 |
Предварительный расчёт гребного винта.
|
|
|
|
Содержание.
Введение ……………………………………………………………………………………..2
1. Описание судна…………………………………………………………………………....3
2. Расчёт ходкости судна…………………………………………………………………….5
2.1. Расчёт сопротивления. ………………………………………………………………..6
2.2. Предварительный расчёт гребного винта…………………………………………....8
2.3. Расчёт гребного винта, обеспечивающего судну заданную скорость…………….10
2.4. Расчёт гребного винта, обеспечивающего максимальную скорость судна………12
3. Выбор главного двигателя и реверс – редуктора……………………………………….14
4. Расчёт элементов валопровода…………………………………………………………..20
5. Предварительный расчёт судовой электростанции…………………………………….24
6. Расчёт и комплектование систем СЭУ…………………………………………………..26
6.1. Топливная система……………………………………………………………………27
6.2. Система смазки………………………………………………………………………..36
6.3. Система охлаждения………………………………………………………………….39
6.4. Система сжатого воздуха……………………………………………………………..42
6.5. Газовыпускная система……………………………………………………………….44
7. Выбор вспомогательного оборудования………………………………………………...45
7.1. Вспомогательная котельная установка ……………………………………………...46
7.2. Опреснительная установка……………………………………………………………49
7.3. Выбор оборудования судовой электростанции……………………………………..50
8. Расчёт энергетических запасов…………………………………………………………...53
9. Конструктивный узел (Агрегатирование системы охлаждения главного двигателя)……………………………....56
10. Технологический раздел………………………………………………………………....65
|
|
|
11 Экология.Очистка сточных вод…………………………………………………………..72
12. Технико – экономическое обоснование проекта……………………………………….76
13 Спецификация к чертежу «расположение механизмов и оборудования в МКО»……84
Литература…………………………………………………………………………………….88
Введение.
Современное судно - сложная техническая система - сложная совокупность оборудования, объединенная общей целью - обеспечением доставки заданного количества груза на заданное расстояние с наименьшими затратами.
В современном мире не существует объектов, приближающихся к судам и кораблям по сложности состава, многообразию функций и спектру предъявляемых требований. Судовая энергетическая установка (СЭУ) - наиболее ответственная и сложная подсистема судна. Она, за счет выработки в необходимом количестве трех видов энергии - механической, электрической и тепловой, обеспечивает функционирование судна по прямому назначению - перевозку грузов и различной техники, работу других подсистем судна, жизнедеятельность людей на судне - экипажа и пассажиров, оказывает определяющее влияние на безопасность и эффективность эксплуатации судна.
Современное судно оборудовано разнообразными машинами и механизмами, которые в совокупности с устройствами и аппаратами образуют судовую энергетическую установку (СЭУ). Судовая энергетическая установка – это сложный комплекс функционально взаимосвязанных элементов энергетического оборудования, машин и механизмов, с помощью которых на судне производится выработка, преобразование, передача и использование различных видов энергии для безопасного и эффективного функционирования судна в соответствии с его типом и назначением и нормальных условий жизнедеятельности экипажа и пассажиров. С помощью СЭУ обеспечивается движение судна и его манёвры, безопасность плавания и живучесть, грузовые операции и другие функции в соответствии с назначением судна.
|
|
|
В современных СЭУ мощность главных двигателей достигает 80 МВт и более. Для вырабатывания, преобразования и расходования механической, электрической и тепловой энергии СЭУ должно потреблять органическое или ядерное топливо. Технико-экономические показатели СЭУ существенным образом зависят от мировой топливно-энергетической ситуации, которая в настоящее время характеризуется ростом цен на топливо. Это обстоятельство требует применения более экономичных СЭУ, работающих на тяжёлых сортах топлива.
В настоящее время большинство судов оборудовано дизельными установками и лишь небольшая часть – паротурбинными. Дизели сегодня – самые экономичные тепловые двигатели, позволяющие, кроме того относительно просто механизировать и автоматизировать основные производственные процессы на судне.
При проектировании СЭУ торгового судна, важно уделять большое внимание экономической эффективности судна в целом. Особое внимание уделяют утилизации теплоты выпускных газов, охлаждающей воды, наддувочного воздуха. Рост топливной экономичности СЭУ достигается также повышением параметров работы их главных двигателей (увеличением среднего эффективного давления в дизелях). Эффективность и надёжность работы СЭУ зависят от совершенства не только главных двигателей, но и вспомогательных энергетических установок, их элементов.
В данном дипломном проекте выполнена разработка энергетической установки сухогрузного судна, в которой учтена указанная топливно-энергетическая ситуация современного этапа.
1.
ОПИСАНИЕ СУДНА.
Описание судна.
1.1. Назначение судна – перевозка следующих грузов:
- генеральных грузов;
- навалочных грузов (в том числе зерна);
- минеральных удобрений навалом и в мешках следующих наименований: диаммоний фосфат; карбамид; моноаммоний фосфат; поташ (хлористый калий);
- металла (связки, рулоны до 35 т);
- бумаги (рулоны);
- лесоматериалов (пакетированных, в том числе круглого леса);
- овощей и фруктов в пакетах;
- 
и 
контейнеров ИСО (в том числе рефрижераторных);
- опасных грузов:
а) хлопка в кипах класса 4;
|
|
|
б) нитрата аммония (аммиачная селитра) класса 5.1 навалом и в мешках;
в) угля навалом.
1.1. Район эксплуатации – открытые и закрытые моря с ограничениями, накладываемыми классом судна, с температурными условиями:
- наружный воздух – от -23о С до 30о С;
- забортная вода - от 0о С до 27о С.
Предусматривается возможность эксплуатации судна на внутренних водных путях Европейской части Российской Федерации с проходом по Волго-Балтийскому и Волго-Донскому водным путям.
1.1. Архитектурно- конструктивный тип – однопалубное, двухвинтовое судно с баком и ютом, двойным дном и двойными бортами, тремя грузовыми трюмами, надстройкой и машинным отделением (МО) в кормовой части.
1.1. Класс судна – КМ ЛУ2 1 
А1 Российского Морского Регистра Судоходства.
Основные характеристики:
- длина наибольшая, м 128,2
- длина между перпендикулярами, м 122,8
- ширина наибольшая, м 16,74
- высота борта, м 6,1
- осадка, м:
в реке 3,6
в море 4,2
- дедвейт, т 5000
- скорость хода, уз 12
- автономность, сутки 20
- экипаж, чел 12
- дальность плавания, миль 5000
2.
РАСЧЁТ ХОДКОСТИ
СУДНА.
Под ходкостью судна понимают его способность перемещаться в воде с заданной скоростью при минимальных затратах мощности.
Выбору механической установки предшествует расчёт ходкости, состоящий из двух частей. Первая заключается в определении зависимости сопротивления от скорости движения, а вторая в расчёте движителя. Последний расчёт в свою очередь выполняют поэтапно: в первом приближении определяют геометрические характеристики винта и коэффициенты его взаимодействия с корпусом, затем рассчитывают оптимальный гребной винт, обеспечивающий заданную скорость движения, и определяют необходимую для этого мощность и частоту вращения винта. Исходя из этого выбирают главный двигатель, а поскольку его характеристики отличаются от полученных на предыдущем этапе, то приходиться заново рассчитывать винт, который находился бы в соответствии с двигателем и обеспечивал бы судну заданную скорость.
|
|
|
- Смоченная поверхность судна.
При отсутствии теоретического чертежа эта площадь может быть приближенно определена:
(м2)
где: L, B, T – главные размерения судна (длина, ширина, осадка) (м).
- коэффициент общей полноты.
= 0,85
= 2770,4 м2
Расчёт сопротивления.
Таблица 1.
| 1. | Скорость судна Us (уз) 
| задано | 11,5 | 12,5 | ||
| 2. | Скорость судна U (м/сек) | задано | 5,911 | 6,168 | 6,425 | 6,682 |
| 3. | Скорость судна U2 (м2/сек2) | задано | 34,94 | 38,044 | 41,28 | 44,649 |
| 4. | Число Фруда Fr | Fr 
| 0,166 | 0,174 | 0,181 | 0,188 |
| 5. | Остаточное сопротивление базового судна. |
CRo*103 = f(; Fr)
| 1,15 | 1,32 | 1,78 | 1,96 |
| 6. |
| = f( ;Fr)
где: = 5,0 – 7,5
= 7,5
| 0,15 | 0,15 | 0,15 | 0,15 |
| 7. |
| = f( ; Fr)
где: = f()
= 5?45
| 1,22 | 1,22 | 1,22 | 1,22 |
| 8. | Коэффициент влияния относительной длины. | 
| 0,123 | 0,123 | 0,123 | 0,123 |
| 9. | Коэффициент учитывающий отношение В/Т = 3,98 |
 f(B/T;Fr)
| 1,08 | 1,08 | 1,08 | 1,08 |
| 10. | 
| = f(B/T)
| 0,98 | 0,98 | 0,98 | 0,98 |
| 11. | Остаточное сопротивление судна. | CR*103=CRo* 
| 0,15 | 0,172 | 0,231 | 0,255 |
| 12. | Число Рейнольдса. | 
где:  - кинематическая вязкость воды. При t=4о С
=1,57*10-6 м2/с.
| 4,826 *108 | 5,036 *108 | 5,246 *108 | 5,456 *108 |
| 13. | Коэффициент сопротивления трения. |
| 0,2 *10-3 | 0,199 *10-3 | 0,198 *10-3 | 0,197 *10-3 |
| 14. | Коэффициенты дополнительного сопротивления. | СА+САР
где: СА – надбавка на шероховатость судна, при
L  150 м СА=0,3*10-3
САР – коэффициент
сопротивления выступающих частей. Для двухвентовых судов с двумя рулями САР= 0,55*10-3
| 0,85 *10-3 | 0,85 *10-3 | 0,85 *10-3 | 0,85 *10-3 |
| 15. | Полное сопротивление. | С= CR+ СА+САР+  
| 1,2 *10-3 | 1,22 *10-3 | 1,279 *10-3 | 1,302 *10-3 |
| 16. | Буксировочное сопротивление. (кН) | для предварительного расчёта можно использовать формулу:
где: Nепрот= 2160 кВт
 проп=0,57
вал=0,97
пер=0,98
uпрот=5,65 м/с
к3 – коэффициент запаса мощности.
к3=1,2
| 172,5 | 172,5 | 172,5 | 172,5 |
| 17. | Расчётное сопротивление. (кН) | Rэ=R*1,15 | 198,375 | 198,375 | 198,375 | 198,375 |
| 18. | Буксировочная мощность. (кВт) | NR= Rэ*u | 1172,59 | 1223,58 | 1274,56 | 1325,54 |
| 19. | Потребная мощность. (кВт) | Ne=1,15*NR | 1348,48 | 1407,12 | 1465,74 | 1524,37 |
Предварительный расчёт гребного винта.
1. Коэффициент попутного потока при us=12 узлов.
где: 
0,85 – коэффициент общей полноты.
х – показатель степени:
для бортового винта х=2.
V – объёмное водоизмещение (м3).
где: 
- плотность морской воды. 
т/м3
D – водоизмещение судна (т3).
где: L;B;T – длина, ширина, осадка судна.
Dгв – диаметр гребного винта (м).
|
|
|
Dгв.max= (0,62…0,70) * Т – для двухвальных судов.
- коэффициент волнового попутного потока.
при Fr < 0,2 =0
D = 128,2*4,2*16,74*0,85 = 7661,5 т.
V = 
= 7474,634 м3.
Dгв.max= 0,65*4,2 = 2,73 м
2. Коэффициент засасывания.
Для бортового винта:
t = 0,7 * 
+ 0,06 = 0,7 * 0,319 + 0,06 = 0,283
3. Коэффициенты влияния неравномерности:
и 
где: KTB, KQB – коэффициенты упора и момента при работе за корпусом.
KT, KQ – то же в свободной воде.
Указанные коэффициенты находятся в процессе самоходных испытаний. При предварительном расчёте принимаем:
4. Определение основных геометрических характеристик гребного винта.
4.1. Упор винта
kH.
4.2. Расчётное значение средней скорости воды в диске гребного винта.
где: u = 6,168 м/с
м/с
4.3. Коэффициент задания.
4.4. Коэффициент влияния корпуса.
4.5. Обороты винта.
5. Определение min допустимого дискового отношения:
5.1. Условия обеспечения прочности.
где:
- коэффициент учитывающий условия работы гребного винта.
- относительный диаметр ступицы винта (м).
(0,35)
- толщина лопасти винта (м).
(0,09)
- допускаемое напряжение (кПа).
для транспортных судов можно принять:
кПа.
- количество лопастей гребного винта:
для бортовых винтов при 
или 
принимают = 4.
5.2. Определение условий отсутствия вредных последствий кавитации.
где:
- количество винтов.
- давление насыщенных паров (кПа).
кПа.
- статическое давление на оси гребного винта (кПа).
где:
- атмосферное давление (кПа).
кПа.
- удельный вес воды (кг/м2с2).
кг/м2с2
- загружение оси винта (м).
кПа.
Принимаем ближайшее значение дискового отношения 
|
|
|
