Проектирование движительно-рулевого комплекса судна

Проведение проектировочного и проверочного расчётов движительного комплекса главного двигателя для судна, а также построение его винтовых характеристик и определение мощности и числа оборотов. Построение зависимости сопротивления воды движению судна.

Рубрика Транспорт
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 23.09.2013
Размер файла 218,1 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Расчёт сопротивления воды движению судна

2. Выбор типа движительного комплекса

3. Проектирование движительно-рулевого комплекса

4. Расчёт и построение ходовых характеристик судна

5. Построение чертежа гребного винта

Заключение

Литература

Введение

Задачей курсового проекта является проектировочный и проверочный расчёты движительного комплекса, а также построение винтовых характеристик главного двигателя для судна, имеющего перечисленные ниже исходные данные:

1. Тип судна и его класс (по Речному Регистру): Пассажирское, класс «О»

2. Основные элементы корпуса судна: Число гребных валов Длина, ширина и осадка (средняя) , и Коэффициенты полноты: водоизмещения площади мидель-шпангоута

3. Диаметр гребного винта (предельно допустимый) м

4. Расчётная скорость хода судна

5.

1. Расчёт сопротивления воды движению судна

Проектировочный расчёт движительного комплекса выполняется для сдаточных испытаний судна, когда оно имеет осадку по грузовую ватерлинию и движется по неограниченному фарватеру при тихой воде.

Для расчёта сопротивления воды движению судна определяем:

Водоизмещение судна:

;

Относительная длина:

Относительная смоченность поверхности:

Коэффициент продольной полноты:

Смоченная поверхность:

Коэффициент влияния:

Результаты расчёта приведены в таблице №1

L/B=6,7

B/T=4,6

коэффициент остаточного сопротивления ищется по таблице для пассажирских и грузовых судов с помощью характеристик теоретического чертежа

Таблица №1 Расчёт кривой буксировочного сопротивления

Формула

Разм.

Fr (задаёмся)

0,12

0,16

0,20

0,24

0,28

0,32

3,04

4,05

5,06

6,08

7,09

8,1

10,94

14,58

18,21

21,88

25,52

29,16

126,82

168,96

211,1

253,65

295,79

337,92

2,059

1,979

1,920

1,874

1,836

1,804

1,58

1,38

1,32

1,49

2,42

3,24

4,139

3,859

3,74

3,864

4,756

5,544

11,23

18,59

28,13

41,96

70,23

106,86

По результатам расчета строится зависимость сопротивления воды движению судна Кривая буксировочного сопротивления судна

2. Выбор типа движительного комплекса. Определение мощности и числа оборотов главных двигателей

двигатель рулевой судно мощность

Тип движительного комплекса, являющийся для данного судна наиболее эффективным, выбирается на основании сопоставления результатов расчёта гребного винта без направляющей насадки (открытого) и комплекса винт-насадка

Для данного судна установка направляющей насадки не даёт ощутимого эффекта, но приводит к усложнению его движительного комплекса. Поэтому дальше рассчитываем винт без направляющей насадки.

Оптимальные элементы открытого винта определяем при нескольких значениях числа оборотов гребного вала. Выбираем пределы изменения номинальных чисел оборотов от 240 до 780 об/мин

При выполнении расчёта для открытых винтов используем «корпусную» диаграмму для четырёхлопастных винтов с дисковым отношением

.

Исходными данными для предварительного расчёта являются основные элементы корпуса судна и ожидаемое значение скорости полного хода

Из данных приложения №1 известно сопротивление судна при расчётной скорости движения

Предельно допустимы диаметр задан:

Определение элементов гребного винта

Надбавка к коэффициенту попутного тока:

Коэффициент попутного потока:

Скорость потока, подтекающего к винту:

Полезная тяга:

Упор движителя:

Коэффициент влияния корпуса:

Дальнейший расчёт приведён в таблице №2. Значения , и определяется по кривой диаграммы VI для расчёта открытых гребных винтов в зависимости от .

Величина

размерность

Частота вращения,

240

300

360

420

480

540

600

660

720

780

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

1,162

1,039

0,949

0,878

0,822

0,775

0,735

0,701

0,671

0,62

0,72

0.65

0.58

0.55

0.51

0.47

0.45

0,44

0,41

0,39

м

1,95

1.73

1.62

1.46

1.38

1.33

1.25

1,16

1,14

1,12

0,89

0.82

0.77

0.75

0.72

0.69

0.67

0,66

0,64

0,63

0,69

0.65

0.64

0.62

0.6

0.58

0.57

0,56

0,55

0,53

0,713

0.672

0.661

0.641

0.62

0.599

0.589

0,579

0,568

0,548

кВт

287,1

304.6

309.69

319.36

330.17

341.75

347.55

353,5

360.4

373,5

Таблица №2 Расчёт открытого гребного винта

Оптимальные диаметры винтов для оборотов гребного вала (240-360) оказались больше, чем заданный диаметр . Поэтому для этих частот вращения повторяем расчёт по другой схеме. Результаты расчёта представлены в таблице №3

Таблица №3 Расчёт открытого гребного винта

Величина

Размерность

Частота вращения об/мин

240

300

360

4

5

6

0.94

0.753

0.627

0.428

0.274

0.190

-

1.08

0.86

-

0.59

0,6

-

0.61

0.62

кВт

-

335.5

330.1

Сравнение таблиц 2 и 3 показывает, что переход от винта с оптимальным диаметром, с точки зрения гидродинамики, к винту допустимому по осадке судна приводит к увеличению потребной мощности главного двигателя. Зависимость мощности и диаметра винта от оборотов гребного вала построенная на основании таблиц 2 и 3 приведена в приложении №2

Принимаем в качестве движетеля винт без насадки.

Из имеющихся в нашем распоряжении двигателей выбираем двигатель марки 6VD26/20AL-2, имеющего номинальную мощность 368 кВт при 750 об/мин.

3. Проектирование движительно-рулевого комплекса на полное использование мощности главных двигателей

На данной стадии проектировочного расчёта движителя его основные элементы уточняют исходя из условия полного использования номинальной мощности выбранного главного двигателя при номинальном числе оборотов, то есть из условия согласования движителя с главным двигателем.

Из таблицы №2 принимаем значения:

Уточняем характеристики взаимодействия винта с корпусом судна:

а) Коэффициент расчётного попутного потока равен:

б) Расчётный коэффициент засасывания:

в) Коэффициент влияния корпуса

Уточняем дисковое отношение гребного винта исходя из условий обеспечения необходимой прочности лопастей и отсутствия второй стадии кавитации винта.

1) По прочности

C'=0,055 - материал винта - нержавеющая сталь

m1=1.15 - коэффициент, учитывающий возможность возрастания нагрузки на лопасть винта.

Zл=4-число лопастей

2) По кавитации

(м)-заглубление оси винта

-атмосферное давление.

-давление, зависящее от температуры жидкости

при

Таким образом, минимально допустимое значение дискового отношения . Это достаточно близко к , что позволяет в дальнейшем использовать диаграмму с таким дисковым отношением.

Расчёт достижимой скорости судна производим методом последовательных приближений.

Таблица Расчёт достижимой скорости

Величина

Разм.

Номер приближения

1

2

3

1

м/с

6,805

7,02

7,04

2

км/ч

24,5

25,27

25,37

3

м/с

5,58

5,75

5,77

4

, по рис. 1.1

кН

58,36

59,3

59,4

5

кН

29,18

29,65

29,7

6

кН

34,33

34,89

34,91

7

0,79

0,72

0,67

8

0,48

0,45

0,42

9

0,7

0,67

0,645

10

0,59

0.57

0,55

11

м

0,93

1,02

1,099

12

0,611

0,59

0,569

13

кВт

335,04

363.6

368,01

, м/с

По результатам расчёта принимаем:

4. Расчёт и построение ходовых характеристик судна

Ходовые характеристики судна устанавливают связь между суммарной полезной тягой ( ), потребляемой винтом мощностью , и скоростью хода (V) при различных числах оборотов гребного вала (n). Они позволяют определить скорость хода судна при различных условиях его эксплуатации, характеризуемых кривой сопротивления .

Динамические характеристики движительного комплекса при работе за корпусом судна определяем для диапазона относительной поступи от швартового режима до режима нулевого упора

Определим коэффициент засасывания на швартовых:

Расчёт ходовых характеристик выполняется в табличной форме (Таблица № 4)

Таблица №4 Расчёт ходовых характеристик судна

Величина

Значения

Относительная поступь

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

Кажущаяся относительная поступь

0

0.122

0.243

0.365

0.485

0.609

0.792

Коэффициент упора винта

0.32

0.296

0.261

0.22

0.178

0.155

0.083

КПД винта

0

0.15

0.285

0.41

0.52

0.605

0.6

Расчётный коэффициент засасывания

0.052

0.0615

0.0753

0.0972

0.1369

0.231

0.74

Коэффициент полезной тяги движителя

0.271

0.257

0.212

0.1725

0.1317

0.0909

0.045

Коэффициент момента гребного винта

0.0395

0.0352

0.0309

0.0263

0.0218

0.0176

-

=

n Об/сек

5

7,5

10

12,5

Ne,кВТ

93

187

278

368

0,088

0,0531

0,0346

0,023

=750 об/мин, об/с

Скорость судна

0

1.67

3.33

5,014

6.66

8,3

10,8

Суммарная полезная тяга

52,1

46,1

40,1

32,5

31,6

28

27,8

Мощность двигателя

514,8

475,3

421,1

395,6

375,4

355,4

-

=600 об/мин, об/с

Скорость судна

0

1.34

2,6

4

5,33

6,69

8,7

Суммарная полезная тяга

33,32

29,5

25,67

23,6

18,3

20,3

22.2

Мощность двигателя

263,6

243,4

215,6

203,4

198,

185,4

-

=450 об/мин, об/с

Скорость судна

0

1

2

3

3,99

5,01

6,6

Суммарная полезная тяга

18,7

16,6

14,8

12,1

9,5

8,3

6,9

Мощность двигателя

105,6

98,4

92,6

79,9

78,1

75,1

-

=300 об/мин, об/с

Скорость судна

0

0.67

1.33

2

2,66

3,34

4,3

Суммарная полезная тяга

8,3

7,39

6,48

5,6

4,8

4.1

3

Мощность двигателя

31,9

29,5

26,5

23,1

22,5

21,3

-

Построение ходовых характеристик судна

Ходовые характеристики судна представляют собой три семейства кривых .

На график наносим кривые зависимости полезной тяги от скорости судна для разного числа оборотов. Затем на этом же графике чертим кривую сопротивления полученную ранее.

Аналогично на графике кривые зависимости мощности от скорости судна (таблица 4)

Из точек пересечения кривых с откладываем вертикальные линии до пересечения их с соответствующими кривыми . Через точки пересечения проводим кривую, называемую кривой потребной мощности.

Отметим на графике точку соответствующую номинальному режиму работы двигателя ( кВт, об/мин). Соединим эту точку с началом координат. Полученная линия - это линия располагаемой мощности. Далее, к этой линии спускаются вертикальные прямые соответствующие некоторым числам оборотов . Из точек пересечения этих линий проводим горизонтальные прямые к графику на котором отмечаем точки полученные пересечением мысленно проведённых кривых с этими горизонтальными линиями. Соединив эти точки получаем кривую располагаемой мощности. Далее из этих же точек проводим вертикальные линии к графику, на котором также отметим точки пересечения этих линий с мылено проведёнными кривыми. Кривая, проходящая через эти точки называется линией располагаемой полезной тяги.

Для построения винтовых характеристик двигателя из точек пересечения кривых с кривой потребной мощности проводим горизонтальные линии к графику , на котором, учитывая передаточное отношение редуктора (1:2), ставим точки пересечения с соответствующими числами оборотов двигателя. Соединив эти точки, получаем винтовые характеристики двигателя.

Регуляторная характеристика номинальной частоты, предохраняющая двигатель от инерционных перегрузок, связанных с недопустимым превышением частоты вращения, приближенно изображаем отрезком прямой, соединяющей точку номинального режима с точкой лежащей на оси абсцисс и имеющей координату:

Для быстроходных дизелей минимальная частота составляет:

Наносим её на график (пунктирная вертикальная линия)

Полученные прямые ограничивают область допустимых длительных режимов эксплуатации двигателя.

Графическое представление ходовых характеристик находится в Приложении 3.

5. Построение чертежа гребного винта

1. Проектируемый гребной винт имеет:

, , , .

Относительный диаметр ступицы:

(мм)

2. Построение спрямлённого контура лопасти:

а. Диаметр промежуточного вала

(мм)

б. Диаметр гребного вала:

(мм)

в. Средняя толщина лопасти

(мм)

(мм)

г. Максимальная ширина лопасти

(мм)

д. Таблица №5 Определение ординат контура спрямлённой поверхности лопасти

0.2

0.4

0.6

0.8

0.9

105,4

211,1

316,2

421,6

474,5

0,571

0,687

0.684

0.508

0.284

191

230

229

170

95

0.355

0.454

0,53

0.59

0.574

119

152

179

197

192

0.35

0.35

0.38

0.47

0.5

109

134

159

176

148

3. Распределение толщин лопасти по длине

а. Толщина лопасти у края

(мм)

б. Толщина лопасти на оси винта

(мм)

Таблица № Определение линии наибольших толщин лопасти.

0.2

0.4

0.6

0.8

0.9

105,4

211,1

316,2

421,6

474,5

109

134

159

176

148

198

248

250

198

154

Значение входящих и выходящих кромок снимаем с чертежа с прямленной поверхности лопасти

5. Профилирование лопасти винта

Результаты расчёта представлены в табличной форме

Таблица № Определение ординат сечений лопасти.

-

0.2

0.4

0.6

0.8

0.9

Входящая кромка

-

0.99

0.92

0.809

0.61

0.44

мм

37,8

35,9

29,9

28,7

24,5

-

-

0.023

0.061

0.135

-

мм

-

0,62

2,2

4,9

-

Выходящая кромка

-

0.95

0.815

0.617

0.353

-

мм

36,7

33

27,8

22,1

-

-

0.07

0.18

0.35

0.6

0.77

мм

0.57

0,63

2,67

5,0

5,7

-

0.2

0.4

0.6

0.8

0.9

Входящая кромка

-

0.98

0.93

0.82

0.625

0.485

мм

29,8

28

25,5

21

18,1

-

-

-

0.035

0.085

-

мм

-

-

0,4

1,7

-

Выходящая кромка

-

0.96

0.83

0.635

0.38

-

мм

29

26,3

21

14,3

-

-

0.07

0.18

0.35

0.6

0.77

мм

-

-

0,06

1,65

-

-

0.2

0.4

0.6

0.8

0.9

Входящая кромка

-

0.975

0.91

0.795

0.63

0.495

мм

21,8

20,1

17,9

14

11,7

-

-

-

-

0.01

-

мм

-

-

-

0.45

-

Выходящая кромка

-

0.965

0.845

0.665

0.41

-

мм

21,5

18,9

14,8

8,9

-

-

-

-

-

-

-

мм

-

-

-

-

-

-

0.2

0.4

0.6

0.8

0.9

Входящая кромка

-

0.97

0.85

0.685

0.48

0.345

мм

11,8

10,3

8,4

6

4,2

-

-

-

-

-

-

мм

-

-

-

-

-

Выходящая кромка

-

0.97

0.865

0.69

0.445

-

мм

11,7

10,3

8,4

5

-

-

-

-

-

-

-

мм

-

-

-

-

-

-

0.2

0.4

0.6

0.8

0.9

Входящая кромка

-

0.96

0.855

0.695

0.445

0.245

мм

7,9

7

5

3,6

1,8

-

-

-

-

-

-

мм

-

-

-

-

-

Выходящая кромка

-

0.975

0.875

0.7

0.46

-

мм

7,9

7

5

3,6

-

-

-

-

-

-

-

мм

-

-

-

-

-

Заключение по проекту

В результате расчёта в курсовом проекте движительного комплекса пассажирского судна по классу Речного Регистра «О» имеющего основные элементы корпуса судна: число гребных валов ; длина, ширина и осадка (средняя) ; коэффициенты: полноты водоизмещения ; полноты площади мидель-шпангоута ; диаметр гребного винта ; дисковое отношение ; шаговое отношение ; и число лопастей .

Для обеспечения потребной мощности для движения судна выбран двигатель марки , имеющего номинальную мощность 368 кВт при 750 об/мин.

Пропульсивный комплекс обладает следующими характеристиками: скорость полного хода ; КПД винта ; пропульсивный коэффициент движительного комплекса . Винт является согласованным.

Относительно высокие показатели комплекса обусловлены тем, что использован винт, диаметр которого близок к оптимальному.

Литература

1.Бавин В.Ф. и др. Ходкость и управляемость судов. Учебник./под. ред. В.Г.Павленко, М.:

2.Бавин В.Ф. Расчет движительного комплекса винтового судна. Методические указания. СПГУВК, СПб,1994.

3.Руководство по расчету и проектированию гребных винтов судов внутреннего плавания/под ред.А.М.Басина и Е.И.Степанюка. (включая приложение) Л.: Транспорт. 1977, 271 с.

4.Басин А.М., Анфимов В.Н. Гидродинамика судна. Учебное пособие. Л.: Речной Транспорт.1961.

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Расчет сопротивления воды движению судна. Особенности выполнения проектировочного и проверочного расчетов движительного комплекса, принципы определения винтовых характеристик главного двигателя. Расчет и построение ходовых (тяговых) характеристик судна.

    курсовая работа [1,0 M], добавлен 18.10.2013

  • Конструкторская модель эксплуатации танкера. Определение водоизмещения, сопротивления движению подводного танкера. Нагрузки и объемы судна. Главные размерения и компоновка. Проектирование движительно-рулевого комплекса. Расчет посадки и остойчивости.

    курсовая работа [633,5 K], добавлен 17.06.2012

  • Расчёт полной величины сопротивления воды движению судна, остаточного сопротивления судна и сопротивления воздушной среды. Сложность расчёта сопротивления среды движению плотов. Величина сил сопротивления судна при движении его в ограниченном потоке.

    контрольная работа [76,0 K], добавлен 21.10.2013

  • Расчет сопротивления воды движению судна. Расчет контура лопасти гребного винта. Распределение толщин лопасти по ее длине. Профилирование лопасти винта. Построение проекций лопасти винта, параметры ступицы. Определение массы гребного винта судна.

    курсовая работа [444,4 K], добавлен 08.03.2015

  • Площадь смоченной поверхности судна. Расчет сопротивления трения судна для трех осадок. Расчет сопротивления движению судна с помощью графиков серийных испытаний моделей судов. Определение параметров гребного винта. Профилировка лопасти гребного винта.

    курсовая работа [785,6 K], добавлен 19.01.2012

  • Устройства и системы управления судна. Электростанция, балластно-осушительная система, противопожарная система, рулевое устройство, буксирное и спасательное устройство. Техническая эксплуатация и техническое обслуживание главного двигателя судна.

    курсовая работа [1,4 M], добавлен 05.04.2016

  • Судовой двигатель как объект управления и регулирования. Определение приведенного момента инерции двигателя. Построение скоростных статических характеристик мощности пропульсивного комплекса судна. Моделирование и оценка качества переходных процессов.

    курсовая работа [2,4 M], добавлен 10.06.2013

  • Изучение конструкции и технических характеристик буксира-плотовода проекта № Р-33 класса "Р", устройств и систем данного судна. Изучение и описание конструкции и системы главного дизельного двигателя судна. Якорно-швартовное и буксирное устройство.

    курсовая работа [7,4 M], добавлен 13.06.2019

  • Определение элементов циркуляции судна расчетным способом. Расчет инерционных характеристик судна - пассивного и активного торможения, разгона судна при различных режимах движения. Расчет увеличения осадки судна при плавании на мелководье и в каналах.

    методичка [124,3 K], добавлен 19.09.2014

  • Анализ ледовых условий на основных транспортных путях. Распределения льда в мировом океане, мониторинг ледовой обстановки. Самостоятельное плавание транспортного судна во льдах. Определение сопротивления движению судна во льдах и скорости буксировки.

    дипломная работа [14,6 M], добавлен 06.05.2010

  • Краткая техническая характеристика судна: тип, главные размеры и характерные данные. Описание конструкции валопровода и рулевого устройства. Недостатки существующих конструкций и предложения по их модернизации. Расчёты насадки лопастей и подшипников.

    дипломная работа [571,9 K], добавлен 13.11.2011

  • Выбор главного двигателя, передачи, количества гребных винтов. Определение мощности ГД. Расчёт потребностей судна в электроэнергии, паре и воде. Режимная карта пропульсивного комплекса. Анализ эффективности теплоиспользования в дизельной установке.

    курсовая работа [136,4 K], добавлен 05.03.2015

  • Определение безопасных параметров движения судна, безопасной скорости и траверсного расстояния при расхождении судов, безопасной скорости судна при заходе в камеру шлюза, элементов уклонения судна в зоне гидроузла. Расчёт инерционных характеристик судна.

    дипломная работа [1,5 M], добавлен 17.07.2016

  • Выбор возможного варианта размещения грузов. Оценка весового водоизмещения и координат судна. Оценка элементов погруженного объема судна. Расчет метацентрических высот судна. Расчет и построение диаграммы статической и динамической остойчивости.

    контрольная работа [145,3 K], добавлен 03.04.2014

  • Характеристики судовой энергетической установки, палубных механизмов, рулевого устройства и движителя. Эксплуатационные характеристики судна в рейсе. Особенности крепления негабаритного груза на примере ветрогенератора. Обеспечение безопасности судна.

    дипломная работа [7,2 M], добавлен 16.02.2015

  • Обоснование технико-эксплуатационных и экономических характеристик для отбора судна. Анализ внешних условий эксплуатации судов на заданном направлении. Основные требования к типу судна. Строительная стоимость судна, суточная себестоимость содержания.

    курсовая работа [766,7 K], добавлен 11.12.2011

  • Характеристики строительного использования размеров судна и отдельных его частей. Вооруженность, оснащенность и обеспеченность судна. Расчет экономических показателей. Определение провозоспособности и производительности тоннажа исследуемого судна за год.

    курсовая работа [162,2 K], добавлен 02.12.2010

  • Главный энергетический комплекс дизельной энергоустановки грузового судна, выбор и обоснование состава, расчет характеристик. Принцип действия четырехтактного дизеля. Действия по управлению главным дизельным двигателем. Схемы механических индикаторов.

    курсовая работа [1,5 M], добавлен 25.03.2012

  • Характеристика грузовых трюмов. Определение удельной грузовместимости транспортного судна (УГС). Транспортные характеристики груза. Коэффициент использования грузоподъёмности судна. Оптимальная загрузка судна в условиях ограничения глубины судового хода.

    задача [28,2 K], добавлен 15.12.2010

  • Анализ навигационных и эксплуатационных требований, предъявляемых к качествам судна. Плоскости судна и его очертания. Плавучесть и запас плавучести. Грузоподъемность и грузовместимость судна. Способы определения центра величины и центра тяжести судна.

    контрольная работа [1,4 M], добавлен 21.10.2013

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.