Расчет ходкости судна и подбор пропульсивного комплекса

Курсовой проект

Тема: «Расчет ходкости судна и подбор пропульсивного комплекса»

Задание на курсовое проектирование

Выполнить:

1) Расчет буксировочного сопротивления и буксировочной мощности методом Холтропа;

2) Расчет буксировочного сопротивления и буксировочной мощности с использованием данных испытаний систематических серий моделей судов;

3) Подбор элементов гребного винта для скорости хода 13 - 15 узлов при заданном диаметре по теоретическому чертежу;

4) Подбор главной энергетической установки - дизеля по каталогам фирм – производителей;

5) Уточнение характеристик гребного винта при работе с выбранным двигателем и определение достижимой скорости хода;

6) Построение чертежа гребного винта.

7) Построение паспортной диаграммы.

1.

Расчет сопротивления воды движению судна по HOLTROP (голландский опытовый бассейн)

1.1 Данные для расчета сопротивления воды движению судна по HOLTROP (голландский опытовый бассейн)

Этот способ основан на обработке результатов испытаний почти двухсот различных моделей и натуральных судов. Метод может применяться для расчета сопротивления самых разнообразных типов судов с широким изменением параметров формы, таких, например, как танкеры, контейнеровозы, рыболовные суда и т. д., включая суда с предельно большой полнотой обводов и необычным соотношением главных размерений.

Для расчета данным способом надо использовать следующие данные:

Главные характеристикм судна-проекта:

Lpp - длина между перпендикулярами 110 м;

Lwl - длина по КВЛ 114,58 м;

B - ширина наибольшая 18,33 м;

Tap - осадка в корме 7,05 м;

Tfp - осадка в носу 7,05 м;

V - объемное водоизмещение 8558,4 м3
;

lcb – абсцисса центра величины в % от (Lwl/2) -0,06 %;

cm – коэффициент полноты мидель-шпангоута 0,966;

cwp – коэффициент полноты ватерлинии 0,728;

v - расчетная скорость 15,0 узлов;

Значения Lpp, Lwl, B, Tap, Tfp, V, cm, cwp берем из своего варианта;

lcb = (
Lwl/2 – (Lwl/2 + Xc))/
Lwl x 100%.

Дополнительные данные:

Abt – площадь сечения носового бульба на шп. 0 0,00 м2
;

hb – возвышение ЦТ площади сечения бульба 0,00 м;

S – площадь смоченной поверхности 2619,9 м2
;

At – площадь смоченной поверхности транца 0,00 м 2
;

d – диаметр туннеля подруливающего устройства 0,00 м;

Cbto – к-т сопр-я подруливающего устройства (0,003-0,012) 0,003;

ie –1/2 угла входа КВЛ 18º;

cstern – форма кормы (V-шп = -10; норм. = 0; U-шп. = +10) 0;

Awind – площадь парусности 445,50 м2
;

CXwind – коэффициент сопротивления воздуха (0,8-1) 0,80;

Vwind – скорость ветра (нормально 2,5 м/с) 2,5 м/с.

Данных Abt, hb, d для данного проекта нет;

S – берется из предыдущей курсовой работы;

ie –данные снимаются с теоретического чертежа, при его отсутствии эту величину приближенно можно вычислить по формуле

ie = 1 + 89 exp [-(L/B)0,80856
x (1-α)0,30484
x (1-φ-0,0225 x lcb)0,6367
x (LR
/B)0,34574
x (100 V/L3
)0,16302
];

LR
= L x (1-φ + 0,006 x lcb/(4φ-1));

φ = V Ω L – коэффициент продольной полноты;

cstern – данные снимаются с теоретического чертежа;

Awind – берется из предыдущей курсовой работы или приближенно вычисляется по формуле Awind = B2
;

Смоченная поверхность выступающих частей:

Arud1 – руль за рудерпостом 0,00 м2;

Arud2 – балансирный руль 10,26 м2;

Arud3 – полубалансирный руль 0,00 м2;

Awb – кронштейн гребного вала 0,00 м2
;

Arh – пятка руля 0,00 м2
;

Awt – свободный гребной вал вне корпуса 0,00 м2
;

Awh – обтекатель гребного вала 2,14 м2
;

Aw – гребной вал 0,00 м2
;

Af – гидродинамический успокоитель качки 0,00 м2
;

Adome – домы 0,00 м2
;

Askiel – скуловые кили 0,00 м2
.

Тип и расположение привода выбираем по правилам российского морского регистра судоходства.

Площадь руля F назначают, пользуясь зависимомтью:

F = L T / A

A – коэффициент, который выбирается в зависимости от типа судна в следующих пределах: 40-70 для грузовых транспортных судов.

λ = h / bcp
= h2
/ F – относительное удлинение руля;

Arh, Awh – данные снимаются с теоретического чертежа.

Константы:

g – ускорение свободного падения 9,81 м/c2
;

rho – плотность воды 1025 кг/м3
;

nue – коэффициент кинематической вязкости воды 1,188x10-6 м2
/c;

rho2 – плотность воздуха 1,225 кг/м3
.

Полное сопротивление судна

RT
= CT
(ρ V2
/ 2) Ω = CT
Fr2
(ρ g Ω L )/ 2;

Ω – смоченная поверхность судна.

Буксировочная мощность:

PE
= RT
V.

Коэффициент полного сопротивления:

CT
= CV
+ CW
+ CTR
+ CA

Коэффициент вязкостного сопротивления:

CV
= CF
0
(I + K)

CF
0
= 0,075 / (lg R - 2)2
- коэффициент сопротивления трения эквивалентной пластины.

Параметр формы (I + K) определяется по формуле:

(I + K) = C13
[0,93 + C12
(B / LR
)0,92497
x (0,95 – φ + 0,0225 lcb)0,6906
];

C13
– коэффициент, учитывающий влияние формы кормовой оконечности на вязкостную составляющую сопротивления.

C13
= 1 + 0,003 Cкормы

Значение коэффициента Cкормы

Тип кормовой оконечности	Cкормы
С V-образными шпангоутами	-10
С обычными обводами	0
С U-образными шпангоутами и бульбом	10

Коэффициент C12
определяется по формуле:

C12
= (T / L)0,2228446
, если T / L > 0,05;

C12
= 48,20 (T / L – 0,02)2,078
+ 0,479948, если 0,02 ≤ T / L ≤ 0,05;

C12
= 0,479948, если T / L < 0,02.

Коэффициент волнового сопротивления:

CW
= A Fr-2
exp[ml
Fr-0,9
+ C15
φ2
exp(-0,1 Fr-2
) cos (λ Fr-2
)];

A = 2 C1
C2
C3
δ B T / Ω;

C1
= 2223105 C7
3,78613
(T / B)1,07961
(90 - iK
)-1,37565
;

C7
= 0,229577 (B / L)0,33333
, если B / L < 0,11;

C7
= B / L, если 0,11 ≤ B / L ≤ 0,25;

C7
= 0,5 - 0,0625 (L / B), если B / L > 0,25;

C2
– коэффициент, учитывающий влияние носового бульба на волновое сопротивление:

C2
= exp (-1,89 √ C3
);

C3
= 0,56 ABT
1,5
/ [B T (0,31 √( ABT
+ TF
- hB
))];

ABT
– площадь поперечного сечения бульба на носовом перпендикуляре;

hB
– отстояние ЦТ этого сечения от линии киля;

TF
- осадка на носовом перпендикуляре;

C5
– коэффициент, учитывающий влияние транцевой кормы на волновое сопротивление:

C5
= 1 – 0,8 AT
/ ( B T β);

AT
– площадь поперечного сечения погруженной части транца при нулевой скорости;

m1
= 0,0140407 ( L / T) – 1,75254 (V1/3
/ L) – 4,79323 (B / L) – C16
;

C16
= 8,07981 φ – 13,8673 φ2
+ 6,984388 φ3
, если φ > 0,80;

C16
= 1,73014 – 0,7067 φ, если φ > 0,80;

C15
= -1,69385, если L3
/ V < 512;

C15
= 0, если L3
/ V > 172715
;

C15
= -1,69385 + (L / V1/3
-8,0) / 2,36, если 512 < L3
/ V < 172715
;

λ – коэффициент, характеризующий волнообразующую длину λL:

λ = 1,446 φ – 0,03 (L/B), если L / B < 12;

λ = 1,446 φ – 0,36, если L / B > 12.

Коэффициент сопротивления транцевой кормы:

CTR
= 0,2 (1-0,2 FrT
) AT
/ Ω, если FrT
< 5;

FrT
= Fr √ (L B (1 + α) / 2A);

CTR
= 0, если FrT
≥ 5;

Расчет сопротивления трения:

Rf = ρ V2
CF
0
(1 + K1) Ω / 2000 (кН);

Расчет сопротивления воздуха:

Rwind = ρA / 2 (V + Vwind)2
Cxwind Awind / 1000 (кН);

ρA = 1,226 кг/м3
– плотность воздуха.

Расчет сопротивления модели:

Ra = (ρ / 2) V2
Ω C / 1000 (кН);

C = 0,006 (LKWL
+ 100)-0,16 – 0,00205 + 0,003 √( LKWL
/ 7,5) δ4
C2
(0,04 – C4
);

C4
= 0,04, если Tfp/LKWL
> 0,04;

C4
= Tfp/LKWL
, если Tfp/LKWL
< 0,04.

Расчет сопротивления транца:

Rtr = (ρ / 2) V2
Ω CTR
/ 1000 (кН);

Расчет сопротивления выступающих частей:

Rapp = ((ρ / 2) V2
Sapp (1 + k2)eq CF
0
) + ρ V2
3,14 d2
Cbto)/ 1000 (кН);

Sapp – сумма смоченных поверхностей выступающих частей;

(1 + k2)eq = C1
/ Sapp, если Sapp > 0;

(1 + k2)eq = 0, если Sapp = 0.

Расчет волнового сопротивления:

RW
= C1
C2
C3
V ρ g exp [m1
Fr-0,9
+ C15
φ2
exp(-0,1 Fr-2
) cos (λ Fr-2
)] (кН)

Расчет сопротивления носового бульба:

Rb = 0,11 exp (-3 P B-2
) Fni3
Abt
1,5
g ρ / (1 + Fni2
) / 1000 (кН);

PB = 0,56 √Abt
/ Tfp
– 1,5 hb;

Fni = V / (g (Tfp
– 1,5 hb – 0,25 √ Abt
)) + 0,15 V2

Расчет суммарного сопротивления:

R = Rf + Rapp + Rw + Rb + Rtr + Ra + Rwind

Расчет произведен с использованием программы "Microsoft Excel", результаты представлены ниже в табличной форме.

РАСЧЕТ СОПРОТИВЛЕНИЯ ВОДЫ ДВИЖЕНИЯ СУДНА ПО HOLTROP (ГОЛЛАНДСКИЙ ОПЫТОВЫЙ БАССЕЙН)

Судно: Сухогруз.

ВВОД ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ДЛЯ РАСЧЕТА:
	главные характеристики судна-проекта
Lpp - длина между перпендикулярами .					110,00	m
Lwl - длина по KWL			114,58	m
B - ширина на миделе			18,33	m
Tap - осадка в корме			7,05	m
Tfp - осадка в носу			7,05	m
V - объемное водоизмещение				8558,40	m**3
lcb - абциcса центра величины в % от (Lwl/2)					-0,07	%
cm - к-т полноты мидельшпангоута				0,966
cwp - к-т полноты ватерлинии				0,728
v - расчетная скорость			15,00	узлов
	дополнительные данные
Abt - пл. сечения носового бульба на шп. 0					0,00	m**2
hb - возвышение ЦТ площади сечения бульба					0,00	m
S - смоченная поверхность (			2528,55	m**2)	2620	m**2
At - смоченная поверхность транца				0,00	m**2
d - диаметр туннеля подруливающего устройства ....					0,00	m
Cbto - к-т сопр. подр. устройства (0,003 - 0,012)					0,003
ie - 1/2 угла входа KWL (			12,139	°)	18,00	°
cstern - форма кормы (V-шп=-10;норм=0;U-шп=+10)					0,0
Awind - площадь парусности (			335,99	m**2)	445,50	m**2
CXwind - к-т сопротивления воздуха (0.8 - 1)					0,80
Vwind - скорость ветра (нормально=2.5 m/s)					2,50	m/с
смоченная поверхность выступаюших частей
Arud1 - руль за рудерпостом				0,00	m**2
Arud2 - балансирный руль			10,26	m**2
Arud3 - полубалансирный руль				0,00	m**2
Awb - кронштейн гребного вала				0,00	m**2
Arh - пятка руля		0,00	m**2
Awt - свободный гребный вал вне корпуса					0,00	m**2
Awh - обтекатель гребного вала				0,00	m**2
Aw - вал		0,00	m**2
Af - гидродин. успокоители качки				0,00	m**2
Adome - домы		0,00	m**2
Askiel - скуловые кили			12,00	m**2
	константы
g - ускорение свободного падения				9,81	m/с**2
rho - плотность воды			1025,9	кг/m**3
nue - к-т кинематической вязкости воды					1,19E-06	m**2/с
rho2 - плотность воздуха			1,225	кг/m**3
РАСЧЕТ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ВЕЛИЧИН
(на печать не выводятся)
**********************************************************************
Tm .......	7,05	1.5*Arud1 ..........		0,00
Cb .......	0,578	1.4*Arud2 ..........		14,36
Cp .......	0,5983	2.8*Arud3 ..........		0,00
Lr .......	45,809	3*Awb ..............		0,00
C12 ......	0,5448	1.75*Arh ...........		0,00
C13 ......	1,000	3*Awt ..............		0,00
1+k1 .....	1,145	2*Awh ..............		0,00
Sapp .....	22,26	3*Aw ...............		0,00
(1+k2)eq .	1,40	2.8*Af .............		0,00
B/L ......	0,1600	2.7*Adome ..........		0,00
C7 .......	0,1600	1.4*Askiel .........		16,80
C1 .......	2,140	Asumme .............		31,16
C3 .......	0,00000
C2 .......	1,0000
C5 .......	1,0000	C16 ......	1,3660	m1 ......	-2,2174
L/B ......	6,251	L**3/V ..	176	C15 .....	-1,69385
PB .......	0,0000	Lambda ..	0,6777	d .......	-0,9
CA .......	0,000492	Tfp/L ...	0,062	C4 ......	0,040
v (kn)	v (m/s)	Rn	CF	Rf (kN)	Rapp (kN)	Fn
8,00	4,11	3,97E+08	0,001723	44,81	0,47	0,123
9,00	4,63	4,46E+08	0,001696	55,84	0,58	0,138
10,00	5,14	4,96E+08	0,001673	68,00	0,71	0,153
11,00	5,65	5,45E+08	0,001653	81,27	0,84	0,169
12,00	6,17	5,95E+08	0,001634	95,64	0,99	0,184
13,00	6,68	6,44E+08	0,001618	111,11	1,15	0,199
14,00	7,20	6,94E+08	0,001602	127,65	1,33	0,215
15,00	7,71	7,44E+08	0,001588	145,26	1,51	0,230
16,00	8,22	7,93E+08	0,001576	163,93	1,70	0,245
17,00	8,74	8,43E+08	0,001564	183,66	1,91	0,261
18,00	9,25	8,92E+08	0,001552	204,44	2,12	0,276
19,00	9,77	9,42E+08	0,001542	226,25	2,35	0,291
20,00	10,28	9,91E+08	0,001532	249,10	2,59	0,307
21,00	10,79	1,04E+09	0,001523	272,98	2,84	0,322
22,00	11,31	1,09E+09	0,001514	297,87	3,10	0,337
v (kn)	m2	Rw (kN)	Fni	Rb (kN)	Fnt	c6
8,00	-0,00079	0,08	0,4856	0,000	0,000	0,20
9,00	-0,00317	0,35	0,5438	0,000	0,000	0,20
10,00	-0,00861	1,15	0,6011	0,000	0,000	0,20
11,00	-0,01802	3,05	0,6575	0,000	0,000	0,20
12,00	-0,03160	6,93	0,7129	0,000	0,000	0,20
13,00	-0,04892	14,39	0,7672	0,000	0,000	0,20
14,00	-0,06919	27,23	0,8204	0,000	0,000	0,20
15,00	-0,09153	40,90	0,8726	0,000	0,000	0,20
16,00	-0,11509	69,36	0,9235	0,000	0,000	0,20
17,00	-0,13913	122,15	0,9732	0,000	0,000	0,20
18,00	-0,16312	181,41	1,0217	0,000	0,000	0,20
19,00	-0,18662	225,87	1,0690	0,000	0,000	0,20
20,00	-0,20934	263,17	1,1149	0,000	0,000	0,20
21,00	-0,23110	314,58	1,1597	0,000	0,000	0,20
22,00	-0,25178	398,82	1,2031	0,000	0,000	0,20
	РАСЧЕТ СОПРОТИВЛЕНИЯ ВОДЫ ДВИЖЕНИЮ СУДНА
РЕЗУЛЬТАТЫ:
**********************************************************************
	составляющие сопротивления воды и воздуха
трения	выступ. ч.	волнов.	нос.бульба	транца	модель	воздуха
Rf (kH)	Rapp (kH)	Rw (kH)	Rb (kH)	Rtr (kH)	Ra (kH)	Rwind(kH)
44,81	0,47	0,08	0,00	0,00	11,17	9,54
55,84	0,58	0,35	0,00	0,00	14,14	11,08
68,00	0,71	1,15	0,00	0,00	17,45	12,74
81,27	0,84	3,05	0,00	0,00	21,12	14,51
95,64	0,99	6,93	0,00	0,00	25,13	16,40
111,11	1,15	14,39	0,00	0,00	29,49	18,40
127,65	1,33	27,23	0,00	0,00	34,21	20,52
145,26	1,51	40,90	0,00	0,00	39,27	22,76
163,93	1,70	69,36	0,00	0,00	44,68	25,10
183,66	1,91	122,15	0,00	0,00	50,44	27,57
204,44	2,12	181,41	0,00	0,00	56,55	30,15
226,25	2,35	225,87	0,00	0,00	63,00	32,84
249,10	2,59	263,17	0,00	0,00	69,81	35,65
272,98	2,84	314,58	0,00	0,00	76,97	38,58
297,87	3,10	398,82	0,00	0,00	84,47	41,62
	суммарное сопротивление и буксировочная мощность
	v (узл)	v (m/с)	Fn	R (kН)	Pe (kВ)
8,00	4,11	0,123	66	272
9,00	4,63	0,138	82	379
10,00	5,14	0,153	100	514
11,00	5,65	0,169	121	683
12,00	6,17	0,184	145	895
13,00	6,68	0,199	175	1166
14,00	7,20	0,215	211	1518
15,00	7,71	0,230	250	1925
16,00	8,22	0,245	305	2507
17,00	8,74	0,261	386	3370
18,00	9,25	0,276	475	4392
19,00	9,77	0,291	550	5374
20,00	10,28	0,307	620	6377
21,00	10,79	0,322	706	7620
22,00	11,31	0,337	826	9339

По данным таблиц построим диаграммы:

-сопротивления воды движению судна;

-составляющие полного сопротивления судна от скорости;

-буксировочной мощности.

2. Расчеты сопротивления воды движению судна по данным испытаний систематических серий моделей судов.

Для расчета сопротивления воды движению судна используем серию универсальных среднескоростных судов (учебное пособие, Л. С. Артюшков). Результаты испытаний моделей этой серии используются для расчета сопротивления и буксировочной мощности универсальных сухогрузных судов, среднетоннажных танкеров и судов для навалочных грузов. Основные геометрические характеристики моделей серии:

-коэффициент общей полноты δ = 0,60…0,80

-отношение главных размерений L/B = 7,3; B / T = 2,5;

-форма носовой оконечности V–образная и U–образная.

Все модели имели длину 7 метров.

Коэффициент остаточного сопротивления для этой серии определяется по выражению

Cr
= Cr0
kl
kB/T
aB/T
kV

Коэффициент Cr
0
снимается с основной диаграммы серии как функция коэффициента общей полноты для соответствующих значений чисел Фруда. Коэффициент влияния относительной длины kl
= al
/ al
0
вычисляется как отношение значений al
, снимаемых с диаграммы соответственно для заданного значения относительной длины l судна и стандартого значения l0
для моделей этой серии, определяемого как функция коэффициента общей полноты.

Коэффициенты kB
/
T
и aB
/
T
, произведение которых учитывает влияние отличия заданного значения B/T от принятого в серии B/T = 2,5, определяется с диаграммы.

Коэффициент kV
вводится только для учета влияния V–образной формы носовых шпангоутов на остаточное сопротивление. Значения этого коэффициента определяются в функции от δ и числа Фруда с диаграммы.

Расчет произведен с использованием программы "Microsoft Excel", результаты представлены ниже в табличной форме.

РАСЧЕТ СОПРОТИВЛЕНИЯ ВОДЫ ПО 60-Й СЕРИИ

ПРОЕКТ: СУХОГРУЗ

ограничения:		одновинтовые суда
5.5 =< Lpp/B =< 8.5
2.5 =< B/T =< 3.5
0.6 =< cb =< 0.8
-2.48 =< xb =< 3.51
исходные данные:
длина между перпендикулярами, м					Lpp=	110,00	м
ширина судна на миделе, м				B=	18,33	м
средняя осадка, м			T=	7,05	м
коэффициент общей полноты				cb=	0,6
абсцисса ЦВ, в % от Lpp			(реком.:	-1,94	)	xb=	-0,07	%
длина по ватерлинии, м			(реком.:	111,87	)	Lwl=	114,58	м
расчетная скорость, уз			Vs=	15,00	узл.
смоченная поверхность, м2			(реком.:	2596	)	S=	2620	м2
корреляционный к-т			(реком.:	0,0003	)	Ca=	0,00030
к-т выступ. частей			(реком.:	0,00015	)	Capp=	0,00080
кинематическая вязкость воды				ny=	1,1E-06	м2/с
плотность воды		roh=	1,025	т/м3
Lpp/B=	6,0	B/T=	2,6	U=	0,774
РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА:
Vs, узл.	11,00	12,00	13,00	14,00	15,00	16,00
V, м/c	5,66	6,17	6,69	7,20	7,72	8,23
Fr	0,169	0,184	0,199	0,215	0,230	0,245
U	0,568	0,619	0,671	0,723	0,774	0,826
Y400	-0,975	-1,012	-1,001	-0,972	-1,016	-1,073
CRT400	9,22	8,91	9,01	9,25	8,88	8,40
CT400	0,0027	0,0026	0,0026	0,0027	0,0026	0,0024
U400	0,5454	0,5950	0,6445	0,6941	0,7437	0,7933
CFo400	0,0016	0,0016	0,0016	0,0016	0,0016	0,0016
CR	0,0006	0,0005	0,0006	0,0007	0,0006	0,0005
Rn	5,7E+08	6,2E+08	6,7E+08	7,2E+08	7,7E+08	8,2E+08
CFo	0,0011	0,0011	0,0011	0,0011	0,0011	0,0010
CT	0,0028	0,0027	0,0028	0,0028	0,0027	0,0026
Rt,кН	121	139	166	197	219	237
Pe,кВт	682	860	1108	1422	1687	1948

Сравним эти два способа по диаграмме.

3.

Подбор элементов гребного винта для скорости хода 13 - 15 узлов при заданном диаметре по теоретическому чертежу.

3.1 Определение коэффициентов взаимодействия

Одновинтовое морское сухогрузное судно

При практических расчетах используется следующая эмпирическая формула

L, B, T - длина, ширина и осадка судна

Е - высота оси ГВ над ОП

D - диаметр винта

j - коэффициент продольной полноты

q1 - коэффициент, учитывающий форму кормы;

f1 - угол наклона образующей лопасти

Коэффициент засасывания транспортных одновитновых судов вычисляется

по формуле

Тогда коэффициент попутного потока равен

q2
- коэффициент учитывающий форму руля

q2
=0.7…0.9 - для обтекаемого

q2
=0.9…1.05 - для пластинчатого

Для расчета принимаем:			q2 =	0,9
Тогда:
t=	0,192214
Для морских судов может также использоваться формула Папмеля:
где
х=1 для средних винтов; х=2 для бортовых винтов.
х=	1
V - водоизмещение судна, м3 ;				V=	8558	м3
D - диаметр винта, м;			D=	4,94	м
d - коэффициент общей полноты;
Dy - поправка на влияние числа Фруда (только при Fr>=0.2)
0,235
0,003
Тогда
=	0,1904
t=	0,17136
Характерными для одновинтовых сухогрузных судов являются
следующие коэффициенты взаимодействия:
С пластинчатым рулем:			С обтекаемым рулем:
=	0.20-0.22		=	0.24-0.26
t=	0.17-0.19		t=	0.15-0.17
В дальнейших расчетах принимаем:
=	0,213572
t=	0,192214
i1 - коэффициент влияния неравномерности поля скоростей на упор;
i2 - коэффициент влияния неравномерности поля скоростей на момент;
Теоренические и экспериментальные исследования показали, что величина
коэффициентов i1 i2 для обычных судов должна быть близка к 1.
В расчетах принимаем:
i1 =	1
i2 =	1

3.
2
Выбор расчетной диаграммы

Для выбора расчетной диаграммы назначим число лопастей равным 3
(для морских судов 3-6).
Величина дискового отношения, обеспечивающего отсутствие развитой кавитации,
определится по формуле:
0,466199
где	371,39	кН		- упор винта при расчетной скорости
R=	250	кН		- сопротивление движению судна при расчетной
скорости
zp =	1	- число гребных винтов
t=	0,1922	- коэффициент засасывания
146,08	кПа		- разность давления на оси ГВ и давления
насыщенных паров
D=	4,935	м	- диаметр гребного винта
z=	3	- количество лопастей ГВ
Минимально необходимое дисковое отношение, обеспечивающее прочность лопасти
при заданной относительной толщине лопасти в самом широком месте (r=0,6R)
определяется по формуле:
0,326016
где
0,2	- относительный диаметр ступицы ГВ
m=	1,15	- коэффициент учитывающий характер нагрузки
зад =	0,085	- задаваемая относительная толщина лопасти ГВ
sдоп =	60000	кПа		- допускаемые напряжения материала лопасти ГВ
(латунь ЛМцЖ55-3-1)
Для расчета принимаем наиболшее, округденное до ближайшего, для которого
построены диаграммы, из полученных значений дискового отношения.
qрасч =	0,5
при	z=	3

4. Расчет гребного винта для оценки потребной мощности и оптимальной частоты вращения. Подбор СЭУ

Для расчета примем следующие значения диаметра винта и скорости.

D=4,94 м

V=15 уз

Расчет выполниим в расчетной форме

Таблица 2

Приведенное сопротивление:					R*, кН	300,0
Полезная тяга:		Ре, кН	300,0
Скорость судна:		V, м/с	7,7
Поступательная скорость винта:					Vp, м/с	6,1
Коэффициент упора диаметра:					kd'	1,75
По диаграммам
-	относительная поступь:				p	0,640
-	шаговое отношение:				H/D	0,630
-	КПД свободного винта:				p	0,675
Пропульситвный коэффициент:						0,4
Потребная мощность двигателя:					Ne, кВт	5532,4
Опримальная частотавращения:					n, об/мин	118,1

где

R*=1,2R

Pe=R*/zp

V=0,514Vs

Vp=V(1-y)

kd'=VpD(r/P)^(1/2)

h=i(1-t)/(1-y)hp

Ne=PeV/(zp*h*hñýó)

hñýó=

nопт=60Vp/(lp*D*a)

а=0,974

y

0,2

0,3

0,5

0,975

а

- определяется по таблице:

0,975

0,97

0,96

По полученным згачениям оплтмальной потребляемой мощьности и частоты оборотов

подбираем малооборотный дизель:

kWmin^-1MassLBHr

6195450112000905032004500

Firma -производитель / разработчик

Typ -тип двигателя

kW -мощность 100% в кВт

min-1 -обороты в минуту

Mass -масса сухого двигателя в кг

L -длина двигателя максимальная в мм

B -ширина у основание (фундамент) в мм

Hr -высота ремонтная или двигателя (как дано в

каталогах) отчитана от середины оси вала в мм

5. Определение параметров гребного винта, обеспечивающего наибольшую скорость хода судна

Расчёт гребного винта представлен в таблице 3

Расчёт гребного винта, обеспечивающего наибольшую скорость хода судна

Таблица 3

1	Скорость судна	Vs	уз	12	13	14	15	16
2	Скорость воды в диске ГВ	Vp	м/с	4,85	5,25	5,66	6,06	6,47
3	Тяга винта	Pe	кгс	17737	21407	25810	30581	37309
4	Упор винта	P	кгс	21958	26501	31952	37858	46187
5	Число оборотов ГВ	n	с-1	1,88	1,88	1,88	1,88	1,88
6	Испр. значение упора	P`	кгс	21958	26501	31952	37858	46187
7	Коэфф-т числа оборотов	k`н	0,93	0,96	0,99	1,01	1,03
8	Относит. поступь (с диаг.)	p `	0,57	0,585	0,605	0,63	0,645
9	Испр. значение p`	p	0,555	0,570	0,589	0,614	0,628
10	Оптимальный диаметр ГВ	D	м	4,66	4,92	5,12	5,27	5,49
11	Коэфф-т упора	K1	0,128	0,124	0,127	0,134	0,139
12	КПД ГВ	p	0,672	0,679	0,686	0,695	0,7
13	Шаговое отношение	H/D	0,74	0,77	0,78	0,81	0,825
14	Коэфф-т влияния корпуса	к	1,027	1,027	1,027	1,027	1,027
15	Пропульсивный коэфф-т		0,670	0,677	0,683	0,692	0,697
16	Потребная мощность двиг.	Ne	лс	2179	2819	3623	4540	5866
17	Потребная мощность двиг.	Ne	кВт	2960	3830	4923	6168	7970
где:
) y ( - 1 s V p V 514 , 0 =	скорость воды в диске гребного винта
		-	коэффициент попутного потока
=	0,214
Rx Pe = p z
	тяга гребного винта
	Zp-	количество ГВ			Zp=1
Rx	принимается равным рассчитанному в пункте 4 для
максимальной осадки
Pe = - 1 P t
	упор ГВ
	t	-	коэффициент засасывания
	t	=	0,192
V = p K' H 4 P' r n
	коэффициент числа оборотов
a p l ' p l =
	исправленное значение относительной поступи
	a	=	0,974
p = V p n l D 4 2 D n P' r = 1 K w - - 1 1 t h k = i к h р h h = в h
	оптимальный диаметр ГВ, для данной скорости хода
	коэффициент упора
	коэффициент влияния корпуса
	i=1
	пропульсивный коэффициент
	в -КПД валопровода=0,97
= Ne h 75 V Pe
	потребная мощность двигателя
По результатам расчётов строятся графические зависимости:
f=D(Vs), f=H/D(Vs), f=Ne(Vs), f=(Vs) представленнные на рисунке 2 и 2а.
По ним определяется максимально возможная скорость и оптимальные для неё
значения D, H/D, 
Vsmax =	15,16	уз
D=	5,357	м
H/D=	0,792
=	0,692
p =	0,616

6. Расчёт и построение контуров и профилей сечений лопастей гребного винта

Для расчёта спрямлённого контура и распределения толщины лопасти необходимо предварительно определить максимальную ширину лопасти

При
z=	3
расч =	0,5
bmax=0,2589D=	1,398	м
D=	5,4	м

Результаты расчёта спрямлённого контура и распределения толщин приведены в таблице 4

Таблица 4.Спрямлённый контур и распределение толщин лопасти

r/R	От основной	От основной	Полная ширина	Наибольшая	Отстояние наиб.
линии до вых.	линии до вход.	лопасти b, м	толщина сече-	толщины сеч-я
кромки x2 , м	кромки x1 , м	ний e, м	от вход. кр. с, м
0,2	0,408	0,656	1,064	0,198	0,372
0,3	0,466	0,736	1,202	0,175	0,421
0,4	0,521	0,787	1,309	0,152	0,458
0,5	0,570	0,805	1,375	0,130	0,488
0,6	0,614	0,784	1,398	0,107	0,544
0,7	0,653	0,719	1,371	0,084	0,607
0,8	0,676	0,582	1,258	0,062	0,603
0,9	0,657	0,354	1,011	0,039	0,506
0,95	0,596	0,165	0,761	0,028	0,381
1	0,282	-	-	0,016	-

Для построения контуров сечений лопасти ГВ на различных радиусах необходимо знать их ординаты. Они представлены в таблице 5

Ординаты контуров сечений лопасти ГВ на различных радиусах

Расстояние от ординаты с наибольшей толщиной (ОНТ)
От ОНТ к выходящей кромке в %						От ОНТ к входящей кромке в %
r/R	100	80	60	40	20	20	40	60	80	90	95	100
Ординаты	0,2	-	105,4	143,6	171,7	190,6	194,9	186,8	171,9	147,0	127,2	112,6	-
засасывающ.	0,3	-	89,1	125,3	151,9	169,4	172,2	164,5	150,1	126,8	109,6	96,1	-
поверхности	0,4	-	72,6	107,0	131,8	147,7	149,5	142,0	128,4	107,2	91,6	79,5	-
y1 , мм	0,5	-	56,2	88,6	111,6	125,6	127,1	119,8	106,7	87,7	73,6	63,0	-
0,6	-	43,0	71,8	91,3	103,5	104,9	97,6	84,8	68,0	55,8	46,7	-
0,7	-	33,2	56,4	71,5	81,4	82,2	74,8	63,1	48,0	37,2	29,5	-
0,8	-	25,2	41,7	52,5	59,5	59,7	52,5	42,3	29,7	21,3	15,7	-
0,9	-	17,6	27,2	33,8	37,7	37,7	33,8	27,2	17,6	11,7	9,7	-
Ординаты	0,2	59,3	36,0	21,5	10,8	3,1	0,9	4,5	11,7	26,6	40,1	51,8	79,1
нагнетающ.	0,3	44,4	21,3	10,1	3,0	-	0,1	2,3	8,0	19,0	29,0	38,8	65,7
поверхности	0,4	27,2	9,4	2,3	-	-	-	0,5	4,0	11,9	19,0	27,3	52,5
y2 , мм	0,5	12,6	2,3	-	-	-	-	-	0,9	5,6	11,0	17,2	39,4
0,6	5,5	-	-	-	-	-	-	-	0,9	4,8	9,0	26,2
0,7	-	-	-	-	-	-	-	-	-	0,3	2,1	13,5
0,8	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	4,6
0,9	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-	-

По результатам расчета выполнен чертеж гребного винта на котором отражены:

спрямленный контур винта

нормальный контур винта

прочный профиль винта;

7. Расчёт и построение паспортной диаграммы

Паспортная диаграмма является одной из главных характеристик ГВ. С её помощью определяется рабочая область ГВ.

Для заданных значений D, H/D, z, Q, h, lp определяем: K1
, K2
, Ne, P

Расчёт паспортной диаграммы представлен в таблице 6

Известно:	D=	5,40	м	Известно:
H/D=	0,792
qрасч =	0,50
h=	0,692
Z=	3	лопасти

Расчёт паспортной диаграммы. Tаблицa 6

Относительная поступь р 0,493 0,555 K1 =f(р, H/D) 0,167 0,149 0 =f(p,H/D) 0,55 0,603 Коэфф. числа оборотов K2 0,024 0,022 Число оборотов, n об/сек 1,50 1,69 1,88 2,06 1,50 1,69 1,88 2,06 Упор ГВ, P кг 33388 42257 52169 63124 29789 37702 46546 56320 Мощность, Ne лс 3355 4777 6553 8722 3075 4379 6007 7995 Vр скорость воды в диске ГВ м/с 3,99 4,49 4,99 5,49 4,49 5,05 5,62 6,18 Vs уз 9,88 11,11 12,35 13,58 11,06 12,45 13,83 15,21
Относительная поступь lр	0,616				0,678
K1 =f(lр, H/D)	0,132				0,11
h0=f(lp,H/D)	0,656				0,683
Коэфф. числа оборотов K2	0,02				0,017
Число оборотов, n	об/сек	1,50	1,69	1,88	2,06	1,50	1,69	1,88	2,06
Упор ГВ, P	кг	26391	33400	41235	49895	21992	27834	34363	41579
Мощность, Ne	лс	2796	3981	5461	7268	2376	3384	4642	6178
Vр скорость воды в диске ГВ	м/с	4,99	5,62	6,24	6,86	5,49	6,18	6,86	7,55
Vs	уз	12,29	13,83	15,37	16,90	13,52	15,21	16,90	18,59

Расчёт производится по формулам

По результатам расчёта строится паспортная диаграмма ГВ, представленная на рисунке 3. На ней также строятся линии располагаемой тяги, сопротивления, требуемой мощности и кривая ограничительной характеристики

Крутящий момент

35503м

Использованная литература

1. Войткунский Я. И. Сопротивление движению судов. Л., 1964.

2. Цуренко Ю. И. Лекции по теории корабля., 2003.

3. Дубровин О. В. Расчет буксировочной мощности по прототипу. Л., 1960.

4. Басин А. М., Миниович И. Я. Теория и расчет гребных винтов. ГИЗ Судпром, Л., 1963.

5. Дорогостайский Д. В., Жученко М. М., Мальцев Н. Я. Теория и устройство судна. Л., Судостроение, 1976.