2020-01-14
756
Расчёт ходкости судна и выбор гребного винта
Главные элементы судна
Тип судна - контейнеровоз типа LO-RO
Длина по ГВЛ, м L=145,6 м
Ширина, м В=23 м
Осадка, м Т=8,5 м
Коэффициент общей полноты d= 0,65
Коэффициент полноты мидельшпангоута b=0,98
Коэффициент продольной полноты j = d/b = 0,66
Дедвейт, тDw = 13500
Мощность, кВт Ne ном = 8320
Частота вращения главного двигателя: n=118 мин^(-1) = 1,97 сек^(-1)
Число гребных винтов 1
Постоянные величины расчёта
Коэффициент кинематической вязкости n= 1,61*10^(-6) м^2/с
Надбавки на шероховатость поверхности zш= 0,3*10^(-3)
Коэффициент вихревого сопротивления выступающих частей корпуса zа=0,1*10^(-3)
Коэффициент воздушного сопротивления zвозд= 0,04*10^(-3)
Величина L/B = 6,33
Величина B/T = 2,7
Величина Ö(g*L) = 37,793
Расчёт смоченной поверхности корпуса контейнеровоза
Для транспортных судов смоченную поверхность голого корпуса рекомендуется
определять по приближенной формуле профессора В. А. Семеки [1]:
Wгк = L*T*[2+1,37*(d-0,274)*B/T]
Wгк =145,6*8,5*[2+1,37*(0,65-0,274)*23/8,5]= 4200 м^2
|
|
|
Смочённая поверхность выступающих частей может быть определена как некоторая доля смоченной поверхности голого корпуса.
Wвч = 0,03*So = 0,03*4200 = 126 м^2
Суммарная смоченная поверхность:
W = Wгк + Wвч = 4200+126 = 4326 м^2
Значение выражения:
W *r/2 = 4326*1025/2= 2217075,
где r=1025 кг/м^3 - плотность воды.
Расчёт сопротивления и буксировочной мощности
В практических расчётах полное сопротивление движению судна рекомендуется определять по формуле:
R= (z*r*V^2)/ W,
где z - коэффициент полного сопротивления, представляющий собой сумму следующих коэффициентов:
zтп - коэффициент трения эквивалентной пластины;
zш - надбавка на шероховатость судовой поверхности;
zо - коэффициент остаточного сопротивления судна;
zа - коэффициент сопротивления выступающих частей;
zвозд - коэффициент воздушного сопротивления.
Расчёт выполняем в табличной форме в соответствии с указаниями [1].
Таблица 1.1.
Расчёт буксировочной мощности
| Расчётные формулы и величины | Размер | Скорость хода в узлах Vs | Примечание | |||
| 16 | 18 | 20 | 22 | |||
| 1. V = 0,514*Vs | м/с | 8,224 | 9,252 | 10,280 | 11,308 | |
| 2. V^2 | (м/с)^2 | 67,63 | 85,60 | 105,68 | 127,87 | |
| 3. Re=(V*L/n) | 7,44 | 8,37 | 9,30 | 10,23 | *10^(-8) | |
| 4. Fr = V/Ö(g*L) | 0,218 | 0,245 | 0,272 | 0,299 | ||
| 5. zтп*10^3 = f(Re) | 1,63 | 1,60 | 1,58 | 1,57 | рис.2. | |
| 6. zо*10^3 = f(d, Fr) | 0,90 | 1,35 | 1,65 | 3,13 | рис.6. | |
| 7. КL/B | 0,70 | 0,80 | 0,96 | 1,36 | рис.8. | |
| 8. КB/T = f(Fr,L/B) | 1,11 | 1,06 | 1,02 | 1,14 | рис.11. | |
| 9. zо*10^3 =(6)*(7)*(8) | 0,699 | 1,145 | 1,616 | 4,853 | ||
| 10. z = zтп+zо+zш+zа | 2,729 | 3,145 | 3,596 | 6,823 | ||
| 11. R=(W*r/2)* *(2)*(10)*10^(-6) | кН | 409 | 597 | 843 | 1934 | |
| 12. EPS=(1)*(11) | кВт | 3364 | 5523 | 8666 | 21870 | |
| 13. 1,2*R | кН | 491 | 716 | 1012 | 2321 | |
| 14. 1,2*EPS | кВт | 4037 | 6628 | 10399 | 26244 | |
По результатам расчётов строим кривые сопротивления R=f(Vs) и кривые буксировочной мощности EPS = f(Vs). Так как в процессе эксплуатации корпуса судна наблюдается изменение характеристик корпуса судна и гребного винта, то вводится эксплуатационная надбавка,равная 20% для проектируемого судна и строятся кривые сопротивления и буксировочной мощности с учётом этой надбавки (Рис.1.1.).
|
|
|
 |
Рис.1.1.
Расчёт оптимальных элементов гребного винта
Выбор конструктивного типа движителя, ориентировочных значений скорости хода судна и диаметра гребного винта
В соответствии с рекомендациями раздела 2 [2], в качестве движителя принимаем цельнолитой гребной винт.
Для выбора значения Dор используем диаграмму на рис. 1 [2]. Ориентировочное значение скорости хода судна определяем из графика на рис.1.1.
Vs ор = 17,5 уз
Для грубой оценки коэффициента попутного потока wт используем формулу Тейлора [2]:
wт = 0,5*d - 0,05 = 0,5*0,65 - 0,05 = 0,275
Скорость обтекания гребного винта:
Vas = Vs op * (1- wт) = 17,5*(1-0,275) = 12,7 уз
Из диаграммы на рис. 1 [2] находим: Dор = 5,2 м
В соответствии с рекомендациями, для одновинтовых судов имеем:
Дпред=0,75*Т=0,75*8,5=6,3 м
Для дальнейших расчётов принимаем: Dор = 5,2 м; Vs ор = 17 уз.
Определение коэффициентов взаимодействия гребного винта с корпусом судна
Коэффициент попутного потока находим по формуле Холтропа [2]:
wт = В*W*Сv/(D*T)*[0,066/T+1,22*Cv/(D*(1-j))] +
+ 0,246*Ö(B/(L*(1-j))) - 0,097/(0,95-j) + 0,114/(0,95-d),
где Сv = 1,05*(zтп+zш) = 1,05*(1,6+0,3)*10^(-3) = 1,995*10^(-3)
В*W*Сv/(D*T) = 23*4326*1,995*10^(-3)/(5,2*8,5) = 4,491
[0,066/T+1,22*Cv/(D*(1-j))] = 0,066/8,5 + 1,22*1,995*10^(-3)/(5,2*(1-0,66)) =9,141*10^(-3)
0,246*Ö(B/(L*(1-j))) = 0,246*Ö(23/(145,6*(1-0,66))) = 0,168
0,097/(0,95-j) = 0,097/(0,95-0,66) = 0,334
0,114/(0,95-d) = 0,114/(0,95-0,65) = 0,380
wт = 4,491*9,141*10^(-3) + 0,168 - 0,334 + 0,380 = 0,254
Полученное значение wт проверяем по формуле Э. Э. Папмеля [2]:
wт = 0,165*d*Ö[V^(1/3)/D] - Dwт,
где V - водоизмещение судна: V=L*B*T*d = 145,6*23*8,5*0,65 = 18502 м^2;
Dwт - поправка на влияние числа Фруда:
Dwт = 0,1*(Fr-0,2) = 0,1*(0,254-0,2) = 4,5*10^(-3);
wт = 0,165*0,65*Ö(18502^(1/3)/5,2) - 4,5*10^(-3) = 0,237
Окончательно принимаем: wт = 0,254.
Коэффициент засасывания определяем по формуле Холтропа [2]:
t = 0,002*L/(B*(1-j)) + 1,059*B/L - 0,142*D^2/(B*T) - 0,005
t = 0,002*145,6/(23*(1-0,66))+1,059*23/145,6-0,142*5,2^2/(23*8,5)-0,005 = 0,180
полученное значение проверяем в соответствии с рекомендациями [2]:
t/wт = 0,180/0,254 = 0,7
Окончательно принимаем t = 0,180.
Коэффициент неравномерности поля скоростей в диске гребного винта принимаем:
i = i1 = i2 = 1
Коэффициент влияния корпуса судна определяем по формуле:
hк = (1-t)/(1-wт)*i = (1-0,180)/(1-0,254) = 1,1
