Расчет якорно-швартового устройства
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
, сила течения FТ. Их равнодействующая F относит судно от места залегания якоря и вызывает натяжение цепи.
При съемке судна с якоря и выбирания якорной цепи на первой стадии к тормозящим силам добавляется еще и сила сопротивления винта главного двигателя FВТ.
Для определения равнодействующей силы рассчитываем каждую из тормозящих сил отдельно.
Сопротивление потока воды подтягиванию судна:
где КК=1 - поправочный коэффициент на влияние кривизны судна, которая учитывается отношением длины судна к его ширине;
- коэффициент трения о воду. Он зависит от характера обтекания судна потоком воды. Определяется числом Рейнольдса;
L - длина судна;
Vв=Vтеч+Vc=1,8+0,2=2 - скорость набегания воды на судно при съемке с якоря, м/с;
n=0,0110-4 м2/с - кинематический коэффициент вязкости морской воды;
Dxf=110-3 - надбавка к коэффициенту трения, учитывающая шероховатость судна.
Sсм - смоченная поверхность корпуса судна. Находится по формуле:
Сопротивление подтягиванию судна, встречного ветра
При подтягивании судна к месту залегания якоря ветер дует в лобовую надстройку. Сила сопротивления встречному ветру:
где КВ.=0,4 - коэффициент удельного давления ветра. Его величина устанавливается в результате продувки моделей судов, располагаемых под различными углами к направлению воздушного потока. Наибольшая сила ветрового сопротивления возникает при направлении ветра под углом 2730 к диаметральной, плоскости судна. В расчетах следует учитывать встречный ветер, что соответствует обычным условиям съемки судна о якоря;
Vвет=10 м/с - скорость ветра;
Сопротивление со стороны винта.
При подтягивании судна винты, особенно в застопоренном состоянии, оказывают существенное сопротивление движению судна. На основании экспериментальных и статических данных принято учитывать это сопротивление как процентную надбавку к сопротивлению воды FТ:
FВИНТ=25% FТ=0,258,16=2,04 Н
Равнодействующая сила сопротивления подтягивания судна к месту залегания якоря:
F= FТ+ FВ+ FВИНТ=8,16+1800+2,04=1810,2 Н
Введем следующие обозначения участков цепи, выбираемой при съемке судна с якоря:
Lц=178,75 м - общая длина цепи одного якоря;
L0=168,75 м - длина цепи от клюза до якоря;
- свободно провисающая часть цепи;
где h=80 м - расчетная глубина стоянки;
- вес одного погонного метра якорной цепи;
g=7,8 - плотность якорной стали, т/м3.
Длина лежащей на грунте цепи:
L1=L0-Lсв=168,75-85,32=83,43 м
. Определение тяговых усилий и моментов при подъеме одного якоря с расчетной глубины
На первой стадии съемки с якоря усилие у клюза остается постоянным. Оно состоит из горизонтальной составляющей N1, идущей на преодоление сопротивления воды, ветра, винтов и вертикальной составляющей, образованной весом провисающей части цепи, Gц.
Тяговое усилие у клюза при отрыве якоря от грунта:
где Gя - вес якоря, Н.
Тяговое усилие у клюза на второй стадии принимается линейно возрастающим от F1 до F3.
Тяговое усилие на клюзе после отрыва якоря от грунта - 4 стадия:
7. Расчет моментов сопротивления на валу двигателя
Момент сопротивления при подтягивании судна к якорю:
где hкл=0,75 - КПД клюза;
hпер=0,8 - КПД передачи;
Момент на валу электродвигателя при отрыве якоря от грунта:
Момент на валу электродвигателя при подъеме якоря после отрыва от грунта:
Момент на валу двигателя при подходе якоря к клюзу:
Одновременный подъем двух якорей с половины номинальной расчетной глубины якорной стоянки.
Усилие у клюза в начале подъема:
Усилие в конце подъема:
Момент на валу электродвигателя в начале и конце подъема:
Аварийный подъем якоря с большой глубины.
Усилие у клюза в начале подъема создается весом якоря и вытравленной цепи:
В конце подъема:
Fав.кон = Gя = 9000Н
8. Определение скорости выбирания цепи и время работы электродвигателя
Воспользовавшись полученными механическим характеристиками M=f(n) для выбранных электродвигателей и задаваясь полученными величинами моментов M1M4, находим по кривым величину скорости n1n4:
М, Нм51,0788,4155,7716,32n, об/мин1350130013301375
Определив по графику частоту вращения двигателя, определяем скорость выбирания якорной цепи по стадиям:
И при выбирании одновременно двух якорей с половинной глубины:
Продолжительность каждой стадии:
t3 - принимается равным 30 сек - время стоянки двигателя под током.
Полное расчетное время съемки судна с якоря:
Расчетное время выборки якоря не должно превышать 30 мин.
По полученным расчетным данным строим нагрузочную диаграмму якорного устройства M=f(t).
. Проверка выбранного электродвигателя
на нагрев
Соответствие выбранного двигателя условиям нагрева проверяют, сравнивая среднеквадратичный ток или момент с соответствующими номинальными значениями.
Для двигателя переменного тока удобно производить проверку методом сред