Задача 5

Условие задачи

Дано

Определить наибольшую скорость хода судна и потребляемую винтом мощность. Гребной винт размещен в тоннеле кормовой оконечности судна. Исходные данные приведены в таблице 5

Таблица 5

Исходные данные	Вариант
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Главные размерения судна, м:
длина, L	15	16	8	9	10	11	12	13	14	17
ширина, В	3,6	4,0	3,0	4,0	4,4	4,2	4,4	4,5	3,8	4,6
осадка, Т	0,75	0,88	0,91	1,05	0,78	0,98	1,10	0,96	0,93	1,20
Коэффициенты полноты:
корпуса судна,	0,52	0,48	0,50	0,40	0,45	0,44	0,46	0,42	0,43	0,54
плоскости мидель-шпангоута,	0,80	0,78	0,90	0,72	0,82	0,74	0,76	0,75	0,84	0,86
Характеристики гребного винта, м:
диаметр, D	0,85	0,80	0,90	0,95	0,75	0,92	0,86	0,94	0,93	0,88
шаг, H	0,93	0,92	0,94	0,78	0,70	0,75	0,77	0,84	0,91	0,88
число лопастей, i	4	4	4	4	4	4	4	4	4	4
дисковое отношение,	0,55	0,55	0,55	0,55	0,55	0,55	0,55	0,55	0,55	0,55
число оборотов, об/мин, n	540	500	480	520	520	460	440	420	430	450

Задание на выполнение работы

1. Построить зависимости сопротивления движению судна, к.п.д. изолированного винта и полезного упора в зависимости от скорости судна.
2. Определить эффективную мощность двигателя при заданных размерах и конструкции корпуса судна, диаметре, шаге и частоте вращения гребного винта для обеспечения наибольшей скорости хода теплохода при заданных параметрах.

Указания по решению

Шаговое отношение винта: ,
где H - шаг винта, м; D - диаметр винта, м. Коэффициент попутного потока по формуле (для судов с тоннельными обводами кормы): ,
где V - объемное водоизмещение судна, м³; Т - осадка судна, м.
,
где L - длина судна, м; B - ширина судна, м; - коэффициент полноты корпуса судна.

Для судов с тоннельными обводами кормы коэффициент засасывания t = =0,27.

Задаемся несколькими (5…10) значениями скорости движения судна в пределах от 1 до 10 м/с и для каждого из них последовательно определяем:
а) сопротивление воды движению судна по формуле Ленинградского Речсудопроекта: ,
где v - скорость хода судна, м/с, f - коэффициент сопротивления трению, для металлических судов f = 0,17 кГ с²/м⁴; - смоченная поверхность судна, которую можно определить по эмпирической формуле А. Б. Карпова, м₂: .

F - площадь погруженной части мидель-шпангоута: , где - коэффициент полноты плоскости мидель-шпангоута. h - коэффициент остаточного сопротивления: .
F_ч - число Фруда: ;
б) скорость подтекания воды к гребному винту, м/с: ;
в) относительную поступь винта: ,
где n - число оборотов винта в секунду, об/с;
г) по диаграмме расчета четырехлопастных гребных винтов с дисковым отношением = 0,55 устанавливаем значение коэффицикнта упора k₁ и к.п.д. изолированного винта . На диаграмме находят точку пересечения линий с заданными значениями Н/D и и по этой точке определяют соответственно величины k₁ и ;
д) упор изолированного винта: ,
где - плотность воды, = 102 кГ· с²/м⁴;
е) полезный упор винта, работающего за кормой судна: .

По результатам расчетов строятся кривые R = f(v), Р = f(v) и Ре = f(v). По точке пересечения кривых R = f(v) и Ре = f(v) устанавливаем наибольшую скорость хода судна v, к.п.д. винта , полезный упор (силу тяги) винта Р_е.

Упор изолированного винта определяем по формуле: .
Мощность на гребном валу определяем по формуле: .
Эффективная мощность двигателя: ,
где - к.п.д. валопровода, принимаем = 0,95; - к.п.д. редуктора, принимаем = 0,97.