9. 4.7 Проверка валопровода на критическую частоту вращения

Для определения критической частоты вращения гребного вала при поперечных колебаниях валопровод условно заменяется двухопорной балкой с одним свешивающимся концом. Частота вращения вала, при которой возникают его поперечные колебания, вычисляется по формуле:

n_кр = 1-3,3^.(L₂/L₁)^3.q₂/q₁)^.(30^.^.E^.I^.g/q₁)/L₁², (мин.^-1),

где:

L₂ =2,74 м - расстояние от середины опоры до центра масс гребного винта;

L₁ =0,9м - остальная длина гребного вала;

q₁ = ^.d_г^2./64 (кН/м) - удельная нагрузка пролета вала L₁;

q₁ = 3,14^.0,265²77/64= 0,265 (кН/м);

 = 77 кН/м³ - плотность стали;

q₂ = q₁ + Gв/L₂ (кН/м) - удельная нагрузка пролета вала L₂;

Gв = 1,47^.D_в^3. (кН)

D_в = 3,39м - диаметр винта;

 = 0,55 - дисковое отношение;

Gв = 1,473,15^3.0,4 = 31,49 (кН);

q₂ = 0,265 + 31,49/ 2,74 =11,76 (кН/м);

I = ^.d_г²/64 (м⁴) - экваториальный момент инерции сечения вала относительно его оси;

I = 3,14^.0,265²/64 = 34^.10^-4 (м⁴);

E = 2,16^.10⁶ кПа - модуль упругости материала вала.

n_кр=1-3,3^.(2,74/0,9)^3.(11,76/0,265)^.30^.3,14/0,9²^.(2,16^.10^6.3410^-49,8/0,265)= 4,6·10⁴(мин.^-1),

Критическая частота вращения вала должна быть больше ее номинального значения

(n_кр - n_н)/n_н.100%  20%.

(4,6·10⁴- 172)/172_.100%  20%.

4.8 Проверка вала на продольную устойчивость

Необходимость проверки вала на продольную устойчивость устанавливается в зависимости от его гибкости:

где l_max – длина пролета между опорами, м;

i – радиус инерции сечения вала,м

где F – площадь поперечного сечения, м².

l_max =1,98м

i=0,066м

.

Т. к.  = 30 < 80 вал считается жесткими, и его расчет на продольную устойчивость не проводится.

5 Выбор судовой электростанции

По Правилам Регистра допускается применение как переменного, так и постоянного тока. Исходя из условия наименьших потерь тока, принимаем род тока - переменный. По Правилам Регистра допускаемые напряжения на зажимах агрегатов источника электрической энергии с частотой 50 и 60 Гц, в зависимости от принятой системы распределения следующие:

1 Переменного тока напряжением до 1000 В.

2 Дополнительно для напряжения 500 В включительно.

Исходя из вышеуказанных требований Регистра, и данных по устанавливаемому оборудованию принимаем переменный ток с трехфазной четырехпроводной изолированной системой распределения с линейным напряжением 230 В.

Судовая электростанция должна удовлетворять следующим требованиям:

- загрузка работающих генераторов должна составлять не менее 50-60% их номинальной мощности;

- число установленных генераторов должно быть минимальным и они должны быть однотипными;

- в каждом режиме (кроме аварийного) в резерве должно быть не менее одного генератора, способного заменить наибольший по мощности из работающих.

Произведем расчет потребной мощности судовой электростанции (СЭС):

в ходовом режиме :

Nx = Nxо + a·Ne,

где Nxо – величина, зависящая от типа СЭУ и судна;

a - безразмерный коэффициент, зависящий от типа СЭУ и типа судна;

Так как тип судна – сухогруз, и устанавливается дизельная энергетическая установка, то принимаем:

Nxо = 40 кВт,

a = 0,04

Nx = Nxо + a·Ne = 40 + 0,04·1440 = 97,6кВт

в стояночном режиме:

Nc= Nсо + b·D,

где Nсо – величина, зависящая от типа СЭУ и судна;

b – безразмерный коэффициент, зависящий от типа судна;

Так как тип судна – сухогруз, и устанавливается дизельная энергетическая установка, то принимаем:

Nсо = 30 кВт

b = 0,002

D = 3200 т – дедвейт судна.

Nc= Nсо + b·D = 30 + 0,002·3200 = 36,4 кВт

Исходя из полученных данных, по мощности судовой электростанции в ходовом режиме Nх = 97,6 кВт, выбираем в качестве основных три дизель-генератора ДГ-50 на базе двигателя Cummins. По мощности судовой электростанции в режиме стоянки Nc = 36,4 кВт проводим аналогичный выбор стояночного дизель – генератора ДГ-50 .

В качестве резервного дизель-генератора выбираем стояночный дизель – генератор ДГ-50. Основные характеристики дизель–генератора представлены в таблице 5.1.

    

Таблица 5.1 - Характеристики дизель - генераторов

Характеристика	ДГ-50 6Ч12/14
Мощность, кВт Двигателя Генератора	59 50
Тип дизеля	6Ч 12/14
Тип генератора	МСК 83-4
Частота вращения, об/мин	1500
Масса, кг	2020
Удельный расход масла, кг/кВт×ч	0,85
Удельный расход топлива, кг/кВт×ч	0,260
Род тока	3-х фазн., переменный
Напряжение, В	400/230
Габариты

Мощность аварийного дизель генератора принимается равной:

Принимаю в качестве аварийного дизель генератора:

-дизель генератор АДГ-12-С1 с номинальной мощностью 12кВт, напряжением 230В, частотой тока 50Гц.

                 

    

Nc = Nco + b^.D,

где Nco - постоянная величина, Nco = 30 кВт;

b - размерный коэффициент, b = 0,002кВ/т;

D - водоизмещение, D = 3200 т;

Nc = 30 + 0,002^.3200 = 36,4 кВт.

По мощности судовой электростанции в ходовом режиме (N_x=97,6 кВт) и в режиме стоянки (N_с=36,4 кВт) выбираем тип дизель - генератора из [1] Приложение 5.

В качестве основных дизель- генераторов выбираем два дизель- генератора ДГ-50. В качестве резервного дизель- генератора выбираем ДГ-50. В качестве стояночного используется ДГ-50. Основные характеристики дизель - генераторов представлены в таблице 5.1.

Таблица 5.1 - Характеристики дизель - генераторов

Характеристика	ДГ-50 6Ч12/14
Мощность, кВт Двигателя Генератора	59 50
Тип дизеля	6Ч 12/14
Тип генератора	МСК 83-4
Частота вращения, об/мин	1500
Масса, кг	2020
Удельный расход масла, кг/кВт×ч	0,85
Удельный расход топлива, кг/кВт×ч	0,260
Род тока	3-х фазн., переменный
Напряжение, В	400/230
Габариты

Мощность аварийного дизель генератора принимается равной:

Принимаю в качестве аварийного дизель генератора:

-дизель генератор АДГ-12-С1 с номинальной мощностью 12кВт, напряжением 230В, частотой тока 50Гц.