Influence of the propeller blades number and the propeller area ratio onto the optimal propellers characteristics



Дата17.01.2017
Размер46.31 Kb.

ГОДИШНИК НА ТЕХНИЧЕСКИ УНИВЕРСИТЕТ – ВАРНА, 2008 г.


ВЛИЯНИЕ НА БРОЯ НА ПЕРКИТЕ И ИСКОВОТО ОТНОШЕНИЕ ВЪРХУ ОПТИМАЛНИТЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НА ГРЕБНИТЕ ВИНТОВЕ
INFLUENCE OF THE PROPELLER BLADES NUMBER AND THE PROPELLER AREA RATIO ONTO THE OPTIMAL PROPELLERS CHARACTERISTICS
Свилен Иванов, Светлозар Нейков

Резюме: В настоящият доклад, на базата на публикувани полиномни зависимости, е извършен числен анализ на влиянието на броя на перките и дисковото отношение на грeбния винт върху неговите оптимални характеристики – диаметър, крачково отношение и коефициент на полезно действие. Въз основа на получeните резултати от систематичните изчисления са направени съответни изводи.

Ключови думи: Брой на перките, гребен винт, диаметър, дисково отношение, крачково отношение.

Abstract: This paper does a numeral analysis illustrating the influence of the propeller blades number and propeller area ratio on its optimal characteristics – propeller diameter, propeller pitch ratio, and efficiency on the basis of earlier published polynomial dependencies. Relevant conclusions have been made, based on the systematic calculations results.

Keywords: propeller blades number, propeller, propeller diameter, propeller expanded area ratio, propeller pitch ratio


  1. Въведение

Проектирането на гребните винтове на корабите най-често се извършва с помощта на специални диаграми, получени чрез подходяща обработка на резултати от систематични моделни изпитания на изолирани винтове ( винтове в свободна вода ) в опитни басейни. За морски транспортни кораби, а също и за други типове кораби, най-удачни се оказват гребните видове от известната Серия В на Вагенингенския опитен басейн ( Холандия ). Резултатите от систематичните моделни изпитания на тази серия са обработени и представени по предложение на Е.Е.Папмел във вид на подходящи диаграми, за които е прието да се наричат диаграми на Папмел. Тези диаграми позволяват достатъчно бързо и просто да се решават различни задачи, свързани с практическото проектиране на гребните винтове в зависимост от конкретните условия на техническото задание. Такива диаграми са построени за различен брой перки z=2÷7 и различно дисково отношение АE/Аo=0,35÷1,05.

Общ вид на една такава диаграма в координати KT – J ( корпусна диаграма ) е показана на фиг.1:


1



  1. Анализ

Характерна особеност на диаграмите на Папмел в сравнение с други подобни ( Шафран, Тейлър, Ван-Манен и др. ) е възможността да се получат оптималните проектни характеристики на гребния винт с помощта на така наречените оптимални линии Kn и Kd ( в корпусната диаграма ) и Kn' и Kd' в машинната ( в координати Kq – J ). Коефициентите на задание Kn и Kn' позволяват да се получат оптималните значения на диаметъра на гребния винт Dopt при зададена честота на въртене n, a чрез коефициентите на задание Kd и Kd' могат да се получат оптималните значения на честотата на въртене nopt при зададен диаметър на винта D. Тези линии са получени чрез графично построение, но те могат да се получат по-точно с помощта на компютърна техника, така както и самите диаграми.

Коефициентите на задание, указани по-горе. се получават с помощта на следните формули:

В горните формули:

VAскорост на напредване на винта, m/s;

n - Честота на въртене на винта, s-1;

T - упор на винта, N;

D - диаметър на винта, m;

PD - консумирана от винта мощност, kw;

ρ - масова плътност на водата, kg/m³.

За удобство при използване на изчислителна техника оптималните линии в диаграмите на Папмел са обработени и представени във вид на полиномни зависимости за определена комбинация от z и АЕ/АО.[3] Например линиите Kn в корпусните диаграми са представени с помощта на следния полином:

В този полином:



- Рейнолдсово число на винта, прието по-нататък равно на 107;

υ – коефициент на кинематичния вискозитет на водата;

Аа,b,c – коефициенти на полинома;

k,a,b,c – степенни показатели



J, P/D, ηo – оптимални значения на относителното напредване, крачковото отношение и коефициентът на полeзно действие. Коефициентите на полинома и степенните показатели за z = 5 имат следните стойности:



Таблица. 1


Чрез относителното напредване J може да се определи оптималният диаметър

.



  1. Използвайки горният полином и персонален компютър с помощта на програма EXCEL бяха извършени систематични изчисления за изследване влиянието на броя на перките z и дисковото отношение върху оптималните значения на D, P/D, ηo.

За изследване влиянието на дисковото отношение бяха направени изчисления за АЕ/АО=0,45-1,05 при постоянен брой на перките z=5. Реултатите са показани на фигури 1, 2 и 3:



Фиг.1

Фиг.2

Фиг.3

  1. За изселдване влиянието на броя на перките бяха направени изчисления за z=4, 5, 6 и 7 при постоянно дисково отношение АЕ/АО=0,6. езултатите от изчисленията са показани на фигури 4,5 и 6:

Фиг.4

Фиг.5
Фиг.6



  1. Изводи




    1. При еднакъв брой перки (z=5) дисковото отношение Ае/Ао практически не влияе върху относителното напредване J, а следователно и върху оптималния диаметър на винта, но забележимо влияе върху крачковото отношение P/D, при това с увеличение на Ае/Ао, P/D се увеличава. Коефициентът на полезно действие ηо намалява с увеличение на Ае/Ао. Тези изменения са характерни за целия диапазон на изменение на коефициента на задание Kn.




    1. При постоянно дисково отношение (Ае/Ао=0,60) броят на перките z съществено влияе върху всички оптималните характеристики на винта за всички значения на Kn. С увеличение на z: J нараства, т.е оптималния диаметър намалява P/D – също нараства, а ηо намалява така, както и при увеличение на дисковото отношение.


Литература:

        1. Иванов И, Ачкинадзе А. - „Ходкост на Кораба” записки част втора 1991 г.

        2. Стоянов С., Иванов И. – „Ходкост на кораба” учебно пособие част втора 1989 г.

        3. Диаграми за проектиране на гребни винтове, ИКХ Варна 1983 г.

        4. Йосифов К. и други. Уравнения на оптималните характеристики на K-J диаграми на Вагенингенските „В” винтови Серии Юнс, ИКХ – ВН, кн. 1,1981г.



За контакти:
Автори:

Свилен Иванов, студент спец. „Корабостроене и морска техника” ІІІ курс

при КФ на ТУ-Варна,ул.„А.Страшимиров” № 1, е-mail: Svilenrb@yahoo.com

Светлозар Нейков, студент спец. „Корабостроене и морска техника” ІІІ курс при КФ на ТУ-Варна, бул. „Осми приморски полк” бл.122 вх.В ет.10 ап.49, е-mail: sinmania@abv.bg website: http://groups.royalsbg.com


Научен ръководител: доц. д-р инж. С. Д. Стоянов





База данных защищена авторским правом ©obuch.info 2016
отнасят до администрацията

    Начална страница