Историческая справка о развитии колоснрго флота

 

 
 
       При расчете тяговых  характеристик использовались результаты модельных испытаний шевронных  гребных колес, выполненных в  Новосибирском Институте Инженеров  Водного Транспорта в 1983 году [3].

       Расчет  упора и потребляемой мощности в  зависимости от скорости хода судна  и числа оборотов гребного колеса выполнен по следующим формулам:

• Число Фруда Fr = и • ^D_p , где п - частота вращения колеса.
• Коэффициент упора С_р снимается с диаграммы модельных испытаний.
• КПД г\ снимается с диаграммы модельных испытаний.

| Скорость V — n D_p J Щ: 3,6, где J - относительная поступь колеса.

| Упор Р = Cn Р Й? D_p Fg

V- ^{P V}

• Потребляемая мощность ™ ~~ ^ ^

Результаты расчетов приведены в таблице 2.

       Ниже  на рисунке приведены гидродинамические  характеристики рассматриваемого гребного колеса на глубокой воде.

2. Выбор диаметра колеса и мощности двигателя

       Выбираем  колесо с наибольшим диаметром 3,0 м  и судовую установку мощностью 60 кВт .При ожидаемой скорости 11,5км/ч  создается упор 8 кВт. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

[tfnll шшЁшт 

3. Упор на швартовном режиме

       Упор  на швартовном режиме определяется пересчетом с результатов натурных испытаний  буксира - толкача пр. 81470.

       Данные  по проекту 81470:

• тяга на швартовах Р_шв =2280 кгс = 22,36 кН;
• потребляемая мощность двигателя Nj = 107 л. с. = 78,68 кВт;
• частота вращения колеса п = 19,97 об/мин = 0,333 об/с;
• площадь гидравлического сечения F_K = 3,5 м²;
• расчетный диаметр колеса D_p = 2,0 м;

Р

• коэффициент упора С_р = - — — = 14,403;

р-п  D Щ

N . и

• коэффициент момента C_m = 1— = 11,754

р-п³ -D³ -F_k-2-n

       Проектируемое судно:

• частота вращения колеса п = з —  = 0,1818 об/с = 10,91 об/мин.

\ Р'F_k -С_т • D -2-Я

• тяга на швартовах Р_шв = С_рр п D² Fk= 68,850 кН

4. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

       Гребные колеса проектируемого судна и гребные  колеса, использованные в качестве прототипа для данного расчета, имеют серьезные конструктивные различия. Поэтому результаты данного  расчета носят приблизительный  характер.

       Данная  методика использовалась также при  расчете ходовых характеристик  колесного парома ПКР-25. Гребные  колеса ПКР-25 по пропорциям, конструкции  и форме плиц близки к колесам  ПКС 40.

Данные натурного  судна проекта ПКР-25 и проектируемого ПКС-40:

 

       При расчетах скорости максимального хода парома, использованная методика дала погрешность около 6% в меньшую  сторону. На основании этого можно  предположить, что максимальная скорость проектируемого судна будет несколько  выше (около 12,2 км/ч).

       В результате полученных данных выбираем асинхронный двигатель марки  5AM 250М 0001,Р=60[кВт],и=220/380[В],Р=50[Гц.]

г*

РАСЧЕТ

УПРАВЛЯЕМОСТИ

ПКС 40 - 00 - 09 «СУРА» 

Схема управления судном с  помощью Колесного  ДРК при постоянной мощности, подводимой к гребным колесам  показана на рис. 1.

Рисунок 1. Схема  управляемости судна

      Где:

      ДП - диаметральная плоскость;

      ЦМ- центр массы судна;

      Р - суммарный вектор тяги гребных колес;

      Рл , Р_п - вектор тяги левого и правого колеса соответственно;

      Рщь Ртп ~ продольная составляющая вектора тяги левого и правого колеса соответственно;

      Р_рл , Р_рп - поперечная составляющая вектора тяги левого и правого колеса соответственно;

      х_с - расстояние от кормового транца до центра массы судна;

      х_к ~ расстояние от кормового транца до оси гребных колес;

      b - расстояние между центрами плиц, находящихся в нижнем положении.

      Винтовые  плицы гребных колес, находящиеся  в воде, располагаются под углом  к оси гребного колеса. При одинаковой частоте вращения на каждой погруженной  в воду плице возникают упоры  левого и правого колес Р_л и Р_т которые можно представить как векторную сумму сил тяги Р,_т и Р_тп и рулевых сил Р^ и Р_рп.

      Как видно из рис. 1, при вращении гребных  колес с одинаковой угловой скоростью  в одном направлении, силы Р_рп и Р_рп находятся на одной оси и направлены в разные стороны, т.е. суммарная рулевая сила, поворачивающая судно равна нулю. 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

□MS

9Як 

      Силы Ртл и Ртп направлены вдоль судна параллельно ДП в одну сторону и создают суммарную силу тяги, равную Р,

                                      Р= Ртл + Ртп, под действием которой судно двигается по прямой.

      Винтовые  плицы на каждом колесе располагаются  так, чтобы при прямолинейном  движении вперед отбрасываемый плицами  поток был направлен в корму  и к диаметральной плоскости. Такое расположение плиц за счет подгребания  воды с бортов и обжатия струи  способствует повышению пропульсивного КПД комплекса корпус-движитель.

      При изменении соотношения числа  оборотов гребных колес будет  меняться величина векторов тяги правого  и левого колеса. Вектор суммарной  тяги Р будет изменять как величину, так и направление. При работе колес «враздрай» (вращение в разные стороны) составляющие упора Р_тп и Ртп создадут момент, разворачивающий судно

                                           (Pmn+PrJ'b, а составляющие Ррп и Ррл момент того же направления

                                      М₂=(Р_рп+Р_рл)*х_с.

      Из  схемы видно, что величина поперечной составляющей тяги зависит лишь от соотношения числа оборотов гребных  колес и не зависит от направления  движения судна. Это означает, что  управляемость на переднем и заднем ходу будет идентична. На практике управляемость  на заднем ходу будет несколько хуже, чем на переднем из-за снижения пропульсивного КПД колес при работе в тянущем  режиме.

      При перераспределении мощности, подводимой к гребным электромоторам, снижается  число оборотов одного (например правого) гребного колеса и повышается число  оборотов другого (левого) гребного колеса. При этом снижается упор Р_П9 рулевая сила Р_рп и сила Р_тп и возрастают Р_Л9 Ртл, Р_рл. Возникает момент сил относительно центра тяжести судна равный