Багатоцільовий глісуючий катер

 

 

продолжение таблицы №3.3.2

1	2	3	4	5	6	7	8	9
		18,41	20,02	18,87	17,26	15,65	14,96	14,73
		98,05	95,87	86,07	76,26	59,38	52,84	52,84
		0,65	1,06	1,33	1,53	1,66	1,85	2,08
		2,17	2,01	1,96	1,93	1,90	1,88	1,85
	, кН	3,55	7,23	11,20	15,28	16,88	20,24	25,89
	, кН	10,88	19,41	21,96	26,51	29,72	29,95	27,92
	, кН	14,43	26,64	33,16	41,79	46,59	50,19	53,80
	, кН	0,49	2,68	4,23	7,23	9,76	14,70	18,60
		0,27	0,60	1,06	1,66	2,40	3,26	4,25
	, кН	15,19	29,93	38,45	50,69	58,75	68,15	76,66
	, кН	0,04	0,08	0,11	0,14	0,16	0,19	0,21
		0,0153	0,0326	0,0287	0,0159	0,0048	-0,0063	-0,0076
		0,0575	0,1158	0,1356	0,1569	0,1682	0,1832	0,2056
	, кН	20,69	41,65	48,77	56,40	60,48	65,89	73,92
	, кВт	106,6	321,8	501,3	725,0	933,1	1186,3	1519,6

 

Поправка учитывающая различие безразмерных характеристик ( , , и ) проектируемого судна и модели – прототипа рассчитана в таблице №3.3.3. Значения производных взяты из результатов обработки материалов по сопротивлению моделей серии БК которые представлены в таблице 2.12 источника [ 1 ].

 

Определение поправки. Таблица №3.3.3

№ п/п	Производные	Значения характеристик при заданных числах
		1,00	1,50	2,00	2,50	3,00	3,50	4,00
1	2	3	4	5	6	7	8	9
		0,00320	0,00736	0,00480	0,00307	0,00022	-0,00432	-0,00815
		0,00040	0,00056	0,00054	0,00038	0,00007	-0,00029	-0,00064
		0,00966	0,01418	0,01320	0,00826	0,00180	-0,00135	-0,00360
		0	0,00446	0,00288	0,00140	0,00096	-0,00194	0,00230
		0	0	0,00001	0	0,00001	0,00001	0,00001
		0,00101	0,00184	0,00242	0,00069	0,00037	0,00020	0
		0,00085	0,00341	0,00,353	0,00152	0,00101	0,00101	0,00194
		0,00010	0,00013	0,00015	0,00024	0,00017	0,00016	0,00012
		0	0,00011	0,00019	0,00019	0,00024	0,00019	0,00016
		0,00006	0,00054	0,00094	0,00011	0	0,00006	0,00018
		0,01528	0,03259	0,02866	0,01586	0,00485	-0,00627	-0,00758

 

 

Рис. 3.3.1. График зависимостей сопротивления

 
и буксировочной мощности от скорости хода катера .

 

 

3.4. Выбор элементов кавитирующего гребного винта.

 

Выбор типа и элементов движителя, а также его рациональная компоновка с корпусом судна в значительной мере определяют пропульсивные качества проектируемого судна.

На глиссирующих судах наиболее часто устанавливают гребные винты, подвод мощности к которым осуществляется через наклонные валы. Подобные движительные комплексы обладают достаточно высоким к.п.д. Наклон гребного вала обуславливает скос потока, в котором работает гребной винт, что в приводит к периодическому изменению (за оборот) углов атаки элементов лопастей и к пульсациям размеров ковитационных каверн. В этих условиях возникает опасность эрозионных повреждений лопастей гребного винта, что необходимо учитывать при проектировании.

Для кавитирующих гребных винтов важным геометрическим параметром является кривизна нагнетающей поверхности лопастей. Это связано с тем, что упор кавитирующих гребных винтов в основном создается за счет нагнетающей поверхности, при чем с развитием кавитации ее роль усиливается.

Характерной особенностью кавитирующих гребных винтов является переменность местного числа кавитации по радиусу. Поэтому тип профиля на каждом сечении должен устанавливаться с учетом этого обстоятельства.

Создание строгих методов расчета кавитирующих гребных винтов на основе вихревой теории несущей поверхности связано со значительными трудностями построения четкой физической картины течения, а следовательно, и разработкой приемлемых для инженерной практики расчетных схем. По этому в инжинерной практике до настоящего времени при проектировании кавитирующих гребных винтов широко используются результаты испытаний систематических серий моделей таких винтов. известно несколько систематических серий кавитирующих гребных винтов, целесообразность использования каждой из которых определяется условиями работы на конкретном судне.

Применительно к глиссирующим судам одной из наиболее рациональных является серия СК, разработанная В.Д.Цапиным. Эта серия трехлопастных винтов состоит из 28 моделей и разделена по дисковым отношениям на четыре группы: = 0,65; 0,80; 0,95; 1,10; шаговые отношения в каждой группе изменяются в диапазоне = 1,0 – 2,2 с шагом 0,2, относительный радиус ступицы составляет =0,165.

Модели гребных винтов серии СК были испытаны в кавитационной трубе при бескавитационом обтекании и при числах кавитации = 1,3; 1,0; 0,8; 0,6; 0,4; 0,3.

Число Рейнольдса, определяемое по формуле , в процессе испытаний моделей винтов серии изменялось в диапазоне .

В результате испытаний были получены необходимые данные для построения кривых действия каждого гребного винта (см. приложение в источнике [ 2 ]).

Использование гребных винтов с геометрическими элементами, подобными систематической серии СК, обеспечивает глиссирующим судам высокие пропульсивные качества.

 Пропульсивный коэффициент для проектируемого катера на расчетной скорости =27 узлов принимаем равным =0,60–0,65. Найдем достижимую скорость в первом приближении:

где  1470 кН –суммарная мощность двигателей;

=0,63 – пропульсивный коэффициент катера;

кВт;

Этому значению преодолеваемой буксировочной мощности соответствует скорости катера =27 узлов и буксировочное сопротивление =57кН (рис. 3.3.1).

Расчетный скос потока составит при заданных параметрах для проектируемого катера составит:

где  – установочный угол гребных валов;

– угол ходового дифферента, по рис. 3.14 источника [ 2 ];

.

 

Выбор элементов кавитирующего гребного винта начинается с выбора дискового отношения гребного винта в зависимости от скорости хода катера в данном случае при скорости >27 узлов, принимается дисковое отношение .

3.4.1. Расчет мощности главного двигателя и элементов гребных винтов.

Расчет выполняется в таблицах №№3.4.2-3.4.4. После вычисления коэффициента упора, рассчитывается зависимость , которая наносится на кривые действия. Для всех шаговых отношений определяются абсциссы точек пересечения нанесенной кривой с кривыми коэффициента упора. Полученные значения относительной поступи заносятся в соответствующую строку таблицы №3.4.3. При известном числе кавитации, шаговом отношении и поступи определяю к.п.д. (таблица №3.4.4). Из ряда винтов подбирается такой, у которого к.п.д. наибольший.

Исходные данные приведены в таблице №3.4.1.

 

Исходные данные для расчета. Таблица №3.4.1

Наименование	Обозначение	Величина
скорость катера, узлов		27
количество винтов, штук		2
угол наклона гребных валов, градусов		140
заглубление центров винтов, м		1,9
предельно допустимый диаметр гребного винта, м		0,9
номинальная частота вращения двигателя, об/мин.		1600
коэффициент потерь в валопроводе		0,97

 

Расчет мощности главных двигателей и элементов гребных винтов сведем в таблицу №3.4.2.

 

Расчет мощности ГД и элементов гребных винтов. 

Таблица №3.4.2

№ п./п.	Наименование величин	Размерность	, узлы
			22	27	33
		м/с	11,31	13,88	16,96
		–	0,30	0,20	0,13
		–	0,68	0,55	0,44
	(рис.2.1)	кН	48,65	56,4	60,48
		кН	36,15	52,41	69,60
		–	1,40	1,57	1,78
	(таблица 3.4.3)	–	1,15
	(таблица 3.4.3)	–	0,70
	(таблица 3.4.3)	–	1,80
		м	0,88
		–	0,04
		–	1,21
		–	0,05
		–	0,38
		кВт	1066