Определение параметров гребного винта

Определим в первом приближении параметры гребного винта, обеспечивающего максимальную скорость движения судна. По результатам вычислений построим графические зависимости.

Спроектировать гребной винт означает выбрать не только его диаметр, шаговое и дисковое отношение и число лопастей, но также и профили сечений, кривизну этих профилей и относительные толщины профилей лопастей. При этом необходимо учесть взаимоотношение винта с корпусом корабля так, чтобы работая за корпусом гребной винт показывал наивысший КПД (пропульсивный коэффициент). Кроме высокого пропульсивного коэффициента винту необходимо обеспечить устойчивость против кавитации и надёжность в эксплуатации. Эти требования находятся в противоречии: с точки зрения кавитации лопасти должны быть тоньше, а с точки зрения надёжности толще.

Каждый элемент лопасти должен рассчитаться с учётом условия его работы и взаимодействия с другими элементами лопасти. Существует несколько схем расчета гребного винта. Во всех схемах расчёта очень часто используются результаты продувок изолированных профилей в аэродинамических трубах. Во многих схемах расчёта используется вихревая теория гребных винтов. При проектировании гребных винтов в основном решается одна из двух задач:

а.) В результате проектирования устанавливаются элементы гребного винта обеспечивающие наивысшую скорость судна. В этом случае мощность энергетической установки задаётся заранее из числа двигателей основанных промышленностью.

б.) При проектировании гребного винта требуется определить элементы такого винта, который будет потреблять наименьшую мощность. В этом случае должно быть известно только сопротивление движению при заданной скорости судна.

Для того, чтобы рационально спроектировать гребной винт необходимо иметь все данные к которым относятся:

- главные размерения

- водоизмещение судна

- коэффициенты полноты

- теоретический чертёж

- внешняя характеристика двигателя, количество двигателей на один вал, тип соединения двигателя с гребным винтом, КПД валопровода, редуктора, электропередачи, передаточное отношение в редукторе.

- эффективная или буксировочная мощность, полученная в результате испытаний моделей судов, коэффициенты попутного потока y, засасывания t, и коэффициент i = , учитывающий влияние неравномерности потока на КПД винта.

- дисковое отношение q =

- число гребных валов z_p

- число лопастей z

q = 0,375( )^2/3 ;

D = 0,7*T_k = 0,7*7,8 = 5,46 м ;

d_max = 0,09; z = 4;

c’= 0,065-коэффициент учитывающий прочность материала лопасти(углеродистая сталь);

m’ = 1,15-коэффициент учитывающий нагрузку гребного винта;  

q = 0,375( )^2/3 =0,112;

Принимаю q = 0,4;

26t = a*6616a = 0,6 ) ;

z_p = 1 ( количевство гребных винтов );

n = 2,1 об/с;

 = 1,25 кг*/м³;

 a =1,03

_в = 0,98

В результате построения графиков были получены следующие данные:

V_{s max} = 24 узл

D= 5,7 м;

H/D = 0,97;

h = 0,70.

Таблица 4.1 Определение параметров гребного винта

№	Наименование величины	Обозначение	Размер-ность	Числовое значение
1	Скорость судна	Vs	м/с	2,57	5,14	7,71	10,28	12,85
2	Скорость воды в диске винта	Vp=0,514Vs(1-)	м/с	1,9	3,8	5,7	7,6	9,5
3	Тяга гребного винта	Pe=Rx/zp	кН	30	111	226	568	700
4	Упор гребного винта	P=Pe/(1-t)	кН	36	132	268	674	830
5	Число оборотов гребного винта	n	об/сек.	2,1
6	Исправленное значение упора гребного винта		кН	36	132	268	674	830
7	Коэффициент числа оборотов-упора	kn'=(Vp/n0,5)/(P)0,25	-	0,53	0,77	0,96	1,03	1,23
8	Относительная поступь	P'=f(kn')	-	0,32	0,47	0,59	0,63	0,77
9	Исправленное значение относительной поступи	p=a*p	-	0,33	0,48	0,61	0,65	0,79
10	Оптимальный диаметр винта	D=Vp/(n*p)	м.	2,743	3,736	4,464	5,574	5,701
11	Коэффициент упора гребного винта	k1=P/(n2*D4)	-	0,1	0,15	0,15	0,15	0,17
12	КПД гребного винта	p=f(p, k1)	-	0,49	0,6	0,66	0,67	0,71
13	Шаг гребного винта	H/D=f(p, k1)	-	0,66	0,71	0,83	0,87	1,00
14	Коэффициент влияния корпуса		-	1,11
15	Пропульсивный коэффициент	р((1-t)/(1-))	-	0,56	0,68	0,75	0,76	0,81
16	Потребительская мощность двигателя	Ne=(Pe*V*i2)/(75в)	кВт.	142	850	2361	7796	11325