Для выбора главных двигателей

При скоростях хода до 30 км/ч для водоизмещающих судов обычного типа наивысшим КПД обладают гребные винты. Они наиболее просты в конструктивном отношении, поэтому их целесообразно установить на проектируемом судне.

При выборе числа движителей х целесообразно воспользоваться данными прототипа и выбрать двухвальную установку (х=2).

Предварительный расчет ведем в следующей последовательности.

1. Определяем коэффициенты взаимодействия винта гребного винта с корпусом судна.

Коэффициент попутного потока для бортового винта

=

или винта в диаметральной плоскости (ДП)

= ,

где d - коэффициент общей полноты.

Коэффициент засасывания для бортового винта

=

или для винта в ДП

= .

2. Устанавливаем предельный диаметр винта, пользуясь приближенной зависимостью

= ,

где x – число движителей; T – осадка судна.

3. Находим необходимый упор P и расчетную скорость винта v_р:

=,

=,

где v — скорость судна, м/с; сопротивление R(v) принимают для заданной скорости хода.

4. Оцениваем целесообразность применения направляющей насадки для гребного винта. Оценить целесообразность применения насадки можно с помощью коэффициента нагрузки по упору

= ,

где r - плотность воды, F – площадь, ометаемая гребным винтом.

Если , то установка направляющей насадки будет целесообразна. Она повысит КПД движительного комплекса, что приведет к возрастанию скорости или тяги.

Так как s= <2, то нет необходимости устанавливать направляющие насадки

5. Прежде чем выбрать расчетную диаграмму, необходимо установить число лопастей и дисковое отношение.

Для одновинтовых судов число лопастей должно быть не менее 4, что связано с предотвращением недопустимой вибрации, а для двухвинтовых — 3 или 4. Если коэффициент упора-диаметра , число лопастей принимают равным 3, а если <2, то 4.

Коэффициент упора-диаметра

=,

Назначаем число лопастей равным 4.

При выборе дискового отношения q необходимо исходить из обеспечения прочности лопасти и предотвращения кавитации.

Из условий прочности

= (12.2)

где d₀= 0,18D_В – диаметр ступицы; z — число лопастей; = 0,08¸0,09 - относительная толщина лопасти при относительном радиусе лопасти 0,6¸0,7; т - коэффициент учитывающий условия работы винта, равный 1,2 для ледоколов, 1,75 для судов ледового плавания, 1,5 для буксиров и толкачей, 1,15 - для транспортных судов; Р - упор винта, кН; кПа – допускаемые напряжения для винтов транспортных судов.

Из условий отсутствия кавитации

=, (12.3)

где - давление в потоке на бесконечности; =10 кПа атмосферное давление; r - плотность воды; g – ускорение свободного падения; h_в – погружение оси винта, принимается по теоретическому чертежу (в курсовом проекте приближенно можно принять половина осадки судна); p_v=2,3 кПа – давление насыщенных паров.

После расчета дисковых отношений по (12.3) и (12.2) выбираем большее. По нему подбираем расчетную диаграмму с ближайшим большим дисковым отношением q=0,4, которое принимают окончательным.

6. Дальнейший расчет требуемой мощности и частоты вращения гребного винта производим по алгоритму, приведенному в таблице 12.3, по выбранной диаграмме.

7. По результатам выполненного расчета строят зависимости N_e*=1,15N_e=f(n), D_в=f(n), которые служат для окончательного подбора двигателей (рисунок 12.2).

Двигатель подбирают по каталогам, как ближайший по расчетной мощности и частоте вращения.

Выбрано …………. с характеристиками N= кВт, n= об/мин = об/с.