отсутствие опасных форм кавитации.

3. Выбор гребного винта.

3.1. Выбор гребного винта в первом приближении.

Для расчета воспользуемся вспомогательным коэффициентом />Результаты расчетапредставлены в таб.1 и на рис.1.                  

Таб.1

/>

        />

             />

          />

4,65 4,90 5,20

/>

1,65 1,74 1,82

/>

2,53 2,74 2,94

/>

0,30 0,31 0,32

/>

0,780 0,785 0,790

/>

0,33 0,34 0,35

/>

137 134 132

/>

9,81 8,64 7,78

/>

0,178 0,176 0,174

/>

113 110 109

  Результаты: />=0,790;  />/>

3.1.1. Расчет оптимальной частоты вращения винта />

/>

/>

3.1.2. Передаточное отношение редуктора.

/>/>

Принимаем />10,8.

/>   />;/>

/>/>;/>

     />.

4. Выбор расчетной (рабочей) диаграммы.

  Выбираем серию АU — CP4 – 70 c />.

5. Построение кривой предельной тяги и кривой предельного упора.

   Результаты расчета представлены на рис.4 и таб. 2.

                                                                                                                                    Таб.2                                                                                                                                               

/> />/>

 

/>

    0

2

4

6

8

10

12

14

/>

0,71

1,42

2,13

2,84

3,55

 4,26

4,97

/>

0,15

0,31

0,47

0,63

0,78

0,94

1,09

/>

0,92

0,94

0,97

1,01

1,04

1,08

1,12

1,18

/>

0,49

0,47

0,45

0,43

0,38

0,35

0,31

0,27

/>

131

126

121

115

102

94

83

72

/>

/>

1286

308

131

65,0

38,3

23,6

15,1

/>

0,116

0,116

0,117

0,119

0,121

0,125

0,131

0,139

/>

117

112

107

102

90,3

82,0

72,1

63,2

6. Анализ кривой предельной тяги и предельного упора.

6.1. Режим траления.

  Максимальная скорость хода: />

  Максимальный упор: />.

  Максимальная полезная тяга: />

6.2. Режим эксплуатационного рейса. (свободный ход)

   Максимальная скорость хода: />

   Максимальный упор: />.

   Максимальная полезная тяга: />

6.3. Режим сдаточных испытаний. (свободный ход)

   Максимальная скорость хода: />

   Максимальный упор: />.

   Максимальная полезная тяга: />

7. Проверка выбранного винта на прочность и отсутствие кавитации.

7.1. Проверка на отсутствие кавитации.

   Воспользуемся формулой (11) и получим.

  />

   При эксплуатации гарантируется отсутствие опасных формкавитации.

7.2.  Проверка на прочность.

/>/>.

Выбранный гребной винт имеет запаспрочности.

Расчетпроизводился для режима буксировки воза т.к. является наиболее тяжелым режимомэксплуатации.

8. Заключение.

  Выбранный винт имеет следующиехарактеристики: Серия: AU-CP4-70; Z=4;/>;/>; />; /> 

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выбор оптимального движителя.

 Оптимальным в курсовом проектепринимается движитель, обеспечивающий выполнение рейсового задания в кротчайшиесроки при минимальных затратах топлива.

 В качестве критерия качества движителяпринимаем коэффициент:

/> , где

t – время выполнения рейсового задания,ч.

Ge – рейсовый расход топлива на работуглавного двигателя, т.

Наилучшим признается движитель, которыйсоответствует максимальному значению критерия к.

Рейсовое задание включает в себя следующуюинформацию:

-    переченьэксплуатационных режимов, характеризующихся зависимостями />  , где  /> — требуемая тяга на i – томрежиме

-     режимы: />

                             />  (рис.1.)

                            />

-    длина пути />, которая должнабыть пройдена на каждом режиме:  />

                    />                                                                                                     

                           />

-    суточнаяпродолжительность работы судна принимается 24 часа.

-     плановые скорости снимаются спаспортной диаграммы судна и кривых предельных тяг соответственно для случаев с ВФШ и ВРШ движителями.

В соответствии с изложенным входящие вкритерий к параметры t и Ge могут быть определены как:

 /> 

/>, где (S)=миля

/> — плановая скорость хода в i – х условияхплавания, уз.

/> - удельный расход топлива на номинальномрежиме работы, г/кВт*ч.

/> - относительный удельный расход топливана i – том режиме, %  от />; — снимаем с паспортной диаграммы двигателя.

/> — эффективная мощность, развиваемаядвигателем на полной скорости в i – х условиях плавания, кВт. Для ВФШ снимаем смашинной диаграммы судна, для ВРШ /> .

/> - продолжительность плавания на i – томржиме, ч.

n – количество рассматриваемых вариантов    эксплуатационныхрежимов, n = 3.

 

Расчет критерия качества К представлен в табл.

 

Параметры ВФШ ВРШ S1, миль 2000 2000 S2, миль 3000 3000 S3, миль 1000 1000 Vs1, уз 10,15 11,95 Vs2, уз 10,15 11,95 Vs3, уз 10,25 12,20 t1 197 167 t2 296 251 t3 98 82 ge1, % 94 100 ge2, % 94 100 ge3, % 93,8 100 Ps1, кВт 430 685 Ps2, кВт 430 685 Ps3, кВт 420 685

/>

591 500 Ge, т 45 65 К=1/(t*Ge)

/>

/>

Вывод: Оптимальным движителемв курсовом проекте    принимаем ВФШ.

Список литературы:

1.  Войткунский Я.И.”Справочник по теории корабля” ,- Л, Судостроение.1985г. Том.1.

2.  Горянский Г.С.,Моторный А.В. “Методические указания по курсовому и дипломному проектированиюдля студентов специальности 140112”.- Калининград – 1985г.