Расчет и проектирование гребного винта

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

«Государственный университет морского и речного флота

имени адмирала С.О. Макарова»

ИНСТИТУТ ВОДНОГО ТРАНСПОРТА

Кафедра судостроения и энергетических установок

КУРСОВАЯ РАБОТА

на тему «Расчёт и проектирование гребного винта»

Выполнил студент Чернов Н.Е.

Проверил преподаватель Писаренко А.Б.

Санкт-Петербург

2021

Задание

Перечень подлежащих исследованию, разработке, проектированию вопросов:

- Расчет буксировочного сопротивления на тихой глубокой воде

- Расчет параметров винта и потребной мощности двигателя

- Проверка правильности выбора дискового отношения

- Расчет достижимой скорости

- Построение ходовых характеристик судна

- Построение чертежа гребного винта

Содержание

Введение

Раздел 1. Расчет буксировочного сопротивления на тихой глубокой воде

Раздел 2. Расчет параметров винта и потребной мощности двигателя

Раздел 3. Проверка правильности выбора дискового отношения

Раздел 4. Расчет достижимой скорости

Раздел 5. Построение ходовых характеристик судна

Раздел 6. Построение чертежа гребного винта

Заключение

Введение

Целью курсового проекта является выбор и согласование двигателя и движителя судна.

Задание на курсовой проект выбирается из табл. 1 в соответствии с двумя последними цифрами номера студенческого билета (зачетной книжки).

Таблица 1 Вариант заданий на курсовой проект

Раздел 1. Расчет буксировочного сопротивления на тихой глубокой воде

Расчет сопротивления предлагается выполнять по методу, разработанному в проблемной лаборатории гидромеханики судна НИИВТа. Метод разработан на серии испытаний крупномасштабных моделей судов внутреннего и смешанного плавания.

Метод основан на раздельном определении коэффициентов вязкостного и волнового сопротивлений. Расчет производится в табличной форме (см. табл. 2).

Таблица 2. Расчет буксировочного сопротивления судна

В данной таблице:

- Число Рейнольдса

,

где н = 1.57*10-6 м2/с - коэффициент кинематической вязкости жидкости;

- Число Фруда

,

где g = 9.81 м/с2 - ускорение свободного падения;

- Коэффициент сопротивления трения вычисляется по формуле

;

- Коэффициент вязкостного сопротивления вычисляется по формуле

,

?Сf = 0,0003 - надбавка на шероховатость, ?СK= 0,0002 - надбавка на выступающие части;

- Коэффициент волнового сопротивления вычисляется по формуле

;

- Полное сопротивление вычисляется по формуле

,

где: с = 1 т/м3 - плотность жидкости;

- площадь смоченной поверхности судна, м2; W = LBTCB - водоизмещение судна, м3.



Раздел 2. Расчет параметров винта и потребной мощности двигателя

Необходимые для расчета исходные данные:

- Максимально допустимый диаметр винта

Dmax=0.8·T=2;

- Число винтов ZP =2 в случае, если отношение B/ Dmax > 6.5, если B/ Dmax <6.5 ZP =1; число винтов 1;

- Расчетное сопротивление RK снимается с кривой буксировочного сопротивления в соответствии со значением расчетной скорости движения судна VK;

- Коэффициент попутного потока вычисляется по формуле

w = =0,121;

- Коэффициент засасывания вычисляется по формуле

tk = 0.7 * wK + 0.06 = 0,144;

- Коэффициент влияния корпуса вычисляется по формуле

0,973;

- Номинальная скорость потока, набегающего на гребной винт

VA = VK* (1 * wK) = 5,132;

- Упор движителя

31,7;

- Кпд упорного подшипника зB=0,95;

- Кпд зубчатого редуктора зr=0,97.

Данные, необходимые для выбора расчетной диаграммы:

- Коэффициент нагрузки винта по упору

0,769;

- Если коэффициент нагрузки винта по упору CTA>2, то должна быть выбрана диаграмма для гребного винта в насадке, в ином случае - диаграмма для открытого гребного винта;

- Дисковое отношение выбирается наименьшим из возможных;

- Число лопастей Z принимается произвольно, z = 4.

гребной винт судно

Таблица 3. Расчет потребной мощности при неограниченном диаметре винта.

Таблица 4. Расчет потребной мощности винта максимально допустимого диаметра

- Коэффициент упора-частоты

;

- Относительная поступь оптимального винта Jopt определяется по диаграмме Папмеля в зависимости от коэффициента упора-частоты KNT;

- Диаметр оптимального винта определяется по формуле

;

- Шаговое отношение Pp/D определяется по диаграмме Папмеля в зависимости либо от коэффициента упора-частоты KNT (табл.3), либо в зависимости от коэффициента упора KT и относительной поступи JP (табл.4);

- Коэффициент полезного действия винта в свободной воде з0 определяется по диаграмме Папмеля в зависимости либо от коэффициента упора-частоты KNT (табл.3), либо в зависимости от коэффициента упора KT и относительной поступи JP (табл.4);

- Минимальная потребная мощность рассчитывается по формуле

;

- Коэффициент упора

, где Dp=Dmax;

Относительная поступь вычисляется по формуле

.

По полученным данным подобран двигатель BMWPPMGY250 мощностью 330 кВт, числом оборотов 1500 об/мин и коэффициентом редукции 6,25 и КПД 45%.

Раздел 3. Проверка правильности выбора дискового отношения

Прочность гребного винта будет достаточной, если величина дискового отношения больше значения, вычисляемого по формуле:

где

- =0,05 (для нержавеющей стали);

- =1,15 (для грузовых и пассажирских судов).

Гребной винт не будет кавитировать, если величина дискового отношения больше значения, вычисляемого по формуле:

где

- =1,013(Па)

- =1,74(Па) при 15оС

- =1,013

- =T, м

- 9,81 м/с2

Выбранный винт удовлетворяет всем условиям, поэтому при выполнении последующих разделов не следует использовать диаграмму для винтов с большим дисковым отношением.

Раздел 4. Расчет достижимой скорости

Определение достижимой скорости движения судна

Достижимая скорость судна составляет 6,24 м/с. Параметры винта: количество лопастей - 4, дисковое отношение - 0,85, диаметр - 1,73 м, шаг - 1,54 м.

Раздел 5. Построение ходовых характеристик судна

Таблица 6. Расчет ходовых характеристик судна

Паспортная диаграмма представляет собой совокупность взаимно согласованных между собой характеристик корпуса судна, гребного и двигателя. Она позволяет с минимальной затратой находить скорость движения судна, режим работы винта и двигателя при различных эксплуатационных условиях.

Расчет паспортной диаграммы выполняется в табличной форме (см. табл.6).

В данной таблице:

- JPr - Относительная поступь при расчетном режиме движения. Принимается по результатам расчетов в таблице 5;

- Коэффициент упора KT, а также коэффициент момента KQ определяются по диаграммам Папмеля в зависимости от шагового отношения выбранного винта и относительной поступи;

- Коэффициент полезной тяги вычисляется по формуле

;

- Кажущаяся относительная поступь вычисляется по формуле

;

- Суммарная полезная тяга движителей вычисляется по формуле

;

- Мощность определяется по формуле

;

- Скорость движения судна определяется по формуле

Раздел 6. Построение чертежа гребного винта

Построение контура лопасти винта

- По известным значениям радиуса винта R, числа лопастей z, дисковому отношению Ad и относительному диаметру ступицы d0 = (0.180.20)D определятся средняя ширина лопасти

,

где r0 = 0,5 d0.

- Определяется значение максимальной ширины лопасти bm = C bc.

dв	192,53
mr	0,175
Dp	1,73
Pp	1,824
Z	4
Ad	0,55
d0	0,414
Rp	1,035
r0	0,194
bc	0,952
C	1,17
bm	1,114
Ps	300
nm	240

Таблица 7. Ординаты контура спрямленной лопасти для винтов с числом лопастей z = 4

Распределение толщин лопасти по ее длине

Таблица 8. Значения максимальной относительной толщины

Число лопастей	4	eR*R
eR/R	0,007	0,0068
e0/R	0,09	0,087

Профилирование лопасти винта. Построение проекций лопасти винта

Таблица 9. Ординаты профиля, отнесенные к наибольшей толщине на данном радиусе

Заключение

В ходе работы были выполнены расчёт и проектирование гребного винта. Также был подобран двигатель BMWPPMGY250 мощностью 300 Вт, числом оборотов 1500 об/мин и коэффициентом редукции 6,25.

По итогам пятого раздела можно судить, что расчётная мощность ниже потребной (302 Вт и 330 Вт соответственно). Это сделано целенаправлено, дабы взять запас по мощности на случай, когда придётся сильно увеличить скорость судна.

По рассчитанным значениям был выполнен чертёж гребного винта диаметром 1,73 м, количеством лопастей - 4, дисковым отношением 0,55, шагом 1,64 м в масштабе 1:4 на листе формата А1.

Список использованной литературы

1. Басин А.М., Степанюк Е.И. Руководство по расчету и проектированию гребных винтов судов внутреннего плавания. - Ленинград: «Транспорт», 1977. - 268 с.

2. Басин А.М, Миниович И.Я. Теория и расчет гребных винтов. - Ленинград: СУДПРОМГИЗ, 1963. - 760 с.

Размещено на Allbest.ru

...