Расчет для основного режима движения судна коэффициентов попутного потока и засасывания, а также скорости воды перед движителем и силы его полного упора

Расчет этих показателей для ОВ и ВН различается и ниже дан отдельно.

2.3.1. Расчет показателей (W_о, t_о, v_ро, Т_о) для ОВ.

При использовании ОВ коэффициент попутного потока определяется по формуле

,

(2.1)

где	q	–	показатель, значение которого принимается:
	q = 1	–	для винта в ДП;
	q = 2	–	для бортового винта;
	V,d	–	объемное водоизмещение, м3, и коэффициент полноты водоизмещения соответственно (см. задание);
	Д	–	диаметр винта, м.

Коэффициент засасывания (t_o) ОВ рассчитывается с использованием полученного значения W_о по формуле:

	– для бортового винта;
	– для винта в ДП.

Скорость потока перед ОВ находится с использованием заданной скорости судна (v_о,м/с) и полученного значения коэффициента попутного потока (W_о) по формуле

, м/с.

Сила полного упора ОВ рассчитывается исходя из известных значений силы R_o, кН, (см. п.2.1) и коэффициента засасывания (t_o) по формуле

, кН ,

где

х

–

количество винтов на судне (см. задание):

2.3.2. Расчет показателей для комплекса ВН.

Коэффициент попутного потока при использовании комплекса ВН определяется по формуле

,

(2.2)

где	, Д, V	–	смотри пояснения к формуле (2.1);
	а = 0,043	–	коэффициент;
	q = 1	–	для движителя в ДП;
	q = 2	–	для бортового движителя.

Скорость воды перед комплексом ВН находится с использованием полученного значения попутного потока и заданной скорости хода судна по формуле

, м/с.

Расчет коэффициента засасывания (t_ко) и силы полного упора ВН (Т_ко) выполняется методом последовательных приближений по следующей схеме.

Первое приближение. Исходное значение коэффициента засасывания принимается равным полученному значению коэффициента попутного потока , т.е. . Затем, в первом приближении, рассчитываются значения упора комплекса и коэффициента нагрузки ВН по упору по формулам:

,

(2.3)

,

(2.4)

где	,	–	постоянный сомножитель;
	Ro	–	сила сопротивления движению судна, кН, при скорости vо;
	х, Д	–	количество винтов и его диаметр, м;
	r = 1т/м3	–	плотность пресной воды;
		–	полученное значение скорости воды перед ВН, м/с.

С использованием находится значение относительного коэффициента нагрузки по формуле

,

(2.5)

где

b

–

значение коэффициента расширения насадки, входящей в состав комплекса ВН (указано на выбранной расчетной диаграмме для ВН).

Полученное значение , а также величина коэффициента попутного потока (см. п. 2.3.2), используются для определения уточненного значения коэффициента засасывания по графику рис. 2.2.

В заключение первого приближения следует сопоставить исходное значение коэффициента засасывания и полученное в итоге первого приближения – . Если абсолютная величина относительной разницы между ними, т.е. превысит 1% необходимо выполнить второе приближение.

Рис. 2.2. К определению коэффициента засасывания корпуса судна:

а) при обычных обводах кормы; б) при тоннельных обводах кормы

В случае D £ 1% принимаются в качестве окончательных следующие значения:

и

Второе приближение. Во втором приближении, в итоге, находятся уточненные значения коэффициента засасывания и силы упора ВН .

Для этого по формуле (2.3), с использованием значения , находится , а по формуле (2.4), с использованием , определяется . Значение коэффициента засасывания снимается с графика рис. 2.2 с использованием известного значения и полученного по формуле относительного коэффициента нагрузки.

В заключение второго приближения необходимо определить разницу между и , т.е. величину . Если D £ 1%, то в качестве окончательных , принимаются:

и .

При D > 1% необходимо выполнить следующее приближение по схеме второго приближения; при этом вначале используется значение .

2.4. Определение частоты вращения гребного вала и необходимой мощности двигателя .

Расчет значений и выполняется для основного эксплуатационного режима движения судна. Схема расчета является единой для ОВ и ВН; при этом необходимо учитывать, что для ВН и ОВ используются разные индексы к обозначениям ряда показателей.

Исходные показатели к расчетам:

	– сила полного упора ОВ (ВН), кН;
	– скорость воды перед ОВ (ВН), м/с;
Д	– диаметр винта, м;
r = 1,0т/м3	– плотность пресной воды;
hвал = 0,97¸0,98; hред = 0,95¸0,97	– к.п.д. валопровода и редуктора соответственно.

Для расчета и вначале необходимо определить ряд показателей, которые снимаются с принятой «корпусной» диаграммы по ОВ (рис. 2.3) или по ВН (рис. 2.4). В диаграмму «входят» с использованием значения коэффициента (для ОВ) или (для ВН) полученного по формуле

С диаграммы (рис. 2.3 или рис. 2.4) снимаются:

– относительная поступь винта ( – для ОВ; – для ВН);

– гидравлический к.п.д. движителя (h_р – для ОВ; h_е – для ВН);

– шаговое отношение (Н/Д).

Частота вращения гребного вала и минимальная необходимая мощность на выходном фланце главного двигателя для принятого основного режима движения судна определяются с использованием снятых с диаграммы показателей по формулам

Рис. 2.3. Зависимости H/D, hp, lp от для серии открытых гребных винтов с z = 4, Q = 0,55. (Исходная диаграмма в альбоме: см. «Руководство по расчету и проектированию гребных винтов судов внутреннего плавания». Приложение. Рис. VI)

Рис. 2.4. Зависимости H/D, hк , lе от тдля серии винтов в насадке с z = 4, Q = 0,58; b = 1,12. (Исходная диаграмма в альбоме: см. «Руководство по расчету и проектированию гребных винтов судов внутреннего плавания». Приложение. Рис. XIV)

, , , кВт ,