 |
Проектировочный расчет открытого гребного винта,
|
|
|
|
Обеспечивающего достижение заданной скорости хода
При полном использовании мощности ЭУ
Окончательный расчет гребного винта производится по алгоритму таблице 12.4.
В таблицах 12.4, 12.5 расчетная мощность N р (мощность на гребном винте) определяется
=,
где 
- КПД валопровода (среднестатистическое значение 0,98); 
- КПД передачи (среднестатистическое значение 0,96¸0,97 – с редуктором; 1 - без редуктора); Ne - номинальная (эффективная) мощность одного двигателя; 
- коэффициент запаса мощности.
Если найденное значения dв превышает предельное, то расчет в столбцах табл. 12.4 прекращают и вычисления продолжают по алгоритму в табл. 12.5.
Если мощность в первом приближении меньше мощности двигателя, переходим ко второму приближению, причем скорость
=,
где N у – установочная мощность выбранного двигателя; Ne 1 – подведенная к винту мощность. Окончательным считается приближение, когда выполняется условие N у @ Ne 1.
При этом будут определены оптимальные параметры винта:
диаметр dв = м, дисковое отношение q=, шаговое отношение 
=, относительная поступь 
=, число лопастей z=.
Т а б л и ц а 12.3 - Расчет элементов винта при выборе энергетической установки
| № п/п | Расчетная величина, размерность | Численные значения | |||||
| 0,6 D в | 0,7 D в | 0,8 D в | 0,9 D в | D в | 1,1 D в | ||
| 1. | Диаметр винта D в, м | ||||||
| 2. | Коэффициент
упора-диаметра 
| ||||||
| 3. | Относительная поступь
(с расчетной диаграммы)
| ||||||
| 4. | КПД винта  (с расчетной диаграммы)
| ||||||
| 5. | Шаговое отношение (с расчетной диаграммы)
| ||||||
| 6. | Пропульсивный КПД
| ||||||
| 7. | Частота вращения
 , 1/с
| ||||||
| 8. | Расчетная мощность одного главного двигателя
 , кВт
| ||||||
| 9. | Мощность одного главного двигателя с запасом 15 %
 , кВт;
- коэффициент запаса мощности
|
|
|
|
Т а б л и ц а 12.4 - Расчет элементов оптимального гребного винта и достижимой скорости хода
| № п/п | Расчетная величина, размерность | Численные значения методом последовательных приближений | ||
| 
|  ….
| ||
| 1. | Скорость хода, м/с | |||
| 2. | Расчетная скорость в диске винта
 , м/с
| |||
| 3. | Коэффициент задания 
| |||
| 4. | Относительная поступь
(с расчетной диаграммы)
| |||
| 5. | КПД винта (с расчетной диаграммы)
| |||
| 6. | Шаговое отношение (с расчетной диаграммы)
| |||
| 7. | Диаметр винта  , м
| |||
| 8. | Пропульсивный КПД
| |||
| 9. | Сопротивление движению  , кН (определяется по кривой сопротивления)
| |||
| 10. | Мощность на валу одного двигателя
 , кВт;
- коэффициент запаса мощности
|
Т а б л и ц а 12.5 - Расчет элементов оптимального гребного винта и достижимой скорости хода при диаметре винта больше предельного (
)
| № п/п | Расчетная величина, размерность | Численные значения методом последовательных приближений | ||
|
|
| ….
| ||
| 1. | Скорость хода, м/с | |||
| 2. | Расчетная скорость в диске винта
, м/с
| |||
| 3. | Относительная поступь 
| |||
| 4. | Коэффициент момента 
| |||
| 5. | КПД винта 
(с расчетной диаграммы)
| |||
| 6. | Шаговое отношение 
(с расчетной диаграммы)
| |||
| 7. | Пропульсивный КПД
| |||
| 8. | Сопротивление движению , кН (определяется по кривой сопротивления)
| |||
| 9. | Мощность на валу одного двигателя
, кВт;
- коэффициент запаса мощности
|
|
|
|
Чертеж гребного винта
Для гребных винтов транспортных судов обычно применяют форму спрямленной поверхности лопасти, разработанную Троостом. Ее несимметричный, саблевидный контур, имеющий небольшое отклонение в сторону, противоположную направлению вращения, способствует уменьшению вибрации корпуса судна.
Необходимые данные для построения гребного винта рассчитываем в таблицах 12.6, 12.7, 12.8.
Исходной величиной, определяющей форму контура, является наибольшая ширина лопасти bт, расположенная на относительном радиусе 
(рисунок 12.3) и определяемая по формуле, аппроксимирующей оригинальные графики и таблицы Трооста:
=, (12.5)
где d o=0,18 D в — диаметр ступицы; z — число лопастей.
На чертеже гребного винта (рисунок 12.3) изображают его продольный разрез, нормальную проекцию (на плоскость, перпендикулярную оси вращения) и контур спрямленной поверхности лопасти с нанесенными на него профилями сечений. На продольном разрезе показывают боковую проекцию лопасти и ее медиальное сечение — условный разрез по линии наибольших толщин.
Для построения медиального сечения лопасти выбирают условную относительную толщину лопасти
= 0,04…0,055;
и вычисляют ее абсолютную условную толщину е 0,
= м
Затем проводят образующую лопасти, наклоненную в корму под некоторым углом (6…120), величину которого выбирают так, чтобы между концами лопастей и корпусом судна был обеспечен зазор не менее (0,12…0,18) Dв. Наклон образующей обычно задается на чертеже винта линейным размером mR на конце лопасти
=.
Толщину концевых кромок лопастей eR принимают согласно Правилам [1] не менее 0,0035 D в для судов без ледовых усилений или не менее 0,005 D в для судов с ледовыми усилениями:
eR= 0,005 D в=
Чертеж гребного винта представлен на рисунке 12.3.
Т а б л и ц а 12.6
|  , мм
| Выходящая кромка | Линия наибольших толщин | Входящая кромка | Выходящая часть | Входящая часть | Ширина лопасти | |||
|  , мм
| 
|  , мм
| 
|  , мм
|  , мм
|  , мм
|  , мм
| ||
| 0,3 | 33,0 | 22,5 | 52,5 | |||||||
| 0,5 | 41,0 | 22,5 | 57,8 | |||||||
| 0,7 | 46,5 | 8,5 | 51,0 | |||||||
| 0,8 | 48,0 | -1,0 | 41,5 | |||||||
| 0,95 | 40,5 | -15,0 | 12,5 |
Т а б л и ц а 12.7
|
|
|
| Наибольшая толщина | Ординаты сечений в % от длины входящей части лопасти | |||||||||||||
| лопасти | ||||||||||||||
|
|  , мм
|  , мм
| 
| y, мм |
| y, мм |
| y, мм |
| y, мм | 
| y н, мм | 
| d н, мм |
| 0,3 | 98,0 | 93,2 | 84,7 | 70,5 | 36,0 | 37,8 | ||||||||
| 0,5 | 97,6 | 92,0 | 81,6 | 64,0 | 25,5 | 29,0 | ||||||||
| 0,7 | 97,3 | 88,4 | 74,2 | 52,0 | - | 22,0 | ||||||||
| 0,8 | 96,4 | 85,6 | 70,5 | 48,3 | - | 20,5 | ||||||||
| 0,95 | 95,8 | 85,0 | 69,5 | 48,2 | - | 20,0 |
Т а б л и ц а 12.8
| Наибольшая толщина | Ординаты сечений в % от длины выходящей части лопасти | |||||||||||||
| лопасти | ||||||||||||||
|
|  , мм
| , мм
|
| y, мм |
| y, мм |
| y, мм |
| y, мм | 
| t, мм | 
| s, мм |
| 0,3 | 97,0 | 86,8 | 71,0 | 49,4 | 14,5 | 13,0 | ||||||||
| 0,5 | 96,8 | 85,6 | 68,0 | 43,0 | - | 12,5 | ||||||||
| 0,7 | 96,8 | 84,9 | 66,6 | 41,4 | - | 14,3 | ||||||||
| 0,8 | 97,0 | 85,4 | 67,2 | 43,0 | - | 15,7 | ||||||||
| 0,95 | 97,6 | 88,0 | 71,6 | 48,0 | - | 18,8 |
|
|
|
