Проектирование гребного винта

Окончательно принимаю следующие  характеристики винта:

м/с.

 

4 Расчёт ходовых характеристик  судна

Ходовые характеристики представляют собой графики, связывающие между  собой три части пропульсивного комплекса: корпус – двигатель –  движитель. Ходовые характеристики позволяют определить скорость хода, мощность и число оборотов движителя в зависимости от условий эксплуатации судна и режима работы его энергетической установки.

Для расчёта ходовых характеристик  необходимо иметь:

- семейство кривых сопротивления движению судна при различных условиях эксплуатации;

- характеристики СЭУ;

- динамические характеристики  винта.

4.1 Расчёт характеристик СЭУ

Ограничительная характеристика двигателя  представляет собой зависимость  допустимой мощности N_e от частоты вращения гребного вала n. При расчёте ходовых характеристик судна в курсовой работе использована следующая зависимость

,

где .

Расчёт ведётся в таблице 5.

Таблица 5 – ограничительная характеристика двигателя

Расчётные величины и формулы	Единицы измерения	Число оборотов
		0,5n0	0,75n0	1,0n0	1,03n0
	c-1	4,155	6,233	8,31	8,559
	кВт	441,5	662,25	883	909,49
		0,0568	0,0252	0,0142	0,0134

На рисунке 3 построен график зависимости и .

4.2 Расчёт динамической характеристики  винта

Динамические характеристики винта  представляют собой кривые зависимости  коэффициента полезной тяги и коэффициента момента от относительной поступи. В расчёте коэффициент попутного потока принимается постоянным, а коэффициент засасывания изменяется от режима работы движителя.

Расчёт динамических характеристик  произведён в таблице 6.

Таблица 6 –  расчёт динамических характеристик

Расчётные величины и формулы	Относительная поступь
	0,263	0,203	0,135	0,13	0,128
	0,018	0,017	0,0142	0,014	0,0138
	1	0,741	0,486	0,475	0,468
	0,049	0,066	0,101	0,103	0,105
	0,25	0,19	0,121	0,117	0,115

Здесь – коэффициент засасывания на швартовых.

 

 
4.3 Расчёт ходовых характеристик  судна

Ходовые характеристики – это кривые суммарной полезной тяги и общей  мощности энергетической установки при постоянных значениях вращающего момента и расчёте при постоянной частоте вращения винта.

При расчёте и построение ходовых  характеристик согласовываются  все характеристики пропульсивного комплекса. Согласование совместной работы движителя и главного двигателя достигается при равенстве коэффициента момента движителя К₂ и К₂^дв гланого двигателя при рачётной скорости.

Таблица 7 – расчёт ходовой характеристики при М_дв=const

Расчётные величины и формулы	Единицы измерения	Относительная поступь
	с-1	7,335	7,557	8,31	8,371
	кВт	779,46	483,01	883	889,55
	кН	252,3	203,53	156,74	153,79
	м/с	0	2,59	5,64	5,81

Значение  и снимаются с графика рисунок 3.

 

Таблица 8 – Расчёт ходовых характеристик  при  м/с

Расчётные величины и формулы	Единицы измерения	Относительная поступь
	кВт	140	132,23	110,45	108,89	107,34
	кН	80,959	61,529	39,184	37,889	37,241
	м/с	0	1,423	2,822	2,885	2,924

 

Таблица 9 – Расчёт ходовых характеристик  при  м/с

Расчётные величины и формулы	Единицы измерения	Относительная поступь
	кВт	472,62	446,37	372,85	367,6	362,35
	кН	182,187	138,462	88,178	85,263	83,806
	м/с	0	2,134	4,233	4,328	4,387

 

Таблица 10 – Расчёт ходовых характеристик  при  м/с

Расчётные величины и формулы	Единицы измерения	Относительная поступь
	кВт	1120,02	1057,8	883,58	871,13	858,69
	кН	323,835	246,115	156,736	151,555	148,964
	м/с	0	2,85	5,64	5,77	5,85

 

По результатам расчёта на рисунке 4 построена ходовая характеристика судна.

 

 
5 Конструирование гребного винта

Радиус гребного винта м,

Диаметр ступицы  м

Средняя ширина лопасти

м,

где м – радиус ступицы.

Максимальная ширина лопасти

м,

где – коэффициент, принимаемый для винта в насадке с саблевидным контуром лопасти в зависимости от числа лопастей ( ).

Толщина лопасти на оси гребного винта

см,

где – максимальная относительная толщина лопасти.

Толщина края лопасти:

см,

где – относительная толщина края лопасти.

На листе 15.411-040-02 построена диаграмма  наибольших толщин.

Ширина лопасти на каждом относительном  радиусе рассчитывается в таблице 11 по формуле

.

Значение функции  приведены в таблице 18 [4].

Таблица 11 – расчёт ширины лопасти  винта в насадке с саблевидным контуром лопасти на различных относительных диаметрах:

		0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
Ширина элемента лопасти	От осевой линии до выходящей кромки x2	0,2659	0,3006	0,3237	0,3295	0,3352	0,3295	0,2774	0,185	-
	От осевой линии до входящей кромки x1	0,1676	0,185	0,2023	0,2139	0,2312	0,2485	0,2543	0,2485	0,1387
	Полная br=x2+x1	0,4335	0,4855	0,526	0,5433	0,5664	0,578	0,5318	0,4335	-
Отстояние линии наибольших толщин от входящей кромки b1		0,1552	0,1517	0,1699	0,1841	0,1902	0,2096	0,2312	0,2393

Подъём и закругление носика и хвостика винта определяется по следующим формулам:

 – подъём носика лопасти;

 – диаметр закругления  носика лопасти;

 – подъём хвостика лопасти;

 – диаметр закругления  хвостика лопасти,

где – относительные подъём носика, диаметр закругления носика, подъём хвостика, диаметр закругления хвостика лопасти принимаемые по таблице 22 [4].

Расчёт сечений лопасти произведён в таблице 12.

Таблица 12 – Ординаты и диаметры закругления входящей и выходящей кромок лопасти винта

	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
,см	6,42	5,7	4,97	4,24	3,52	2,79	2,07	1,34
,см	2,57	2,17	1,74	1,32	0,7	0,45	0,21	0,13
, см	2,51	1,99	1,64	1,27	0,92	0,61	0,41	0,27
,см	1,93	1,54	1,09	0,59	0,28	0,22	0,17	0,13
, см	1,22	1,03	0,85	0,68	0,56	0,45	0,33	0,27

 

На каждом сечении длина отрезка  от линии входящей кромки до линии  наибольших толщин и длина отрезка от линии наибольших толщин до выходящей кромки делиться на отдельные участки. Толщина сечения лопасти на границе участка рассчитывается в таблице 13 по формуле

 ,

где – относительная толщина сечения, принимается по таблице 21 [4].

Таблица 13 – ординаты аэродинамических плосковыпуклых профилей

	Выходящая кромка					Входящая кромка
	100%	80%	60%	40%	20%	20%	40%	60%	80%	100%
Ординаты засасывающей стороны
0,2	-	34,27	48,59	55,82	61,95	63,33	60,7	56,52	47,79	-
0,3	-	29,03	40,79	49,45	55,15	56,06	53,55	48,88	41,3	-
0,4	-	23,71	34,91	43,02	48,21	48,81	46,35	41,9	34,99	-
0,5	-	18,42	29,03	36,54	41,15	41,63	39,21	34,93	28,73	-
0,6	-	14,14	23,62	30,04	34,05	34,51	32,1	27,92	22,37	-
0,7	-	11	18,67	23,7	26,98	27,24	24,78	20,9	15,91	-
0,8	-	8,46	14	17,61	19,97	20,03	17,61	14,19	9,96	-
0,9	-	6,04	9,37	11,64	12,98	12,98	11,64	9,37	6,04	-
Ординаты нагнетающей стороны
0,2	-	8,35	4,5	1,03	-	-	1,03	3,47	8,22	-
0,3	-	5,47	3,25	0,17	-	-	-	1,71	4,96	-
0,4	-	2,73	0,99	-	-	-	-	0,65	2,88	-
0,5	-	0,68	-	-	-	-	-	-	1,57	-
0,6	-	-	-	-	-	-	-	-	0,7	-