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 [ m3 ]
odcięta środka wyporu X = -4,35 [ m ]
B
podajemy w formie procentowej
(wg przepisów PRS)
odcięta środka wyporu X = -2,82 [ % ]
B
rzędna środka wyporu Z = 3,86 [ m ]
B
współczynnik pełnotliwości kadłuba C = 0,60 [ - ]
B
odległość miedzy wodnicami z = 0,88 [ m ]
skala geometryczna = 101,99 [ - ]
odstęp międzywręgowy d = 15,4 [ m ]
pole przekroju wodnicy konstrukcyjnej A = 2717,13 [ m2 ]
W
pole przekroju owręża do wodnicy A = 143,91 [ m2 ]
M
współczynnik pełnotliwości wodnicy C = 0,79 [ - ]
W
współczynnik pełnotliwości owręża C = 0,91 [ - ]
M
współczynnik pełnotliwości wzdłużnej C = 0,66 [ - ]
P
pole zwilżonej części pawęży A = 0,9179 [ m2 ]
T
pole przekroju wrężnicowego A = 90,98 [ m2 ]
BT
str. 1/13
str. 2/13
2. Założenia projektowe.
�� prędkość v = 17 [ kn ]
�� prędkość v = 8,7 [ m/s ]
�� gęstość wody = 1,025 [ t/m3 ]
�� przyspieszenie ziemskie g = 9,81 [ m/s2 ]
�� ilość obrotów śruby n = 120 [ obr/s ]
�� liczba łopatek na śrubie z = 5 [ - ]
�� współczynnik wyprostowania powierzchni kawitacji
�� jednośrubowiec
�� kształt części rufowej jest normalny
str. 3/13
3. Obliczanie maksymalnego promienia śruby.
Obliczenie R z przepisów PRS część II Kadłub.
max
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 = 2,71 m.
max
D = 5,41 m.
max
str. 4/13
4. Obliczenia części wystających: steru i stępki.
STER
Pole powierzchni (wg przepisów DNV).
[ m2 ]
ST
PK
Rysunek stępki obłowej:
Wymiary stępki obłowej:
51,3 [ m ]
2 22 [ m ]
2 [ m2 ]
Zakładamy taką samą odległość stępek po obu stronach.
CAA
KOWITE PO E Z
Ś I Z NURZONY H
S = A + A = 14,99 + 92,15 = 107,14 [ m2 ]
APP R S
PO E ZWI ŻONEJ Z
Ś I K DA
U
( )
S 2 T 2 2 2
( )
2 2 22 2 2 2
22,447,04 2 90,980,6=4318,78 [ m2 ]
Kąt wejścia do wody: ą 0o
str. 5/13
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  opór tarcia ekwiwalentnej płaskiej płyty
F0
(1+k )  współczynnik kształtu
1
R  opór części wystających
APP
R  opór falowy
W
R  dodatkowy opór ciśnienia wywołany gruszką dziobową
B
R  dodatkowy opór ciśnienia wywołany zanurzoną pawężą
TR
R  poprawka uwzględniająca korelację modelu okrętu
A
str. 6/13
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. 7/13
Zależność oporu od prędkości
700
650
600
550
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
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
v [ kn ]
str. 8/13
RT [ kN ]
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.
WSPÓA
ZYNNIK STRUMIENI N D
Ż J
EGO
w 2 ( ) 2
( )
2 2
0,0013 2 2 22,44 2 0,09726 0,11434 +
2 22 [ - ]
N ST
PNY TO WSPÓA
ZYNNIK SS NI
t 2
2 [ - ]
SPR WNOŚĆ ROT YJN
( )
22 2 22 22 2
( )
2 22 ( 2 2) [ - ]
SPR WNOŚĆ K DA
U
[ - ]
PR
DKOŚĆ DOPA
YWU WODY DO P
DNIKÓW
( ) ( )
V w 22 [ m/s ]
N PÓR ŚRU Y D PR
DKOŚ I KN
T 2 [ kN ]
MOC NAPORU
P T V 2 2 kW ]
str. 9/13
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  ciśnienie w osi śruby
o
P  ciśnienie na wysokości lustra wody która wynosi 2 hPa
a
o
P  ciśnienie pary nasyconej dla temperatury C wynosi 1,707 hPa
v
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. 10/13
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:
u
t
ć� ��
P AE v
�� ��
KT =� CRT s,t,u,v (J )s ć� �� �� �� (�z)�
�� ��
��
D Ao ł�
Ł� ł�
(s,t,u,v)
Ł�
u
t
ć� ��
P AE v
�� ��
KQ =� CKQ s,t,u,v (J )s ć� �� �� �� (�z)�
�� ��
��
D Ao ł�
Ł� ł�
(s,t,u,v)
Ł�
harakterystyki przedstawiają się następująco:
�� współczynnik naporu
K
�� współczynnik momentu
K
�� współczynnik posuwu
J
�� współczynnik skoku
�� sprawność pędnika
str. 11/13
współczynnik współczynnik kryterium współczynnik współczynnik sprawność
średnica
naporu posuwu kawitacyjne skoku momentu pędnika
D KT J A /A P/D KQ p
E O
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
Wykres sprawnosci n = 120 [ obr/min ]
0,675
0,650
0,625
0,600
0,575
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
D [ m ]
str. 12/13
�p [
- ]
9. Podsumowanie
Maksymalna średnica śruby - 5,41 [ m ]
Optymalna średnica śruby- 4,61 [ m ]
n = 120 [ obr/m ]
v = 17 [ kN ]
K = 0,16007 [-]
T
J = 0,73584[-]
A /A = 0,79244[-]
E o
P/D = 0,98063[-]
K = 0,02819[-]
Q
= 0,66503[-]
P
str. 13/13