Определение смоченной поверхности

Содержание курсовой работы

 

1. Определение смоченной поверхности

2. Расчёт сопротивления трения судна

3. Расчёт полного сопротивления движению судна по данным прототипа

4. Определение параметров гребного винта

5. Профилировка лопасти гребного винта

6. Проверка гребного винта на кавитацию

7. Проверочный расчёт прочности лопасти гребного винта

8. Расчёт паспортной диаграммы гребного винта

9. Определение веса гребного винта

Список используемой литературы

 

Определение смоченной поверхности

 

Исходные данные:

Главные размерения:

-длина судна по ГВЛ (L) = 150 м.

-ширина судна по ГВЛ (B) = 18м.

-осадка судна (T) = 7,8 м.

Коэффициенты полноты:

 

 

Скорость корабля:

 

_s= 5,10,15,20,25 узлов.

 

1. Используя проекцию ,,корпус” теоретического чертежа, определим площадь смоченной поверхности для трёх осадок и вычертим графическую зависимость

 

W = f (t).

 

Сопротивление движению изменяется прямо пропорционально величине смоченной поверхности. Поэтому величину смоченной поверхности необходимо определять с наибольшей точностью.

Поверхность подводной части корпуса судов обычно нельзя представить в виде явной функции от координат и вычислить её площадь аналитически не удаётся. Поэтому для вычисления смоченной поверхности применяют приближённые методы.

Наиболее точно величину смоченной поверхности можно определить по теоретическому чертежу. Для этого необходимо измерить полуметры погружённой части каждого теоретического шпангоута l_i для заданной осадки.

Площадь смоченной поверхности определим по формуле:

 

W=2 ∆L ( ∑l_i -  ) , где ∆L = , а L – длина судна. ∆L =  = 15,0

 

Данная формула не учитывает влияния продольной кривизны обводов корпуса судна на величину смоченной поверхности, но для морских транспортных судов обычных образований это влияние незначительно (примерно 1- 1,15%), поэтому никаких поправок в расчёт не вводят.

 

Таблица 1.1. Определение площади смоченной поверхности

	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	∑	Поправка	∑исп	W
Т 1=2,6	-	2,95	4,5	6,4	8	8,95	8,75	7,1	4,45	2,8	-	53.9	2,875	51,025	1408,29
Т2 =5,2	-	5,75	7,6	9,55	11	11,7	11,5	10,25	8,65	6,15	-	82,15	5,95	76,2	2161,032
Т3= 7,8	0	8,55	10,45	12,3	13,6	14,3	14,1	13,2	11,9	11,05	3,5	112,95	1,75	111,2	3336

 

Полное сопротивление

 

Используя графики серийных испытаний моделей судов, рассчитаем полное сопротивление и буксировочную мощность для трёх осадок.

Наиболее достоверные результаты при определении сопротивления воды движению судов могут быть получены путём расчётов по данным испытаний систематических серий моделей судов. Под систематической серией понимается группа моделей с систематически изменяющимися от модели к модели параметрами, характеризующимися форму теоретического чертежа и соотношения главных измерений. Количество моделей может быть достаточно велико. При разработке таких серий модели разделяются на группы так, чтобы в каждой группе систематически и независимо изменялся один какой-нибудь параметр, а другие оставались без изменения. Это даёт возможность проследить влияние на сопротивление этого параметра. Количество групп моделей в серии при этом, очевидно равно числу исследуемых параметров.

Очевидно, что исследовать влияние на сопротивление всех параметров, которые могут оказывать влияние на сопротивление, невозможно. Поэтому важно при расчётах сопротивления проектируемого судна подбирать такую серию, которая наиболее близко, особенно по ряду исследуемых параметров, подходила бы к рассматриваемому судну.

На основании обработки результатов испытаний систематических серий строятся диаграммы, по которым можно определить сопротивление судна, обводы которого геометрически подобны обводам моделей вошедших в серию.

Систематический характер изменения геометрических характеристик моделей, входящих в серию, даёт возможность разработать метод, с помощью которого можно создать теоретический чертёж проектируемого судна на основании данных о его коэффициентах формы и соотношений главных размерений. Это позволяет создать обводы, геометрически подобные обводам моделей серии, и получить близкий к оптимальному с точки зрения сопротивления теоретический чертёж, а также наибольшую достоверность расчётов сопротивления.

В отечественной практике при оформлении результатов испытаний систематических серий моделей принято представлять основную диаграмму зависимости коэффициентов остаточного сопротивления для ряда постоянных чисел Фруда от коэффициента общей полноты для основных моделей серий, образующих группу. Для этой группы моделей, как правило, одни параметры формы, например L/B и B/T , остаются постоянными, а другие, обычно Y и X_C, меняются систематически.

Таким образом, определяющим параметром является коэффициент общей полноты. Влияние других параметров на сопротивление оценивается с помощью вспомогательных диаграмм.

Коэффициенты, учитывающие влияние параметров формы для отдельных серий могут быть произвольными. Они определяются тем, влияние каких параметров формы исследовалось при разработке и испытании моделей данной серии. Принципиально увеличением числа исследуемых параметров можно повысить точность соответствующих расчётов. Коэффициенты влияния определяются по соответствующим вспомогательным диаграмм.

Для расчёта полного сопротивления движению судна следует рассчитать соответствующие заданным скоростям коэффициенты сопротивления трения, ввести надбавку на шероховатость и надбавку на выступающие части. Сумма этих коэффициентов и коэффициента остаточного сопротивления определяет коэффициент полного сопротивления рассматриваемого судна. Затем рассчитывается полное сопротивление судна и его буксировочная мощность для случая движения на тихой воде.

Выбор наиболее пригодной серии и соответствующих расчётных диаграмм определяется типом судна и его основными геометрическими параметрами формы, прежде всего коэффициентом общей полноты и особенностями формы обводов корпуса.

Данные :

Тип судна – транспортное судно;

Для осадки T₁ = 2,6 м.

L = 138 м ;

B = 18 м ;

V = 1907 м³ ; W = 1408,29 м² ;

= 7,67

= 6,9 ;

Y =  ;

d = 0,30 ;

Y₀ = 11,13

n = 1,57 * 10^-6 м²/с ;

 = 36,79

r = 1,025 т/м³

W * 10^-3 * r/2 = 0,72 т/м ;

 

Для осадки

 

T = 5,2 м.

L = 141,8 м ;

B = 18 м

V = 5721 м³

W = 2161,032 м² ;

= 7,9 ;

= 3,46 ;

Y =  ;

d = 0,43 ;

Y₀ = 7,9

n = 1,57 *10^-6 м²/с

 = 37,30

r = 1,025 т/м³

W * 10^-3 * r/2 = 1,1 т/м ;

 

Для осадки T = 7,8 м.

 

L = 150 м

B = 18 м

V = 10390 м³

W = 3336 м² ;

= 8,33

= 2,3 ;

Y =  ;

d = 0,49

Y₀ = 6,87

n = 1,57 * 10^-6 м²/с

 = 38,36

r = 1,025 т/м³

W * 10^-3 * r/2 = 1,7т/м ;

 

L – длина судна;

B – ширина судна;

V – объёмное водоизмещение;

W - площадь смоченной поверхности;

Y - относительная длина судна;

d - коэффициент общей полноты;

 

Таблица 3.1

Расчёт полного сопротивления ибуксировочной мощности.(Т1=2,6)
№	Наименование.	Обозначение.	Числовые значения.
1	Число Фруда	Fr	0,07	0,14	0,21	0,28	0,35
2	К-т остаточного сопротивления	Cr0·10і	0,5	0,5	0,63	1,77	-
3	К-т влияния	kψ	-	-	-	-	-
4	К-т влияния	kВ/TaВ/T	-	1,15	1,15	1,17	1,19
5	К-т влияния	kv	-	1,03	1,07	1,1	1,07
6	К-т остаточного сопр. испр.	Cr·10і	0,50	0,59	0,78	2,28	1,27
7	Скорость судна	v=Fr(gL)^1/2	2,57	5,14	7,71	10,28	12,85
8	Число Рейнольдса	Re
9	К-т трения, эквив-й пластины	Cf0·10і	1,9	1,74	1,65	1,59	1,55
10	Надбавка на шереховатость	Ca·10і	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2
11	К-т сопротивления выступ. частей	Cap·10і	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1
12	К-т сопротивления	C·10і	2,70	2,56	2,62	3,84	2,92
13	Квадрат скорости	vІ	6,60	26,42	59,44	105,68	165,12
14	Полное сопротивление	Rx	12,87	48,72	112,58	292,66	348,00
15	Буксировочная мощность	EPS	33,1	250,4	868,0	3008,5	4471,8
16	Скорость судна	vs	5	10	15	20	25
17	Буксировочная мощность	EPS	45	341	1181	4092	6082

 

Таблица 3.2

Расчёт полного сопротивления ибуксировочной мощности.(Т2=5,2)
№	Наименование.	Обозначение.	Числовые значения.
1	Число Фруда	Fr	0,07	0,14	0,21	0,28	0,34
2	К-т остаточного сопротивления	Cr0·10і	0,5	0,5	0,63	1,77	-
3	К-т влияния	kψ	-	-	0,62	0,65	0,60
4	К-т влияния	kВ/TaВ/T	-	1	1	1,02	1,04
5	К-т влияния	kv	-	1,03	1,07	1,1	1,07
6	К-т остаточного сопр. испр.	Cr·10і	0,50	0,52	0,42	1,29	0,67
7	Скорость судна	v=Fr(gL)^1/2	2,57	5,14	7,71	10,28	12,85
8	Число Рейнольдса	Re
9	К-т трения, эквив-й пластины	Cf0·10і	1,9	1,73	1,64	1,59	1,54
10	Надбавка на шереховатость	Ca·10і	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2
11	К-т сопротивления выступ. частей	Cap·10і	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1
12	К-т сопротивления	C·10і	2,70	2,55	2,61	3,88	2,95
13	Квадрат скорости	vІ	6,60	26,42	59,44	105,68	165,12
14	Полное сопротивление	Rx	19,75	74,47	172,10	453,65	540,00
15	Буксировочная мощность	EPS	50,8	382,8	1326,9	4663,5	6939,0
16	Скорость судна	vs	5	10	15	20	25
17	Буксировочная мощность	EPS	69	521	1805	6342	9437

 

Таблица 3.3

Расчёт полного сопротивления ибуксировочной мощности.(Т3=7,8)
№	Наименование.	Обозначение.	Числовые значения.
1	Число Фруда	Fr	0,07	0,13	0,20	0,27	0,33
2	К-т остаточного сопротивления	Cr0·10і	0,5	0,5	0,63	1,77	-
3	К-т влияния	kψ	-	-	0,52	0,78	0,74
4	К-т влияния	kВ/TaВ/T	-	0,85	0,84	0,84	0,82
5	К-т влияния	kv	-	1,03	1,07	1,1	1,07
6	К-т остаточного сопр. испр.	Cr·10і	0,50	0,44	0,29	1,28	0,65
7	Скорость судна	v=Fr(gL)^1/2	2,57	5,14	7,71	10,28	12,85
8	Число Рейнольдса	Re
9	К-т трения, эквив-й пластины	Cf0·10і	1,88	1,72	1,63	1,57	1,53
10	Надбавка на шереховатость	Ca·10і	0,2	0,2	0,2	0,2	0,2
11	К-т сопротивления выступ. частей	Cap·10і	0,1	0,1	0,1	0,1	0,1
12	К-т сопротивления	C·10і	2,68	2,46	2,22	3,15	2,48
13	Квадрат скорости	vІ	6,60	26,42	59,44	105,68	165,12
14	Полное сопротивление	Rx	30,26	111,02	226,07	568,36	699,92
15	Буксировочная мощность	EPS	77,8	570,6	1743,0	5842,7	8994,0
16	Скорость судна	vs	5	10	15	20	25
17	Буксировочная мощность	EPS	106	776	2371	7946	12232

 

Рассчитаем полное сопротивление движению судна по данным прототипа для полной осадки и построим графическую зависимость R_x = f(V_s), T = const.

Приближённое определение сопротивления по прототипу основано на использовании полученной в результате модельных испытаний зависимости коэффициента остаточного сопротивления C_R(F_r), для судна с формой обводов, аналогичной принятой для рассчитываемого объекта, и по возможности с небольшими различиями в основных геометрических характеристиках корпуса. При этом влияние на остаточное сопротивление несоответствия геометрических параметров, как правило, соотношений главных размерений L/B, B/T, y, коэффициентов полноты d, j, а иногда и абсциссы центра величины x_c учитывается введением системы корректирующих поправок в исходные значения C_R для прототипа. Применение указанных поправок основывается на допущении о независимости влияния на остаточное сопротивление каждого геометрического параметра из числа различающихся у проектируемого судна и прототипа, при этом остальные параметры полагаются постоянными.

Кроме использования для расчёта коэффициента C_R по прототипу непосредственно материалов систематических серий, существуют комплекты графиков, построенных специально для определения «коэффициентов влияния». Обычно по таким графикам вычисляют k_d, от основных безразмерных геометрических параметров, характеризующих полноту обводов и соотношения главных размерений. Наиболее известные из них диаграммы, построенные И.В. Гирсом, учитывающие влияние относительной длины y = L/ , коэффициента продольной полноты j = d/b и отношения ширины к осадке B/T. Именно этими диаграммами мы и будем пользоваться в наших расчётах.

Таблица 3.4

Расчёт буксировочной мощности путём пересчёта коэффициента остаточного сопротивления по прототипу.
№	Обозначение расчётных величин	Численные значения
1	VS,узлы	5	10	15	20	25
2	V,м/с	2,57	5,14	7,71	10,28	12,85
3	V2,м2/с2	6,6049	26,4196	59,4441	105,6784	165,1225
4	Fr	0,07	0,13	0,20	0,27	0,33
5	CR*103	1	1	0,98	0,94	0,93
6	K	-	-	1,074	1,067	1,059
7	KL/B	-	-	0,94	0,92	1,07
8	KB/T	-	-	0,97	0,97	0,97
9	CR *103 =[5]*[6]*[7]*[8]	-	-	0,98	0,98	1,13
10	Re
11	CR*103 = f( Re )	1,88	1,72	1,63	1,57	1,53
12	CA*103	0,20	0,20	0,20	0,20	0,20
13	CAP*103	0,10	0,10	0,10	0,10	0,10
14	C*103 =[9]+[11]+[12]+[13]	2,18	2,02	2,73	2,65	2,72
15	RX =(/2)**[3]*[14],кН	25	91	278	479	769
16	PE = [2]*[15] , кВт	63	469	2140	4924	9877
K = CR( CRL/B = CR(L/B=7,38) / CR(L/B=7,5); KB/T= K(B/T=2,1) / (B/T=2,32);

 

Список используемой литературы

 

1. А.А. Русецкий, М.М. Жученко, О.В. Дубровин “ Судовые движители “.

2. Методическое пособие “ Сопротивление движению судна “.

3. Конспект лекций.

4. Справочник по теории корабля. Том 1.

Содержание курсовой работы

 

1. Определение смоченной поверхности

2. Расчёт сопротивления трения судна

3. Расчёт полного сопротивления движению судна по данным прототипа

4. Определение параметров гребного винта

5. Профилировка лопасти гребного винта

6. Проверка гребного винта на кавитацию

7. Проверочный расчёт прочности лопасти гребного винта

8. Расчёт паспортной диаграммы гребного винта

9. Определение веса гребного винта

Список используемой литературы

 

Определение смоченной поверхности

 

Исходные данные:

Главные размерения:

-длина судна по ГВЛ (L) = 150 м.

-ширина судна по ГВЛ (B) = 18м.

-осадка судна (T) = 7,8 м.

Коэффициенты полноты:

 

 

Скорость корабля:

 

_s= 5,10,15,20,25 узлов.

 

1. Используя проекцию ,,корпус” теоретического чертежа, определим площадь смоченной поверхности для трёх осадок и вычертим графическую зависимость

 

W = f (t).

 

Сопротивление движению изменяется прямо пропорционально величине смоченной поверхности. Поэтому величину смоченной поверхности необходимо определять с наибольшей точностью.

Поверхность подводной части корпуса судов обычно нельзя представить в виде явной функции от координат и вычислить её площадь аналитически не удаётся. Поэтому для вычисления смоченной поверхности применяют приближённые методы.

Наиболее точно величину смоченной поверхности можно определить по теоретическому чертежу. Для этого необходимо измерить полуметры погружённой части каждого теоретического шпангоута l_i для заданной осадки.

Площадь смоченной поверхности определим по формуле:

 

W=2 ∆L ( ∑l_i -  ) , где ∆L = , а L – длина судна. ∆L =  = 15,0

 

Данная формула не учитывает влияния продольной кривизны обводов корпуса судна на величину смоченной поверхности, но для морских транспортных судов обычных образований это влияние незначительно (примерно 1- 1,15%), поэтому никаких поправок в расчёт не вводят.

 

Таблица 1.1. Определение площади смоченной поверхности

	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	∑	Поправка	∑исп	W
Т 1=2,6	-	2,95	4,5	6,4	8	8,95	8,75	7,1	4,45	2,8	-	53.9	2,875	51,025	1408,29
Т2 =5,2	-	5,75	7,6	9,55	11	11,7	11,5	10,25	8,65	6,15	-	82,15	5,95	76,2	2161,032
Т3= 7,8	0	8,55	10,45	12,3	13,6	14,3	14,1	13,2	11,9	11,05	3,5	112,95	1,75	111,2	3336

 

1234Следующая ⇒

Поделиться: