Расчет ходкости судна и подбор пропульсивного комплекса (148025)

Посмотреть архив целиком













Курсовой проект


Тема: «Расчет ходкости судна и подбор пропульсивного комплекса»



Задание на курсовое проектирование


Выполнить:

  1. Расчет буксировочного сопротивления и буксировочной мощности методом Холтропа;

  2. Расчет буксировочного сопротивления и буксировочной мощности с использованием данных испытаний систематических серий моделей судов;

  3. Подбор элементов гребного винта для скорости хода 13 - 15 узлов при заданном диаметре по теоретическому чертежу;

  4. Подбор главной энергетической установки - дизеля по каталогам фирм – производителей;

  5. Уточнение характеристик гребного винта при работе с выбранным двигателем и определение достижимой скорости хода;

  6. Построение чертежа гребного винта.

  7. Построение паспортной диаграммы.



1. Расчет сопротивления воды движению судна по HOLTROP (голландский опытовый бассейн)


1.1 Данные для расчета сопротивления воды движению судна по HOLTROP (голландский опытовый бассейн)


Этот способ основан на обработке результатов испытаний почти двухсот различных моделей и натуральных судов. Метод может применяться для расчета сопротивления самых разнообразных типов судов с широким изменением параметров формы, таких, например, как танкеры, контейнеровозы, рыболовные суда и т. д., включая суда с предельно большой полнотой обводов и необычным соотношением главных размерений.

Для расчета данным способом надо использовать следующие данные:

Главные характеристикм судна-проекта:

Lpp - длина между перпендикулярами 110 м;

Lwl - длина по КВЛ 114,58 м;

B - ширина наибольшая 18,33 м;

Tap - осадка в корме 7,05 м;

Tfp - осадка в носу 7,05 м;

V - объемное водоизмещение 8558,4 м3;

lcb – абсцисса центра величины в % от (Lwl/2) -0,06 %;

cm – коэффициент полноты мидель-шпангоута 0,966;

cwp – коэффициент полноты ватерлинии 0,728;

v - расчетная скорость 15,0 узлов;

Значения Lpp, Lwl, B, Tap, Tfp, V, cm, cwp берем из своего варианта;


lcb = (Lwl/2 – (Lwl/2 + Xc))/ Lwl x 100%.


Дополнительные данные:

Abt – площадь сечения носового бульба на шп. 0 0,00 м2;

hb – возвышение ЦТ площади сечения бульба 0,00 м;

S – площадь смоченной поверхности 2619,9 м2;

At – площадь смоченной поверхности транца 0,00 м 2;

d – диаметр туннеля подруливающего устройства 0,00 м;

Cbto – к-т сопр-я подруливающего устройства (0,003-0,012) 0,003;

ie –1/2 угла входа КВЛ 18º;

cstern – форма кормы (V-шп = -10; норм. = 0; U-шп. = +10) 0;

Awind – площадь парусности 445,50 м2;

CXwind – коэффициент сопротивления воздуха (0,8-1) 0,80;

Vwind – скорость ветра (нормально 2,5 м/с) 2,5 м/с.

Данных Abt, hb, d для данного проекта нет;

S – берется из предыдущей курсовой работы;

ie –данные снимаются с теоретического чертежа, при его отсутствии эту величину приближенно можно вычислить по формуле


ie = 1 + 89 exp [-(L/B)0,80856 x (1-α)0,30484 x (1-φ-0,0225 x lcb)0,6367 x (LR/B)0,34574 x (100 V/L3)0,16302];

LR = L x (1-φ + 0,006 x lcb/(4φ-1));


φ = V Ω L – коэффициент продольной полноты;

cstern – данные снимаются с теоретического чертежа;

Awind – берется из предыдущей курсовой работы или приближенно вычисляется по формуле Awind = B2;

Смоченная поверхность выступающих частей:

Arud1 – руль за рудерпостом 0,00 м2;

Arud2 – балансирный руль 10,26 м2;

Arud3 – полубалансирный руль 0,00 м2;

Awb – кронштейн гребного вала 0,00 м2;

Arh – пятка руля 0,00 м2;

Awt – свободный гребной вал вне корпуса 0,00 м2;

Awh – обтекатель гребного вала 2,14 м2;

Aw – гребной вал 0,00 м2;

Af – гидродинамический успокоитель качки 0,00 м2;

Adome – домы 0,00 м2;

Askiel – скуловые кили 0,00 м2.

Тип и расположение привода выбираем по правилам российского морского регистра судоходства.

Площадь руля F назначают, пользуясь зависимомтью:


F = L T / A


A – коэффициент, который выбирается в зависимости от типа судна в следующих пределах: 40-70 для грузовых транспортных судов.


λ = h / bcp = h2 / F – относительное удлинение руля;


Arh, Awh – данные снимаются с теоретического чертежа.

Константы:

g – ускорение свободного падения 9,81 м/c2;

rho – плотность воды 1025 кг/м3;

nue – коэффициент кинематической вязкости воды 1,188x10-6 м2/c;

rho2 – плотность воздуха 1,225 кг/м3.


Полное сопротивление судна


RT = CT (ρ V2 / 2) Ω = CT Fr2 (ρ g Ω L )/ 2;


Ω – смоченная поверхность судна.

Буксировочная мощность:


PE = RT V.


Коэффициент полного сопротивления:


CT = CV + CW + CTR + CA


Коэффициент вязкостного сопротивления:


CV = CF0 (I + K)


CF0 = 0,075 / (lg R - 2)2 - коэффициент сопротивления трения эквивалентной пластины.

Параметр формы (I + K) определяется по формуле:


(I + K) = C13 [0,93 + C12 (B / LR)0,92497 x (0,95 – φ + 0,0225 lcb)0,6906];


C13 – коэффициент, учитывающий влияние формы кормовой оконечности на вязкостную составляющую сопротивления.


C13 = 1 + 0,003 Cкормы


Значение коэффициента Cкормы


Тип кормовой оконечности

Cкормы

С V-образными шпангоутами

-10

С обычными обводами

0

С U-образными шпангоутами и бульбом

10


Коэффициент C12 определяется по формуле:


C12 = (T / L)0,2228446, если T / L > 0,05;


C12 = 48,20 (T / L – 0,02)2,078 + 0,479948, если 0,02 ≤ T / L ≤ 0,05;


C12 = 0,479948, если T / L < 0,02.

Коэффициент волнового сопротивления:


CW = A Fr-2 exp[ml Fr-0,9 + C15 φ2 exp(-0,1 Fr-2) cos (λ Fr-2)];

A = 2 C1 C2 C3 δ B T / Ω;

C1 = 2223105 C73,78613 (T / B)1,07961 (90 - iK)-1,37565;

C7 = 0,229577 (B / L)0,33333, если B / L < 0,11;

C7 = B / L, если 0,11 ≤ B / L ≤ 0,25;

C7 = 0,5 - 0,0625 (L / B), если B / L > 0,25;


C2 – коэффициент, учитывающий влияние носового бульба на волновое сопротивление:


C2 = exp (-1,89 √ C3);

C3 = 0,56 ABT1,5 / [B T (0,31 √( ABT + TF - hB))];


ABT – площадь поперечного сечения бульба на носовом перпендикуляре;

hB – отстояние ЦТ этого сечения от линии киля;

TF - осадка на носовом перпендикуляре;

C5 – коэффициент, учитывающий влияние транцевой кормы на волновое сопротивление:


C5 = 1 – 0,8 AT / ( B T β);


AT – площадь поперечного сечения погруженной части транца при нулевой скорости;


m1 = 0,0140407 ( L / T) – 1,75254 (V1/3/ L) – 4,79323 (B / L) – C16;

C16 = 8,07981 φ – 13,8673 φ2 + 6,984388 φ3, если φ > 0,80;

C16 = 1,73014 – 0,7067 φ, если φ > 0,80;


C15 = -1,69385, если L3 / V < 512;

C15 = 0, если L3 / V > 172715;


C15 = -1,69385 + (L / V1/3-8,0) / 2,36, если 512 < L3 / V < 172715;


λ – коэффициент, характеризующий волнообразующую длину λL:


λ = 1,446 φ – 0,03 (L/B), если L / B < 12;

λ = 1,446 φ – 0,36, если L / B > 12.


Коэффициент сопротивления транцевой кормы:


CTR = 0,2 (1-0,2 FrT) AT/ Ω, если FrT < 5;

FrT = Fr √ (L B (1 + α) / 2A);


CTR = 0, если FrT ≥ 5;

Расчет сопротивления трения:


Rf = ρ V2 CF0 (1 + K1) Ω / 2000 (кН);


Расчет сопротивления воздуха:


Rwind = ρA / 2 (V + Vwind)2 Cxwind Awind / 1000 (кН);


ρA = 1,226 кг/м3 – плотность воздуха.

Расчет сопротивления модели:


Ra = (ρ / 2) V2 Ω C / 1000 (кН);

C = 0,006 (LKWL + 100)-0,16 – 0,00205 + 0,003 √( LKWL / 7,5) δ4 C2 (0,04 – C4);


C4 = 0,04, если Tfp/LKWL > 0,04;

C4 = Tfp/LKWL, если Tfp/LKWL < 0,04.

Расчет сопротивления транца:


Rtr = (ρ / 2) V2 Ω CTR / 1000 (кН);


Расчет сопротивления выступающих частей:


Rapp = ((ρ / 2) V2 Sapp (1 + k2)eq CF0) + ρ V2 3,14 d2 Cbto)/ 1000 (кН);


Sapp – сумма смоченных поверхностей выступающих частей;


(1 + k2)eq = C1 / Sapp, если Sapp > 0;

(1 + k2)eq = 0, если Sapp = 0.


Расчет волнового сопротивления:


RW = C1 C2 C3V ρ g exp [m1 Fr-0,9 + C15 φ2 exp(-0,1 Fr-2) cos (λ Fr-2)] (кН)


Расчет сопротивления носового бульба:


Rb = 0,11 exp (-3 P B-2) Fni3 Abt1,5 g ρ / (1 + Fni2) / 1000 (кН);

PB = 0,56 √Abt / Tfp – 1,5 hb;

Fni = V / (g (Tfp – 1,5 hb – 0,25 √ Abt)) + 0,15 V2


Расчет суммарного сопротивления:


R = Rf + Rapp + Rw + Rb + Rtr + Ra + Rwind


Расчет произведен с использованием программы "Microsoft Excel", результаты представлены ниже в табличной форме.


РАСЧЕТ СОПРОТИВЛЕНИЯ ВОДЫ ДВИЖЕНИЯ СУДНА ПО HOLTROP (ГОЛЛАНДСКИЙ ОПЫТОВЫЙ БАССЕЙН)

Судно: Сухогруз.

ВВОД ИСХОДНЫХ ДАННЫХ ДЛЯ РАСЧЕТА:



главные характеристики судна-проекта









Lpp - длина между перпендикулярами .

110,00

m

Lwl - длина по KWL



114,58

m

B - ширина на миделе



18,33

m

Tap - осадка в корме



7,05

m

Tfp - осадка в носу



7,05

m

V - объемное водоизмещение


8558,40

m**3

lcb - абциcса центра величины в % от (Lwl/2)

-0,07

%

cm - к-т полноты мидельшпангоута


0,966


cwp - к-т полноты ватерлинии


0,728


v - расчетная скорость



15,00

узлов










дополнительные данные










Abt - пл. сечения носового бульба на шп. 0

0,00

m**2

hb - возвышение ЦТ площади сечения бульба

0,00

m

S - смоченная поверхность (

2528,55

m**2)

2620

m**2

At - смоченная поверхность транца


0,00

m**2

d - диаметр туннеля подруливающего устройства ....

0,00

m

Cbto - к-т сопр. подр. устройства (0,003 - 0,012)

0,003


ie - 1/2 угла входа KWL (

12,139

°)

18,00

°

cstern - форма кормы (V-шп=-10;норм=0;U-шп=+10)

0,0


Awind - площадь парусности (

335,99

m**2)

445,50

m**2

CXwind - к-т сопротивления воздуха (0.8 - 1)

0,80


Vwind - скорость ветра (нормально=2.5 m/s)

2,50

m/с









смоченная поверхность выступаюших частей








Arud1 - руль за рудерпостом


0,00

m**2

Arud2 - балансирный руль



10,26

m**2

Arud3 - полубалансирный руль


0,00

m**2

Awb - кронштейн гребного вала


0,00

m**2

Arh - пятка руля




0,00

m**2

Awt - свободный гребный вал вне корпуса

0,00

m**2

Awh - обтекатель гребного вала


0,00

m**2

Aw - вал




0,00

m**2

Af - гидродин. успокоители качки


0,00

m**2

Adome - домы




0,00

m**2

Askiel - скуловые кили



12,00

m**2



константы




g - ускорение свободного падения


9,81

m/с**2

rho - плотность воды



1025,9

кг/m**3

nue - к-т кинематической вязкости воды

1,19E-06

m**2/с

rho2 - плотность воздуха



1,225

кг/m**3








РАСЧЕТ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ ВЕЛИЧИН

 

 

(на печать не выводятся)

 

 

 

 

**********************************************************************

 

 

 

 

 

 

 

Tm .......

7,05

 

1.5*Arud1 ..........

0,00

 

Cb .......

0,578

 

1.4*Arud2 ..........

14,36

 

Cp .......

0,5983

 

2.8*Arud3 ..........

0,00

 

Lr .......

45,809

 

3*Awb ..............

0,00

 

C12 ......

0,5448

 

1.75*Arh ...........

0,00

 

C13 ......

1,000

 

3*Awt ..............

0,00

 

1+k1 .....

1,145

 

2*Awh ..............

0,00

 

Sapp .....

22,26

 

3*Aw ...............

0,00

 

(1+k2)eq .

1,40

 

2.8*Af .............

0,00

 

B/L ......

0,1600

 

2.7*Adome ..........

0,00

 

C7 .......

0,1600

 

1.4*Askiel .........

16,80

 

C1 .......

2,140

 

Asumme .............

31,16

 

C3 .......

0,00000

 

 

 

 

 

C2 .......

1,0000

 

 

 

 

 

C5 .......

1,0000

C16 ......

1,3660

m1 ......

-2,2174

 

L/B ......

6,251

L**3/V ..

176

C15 .....

-1,69385

 

PB .......

0,0000

Lambda ..

0,6777

d .......

-0,9

 

CA .......

0,000492

Tfp/L ...

0,062

C4 ......

0,040

 

 

 

 

 

 

 

 

v (kn)

v (m/s)

Rn

CF

Rf (kN)

Rapp (kN)

Fn

8,00

4,11

3,97E+08

0,001723

44,81

0,47

0,123

9,00

4,63

4,46E+08

0,001696

55,84

0,58

0,138

10,00

5,14

4,96E+08

0,001673

68,00

0,71

0,153

11,00

5,65

5,45E+08

0,001653

81,27

0,84

0,169

12,00

6,17

5,95E+08

0,001634

95,64

0,99

0,184

13,00

6,68

6,44E+08

0,001618

111,11

1,15

0,199

14,00

7,20

6,94E+08

0,001602

127,65

1,33

0,215

15,00

7,71

7,44E+08

0,001588

145,26

1,51

0,230

16,00

8,22

7,93E+08

0,001576

163,93

1,70

0,245

17,00

8,74

8,43E+08

0,001564

183,66

1,91

0,261

18,00

9,25

8,92E+08

0,001552

204,44

2,12

0,276

19,00

9,77

9,42E+08

0,001542

226,25

2,35

0,291

20,00

10,28

9,91E+08

0,001532

249,10

2,59

0,307

21,00

10,79

1,04E+09

0,001523

272,98

2,84

0,322

22,00

11,31

1,09E+09

0,001514

297,87

3,10

0,337

 

 

 

 

 

 

 

v (kn)

m2

Rw (kN)

Fni

Rb (kN)

Fnt

c6

8,00

-0,00079

0,08

0,4856

0,000

0,000

0,20

9,00

-0,00317

0,35

0,5438

0,000

0,000

0,20

10,00

-0,00861

1,15

0,6011

0,000

0,000

0,20

11,00

-0,01802

3,05

0,6575

0,000

0,000

0,20

12,00

-0,03160

6,93

0,7129

0,000

0,000

0,20

13,00

-0,04892

14,39

0,7672

0,000

0,000

0,20

14,00

-0,06919

27,23

0,8204

0,000

0,000

0,20

15,00

-0,09153

40,90

0,8726

0,000

0,000

0,20

16,00

-0,11509

69,36

0,9235

0,000

0,000

0,20

17,00

-0,13913

122,15

0,9732

0,000

0,000

0,20

18,00

-0,16312

181,41

1,0217

0,000

0,000

0,20

19,00

-0,18662

225,87

1,0690

0,000

0,000

0,20

20,00

-0,20934

263,17

1,1149

0,000

0,000

0,20

21,00

-0,23110

314,58

1,1597

0,000

0,000

0,20

22,00

-0,25178

398,82

1,2031

0,000

0,000

0,20









РАСЧЕТ СОПРОТИВЛЕНИЯ ВОДЫ ДВИЖЕНИЮ СУДНА








РЕЗУЛЬТАТЫ:






**********************************************************************


составляющие сопротивления воды и воздуха

трения

выступ. ч.

волнов.

нос.бульба

транца

модель

воздуха

Rf (kH)

Rapp (kH)

Rw (kH)

Rb (kH)

Rtr (kH)

Ra (kH)

Rwind(kH)

44,81

0,47

0,08

0,00

0,00

11,17

9,54

55,84

0,58

0,35

0,00

0,00

14,14

11,08

68,00

0,71

1,15

0,00

0,00

17,45

12,74

81,27

0,84

3,05

0,00

0,00

21,12

14,51

95,64

0,99

6,93

0,00

0,00

25,13

16,40

111,11

1,15

14,39

0,00

0,00

29,49

18,40

127,65

1,33

27,23

0,00

0,00

34,21

20,52

145,26

1,51

40,90

0,00

0,00

39,27

22,76

163,93

1,70

69,36

0,00

0,00

44,68

25,10

183,66

1,91

122,15

0,00

0,00

50,44

27,57

204,44

2,12

181,41

0,00

0,00

56,55

30,15

226,25

2,35

225,87

0,00

0,00

63,00

32,84

249,10

2,59

263,17

0,00

0,00

69,81

35,65

272,98

2,84

314,58

0,00

0,00

76,97

38,58

297,87

3,10

398,82

0,00

0,00

84,47

41,62









суммарное сопротивление и буксировочная мощность









v (узл)

v (m/с)

Fn

R (kН)

Pe (kВ)



8,00

4,11

0,123

66

272



9,00

4,63

0,138

82

379



10,00

5,14

0,153

100

514



11,00

5,65

0,169

121

683



12,00

6,17

0,184

145

895



13,00

6,68

0,199

175

1166



14,00

7,20

0,215

211

1518



15,00

7,71

0,230

250

1925



16,00

8,22

0,245

305

2507



17,00

8,74

0,261

386

3370



18,00

9,25

0,276

475

4392



19,00

9,77

0,291

550

5374



20,00

10,28

0,307

620

6377



21,00

10,79

0,322

706

7620



22,00

11,31

0,337

826

9339



Случайные файлы

Файл
33418.rtf
ref.doc
18528.rtf
72378-1.rtf
14229.rtf




Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.