Курсовая работа расчет двигательно-движительного комплекса с винтом фиксированного шага вариант 2 часть 1

Заказать курсовую работу по теории и устройству судна расчет двигательно-движительного комплекса с винтом фиксированного шага недорого онлайн.

Введение

Ходкость. называют способность судна двигаться с заданной скоростью при эффективном использовании мощности энергетической установки. Это мореходное качество в значительной степени определяет энергетические затраты, сопутствующие эксплуатации судна, а следовательно и экономические показатели последнего.
На любое тело, движущееся в жидкости, действует сила сопротивления. Чтобы ее преодолеть, к телу необходимо приложить полезную тягу-усилие, равное по величине и противоположное по направлению. При этом будет обеспечено установившееся движение, т.е. прямолинейное с постоянной скорость. Именно такое движение является предметом изучения в курсе «ходкость».
Устройство, предназначенное для создания полезной тяги называется движителем. таким образом, ходкость включает два раздела: сопротивление среды движению судна и движители.
Ходкость одно из важнейших мореходных качеств, для обеспечения которого в процессе проектирования в зависимости от основных режимов плавания судна осуществляется:
-выбор и оптимизация главных размерений наружных обводов корпуса для достижения наименьших величин полного сопротивления движению судна;
-выбор типа и определенных оптимальных элементов движения;
-выбор типа и основных характеристик главного движителя.
Основной целью работы является освоение практических методов расчета полного сопротивления движению судна и гидродинамических характеристик гребного винта по диаграммам серийных модельных испытаний. Кроме того, в ходе выполнения расчетов появляется возможность детально учесть взаимодействие всех элементов пропульсивного комплекса корпуса судна, гребного винта и главного двигателя, а также изучить способы построения и использования ходовых характеристик судна, отражающих это взаимодействие.
Для решения указанной цели необходимо для заданного судна рассчитать значения полного сопротивления R в диапазоне скоростей хода от нуля до скорости, приблизительно на 10% превышающей заданное значение VS. Количество расчетных точек не мене 5. Построить кривую полного сопротивления в зависимости от скорости хода.

Тип судна: Т (транспортное судно).
Длина судна L=180.0 м
Ширина судна В=24.5 м
Осадка судна d=8.50 м
Коэффициент общей полноты Cb=0.700
Коэффициент полноты мидель-шпангоута Cm=0.98
Абсцисса центра величины объемного водоизмещения XC=-0.02
Заданное значение хода судна VS=16.8 уз

1 РАСЧЕТ ПОЛНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ СРЕДЫ ДВИЖЕНИЮ СУДНА

1.1 Разложение полного сопротивления среды на составляющие

Полное сопротивление движению судна условно разделяется на составляющие, которые предполагаются независимыми друг от друга. При этом составляющие сопротивления увязываются с направлениями составляющих поверхностных гидродинамических сил (касательных и нормальных) и с основными физическими свойствами воды (вязкостью и весомостью). В соответствии с этим сила сопротивлении
( 1 )
где — сопротивление трения;
-сопротивление давления;
Причем, в общем случае движения судна
( 2 )
где — сопротивление формы (вихревое сопротивление), обусловленное влиянием вязкости воды на распределение гидродинамических давлений по смоченной поверхности судна; — волновое сопротивление, которое обусловлено весомостью воды и возникает вследствие перераспределения давлений по смоченной поверхности судна в связи с волнообразованием, вызванным движением судна.
Таким образом, при равномерном прямолинейном движении судна полное сопротивление воды
( 3 )
где — вязкостное сопротивление воды.
Движение судна происходит не только в водной, но и в воздушной среде. Поэтому для него полное сопротивление включает также — воздушное (аэродинамическое) сопротивление надводной части корпуса судна, которое по своей природе является вязкостным.
Сопротивления и являются основными составляющими полного сопротивления. Доля их в полном сопротивлении зависит от формы корпуса судна, состояния его поверхности и режима движения.
В практических расчетах сопротивления воды движению судна вводятся расчетные составляющие. При этом выделяется сопротивление выступающих частей . Сопротивление трения разделяется следующим образом:
, ( 4 )
где — сопротивление трения гидродинамически гладкой поверхности корпуса судна; — сопротивление, обусловленное шероховатостью поверхности корпуса судна.
Тогда полное сопротивление движению судна

или
,
где — остаточное сопротивление.
В практических расчетах полное сопротивление определяется через безразмерные коэффициенты составляющих полного сопротивления по формуле
, кН, ( 5 )
где = 1,025т/м3 — плотность морской воды;
V — скорость хода судна, м/с;
— смоченная поверхность корпуса судна без выступающих частей, м2.

1.2 Практические расчеты полного сопротивления среды

Вычислим смоченную поверхность корпуса судна без выступающих частей. Поскольку коэффициент общей полноты Cb=0.700 > 0.600, то смоченную поверхность вычисляем по формуле Семеки В.А.:
, м2 (4)
Подставляя известные значения в формулу (4), определим:

Коэффициент сопротивления трения CF определим по формуле:
(5)
где CFo–коэффициент сопротивления эквивалентной гладкой пластины;
КК и δСF – коэффициенты, учитывающие соответственно влияние кривизны судовой поверхности и ее шероховатости на величину сопротивления трения корпуса судна.
Величину коэффициента КК определим по таблице 4.1 методических указаний. Так как отношение L/B≈7.3, то, согласно таблицы, принимаем величину коэффициента КК=1.03.
Величину надбавки на шероховатость δСF примем согласно рекомендаций, приведенных в методических указаниях, равной .
Коэффициент сопротивления эквивалентной гладкой пластины CFo определяется в зависимости от числа Рейнольдса Re по формуле Прандтля-Шлихтинга:
(6)
Число Рейнольдса определим по формуле:
(7)
где ν – кинематическая вязкость жидкости.
Для расчетов в данном курсовом проекте кинематическую вязкость морской воды определим по таблицам справочной литературы. При расчетах сопротивления судов температура воды принимается равной 4°С, кинематическая вязкость при этом составляет 1.57•10–6 м2/с
Подставляя значения известных и найденных величин в формулу (7) вычислим число Рейннольдса для каждого значения скорости хода судна. Полученные значения заносим в итоговую таблицу расчетов 7.
Подставляя полученные числа Рейннольдса в формулу (6) вычислим коэффициент сопротивления эквивалентной гладкой пластины для каждого значения скорости хода судна. Полученные значения заносим в таблицу 7.
Подставляя значения известных и найденных величин в формулу (5) вычислим коэффициент сопротивления трения CF для каждого значения скорости хода судна с учетом шероховатостей. Полученные значения заносим в таблицу 7
Коэффициент сопротивления выступающих частей CВ.Ч и воздушного сопротивления CВозд примем согласно рекомендаций, приведенных в методических указаниях, равной .

1.3. Расчет сопротивления по способу «СЕРИЯ 60»

Приближенный способ под названием «Серия 60» предназначен для расчета остаточного сопротивления морских транспортных судов. Модельные испытания были проведены в опытовом бассейне им. Д. Тейлора.
Коэффициент остаточного сопротивления по данному способу определяется по формуле
(8)
где коэффициент представлен зависимостью:
(9)
Относительная длина
где L- длина судна, м;
— объемное водоизмещение, м3
Расчетное отношение В/d=24.5/8.5=2.88. В таблицах 4.14 – 4.17 методических указаний для определения коэффициентов значение числа Фруда выбирается ближайшее к искомому.
Таблица 1
Таблица коэффициентов a,b,c для В/d=3.0

= 0,70;
= -0,0055;

a b с
0,134 — — —
0,149 -0,32 3,46 -8,45
0,164 -0,35 3,78 -9,34
0,179 -0,34 3,72 -9,12
0,193 -0,22 2,31 -4,85
0,208 -0,17 1,64 -2,79
0,223 -0,06 0,36 1,24
0,231 -0,06 0,32 1,46
0,238 -0,04 0,07 2,36
0,246 -0,06 0,29 1,82
0,253 0,01 -0,55 4,59
0,260 0,04 -1,07 6,64
0,268 0,01 -0,95 7,62
0,275 — — —
0,283 — — —
0,290 — — —
0,298 — — —
0,305 — — —
0,328 — — —
Таблица 2
Таблица коэффициентов a,b,c для В/d=2.5

= 0,70;
= -0,0055;

a b c
0,134 0,21 -2,70 9,26
0,164 0,21 -2,74 9,45
0,179 0,23 -2,99 10,15
0,193 0,17 -2,28 8,30
0,208 0,23 -2,90 10,10
0,223 0,25 -3,10 10,70
0,231 0,22 -2,79 9,93
0,238 0,18 -2,39 8,97
0,246 0,12 -1,77 7,36
0,253 0,19 -2,51 9,72
0,260 0,14 -2,13 9,52
0,268 0,41 -5,63 21,08
0,275 — — —
0,283 — — —
0,290 — — —
0,298 — — —
0,305 — — —
0,328 — — —

Таблица 3
N п/п 1 2 3 4 5 6 7
V, уз 11 12 14 16 16,8 18 18,5
V, м/с 5,65 6,17 7,20 8,22 8,64 9,25 9,51
Fr 0,1346 0,1469 0,1713 0,1958 0,2056 0,2203 0,2264
a 0,21 -0,32 -0,20 -0,13 -0,07 0,01 0,01
b -2,70 3,46 2,11 1,21 0,5504 -0,47 -0,47
с 9,26 -8,45 -4,50 -1,69 0,30 3,51 3,51
CR 103 0,6104 0,2812 0,4541 0,6784 0,6246 0,9775 0,9775

Коэффициент , учитывающий влияние положения абсциссы центра величины на коэффициент остаточного сопротивления вычисляется как отношение коэффициентов , определяемых для расчетного значения и базового по формуле

. ( 10 )

Значения и вычисляются по формулам
(11)
(12)
Таблица 4

= 0,70;

a b c
0,104 -22,4 -3,62 0,59
0,119 67,0 -3,20 0,59
0,134 64,6 -3,93 0,63
0,149 60,6 -4,33 0,67
0,164 29,6 -4,22 0,71
0,179 99,3 -3,16 0,76
0,193 171 -1,69 0,82
0,208 311 0,37 0,89
0,223 342 6,27 1,05
0,231 394 10,31 1,18
0,238 501 15,00 1,30
0,246 — — —
0,253 775 20,50 1,55
0,260 818 24,92 1,84
0,265 823 26,59 2,15
0,268 664 26,8 2,56
0,275 — — —
0,283 — — —
0,290 — — —
0,298 — — —
0,328 — — —
0,342 — — —

Таблица 5
Расчет величины
N п/п 1 2 3 4 5 6 7
V, уз 11 12 14 16 16,8 18 18,5
V, м/с 5,65 6,17 7,20 8,22 8,64 9,25 9,51
Fr 0,1346 0,1469 0,1713 0,1958 0,2056 0,2203 0,2264
a 64,60 60,60 99,30 171,00 311,00 342,00 342,00
b -3,93 -4,33 -3,16 -1,69 0,37 6,27 6,27
с 0,63 0,67 0,76 0,82 0,89 1,05 1,05
CR 103 (Xc/L) 0,6304 0,6705 0,7603 0,8202 0,8900 1,0493 1,0493

Таблица 6
Расчет величины
N п/п 1 2 3 4 5 6 7
V, уз 11 12 14 16 16,8 18 18,5
V, м/с 5,65 6,17 7,20 8,22 8,64 9,25 9,51
Fr 0,1346 0,1469 0,1713 0,1958 0,2056 0,2203 0,2264
a 64,60 60,60 99,30 171,00 311,00 342,00 342,00
b -3,93 -4,33 -3,16 -1,69 0,37 6,27 6,27
с 0,63 0,67 0,76 0,82 0,89 1,05 1,05
CR103 Xc0/L) 0,6536 0,6956 0,7804 0,8345 0,8974 1,0259 1,0259

Расчет полного сопротивления по способу «Серия 60» ведем в форме таблицы 7.
Таблица 7
Расчет полного сопротивления по способу «Серия 60»
N п/п Наименование Значения вычисляемых величин при скоростях хода судна Vsi
1 , уз
11 12 14 16 16,8 18 18,5
2 , м/с
5,65 6,17 7,20 8,22 8,64 9,25 9,51
3 , м2/с2
31,97 38,04 51,78 67,63 74,57 85,60 90,42
4
0,1346 0,1469 0,1713 0,1958 0,2056 0,2203 0,2264
5
0,6104 0,2812 0,4541 0,6784 0,6246 0,9775 0,9775
6 по формуле 19
0,9646 0,9638 0,9743 0,9829 0,9917 1,0229 1,0229
7 = (5)(6)
0,5888 0,2710 0,4425 0,6668 0,6194 0,9999 0,9999
8
6,48229 7,07159 8,25019 9,42879 9,90023 10,60739 10,90204
9
0,0017 0,0016 0,0016 0,0016 0,0016 0,0016 0,0016
10
0,0017 0,0017 0,0017 0,0016 0,0016 0,0016 0,0016
11
0,0003 0,0003 0,0003 0,0003 0,0003 0,0003 0,0003
12
0,0020 0,0020 0,0020 0,0019 0,0019 0,0019 0,0019
13 ( ВЧ + возд)103
0,0002 0,0002 0,0002 0,0002 0,0002 0,0002 0,0002
14 = (7) + (12) + (13)
0,5910 0,2732 0,4446 0,6689 0,6215 1,0020 1,0020
15
30,18 16,60 36,78 72,27 74,03 137,01 144,73
16
39,23 21,59 47,81 93,95 96,24 178,12 188,15

1.4 График зависимости полного сопротивления от скорости хода

По результатам проделанных расчетов (таблица 7) построим График зависимости полного сопротивления R от скорости хода Vуз. Кривая полного сопротивления R в зависимости от скорости хода Vуз представлена на рис.1.

Рис.1

Выводы

В первой части курсового проекта для заданного судна определили коэффициент остаточного сопротивления CR транспортного судна по способу «Серия 60» для транспортных судов. Рассчитали значение полного сопротивления R в диапазоне скоростей хода от нуля до 18.5 узлов, приблизительно на 10% превышающей заданное значение VS. Количество расчетных точек не мене 5. Построили кривую полного сопротивления в зависимости от скорости хода. Кривая полного сопротивления построена для эксплутационного режима плавания судна, то есть когда на его проектной скорости его полное сопротивление превышает сопротивление нового судна на тихой воде в безветренную погоду на 30%.
Цели первой части курсового проекта достигнуты.





Похожие статьи





Добавить комментарий