Расчёт гребного винта танкера с водоизмещением 2706 тонн
«Астраханский государственный технический университет»
Кафедра СиЭКМТ
Курсовая работа
по дисциплине «Теория устройства судна»
на тему «Расчёт гребного винта танкера с водоизмещением 2706 тонн»
Выполнил: студент группы ДТУОб-21 Синягин С.
Астрахань 2014
Содержание
Введение
. Расчёт буксировочного сопротивления и буксировочной мощности
. Выбор главного судового движителя
. Расчёт гребного винта
Заключение
Введение
В данном курсовом проекте проводятся расчеты судовых движителей, а также выполняется расчет гребного винта. Для этого используются все знания, полученные за курс «Теория устройства судна».
Целью курсового проекта является рассчёт и выбор гребного винта посредством оптимального выбора всех его параметров и использования высокого коэффициента полезного действия.
Для достижения поставленной цели используется расчёт буксировочного сопротивления и буксировочной мощности, с помощью которых станет возможным выбор главного судового движителя, а после и подходящего к нему гребного винта.
буксировочный гребной движитель винт
1. Расчёт буксировочного сопротивления и буксировочной мощности
Методы расчета сопротивления основаны на разделении полного сопротивления по традиционной схеме Фруда:
R=Rт+Rо
где - R - полное сопротивление;т - сопротивление трения;о - остаточное сопротивление.
Используя известную из гидромеханики форму представления сил динамической природы, запишем общую формулу сопротивления:
R=С*r*u*W
где C - коэффициент полного сопротивления;
r - массовая плотность воды, Н*с2/м4;
u - скорость судна, м/с;
W- площадь смоченной поверхности, м2.
Коэффициент полного сопротивления также разделяется на составляющие:
C=CТ+Cо,
где СТ - коэффициент сопротивления трения
Со - коэффициент остаточного сопротивления
Коэффициент сопротивления трения:
CТ=0.455(lgRe)-2.58
где Re - число Рейнольдса;
n - коэффициент кинематической вязкости, м2/с.
Коэффициент кинематической вязкости принимается равным
n= 1.57*10-6 м2/с при температуре морской воды Т=4°С.
Площадь смоченной W поверхности подсчитывается для транспортных судов по формуле С.П. Мурагина:
W=LT[1,36+1.13dB/T]
где -L, B, T - длина, ширина, осадка судна;
d - коэффициент общей полноты.
Расчет остаточного сопротивления Rо основан на использовании материалов серийных испытаний моделей судов в опытовых бассейнах.
Серия быстроходных и среднескоростных судов.
Приближенный метод под таким названием предназначен для определения сопротивления контейнеровозов, универсальных сухогрузных и трейлерных судов, в том числе и с горизонтальным способом грузообработки, а также лихтеровозов. Основные геометрические характеристики рассчитываемых судов не должны выходить за пределы:
? = 0,50 - 0,65; L/B = 4,8 - 7,0;
? = L/V1/3 = 4,35- 7,10; В/Т = 2,0 - 5,0;
Метод может использоваться для одно- и двухвинтовых судов с V-образными либо бульбовыми обводами носовой оконечности.
Коэффициент остаточного сопротивления
Сo = Сo' * kL/B * kB/T;
где Сo'(?, Fr) снимается с графиков в зависимости от формы носовой оконечности.
Коэффициент влияния находится в виде
KL/B = Co'/Co' (L/B°= 5,64)
где Сo по определяется в функции от относительной длины L/B рассчитываемого судна и стандартного в данной серии, для которого L/B = 5,64; коэффициент влияния kB/T - по графику независимо от формы носовой оконечности.
Именно этот метод был выбран для дальнейших расчётов.
Последовательность расчетов сопротивления такова:
. Рассчитываем и записываем в нижнюю часть таблицы постоянные величины расчета для каждого промежуточного значения скорости:
Число Фруда определяем для заданных значений скорости судна ? и длины судна L:
Площадь смоченной поверхности
W=LT[1,36+1,13dB/T]
где -L, B, T - длина, ширина, осадка судна (м);
d - коэффициент общей полноты.
Рассчитываем соотношение длины судна к его ширине: L/B
Рассчитываем соотношение ширины судна к его осадке: B/T
Рассчитываем расчётную относительную длину:
,
Где V-объёмное водоизмещение(из графика)
Рассчитываем коэффициент продольной полноты:
?=?/?,
где ? - коэффициент полноты мидель-шпангоута
. 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:
. В строке 3 рассчитываем значения числа Рейнольдса для полученных значений скорости.
. В строке 4 находим коэффициент сопротивления трения:
Т=0.455(lgRe)-2.58
. В строке 5 по графику находим коэффициент Со'(?,Fr).
. В строке 6 по графику находим коэффициент kL/B(L/B,Fr).
. В строке 7 записываем значения коэффициента kB/T(B/T, Fr), снятые с графика.
12. В строке 8 рассчитывается коэффициент остаточного сопротивления CR в соответствии с формулой:
Со=Co' * kL/B*kB/T
. В строке 9 подсчитывается коэффициент полного сопротивления
C=CТ+Cо
. В строках 10 и 11 подсчитывается буксировочное сопротивление R=0.5Cru2W и буксировочная мощность NR=R*u.
По результатам расчета строятся кривые R(u) и NR(u).
Таблица 1
№ п/пОбозначение расчётных величин.Числовые значения расчётных величин10,210,230,250,270,292, м/с5,86,36,947,4832,853,13,43,63,94CT ?10-3 = 0,455(lgRe)-2,581,841,831,1,781,775Co'(?,Fr) ?10-31,21,21,5236kL/B0,60,70,851,11,57kB/T1,081,091,051,091,138Co ?10-30,7811,342,45,19C ?10-32,622,833,154,26,910, кН587410115128311NR = R? , кВт33646670311172360?=L/V1/3=5,5 L/B=6,43 B/T=2,66 ?=0,658 ?=?/?=0,67 V=2774м3
. Выбор главного судового движителя
Движителем называется преобразователь энергии, предназначенный для создания полезной тяги ТE. Последняя уравновешивает сопротивление R и обеспечивает судну установившееся движение.
По принципу действия судовые движители принято разделять на два типа: активные и гидрореактивные. Первые для создания полезной тяги используют энергию движущихся масс воздуха, вторые - преобразуют энергию механической установки в энергию поступательного движения судна. Для создания полезной тяги эти движители используют реакцию отброшенных масс жидкости. Работа гидрореактивных движителей, как и любых преобразователей энергии, сопровождается непроизводительными потерями, в силу чего их коэффициент полезного действия (КПД) всегда меньше единицы.
Изучив графики R(u) и NR(u) можно сделать вывод, что оптимальной скоростью судна является u=6,3м/с, которой соответствует буксировочная мощность NR=466кВт.
Для нахождения эффективной мощности главного двигателя, требуемого для данного судна используется формула:
NE=NR/?г.д.??вп ??р=466/0,98?0,9?0,7=755кВт;
где: ?г.д.,?вп ,?р=const
Согласно полученной мощности выбирается главный движитель.
Решёно было выбрать голландский двигатель HOTLo63/135 c цилиндровой мощностью 808,82 кВт и числом оборотов в минуту 135.
. Расчёт гребного винта
Гребной винт - движитель, нашедший наибольшее распространение на современных судах всех типов, что объясняется рядом достоинств, присущих ему:
1.Высоким КПД
.Простотой конструкции и небольшой удельной массой
.Слабым реагированием на качку судна
.Отсутствием необходимости изменять форму корпуса при установке движителя.
Для морских транспортных судов обычно КПД винта увеличивается с ростом его диаметра. Это объясняется снижением коэффициента нагрузки при фиксированных значениях упора и скорости движения. Поэтому диаметр винта выбирают максимально возможным из условия его размещения в кормовой оконечности судна. При выборе числа лопастей гребного винта руководствуются соображениями, чтобы лопастная и удвоенная лопастная частоты не совпадали с собственными частотами первых трех тонов колебаний корпуса и основных его конструкций.
В этом случае удается избежать интенсивной вибрации корпуса, вызываемой работой гребного винта. Если информация об указанных частотах отсутствует, для винтов в ДП принимают Zp >4, а для бортовых в зависимости от нагрузки: при KDT>2 (или KNT>1), что соответствует слабонагруженным винтам, берут Zp = 3, для меньших значений этих коэффициентов Zp = 4. Необоснованное увеличение Zp нерационально по двум причинам: возрастает трудоемкость изготовления винта и несколько снижается его КПД. Последнее обстоятельство имеет место в связи с тем, что для обеспечения равного запаса на кавитацию увеличение числа лопастей влечет за собой и увеличение дискового отношения.
Проектирование гребных винтов транспортных судов, как правило, сводится к выбору оптимального винта. При этом он должен обладать необходимой прочностью и удовлетворять условию отсутствия негативных последствий кавитации. В случае, когда требуется обеспечить судну заданную скорость, оптимальность винта означает минимальную мощность механической установки. Если заданы характеристики двигателя, оптимальный винт позволяет судну двигаться с наибольшей скоростью.
Все задачи, связанные с проектированием гребного винта, в том числе и оптимального, эффективно могут решаться с помощью диаграмм для расчета гребных винтов Исходной информацией при этом являются известные геометрические элементы гребного винта: Dmax, Zp, AE/AQ и характеристики взаимодействия WT, t, iQ. Практически все многообразие заданий на проектирование гребных винтов можно свести к четырем основным типам, для каждого из которых используется своя расчетная схема.
Последовательность расчётов гребного винта такова:
.Выписываем начальные условия:
ZP = 4 - количество лопастей
Z = 1 - количество валов
Wt = 0,5?-0,005 - коэффициент попутного потока
t = 0,7Wt - коэффициент засасывания для гребного винта
TE = R - тяга гребного винта
Dmax = 0,7T - максимальный диаметр гребного винта
n = 825об/мин = 13,75об/сек
. Вычисляем дисковое отношение, с помощью которого можно будет выбрать диаграмму для дальнейших расчётов:
? = (1,5 + 0,35ZP) /((p0-p?) ?(Dmax)2) + 0,2/Z;
где: p0=101+10,05T = 146,2кПа - давление в потоке
p?=2,3кПа - давление насыщенных паров воды
? = 0,206
3.Рассчитываем скорость жидкости в диске винта:
?a = ??(1-Wt),
где ? - скорость в м/c
Wt - коэффициент попутного потока
.Рассчитываем упор, создаваемый движителем:
T = TE?(1-t),
где ТE - тяга гребного винта
t - коэффициент засасывания гребного винта
.Рассчитываем коэффициент KNT:
KNT = ?a/n1/2 ? (?/T)1/4,
где n - частота вращения двигателя, об/с
r - массовая плотность воды,
?a - скорость жидкости в винте
Т - упор
. Определяем относительный поступ I по графику
7.Скорректируем относительный поступ:
I' = 1,05?I
.Вычислим оптимальный диаметр гребного винта:
Dopt = ?a/nI'
.Вычисляем коэффициент KT:
KT = T/?n2D4
.По рисунку 4.18 определяем КПД гребного винта ?0(KT,I).
Таблица 2
ВеличинаРазмерностьЧисленное значение?м/c6,3?aм/c4,26TкН57KNT1,076I0.62I'0.65Dopt=D,3,12KTм0,13?00,67
Заключение
В результате расчёта гребного винта мы получили следующие результаты:
v судна = 6,3 м/с
Тип ДГ 6 ДКРН 52/105 2,1 об/с
Диаметр винта 3,12 м
Дисковое отношение 0,206
КПД 0,67
Больше работ по теме:
Предмет: Транспорт, грузоперевозки
Тип работы: Курсовая работа (т)
Новости образования
КОНТАКТНЫЙ EMAIL: [email protected]
Скачать реферат © 2017 | Пользовательское соглашение
ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ