- •Расчет сопротивления воды движению судна
- •1.2 Расчет квн при заданном диаметре винта
- •1.3 Проверка дискового отношения и прочности винтов
- •1.4 Проверка на кавитацию
- •1.5 Расчет и построение чертежа гребного винта
- •2.1 Выбор типа главных двигателей
- •2.2 Конструирование и расчет валопровода
- •3.1 Топливная система
- •3.2 Масляная система
- •3.3 Система охлаждения
- •4.1 Система осушения
- •4.2 Система балластная
- •4.3 Системы противопожарные
- •4.3.1 Система водотушения
- •4.3.2 Система воздушно-механического пенотушения
- •4.4 Системы санитарные
- •4.4.1 Система водоснабжения
- •4.4.2 Система сточно-фановая.
- •4.5 Система вентиляции машинного отделения
- •4.6 Выбор котельной установки
- •5 Расчет палубных механизмов
- •5.1 Расчет гидравлической рулевой машины
- •5.2 Выбор якорей, швартовных и якорных канатов, выбор шпиля
- •5.2.1 Выбор брашпиля
- •6 Конструктивная разработка узла
- •6.1 Расчет ведущего вала муфты
- •6,2 Расчет шкива и ременной передачи
- •8 Технология изготовления шкива
- •8.1 Анализ рабочего чертежа и технологических условий
- •8.2 Конструктивный технологический анализ детали
- •8.3 Анализ технологичности конструкции детали
- •8.4 Анализ условий производства
- •8.5 Определение типа производства
- •8.6 Выбор вида заготовки и определение ее размеров
- •8.7 Составление технологического маршрута
- •8.8 Выбор оборудования
- •8.9 Выбор режущего инструмента
- •8.10 Выбор измерительного инструмента
- •8.11 Выбор станочных приспособлений
- •8.12 Выбор, расчет режимов резания и основного времени
- •8.13 Нормирование технологического процесса
- •8.14.1 Описание приспособления
- •8.14.2 Принцип работы приспособления
- •8.14.4 Выбор, расчет режимов резания при сверлении
- •8.14.5 Расчет силы зажима
- •8.14.6 Расчет привода
- •8.14.7 Прочностной расчет
- •8.14.8 Расчет погрешности базирования
- •9.1.1 Техника безопасности при работе в машинном отделении
- •9.1.2 Расчет освещенности машинного отделения
- •9.1.3 Мероприятия по снижению шума
- •9.2 Экология
1.3 Проверка дискового отношения и прочности винтов
Минимально необходимое дисковое отношение винтов из условия прочности лопастей вычисляется по формуле
, (1.17)
, (1.18)
где -для углеродистой стали;
-для грузовых;
Упор винтов внутри насадки TP определяется путем расчетов по следующим формулам (численный пример приведен для оптимального КВН). При этом предварительно рассчитываются следующие параметры:
- коэффициент нагрузки КВН по упору .
, (1.19)
= ,
=3,05.
- коэффициент нагрузки КВН по упору (с учетом качества насадки);
, (1.20)
,
=3,05.
- коэффициент засасывания насадки ;
, (1.21)
,
=0,27.
- упор винта внутри насадки , кН;
,
,
=17,798. (1.22)
Минимально необходимое дисковое отношение винтов из условия прочности лопастей , определяется по формуле
,
=0,49
так как оно меньше принятого по диаграмме (0,58), винт прочен.
Если минимально необходимое окажется больше принятого по диаграмме, необходимо выбрать диаграмму с большим дисковым отношением и расчеты повторить.
1.4 Проверка на кавитацию
Минимально необходимое дисковое отношение винтов из условия отсутствия второй стадии кавитации на лопастях винтов вычисляется по формуле:
(1.23)
где ра– атмосферное давление кН/м2;
- 0,5Т –глубина погружения оси винта под ватерлинию, м;
- – давление насыщенных паров воды кН/м2.
Минимально необходимое дисковое отношение винтов из условия отсутствия второй стадии кавитации на лопастях винтов , равно
,
=0,562.
Так как минимально необходимое меньше принятого по диаграмме (0,58), вторая стадии кавитации не наступает.
Если минимально необходимое окажется больше принятого по диаграмме, необходимо выбрать диаграмму с большим дисковым отношением и расчеты повторить.
Таким образом при установке двух КВН, поворотных насадок судно развивает скорость 5,72 м/с 20,6 км/ч, при шаговом 1,12 и дисковом 0,49 отношениях.
1.5 Расчет и построение чертежа гребного винта
, (1.24)
Для построения чертежа гребного винта необходимо выполнить следующие предварительные расчеты (численный пример выполнен для оптимального винта, на рисунке 5 приведен чертеж другого, случайного винта).
Диаметр гребного вала , м (по правилам Российского речного Регистра [6]).
,
=0,091.
где -эмпирический коэффициент для гребного вала в районе винта k=150; коэффициент усиления =1,05 (для судов, плавающих в битом льду); временное сопротивление материала вала =400-600 мПа.
Диаметр ступицы ,м,
, (1.25)
=2 0,091,
=0,182.
Средняя ширина лопасти , м,
, (1.26)
,
=0,235.
Максимальная ширина лопасти , м,
,
=1,10 0,235,
=0,259. (1.28)
где -С=1,10 для винтов в КВН серии Каплана (для КВН).
Условная максимальная толщина лопасти по оси винта ,м,
, (1.29)
=0,5 1,0 (0,125-0,0085 4),
=0,046.
Максимальная толщина на конце лопасти ,м,
, (1.30)
=0,5 1,0 (0,00955-0,0005 4),
=0,0038.
Толщина принимается не менее, 6 мм для судов, плавающих в битом льду. Отклонение образующей конца лопасти в корму ,м (для КВН отклонение конца лопасти в корму не выполняется) (1.31)
Текущие значения толщины лопасти по линии наибольших толщин , мм.
, (1.32)
где - - относительный радиус рассматриваемого сечения лопасти (R – радиус винта).
Количество радиусов сечений назначается по усмотрению проектировщика, но не менее четырех.
Параметры, необходимые для построения профилей сечений лопасти винта, оформляются в таблице 10 и рассчитываются по формулам:
- текущий радиус сечения лопасти , мм;
, (1.33)
- абсцисса носика профиля винта КВН Каплана , мм;
, (1.34)
- абсцисса хвостика профиля Каплана , мм ;
- абсцисса линии наибольших толщин Каплана , мм;
, (1.35)
- аппликата центра кривизны носика ,мм;
, (1.36)
- радиус кривизны носика , мм;
, (1.37)
- аппликата центра кривизны хвостика ,мм;
, (1.38)
- радиус кривизны хвостика , мм;
. (1.39)
Таблица 1.3 – Расчет профилей лопасти винта
1 |
|
0,3 |
0,5 |
0,7 |
0,9 |
1,0 |
2 |
, мм |
150 |
250 |
350 |
450 |
500 |
3 |
, мм |
33 |
25 |
16 |
8 |
4 |
4 |
, мм |
102 |
122 |
131 |
118 |
- |
5 |
, мм |
-102 |
-122 |
-131 |
-118 |
- |
6 |
, мм |
29 |
34 |
67 |
69 |
70 |
7 |
, мм |
13 |
7 |
3 |
2 |
- |
8 |
, мм |
5 |
3 |
2 |
2 |
- |
9 |
, мм |
3 |
8 |
3 |
2 |
- |
10 |
, мм |
2 |
2 |
3 |
2 |
- |
Чертеж винта выполняется на листе формата А 1 в удобном масштабе в следующем порядке:
- проводятся линии - осевая винта, осевые боковой и нормальной проекций, осевая диаграммы сечений и радиальные линии, соответствующие величинам ;
- на боковой проекции по оси винта откладывается величина условной максимальной толщина лопасти по оси винта по линии, соответствующей концу лопасти, откладываются величины (влево) и (вправо от конца образующей); полученные точки соединяются прямыми линиями; в итоге получена диаграмма наибольших толщин лопасти по линии наибольших толщин (ЛНТ), абсциссы которой рассчитаны по формуле и приведены в строке 3 таблицы.
Для построения диаграммы спрямленных сечений лопасти последовательно выполняются следующие операции:
- на каждом радиусе откладываются абсциссы , , , полученные точки соединяются штрих – пунктирной линией;
- на линии наибольших толщин на каждом радиусе по вертикали откладываются соответствующие величины наибольших толщин ;
- на каждом радиусе откладываются величины , , , и проводятся полуокружности носика и хвостика. При приближенном проектировании засасывающие и нагнетающие поверхности профилей получают путем соединения лекальными кривыми носиков, точек, соответствующих наибольшим толщинам, и хвостиков. Полученные в итоге профили сечений должны соответствовать профилям крыла. При необходимости точного проектирования профилей сечений можно воспользоваться рекомендациями, изложенными в руководстве .
- по оси винта влево (для винтов правого вращения) и вправо (для винтов левого вращения) откладывается абсцисса полюса О профилей, рассчитанная по формуле:
, (1.40)
- из полюса (О) через точки пересечения осевой и радиальных линий проводятся лучи, от которых касательно к носикам и хвостикам проводятся перпендикуляры; катеты полученных треугольников обозначаются , , , .
Для построения нормальной проекции и спрямленного контура последовательно выполняются следующие операции (для винта правого вращения):
- из оси винта проводятся дуги радиусов ; вдоль этих дуг гибкой линейкой вправо от осевой откладываются величины катетов , а влево величины катетов ; для определения крайней точки конца лопасти по дуге радиуса R откладывается величина абсциссы ЛНТ на этом радиусе; полученные точки соединяются плавными кривыми входящей, выходящей кромок лопасти и крайней точки конца лопасти;
- для построения спрямленного контура лопасти вправо (для винта правого вращения) откладывается абсцисса полюса О; на каждом радиусе прямоугольным треугольником (прямой угол располагается в точке О, один из катетов располагается в точке пересечения осевой и радиальной линий) отмечаются полюса О1, О2 и т.д.; из полученных полюсов проводятся окружности, вдоль которых гибкой линейкой вправо и влево откладываются величины и ; полученные точки соединяются плавными штрих - пунктирными линиями.
Для построения боковой проекции с условным сечением по линии наибольших толщин последовательно выполняются следующие операции (для винта правого вращения пояснения даны на рисунке):
- от точки пересечения образующей лопасти с радиальными линиями опускаются перпендикуляры;
- точки кромок, находящиеся на нормальной проекции, проектируются на боковую проекцию до пересечения с перпендикулярами; от точек пересечения вправо откладываются величины , а влево - величины ; полученные точки соединяются плавными кривыми, причем входящие кромки проводятся штрих – пунктирной линией;
Для построения сечения ступицы и последующей «привязки» лопастей на боковой проекции последовательно выполняются следующие операции:
- линии кромок продляются почти до оси винта;
- проводится вертикаль будущей входящей стороны ступицы с условием размещения на ней корня лопасти, на которой откладывается диаметр вала;
- коническая часть вала продляется до вертикали будущей выходящей стороны ступицы с условием размещения на ней корня лопасти;
- на осевой линии откладывается диаметр ступицы и проводятся линии наружной стороны ступицы примерно с той же конусностью, что и у вала; на кромках ступицы показываются фаски;
- проводятся галтели корня - Rг=0,04D на засасывающей поверхности, Rг=0,03D на нагнетающей поверхности (для винта в насадке галтели принимаются одинаковыми Rг=0,03D);
- на примерно трети длины ступицы вычерчивается «обнижение» глубиной на 3 – 6 мм больше глубины, выбранной по таблице А7 шпоночной канавки; здесь же проводятся линии по ширине шпоночной канавки;
- изображаются отверстия под болты для крепления обтекателя.
На нормальной проекции ступицы выполняются операции:
- наносятся окружности, соответствующие диаметрам вала и ступицы;
- входящая кромка лопасти продляется до пересечения с диаметром входящей стороны ступицы; выходящая кромка лопасти продляется до пересечения с диаметром выходящей стороны ступицы; полученные точки слегка скругляются и переносятся на боковую проекцию; на обеих проекциях проводятся условные линии корней лопастей.
На чертеже проставляются рекомендованные размеры.
В заключение вычерчивается схема шагового угольника и выписываются рекомендованные технические характеристики гребного винта, судна и силовой установки. Расчет КВН, указан в см. Приложение А.
2 ВЫБОР ГЛАВНЫХ ДИЗЕЛЕЙ И РАСЧЕТ ВАЛОПРОВОДА
При выполнении дипломного проекта требуется определить мощность главной силовой установки при скорости сухогрузного теплохода проекта № 912, предназначенного для перевозки зерна, тарно – штучных грузов, контейнеров, а также леса. Также необходимо произвести выбор способа передачи мощности и расчет валопровода, расчет систем, обслуживающих главный двигатель, расчет общесудовых систем и палубных механизмов, выбор необходимого оборудования, расчет электростанции и выбор вспомогательных двигателей, определение запасов топлива, масла и воды.
Если размерения проектируемого судна и судна прототипа совпадают, то необходимая мощность , кВт, определяется по выражению
, |
(2.1) |
где - мощность судна прототипа, кВт;
- скорость судна прототипа, км/ч;
- скорость проектируемого судна, км/ч.
Поскольку известно, что скорость судна прототипа в полном грузу составляет 18,5 км/ч, а мощность 330 кВт, то мощность , кВт, определяется
,
.
Значения мощности определены для судна, а предполагаемое количество главных двигателей – два, то для определения мощности одного , кВт двигателя необходимо разделить полученные значения на два
.