Расчет и построение чертежа гребного винта

Расчет КВН при заданном диаметре винта

Мощность, подведенная к движителю , кВт

Диаметр винтов D, м.

D = =1.58.

Коэффициент попутного потока .

Коэффициент засасывания на швартовном режиме .

=0,030

Коэффициент момента двигателя (движителя) .

Площадь диска винта , м²

 

 

Коэффициент попутного потока от барж толкаемого состава .

;

в этой формуле величины , Т относятся к баржам кормового ряда толкаемого состава, L – длина толкача.

Дальнейший расчет производится в таблице методом последовательных приближений. Первое приближение выполняется при скорости судна u, определенной в задании на проект.

Если при заданной скорости суммарная тяга КВН окажется больше, чем сопротивление, расчет необходимо повторить при несколько большей скорости судна; в противном случае скорость судна необходимо уменьшить и расчет вновь повторить.

Расчет заканчивается при условии отличия суммарной тяги от сопротивления не более чем на 1%.

 

Расчет КВН с заданным диаметром винта

Исходные данные:.
№	Расчетные величины	Разм.	Численные значения
1	Скорость судна	м/с	10
2	Скорость КВН	м/с	7.493
3	Относительная поступь	-	0.72
4	Шаговое отношение PP/D=f() (по диаграмме)	-	1.0
5	Коэффициент упора (по диаграмме)		0.02
6	Упор движителя	кН	53.39
7	Осевая вызванная скорость	м/с	0.997
8	Коэффициент засасывания	-	0.075
9	Суммарная тяга движителей	кН	1032,19
10	Сопротивление	кН	1041

Условия выполнены, превышение не более 1%

Проверка дискового отношения винтов

Проверка на прочность

Минимально необходимое дисковое отношение винтов из условия прочности лопастей вычисляется по формуле:

где =0,065 для углеродистой стали, =0,055 для нержавеющей стали или бронзы, =2,5 для ледоколов, =1,75 для судов, работающих в битом льду, =1,5 для буксиров – толкачей, =1,15 для грузовых и пассажирских судов.

Упор винтов в насадках определяется путем расчетов по следующим формулам. При этом предварительно рассчитываются следующие параметры:

- коэффициент нагрузки по упору

- коэффициент засасывания насадки

- упор винта внутри насадки , кН

Минимально необходимое дисковое отношение винтов из условия прочности лопастей равно:

Винт прочен

Проверка на кавитацию

Минимально необходимое дисковое отношение винтов из условия отсутствия второй стадии кавитации на лопастях винтов вычисляется по формуле:

где р_а=101 кН/м² – атмосферное давление, »0,5Т –глубина погружения оси винта под ватерлинию; =1,72 кН/м² – давление насыщенных паров воды.

Минимально необходимое дисковое отношение винтов из условия отсутствия второй стадии кавитации на лопастях винтов равно:

Так как минимально необходимое меньше принятого по диаграмме (0,58), вторая стадии кавитации не наступает.

Расчет и построение чертежа гребного винта

Для построения чертежа гребного винта необходимо выполнить следующие предварительные расчеты.

Диаметр гребного вала , мм

где эмпирический коэффициент для гребного вала в районе винта k=150; коэффициент усиления =1; временное сопротивление материала вала =400-600 мПа.

мм

Диаметр ступицы ,м.

м

Средняя ширина лопасти , м

м

Максимальная ширина лопасти м

С=1,10 для винтов в КВН серии Каплана (для КВН).

Условная максимальная толщина лопасти по оси винта ,м.

м

Максимальная толщина на конце лопасти ,м.

м

мм

Толщина принимается не менее 5 мм для обычных судов.

Отклонение образующей конца лопасти в корму ,м (для КВН отклонение конца лопасти в корму не выполняется ).

Текущие значения толщины лопасти по линии наибольших толщин .

где - относительный радиус рассматриваемого сечения лопасти (R – радиус винта).

Параметры, необходимые для построения профилей сечений лопасти винта, оформляются в таблице и рассчитываются по формулам:

- текущий радиус сечения лопасти , мм

- абсцисса носика профиля винта КВН Каплана , мм

- абсцисса хвостика профиля Каплана , м

- абсцисса линии наибольших толщин Каплана , м

- аппликата центра кривизны носика ,мм

- радиус кривизны носика , мм

- аппликата центра кривизны хвостика ,мм

- радиус кривизны хвостика , мм

На сечениях, близких к концевым, расчетные величины , , , могут оказаться меньше 2 мм. В этом случае их величины назначаем равными 2 мм.

Расчет движителя при выборе силовой установки

	0,3	0,5	0,7	0,9	1,0
, мм
, мм	52,1895	38,9825	25,7755	12,5685	5,965
, мм	182,964056	219,791	229,7906	212,9629	194,4888
, мм	-182,96406	-219,791	-229,791	-212,963	-194,489
, мм	52,530632	62,19444	52,34407	22,97953	0,97944
, мм	20,1712418	11,20747	4,858682	1,124881	0,2386
, мм	9,23545392	5,574498	3,004392	1,227188	0,542815
, мм	14,1130846	5,399076	2,103796	1,254085	0,817205
, мм	4,74037229	3,069872	2,104054	1,250189	0,68001

м