2. Расчет ГВ

Коэффициенты KDT и KDQ , независящие от частоты вращения гребного винта, используются для определения элементов гребного винта, при задаваемых значениях диаметра гребного винта. Коэффициенты не зависящие от диаметра, используются для определения оптимальных

элементов гребного винта при известных n ном и Ne ном или при задаваемой частоте вращения n.

5. Учёт механических потерь в линии валопровода.

Механические потери в линии валопровода учитывают путём введения в

расчёт КПД валопровода ηвал и КПД передачиηпер от двигателя на гребной вал, включающий редуктор и гидравлическую или электромагнитную муфту.

Рекомендуется принимать следующие значения указанных коэффициентов:

1) КПД валопровода:

-при расположении машинного отделения в средней части корпуса - 0.98;

-при расположения машинного отделения в корме - 0.99;

2)КПД зубчатого редуктора - 0.98;

3)КПД гидравлической или электромагнитной муфты - 0.96.

6.Выбор расчётного режима при проектировании гребных винтов.

Впроцессе эксплуатации судна характеристики его корпуса и гребного винта существенно изменяются. Разрушение лакокрасочного покрытия, коррозия и обрастание подводной поверхности корпуса и лопастей гребного винта, увеличение шероховатости лопастей вследствие механических повреждений и эрозионно-коррозионных процессов в процессе эксплуатации наряду с влиянием метеоусловий приводят к гидродинамическому утяжелению винта. Поэтому важным моментом при проектировании гребных винтов является правильный выбор среднего шага винта, обеспечивающего некоторое предварительное гидродинамическое облегчение и рациональное использование мощности силовой установки в процессе эксплуатации.

Предпринимаемое в практике проектирования гребных винтов предварительное гидродинамическое облегчение, назначается, исходя из

условий предполагаемой эксплуатации судна, его типа, района плавания, типа силовой установки и марки двигателя.

Для судов с дизельной силовой установкой, работающей на гребной винт фиксированного шага, рекомендуется следующий подход к выбору расчётного режима. Проектирование гребного винта должно осуществляться на условия ходовых испытаний судна с чистым корпусом при проектной осадке, на номинальную мощность и частоту вращения nрасч = К n ном ,

где К – коэффициент запаса частоты вращения , что равнозначно, на расчётное значение мощности Ne расч и частоту вращения n = n ном. В этом случае Ne расч определяется из соотношения: Ne расч = Ne ном/К3.

В основу выбора коэффициента запаса по частоте вращения К могут быть положены следующие факторы:

- конструктивный тип судна – условно учитывается коэффициентом полноты δ, при этом предполагается, что суда с δ ≥ 0,74 в основном тихоходные (Ѵs ≤ 15÷16 уз), а суда с δ< 0,74 - быстроходные;

-периодичность докования судна – в соответствии с существующими нормативами для обычных, универсальных и наливных транспортных судов

иряда специализированных судов – 24 месяца; для крупных контейнеровозов, ролкеров, рефрижераторных, пассажирских и ледокольно-транспортных судов класса УЛА – 12 месяцев; условия эксплуатации судна – учитываются путём выбора основного предполагаемого района его эксплуатации в одной из трёх условных зон: тропики, умеренные широты (лето) и северные широты (зима);

-тип и марка главного двигателя.

Значение коэффициента К для дизелей различного типа приведены в табл 2, а для дизелей различных фирм – изготовителей – в табл 3.

Для судов с паротурбинными, газотурбинными и электрическими силовыми установками изменение внешних условий (обрастание корпуса и винта, ветер, волнение) лишь незначительно отражается на параметрах работы, т.к. ПТУ, ГТУ и ЭУ обеспечивают практически полную мощность в достаточно широком диапазоне снижения частоты вращения. Поэтому гидродинамическое утяжеление гребного винта, вызванное воздействием неблагоприятных внешних условий, не оказывает определяющего влияния на выбор расчётного режима гребного вина, как это имеет место у судов с ДВС. Учитывая вышеизложенное, при выборе расчётного режима гребных винтов судов, с ПТУ, ГТУ и ЭУ рекомендуется принимать:

Таблица 3

Рекомендуемые общие значения коэффициента К для известных двигателей

7.Расчет оптимальных элементов гребного винта.

Взависимости от типа задания (курсовая работа или дипломное проектирование) и установленных ранее ограничений по размерам гребного винта расчет оптимальных элементов винта с использованием диаграммы серийных испытаний может быть выполнен по различным расчетным схемам. Ниже будут рассмотрены четыре расчетные схемы, которые могут встретиться при выполнении работы. Все расчеты по приведенным ниже схемам рекомендуется производить в табличной форме.

7.1.Расчет гребного винта, обеспечивающего наибольшую скорость судна при заданной мощности и частоте вращения двигателя (курсовая

работа).

Расчет исходных данных для определения оптимальных элементов гребного винта, обеспечивающего наибольшую скорость хода судна, производят по таблице 4, при заполнении которой необходимо руководствоваться следующими рекомендациями:

1.В нижнюю часть таблицы вносят указанные в задании и определенные ранее значения ωT, t, i, ηk, ηвал, ηпер, Ne ном, n ном, Zp, а так же найденное ранее значение Ne расч.

2.В строку 1 таблицы заносят 5-6 значений скорости судна, которые принимают в диапазоне (0,7÷1,2) .

3.В строку 3 таблицы заносят значение вспомогательного коэффициента мощности – частоты вращения KNQ, причём значение Nр в знаменателе должно соответствовать принятому значению Ne расч.

4.С выбранной расчётной диаграммы KQ - по рассчитанным значениям

KNQ на линии KNQ opt снимают значения , H/D и ηo и заносят их в строки 4, 5, 6.

5.Если найденные значения D в строке 7 в каких либо столбцах превышают значение Dпред более, чем на 5 %, то расчёт в этих столбцах прекращается и производится далее по форме таблицы 5.

Таблица 4 Расчет исходных данных для определения скорости хода и элементов

винта при ограниченном диаметре

По результатам выполненного расчёта, строят графики

(Ne , , H/D, D) = f( ) и находят значения указанных элементов гребного винта и скорости судна для заданной номинальной

мощности так, как показано на рисунке 7 (если в задании указана длительная эксплуатационная мощность, то номинальная мощность находится в соответствии с указаниями подраздела 1.3).

7.2. Расчёт гребного винта, обеспечивающего наибольшую скорость судна, при заданных мощности и частоте вращения и ограниченном

диаметре.

В расчёт исходных данных для определения оптимальных элементов гребного винта, обеспечивающего наибольшую скорость судна при заданной мощности, частоте вращения и ограниченном диаметре винта, производят по таблице 5, при заполнении которой, необходимо руководствоваться следующими рекомендациями:

1. В нижнюю часть таблицы вносят постоянные величины расчёта, указанные в задании (Ne ном и n ном) и определённые ранее.

2.По значениям рассчитанным в строке 3, и KQ = const в строке 4, по выбранной расчётной диаграмме KQ - находят значение (H/D, ηo)=

f(KQ, ) и заносят их в строки 5, 6. Необходимо учесть, что при определении значения KQ в сроке 4 значение Nр следует принять равным Np расч.

3.По результатам выполненного расчёта сроят график

(Ne , , H/D) = f( ) и находят элементы гребного винта и скорость хода судна, так как показано на рисунке 7.

Таблица 5

Расчет исходных данных для определения скорости хода и элементов гребного винта

3

= ном пред

4= 2 номрасч пред

7.3. Расчёт потребной мощности силовой установки и оптимальных элементов гребного винта, при заданной скорости судна (дипломный

проект).

Расчёт исходных данных для определения мощности и частоты вращения силовой установки (если одно из этих значений не оговорено в задании дополнительно), обеспечивающих заданную скорость хода судну, и оптимальных элементов гребного винта производят по таблице 6, при заполнении которой нужно использовать следующие рекомендации.

1.В нижнюю часть таблицы вносят указанные в задании и определённые ранее величины, а так же найдённые в соответствии с разделом 6 значения К.

2.В строку 1 таблицы заносят 5 -6 округленных значений частоты вращения, которые принимают в диапазоне (0,7÷1,0)nop ,а при Zp ≥ 2 -- (0,8÷1,2)nop.

3.В строку 2 таблицы заносят значения вспомогательного коэффициента упора – частоты вращения KNT, причём значение n в знаменателе должно быть умножено на коэффициент К.

4.С выбранной расчётной диаграммы KТ - по расчётным значениям

KNT на линии KNT opt снимают значение , H/D, ηo и заносят их в строки 4, 5, 6.

5.По результатам выполненного расчёта, строят графики

(Ne , , H/D, D) = f(n) . Номинальное значение потребной мощности и оптимальные элементы гребного винта выбирают, пользуясь построенными кривыми, по частоте вращения предполагаемого главного двигателя, при этом допускается увеличение диаметра в

пределах D op ≤ D ≤ Dпред.

В ряде случаев при проектировании силовой установки судна конкретной конструкции, указанной в задании на дипломный проект, возникает необходимость произвести расчёт и выбор оптимальных

элементов гребного винта при заданных и Ne ном или и nном.