str. 1
/13
1. Dane statku i obliczenia początkowe.
długość między pionami
L
=
154
[ m ]
szerokość
B
=
22,44
[ m ]
zanurzenie konstrukcyjne
T
=
7,04
[ m ]
wysokość
H
=
10,56
[ m ]
objętość podwodnej części kadłuba
V
=
14621,89
[ m
3
]
odcięta środka wyporu
X
B
=
-4,35
[ m ]
podajemy w formie procentowej
(wg przepisów PRS)
odcięta środka wyporu
X
B
=
-2,82
[ % ]
rzędna środka wyporu
Z
B
=
3,86
[ m ]
współczynnik pełnotliwości kadłuba
C
B
=
0,60
[ - ]
odległość miedzy wodnicami
z
=
0,88
[ m ]
skala geometryczna
=
101,99
[ - ]
odstęp międzywręgowy
d
=
15,4
[ m ]
pole przekroju wodnicy konstrukcyjnej
A
W
=
2717,13
[ m
2
]
pole przekroju owręża do wodnicy
A
M
=
143,91
[ m
2
]
współczynnik pełnotliwości wodnicy
C
W
=
0,79
[ - ]
współczynnik pełnotliwości owręża
C
M
=
0,91
[ - ]
współczynnik pełnotliwości wzdłużnej
C
P
=
0,66
[ - ]
pole zwilżonej części pawęży
A
T
=
0,9179
[ m
2
]
pole przekroju wrężnicowego
A
BT
=
90,98
[ m
2
]
str. 2
/13
str. 3
/13
2. Założenia projektowe.
prędkość
v
=
17
[ kn ]
prędkość
v
=
8,7
[ m/s ]
gęstość wody
=
1,025 [ t/m
3
]
przyspieszenie ziemskie
g
=
9,81 [ m/s
2
]
ilość obrotów śruby
n
=
120 [ obr/s ]
liczba łopatek na śrubie
z
=
5
[ - ]
współczynnik wyprostowania powierzchni kawitacji
jednośrubowiec
kształt części rufowej jest normalny
str. 4
/13
3. Obliczanie maksymalnego promienia śruby.
Obliczenie R
max
z przepisów PRS część II Kadłub.
Rysunek parametrów odległościowych umiejscowienia śruby potrzebnych do obliczenia promienia
maksymalnego dla jednośrubowca:
a 2 R
b ( z) R
c ( 2 z) R
e R
e 2R c hs
Po podstawieniu danych i wyliczeniu:
R
max
= 2,71 m.
D
max
= 5,41 m.
str. 5
/13
4. Obliczenia części wystających: steru i stępki.
STER
Pole powierzchni (wg przepisów DNV).
[ m
2
]
STĘPK
Rysunek stępki obłowej:
Wymiary stępki obłowej:
51,3 [ m ]
2 22 [ m ]
2 [ m
2
]
Zakładamy taką samą odległość stępek po obu stronach.
CAŁKOWITE PO E ZĘŚ I Z NURZONY H
S
APP
= A
R
+ A
S
= 14,99 + 92,15 = 107,14 [ m
2
]
PO E ZWI ŻONEJ ZĘŚ I K DŁU
S (2 T )
2
2 2
2
(2 22 ) 2 2 2
22,447,04 2 90,980,6=4318,78 [ m
2
]
Kąt wejścia do wody: α 0
o
str. 6
/13
5. Wyznaczanie oporu okrętu oraz krzywej oporu.
Wykorzystamy metodę Holtropa-Mennena którą opisuje się na podstawie pomiarów oporów
modeli oraz okrętów rzeczywistych. Wzory wykorzystywane w tej metodzie polegają na
uzależnieniu składników oporu całkowitego okrętu od prędkości wymiarów głównych i
parametrów kształtu kadłuba.
Wzór na opór całkowity kadłuba:
R
R
( k
) R
R
R
R
R
2 2 2 2 2
2 N 2 [ kN ]
R
F0
– opór tarcia ekwiwalentnej płaskiej płyty
(1+k
1
) – współczynnik kształtu
R
APP
– opór części wystających
R
W
– opór falowy
R
B
– dodatkowy opór ciśnienia wywołany gruszką dziobową
R
TR
– dodatkowy opór ciśnienia wywołany zanurzoną pawężą
R
A
– poprawka uwzględniająca korelację modelu okrętu
str. 7
/13
Tabela przedstawia całkowity opór kadłuba dla poszczególnych prędkości wyrażonych w węzłach.
v
R
T
[ kn ]
[ kN ]
1
0,9147
2
3,4867
3
7,6367
4
13,3268
5
20,3710
6
29,2350
7
39,4228
8
52,0931
9
64,2664
10
79,0042
11
95,4326
12
113,7412
13
134,1192
14
157,3678
15
182,4220
16
212,8562
17
246,4191
18
278,5225
19
318,5439
20
374,3396
21
441,3520
22
502,8134
23
550,4466
24
592,0206
25
638,7058
Do dalszych obliczeń przyjmuje prędkość kn ponieważ jest to taka największa prędkość gdzie
współczynnik wyprostowanej powierzchni kawitacji będzie mniejszy od - czyli nie będzie
występowała kawitacja.
str. 8
/13
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
550
600
650
700
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
R
T
[
k
N
]
v [ kn ]
Zależność oporu od prędkości
str. 9
/13
6. Określenie współczynników wzajemnego oddziaływania kadłuba i śruby.
Do znalezienia współczynników użyjemy wzorów Holtropa-Mennena. Dzięki zastosowaniu tych
wzorów jesteśmy w stanie policzyć współczynnik strumienia nadążającego ssania oraz sprawność
kadłuba i rotacyjną.
WSPÓŁ ZYNNIK STRUMIENI N DĄŻ JĄ EGO
w
2
(
)
2
(
)
2
2
0,0013 2 2 22,44 2 0,09726 0,11434 +
2 22 [ - ]
N STĘPNY TO WSPÓŁ ZYNNIK SS NI
t
2
2
[ - ]
SPR WNOŚĆ ROT YJN
22
2 (
22
) 22 2
2 ( 22 ( 2 2)) [ - ]
SPR WNOŚĆ K DŁU
[ - ]
PRĘDKOŚĆ DOPŁYWU WODY DO PĘDNIKÓW
V
( w
) ( 22 ) [ m/s ]
N PÓR ŚRU Y D PRĘDKOŚ I KN
T
2 [ kN ]
MOC NAPORU
P
T V
2 2 kW ]
str. 10
/13
7. Kryterium kawitacyjne.
Minimalny współczynnik powierzchni wyprostowanej zapewniający bezkawitacyjną pracę śruby
określa wzór Kellera. Nasza śruba wywodzi się z serii -Wargeningen. Jest to jedna z
popularniejszych serii śrub. Jej dane techniczne oscylują w granicach:
2
( )
(
)
K[ - ]
P
o
– ciśnienie w osi śruby
P
a
– ciśnienie na wysokości lustra wody która wynosi 2 hPa
P
v
– ciśnienie pary nasyconej dla temperatury
o
C wynosi 1,707 hPa
D – średnica śruby
K – stała dla okrętów jednośrubowych K 2
Kawitacja jest to proces powstawania obszarów nieciągłości w płynie na skutek spadku ciśnienia w
owych obszarach ponieważ spada tam ciśnienie poniżej pewnej krytycznej wartości. Wtedy w tych
miejscach zostają wypełnione mieszaniną cieczy i gazów na wskutek czego powstaje implozja.
Zjawisko implozja negatywnie wpływa na śruby okrętowe wywołując zniszczenia. zyli
podsumowując nie chcemy aby to zjawisko miało miejsce.
str. 11
/13
8. harakterystyki hydrodynamiczne i dobór śruby.
W tym punkcie zajmiemy się zależnościami współczynnika naporu i momentu od współczynnika
posuwu współczynnika skoku współczynnika powierzchni wyprostowanej oraz liczby skrzydeł.
Wszystkie te zależności można przedstawić za pomocą zależności które są podane poniżej:
v
u
v
u
t
s
o
E
t
s
v
u
t
s
RT
T
z
A
A
D
P
J
C
K
)
,
,
,
(
,
,
,
)
(
v
u
v
u
t
s
o
E
t
s
v
u
t
s
KQ
Q
z
A
A
D
P
J
C
K
)
,
,
,
(
,
,
,
)
(
harakterystyki przedstawiają się następująco:
współczynnik naporu
K
współczynnik momentu
K
współczynnik posuwu
J
współczynnik skoku
sprawność pędnika
str. 12
/13
średnica
współczynnik
naporu
współczynnik
posuwu
kryterium
kawitacyjne
współczynnik
skoku
współczynnik
momentu
sprawność
pędnika
D
KT
J
A
E
/A
O
P/D
KQ
p
5,41
0,08441
0,62706
0,63023
0,73059
0,01404
0,59982
5,31
0,09095
0,63887
0,64658
0,75503
0,01508
0,61331
5,21
0,09814
0,65113
0,66389
0,78102
0,01626
0,62558
5,11
0,10604
0,66386
0,68221
0,80873
0,01760
0,63647
5,01
0,11476
0,67711
0,70165
0,83833
0,01915
0,64582
4,91
0,12440
0,69090
0,72228
0,87005
0,02093
0,65348
4,81
0,13507
0,70525
0,74422
0,90414
0,02299
0,65931
4,71
0,14690
0,72022
0,76756
0,94088
0,02539
0,66319
4,61
0,16007
0,73584
0,79244
0,98063
0,02819
0,66503
4,51
0,17474
0,75215
0,81900
1,02378
0,03147
0,66471
4,41
0,19113
0,76920
0,84738
1,07081
0,03534
0,66217
4,31
0,20948
0,78704
0,87776
1,12227
0,03992
0,65732
4,21
0,23010
0,80572
0,91032
1,17879
0,04539
0,65007
4,11
0,25331
0,82532
0,94529
1,24106
0,05196
0,64034
4,01
0,27953
0,84589
0,98291
1,30974
0,05992
0,62803
3,91
0,30923
0,86752
1,02345
1,38529
0,06964
0,61306
0,575
0,600
0,625
0,650
0,675
3,91 4,01 4,11 4,21 4,31 4,41 4,51 4,61 4,71 4,81 4,91 5,01 5,11 5,21 5,31 5,41
ηp
[
-
]
D [ m ]
Wykres sprawnosci n = 120 [ obr/min ]
str. 13
/13
9. Podsumowanie
Maksymalna średnica śruby - 5,41 [ m ]
Optymalna średnica śruby- 4,61 [ m ]
n
= 120 [ obr/m ]
v
= 17 [ kN ]
K
T
= 0,16007 [-]
J
= 0,73584[-]
A
E
/A
o
= 0,79244[-]
P/D = 0,98063[-]
K
Q
= 0,02819[-]
P
= 0,66503[-]