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*с24;

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


«Астраханский государственный технический университет» Кафедра СиЭКМТ Курсовая работа по дисц

Больше работ по теме:

КОНТАКТНЫЙ EMAIL: [email protected]

Скачать реферат © 2017 | Пользовательское соглашение

Скачать      Реферат

ПРОФЕССИОНАЛЬНАЯ ПОМОЩЬ СТУДЕНТАМ