Спосіб визначення специфікаційної погодинної витрати рідкого палива в умовах експлуатації суден, у яких головний двигун дизель

Спосіб визначення специфікаційної погодинної витрати рідкого палива в умовах експлуатації суден, у яких головний двигун дизель, який полягає у тому, що замірюють поточне значення частоти обертань колінчастого вала вибраного головного дизеля, для якого з графіку "Діаграма для вибору головного двигуна і передавання потужності на гребний гвинт" знімають поточне значення C2 2 (19) 1 3 залежить від властивостей рідких тіл, форми, розмірів та швидкості руху судна і яке обумовлено силами внутрішнього тертя (в'язкість) рідких тіл, які виникають при значних перепадах швидкостей у межовому шарі, рівнодіюча сила яких теж заважає руху вперед. По сумі цих рівнодіючих сил визначають опір руху судна [2]. Недоліком даного способу є складність визначення складових частин опору руху судна. Найбільш близьким за технічною сутністю є спосіб визначення буксировочних опору руху і потужності та розрахунку гребного гвинта для вибору головного двигуна суден, для яких головним двигуном обирається дизель і який полягає у наступному. Спочатку, по заданим довжіні L, ширині В, осадки Т, водотоннажності V, абсцисі центра величини ХС, коефіцієнта повноти водотоннажності , форми носової закінченості U-подібна, кількості гребних гвинтів Zp, експлуатаційній швидкості руху s та по визначеним розрахунком - відносної довжини, визначеної в залежності від заданих значень довжини L і водотоннажності V по формулі L   3 , та по відносній абсцисі центра величини, V визначеної в залежності від заданих значень абсцисі центра величини ХС і довжині судна L по фоX рмулі Xc  C  100% , обирають метод розрахунку L коефіцієнта залишкового опору CR. Задані та визначені розрахунком дані свідчать про те, що для розрахунку коефіцієнта залишкового опору CR у даному разі можна застосовувати метод «Серії суден з помірною повнотою обводів» [3, п. 1.5.3], тобто вжити формулу CR  CR(  )  K   KB / T  B / T  K XC , і по неї підрахувати коефіцієнт залишкового опору CR у наступній послідовності. По-перше, по заданим коефіцієнту загальної повноти  і відношенню довжини L до ширини В судна, та числам Фруда визначеним по формулі  Fz  в залежності від швидкості судна, яким gL задаються та довжини судна L, яку задають і відомого прискорення вільного падіння g, по діаграмі визначають коефіцієнт залишкового опору CR(), та стандартну відносну довжину судна 0(). По-друге, по визначеним відносній довжині стандартній 0(), числам Фруда Fz і відносній довжини заданої L   3 , по діаграмі визначають коефіцієнт , V  0 по відношенню яких, по формулі К    0 визначають коефіцієнт К, який враховує вплив на коефіцієнт залишкового опору CR ВІДНОСНОЇ доL вжини судна   . По-третє, по визначеним 3 V числам Фруда Fz, в залежності від відношень ширини судна до осадки В/Т по графікам визначають 93420 4 коефіцієнти КВ/Т, В/Т добуток яких у формулі залишкового опору CR=CR()·K·КВ/Т·В/Т·KXC враховує В вплив розбіжностей розрахункового та стандаТ В ртного відношень ширини судна В до осадки Т. Т По-четверте, по заданому коефіцієнту загальної повноти судна , визначеним числам Фруда Fz, по графікам визначають коефіцієнт КХС, який враховує вплив на коефіцієнт залишкового опору CR розбіжностей заданої та стандартної відносних X абсцис центра величини C  Xc . L По-п'яте, по визначеним коефіцієнтам впливу коефіцієнта загальної повноти судна CR(), відносних довжин К, розбіжностей розрахункового та стандартного відношень ширини судна В до осадки Т та відносних абсцис центра величини заданої до стандартної КХC по формулі CR=CR()·K·КВ/Т·В/Т·KXC визначають коефіцієнт залишкового опору CR. Потім, визначають коефіцієнт буксировочного опору руху судна С наступним чином. По-перше, по заданій довжині і вибраної швидкості судна та відомому коефіцієнту в'язкості рідL кого тіла , по формулі Re  визначають чис ла Рейнольдса. По-друге, по визначеним числам 0,455 Рейнольдса, по формулі CF0  визна(lg R e )2,58 чають коефіцієнти опору тертя еквівалентної гладкої пластини. По-третє, по заданої довжині судна L і визначеного коефіцієнта опору тертя еквівалентної гладкої пластини CF0 , по таблицям визначають додаток на шершавість СА та коефіцієнт виступаючих частин судна САР. Додатком повітряного опору RAA в наслідок його незначності, нехтують. По-четверте, по визначеним коефіцієнтам залишкового опору CR, опору тертя еквівалентної гладкої пластини CF0 , додатків на шершавість та виступаючих частин судна СА, САP, ПО формулі С = CR+CF0+СА+САР визначають коефіцієнт буксировочного опору С. Далі, визначають буксировочний опір руху судна R наступним чином. По-перше, по заданим довжині L, ширині В, осадці Н та коефіцієнту загальної повноти судна , по формулі В  0  L  T 2  1,37(  0,274)  визначають площу Т  змоченої поверхні корпуса судна та з урахуванням площі поверхні виступаючих частин   1,02  0 . По-друге, по відомому значенню густини рідкого тіла ρ, визначеним коефіцієнту буксировочного опору С, швидкості руху  та площі змоченої пове  2  2 визначають буксировочний опір руху судна R в умовах ходових випробувань, які задані [3]. По визначеному буксировочному опору руху рхні , по загальній формулі опору R  C  5 93420 судна в умовах ходових випробувань R, експлуатаційному додатку КЕ до буксировочного опору R і визначеного по таблиці в залежності від типу судна та його дедвейта W, по формулі RE = R·KE визначають опір руху судна RE в умовах експлуатації, які задані [3] і відповідно, по заданій експлуатаційній швидкості руху судна s, та визначеному буксировочному опору руху судна в умовах ходових випробувань R по формулі PE=·R визначають буксировочну потужність РЕ в умовах ходових випробувань та з урахуванням визначеного експлуатаційного додатка КЕ по формулі РЕЕ = КЕ·РЕ визначають потужність РЕЕ в умовах експлуатації. Залежності буксировочних опору і потужності в умовах ходових випробувань - R і РЕ, експлуатації - RE і PEE показують у вигляді графіків [3, мал. 1,76*]. Після чого виконують попередній вибір елементів гребного гвинта для вибору головного двигуна у наступній послідовності. По-перше, згідно наданих рекомендацій обирають тип гребного гвинта і, в залежності від заданої осадки судна Т, по формулі Дпр=0,7·Т, підраховують граничний розмір діаметра гребного гвинта Дпр. По-друге, згідно наданих рекомендацій, в залежності від типу та призначеності судна (прототип - сухогруз) визначають розрахунковий режим для гребного гвинта, відповідно якому виявляють елементи оптимального гребного гвинта необхідних для забезпечення заданої експлуатаційної швидкості руху s і визначеної буксировочної потужності в експлуатації РЕЕ, на подолання визначеного буксировочного опору руху в експлуатації RE. Вибраний розрахунковий режим сягає середнє експлуатаційним умовам. По-третє, по заданим коефіцієнту повноти водотоннажності  і осадки Т, та визначеного граничного розміру гребного гвинта Дпр, по формулі    Дпр    WT  0,25  2,2  (  0,50)2  0,94  18   0,8  ,  Т      ви значають коефіцієнт попутного потока. По-четверте, по визначеному опору руху в умовах експлуатації RE та заданому значенню чиR сла гребних гвинтів Zp, по формулі ТЕ  Е виZр значають корисну тягу гребного гвинта ТЕ: після чого по заданій швидкості руху s відомій густості води , визначеним даним ТЕ і Дпр, по формулі К ДЕ    Дпр  / ТЕ визначають коефіцієнт навантаження гребного гвинта за показником тяги КДЕ, після чого по формулі t=0,20+0,10(0,50)+0,055(КДЕ-1,8) визначають коефіцієнт засмоктування t. По-п'яте, по визначеним даним корисної тяги гребного гвинта ТЕ, та коефіцієнту засмоктування Т t, по формулі ТВ  Е визначають упор Тв. Після 1 t чого, по заданій швидкості s, та визначеному коефіцієнту попутного потоку WT, no формулі А = s(1-WT) визначають розрахункове значення шви 6 дкості в диску гребного гвинта А. Після чого, по формулі К ДТ  А  Дпр  / ТВ визначають коефіцієнт навантаження гребного гвинта по упору КДТ. По-шосте, по визначеному коефіцієнту навантаження гребного гвинта по упору КДТ вибирають А число лопатей Z. Дискове відношення Е і відноАО сну товщину лопатей l0/Д обирають для умов забезпечення міцності. По числу лопатей гребного АЕ гвинта Z і дискового відношення вибирають АО гвинтову діаграму І-Кт [3, мал. 2,6*] по якій, по визначеному КДТ визначають відносну поступ гребного гвинта І. По-сьоме, по визначеним розрахунковій швидкості в диску гребного гвинта A, граничному розміру діаметра гребного гвинта Дпр і відносної посA тупі гребного гвинта І, по формулі n   60 I  Дпр визначають частоту обертань гребного гвинта n. По-восьме, по визначеним відносній поступі гребного гвинта I, коефіцієнту навантаження гребного гвинта по упору КДТ, по діаграмі визначають шагове відношення Р/Д та коефіцієнта корисної дії гребного гвинта у вільній воді η0 По-дев'яте, по визначеним коефіцієнту засмоктування t, коефіцієнту попутного потока WT, коефіцієнту корисної дії гребного гвинта η0, приймаючи значення коефіцієнту впливу неоднорідного попутного потоку і2 на гідродинамічний момент рівним одиниці [3] по формулі (1  t )   Н  0   0 визначають пропульсиi2 (1 WT ) вний коефіцієнт гребного гвинта судна η. В даній формулі ηН - коефіцієнт впливу корпусу судна на роботу гребного гвинта. По-десяте, по визначеним буксировочній потужності в умовах експлуатації РЕЕ, пропульсивному коефіцієнту  та прийнятому значенню коефіцієнта корисної дії валопроводу ηв, по формулі PEE визначають спеціфікаційну потуРsp  H  0 в жність PSP. По-одинадцяте, по визначеним буксировочній потужності в умовах експлуатації РЕЕ, пропульсивному коефіцієнту η, коефіцієнту корисної дії валопроводу ηв, та прийнятому значенню коефіцієнта корисної дії редуктора ηp, по формулі PEE визначають потужність при наявРsp    в   ності редукторної передачі PSP. По-дванадцяте, по визначеній потужності при наявності редукторної передачі Psp, з урахуванням рекомендуемої межі (0,85÷0,9) запасу потужності, що збережує задану експлуатаційну швидкість s, незважаючи на поступове погіршення технічного та експлуатаційного стану судна, по формулі PSP визначають номінальну потужPSN  (0,85  0,9) ність PSN. 7 Виконавши аналіз паспортних даних двигунів провідних фірм, як головний обирають дизельредукторний агрегат фірми KRUPP Мак 6М552С. Для оцінки ходовості на нерозрахункових режимах виконують додаткові розрахунки та побудування діаграм ходоватості [3]. Недоліком даного способу є неможливість підрахування специфікаційної погодинної витрати рідкого палива в умовах експлуатації суден, у яких головний двигун дизель. В основу винаходу поставлена задача створення способу визначення специфікаційної погодинної витрати рідкого палива в умовах експлуатації суден у яких головний двигун дизель, в якому по розрахованій при проектуванні специфікаційній потужності, необхідної для забезпечення заданої експлуатаційної швидкості руху судна, заміряної частоти обертань колінчастого вала обраного для установлення на судно по обґрунтованим розрахунком даним головного дизеля, використовують відомі з паспорта обраного головного дизеля значення погодинної витрати рідкого палива і середнього ефективного тиску газів в точці номінального режиму й постійного коефіцієнта обраного головного дизеля і по формулі визначають специфікаційну погодинну витрату рідкого палива в умовах експлуатації суден, у яких головний двигун дизель, що забезпечує спрощення та підвищення ефективності використання головного дизеля і суден. Поставлена задача вирішується тим, що в способі визначення специфікаційної погодинної витрати рідкого палива в умовах експлуатації суден, у яких головний двигун дизель, який полягає у тому, що замірюють поточне значення частоти обертань колінчастого валу обраного головного дизеля, для якого з графіку «Діаграма для вибору головного двигуна і передавання потужності на гребной гвинт» знімають поточне значення специфікаційної потужності, відповідно винаходу, по відомим з паспорта обраного головного дизеля значенням погодинної витрати рідкого палива і середнього ефективного тиску газів в точці номінального режиму й постійного коефіцієнта обраного головного дизеля визначають поточне значення специфікаційної погодинної витрати рідкого палива в умовах експлуатації суден у яких головний двигун дизель по формулі GH Gspx  Pspx , (k  i)nxPен де Gspx - поточне значення специфікаційної погодинної витрати рідкого палива в умовах експлуатації суден у яких головний двигун дизель; Pspx - поточне значення специфікаційної потужності в умовах експлуатації суден у яких головний двигун дизель; GH - погодинна витрата рідкого палива у точці номінального режиму обраного головного дизеля; (k·і) - постійний коефіцієнт обраного головного дизеля; nx - поточне значення частоти обертань колінчастого вала обраного головного дизеля; Рен - середнє ефективний тиск газів у точці номінального режиму обраного головного дизеля; Спосіб визначення специфікаційної погодинної 93420 8 витрати рідкого палива в умовах експлуатації суден у яких головний двигун дизель виконується наступним чином. За допомогою суднових приладів замірюють поточне значення частоти обертань колінчастого вала обраного головного дизеля. З паспорта обраного головного дизеля беруть значення погодинної витрати рідкого палива та середнього ефективного тиску газів в точці номінального режиму обраного головного дизеля. По формулі підраховують значення постійного коефіцієнта обраного головного дизеля. З графіка [3, мал. 2.38] «Діаграма для вибору головного двигуна і передавання потужності на гребний гвинт» в залежності від поточного значення частоти обертань колінчастого вала, знімають поточне значення специфікаційної потужності в умовах експлуатації. Графік має бути у комплекті відкорегованої проектної експлуатаційної технічної документації, переданої заводом-виробником на кожне судно. Після чого, по формулі визначають поточне значення специфікаційної погодинної витрати рідкого палива в умовах експлуатації суден у яких головний двигун дизель. Наведено приклад розрахунку поточного значення специфікаційної погодинної витрати рідкого палива в умовах експлуатації суден у яких головним двигуном обраний дизель марки 6М552С фірми KRUPP Мак [3], для потужності яку вимірюють в кінських силах (ЭЛС). GH Gspx  Pspx(элс ) , (k  i)nxPен де Gspx - поточне значення специфікаційної погодинної витрати рідкого палива в умовах експлуатації суден у яких головний двигун дизель марки 6М552С, кг/час; Pspx - поточне значення специфікаційної потужності в умовах експлуатації суден у яких головний двигун дизель марки 6М552С, значення яких зняті з графіка [3, мал. 2.38 ] «Діаграма для вибору головного двигуна і передавання потужності на гребний гвинт» в залежності від поточних значень частоти обертань колінчатого вала обраного головного дизеля марки 6М552С, элс; nx=nH=500 - паспортні дані номінальної частоти обертань колінчатого вала головного дизеля марки 6М552С (дизель нереверсивний, передача потужності до гребного гвинта через редуктор), об [3]; мин ПД 2Si П  452  0,52  6   0,55107 4  60  75  z 4  60  75  2 постійний коефіцієнт головного дизеля марки елс 6М552С, [4]; кгс / см2  об / мин D = 45 - діаметр циліндра обраного головного дизеля марки 6М552С, см; S = 0,52 - рух поршня обраного головного дизеля марки 6М552С, м; i= 6 - число циліндрів головного дизеля марки 6М552С; z = 2 - коефіцієнт тактовності чотиритактного (k  і)  9 93420 10 головного дизеля марки 6М552С (для двотактного Nен 4500кВт (k  і)    0,004133 - посz =1); Рен  nH 2177.6  500 Nен 6118,2(элс ) тійний коефіцієнт головного дизеля марки Рен    22,205(2177,6) (К  і)  nH 0,55107  500 кВт 6М552С, ; - середнє ефективний тиск газів у точці номінальоб кПа  ного режиму обраного головного дизеля марки мин 6М552С, кгс/см2 (кПа); 75 - коефіцієнт пропорційності при переводі GH =Neн·geн=4500·0,184 = 828 - погодинна виодиниці виміру потужності з кілограм - сила - метр трата рідкого палива у точці номінального режиму кгс головного дизеля марки 6М552С, кг/час; на секунду в кінські сили, . с  элс Neн= 4500(6118,2) - паспортні дані номінальної Для порівняння наведемо формулу і приклад потужності головного дизеля марки 6М552С, підрахунку значення специфікаційної погодинної кВт(ЭЛС) [5]; витрати рідкого палива в умовах експлуатації суgеН=0,84(0,13533392) - паспортні дані номінаден у яких головний двигун дизель марки 6М552С льної питомої ефективної витрати рідкого палива для потужності яку вимірюють у кіловатах (кВт). обраного головного дизеля марки 6М552С (дизель GH кг кг   Gspx  Pspx(кВт) нереверсивнии),  . (k  i)nxPен кВт  час  элс  час  Приклад 1 GH 828 кг Gspx1  Pspx1(элс )  5488,7(элс )  742,8 (k  i)nx1Pен 0,55107  500  22,205 час GH 828 кг  4037(кВТ)  742,8 (k  i)nx1Pен 0,004133  500  2177,6 час Приклад 2 GH 828 кг  Pspx2 (элс )  5623,3(элс )  761 (k  i)nx2Pен 0,55107  500  22,205 час Gspx1  Pspx1(кВТ) Gspx2 GH 828 кг  4136(кВТ)   761 (k  i)nx2Pен 0,004133  500  2177,6 час Приклад 3 GH 828 кг  Pspx3 (элс )  5782,4(элс )   782,5 (k  i)nx3Pен 0,55107  500  22,205 час Gspx2  Pspx2 (кВТ) Gspx3 GH 828 кг  4253(кВТ)   782,5 (k  i)nx3Pен 0,004133  500  2177,6 час Приклад 4 GH 828 кг  Pspx4 (элс )  594145(элс )  ,  804,1 (k  i)nx 4Pен 0,55107  500  22,205 час Gspx3  Pspx3 (кВТ) Gspx4 GH 828 кг  4370(кВТ)   804,1 (k  i)nx 4Pен 0,004133  500  2177,6 час Джерела інформації. 3. Расчет ходкости надводных водоизмещаю1. Д-р Ван-Ламмерен, проф. Троост, инж. Кощих судов: Учебное пособие / Н.Б. Слижевский, нинг. Сопротивление, пропульсивные качества и Ю.М. Король, М.Г. Соколик, В.Ф. Тимошенко: под управляемость судов: Пособие для проектироваобщей редакцией проф. Н.Б. Слижевского. - Никония формы корпуса, гребных винтов и рулей - Л.: лаев: НУК, 2004. - 192 с. Государственное союзное издательство судостро4. Королев Н.И. Регулирование судовых дизеительной промышленности, 1957. - 387 с. лей: Рассчитана на судовых механиков и ИТР экс2. В.А. Александров. Техническая гидромехаплуатирующих судовые дизели. - 3-е изд. перераб. ника: Учебное пособие для высших учебных завеи доп. - М: Транспорт, 1969. - 152 с. дений. - 3-е изд. перераб. - МЛ.: Государственное 5. В.М. Деныуб, В.Ф. Смирнов. Единицы велииздательство технико-теоретической литературы, чин: Словарь - справочник. - М.: Издательство 1946. - 132 с. стандартов, 1990. - 240 с. Gspx4  Pspx4 (кВТ) Комп’ютерна верстка А. Крулевський Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601