Мощности главного двигателя

Конечным результатом всех действий проектанта по расчетам сопротивления воды движению судна является определение требуемой мощности главного двигателя и выбор конкретного главного двигателя по каталогам машиностроительных фирм.

Первым шагом должен быть расчет сопротивления воды движению судна.

Гидродинамика движения судна в воде настолько сложна, что до сих пор не существует достаточно точных методов расчета сопротивленияводы движению судна с произвольной формой корпуса. Поэтому для окончательного суждения о сопротивлении воды используются результаты модельных испытаний спроектированного судна в опытовом бассейне.

Но проектанту необходимо иметь представление об ожидаемом сопротивлении воды и требуемой мощности главного двигателя уже на ранних стадиях проектирования судна, так как от этих сведений зависят многие технические решения: расчеты нагрузки судна, проверочные расчеты мореходных качеств, разработка общего расположения и др.

Для решения этих задач разработаны приближенные способы определения требуемой мощности энергетической установки. В современной практике проектирования применяются две группы приближенных способа, различающихся по объему информации, необходимой для выполнения расчетов, и по точности:

- определение мощности главного двигателя для судна с известным водоизмещением и скоростью;

- определение сопротивления воды и буксировочной мощности для судна с известными геометрическими характеристиками формы корпуса и скоростью.

Наиболее известным представителем первой группы является способ адмиралтейских коэффициентов. С его помощью определяется непосредственно требуемая мощность главного двигателя N [кВт], обеспечивающая судну с водоизмещением D [т] заданную скорость v [уз]:

N = D^2/3v³/С,

где С – адмиралтейский коэффициент, учитывающий все, но только характерные для данного типа судна, величины, связывающие элементы системы «корпус – движитель - двигатель».

Поэтому способ адмиралтейских коэффициентов целесообразно применять только для грубой оценки требуемой мощности главного двигателя на самых ранних стадиях проектирования, когда известно лишь водоизмещение судна.

При сходстве судов по водоизмещению, форме корпуса и скорости адмиралтейские коэффициенты оказываются равными. Это позволяет рассчитывать их с помощью известных характеристик судна-прототипа: С = С₀.

Когда в процессе проектирования судна выбраны размерения и параметры формы корпуса, появляется возможность использования других, более точных, способов расчета требуемой мощности энергетической установки. Как правило, эти способы основаны на результатах испытаний в опытовых бассейнах моделей судов с систематически изменяющимися параметрами формы корпуса. Результаты таких экспериментальных исследований можно найти в справочниках по теории корабля.

Определение требуемой мощности с помощью этих способов сводится к следующему:

1. По методикам расчетов, приведенным в справочниках, определяются величина сопротивления воды движению судна R и буксировочная мощность EPS, соответствующая заданной скорости u:

EPS = Ru.

2. Требуемая мощность главного двигателя определяется как

N = EPS/η,

где η – общий пропульсивный коэффициент, учитывающий все стороны взаимодействия составляющих системы «корпус – движитель - двигатель»: коэффициенты влияния корпуса, характеристики движителя и главного двигателя и коэффициенты полезного действия механизмов передачи мощности от главного двигателя на движитель.

Расчет общего пропульсивного коэффициента η на этапе выбора основных элементов судна производится по приближенным зависимостям и данным, приводимым в справочниках по теории корабля.