2. Расчет гребного комплекса

ВВЕДЕНИЕ

Высокий к.п.д., надежность в эксплуатации, ремонтопригодность и приемлемая стоимость характеризуют сравнительные качества гребных винтов как судовых движителей.

К числу основных геометрических характеристик гребного винта относятся:

- направление вращения;

- диаметр гребного винта, м;

- число лопастей гребного винта;

- шаг гребного винта (для винта с переменным по радиусу шагом – обычно на радиусе

0,6 или 0,7 ( где ). В Правилах Регистра для обозначения шага

используется обозначение ;

кроме того, применяются следующие геометрические характеристики:

- диаметр ступицы гребного винта, м

- условная толщина лопасти на оси гребного винта, м;

- спрямленная площадь всех лопастей гребного винта, м²;

- угол наклона осевой линии лопасти (положительный – в корму). В Правилах Регистра

уклон осевой линии лопасти измеряется величиной , мм - отклонением от плоскос-

ти диска винта точки пересечения осевой линии лопасти с цилиндром радиуса .

- угол откидки средней линии лопасти (угол саблевидности лопасти).

В расчетах используются:

, м² - площадь диска гребного винта;

- шаговое отношение гребного винта;

- дисковое отношение гребного винта.

Гидродинамическое качество гребного винта существенно зависит от формы профилей сечений лопастей. Однако форма профиля определяет и другие качества гребного винта:

- прочность;

- кавитационные характеристики;

- виброактивность;

- шумность;

- прочность при ударах о плавающие предметы, –

в связи с этим форма сечений выбирается в зависимости от приоритета какого-либо из перечисленных качеств. Так винты ледоколов должны иметь высокую прочность, в том числе и при ударах. Винты быстроходных судов должны иметь высокие кавитационные характеристики. Винты военных кораблей – низкую шумность.

Для обычных транспортных судов главным качеством считается высокий к.п.д (т.н. «пропульсивный коэффициент»).

Кроме того, форма профиля связана ещё и с технологией их проектироваиия и изготовления. Ориентировка в современном судостроении на применение автоматизированных систем проектирования и станков с числовым программным управлением потребовала соответствующей модификации способов задания координат точек профиля лопасти, разработки и проведения испытаний новых серий моделей гребных винтов.

2.1. Расчет гребного комплекса судна на основной расчетный режим

Дополнительные данные к расчету

Число гребных валов определено Заданием.

Предельный диаметр винта для одновинтового судна принимается около 0,75 от осадки в грузу; в рассматриваемом случае

_______ м;

- атмосферное давление, кПа (принимается "нормальное давление" = 101,3 кПа );

g - ускорение силы тяжести, мс^-2 ( g= 9,80665 мс² );

- плотность забортной воды, тм^-3 (принимается = 1,025 тм^-3 )

- давление насыщенных водяных паров кПа (принимается = 0,873 кПа );

- заглубление оси гребного винта, м; принимается 0,6 осадки судна в грузу.

Расчет гребного комплекса судна ведется исходя из условия обеспечения заданной скорости на скоростных испытаниях при минимально возможной мощности гребного двигателя.

Расчет гребного комплекса судна включает решение следующих задач:

• выбор типа движителя (винт открытый или винт в насадке) – если нагрузка на винт не очень большая ( если >1,3 ), то обычно открытый винт позволяет получить высокий попульсивный коэффициент и, кроме того, обеспечить надежность и ремонтопригодность гребного комплекса. В противном случае приходится ставить винт в насадке;

• выбор серии гребных винтов, обеспечивающей наивысшее гидродинамическое качество винта при приемлемых кавитационных свойствах и прочностных характеристиках – в первом приближении принимается гребной винт серия ЦНИИ им. акад.А.Н.Крылова. Винты серии отвечают указанным требованиям.

• определение механических характеристик оптимального двигателя, т.е. оптимальной частоты вращения гребного вала, обеспечивающей достижение заданной скорости хода при минимальной потребной мощности на валу. Рекомендуется выбирать к установке малооборотный дизель работающий непосредственно на гребной вал, что обеспечивает, при высокой надежности гребного комплекса, минимальные эксплуатационные расходы;

• выбор реального гребного двигателя (т.е. его типа, марки, частоты вращения выходного вала и мощности на валу ) по проспектам известных фирм-поставщиков – в соответствии с результатами предыдущего расчета.

• расчет оптимальных геометрических характеристик гребного винта под выбранный двигатель, т.е. винта, обеспечивающего наивысшую скорость хода - при обеспечении бескавитационного режима работы и необходимой прочности лопастей гребного винта.