Проектирование винта

 

Построение паспортной диаграммы: по полученным данным строим зависимости  от при постоянных n. Проводим так же кривую буксировочного сопротивления и получаем  точки пересечения с . Спроецировав эти точки на соответствующие кривые , строим кривую мощности, необходимой для преодоления сопротивления среды движения судна (кривая II). Вычерчиваем верхнюю ограничительную характеристику двигателя (кривая I) и аналогичным образом получаем кривую располагаемой полезной тяги винта (кривая III),  которая показывает максимальное значение тяги, достигаемое при данном винте и двигателе.

 

 

Верхняя ограничительная характеристика (кривая I): т.к. верхняя ограничительная характеристика не задана, то для двигателя внутреннего сгорания без надува ее можно определить по формуле:

 

n, об/мин	90	110	130	150	170
N, кВт	2232	2728	3224	3720	4216

 

 

 

 

 

 

 

Вывод: в этой главе я определил скорость судна, полезную тягу винта, мощность, потребляемую винтом при определенной поступи и частоте вращения винта для построения паспортной диаграммы, с помощью которой можно определить:

1. соответствие винта двигателю – по расположению точки пересечения кривых требуемой мощности верхней ограничительной характеристики двигателя или кривых располагаемой полезной тяги винта и буксировочного сопротивления. Если эта точка лежит на кривой номинальной частоты вращения, то винт при данном режиме плавания соответствует двигателю. При легком винте она будет находиться за кривой номинальной частоты вращения, при тяжелом – перед этой кривой.
2. полную скорость судна – по точке пересечения кривых располагаемой полезной тяги и буксировочного сопротивления.
3. частоту вращения двигателя, необходимой для обеспечения заданной скорости судна – по точке пересечения кривой буксировочного сопротивления с перпендикуляром, восстановленным к оси абсцисс из точки, соответствующей заданной скорости. 

 

 

                                                  V глава

                           Расчет прочности гребного винта.

 

Рассмотрим расчет прочности  лопасти винта при действии на него постоянных сил.

 

Геометрические и кинематические характеристики:

число лопастей z=4;

дисковое отношение  ;

шаговое отношение H/D=0,74;

диаметр винта  м;

относительная поступь  ;

КПД гребного винта  ;

    Изгибающие моменты:

 

_{- изгибающий  момент от действия  аксиальных (осевых) усилий.}

_{-изгибающий  момент от тангенсальных  (касательных) усилий.}

  - центробежная сила, где r_ц=0,47*R=1,039 (м) – радиус, на котором расположен центр тяжести лопасти.

Вес винта определим по формуле:

, где

=4,42 (м) – диаметр винта;

l₀=0,832 (м) – длина ступицы;

d₀=0,18∙D_в=0,18∙4,42=0,8 (м) – средний диаметр ступицы;

 (м) – ширина спрямленного контура лопасти,

e=0,07 (м) – толщина лопасти на радиусе r=0,6R;

 

Ym = 7850 (кГ/ м³) – удельный вес материала винта (для стали).

(кГ).

(Н).

Изгибающие моменты относительно главных осей инерции ξξ(ось наименьшей жесткости) и ηη (ось наибольшей жесткости) подсчитываются по формулам:

где – шаговый угол;

, где  - угол откидки лопасти.

 

Максимальные растягивающие  и сжимающие напряжения:

        

где W_ξр и W_ξс – моменты сопротивления площади сечения лопасти относительно оси ξξ. W_ξ=a_ηb_m∙e_m², где a_η – коэффициент, зависящий от формы лопастного сечения и точки, в которой ищутся напряжения, b_m – ширина спрямленного контура лопасти, e_m – толщина спрямленного контура лопасти.          

(м).

F=0,71∙b_m∙e_m=0,71∙1,348∙0,2=0,19 (м²) - площадь сечении лопасти.

(м³).

(м³).

Допускаемые напряжения при проверке прочностей лопастей винта, выполненного из нержавеющей стали:

(МПа) – допускаемое напряжение на смятие;

(МПа) – допускаемое напряжение на растяжение.

Так как полученные напряжения не превышают допускаемые, данный винт можно считать прочным .

 

Вывод: гребные винты работают в весьма тяжелых условиях, что обусловлено переменными во времени внешними силами, агрессивностью морской воды и возможностью появления кавитации. От их прочности зависят не только эксплуатационные качества судна, но и безопасность его плавания. Внешняя нагрузка, действующая на лопасть винта, создается гидродинамическими и инерционными силами. Гидродинамическими силами принято представлять в виде суммы постоянных и переменных составляющих. Постоянные составляющие – это осредненные нагрузки за один оборот винта, а переменные учитывают изменения этой нагрузки, вызванные неравномерностью потока за корпусом судна.

Помимо напряжений от постоянных нагрузок (упора, момента и центробежной силы) в сечениях лопасти возникают  напряжения от переменных нагрузок, действия которых обусловлено неравномерностью поля скоростей в диске винта. Лопасти гребных винтов могут испытывать дополнительные нагрузки от скоса потока, частичного оголения лопастей, качки судна, удары об лед и плавающие предметы и т.д. Все это вызывает в лопастях винтов соответствующие напряжения. При проектировании винтов с целью принятия мер, исключающих явления резонанса, при котором даже незначительные внешние силы способны вызвать большие напряжения, определяют частоты собственных колебаний лопастей.

 

                                              

 

Заключение.

 

 

Данная курсовая работа представляет собой расчет судового движителя крабоконсервного завода при заданных размерах судна.

В расчетной части  при помощи эмпирических формул была определена буксировочная мощность по относительным характеристикам судна; по эффективной мощности был подобран двигатель и уставлен редуктор для того, чтобы понизить частоту вращения до 150 об/мин.; проведен приближенный и уточненный расчет гребного винта; построена паспортная диаграмма судна, характеризующая возможности судна при данном гребном винте и двигателе; выполнен чертеж гребного винта в масштабе 1:10; рассчитана прочность гребного винта и масса.

 

 

 

 

                                        

 

Список литературы.

 

1. Басин А.М.

Учеб. пособие для вузов  водн. трансп. М., «Транспорт», 1977.456с.

2. Дорогостайский Д. В., М. М. Жученко, Н Я. Мальцев.

Теория и устройство судна 1976-413с.

3. Жинкин В.Б.

Теория и устройство корабля-СПб. Судостроение, 1995-336с.,ил.

4. Кулагин В.Д.

Теория и устройство промысловых судов: Учебник 2-е изд. перераб. и доп.-Л,:Судостроение 1986-392с.,ил.