12 Проектирование и гидродинамический расчет судовых движителей

12.1 Предварительный расчет грибного винта

Коэффициент попутного потока в первом приближении для винта в ДП рассчитывается по формуле:

Ψ=0,5*δ-0,05=0,5*0,835-0,05=0,3675.

Коэффициент засасывания рассчитывается по формуле:

T=0,6ψ(1+0,67ψ)=0,275.

Упор грибного винта рассчитывается по формуле:

P=R(υ)/(1-t)=150/(1-0.275)=207 кН.

Расчетная скорость винта равна:

υ_р=υ(1-ψ)=5,4(1-0,3675)=3,416 м/с.

Для предварительного расчета принимается число лопастей z=4, а дисковое отношение θ=0,7.

Предварительный расчет гребного винта приведен в таблице 12.1.

Таблица 12.1 - Предварительный расчет гребного винта

Nп/п	Расчетная величина, размер	Численное значение
		0.6Dв	0.7Dв	0.8Dв	0.9Dв	Dв	1.1Dв
1	Диаметр винта Dв, м	2,07	2,415	2,76	3,105	3,45	3,8
2	Коэффициент упора-диаметра	0.49	0.58	0.66	0.75	0.83	0.91
3	Относительная поступь λр (с расчетной диаграммы)	0,24	0,27	0,31	0,36	0,39	0,425
4	КПД винта ηр (с расчетной диаграммы)	0,32	0,35	0,39	0,425	0,46	0,49
5	Шаговое отношение H/D (с расчетной диаграммы)	0,65	0,74	0,79	0,82	0,85	0,89
6	Пропульсивный КПД	0,367	0,40	0,45	0,49	0,53	0,56
7	Частота вращения , 1/с	4,125	3,67	3,2	2,75	2,54	2,33

Продолжение таблицы 12.1

8	Расчетная мощность одного главного двигателя , кВт	2334	2142	1904	1748	1616	1530
9	Мощность одного главного двигателя с запасом 15% , кВт; -коэффициент запаса мощности	2684	2463	2190	2010	1858	1760

В зависимости от мощности главного двигателя и диаметра винта строим кривые для выбора двигателя.

N_e,кВт D_в, м

N_e

D_в

n, об/сек

Рисунок 12.1 – Кривые для выбора двигателя

С учетом того что D_в3,45м, частота вращения гребного винта не должна быть меньше 2,54 об/сек.

13 Проверка непотопляемости судна

Задание на проектирование предусматривает обеспечение непотопляемости судна при повреждении одного отсека.

Проверку непотопляемости и аварийной остойчивости проводим способом постоянного водоизмещения.

Проводим затопление отсека, дающий наихудшие результаты в отношении остойчивости и дифферента. В нашем случае – это машинное отделение.

Задача расчетов – определение посадки и остойчивости судна после затопления отсека.

Расчет будем вести в таблице 13.1.

Таблица 13.1 - Проверка непотопляемости при затоплении машинного отделени (симметричное затопление)

№ п/п	Наименование величины	Размер-ность	Обозначение и формула	Величина		Примечание
1	Водоизмещение	м^3	V	4053
2	Первоначальная средняя осадка	м	Тср	4,18		По грузовому размеру
3	Объем затопленного отсека по КВЛ	м^3	0	644,32		По эпюре вместимости
4	Объем влившейся воды в затопленный отсек по КВЛ	м^3	 = 0	547,67		-по Правилам (=0,85 для МО)
5	Площадь КВЛ до повреждения	м^2	S	1083,48		По гидростати-ческим кривым
6	Потерянная площадь КВЛ	м^2	s	166		По теоретичес-кому чертежу
7	Действующая площадь КВЛ после повреждения	м^2	S'= S-s	917,48
8	Абсцисса и ордината ЦТ потерянной площади s	м	хS уS=0	-30,69
9	Абсцисса ЦТ КВЛ	м	хf	-3,5
10	Абсцисса ЦТ действующей КВЛ	м	хf'=( S* хf - s* хS) S'	1,42
11	Ордината ЦТ действующей КВЛ	м	уf'=0
12	Абсцисса ЦТ объема 	м	х	-30,69		Принимаем равной хS
13	Ордината ЦТ объема 	м	z=Т(1/3+1/6*( s*Т/)	2,28
14	Собственный момент инерции потерянной площади S	м^4	iSX=(l*B^3)/12	2439,6		l- длина МО B- ширина судна
15	Собственный момент инерции потерянной площади S	м^4	iSУ=(l^3*B)/12	2161,5
16	Потерянный момент инерции	м^4	iРХ= iSX+ s уS^2+ S' уf'^2	2439,6		уS=0 уf'=0
Продолжение таблицы 13.1
№ п/п	Наименование величины	Размер-ность	Обозначение и формула	Величина		Примечание
17	Потерянный момент инерции	м^4	iРУ= iSУ+ s хS^2+ S' хf'^2- -S хf^2	158178,21
18	Изменение средней осадки	м	Т=/ S'	0,597
19	Изменение поперечной метацентрической высоты	м	h=/V(T+Т/2- z- iРХ/)	-0,3
20	Изменение продольной метацентрической высоты	м	H=/V(T+Т/2- z- iРУ/)	-39,17
21	Первоначальное значение поперечной метацентрической высоты	м	h = r + zс - zg	1,52		Из расчета начальной остойчивости
22	Первоначальное значение продольной метацентрической высоты	м	H = R + zc - zg	145,75		Из расчета начальной остойчивости
23	Новое значение поперечной метацентрической высоты	м	h1=h+h	1,22
24	Новое значение продольной метацентрической высоты	м	H1= H+H	89
25	Угол дифферента	рад	= ( х- хf') V H1	-0,049
26	Новая осадка носом	м	ТН=ТН+Т+(L/2-хf')	2,76
27	Новая осадка кормой	м	ТК=ТК+Т+(L/2+ хf')	6,93

Исходя из того, что первый ярус надстройки выполнен водонепроницаемым, непотопляемость проектируемого судна при затоплении машинного отделения обеспечивается.

Литература

1. Бронников А.В. Морские транспортные суда. Основы проектирования, Учебное пособие. Л.: Судостроение, 1984.

2. Российский Морской Регистр Судоходства, том 1, 2007.

3. Зуев В.А., Калинина Н.В., Рабазов Ю.И. Определение водоизмещения и основных элементов проектируемого судна. - Н.Новгород, 2001.

4. Логачев С.И., Чугунов В.В. Мировое судостроение: современное состояние и перспективы развития. - СПб.: Судостроение, 2001.