4.6 Выбор котельной установки

Общий расход теплоты , кДж/ч, на судне равен

,

(4.35)

где	1,1	–	коэффициент, учитывающий 10% запас на покрытие неизбежных потерь в сети и неучтенные расходы теплоты;
	Qот	–	теплота, расходуемая на отопление судовых помещений;
	Qсб	–	теплота, расходуемая на санитарно-бытовые нужды;
	Qп	–	расход теплоты на подогрев масла, топлива , механизмов и т.д.

В дипломном проекте расход теплоты , кДж/ч, на отопление, вместо подробного расчета теплопотерь через ограждающие стены помещений, возможно подсчитать по эмперической формуле ЛИВТа, имеющей вид

,

,

.

Расход теплоты на санитарно-бытовые нужды обуславливается численностью команды на судне , кДж/ч,

,

(4.36)

где

qвм и qвп

–

удельные расходы теплоты на приготовление горячей мытьевой и питьевой воды.

По данным ЛИВТа можно принимать:

q_вм=1880÷2720 кДж/(чел·ч);

q_вп=400÷420 кДж/(чел·ч).

,

.

Расход теплоты на подогрев масла, топлива и другие технические нужды , кДж/ч, составляет примерно 15% от расходов ее на отопление и служебно-бытовые нужды, т.е.

(4.37)

,

=17830.

,

=136700.

Принимается судовой автономный водогрейный котлоагрегат КОАВ-63, теплопроизводительностью 265МДж, имеющий расход топлива 6,3 кг/ч, КПД 82% , потребляемую мощность 1,0 кВт, габариты 1120×1150 мм.

5 Расчет палубных механизмов

5.1 Расчет гидравлической рулевой машины

5.1.1 Определение площади и размеров рулей

Определяется суммарная площадь рулей , м² по формуле

,

(5.1)

Коэффициент, величина которого для сухогруза А=28;

Количество рулей m принимается равным количесту винтов, т.е. 2.

,

.

Площадь одного руля , м² находится по формуле

,

(5.2)

,

.

Высота руля h, м, представляет следующее:

,

(5.3)

,

.

где	T	–	осадка суда, м;
	h1	–	погружение в воду верхней кромки пера руля, 0,1-0,2 м;
	h2	–	возвышение нижней кромки пера руля над основной (килевой) линией корпуса судна, 0,05-0,25 м.

Находится длина руля l, м

,

(5.4)

где F – площадь одного руля, ;

h – высота руля, м.

,

.

Определяется длина балансирной части руля , м по формуле

,

(5.5)

где

k

–

коэффициент компенсации, который составляет 0,15÷0,25.

,

.

Находится относительное удлинение руля , м,

,

(5.6)

,

.

5.1.2 Определяются силы давления воды на руль и момента на баллере

Нормальная сила давления воды на руль , Н, определяется по формуле

,

(5.7)

Момент на баллере руля , м, находится по формуле

,

(5.8)

, (5.9)

где величины, входящие в эти формулы

ρ	–	плотность воды для речных условий плавания, кг/м3;
F	–	площадь руля, м2;
Ve	–	скорость потока, набегающего на винт, 3,21 м/с;
kв	–	коэффициент влияния винта;
x	–	расстояние от передней кромки пера руля до центра давления воды (ЦДВ), м;
a	–	длина балансирной части руля, м;
l	–	длина пера руля, м;
kп	–	коэффициент, учитывающий эффект Преториуса, kп=1;
Cn	–	коэффициент нормальной силы;
Cd	–	коэффициент центра давления воды (ЦДВ).

Определяется число Фруда для проектируемого судна ,

,

(5.10)

где	V	–	скорость судна относительно спокойной воды, 5,72 м/с;
	g	–	ускорение свободного падения, м/с;
	L	–	длина судна, м.

,

.

Рассчитывается коэффициент попутного потока,

,

(5.11)

где	x	–	для бортовых рулей ;
	δ	–	коэффициент полноты водоизмещения 0,817;
	V	–	объемное водоизмещение судна, м3.
	D	–	диаметр винта, м.

Объемное водоизмещение судна , м³ определится из формулы

,

(5.12)

,

.

Коэффициент попутного потока :

,

Рассчитывается скорость потока, набегающего на винт ,м/с,

,

(5.13)

,

.

где

V

–

скорость судна относительно спокойной воды, м/с.

Определяется упор движителя , Н, по формуле

,

(5.14)

где	N	–	суммарная мощность главных двигателей, кВт;
	ηп	–	пропульсивный КПД=0,55;
	x	–	число движителей 2;
	V	–	скорость судна в спокойной воде, 5,72 м/с.

,

.

Находится коэффициент , нагрузки винта по упору

,

(5.15)

где	P	–	упор движителя, Н;
	ρ=1000 кг/м3	–	плотность пресной воды;
	D	–	диаметр винта, м;
	Ve	–	скорость потока, набегающего на винт, м/с.

,

.

Рассчитывается коэффициент влияния винта , по формуле

,

(5.16)

где - коэффициент упора;

,

.

Поскольку высота руля больше диаметра винта значение k_в будет меньше, и его значение , находится по формуле

,

(5.17)

где	D	–	диаметр винта, м;
	h	–	высота пера руля, м;
	kв	–	коэффициент влияния винта при полном омывании руля потоком за винтом;
		–	коэффициент влияния винта при частичном омывании.

,

.

Для удобства ведения повторяющихся расчетов на ряд углов , целесообразно формулу представить в следующем виде

, (5.18)

Определяется коэффициент нормальной силы , (для каждого угла).

, (5.19)

где

А

–

постоянная величина.

,

(5.20)

где V - скорость потока набегающего на винт, м/с;

,

Дальнейший расчет ведется в табличной форме (см. таблицу ).

Определяется момент на баллере, на заднем ходу по формулам, приведенным в методике переднего хода. При этом необходимо ввести в расчет следующие коррективы:

- скорость заднего хода V_з.х,.м/с, принимается меньше, чем на передний ход и составляет

, (5.21)

,

.

- число Фруда и коэффициент попутного потока на задний ход не вычисляются, его значение принимается

; (5.22)

где - коэффициент попутного потока;

,

.

- коэффициент влияния винта на задний ход принимается равным 1, поэтому определение упора и коэффициента нагрузки винта на задний ход не производится

, (5.23)

где плотность воды , ;

площадь пера руля, .

,

.

Таблица 5.1 – Расчет момента на баллере руля

α°	Cx	Cy	Cn	Cd	Pn=Cn·A	x=l·Cd	x-a	Mб=Pn(x-a) Нм
Передний ход
5	0,02	0,23	0,231	0,18	5108	0,26	-0,03	-153
10	0,06	0,47	0,474	0,21	10686	0,30	0,01	107
15	0,11	0,72	0,724	0,25	16323	0,36	0,07	1143
20	0,20	0,95	0,961	0,29	21665	0,41	0,12	2600
25	0,31	1,17	1,191	0,32	26851	0,46	0,17	4565
30	0,41	1,32	1,348	0,36	30391	0,51	0,22	6832
Продолжение таблицы 5.1- Расчет момента на баллере руля
Задний ход
5	0,09	0,44	0,446	0,67	3686	0,96	0,67	2760
10	0,18	0,70	0,721	0,67	5959	0,96	0,67	3993
15	0,27	0,89	0,930	0,66	7687	0,94	0,65	4997
20	0,35	1,02	1,078	0,65	8910	0,93	0,63	5613
25	0,43	1,1	1,178	0,60	9736	0,85	0,56	5550