 |
с облегченным ГВ для сухогрузного судна.
|
|
|
|
Техническая эксплуатация СЭУ
Вариант 7
Выполнил: Вихарев И.А.
Проверил: Попов В. В.
Керчь, 2011
Расчет и построения паспортной диаграммы
с облегченным ГВ для сухогрузного судна.
В качестве примера проведем расчет и построение паспортной диаграммы с облегченным ГВ для сухогрузного судна, имеющего следующие паспортные данные:
¾ размерения корпуса судна:
■длина между перпендикулярами L = 171,0 м;
■ширина по миделю В = 21,87 м;
■осадка по грузовую марку ТГ = 9,3 м;
¾ характеристики гребного винта:
■диаметр Dв = 6,05 м;
■шаг Н = 5,75 м;
■число лопастей Z = 4;
■дисковое отношение θ = 0,55;
■водоизмещение судна в грузу VГ = 30700м3;
■скорость полного хода в грузу υг= 18 узл;
■эффективная мощность ГД на полном ходу Nен = 10000 кВт;
■ частота вращения КВ псн = 107 мин-1 = 1,78 с-1;
■передача мощности от ГД к ГВ прямая;
■КПД линии валопровода принимаем ηвл = 0,97.
Коэффициент полноты корпуса судна определяем по формуле:
Определяем коэффициент попутного потока ω
ω = 0,5 δ - 0,05 = 0,39
Определяем параметры облегченного ГВ, для которого при движении судна в полном грузу мощность ГД составляет: Nе = 0,89 Nен = 0,89·10000 = 8900 кВт при номинальной частоте вращения КБ псн = 1,78 с-1, как это рекомендует дизелестроительная фирма.
Используя кубическую зависимость величины скорости судна от мощности ГД, определяем скорость судна в полном грузу для этого режима:
Относительная поступь ГВ при этом равняется:
λр =0,515 υ2 (1-ω) / п Dв = 0,515 · 17,3 (1 - 0,39) /1,78 · 6,05 = 0,504.
Для определения шага Н гребного винта находим безразмерный коэффициент момента (коэффициент мощности) по формуле:
|
|
|
=0.03
По кривым действия ГВ определяем для λр = 0,52 и k2 = 0,03 шаговое отношение Н / Dв =0,9 для облегченного ГВ. Для этого ГВ определяем другие значения необходимые λр и k2 сводим расчет в табл. 2.
Таблица 2. - Расчет паспортной диаграммы
| Относительная поступь ГВ λр | 0,48 | 0,5 | 0,52 | п, с-1 | |||||||||||||||
| Коэффициент момента k2 | 0,033 | 0,03 | 0,027 | ||||||||||||||||
| Скорость судна υ, узл. υсн = с1 λр п с1 = Dв / 0,515 (1 - ω) = =6,05/0,515(1 -0,36345) = 18.45 |
|
|
| 1,42 1,60 1,71 1,78 1,85 | |||||||||||||||
| Мощность ГД Nе, кВт Nе = с2 k2 п3 с2 = 2 π ρ Dв. 5 10-3 / ηвл = =2 · 3,14 · 1025 · 6,055 · 10-3 /0,98= =53239.5 |
|
|
| 1,42 1,60 1,71 1,78 1,85 |
По результатам расчета строим графики изменения эффективной мощности главного двигателя Nе в зависимости от скорости судна при различных частотах вращения КВ (рис. 3).
Положение точки В на ограничительной характеристике соответствует линии Nе при Мен = соnst.
Мен = Nе / 2 π псн = 10000 / 2 · 3,14 · 1,78 = 894,45 кН·м.
Для частоты вращения КВ пв = 0,96 пв = 0,96 · 1,78 = 1,71 с-1, тогда величина мощности в точке В равняется:
Nе =2 π пв Мен = 2 · 3,14 · 1,71 · 894,45 = 9605,3 кВт.
Для определения положения точки А, соответствующей номинальному режиму работы двигателя при Nен и псн можно рассчитать для этого режима величину безразмерного коэффициента момента k2 по формуле:
k2 = Nен · ηвл · 103 / 2 π ρ Dв. 5 · п3 ;
k2 = 10000 · 0,97 · 103 / 2 · 3,14 · 1025 · 6,055 · 1,783 = 0,034
1 — винтовая характеристика облегченного гребного винта;
2 — утяжеленная винтовая характеристика;
3 — ограничительная характеристика по теплонапряженности;
4 — ограничительная характеристика длительной минимальной мощности;
5 — ограничительная регуляторная характеристика;
АВ — ограничительная характеристика по механической напряженности;
|
|
|
АС — ограничительная характеристика по номинальной мощности.
Рис. 3. построение поля допустимых режимов работы дизеля
на паспортной диаграмме судна
Затем по кривым действия ГВ для величины k2 = 0,033 находим при Н/Dв =0,9 относительную поступь ГВ λр = 0,504. Для этой поступи вычисляем скорость υА для частоты вращения КВ пА = 1,78 с-1:
υА = λр пА Dв / 0,515(1 - ω)
υА = 0,504 · 1,78 · 6,05 / 0,515(1 - 0,365) = 16,6 узл.
Наносим ограничительные характеристики тепломеханической напряженности и минимально допустимой длительной мощности двигателя.
Поле допустимых длительных режимов работы двигателя ограничивается:
■ справа — предельной регулярной характеристикой при п = 1,04 псн, = 1,04 · 1,78 = 1,85 с-1 = соnst;
■ сверху — на участке СА величиной номинальной эффективной мощности Nен = 10000 кВт = соnst;
■ слева — ограничительными характеристиками по тепломеханической напряженности, участок АВ и кривая 3, построенные по зависимостям согласно рис. 3, а также ограничительная характеристика 4 минимально допустимой длительной мощности Nе = 0,5 Nен.
Что касается рекомендуемого длительного эксплуатационного режима работы дизеля (Continuous Service Output) — точка Е, то условия работы на этом режиме позволяют иметь достаточно определенный резерв надежности как по тепловой, так и механической напряженности.
|
|
|
