2.1 Выбор якорей и якорных цепей

2.Расчётный раздел

2.1 Выбор якорей и якорных цепей

2.1.1 Характеристика якорного снабжения судна, Nя

N_я=L·(B+H)+0,75·h·l (1)

N_я=55·(11,8+12,35)+0,75·3,8·23=1393,8

2.1.2 Выбираем якорное оборудование

Число становых якорей, шт 3

Общий вес, кг 4250

Общая длина цепей, м 450

Калибр якорной цепи, d, мм 41

Вес одного якоря, Gя,кг 1416,2

Длина цепи одного якоря, L ц,м 225

2.1.3 Рассчитываем вес одного погонного метра якорной цепи с

распорками, р, кг

р = 0,0218·d² (2)

p = 0,0218·41² = 36.6

2.1.4 Находим вес одного погонного метра якорной цепи погруженного

в воду, р₁, кг

Изм.Изм.Изм.

Лист

№ докум.

№ докум.№ докум.

Подпись

ДатаДатаДата

Лист

15

CМК 5.05120104.15.000 ПЗ

р₁ = р· (3)

где δ – плотность морской воды, δ = 1025

γ – удельный вес якорной стали, γ = 7800

р ₁= 36.6· =31,8

2.1.5 Находим длину не смачиваемого участка цепи в соответствии с

высотой борта и расстоянием от якорной лебёдки до клюза, L_н.с., м

L_н.с.= H+ (4)

L_н.с. = 12,35+ =16,8

2.1.6 Находим длину якорной цепи, L_o, м

L_o= L_ц-L_н.с. (5)

L_o= 225-16,8 = 208.2

2.1.7 Расчётная глубина стоянки, выбранная по весу якоря, h₀, м

h₀=90

2.1.8 Коэффициент полноты водоизмещения, δ_п

δ_п = (6)

δ_п = =0,23

2.1.9 Рассчитываем смоченную поверхность корпуса судна, S_cм, м²

S_cм = (2·T·1,37·(δ_п–0,274)·B))·L (7)

S_cм = (2·7,2·1,37·(0,23–0,274)·11,8))·75=1026,7

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

16

CМК 5.05120104.15.000 ПЗ

2.1.10 Находим площадь парусящей поверхности судна, S_пар, м²

S_пар = 0.27·B·(H–T)+b·H (8)

S_пар=0.27·11,8·(12.35–7,2)+8,8·3.8=49,9

2.1.11 Находим силу сопротивления воды при подтягивании судна к месту

заложения якоря, F_T, Н

FT=9,81·f_m·S_cм·V_o^1,83 , (9)

где f_m – коэффициент трения судна о воду, f_m =0,14

V_o – скорость движения воды относительно судна, , V_o = 0,1÷0,3,

принимаем V_o=0,2

F_т=9,81·0,14·1026,7·0,2^1,83

2.1.12 Находим силу сопротивления ветра, Fв, Н

Fв=9,81·к_В·S_пар·Vв², (10)

где к_В – коэффициент ветрового давления, , к_В = 0,2

Vв – скорость ветра, м/с, Vв = 5÷12, принимаем Vв = 10

Fв=9,81·0,2·49,9·10= 9790,4

2.1.13 Равнодействующая внешних сил при совпадении ихнаправления, F, H

F=Fт+Fв (11)

F=74,2+9790,4=9864,6

2.1.14 Находим длину свободно провисающей части цепи, Lcв, м

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

17

CМК 5.05120104.15.000 ПЗ

Lcв = (12)

Lcв =

2.1.15 Находим длину цепи, лежащей в группе, L₁, м

L₁= L_o-L_cв (13)

L₁=208,2-117,4=90,8

2.1.16 Рассчитываем длину части цепи, выбираемой во второй стадии

съёмки судна с якоря при переменном тяговом усилии, L₂, м

L₂=L_cв-h₀ (14)

L₂=117,4-90=27,4

2.2 Определение тяговых усилий и моментов при съёмке одного якоря с

номинальной глубины стоянки

2.2.1 Рассчитываем тяговые усилия у клюза на первой стадии съёмки

cудна с якоря, F₁, Н

F₁=9,81·p₁· (15)

F₁=9,81·31,8· = 37925,0

2.2.2 Рассчитываем тяговые усилия у клюза при отрыве якоря от грунта,

F₃,H

F₃ = 9,81· () (16)

F₃=9,81· ( ·(1416,2+36,6·90)+2·1416.2)=67920,8

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

18

CМК 5.05120104.15.000 ПЗ

2.2.3 Находим усилия у клюза при подъёме якоря в клюз, F_4нач, Н

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

19

CМК 5.05120104.15.000 ПЗ

F_4нач = 9,81· () (17)

F_4нач = 9,81· ( ·(1416,2+36.6·90))=35395,8

2.2.4 Усилия у клюза перед втягиванием якоря в клюз,F_4кон, Н

F_4кон = 9,81· (18)

F_4кон= 9,81·1416,2=13892,9

2.2.5 Рассчитываем момент сопротивления на валу двух электродвигателей

при подтягивании судна к якорю, М₁, Н·м

М₁ = , (19)

где η_кл – коэффициент полезного действия клюза, η_кл= 0,74

η_пер – коэффициент полезного действия передаточного механизма,

η_пер = 0,74

Дзв – диаметр цепной звёздочки, м, Дзв = 13,6 · d =13,6·0,041=0,5576

М₁ = =111,8

2.2.6 Момент на валу электродвигателя при отрыве якоря от грунта, М₃, Н·м

М₃ = (20)

М₃ = =200,2

2.2.7 Находим момент на валу электродвигателя при подъёме якоря после

отрыва его от грунта, М_4нач,Н·м

М_4нач= (21)

М_4нач = =40,95

2.2.8 Момент на валу электродвигателя при подходе якоря к клюзу, М_4кон,

Н·м

М_4кон = (22)

М_4кон = =40,95

2.3 Определение тяговых усилий и моментов при подъёме двух якорей

с половины номинальной глубины стоянки

2.3.1 Усилия в начале подъёма, F_нач2, Н

F_нач2=9,81· () (23)

F_нач2 =9,81·( ·(2·1416,2+36.6·90))=48521,2

2.3.2 Усилия в конце подъёма, F_кон2, Н

F_кон2 =9,81·2· G_я (24)

F_кон2 =9,81·2·1416,2 = 27785,8

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

20

CМК 5.05120104.15.000 ПЗ

2.3.3 Момент на валу электродвигателя в конце подъёма, М_кон2, Н·м

М_кон2 = (25)

М_кон2 = =81,9

2.3.4 Момент на валу электродвигателя в начале подъёма, М_нач2 , Н·м

М_нач2 = (26)

М_кон2= =143,0

2.4 Аварийный подъём якоря с большой глубины

2.4.1 Аварийное передаточное число,i_АВ

i_АВ=1,6·I (27)

i_АВ=1,6 ·166=265,6

2.4.2 Усилие при подъёме одного якоря, висящего на полностью

вытравленной цепи, F_АВнач, Н

F_АВнач=9,81· () (28)

F_АВнач=9,81· ( ·(2·1416,2+36.6·208,2))=78547,7

2.4.3 Момент на валу электродвигателя при подъёме якоря, висящего

на полностью вытравленной цепи, М_АВнач, Н·м

М_АВнач = (29)

М_АВнач = =231,5

2.4.4 Рассчитываем усилие при подходе якоря к клюзу, F_АВкон, Н

F_АВкон=F_4кон (30)

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

21

CМК 5.05120104.15.000 ПЗ

F_АВнач=35395,8

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

22

CМК 5.05120104.15.000 ПЗ

2.4.5 Рассчитываем момент на валу электродвигателя при подходе одного

якоря к клюзу, М_АВкон, Н·м

М_АВкон = (31)

М_АВкон= =104,0

2.5 Выбор электродвигателя якорно-швартовного устройства (брашпиль)

2.5.1 Рассчитываем максимально загруженный момент, М_мах, Н·м

M_мах=М₃ (32)

М_мах=200,2

2.5.2 Находим расчётное значение номинального момента, М_н.рас, Н·м

М_н.рас=1,25·М_мах (33)

М_н.рас=1,25·200,2=250,25

2.5.3 Расчётное значение номинальной частоты вращения электро-

двигателя, ω,

ω= (34)

ω= =99,2

2.5.4 Расчётное значение максимальной мощности электродвигателя,

P_н.рас, Вт

P_н.рас= М_н.рас·ω (35)

P_н.рас=250,25·99,2=24,8·10³

2.5.5 Выбираем электродвигатель МАП622-4/8/16

Число полюсов
Напряжение, U, В
Мощность, Р, Вт	28·10^3	36·10^3	10·10^3
Частота вращения, n,
Угловая скорость, ω,	151,2	70,2	33,0
Номинальный ток, Iн, А			51,5
Пусковой ток, Iп, А
Пусковой момент, Мп, Н ·м	755,4	1128,2	686,7
Максимальный момент, Ммах, Н·м	882,9	1226,3	686,7
Коэффициент мощности, сosφ	0,86	0,7	0,56
Время стоянки под током, с

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

23

2.6 Расчёт механической характеристики электродвигателя

2.6.1 Определяем угловую скорость

ω_c= , (36)

где f – частота тока, Гц, f=50Гц

р – число пар полюсов

ω_c= =157

2.6.2 Определяем номинальное скольжение, S_н

S_н= (37)

S_н = =0,037

2.6.3 Определяем критическое скольжение, S_кр

S_кр= S_н·(4,7+ ) (38)

где λ – перегрузочная способность двигателя, λ = = =4,7

S_кр=0,037·(4,7+ ) = 0,35

2.6.4 Рассчитываем номинальный момент, М_ном, Н ·м

М_ном=

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

24

CМК 5.05120104.15.000 ПЗ

(39)

М_ном=

2.6.5Рассчитываем ток холостого хода электродвигателя,I_о,А

I_о=I_н ·(sinφ_н - ·сosφ₁)

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

25

CМК 5.05120104.15.000 ПЗ

(40)

I_о=58(0,51- ·0,86)=24,3

2.6.6 Рассчитываем скорость двигателя при принятии значения

скольжения, ω,

ω=ω_с·(1-S), (41)

где S-табличное значение скольжения

ω=157·(1-0)=157

2.6.7 Рассчитываем момент электродвигателя по принятым значениям

скольжения, М, Н·м

М= (42)

М= = 0

2.6.8 Рассчитываем ток статора, I, A

I= (43)

I= =24,3

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

26

CМК 5.05120104.15.000 ПЗ

Для соответствующих значений скольжения рассчитываем скорость,

момент и ток аналогично, по формулами 42, 43, 44 соответственно. Данные

заносит в таблицу 1.

Таблица 1

S		0,01	0,03	0,04	0,1	0,15	0,35	0,5	0,7	1,0
ω,		155,4	152,3	150,7	141,3	133,5	109,9	78,5	47,1
M, н·м		50,4	150,3	199,2	466,4	639,3	882,9	829,6	706,3	550,6
I, A	24,3	28,2	49,1	61,8	139,5	198,5	354,5	410,5	448,0	474,7

По данным таблицы 1 строим механическую характеристику-1, ω=f(M) и

электромеханическую характеристику-2, ω=f(I) электродвигателя

МАП622-4/8/16, приведённые на рисунке 2.

2.7 Расчёт скорости выбирания якорной цепи и времени работы

электродвигателя.

2.7.1 По механической характеристике, приведённой на рисунке 2,

находим скорости вращении электродвигателя на различных стадиях съёмки с

якоря.

Момент на валу двигателя брашпиля, М, Н·м	Скорость двигателя, ω,
М1=55,9	ω1=154,8
M3=100,1	ω3=153,6
М4кон=52,2	ω4нач=154,3
М4нач=20,5	ω4кон=156,0
Мнач2=71,5	ωнач2=154,1
Мкон2=41,0	ωкон2=155,8
МАВнач=115,8	ωАВнач=153,0
МАвкон=52,0	ωАВкон=153,7

2.7.2 Рассчитываем скорость выбирания якоря на 1 стадии, V₁,

V₁= (44)

V₁= =0,26

2.7.3 Рассчитываем скорость выбирания якоря на 3 стадии, V_3,

V₃= (45)

V₃= =0,26

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

28

CМК 5.05120104.15.000 ПЗ

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

29

CМК 5.05120104.15.000 ПЗ

2.7.4 Рассчитываем скорость выбирания якоря в начале 4 стадии, V_4нач,

V_4нач= (46)

V_4нач= =0,26

2.7.5 Рассчитываем скорость выбирания скоря в конце 4 стадии, V_4кон,

V_4кон= (47)

V_4кон= =0,26

2.7.6 Рассчитываем скорость выбирания якоря на 4 стадии, V_4,

V₄= (48)

V₄= =0,26

2.7.7 Рассчитываем скорость выбирания якоря в начале 2 стадии, V_нач2,

V_нач2= (49)

V_нач2= =0,26

2.7.8 Рассчитываем скорость выбирания якоря в конце 2 стадии, V_кон2,

V_кон2= (50)

V_кон2= =0,26

2.7.9 Скорость выбирания якоря во 2 стадии, V₂,

V₂= (51)

V₂= =0,26

2.7.10 Начальная скорость выбирание якоря при аварийной съёмке судна

с якоря, V_АВнач,

V_АВнач= (52)

V_АВнач= =0,16

2.7.11 Конечная скорость выбирания якоря при аварийной съёмке судная

с якоря, V_АВкон,

V_АВкон= (53)

V_АВкон= =0,16

2.7.12 Скорость выбирания якоря при аварийной съёмке судна с якоря,

V_АВ,

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

30

CМК 5.05120104.15.000 ПЗ

V_АВ= (54)

V_АВ= =0,16

2.7.13 Рассчитываем продолжительность 1 стадии, t₁, мин

t₁= (55)

t₁= =5,8

2.7.14 Рассчитываем продолжительность 2 стадии, t₂, мин

t₂= (56)

t₂= =1,8

2.7.15 Продолжительность 3 стадии принимаем равным 0,5 мин

2.7.16 Рассчитываем продолжительность 4 стадии, t₄, мин

t₄= (57)

t₄= =5,8

2.7.17 Расчётное значения полного времени съёмки с якоря, Т_расч, мин

Т_расч= t₁+t₂+t₃+t₄ (58)

Т_расч=5,8+1,8+0,5+5,8=13,9

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

31

CМК 5.05120104.15.000 ПЗ

По расчётным значениям строим нагрузочную диаграмму ЯШУ, при

нормальной и аварийной съёмке судна с якоря, характеристики М=f(t) и

М=f(L) показанный на рисунке 3 и 4.

1.7.18 Рассчитываем среднюю скорость съёмки судна с якоря, V_СР,

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

32

CМК 5.05120104.15.000 ПЗ

V_СР= (59)

V_СР= =0,25

1.7.19 Рассчитываем время подъёма якоря, висящего на полностью

вытравленной цепи, t_АВ, мин

t_АВ= (60)

t_АВ= =21,7

Таким образом, двигатель удовлетворяет требованиям Правил Регистра в

отношении скорости и время съёмки с якоря при нормальной глубине осадки.

V_cр= 0,25 > V_рег = 10

Т_расч=13,9 < T_рег = 30

2.8 Проверка выбранного электродвигателя на нагрев

2.8.1 Рассчитываем момент эквивалентный аварийный, М_экв.АВ, Н·м

М_экв.АВ= (61)

М_экв.АВ= = 43,0

2.8.2 Рассчитываем момент эквивалентный, М_экв, Н ·м

М_экв= (62)

М_экв=

=22,3

Выбранный электродвигатель не перегреется, так как выполняются

следующие условия:

М_н=185,2 (Н·м) > M_экв.АВ = 43,0 (Н·м)

М_н=185,2 (Н·м) > М_экв = 32,3 (Н·м)

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

35

CМК 5.05120104.15.000 ПЗ

Дата добавления: 2015-09-30