Расчет винта регулируемого шага
Цель: Рассчитать двигательно-движительный комплекс для заданного судна в заданном режиме работы. Выбрать движитель по серийной диаграмме. Построить кривую предельных тяг и упоров.
Исходные данные:
- Судно: Рыбодобывающее обрабатывающее судно типа «Моряна».
- Главные размерения: Длина между перпендикулярами
Ширина судна 
Осадка судна 
Коэффициент общей полноты 
- Режим работы: Режим траления. Плотность воды
- Кривые буксировочного сопротивления представлены на рис 1.
-режим эксплуатационного рейса на свободном ходу.
-режим сдаточных испытаний.
-режим траления.
Кривые буксировочного сопротивления представлены на рис.1.
- Главный двигатель: Alpha V23
- номинальная мощность:
- номинальная частота вращения: 
.
- Определение исходных расчетных величин.
В данном расчете известным является главный двигатель и расчетные условия плавания (зависимость буксировочного сопротивления 
от скорости хода 
).
(1)
полезная тяга.
Расчетным условием плавания является режим траления. Особенностью расчета является отсутствие заданной скорости хода, а следовательно и необходимой полезной тяги. Однако исследования показали, что полезную тягу можно найти через произведение пропульсивного коэффициента 
на коэффициент механических потерь 
при передачи мощности от главного двигателя на винт.
открытые винты (2)
(3)
На стадии выбора серийной диаграммы 
можно принять: 
для режима свободного хода.
Представив графически (1) и (3) можно найти ожидаемую скорость хода 
и соответствующую ей полезную тягу.
Графики представлены на рис.2.
1.1. Габаритный диаметр винта 
- для одновальных судов. (4)
- осадка судна в месте расположения движителя.
.
1.2. Коэффициент попутного потока 
:
- формула Хекшера для траулеров.
- коэффициент продольной полноты.
1.3. Поступательная скорость гребного винта 
: 
- скорость судна в узлах
. (5)
1.4.Коэффициент засасывания
:
(6)
- коэффициент засасывания на свободном ходу.
- формула Хекшера для траулеров. (7)
.
- коэффициент нагрузки гребного винта по полезной тяге.
(8)
- плотность морской воды.
- площадь диска гребного винта. (9)
1.5. Упор гребного винта 
: 
(10)
.
2.Выбор расчетной серийной диаграммы.
Выбор осуществляется таким образом, чтобы в первую очередь максимальный коэффициент полезного действия гребного винта при отсутствии кавитации и достаточной прочности движителя.
2.1. Минимальное дисковое отношение 
из условия отсутствия кавитации:
(11)
- минимальное дисковое отношение из условия отсутствия опасных форм кавитации.
(12)
- количество лопастей.
- количество гребных валов.
- гидростатическое давление на оси гребного винта.
(13)
- атмосферное давление.
- ускорение свободного падения.
- заглубление оси гребного винта.
. (14)
.
- давление насыщенных паров воды.
2.2. Минимальная относительная толщина 
(15)
- коэффициент учитывающий механические свойства материала винта.
- углеродистая сталь.
.
Вывод: В качестве расчетной серии принимаем:
AU-CP4-70; (Z=4;
;
).
Серия гарантирует отсутствие опасных форм кавитации.
3. Выбор гребного винта.
3.1. Выбор гребного винта в первом приближении.
Для расчета воспользуемся вспомогательным коэффициентом 
Результаты расчета представлены в таб.1 и на рис.1.
Таб.1
| | | |
5,36 | 5,64 | 5,92 | |
| 1,90 | 2,00 | 2,10 |
| 3,19 | 3,44 | 3,70 |
| 0,37 | 0,38 | 0,39 |
| 0,79 | 0,8 | 0,81 |
| 0,36 | 0,37 | 0,38 |
| 125 | 122 | 120 |
| 6,76 | 5,96 | 5,29 |
| 0,171 | 0,168 | 0,165 |
| 104 | 102 | 100 |
Результаты: 
=0,796; 
3.1.1. Расчет оптимальной частоты вращения винта 
3.1.2. Передаточное отношение редуктора.
Принимаем 
10,8.
; 
; 
.
4. Выбор расчетной (рабочей) диаграммы.
Выбираем серию АU - CP4 – 70 c 
.
5. Построение кривой предельной тяги и кривой предельного упора.
Результаты расчета представлены на рис.4 и таб. 2.
Таб.2
| ||||||||
| 0 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 14 |
| 0 | 0,71 | 1,42 | 2,13 | 2,84 | 3,55 | 4,26 | 4,97 |
| 0 | 0,15 | 0,31 | 0,47 | 0,63 | 0,78 | 0,94 | 1,09 |
| 0,92 | 0,94 | 0,97 | 1,01 | 1,04 | 1,08 | 1,12 | 1,18 |
| 0,49 | 0,47 | 0,45 | 0,43 | 0,38 | 0,35 | 0,31 | 0,27 |
131 | 126 | 121 | 115 | 102 | 94 | 83 | 72 | |
|
| 1286 | 308 | 131 | 65,0 | 38,3 | 23,6 | 15,1 |
| 0,116 | 0,116 | 0,117 | 0,119 | 0,121 | 0,125 | 0,131 | 0,139 |
| 117 | 112 | 107 | 102 | 90,3 | 82,0 | 72,1 | 63,2 |
6. Анализ кривой предельной тяги и предельного упора.
6.1. Режим траления.
Максимальная скорость хода: 
Максимальный упор: 
.
Максимальная полезная тяга: 
6.2. Режим эксплуатационного рейса. (свободный ход)
Максимальная скорость хода: 
Максимальный упор: 
.
Максимальная полезная тяга: 
6.3. Режим сдаточных испытаний. (свободный ход)
Максимальная скорость хода: 
Максимальный упор: 
.
Максимальная полезная тяга: 
7. Проверка выбранного винта на прочность и отсутствие кавитации.
7.1. Проверка на отсутствие кавитации.
Воспользуемся формулой (11) и получим.
При эксплуатации гарантируется отсутствие опасных форм кавитации.
7.2. Проверка на прочность.
Воспользуемся формулой (15) и получим: 
.
Прочность гарантируется.
8. Заключение.
Выбранный винт имеет следующие xарактеристики: Серия AU-CP4-70; Z=4;
; 
; 
; 
Список литературы:
- Войткунский Я.И.”Справочник по теории корабля”,- А, Судостроение.1985г. Том.1.
- Горянский Г.С., Моторный А.В. “Методические указания по курсовому и дипломному проектированию для студентов специальности 140112”.- Калининград – 1985г.