Проектирование винта

                                           Содержание

 

Введение……………………………………………………………….…………2

Исходные данные …………………………………………………...………...3

Глава I Расчет буксировочной мощности………………………….……..4

Глава II Приближенный расчет гребного винта………..…………………6

Глава III Уточненный расчет гребного винта ……....………………….…7

Глава IV Расчет паспортной диаграммы…………………………………..8

Глава V Расчет прочности гребного винта………………………………..11

Заключение……………………………………………………………….…..14

Список литературы.…………………………………………………...….…15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                      Введение

В данной курсовой работе представлен расчёт и подбор оптимального двигателя и судового движителя с фиксированным шагом, расчёт его геометрических размеров,  а также построение паспортной диаграммы для приёмно-транспортного судна.

Приёмно-транспортные суда – это суда, предназначенные  для приема продукции от обрабатывающих и добывающих судов и доставки ее в рефрижераторных трюмах в  порт, а также для снабжения  судов в море топливом, водой и смазочным маслом. Большие и средние приемно-транспортные суда осуществляют промысел в отдаленных районах морей и океанов, малые – во внутренних водах. Движителем называют устройство, с помощью которого энергия судового двигателя преобразуется в работу, создающую полезную тягу, необходимую для преодоления среды движению судна. Гребной винт – судовой движитель, нашедший наиболее распространение на современных судах всех типов. Передача вращения к нему происходит от двигателя внутреннего сгорания. Сам же гребной винт – это движитель, который создает упор за счет реакции воды, отбрасываемой лопастями вращающегося винта. Часть энергии движителя при этом теряется, вследствие чего коэффициент полезного действия движителя, равный отношения буксировочной мощности  к мощности необходимой для вращения гребного винта, всегда меньше единицы. Чем современней движитель, тем выше коэффициент полезного действия  и тем большую скорость способно развить судно при заданной мощности машин.

   Значения коэффициента полезного действия движителя, в частности гребного винта, во многом определяется условиями эксплуатации. Небрежное отношение к гребному винту, изгиб или поломка концов лопастей, коррозирование их поверхности часто являются причинами уменьшения скорости судна. В настоящие время наибольшее применение находят так называемые гидравлические движители, действие которых основано на отбрасывании в сторону, противоположную ходу судна, масс воды, захватываемых из окружающей среды.

Впервые гребной винт был установлен на судне 1804г.,  но его широкое применение следует отнести к 40-м годам прошлого столетия. В настоящее время гребные винты являются основными движителями морских и речных судов. Это объясняется простотой конструкции гребного винта, удобством передачи вращающегося момента от двигателя к движителю, малым весом, надежностью и высоким КПД. Коэффициент полезного действия современных гребных винтов составляет 60-70%, в отдельных случаях превышает 75%.

На морских судах  устанавливают гребные винты  диаметром от нескольких дециметров до 8-9 и более метров; мощность, потребляемая гребным винтом, доходит до 65000кВт.

 

Исходные данные

 

Крабоконсервный завод 

Наибольшая длина – 114,66 м

Длина между перпендикулярами – 112,9 м

Ширина – 14 м

Водоизмещение в грузу – 8861 т

Высота борта-8,7м

Носовая осадка – 7 м

Кормовая осадка – 7 м

 

 

                                               

 

I глава.

          Определение сопротивления среды  движению судна.

Определение и :

Для транспортных судов хорошую сходимость в определении и показывают диаграммы В.М. Штумпфа.

;

;

– коэффициент общей полноты;

– число Фруда  

 

Коэффициенты остаточного сопротивления  судна  получаем из графика зависимости от коэффициента общей полноты и его числа Фруда Fr, от .

Смоченная поверхность корпуса судна =

=112,9∙7(2+1,37(0,781-0,274)∙2) =2678,47 ,

коэффициент остроты судна, коэффициент  кривизны корпуса k=1,зависящий от L/B, надбавка на шероховатость ,коэффициент сопротивления трения пластины , число Рейнольдса

, где  -коэффициент кинематической вязкости, -где скорость судна в узлах, , -остаточное сопротивление, - сопротивление трения судна, ,

-буксировочная мощность.

 

 

 

Полученные значения заносим в  таблицу:

, уз.	13	14,3	15,6	16,9
V,м/с	6.66	7.32	7.99	8.65
Fr	0.2	0.22	0.24	0.26
	1.65	2.47	4.53	5.59
	1	1	1	1
	0.973	0.972	0.971	0.969
	1.23/1.19	1.19/1.17	1.18/1,16	1.17/1.15
	1.66	2.44	4.47	6.55
	4.8	5.26	5.75	6.22
	1.72	1.7	1.68	1.67
,кН	135.18	161.82	191.04	222.88
,кН	101.07	179.47	391.73	565.93
, кН	236.25	341.29	582.77	788.8
,кВт	1559.25	2498.24	4656.93	6823.12

 

По данным таблицы  строим график зависимости Rб и Nб от Vs. Затем определяем оптимальные значения Vs, Rб и Nб:

Скорость судна V_s=14узлов (V=7,2м/с);

Буксировочное сопротивление R_б=300 (кН);

Буксировочная мощность N_б=2160 (кВт);

(кВт) - эффективная мощность главного двигателя.

Выбираем двигатель марки TM410-D

Марка по ГОСТу – 6ЧН 41/47

= 3720(кВт) - мощность данного двигателя, число оборотов n=600 (об/мин.), необходимо установить редуктор.

Принимаем передаточное число редуктора  по i =4 для уменьшения оборотов винта.

(об/мин).

 

 

II глава

Приближенный  расчет гребного винта.

 

Задаемся числом лопастей z=4

Задаем приблизительное значение диаметра гребного винта:

(м).

Дисковое отношение ( ) примем .

По формуле Тейлора  для одновинтовых приемно-транспортных судов:

-коэффициент попутного потока.

(м/с) – скорость потока  в диске винта;

-коэффициент засасывания для  одновинтовых судов, где k=0.5÷0.7 на судах с обтекаемым рулем, тогда t = 0.5·0.34=0.17

(кН) - упор гребного винта;

Для определения коэффициентов, указанных  ниже, используем  расчетную диаграмму  гребного винта:

H/D- шаговое отношение;

К1 – коэффициент упора;

 поступательное движение  винта (поступь винта);

  - коэффициент упора частоты вращения, где n=150/60=2,5(об/с).

- диаметр винта;

; по графику  =f( ) находим =0,46.

(м) < Т_к = 7 (м) винт умещается.

n, об/мин
	90	110	130	150	170
n, об/с	1,5	1,833	2,167	2,5	2,833
	0,91	0,83	0,76	0,71	0,66
	0,58	0,53	0,49	0,46	0,42
H/D	0,88	0,85	0,78	0,75	0,72
	0,59	0,57	0,545	0,52	0,5
Dв, м	5,46	4,9	4,47	4,13	4

Вывод:

При n=n_дв = 150 ( об/мин): м; ; .

 

III глава

Расчёт гребного винта во втором приближении 

(уточненный  расчет).

 

Расчет гребного винта  используется для определения паспортной диаграммы судна, оборудованного  винтами фиксированного шага.

 

Число оборотов n = 150 об/мин = 2,5 об/с = const.

 

уз
	8	10	12	14	16
, м/с	4,11	5,14	6,17	7,2	8,22
, м/с	2,71	3,39	4,07	4,75	5,43
Rб, кН	80	120	180	300	600
Nр,кВт	548	1028	1851	3600	8220
	1,35	1.52	1,65	1,69	1.63
	0,35	0,39	0,41	0,43	0,4
	0,018	0,019	0,021	0,023	0,02
	0,62	0,68	0,72	0,74	0,71
	0,47	0,5	0,52	0,53	0,51
,м	3,1	3,48	3,97	4,42	5,43

(кВт) – мощность на гребном  валу; ;

- коэффициент момента частоты  вращения;

м;

В расчетах принимаем D =4,42 м.

Вывод:

При =14 уз. : ; ; ; . Эта глава является завершающей для нахождения диаметра винта, шагового отношения, поступи гребного винта и КПД.

 

                                                                        IV глава

Расчет и  построение паспортной диаграммы судна.

 

;

(м);

;

,

z = 4,

.

_{Задаёмся  шестью значениями поступи: от до (поступь нулевого упора).}

 

	0	0,1	0,2	0,3	0,43	=078
	0,32	0,29	0,26	0,22	0,176	0
	0,038	0,036	0,035	0,028	0,023	0,017

_{Определяем  скорость судна:}

(узлов);

Определяем полезную тягу винта:

(кН), где  - коэффициент неравномерности потока.

Определяем мощность, потребляемую винтом:

(кВт),где  - коэффициент неравномерности потока.

 

Полученные данные заносим в  таблицу:

	Величины	n
		90 об/мин	110 об/мин	130 об/мин	150 об/мин	170 об/мин
		1,5 об/с	1,833 об/с	2,167 об/с	2,5 об/с	2,833 об/с
0	Vs,узлы , кН , кВт	0 233,78 1406,75	0 347,96 2554,44	0 489,27 4259,14	0 649,4 6512,73	0 832,16 9447,18
0,2	Vs,узлы , кН , кВт	3,9 189.95 1295,9	4,76 282,72 2352,78	5,64 397,53 3922,9	6,5 527,64 5998,56	7,36 676,13 8701,35
0,3	Vs,узлы , кН , кВт	5,85 160,73 1036,55	7,14 239,23 1882,2	8,46 336,36 3138,3	9,75 446,46 4798,85	11,04 572,11 952
0,43	Vs,узлы , кН , кВт	8,38 128,58 851,45	10,23 191,38 1546	12,13 269 2577,9	14 357,17 3914,9	15,8 457,7 5718
0,78	Vs,узлы , кН , кВт	15,21 0 629,33	18,56 0 1142,78	22 0 1905,4	25,35 0 2913,6	28,7 0 4226,37