12.3 Предварительный расчёт гребного винта для выбора главного двигателя

При скоростях хода до 30 км/ч для водоизмещающих судов наивысшим КПД обладают гребные винты. Они наиболее просты в конструктивном отношении, поэтому их целесообразно установить на проектируемом судне.

При выборе числа xдвижителей будем руководствоваться прототипо обводами теоретического чертежа и выбираем одновальную установку, т.е.x=1.

Предварительный расчёт ведём в следующей последовательности:

1. Определяем коэффициенты взаимодействия гребного винта с корпусом судна.

Коэффициент попутного потока для винта в ДП: ψ = 0,5хδ – 0,05 = 0,33.

Коэффициент засасывания для винта в ДП: t=0,6ψ(1+0,67ψ)=0,242.

2. Устанавливаем предельный диаметр винта, пользуясь приближенной зависимостью: Dв=0,75Т=4,65 м.

3. Находим необходимый упор Pи расчетную скоростьv_рв диске винта:

кН;

ν_p=ν(1 – ψ) = 3,96м/с.

4.Оцениваем целесообразность применения направляющей насадки для гребного винта.

Оценить целесообразность применения насадки можно с помощью коэффициента нагрузки по упору:

=1,66

т. к. судно будет эксплуатироваться в битых льдах, толщиной до 0,7 м то установка направляющей насадки будет не целесообразна, т.к. она будет забиваться и быстро выйдет из строя.

5. Прежде, чем выбрать расчётную диаграмму, необходимо установить число лопастей и дисковое отношение. Для одновинтовых судов число лопастей должно быть не меньше четырёх, это связано с предотвращением недопустимой вибрации

При выборе дискового отношения Ө необходимо исходить из обеспечения прочности лопасти и предотвращения кавитации.

Из условия прочности:

Ө ≥ =0,25

где - диаметр ступицы винта (=0,17Dв, м);

z– число лопастей;

=0,08-относительная толщина лопасти

m– коэффициент, учитывающий условия работы винта (m=1,15);

[σ] – допускаемое напряжение для винтов транспортных судов; [σ]= 610⁴ кПа.

Из условия отсутствия кавитации:

Ө ≥ =0,234,

где, - давление в потоке на бесконечности;

- погружение оси винта (=T/2=3,12);

- давление насыщенных паров;=2,3 кПа.

После расчёта дисковых отношений выбираем большее Ө=0,4, по нему выбираем расчётную диаграмму с ближайшим большим дисковым отношением.

6. Дальнейший расчёт требуемой мощности и частоты вращения гребного винта производим по алгоритму, приведённом в таблице 12.3 и по выбранной диаграмме.

7. По результатам выполненного расчёта строим зависимости на рисунке 12.2, которые служат для окончательно выбора двигателя.

, которые служат для окончательного выбора двигателя.

Таблица 12. 3 - Расчет элементов винта при выборе энергетической установки

№ п/п	Расчетная величина, размерность	Численные значения
		0,6Dв	0,7Dв	0,8Dв	0,9Dв	Dв	1,1Dв
	Диаметр винта Dв, м	2,79	3,25	3,72	4,185	4,65	5,115
	Коэффициент упора-диаметра	0,74	0,86	0,99	1,11	1,24	1,361
	Относительная поступь (с расчетной диаграммы)	0,37	0,46	0,49	0,51	0,6	0,65
	КПД винта (с расчетной диаграммы)	0,437	0,5	0,52	0,53	0,59	0,61
	Шаговое отношение (с расчетной диаграммы)	0,87	0,92	0,96	0,97	1,02	1,05
	Пропульсивный КПД	0,49	0,566	0,588	0,6	0,67	0,69
	Частота вращения , 1/с	3,84	2,64	2,17	1,85	1,41	1,19
	Расчетная мощность одного главного двигателя , кВт	2462	2151	2069	2029	1823	1763
	Мощность одного главного двигателя с запасом 15 % , кВт; - коэффициент запаса мощности	2831	2474	2379	2333	2096	2027

Двигатель выбираем по каталогам, как ближайший по расчетной мощности и частоте вращения. В качестве двигателей выбраны дизель – редукторный агрегат:

Фирмы Man тип 32/40 с характеристиками: мощность - 2400 кВт; число оборотов на выходе редуктора – 120 об/мин