Теорія корабля та ТЗОО

Міністерство освіти і науки, молоді та спорту України

Національний університет кораблебудування

імені адмірала Макарова

Херсонська філія

 

 

 

Кафедра суднобудування

Спеціальність 6.05120101

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНА РОБОТА

 

з дисципліни:

«Теорія корабля та ТЗОО»

(Ходовість судна)

Варіант №2

 

 

 

 

 

 

 

Виконав:

студент гр. 4111пз

Русін А.О.

 

Керівник:

к.т.н., доц. НУК

Коршиков Р.Ю.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Херсон 2011

 

1. МЕТОДИКА РАСЧЁТА ХОДКОСТИ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Ходкостью называется способность судна перемещаться с заданной скоростью при минимальной затрате мощности либо же развивать максимальную скорость при заданной мощности главного двигателя. Для ее оценки необходимы две основные составляющие: сопротивление движению судна и гидродинамические характеристики движителей. Знание их позволяет связать гидродинамику пропульсивного комплекса корпус судна - движители с характеристиками его главных двигателей в процессе проектирования и эксплуатации судна и, таким образом, дает возможность оценить ходовые качества судна.

Сопротивление движению судна представляет собой проекцию главного вектора сил давления и касательных напряжений трения, действующих на корпус судна и выступающие части со стороны воды и воздуха, на направление движения судна. Расчетным режимом при оценке ходкости является продольное установившееся движение, которое совпадает с направлением ДП судна. В свою очередь, величина силы сопротивления зависит от главных размерений судна, формы его обводов, характеризуемых соотношением главных размерений и коэффициентами полноты, от состояния поверхности наружной обшнвки. скорости и режима движения, от параметров посадки н условий эксплуатации. Для надводных водоизмешающих судов расчетным является режим плавания, когда действующая на судно сила тяжести практически полностью уравновешивается архимедовой силой поддержания. Этот режим наблюдается, когда число Фруда по водоизмещению     .

 Вторым элементом гтропульсивного комплекса является движитель. Наиболее распространен в настоящее время на морских водоизмещаю-щих судах гребной винт (ГВ) различных модификаций: винт фиксированного щага (ВФШ), винт регулируемого шага (ВРШ), свободные и гребные винты в насадках, одиночные н гребные винты-тандем противоположного вращения. Гидродинамические характеристики гребных винтов (упор и реактивный момент) зависят от их геометрии, режима работы, взаимного расположения ГВ и корпуса судна.

И. наконец, одним из элементов пропульеивного комплекса является главный двигатель с устройствами, предназначенными для передачи мощности от главного двигателя к ГВ. Характеристикой этого элемента служит зависимость развиваемой мощности от частоты вращения гребного вала.

Необходимо  отметить, что судовой корпус, движители, главный двигатель с устройствами для передачи мощности от главного двигателя к ГВ работают совместно, составляя единый пропульсивный комплекс. И если по каким-либо причинам изменится характеристика одного нз элементов комплекса, то эт о вызове г соответс гвующие изменения характеристик других элементов и. таким образом, установится новый режим работы комплекса. Этому комплексу присущи следующие особенности работы:

создаваемый гребным винтом упор Т_в всегда больше тяги Т_Е за счет дополнительного сопротивления ΔR(силы засасывания), возникающего на корпусе судна вследствие подсасывающего действия работающего ГВ;

скорость  натекающее о на ГВ потока меньше скорости движения судна из-за иодтормаживающет о действия на поток корпуса судна;

мощность Р_D, потребляемая движителями, больше полезной (буксировочной) мощности Р_Е за счет гидродинамических потерь в движительном комплексе, В этой связи отношение   , определяющее величину гидродинамических потерь в пропульсивном комплексе и именуемое пропульсивным коэффициентом, является гидродинамической характеристикой эффективности работы этого комплекса. Величина этого

 

 

коэффициент для морских водоизмещающих судов  составляет 0,45...0.75.

Расчет  ходкости судна осуществляется в  приведенной последовательности.

1. Рассчитываются буксировочные сопротивление и мощность для приемосдаточных либо среднеэксплуатационных условий.
2. В соответствии с типом и назначением судна выбирается расчетный режим для расчета ходкости судна.

3. Для расчетного режима определяются элементы и режим работы ГВ, потребная мощность главного двигателя и частота вращения ГВ.
4. Для выбранного главного двигателя методом последовательных приближений производится уточнение элементов и режима работы гребного винта, а также скорости хода судна.
5. Выполняются расчет прочное ги лопастей и проверка винта на кавитацию.
6. Осуществляются расчет и построение теоретического чертежа гребного винта.
7. Для оценки ходкости на нерасчетных режимах производятся расчет и построение диаграммы ходкости.

 

 

2.  КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ И ОСНОВНЫЕ ПРИЁМЫ РАБОТЫ САПР «FreeShip+»

Система автоматизированого проектирования FreeShip+ служит для создания теоретической поверхности корпуса судна, её сглаживания, определения основных параметров статики корабля, гидродинамических характеристик и развёртывания теоретической поверхности на плоскость.

В данной работе используя  исходные данные (указанные в задании) в прилагаемом каталоге (директории) New был подобран прототип, который соизмерим с главными размерениями проекта.

Используя меню САПР с помощью  команды «Трансформирование» поверхность  прототипа была преобразована в  соответствии с главными размерениями задания. При этом были рассчитаны коэффициенты преобразования как соотношение длины ширины и осадки                 соответственно [1]:

  
                                                            

                                                 

                                                  

Введя коэффициенты в диалоговом окне (рисунок 1) была получена теоретическая  поверхность корпуса судна, которая  соответствует заданию на контрольную  роботу (рисунок 2).

 При расчёте буксировочного  сопротивления, опираясь на              рекомендаци [2] было принято решение воспользоваться методом Холтропа. При этом в соотметсвующем пункте меню САПР были введены начальная,

расчётная и максимальная скорость судна. Начальная скорость принята равной нулю, расчётная –  в соответствии с заданием, максимальная – на 15% больше расчётной, в соответствии с рекомендациями [3].

В результате получены графические  зависимости и таблица зависимости  буксировочного сопротивления и  буксировочной мощности от скорости хода судна (рисунок 3, таблица 1).

Опираясь на данные вышеуказанного расчёта используя команду «Расчёт  оптимального ГВ для выбора главного двигателя» получена диаграма ходкости (рисунок 4).

При этом промежуточные данные (коэффициент попутного потока, коэффициент  засасывания, коэффициент взаимодействия винта и корпуса, дисковое отношение) были получены по империческим зависимостям от главных  размерений и скорости хода согласно [4].

Используя электронный каталог  (www.bandw.sz) выбран згавный двигатель фирмы MAN 6LC45/134-HPM с характеристиками:

- мощность 2900 кВт;

- частота вращения гребного  вала 205 об/мин;

- удельный расход топлива  170 гр/ (кВт-час);

- удельный расход масла  1,34 гр/ (кВт-час);

- сухой вес 67 т;

- габаритные размеры 6502х4320х7090

Установка редуктора не предусматривается.

 

Для проверки параметров ходкости во время эксплуатации с учётом обрастания корпуса микроорганизмами и износом  листов обшивки построена паспортная диаграмма(рисунок 5). Промежуточные  данные (поступь, шаг винта, поправочные  коэффициенты ) приняты по диаграммам [2].

 

Рисунок 1

Рисунок 2

Рисунок 3

 

Таблица 1

 

Рисунок 4.

Рисунок 5

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Кротов О.І., Бондаренко О.В. Особливості використання імітаційного моделювання в проектуванні суден. // Матеріали міжнародної конференції: Миколаїв : УДМТУ, 2002. – т.II c.37-38.
2. Бронников А.В. Проектирование судов. Л.: Судостроение, 1991.-320 с.
3. Русецкий А.А., Жученко В.Б., Дубравин О.В. Судовые движители.- Л.:        Судостроение, 1971.
4. Голиков В.І., Кротов О.І., Еганов О.Ю., Бондаренко О.В. Проектування морських транспортних суден.– Николаев: ЧП "И.А.Гудым", 2002.–               220 с.
5. Луговский Я.И. Динамика моря.- Л.: Судостроение, 1976.
6. РМРС. Правила классификации и постройки морских судов. – СПб.: 2012.