Расчет тяги траулера. Подбор трала

Расчет тяги траулера. Подбор трала

1.Задание на курсовую работу

Задание приведено в двух таблицах. В таблице 1 характеристики судна, в таблице 2 характеристики траления.

Таблица 1. Характеристики судов.

Таблица 2. Характеристики траления.

2. Расчет фактической тяги траулера

.1 Расчет относительной мощности ГД эксплуатационной

По формуле с использованием данных из столба 3 таблицы 1 и данных из таблицы 3 рассчитывается eГД Э.

Таблица 3. Коэффициент распределения Стьюдента.

В таблице 3 К=n-1, где n число цилиндров в главной энергетической установке (ГЭУ). У судов типа «Атлантик» ГЭУ состоит из двух ГД по 8 цилиндров, т.е. n=16, а К=15; у судов типа «Прометей» один ГД из 8 цилиндров (n=8, К=7); у судов типа «Моонзунд» два ГД по 6 цилиндров (n=12, К=11). Доверительную вероятность в курсовой работе принимаем р=0.95.

eЭ=100-σ(eЦ)*tα

где eЭ - эксплуатационная относительная мощность ГД, %,

σ(eЦ) - среднеквадратичный разброс нагрузки по цилиндрам, %

tα - коэффициент распределения Стьюдента.

eЭ=100-9*2,201=80,19%

2.2 Расчет размерной мощности ГД эксплуатационной

Размерная мощность ГД.

Таблица 4. Данные о ГД судов

NeГД = eГД*NeГД Н/100%

гдеeГД - относительная мощность, развиваемая ГД, %,

NeГД Н - размерная мощность ГД номинальная, кВт.

NeГД =5294*(80,19/100%)=4245,3(кВт)

.3 Расчет мощности, пошедшей на винт

Расчет ведется по формуле, данные о величине мощности, отбираемой валогенератором, приведены в столбе 4 таблицы 1, КПД валогенератора в курсовой работе принимем 0,95.

Ne = NeГД -

Где NeГД - размерная мощность, развиваемая ГД, кВт,ВГ - мощность, отбираемая валогенераторами, кВА,

ηВГ - КПД валогенератора.= 4245,3 - (900/0,95)=3297,9 кВт

2.4 Расчет потери тяги судна на свободном ходу

Расчет ведется по формуле по мощности, рассчитанной по пункту 3.1.3. и скорости свободного хода, приведенной в столбце 5 таблицы 1. Данные о коэффициентах уравнения тяги по типам судов приведены в таблице 5.

Таблица 5. Коэффициенты уравнения тяги.

Ppн = A0+A1Ne+A11Ne2+A2V+A22V2

где Ai - коэффициенты уравнения тяги;

Ne - мощность, пошедшая на винт, кВт,- скорость свободного хода

Ppн=(-481,7)+0,483*3297,9+(-5,1*10-5)*(3297,9)2+(-14,76)*10,8+

+(-1,7759)*(10,8)2=190 кН

.5 Расчет тяги нового судна на скорости траления

Расчет ведется по формуле, по мощности, рассчитанной по пункту 3.1.3. с использованием коэффициентов из таблицы 5 и по скорости траления, приведенной в столбце 6 таблицы 1.

Ppн = A0+A1Ne+A11Ne2+A2V+A22V2

где Ai - коэффициенты уравнения тяги;

Ne - мощность, пошедшая на винт, кВт,- скорость свободного хода

Ppн=(-481,7)+0,483*3297,9+(-5,1*10-5)*(3297,9)2+(-14,76)*5,2+

+(-1,7759)*(5,2)2=431,7 кН

.6 Расчет относительной мощности ГД, работающих на винт при нулевом упоре

Расчет ведем по формуле с использованием данных о температуре выхлопных газов и давления наддува (столбы 7 и 8 таблицы 1). Данные о коэффициентах уравнения приведены в таблице 6.

Таблица 6. Коэффициенты уравнения относительной мощности

eГД = B1*tГ+B2*PH + B0

где tГ - температура выхлопных газов, °С,

PH - избыточное давление наддува, кГ/см2 или кПа, i - коэффициенты, зависящие от типа судна

eГД =0,0921*334+0,4818*54,1-14,54 = 42.3 кВт

.7 Расчет размерной мощности ГД, работающих на винт при нулевом упоре

Расчет ведется по аналогии с пунктом 3.1.2., но в формулу относительную мощность подставляем из пункта 3.1.6.

NeГД = eГД*NeГД Н/100%

гдеeГД - относительнаямощность, развиваемая ГД, %,

NeГД Н - размернаямощность ГД номинальная, кВт.

NeГД = 5294*(42,3/100%)=2239 кВт

.8 Расчет мощности, пошедшей на винт

Расчет ведется по аналогии с пунктом 3.1.3., но размерную мощность ГД подставляем из пункта 3.1.7.

Ne = NeГД -

где NeГД - размернаямощность, развиваемая ГД, кВт,ВГ - мощность, отбираемаявалогенераторами, кВА,

ηВГ - КПД валогенератора.=2239-(900/0.95)=1292 кВт

.9 Расчет потери тяги из-за износа машинно-движительного комплекса

Расчет ведется по аналогии с пунктом 3.1.4., но в формулу подставляем мощность, рассчитанную по пункту 3.1.8, а члены, содержащие скорость исключить, т.к. V=0.

Ppн = A0+A1Ne+A11Ne2+A2V+A22V2

где Ai - коэффициенты,- мощность, пошедшая на винт, кВт,

Ppн=(-481,7)+0,483*1292+(-5,1*10-5)*(1292)2=57,2 кН

.10 Расчет углового коэффициента в уравнении потери тяги

Расчет ведется по формуле, входящие в нее величины берем:

·        ΔРрСХ- из пункта 3.1.4.;

·        ΔРрМДК -из пункта 3.1.9.;

·        VCX - из столба 5 таблицы 1.

С = (ΔРрСХ - ΔРрМДК)/VСХ

где ΔРрСХ - потеря тяги судном на свободном ходу, кН,СХ - скорость свободного хода судна, узлы.

С = (190-57,2)/10,8=12.3

.11 Расчет потери тяги на скорости траления

ΔРр= ΔРрМДК+С*VT

C - из пункта 3.1.10., VT - из столбца 6 таблицы 1.

ΔРр=57,2+12.3*5.2=121,16 кН

.12 Расчет фактической тяги траулера

Расчет ведем по формуле. РрН-берем из пункта 3.1.5., ΔРр - из пункта 3.1.11.

Ррф = Ррн - ΔРр

где Ррф - фактическая тяга траулера, кН,

Ррн - тяга нового судна, кН,

ΔРр - потеря тяги, кН.

Ррф =431,7 -121,16=310,5 кН

3. Подбор трала к траулеру по его фактической тяге

Тралов существует сотни типов. Все они отличаются параметрами раскрытия устья, сопротивлением, набором делей, пошедших на их постройку, поскольку они проектировались для разных типов судов, для разных районов промысла и для разных объектов лова.

Технические характеристики тралов описываются их паспортами. В паспорт трала включены только такие характеристики, которые, во-первых, изменяются в рейсе и даже в течение суток, и, во-вторых, могут быть точно измерены.

К факторам относятся характеристики:

·        L - протяженность вытравленных ваеров, м;

·        V - скорость траления относительно воды, узлы;

·        М - масса грузов углубителей, кг;

·        lK - протяженность кабелей и голых концов, м.

К функциям отклика относятся:

·        R - агрегатное сопротивление трала, кН;

·        H - горизонт хода трала (расстояние от поверхности воды до гужа верхней подборы), м;

·        hT - вертикальное раскрытие трала, м;

·        lT - расстояние между траловыми досками, м.

Величина L измеряется от подвесного ваерного блока и до шкентеля дуги распорной траловой доски, М - на одно крыло, lK - от лапок досок до крыла трала, Н - от поверхности воды до гужа верхней подборы трала, hT - между гужами верхней и нежней подбор трала, остальные характеристики не требуют пояснений.

Паспорт трала имеет вид системы линейных уравнений.

∑R=K0R+KLRL+KVRV+KMRM+KlRlK

H=K0H+KLHL+KVHV+KMHM+KlHlK =K0h+KLhL+KVhV+KMhM+KlhlK=K0l+KLlL+KVlV+KMlM+KlllK

Для выбора трала в уравнение ∑R подставляем условные значения L= 1000 м, V= 5 узл.; М= 1000 кг; lK = 100 м; для всех конструкций тралов. Сравнивая полученные значения ∑R и РРФ, выбираем конструкцию трала, наиболее близкую тяге судна. Значения коэффициентов Ki ,берем из таблицы 7.

Таблица 7. Технический паспорт трала.

∑R = 0+0,022*1000+56,29*5+0,007*1000+0,06*100 = 316,5 кН

.1 Далее производим расчет реальных значений факторов L, M, lK

Расчет ведём в следующей последовательности:

·        из паспорта выбранного трала выписуем оставшиеся три функции отклика H, h, lT;

·        вместо символов функций отклика H, h, lT подставляем значения из таблицы 2: вместо Н - mh - столбец 4, вместо h -hmin - столбец 6, вместо lT - lTmin - столб 7, вместо V - VT - столбец 6 таблицы 1.

Решаем полученные три уравнения с тремя неизвестными.

h =K0H+KLHL+KVHVт+KMHM+KlHlK

hmin =K0h+KLhL+KVhVт+KMhM+KlhlK

lTmin =K0l+KLlL+KVlVт+KMlM+KlllK

=(-24)+0,404L+(-48)*5,2+0,04M+0,12lK

=71,4+0,003L+(-8,5)*5,2+0,013M+0,16lK

=64,4+0,025L+9,1*5,2+(-0,007)M+0,335lK

Таким образом получаем:

L = 763 м

M = 985 кг

lK = 48

После расчета факторов округляем их до следующих значений: L до ближайшего значения кратного 50 м с учетом, что минимальная длина ваеров - 250 м; массу грузов углубителей до ближайшего значения кратного 50 кг (минимальное значение - 250 кг максимальное 3500кг); длина кабелей и голых концов до ближайшего значения кратного 25м (минимальное значение - 50м максимальное 150м). В этом случае получаем следующие значения:

L = 750 м

M = 950 кг

lK = 50 м

.2 Расчет сопротивления трала

Расчет ведется по уравнению сопротивления выбранного трала с использованием реальных значений факторов, полученных ранее:

∑R = 0+0,022*950+56,29*5,2+0,007*950+0,06*50 = 323,3 кН

Сопротивление трала находится в интервале (0,95 - 1,05) Ррф, в этом случае можно констатировать, что трал подобран правильно и никаких дополнительных расчетов не требуется.

4. Расчет ожидаемого улова

Расчет ожидаемого улова ведется по методике, разработанной русским ученым Юрием Викторовичем Кадильниковым.

Общее уравнение ожидаемого улова имеет вид:

Q= h1∙ lТ ∙ VТ ∙ τТ ∙ β ∙ χ ∙ Р

где mQ - математическое ожидание улова, в т;

h1- вертикальная зона действия трала в м (если трал не деформирован поверхностью воды или дном, то h1 = hT , если трал деформирован, то следует подставлять значение hT из опыта: в курсовой работе принимаем h1 = hТ); h1= 50

lТ- расстояние между досками в м, lТ = 140 м

VТ- скорость траления в м/с, VТ = 5,2 узл = 2,68 м/с

τТ- время траления, в с (в курсовой работе принимаем =3600 с);

β- относительная плотность заселения трехмерного пространства; β=1,5∙10-2

χ- удельная биомасса скоплений, в т/м3, χ = 1,1∙10-4 т/м3

Р- общая вероятность лова тралом.

где Р1 - вероятность попадания рыбы в пространство между верхней и нижней подборами по уровню гужей;

Р2 - вероятность попадания рыбы в пространство между левой и правой траловыми досками;

Р3 - вероятность захвата рыбы по трассе траления;

Р4 - вероятность попадания рыбы в пространство между концами крыльев трала;

Р5 - вероятность попадания рыбы в устье трала;

Р6 - вероятность попадания рыбы в мелкоячейную часть трала;

Р7 - вероятность удержания рыбы в трале во время траления;

Р8 - вероятность удержания рыбы в мешке во время траления;

Р9 - вероятность удержания рыбы в трале во время его выборки;

Р10- вероятность удержания в трале последней стаи от момента ее захода в устье трала до момента выборки трала.

Вероятность Р1 рассчитываем по схеме:

где Ф(х) - функция распределения;

- мат. ожидание (МО) разности ординат оси трала и оси скопления рыбы, м;

 - среднее квадратичное отклонение (СКО) этой величины, в м.

где σZ - СКО ординаты i-ой рыбы от оси стаи, м ;

ξ- относительная ошибка измерения глубины эхолотом(принять ξ = 0,03);

Нm- максимальная глубина «заныривания» стай , Нm =10 м;

mh- МО глубины хода стай, mh = 80 м

где σh - СКО глубины хода стай, σh = 20 м

σZ =  ,

где С- полувысота стаи в м

σZ =

Таблица 8. Некоторые характеристики распределения рыб.

Таблица 9. Длина судна

Таблица 10. Высоты траловых досок

Таблица 11. Геометрические характеристики тел некоторых рыб.

Таблица 12. Некоторые характеристики тралов.

Таблица 13. Функция распределения Ф=f(X).

Вероятность Р2 рассчитывается по схеме :

где σУО - СКО разности аппликат оси трала и оси скоплений, в м;

где σУ - СКО аппликаты i-ой рыбы от оси стаи, м ;

θ - угол диаграммы направленности излучения эхолота (принять θ = 14ο);

VР - скорость рыбы в м/c;

τ- время от момента обнаружения стаи бортовым эхолотом до момента подхода досок к стае, в с.

VР= 5,28∙ lР

L≈0,5∙LC + LВ

где LC- длина судна, Lc = 120 м

LВ- длина ваеров, LВ = 950 м

VТ- скорость траления в м/с, VТ = 2,68 м/с

lР -длина рыбы, lР = 0,19 м

L ≈ 0,5∙120 + 950 = 1010 м

VР= 5,28 ∙ 0,19 = 1,0032 м/с

м

Вероятность Р3 рассчитывается:

Р3 = 1 - ,

где L - по (26); σХО ≈ σУО

Р3 = 1 - 0,5

Вероятность Р4 рассчитывается:

Р4=

где ℓ- расстояние между крыльями в м;

ℓ= ℓТ - 2∙ℓ К∙ SinαК = 140 - 2∙50∙ Sin 12 = 119,2 м

где ℓК= 50м, αК- принимаем 12 о;

Р11 =

где ℓД- высота (размах доски), ℓД = 4,47 м

Найдем коэффициенты A и B:

где ωm- [м] дистанция реагирования рыбы на трал как на опасность, ωm = 6 м

Р12= ,

Р12=

Р4=

Вероятность Р5 рассчитывается :

Вероятность Р6 рассчитывается:

где ℓО, hO- горизонтальное и вертикальное раскрытие мелкоячейной части трала, в м.

ℓО ≈ hO =

где а - шаг ячеи в мелкоячейной части трала, а = 0,06 м

n- число ячей по передней кромке пластины без учета ячей, пошедших в боковой шов, n = 61

N- число пластин; N = 8

UX- посадочный коэффициент фактический (принимаем UX=0,25).

ℓО ≈ hO =

где LТ1 и LТ2 - расстояние до мелкоячейной части от гужа верхней подборы и от конца крыла соответственно

Вероятность Р7 рассчитывается:

Вероятность Р8 принимается за 1, и рассчитывается необходимый шаг ячеи в мешке по схеме:

Р8=1 при , для этого необходимо, чтобы отношение  было близко к 4.

где mW- МО разности максимального охвата тела рыбы и внутреннего размера ячеи, в мм;

mX- МО максимального охвата тела рыбы, mX = 90,8 мм

mY- МО внутреннего размера ячеи, в мм,

mY= 3,92∙аМ

где аМ- шаг ячеи в мешке, в мм;

где σW- СКО разности максимального охвата тела рыбы и внутреннего размера ячеи, мм;

σХ- СКО максимального охвата тела рыбы, σХ = 2,3 мм

σу- СКО внутреннего размера ячеи, мм;

σу = 0,078 ∙ аМ,

Тогда аМ получается как один из корней квадратного уравнения:

mX - 3,92∙ аМ = 4

Подставиви σу = 0,078 ∙ аМ в уравнение mX - 3,92∙ а

М = 4

получим:

M2X -25,1008* а2М -16 σ2Х =0

Отсюда: 25,1008 *а2М =8160

aм =18 мм

тогда: σу = 0,078 ∙ 18 = 1,4 мм

mY= 3,92∙18 = 70,6 мм

Вероятность Р9 рассчитывается:

,

где VП - скорость подъема трала

VП ≈ VВ + VС = 2+1,5 = 3,5 м/с

VВ для «Моонзунд» = 2,0 м/с ,а VС = 1,5 м/с для всех судов

Вероятность Р10 рассчитывается:

Р10 = (LT1 + VT*tЗ - VP*tЗ ) / (VP*tЗ)

где t3- время задержки выборки трала после захода последней стаи (принять t3=300 с).

Р10 = (210 + 2,68*300 - 1,0032*300 ) / (1,0032*300)=2,3692Q= 50∙ 140 ∙ 2,68 ∙ 3600 ∙ 1,5∙10-2 ∙ 1,1∙10-4 ∙ 0,8143 = 90,7

Список использованной литературы

траулер судно тяга

1.      Веденеев В.Л. Промышленное рыболовство. Методические указания к выполнению курсовой работы для подготовки бакалавров в отрасли знаний 0701 по направлению 6.070104 Морской и речной транспорт «Судовождение. - Керчь: КГМТУ. 2011.-30с.

.        Веденеев В.Л. Промышленное рыболовство. Методические указания для выполнения курсовой работы для слушателей факультета последипломного образования специальности 7.100301 «Судовождение. - Керчь: КГМТУ. 2009.-20с.