Определение мощности главного двигателя
Федеральное агенство по рыболовству
МУРМАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
 |
«Судовые энергетические установки»
Выполнил: Сергеев В.И.
Проверил: Петров А.В.
1. Задание на курсовое проектирование 3
2. Определение мощности ГД 5
3. Выбор главной судовой передачи 7
4.Определение основных элементов ГВ 8
5. Определение размеров судового валопровода и его элементов 9
6. Расчет мощности и выбор количества агрегатов СЭС 12
7. Расчет мощности ВКУ 13
8. Топливная система 14
9. Система смазки 18
10. Система охлаждения 21
11. Система сжатого воздуха 23
12. Механизмы и оборудование ВКУ 24
13. Расчет механизмов основных общесудовых систем 25
14. Исследовательский раздел 27
Список используемой литературы 39
МГТУ
МОРСКАЯ АКАДЕМИЯ
СУДОМЕХАНИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
КАФЕДРА СЭУ
Дисциплина «Судовые энергетические установки»
Курсант (студент)Сергеев В.И.., группа М-591(2), вариант 23
ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
Тема проекта «Проектирование энергетической установки промыслового судна»
| Наименование показателей, единица измерения | Условное обозначение | Числовое значение |
| Водоизмещение траулера, т | Д | |
| Скорость судна, уз | V | |
| Емкости, м 3 : рефрижераторных трюмов балластной цистерны наибольшей топливной цистерны | Vтр Vб Vтмакс | |
| Мощность траловой лебедки, кВт | Nтр | |
| Максимальная загрузка СЭС на промысле, кВт | Pмакс | |
| Производительности, т/сут : морозильных аппаратов рыбомучной установки опреснительной установки консервных линий (в ТУБ/сут) | Qма Qрму Qоп Qк | |
| Количество экипажа и пассажиров, чел. | j | |
Расчет начинается с определения мощности ГД по формуле проф. В.В. Ашека  |
Выбирать конкретную марку ГД, ВДГ и других механизмов не требуется.
2. Ваншейдт В.А. Судовые установки с ДВС. – Л.:Судостроение, 1978. – 327 с.
3. Коршунов Л.П. Энергетические установки промысловых судов. – Л.:Судостроение, 1991. – 360с.
4. Литература к исследовательскому разделу.
Определение мощности главного двигателя.
2.1. Для относительно небольших промысловых судов может быть использована формула В.В. Ашека:
,
кВт.
2.2. Расчётная мощность ГД.
На рыболовных траулерах широко применяются ЭУ с отбором мощности, в которых в качестве основных источников электрической энергии на ходу используются валогенераторы. В этих случаях мощность ГД должна быть достаточной для пропульсивных нужд и приведения в действие валогенераторов на любом режиме работы судна. Наиболее энергоемким режимом работы траулеров по статистическим данным является режим подъема трала при полной загрузке рыбодобывающего оборудования. Необходимая мощность ГД на этом режиме будет равна:
Для данного судна подходит одномашинный ДРА, поскольку упрощается реализация отбора мощности.
Тип редуктора- MAV90-30, горизонтальный, цилиндрическая передача с косыми зубьями, одноступенчатый для г 
лавного привода и валогенератора переменного тока и двухступенчатый– для валогенераторов постоянного тока.
Номинальная мощность на входном фланце, кВт 5920
Частота вращения ведущего вала, об/мин 720
На гребной винт 2,9:1
На валогенератор переменного тока 1:3,75
На валогенератор постоянного тока 1:2,5
В качестве ГД выбираем дизель 16V32/35 фирмы «Вяртсля». Таблица 3.1–Основные характеристики дизеля 
Основные положения расчета мощности главной судовой энергетической установки
Судовая энергетическая установка (СЭУ) представляет собой сложный комплекс тепловых двигателей, механизмов и устройств, в которых происходят процессы превращения энергии, заключенной в топливе, в энергию тепловую, механическую, электрическую.
Главная энергетическая установка (ГЭУ) предназначена для обеспечения движения судна, т.е. для приведения в действие движителей.
В дизельной СЭУ в цилиндрах двигателей внутреннего сгорания химическая энергия топлива преобразуется в тепловую энергию газа высокого давления и температуры, а затем в механическую энергию. Степень использования тепловой энергии (КПД) поршневых двигателей внутреннего сгорания – 40-42 %, паровых турбин – 34-35 %, газовых турбин – 28-32 % 4.
Имея высокие характеристики: К.П.Д., безопасность обслуживания, надежность работы при всех возможных условиях эксплуатации судна, ресурс (продолжительность работы до капитального ремонта), ГЭУ с двигателями внутреннего сгорания широко применяются на речных и морских судах (теплоходах).
Механическая энергия к гребному винту на теплоходах передается через систему жестких валов, соединенных с коленчатым валом двигателя.
Такую передачу называют прямой механической (рис.2.1).
Рис. 2.1. Схема дизельной установки с прямой передачей:
1 – гребной винт; 2 – гребной вал; 3 – дейдвудная труба; 4 – промежуточный вал; 5 – опорный подшипник; 6 – упорный подшипник; 7 – главный двигатель
Дизельные установки с прямой передачей наиболее характерны для транспортных судов всех типов и промысловых судов с прямой передачей мощности на винт. При этом в качестве главного двигателя применяют малооборотные (n = 100-250 об/мин) реверсивные двигатели.
Двухвальные дизельные установки с прямой передачей применяются на речных судах с ограниченной осадкой, на пассажирских теплоходах, паромах, буксирах. В двухвальной установке на переднем ходу гребные винты вращаются в наружную сторону – к бортам (если смотреть в нос), что улучшает условия работы винтов и повышает их безопасность в ледовых условиях или в загрязненных бассейнах (рис. 2.2).
Рис. 2.2. Схема двухвальной установки с прямой передачей
При использовании на судах высоко- или среднеоборотных серийных двигателей иногда невозможно осуществить прямую механическую передачу мощности к движителям. Тогда на валопроводе устанавливают зубчатую механическую передачу (редуктор), благодаря которой можно понизить число оборотов гребного вала до значения, обеспечивающего высокий оптимальный К.П.Д. гребного винта. С помощью зубчатой передачи, называемой реверсредуктором, можно выполнить реверсирование (изменение вращения) винта для создания прямого и обратного ходов судна.
Установка с зубчатой передачей представлена на рисунке 2.3, в которой между двигателем и валопроводом устанавливается передача, состоящая из шестерни и колеса [4].
Рис. 2.3. Дизельная установка с зубчатой передачей и эластичной муфтой:
1 – двигатель; 2 – эластичная муфта; 3 – реверсредуктор; 4 – упорный подшипник; 5 – дейдвудная труба; 6 – гребной вал; 7 – гребной винт
Между двигателем и реверсредуктором во многих случаях устанавливают эластичную муфту, которая уменьшает крутильные колебания валопровода, позволяет отключать двигатель от валопровода при пуске. Упорный подшипник в таких установках выносится в корму от редуктора или встраивается в него.
В дизель-редукторных (ДРУ) установках транспортных судов обычно используют одноступенчатые редукторы, передающие крутящий момент от одного или нескольких среднеоборотных дизелей (СОД). Двухступенчатые зубчатые передачи находят применение в дизельных установках с высокооборотными дизелями (ВОД) быстроходных яхт и катеров.
В многомашинных дизель-редукторных установках (рис. 2.4) муфты являются разобщительными.
Рис. 2.4. Двухмашинная дизель – редукторная установка:
1 – винт фиксированного шага, 2 – упорный подшипник, 3 – редуктор,
Различают эффективную мощность Ne, замеряемую на выходном фланце двигателя, и мощность индикаторную, или внутреннюю Ni. Внутренняя мощность больше эффективной на величину механических потерь
, (2.1)
где NТ – мощность, затрачиваемая на трение в частях двигателя и на привод, навешенных на двигатель вспомогательных механизмов, обслуживающих двигатель.
Механический К.П.Д. двигателя
. (2.2)
Мощность главной энергетической установки определяется в зависимости от сопротивления движению корпуса судна при заданной скорости. Буксировочная мощность NR равна
л.с., (2.3)
где R – сила сопротивления движению судна (кгс), 1 кгс = 9,81 н; u – скорость судна (м/с).
Мощность главной установки
л.с., (2.4)
где ηпр – пропульсивный к.п.д. (отношение буксировочной мощности к мощности, подводимой к винту); ηпр » 0,65-0,75; ηв – К.П.Д. валопровода, учитывающий потери на трение в его подшипниках; ηв = 0,97-0,99.
Пропульсивный К.П.Д. ηпр равен
, (2.5)
где ηк – коэффициент влияния корпуса; ηд – К.П.Д. движителя.
Для оценки степени загрузки двигателей необходимо знать изменение R и ηпр в различных условиях плавания. буксировочную кривую R(u) получают во время модельных испытаний в условиях плавания на тихой воде при свежеокрашенном корпусе и спецификационном водоизмещении.
В процессе эксплуатации винт, вследствие обрастания корпуса, становится гидродинамически тяжелым и заданная скорость уже не будет обеспечиваться [4]. Поэтому при проектировании дизельных установок мощность двигателей принимают с запасом 10-15 % на изменение состояния корпуса и погодных условий.
И тогда уточнения мощность 
равна
, (2.6)
где K – коэффициент запаса, K = 1,1-1,15.
На стадии предварительных расчетов мощности рекомендуется принимать следующие КПД винта движителя ηД [4].
| Типы судов | ηД |
| Транспортные | 0,6-0,78 |
| Пассажирские быстроходные | 0,55-0,7 |
| Буксиры и траулеры на режиме буксирования или траления (если за расчетный режим принят свободный ход) | 0,3-0,55 |
Коэффициент влияния корпуса ηк определяется по формуле
, (2.7)
где t, w – коэффициенты засасывания и попутного потока соответственно. Для одновинтовых судов w = 0,5d-0,05, где коэффициент полноты корпуса d берется из общих данных по корпусу. Коэффициент засасывания t для одновинтового судна 
, где a = 0,5¸0,7. Для двухвинтовых w = 0,55d-0,2, 
.
В одновальной двухмашинной установке (рис. 2.4) суммарная мощность всех главных двигателей 
кВт
,
где ηгм – КПД гидромуфты; ηр – К.П.Д. редуктора.
Для такой одновальной двухмашинной установки потребная мощность одного двигателя равна
.
Для двухвальной установки (см. рис. 2.2) для определения мощности одного двигателя полученную по формуле (2.4) мощность 
следует разделить на 2·ηв, т.е. 
.
Для тралящих и буксирных судов мощность , кВт, необходимая для обеспечения движения судна и буксируемого объекта с заданной скоростью u, определяется по формуле.
, (2.8)
где Q – потребная тяга на гаке (упор у толкача, сопротивление трала при движении с заданной скоростью).
Тяга на гаке Q представляет собой разность между полезным упором движителя (движителей) 
и сопротивлением движения судна R
, (2.9)
где 
, Pe – упор или тяга, создаваемая работающим, за кормой винтом. Зависимости R, Q, Pe, от скорости судна обычно задают в виде графиков, представляющих паспортные диаграммы.
В случае свободного движения судна (без буксировки и траления) упор винта преодолевает только собственное сопротивление движения судна. при проектировании СЭУ тралящих и буксирующих судов обычно определяют мощность установки для 2-х режимов – свободного хода и траления (буксировки). Для обоих случаев рассчитывается К.П.Д. винта. Для определения буксировочной мощности NR используются формулы, в которые входят так называемые адмиралтейский коэффициент CB
,
где D –массовое водоизмещение, т. По опытным данным значения CB составляют: большие пассажирские суда – 270-340; большие одновальные грузовые суда – 600-650; малые грузовые суда – 200-300; малые пассажирские суда – 150-200.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
БЛОГ ЭЛЕКТРОМЕХАНИКА
Блог судового электромеханика. Электроника, электромеханика и автоматика на судне. Обучение и практика. В помощь студентам и специалистам
30.05.2011
Определение мощности главных механизмов проектируемого судна. Адмиралтейский коэффициент
Рассмотрены различные способы определения мощности главных механизмов проектируемого судна по двухкомпонентным формулам и сделан сравнительный анализ полученных результатов.
На сегодняшний день разными авторами предложены различные двухкомпонентные формулы для расчета мощности ЭУ судна. В данной работе будет рассмотрен ряд зависимостей и точность полученных по ним результатов.
Постановка задачи. Оценка степени точности определения мощности по двухкомпонентным формулам на ранних стадиях проектирования.
Изложение основного материала. При определении мощности главных механизмов в первом приближении, когда еще неизвестны размерения проектируемого судна, обычно используются различные двухкомпонентные формулы, например:
В работе [1] В.В. Ашик рассматривает ряд формул двухкомпонентного типа. Наиболее широкое распространение на практике получила формула так называемых адмиралтейских коэффициентов,
Обрабатывая статистические данные по морским транспортным судам, английский инженер Эйр (Ayre) предложил формулу с меньшим влиянием водоизмещения судна на мощность, понизив показатель m = 0,67 до величины m = 0,64, в виде:
В.И. Афанасьев [1] предложил формулу:
в которой еще больше уменьшено влияние водоизмещения судна на мощность, но одновременно увеличено влияние скорости хода до показателя n = 3,33.
где еще больше снижено влияние водоизмещения судна на мощность, но сохранено достаточно высокое значение параметра n = 3,25.
Аналогичная формула была предложена Энсли:
где влияние скорости хода судна на мощность снижена до показателя n = 3.
Как показало исследование большой группы транспортных судов (порядка 1000 единиц), построенных во второй половине XX века (после 1950 г.), выполненное под руководством В.В. Ашика [1], наиболее точные результаты дала формула:
В таблице 2 произведен расчет мощности главных механизмов универсального сухогруза с
использованием вышеуказанных вариантов формулы (1), предложенных разными авторами различных стран и в разное время.
Пример. Определить мощность главных механизмов универсального сухогруза, имеющего водоизмещение D = 19600 т и скорость хода Vs = 20,5 уз. В качестве судна-прототипа примем универсальный сухогруз «Капитан Кушнаренко», имеющий водоизмещение D0 = 22040 т; скорость хода Vs0 = 19,2 уз и мощность главных механизмов N0 = 10010 кВт.
что вполне допустимо для первого приближения.
1. Рассмотренные формулы определения мощности главных механизмов проектируемых судов в первом приближении, предложенные разными авторами различных стран и в разное время, равнозначно могут использоваться в практических расчетах;
2. Наибольшее распространение в практике проектирования нашли: формула адмиралтейских коэффициентов и формула В.В. Ашика, определяющая Сmn с точностью Сmn = 27,2 ± 2,7.
1. Ашик В.В. Проектирование судов / В.В. Ашик. —2-е изд., перераб. и доп. — Л.: Судостроение, 1985. — 318 с.
