Файл: Курсовая работа по дисциплине Теория устройства судна по теме Расчет и анализ показателей пропульсивного комплекса судна.docx
Добавлен: 26.10.2023
Просмотров: 416
Скачиваний: 18
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
Федеральное государственное образовательное учреждение высшего образования
«Волжский государственный университет водного транспорта»
Кафедра проектирования и технологии постройки судов
Курсовая работа
по дисциплине: «Теория устройства судна»
по теме: «Расчет и анализ показателей пропульсивного комплекса судна»
Выполнил: Студент группы ОСМ-3-18
Апостолов Николай Романович
Проверил:
Кочнев Ю. А.
г. Казань, 2021
Содержание
-
Введение……………………………………………………………………. 3 -
Исходные данные……………………………………………………………4 -
Расчет силы сопротивления движению водоизмещающего судна……….5 -
Расчет элементов гребного винта при выборе главного двигателя………7
4.1 Расчет минимально необходимой мощности главного двигателя……7
4.2 Выбор главного двигателя………………………………………………9
-
Определение характеристик движителя, обеспечивающего полное использование мощности выбранного двигателя…………………………11
5.1 Расчет ограничительной характеристики судна………………………14
5.2 Определение динамических характеристик открытого винта……… 15
5.3 Расчет динамических характеристик движителя при постоянных частотах его вращения………………………………………………………16
-
Разработка теоретического чертежа гребного винта……………………...19 -
Заключение…………………………………………………………………...22 -
Список литературы…………………………………………………………..23
-
Введение
На большинстве самоходных судов большая часть энергозатрат связана с работой главной судовой энергетической установки, т.е. затрат энергии на обеспечение движения судна. При создании судна скорость его поступательного движения определяется в процессе проектирования пропульсивного комплекса, который включает три части: корпус судна – движитель – главный двигатель. Движитель (в большинстве случаев – гребной винт) в этом комплексе является динамическим связующим звеном между двигателем и корпусом; потребляя мощность двигателя, движитель создает силу, воздействующую на корпус.
В процессе проектирования пропульсивного комплекса ставится следующая задача: при заданных номинальных условиях загрузки и движения судна определить такие значения параметров геометрии и работы гребного винта при которых его К.П.Д. будет максимальным. Такая задача решается в результате проектировочного расчета гребного винта, который обычно выполняется в два этапа:
-предварительный расчет показателей гребного винта с целью выбора, по результатам этого расчета, типа двигателя;
-окончательный расчет гребного винта, обеспечивающего наиболее эффективное использование мощности выбранного двигателя;
-разработка теоретического чертежа гребного винта;
Определенная таким образом геометрия винта считается неизменной при всех возможных режимах эксплуатации судна.
-
Исходные данные
Вариант 00
Данные по судну:
| Тип судна | Грузовое |
| Длина по КВЛ (L), м | 135 |
| Ширина КВЛ (B), м | 16,5 |
| Осадка по КВЛ (T), м | 3,2 |
| Коэффициент полноты водоизмещения δ | 0,856 |
| Объёмное водоизмещение V, м3 | 6100 |
| Скорость хода v, км/ч | 19,5 |
| Количество винтов x | 2 |
| Форма кормы | Обычная |
Данные модельных испытаний:
| Модуль геометрического подобия λ | 100 |
| Температура воды в бассейне, ℃ | 15 |
Результаты буксировочных испытаний:
| Скорость модели Vм, м/с | 0,357 | 0,46 | 0,548 | 0,636 |
| Сопротивление Rм, H | 0,123 | 0,189 | 0,266 | 0,361 |
-
Расчет_силы_сопротивления_движению_водоизмещающего_судна'>Расчет силы сопротивления движению водоизмещающего судна
Найдем площадь смачиваемой поверхности по формуле:
где
– безразмерные коэффициенты, определяемые по формулам
- 6100 объемное водоизмещение судна, м3
=135- длина судна по КВЛ, м
ширина судна по КВЛ, м 
осадка судна по КВЛ, мПосле проведенных расчетов получаем:
, 
, 
Полученное значение смоченной поверхности судна позволяет, на основе геометрического подобия модели и натуры, определить смоченную поверхность модели по формуле:
= 
= 0,264где
– смоченная поверхность судна, м2.λ = 100 – модуль геометрического подобия.
Порядок расчета силы сопротивления движению судна формализован в виде таблицы 1.
Расчет силы сопротивления движению судна и буксировочной мощностиТаблица 1
| Расчетные величины и формулы | Размер ность | Режимы движения | Примечание | |||||
| vм | м/с | 0,357 | 0,46 | 0,548 | 0,636 | м о д е л ь |  = 100 ;Sм=0,264м2; g = 9,81 м/c2;  = 1000 кг/м3Lм=  =1,35м; = 1,14*10-6 м2/c | |
| Rм | Н | 0,123 | 0,189 | 0,266 | 0,361 | |||
 | – | 0,0073 | 0,0068 | 0,0067 | 0,0068 | |||
 | – | 4,2*  | 5,5* |  |  | |||
 | – | 5,35·10-3 | 4,97·10-3 | 4,77·10-3 | 4,66·10-3 | |||
 | – | 0,00195 | 0,00183 | 0,00193 | 0,00214 | |||
 | – | 0,098 | 0,126 | 0,151 | 0,175 | |||
 | м/c | 3,57 | 4,6 | 5,48 | 6,36 | с у д н о | = 1,0 т/м3;     | |
 | – | 3,1·108 | 4·108 | 4,7·108 | 5,5·108 | |||
| Сmc=f(Rec) | – | 1,83·10-3 | 1,76·10-3 | 1,7·10-3 | 1,66·10-3 | |||
| Сс=Сос+Стс+∆Стс+ +Свч+Св | – | 0,0046 | 0,00441 | 0,00445 | 0,00462 | |||
 | кН | 77,3 | 123,1 | 176,2 | 246,4 | |||
Итоговые зависимости, полученные в табл. 1, представляются в графическом виде (рис. 1) на листе формата А4. По рисунку 1, исходя из заданной скорости движения судна (
), определяется сила сопротивления его движению (
), которая входит в число исходных показателей при выполнении расчётов по движителю. =
Где
ρ – Плотность воды
Кривая сопротивления судна по полученным данным из таблицы 1 изображена на рисунке 1.
Рисунок 1
-
Расчет элементов гребного винта при выборе главного двигателя
Коэффициент попутного потока при расчете открытого винта находится по выражению:
W = 0,55δ – 0,2 = 0,55*0,856 - 0,2=0,271 - для бортового винта.
Коэффициент засасывания поверхности корпуса судна открытым винтом определяется по формулам: при обычных (нетоннельных) обводах:
t = 0,8W(1 + 0,25W) =0,8*0,271(1+0,25*0,271)= 0,232 - для бортового винта.
-
Расчет минимально необходимой мощности главного двигателя
Расчет значений необходимой мощности главного двигателя и соответствующих частот вращения вала винта выполняется в форме таблицы 2.1. При этом мощность и частота определяются применительно к различным возможным (допустимым) значениям диаметра винта (Д). Наряду с диаметром винта, для выполнения расчета по таблице 2.1, необходимо знать значение упора открытого винта (Т), а также величину скорости потока, набегающего на открытый винт (vр). Порядок определения этих показателей представлен ниже.
Назначаются ряд значений Д, при которых винт (винт в насадке) может быть размещен под кормой судна. Предельные значения принимаются в зависимости от осадки судна (Тс) следующими:
= 0,5Тс, а 
=dТс, (где d – коэффициент). Для судов с обычными (нетоннельными) обводами кормы коэффициент:
d = 0,65 – для бортового винта.
Между
и 
принимаются промежуточные значения Д с примерно равным интервалом между ними. Скорость потока перед движителем определяется с использованием полученного значения коэффициента попутного потока (W) и заданной скорости судна (vо) следующим образом:
ve = vо (1 – W) =5,4*(1-0,271)=3,94 м/с – при использовании на судах других типов ВН и ОВ.
Сила полного упора движителя рассчитывается исходя из известных значений силы сопротивления движению (Ro) при заданной скорости (vo) и коэффициента засасывания (t или tc) по соответствующей из формул:
=
= 111,33 – при использовании на одиночных судах.где
– сопротивление при скорости данной в задании (находится по рисунку 1.1)x – количество винтов (по заданию).
На первом этапе проектировочного расчета выбор дискового отношения и количества лопастей винта не обосновываются, так как эти геометрические характеристики несущественно влияют на величину мощности, потребляемой винтом. С учетом этого рекомендуется использовать диаграмму с наиболее распространенными в эксплуатационной практике характеристиками винта: дисковым отношением Θ=0,55 и количеством лопастей (z) равном 4.
Значения к.п.д. валопровода (
) и редуктора (
) рекомендуются следующими: =0,98, = 0,95. Запас мощности двигателя принимается 10%; при расчете Рэ это учитывается введением коэффициента запаса мощности (К3), который принимается равным 1.1;Все расчеты выполнены в таблице 2. По данным таблицы 2 на рисунке 2 построена кривая для выбора двигателя.