Аналитическое определение полезной тяги гребного винта и тяги на гаке

Можно решитьзадачу определения располагаемой полезной тяги P_е^Р аналитически, для этого необходимо найти величину P_е^Р хотя бы при двух значениях скорости движения судна v.

В паспортных данных судна или в отчетах проведенных теплотехнических испытаний обычно указываются параметры эксплуатационного расчетного режима движения судна в полном грузу с определенной скоростью v₁, частотой вращения гребного винта п₁, развиваемой ГД мощностью N_e1.

Используя эти данные, можно определить величину располагаемой полезной тяги P_е^Р₁ для этого режима (индекс 1), когда вся располагаемая полезная тяга гребного винта затрачивается на преодоление сопротивления движению корпуса судна, т.е. P_е^Р₁=R.

Для определения величины полезной тяги р_е воспользуемся формулой из теории движителей:

■ t = 0,60(1 + 0,67ω) ω — для одновинтовых судов;

■ t = 0,80(1 + 0,25 ω) ω — для двухвинтовых, судов.

Величину коэффициента попутного потока ω определяют по следующим выражениям:

■ ω = 0,5δ - 0,05 — для одновинтовых судов;

■ ω = 0,55δ - 0,2 — для двухвинтовых судов.

Здесь δ — коэффициент полноты корпуса

δ = V/(LBT)

Взяв необходимые данные из паспорта судна или из результатов теплотехнических испытаний, определяем первое значение располагаемой полезной тяги P_е^Р₁, используя выше приведенные выражения и формулы. В то же время эта величина равняется сопротивлению движения корпуса судна R₁ при данной скорости υ₁, т.е. P_е^Р₁ = R₁. Учитывая известную квадратичную зависимость изменения сопротивления корпуса судна, от скорости R=av², находим постоянную а для этой зависимости а= R₁/ v₁².

Теперь мы можем рассчитать и построить график изменения сопротивления корпуса судна в зависимости от скорости R=f(v) по формуле R = =v².

Для нахождения второго значения P_е^Р₂ (вторая точка на графике) необходимо взять данные режима работы ГД на ограничительной характеристике — его мощность N_е2 и частоту вращения n₂ при скорости движения судна υ₂. Т.к. ограничительная характеристика режимов работы ГД предусматривает постоянство крутящего момента M_e1=const, то соответствующая мощность N_e2 при n₂ определяется из выражения N_e2 = N_e1 (n₂ / n₁). Для частоты вращения п₂ на ограничительной характеристике по ходовой диаграмме находим скорость движения судна v₂ (см. рис. 4.1).

Тогда расчет величины располагаемой полезной тяги P_е^Р₂ для этой скорости v₂ производим аналогично вышеприведенному расчету для скорости v₁. Графическое отображение этих расчетов показано на рис. 4.5 [4].

Рис. 4.5. К определению располагаемой тяги на гребном винте:

I — P_е^Р — располагаемая полезная тяга;

II — сопротивление корпуса судна-буксировщика R;

P_еш^Р — располагаемая полезная тяга на швартовах

Обозначим отношение разностей известных величин полезной тяги к разности скоростей движения судна через b:

Рис. 4.7. Графики зависимостей величин Q, R, P_е^Р, F, f от скорости хода судна v:

P_е^Р — располагаемая полезная тяга;

R — сопротивление корпуса судна;

F — тяга на гаке;

Q — сопротивление буксируемого объекта;

f — приведенная тяга на гаке;

q — приведенное сопротивление

Вопросы к разделу 4

1. Чем отличается режим работы пропульсивной установки при буксировке объектов от работы ПУ при свободном плавании судна?

2. Как изменяется винтовая характеристика ГД при буксировке?

3. Каким образом следует назначать режим работы ГД при буксировке, чтобы избежать его перегрузки?

4. Какие данные нужны, чтобы определить скорость буксировки?

5. Что такое располагаемая полезная тяга ГВ?

6. Как можно определить величину тяги на гаке?

7. Как изменяется величина тяги на гаке в зависимости от скорости хода судна?

8. Какая существует зависимость сопротивления корпуса от скорости судна?

9. Определите граничную линию располагаемой полезной тяги на паспортной диаграмме.

10. Покажите алгоритм расчета величины сопротивления корпуса судна при различных скоростях хода.

11. Какие параметры характеризуют швартовный режим судовой ПУ?

12. Что такое приведенное сопротивление воза и приведенная тяга на гаке?