авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Математическое моделирование работы винтового движителя при маневрировании судна

-- [ Страница 2 ] --

Здесь – коэффициент упора движителя;

– частота вращения винта;

– диаметр винта.

Коэффициент упора открытого гребного винта является функцией относительной поступи винта . Зависимость с использованием диаграмм для расчёта открытых гребных винтов может быть аппроксимирована следующим образом:

, (21)

где – коэффициенты аппроксимации.

Если коэффициент упора определяется с достаточной точностью по кривым действия винта в свободной воде, то коэффициент засасывания затрагивает задачу взаимодействия движителя с корпусом судна, которая в настоящее время не может считаться решённой корректно.

Считается, что коэффициент засасывания зависит от режима работы винта и может быть представлен как функция . Э. Э. Папмелем для учёта зависимости величины от относительной поступи предложена следующая формула:

. (22)

Здесь – коэффициент засасывания на швартовах (при );

– шаг нулевого упора.

Однако в случае, когда , произведение даёт неопределённость, следовательно, предложенная Э. Э. Папмелем формула не может быть признана корректной.

Показано, что при неработающем винте скоростной напор воды на поверхность корпуса в районе выхода гребного вала из кормовой оконечности может быть представлен в виде

, (23)

а при работающем –

, (24)

где – среднее значение курсового угла нормали к ватерлинии в районе выхода гребного вала из кормовой оконечности корпуса судна;

– среднее значение снижения нормали к поверхности обшивки относительно нормали к ватерлинии в районе выхода гребного вала из кормовой оконечности корпуса судна.

Разность скоростных напоров составит величину

. (25)

Следовательно, сила засасывания

, (26)

или

. (27)

Тогда

. (28)

Таким образом, коэффициент засасывания может считаться величиной постоянной, зависящей лишь от геометрических характеристик кормовой оконечности судового корпуса в районе выхода гребного вала и может быть определен по выражению:

. (29)

Здесь – коэффициент общего сопротивления воды продольному движению судна;

– скорость прямолинейного движения судна, соответствующая частоте вращения винтов ;

– коэффициент упора винта при ;

– коэффициент номинального попутного потока для открытого гребного винта.

Тогда коэффициент полезной тяги может быть представлен в виде зависимости:

. (30)

Рассмотрены усилия, развиваемые комплексом гребной винт – насадка. Показано, что упор комплекса

, (31)

где – коэффициент упора комплекса винт – насадка.

Коэффициент упора комплекса является функцией относительной поступи . Зависимость с использованием диаграмм для расчёта комплексов винт – насадка может быть представлена в виде

. (32)

Здесь – коэффициенты аппроксимации.

Физическая природа силы засасывания на корпусе судна для комплекса винт – насадка имеет происхождение, аналогичное тому, что и при работе открытого гребного винта. Следовательно, для определения коэффициента засасывания комплекса и коэффициента полезной тяги можно использовать выражения, предложенные для ДРК открытый гребной винт с расположенным за ним рулём, то есть

; (33)
. (34)

Тогда полезная тяга комплекса винт – насадка может быть определена следующим образом:

. (35)

Третий раздел посвящен исследованию работы ДРК при маневрировании судна.

Рассмотрена система открытый винт – руль. При перекладке руля от нулевого положения на угол симметричность его обтекания струёй движителя нарушается, что приводит к появлению составляющей скорости струи , усреднённое направление которой может быть принято перпендикулярным к плоскости хорды руля. В результате ось струи винта, согласно постулату Жуковского – Чаплыгина и равенству

, (36)

отклоняется от оси гребного вала в ту же сторону, что и руль, на угол . При этом упор винта (рис. 1) распадается на две составляющие: реакцию отклонённой струи и дополнительную реакцию , возникающую в результате натекания части струи на отклонённый руль.

 Схема сил, создаваемых движителем-163

Рис.1. Схема сил, создаваемых движителем при перекладке руля

Применение векторной формы закона сохранения количества движения к равенству(36), позволяет получить следующий результат:

. (37)

Отмечено, что на руле возникает сила , равная величине , но противоположно направленная, то есть.

. (38)

Проецирование равенств (37) и (38) на диаметральную плоскость (ДП) судна и плоскость мидельшпангоута, позволяет получить выражения для продольной и поперечной составляющих силы :

; (39)
. (40)

Таким образом, после перекладки руля, расположенного в струе движителя, на некоторый угол на кормовую часть корпуса судна через конусы гребных валов будут действовать продольная и поперечная составляющие силы, развиваемой движителями:

; (41)
, (42)

а каждый гребной вал при этом будет воспринимать дополнительное усилие

, (43)

где – коэффициент, учитывающий отношение площади диска винта, перекрываемой рулём при гипотетической перекладке последнего на 90°, ко всей площади диска.

Показано, что крутящий момент на валу гребного винта

. (44)

Здесь – момент сопротивления воды вращению винта;

– коэффициент момента.

Коэффициент момента с использованием диаграмм для расчёта открытых гребных винтов может быть выражен следующим образом:

, (45)

где – коэффициенты аппроксимации.

Для приближённых расчётов момент с учётом работы регулятора частоты вращения винта может быть представлен следующим образом:

. (46)

Здесь ; ;

– коэффициент момента при работе винта в номинальном режиме.

Отмечено, что выражения (41)–(44) при использовании значения продольной составляющей скорости будут справедливы и для случая криволинейного движения судна.

Проанализировано взаимодействие гребного винта с поворотной насадкой. На работу комплекса винт – насадка при криволинейном движении судна влияют те же факторы, что и на систему открытый гребной винт – руль. Так, при перекладке насадки от нулевого положения на угол симметричность её обтекания струёй движителя нарушается, что приводит к появлению составляющей скорости струи , усреднённое направление которой может быть принято перпендикулярным к оси насадки. Тогда ось струи комплекса, согласно равенству

, (47)

отклоняется от оси гребного вала в ту же сторону, что и насадка, на некоторый угол . Этот угол зависит от относительной длины насадки и может быть выражен следующим образом:

, (48)

где – коэффициент аппроксимации, определяемый по выражениям:

для насадок без стабилизатора

; (49)

для насадок со стабилизатором

. (50) При перекладке насадки (рис. 2) упор-196. (50)

При перекладке насадки (рис. 2) упор комплекса распадается на две составляющие: реакцию отклонённой на угол струи и дополнительную реакцию , возникающую в результате натекания части струи на отклонённый профиль поворотной насадки. Очевидно, что

. (51)

Проецирование равенства (51) на ДП и плоскость мидельшпангоута позволяет получить следующий результат:

; (52)
. (53)

 Схема сил, создаваемых движителем-204

Рис. 2. Схема сил, создаваемых движителем при перекладке насадки

Таким образом, после перекладки насадки на некоторый угол на кормовую часть судна через конусы гребных валов будут действовать продольная и поперечная составляющие силы, создаваемой движителями:

; (54)
, (55)

а каждый гребной вал при этом будет воспринимать дополнительное усилие

. (56)

Показано, что крутящий момент на валу гребного винта

. (57)

Здесь – момент сопротивления воды вращению винта в насадке;

– коэффициент момента.

Коэффициент момента с использованием диаграмм для расчёта открытых гребных винтов может быть выражен следующим образом:

. (58)

где – коэффициенты аппроксимации.

Для приближённых расчётов момент с учётом работы регулятора частоты вращения винта может быть представлен следующим образом:

. (59)

Здесь

; .

Разработан способ аналитического определения линейной скорости и параметров работы винтового движителя при маневрировании судна.

Для случая установившейся циркуляции уравнение (1) примет вид:

, (60)

где

; (61)
. (62)

Продольная составляющая упора для системы открытый гребной винт – руль определяется по выражению (41), а для комплекса винт – насадка – по выражению (54). Тогда уравнение (60) в развёрнутом виде запишется следующим образом:

для открытого гребного винта

; (63)

для винта в поворотной насадке

. (64)

Здесь – радиус циркуляции судна.

Введение обозначений

; ; ; ; ; ; ; ; ,

где – коэффициент потенциального попутного потока для комплекса винт – насадка,

позволяет получить следующие уравнения:

для открытого гребного винта

; (65)

для винта в поворотной насадке

. (66)

С помощью обозначений:

для открытого гребного винта

, ,

для комплекса винт – насадка

,

получено общее для двух видов ДРК уравнение:

. (67)

Выражение (67) позволяет найти соотношение между продольной составляющей скорости судна на установившейся циркуляции и частотой вращения винтов, то есть

. (68)


Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.