Расчет кривых действий руля на заднем ходу

Рулевое устройство

Выбор типа и размеров ДРК судна

Исходные данные:

L = 68,7 м

B = 12,51м

H = 6,67 м

T = 4,68 м

D = 3200 т

n = 6,67 м/с.

число винтов - 1.

Диаметр винта: D_в =3.33м. (из курсового проекта по ОК)

Оценка нагруженности винтов

Степень нагруженности винта оценивается следующими коэффициентами:

sР=

где r=1,025 т/м³ - плотность морской воды, Р – сила упора винта, v – расчетная скорость натекания воды на винт.

v_р = v(1-w)

где δ = 0,74 - коэффициент общей полноты; x = 1- число винтов; V = 3121м³ - объемное водоизмещение судна; D - диаметр винта.

Dw = 0,3·d· (Fr-0,2)

Fr = 0,256 - число Фруда

Dw =0,3·0,74·(0,256-0,2)=0,0126

n_р = n· (1- w) = 6,67·(1-0,252) = 5м/с

Рассчитываем силу тяги винта:

Ре = R/x

Ре =R=148 кН

Рассчитываем необходимую силу упора винта:

Р = Ре/(1-t),

где t - коэффициент засасывания винта:

t = 0,8· w ·(1+0,65· w) = 0,8·0,252·(1+0,25·0,252) = 0,214

Р = 148/(1 - 0,214) = 188.3 кН

Рассчитываем коэффициенты нагрузки винта по упору:

Определяем КПД открытого винта по диаграмме, представленной на рисунке 7.1.

Рисунок 7.1 - Диаграмма эффективности судовых ДРК

h_Р=0,62 – принимаем открытые винты.

Выбор рулевого средства судна

Выбор типа и характеристик рулевых средств проектируемого судна необходимо вести с учетом принимаемых в проекте параметров движителей.

Необходимое значение коэффициента эффективности рулевых средств проектируемого судна можно определить с помощью "рулевой характеристики", предложенной А.В. Васильевым:

, где

åР_УL_P - суммарный момент поперечных сил Р_У всех рулевых средств судна, установленных на расстоянии L_P от его центра тяжести,

F_d - погруженная площадь диаметрального батокса судна (по теоретическому чертежу),

L, n - длина судна по КВЛ и скорость полного хода судна.

Также известно, что m_P=f(L/B, B/T, s_d, j).

Исходные данные:

L = 68,7 м

B = 12,51 м

T = 4,68 м

j = d/b = 0,743

F_d = L× T - (f₁+f₂) = 301 м²

s_dк = (2× F_dк)/(L× T) - коэффициент полноты кормовой части батекса

F_dк = F_d/2

s_dк = (2×150,5)/(68,7×4,68) = 0,936

Расчетное значение рулевой характеристики определяем по графику, представленному на рисунке 7.2.

Рисунок 7.2 - Рулевые характеристики речных судов

m_P=0,015

Размеры рулевых средств определены по номограмме, представленной на рисунке 7.3, в зависимости от необходимого значения коэффициента k - коэффициент эффективности рулевых средств.

, где

n = 1 - число рулевых средств (рулей)

L_P = 34,35 м - отстояние оси руля от миделя с учетом координаты центра тяжести судна в грузу.

w = 0,252 - коэффициент попутного потока

D_B=3,33 м - диаметр выбранного винта

Рисунок 7.3 - Номограмма эффективности рулей за открытыми винтами

С помощью номограммы определены размеры руля, по которым рассчитываются геометрические размеры при максимальном угле перекладки руля α=45°:

F_P = a×D_B² - площадь пера руля а=0,55

F_P = 0,55×3,33² = 6,1 м²

h_P = h×D_B - высота пера руля

h_P = 1,1×3,33 = 3,66 м

b_P = F_P/ h_P - ширина пера руля

b_P = 6,1/3,66 = 1,67 м

Размеры руля уточнены проработкой эскиза размещения ДРК в корме судна (рисунок 7.4)

Рисунок 7.4 – Эскиз ДРК

Расчет кривых действий руля

Расчет кривых действий руля на переднем ходу

Кривые действия руля - гидродинамические характеристики нагрузки созданные рулем при его перекладках на переднем и заднем ходу судна.

Исходные данные:

размеры и размещение руля приняты по эскизу размещения ДРК в корме рисунок 7.5:

х = 1 - число винтов

D_B = 3,33 м - диаметр винта

s_Р = 1,67 - коэффициент нагрузки комплекса винт-насадка

n_ПХ = 6,67 м/с - скорость переднего хода

w = 0,252 - коэффициент попутного потока

h_P = 3,66 м - высота руля

b_P = 1,67 м - высота руля

F_P = 6,1 м² - площадь руля

l = 2,19

В качестве профиля руля назначен профиль ЦАГИ .

Рассчитываем коэффициент компенсации руля:

k = F_БАЛ/ F_P,

где F_БАЛ - площадь балансирной части руля

k = 0,76

Запишем расчетные уравнения:

N=C_N×r×F_P×(n_ПХ²/2)×z_К×z_В×z_КР×z_Ш,

где C_N - гидродинамический коэффициент; z_i - поправочные коэффициенты:

z_К = (1-w)² = (1-0,252)² = 0,56

z_В=1+F₁/ F_P×((1+n_а/n_р)²-1),

где F₁ - часть площади руля, попавшая в струю винта; (n_а/n_р) - отношение осевой скорости потока, вызванной винтом n_а, к скорости потока, натекающего на движитель n_р

(n_а/n_р)_ПХ = k×(1-0,0125×s_Р)× ,

(n_а/n_р)_ПХ = 0,471

z_В = 2,047

Преобразуем уравнение:

N = C_N×А

А = r× F_P×( n_ПХ²/2)× z_К×z_В×z_КР×z_Ш

А = 342,14кН

Расчет кривых действий руля на переднем ходу будем вести в таблице (таблица 8.1).

Таблица 2 - Расчет кривых действий руля

Результаты расчета представлены на рисунке 8.1.

Расчет кривых действий руля на заднем ходу

На заднем ходу принимаем скорость судна равной n_ЗХ=0,6×n_ПХ.

n_ЗХ = 0,6×6,67 = 4 м/с

(n_а/n_р)_ЗХ = 0,5×(n_а/n_р)_ПХ = 0,235

z_К = (1-w)² = 1

z_В = 1+F₁/ F_P×((1+n_а/n_р)²-1) = 1,472

N = C_N×А

А = r× F_P×n_ЗХ²×z_К×z_В×z_КР×z_Ш

А = 82,46кН

Расчет кривых действий руля на заднем ходу будем вести в таблице8.2.

Таблица 3 - Расчет кривых действий руля

Результаты расчета представлены на рисунке 8.2.

Расчеты показали, что максимальная гидродинамическая сила руля

N_max=290кН,а максимальный гидродинамический момент М_max=92,5кНм.

М=1.3М_max=120,25кНм.

В соответствии с этим на проектируемое судно была назначена рулевая машина

Выбор рулевой машины

На судне устанавливается типовая гидравлическая рулевая машина типоразмер которой назначен по необходимому моменту:

М_р.м. = 1,3 М_max = 1,3·92,5 = 120,25 кН·м.

По типовому ряду, где указаны основные характеристики освоенных моделей машин, выбираю схему гидропривода руля фирмы KGW, подробное описание представлено на рисунке 8.3.1.

1 – баллер рубля;

2 – румпель;

3 – упоры;

4,5 – гидроцилиндры

6 – клапанная коробка;

7,8 – насосные установки;

9 – индикаторы угла перекладки

Рисунок 8.3.1 – Схема гидропривода руля фирмы KGW

Таблица 8.3.1 Характеристики рулевой машины.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: