Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Состояние вопроса и задачи исследования
1.1. Основные направления совершенствования малорасходных турбоприводов 1'
1.2. Современные проблемы автоматизированного проектирования турбоприводов в составе судовых энергетических установок 23
1.3. Анализ существующих САПР различного направления 30
1.4. Методы и системы, позволяющие повысить эффективность
автоматизированного проектирования судовых турбоприводов 41
1.5. Цель и задачи работы ^
ГЛАВА 2, Математическая, геометрическая и оптимизационная модели судовых МРТ с осеснмметричными соплами 51
2. 1. Оптимизация газодинамических и геометрических характеристик парциальных МРТ
2.1.1. Постановка задачи 51
2.1.2. Построение оптимизационной модели 56
2.1.3. Результаты численного эксперимента 67
2. 2. Математическая модель МРТ на основе прямой задачи тур
бинной ступени
2.2, L Математическая модель МРТ 74
2. 2, 2. Метод решения прямой задачи турбинной ступени 93
2.2, 3. Апробация математической модели парциальных МРТ 95
2. 3. Геометрическая модель соплового аппарата с осесимметричными соплами iU^
2, З- 1, Газодинамическое обоснование геометрической модели соплового аппарата
2. 3. 2. Трехмерная геометрическая модель соплового агшарата с осесимметричными соплами
2. 3. 3. Геометрическая модель сечения сопла турбины
2. 3. 4. Проверка работоспособности геометрической модели соплового аппарата МРТ 2, 4. Оптимизационная модель судовой МРТ с осесимметричными соплами с учетом конструкторско-технологических ограничений 120
Выводы по второй главе
ГЛАВА 3, Компьютерное моделирование элементов САПР судовых турбоприводов 126
3.1. Разработка системы автоматизированного проектирования судовых центробежных насосов "ЦЕНТР" 127
3.2. Разработка алгоритмов и программ 134
3, 2. 1. Предварительный расчет *-"
3,2, 2. Расчет основных параметров рабочего колеса 140
3. 2, 3. Геометрический и гидравлический расчет методом последовательных приближений
3. 2.4 Построение плана скоростей Ї48
3. 3. Автоматизация профилирования меридионального сечения рабочего колеса 153
Выводы по третьей главе 159
ГЛАВА 4. Средства повышения эффективности автоматизированного проектирования судовых турбоприводов ' 60
4. 1. Структура программно комплекса для повышения эффективности автоматизированного проектирования судовых турбоприводов . І 60
4. 2 Предметно-ориентированные программные приложения для повышения эффективности автоматизированного проектирования 162
4. 2.1, Программы моделирования резьбовых соединений 164
4. 2, 2. Программы дополнительных команд AutoCAD ''
4, 2, 3. Программы геометрического моделирования деталей запорной арматуры трубопроводов 174
4. 3. Разработка автоматизированного комплекса для изучения графической дисциплины- базовой для любого процесса проектирования 177
Выводы по четвертой главе 192
Заключение 193
Библиографический список
- Основные направления совершенствования малорасходных турбоприводов
- Оптимизация газодинамических и геометрических характеристик парциальных МРТ
- Разработка системы автоматизированного проектирования судовых центробежных насосов "ЦЕНТР"
- Структура программно комплекса для повышения эффективности автоматизированного проектирования судовых турбоприводов .
Введение к работе
Актуальность работы.
По оценке научно-технического совета РАО "ЕЭС России11 стратегическим направлением в решении проблемы электроэнергетики и теплоэнергетики России в ближайшие годы должно стать создание новейших газотурбинных и парогазовых установок (ГТУ и ПТУ) отечественного производства. Проблема создания высокоэффективных двигателей представляет собой задачу повышенной актуальности, особенно в условиях роста цен на энергоресурсы. В значительной мере это относится к малорасходным турбоприводам (МРТП), которые широко применяются в судостроении как вспомогательные двигатели, а также в качестве главных двигателей автономных морских подводных аппаратов. Кроме того, МРТП используются в тех областях техники, где жесткое требование мобильности и массогабаритные показатели ограничивают расход рабочего тела (РТ). Область применения турбоприводов предопределяет необходимость получения высоких удельных мощностей при ограниченных массогабаритных показателях турбоагрегата, что требует больших перепадов энтальпий при сравнительно малых расходах РТ. При таких параметрах, как правило, используются сверхзвуковые малорасходиые турбины (МРТ) с полным и парциальным подводом рабочего тела. Использование таких МРТ предъявляет повышенные требования к сопловому аппарату (СА), так как его эффективность оказывает наибольшее влияние на КПД ступени, В настоящее время одна из наиболее актуальных задач - это совершенствование малорасходных осевых турбин с осесимметричными соплами, которые обладают рядом преимуществ перед турбинами с лопаточным направляющим аппаратом с точки зрения их экономичности и технологичности.
Решение задач повышения эффективности турбоприводов требует использования современных достижений науки и техники в судовой энергетике и широкого внедрения результатов исследований в практику конструкторских бюро и заводов [21]. Лидирующее направление в области проектирования но вых сложных объектов занимает автоматизация проектирования (САПР), которая позволяет в 2 раза ускорить разработку новой техники. Традиционные методы проектирования и расчетов не достаточно обеспечивают полное соответствие условиям эксплуатации, ограничивают применение методов оптимизации и способов повышения надежности. Развитие и широкое применение информационных и коммуникационных технологий является глобальной тенденцией мирового развития и научно-технической революции последних десятилетий. [134], Актуальность этой проблемы подтверждена тем, что принята федеральная целевая программа "Электронная Россия (2002-2010)", утвержденная постановлением Правительства РФ от 28 января 2002г. № 65, в которой намечены сроки, основные направления работы, финансирование, механизм реализации программы, ожидаемые результаты.
Процесс создания новых судовых турбоприводов требует значительных затрат средств, труда и времени. Поэтому закономерно стремление ускорить и удешевить этот процесс за счет автоматизации процесса проектирования [6]. Проблема автоматизации процесса проектирования должна рассматриваться комплексно. На рис. 1 представлена структура комплексной системы автоматизированного производства и эксплуатации технических объектов. Каждая из этих подсистем при относительной независимости, вытекающей из различия целей, взаимодействует с остальными функциональными подсистемами в соответствии с определенными задачами. Исследования и научные разработки необходимо проводить по каждой из подсистем, однако процесс проектирования судовой техники желательно начинать с выбора автоматизированных систем проектирования (АСП), Для этих целей удобно применять предметно - ориентированные системы. Особую роль играет обучение инженерных кадров работе в информационном пространстве, так как автоматизированная система обучения и переподготовки инженерно технических работников замыкается на все подсистемы [44, 53, 88].
Одним из перспективных способов повышения эффективности разработки судовых МРТП является автоматизация процесса проектировании отдельных узлов и всего МРТП в целом с использованием интегрированных САПР (CAD/CAM/CAE-системы) на основе разработанных проблемно-ориентированных программных комплексов. Поэтому разработка как самой САПР МРТП, так и отдельных ее элементов: математической модели рабочего процесса, оптимизационной и геометрической модели, части конструкторско-чертежной документации, на базе специализированных сред инженерного проектирования является актуальной задачей.
Цель работы разработка элементов САПР: математической, оптимизационной и геометрической моделей судовых малорасходных турбоприводов с осесимметричными соплами на базе интегрированных систем автоматизированного проектирования, а также разработка предметно-ориентированных программных приложений для CAD/САМУСАЕ - систем.
Объектом исследования является процесс автоматизированного проектирования судовых малорасходных турбоприводов с учетом технологических требований.
Предмет исследования - судовые малорасходные турбоприводы с осесимметричными соплами,
В соответствии с целью, объектом и предметом исследования были определены следующие задачи:
1. Разработать и апробировать математическую модель парциальной МРТ с осесимметричными соплами на базе решения прямой задачи турбинной ступени, позволяющие проводить вариантные и оптимизационные расчеты в широком диапазоне геометрических и термодинамических параметров.
2. Разработать компьютерную геометрическую модель соплового аппарата с осесимметричными соплами на базе интегрированной САПР для анализа пространственной компоновки и проверки на технологичность конструкции.
3. Разработать оптимизационную модель судовой МРТ с осесимметричными соплами, позволяющую осуществить формализованный выбор оптимального варианта проточной части с учетом геометрических, термодинамических и технологических ограничений.
4. Разработать компьютерную модель автоматизированного проектирования центробежного турбонасоса.
5. Разработать предметно-ориентированные программные приложения для CAD/САМУСАЕ - систем, позволяющие повысить эффективность автоматизированного проектирования элементов судовых турбоприводов.
Основные методы исследования. Для решения поставленных задач были использованы следующие методы исследования: математического программирования; математического и компьютерного моделирования; интерактивной компьютерной графики; статистической обработки результатов экспериментов.
Научную новизну диссертационной работы составляют:
• результаты математического, геометрического и оптимизационного моделирования парциальных МРТ с осесимметричными соплами;
• математическая модель парциальной сверхзвуковой МРТ;
• компьютерная геометрическая модель соплового аппарата с осесимметричными соплами;
• оптимизационная модель судовой МРТ с осесимметричными соплами;
• компьютерная модель автоматизированного проектирования центробежного турбонасоса;
• методика создания предметно-ориентированных систем автоматизации в среде AutoCAD - AutoLISP и средства повышения эффективности решения прикладных задач в интегрированных САПР,
Научная новизна подтверждена шестью полученными авторскими свидетельствами на разработанные программы для ЭВМ, позволяющими повысить эффективность автоматизированного проектирования элементов судового оборудования.
Достоверность и обоснованность научных результатов обеспечивает-ся использованием основных законов сохранения энергии и массы; определяется проверкой математической, геометрической и оптимизационной моделей на адекватность, применением современных методов решения экстремальных за дач, проведением сравнительных экспериментов, накопленным научным и практическим опытом создания МРТ. Практическая ценность работы
• Разработанные методика расчета и вычислительный программный комплекс позволяют проводить автоматизированное проектирование судовых МРТ с осесимметричными соплами на номинальном режиме.
• Разработанные алгоритм расчета и его программная реализация, позволяют осуществить выбор оптимального варианта проточной части судовой МРТ с осесимметричными соплами с учетом геометрических, газодинамических и технологических ограничений,
• Разработанный пакет прикладных программ в среде AutoCAD - Auto-LISP, позволяет проводить автоматизированное проектирование малорасходных турбоагрегатов, в том числе центробежных турбонасосов,
• Разработанная методика позволяет создавать предметно-ориентированные системы автоматизации в среде AutoCAD - AutoLISP, а пакет прикладных программ позволяет повысить эффективность решения прикладных задач в интегрированных САПР.
Личный вклад автора. При непосредственном участии автора проводились: постановка задач исследования; разработка математической и оптимизационной моделей МРТ; создание программного комплекса по оптимальному проектированию с условием технологичности изготовления МРТ с осесимме-тичными соплами; разработка компьютерной модели центробежного турбонасоса; разработка средств, повышающих эффективность автоматизированного проектирования элементов судовых турбоприводов.
Апробация работы осуществлялась в Морском государственном университете имени адм. Г.И. Невельского, Дальневосточном государственном техническом рыбохозяйственном университете. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на международных, российских научно - техни ческих конференциях и симпозиумах: на 28-м международном симпозиуме "Инженерная педагогика 99м, Стамбул, Турция, 1999; Международной научной конференция "Рыбохозяйственные исследования мирового океана11, Владивосток, 1999; 9-ой международной конференции "Информационные технологии в образовании", Москва, 1999; VI международной конференции "Современные технологии обучения", Санкт - Петербург, 2000; 3-ей международной научной конференции "Рыбохозяйственные исследования мирового океана", Владивосток, 2005.
Реализация результатов работы: пять актов внедрения.
Публикации» По теме диссертации опубликовано 16 печатных работ, в том числе: статья в рецензируемом научном журнале "Известия ТИНРО"; 4 авторских свидетельства о регистрации программ в Реестре программ для ЭВМ Российского агентства по патентам и товарным знакам; 2 авторских свидетельства об отраслевой регистрации разработок в Государственном координационном центре информационных технологий, зарегистрированных в Отраслевом фонде алгоритмов и программ.
На защиту выносятся.
1. Математическая модель парциальной МРТ с осесимметричными соплами на базе решения прямой задачи турбинной ступени.
2. Компьютерная геометрическая модель СА с осесимметричными соплами на базе интегрированной САПР для анализа пространственной компоновки и проверки технологичности конструкции.
3. Оптимизационная модель судовой МРТ с осесимметричными соплами.
4. Компьютерная модель автоматизированного проектирования центробежного турбонасоса.
5. Результаты разработки предметно-ориентированных программных приложений для CAD/CAM /САЕ - систем.
Основные направления совершенствования малорасходных турбоприводов
Судовые турбоприводы широко применяются в составе энергетических установок. Усиление внимания к турбоприводам связано с общей проблемой повышения экономичности судовых энергетических установок. Применение турбоприводов на судак с дизельными, паро- и газотурбинными энергетическими установками обусловлено рядом их преимуществ по сравнению с электроприводами или двигателями внутреннего сгорания в определенной области мощностных, массогабаритных и специальных показателей. Судовые турбо-приводы применяются для привода электрогенераторов; питательных, конден-сатных, циркуляционных, грузовых, зачистных, пожарных и других насосов; компрессоров агрегатов наддува двигателей внутреннего сгорания и парогенераторов; для запуска газотурбинных двигателей и других целей. Турбина является предпочтительным типом двигателя, применяемым для привода судовых насосов [21]. Позволяет получить большие мощности при небольшой массе конструкции; удобна в обслуживании; обеспечивает высокую надежность работы установки; способность турбопривода плавно менять частоту вращения. Другие ее преимущества - утилизация теплоты отработавшего рабочего тела, отсутствие кривошипно-шатунного механизма, легкость соединения с лопаточными насосами, энергетическая эффективность, масса и габариты, маневренность, автономность и др. Основные свойства судовых турбоприводов определяются их назначением, надежностью и живучестью, технологичностью, приспособленностью к обслуживанию экипажем машинной команды, экономической эффективностью и др.
Судовые энергетические установки представляют сложную систему, состоящую из многих агрегатов, аппаратов и систем, связанных одним процессом - преобразованием химической энергии топлива в механическую. Поэтому оптимизация судовой энергетической установки базируется на принципах сие темного подхода, который предполагает исследование характеристик двигателя совместно с характеристиками его элементов и рассмотрение их как единой системы. На сегодняшний день актуально создание малогабаритных двигателей для автономных подводных аппаратов [15, 31, 104]. Большинство из них являются уменьшенной копией реально существующих двигателей, применяемых в судостроении.
В настоящее время в сверхзвуковых малорасходных турбинах применяются сопловые аппараты двух типов: сопловые аппараты, составленные из осе-симметричных круглых и прямоугольных сопел. Малоразмерные осевые турбины с осесимметричными соплами обладают рядом преимуществ перед турбинами с лопаточным направляющим аппаратом с точки зрения их экономичности и технологичности [21,96].
Сопловой аппарат в структуре малоразмерных осевых ступеней занимает особое место, так как именно в сопловом аппарате скорость рабочего тела достигает своего максимального значения, соответствующего перепаду энтальпий на турбину, и значительно превосходит относительную его скорость в рабочем колесе. От совершенства сверхзвукового соплового аппарата в значительной степени зависит эффективность работы сверхзвуковой турбинной ступени. Сопловые аппараты малоразмерных ступеней, как правило, выполняются с осе-симметричными соплами, что значительно уменьшает трудоемкость их изготовления, так как сопла могут быть выполнены сверлением. Эффективность таких аппаратов сравнима с эффективностью лопаточных направляющих аппаратов, а при числе Мц 1,5 явно превосходят их. Преимущество сопловых аппаратов данного типа можно объяснить отсутствием поворота потока в проточной части сопла, следовательно, поток на выходе из сопла более равномерный и на расчетных режимах, и режимах, близких к ним. Волновые потери в осесиммет-ричных соплах отсутствуют, так как истечение происходит без скачков уплотнения. Теоретический анализ течения сверхзвукового потока в осесимметрич-ных соплах и методы профилирования проточной части сопловых аппаратов с осесимметричными соплами основаны на широком использовании опыта, на копленного при изучении процессов течения в соплах Лаваля [23, 116, 47, 132].
Теоретические исследования параметров пространственных течений основаны на решении уравнений газовой динамики. В зависимости от применяемых методов расчета (в основном численных) параметров потока различают прямые и обратные задачи. Решение прямой задачи позволяет определить параметры потока при заданной геометрии [23, 116]. При решении обратной задачи теории сопла определяется семейство линий тока, соответствующих заданному распределению скорости или давлений на оси. Для определения течения в заданном контуре сопла (прямая задача) можно, варьируя параметры, характеризующие распределение скорости (давления), подобрать их так, чтобы форма некоторой линии тока с допустимой погрешность соответствовала заданному контуру.
Потери в осесимметричных соплах существенно зависят и от конфигурации каналов сопловых аппаратов, подводящих рабочее тело к соплам. Анализ конструкций аппаратов с соплами, выполненными сверлением, показывает, что существуют различные формы каналов подвода рабочего тела к соплам (рис, 2). Потери в сопловых аппаратах значительно зависят от потерь в его дозвуковой части, С вопросом рациональной организации потока на входе в сопловые аппараты тесно связан вообще вопрос оптимизации входных устройств. Для подвода рабочего тела к турбинным ступеням часто используются входные устройства с тангенциальным движением рабочего тела вдоль дуги впуска. Минимальные значения угла установки сверхзвукового сопла следует выбирать R пределах а.)г= 14 - 17, так как дальнейшее уменьшение угла не приводит к существенному возрастанию эффективности турбины, а трудности, связанные с размещением сопел, увеличиваются.
Оптимизация газодинамических и геометрических характеристик парциальных МРТ
Создание высокоэкономичных турбинных ЭУ с высокими показателями автономности и удельной мощности с соблюдением жестких массогабаритных требований возможно на основе оптимального проектирования ЭУ как единой системы. Для решения общей задачи оптимизации энергетической установки необходимо сначала найти решение задач оптимизации элементов тепловой схемы ЭУ как частей более сложной системы. Основным элементом паро- и газотурбинных установок, от совершенства которого существенно зависит экономичность всей ЭУ, является транс- или сверхзвуковая турбина, работающая при малых объемных расходах рабочего тела. Ниже рассматривается математическая модель оптимизации малорасходной турбины (МРТ) в составе энергетической установки,
Автономная энергетическая установка представляет собой сложную техническую систему, а, следовательно, ее оптимизация должна основываться на методе системного подхода - математического моделирования энергоустановки в виде системы взаимосвязанных моделей отдельных элементов и установки в целом. В такой системе моделей можно рассчитать характеристики рабочих процессов всех элементов установки и учесть все виды ограничений, налагаемых на оптимизируемые параметры установки и се отдельных элементов. Решение общей задачи оптимизации ЭУ при таком подходе представляет собой решение последовательности самостоятельных подзадач оптимизации отдельных элементов тепловой схемы с учетом их связи в ЭУ [104],
Учет этих связей - ограничения накладываемые другими элементами ЭУ5 значения исходных параметров, полученные от оптимизации других элементов установки и соответствующий выбор функции цели (ФЦ) позволяют поставить задачу оптимизации МРТ в составе энергетической установки предназначенной для конкретных условий эксплуатации.
Любая турбина, работающая в составе ЭУ должна обеспечивать требуемую мощность на номинальном режиме- Требование равенства мощностей турбины и потребителя является основной функциональной связью турбины как элемента ЭУ- Наличие такой связи диктует необходимость включения в состав оптимизируемых переменных не только геометрических, но и термодинамических параметров, которые являются параметрами рабочего тела перед турбиной и предназначены для удовлетворения равенства мощностей турбины и потребителя.
Для решения задачи оптимизации МРТ в составе ЭУ методом математического моделирования необходимо построение математической модели турбины. Математическая модель должна адекватно отражать влияние оптимизируемых переменных и обеспечивать возможность удовлетворения требования равенства мощностей турбины и потребителей. Такая модель может быть построена как на базе обратной задачи турбинной ступени (проектировочный расчет) [57] так и на базе прямой задачи (поверочный расчет), с привлечением необходимого минимума экспериментальных данных. Перспективным представляется использование модели на базе прямой задачи, так как возможно дальнейшее развитие разрабатываемого подхода к оптимизации МРТ на случай оптимизации с учетом переменных режимов работы задаваемых графиком нагрузки установки.
Оптимизация с учетом ограничений позволяет получить оптимальные характеристики МРТ, в полной мере учитывающие специфику производства и функционирования турбины в составе ЭУ. Система ограничений должна включать в себя ограничения в виде границ и функциональные ограничения- Функ циональные ограничения позволяют проводить оптимизацию МРТ как элемента ЭУ и не выйти за область адекватности математической модели турбины.
При решении задачи оптимизации МРТ в составе ЭУ важным является корректный выбор функции цели. Основным назначением энергетической установки является обеспечение необходимых дальности и скорости движения, а также снабжение энергией других подсистем аппарата. Таким образом, высокая экономичность является необходимым условием работы ЭУ для обеспечения комплекса тактико-технических характеристик При выборе ФЦ турбины в составе энергетической установки необходимо учитывать следующие условия: согласованность ФЦ оптимизации МРТ с ФЦ оптимизации ЭУ и наличие в составе оптимизируемых переменных термодинамических параметров, которые являются параметрами теплового цикла установки.
В качестве ФЦ при оптимизации турбин обычно выбирают эффективность преобразования энергии в турбине, т.е. внутренний КПД турбины цт . Но найденные при решении задачи оптимизации МРТ термодинамические параметры из условия максимума rjm{ не гарантируют обеспечение максимума теоретического КПД цикла, т.е. не обеспечивается выполнение сформулированных выше условий.
Запишем выражение для эффективного КПД всей ЭУ: rj y - ЛіїтЛпЛьЛдя где соответственно термический КПД цикла, внутренний КПД турбины, КПД парогенератора, механический КПД установки, пропульсивныЙ КПД движителя. Как можно видеть, произведение первых двух сомножителей rjfy удовлетворяет условиям предъявляемых к ФЦ и представляет собой абсолютный внутренний КПД энергетической установки (паротурбинный цикл) где Nm - мощность турбины, Gn - расход пара, h[ - полная энтальпия пара перед турбиной, h[ энтальпия конденсата.
Разработка системы автоматизированного проектирования судовых центробежных насосов "ЦЕНТР"
Система автоматизированного проектирования AutoCAD не является конечным продуктом. Это средство для создания прикладных программ, в частности позволяет создавать системы автоматизированного проектирования элементов судовых механизмов. В работе предлагается методика создания таких систем на примере решение задач автоматизации проектирования судовых центробежных насосов, которые реализуются в среде AutoCAD -AutoLISP. Система автоматизированного проектирования судовых центробежных насосов, получившее название "ЦЕНТР", включает программы, предназначенные для расчета параметров рабочего колеса, построения плана скоростей, формы меридионального сечения.
Цель системы "ЦЕНТР" состоит в решении четырех основных задач: автоматического расчета геометрических и гидродинамических параметров рабочего колеса, выполняемого по струйной теории методом последовательных приближений; автоматического построения плана скоростей по результатам расчетов; получения в автоматическом режиме формы меридионального сечения рабочего колеса; определения оптимального варианта конструкции проектируемого рабочего колеса центробежного насоса.
Разработка системы "ЦЕНТР" базируется на современных принципах построения математического обеспечения и идеях структурного программирования. Основными из них являются: нисходящая схема разработки и отладки системы; универсальность и незамкнутость по отношению к расширению задач проектирования и применению новых эффективных алгоритмов на основе методов программирования на языке AutoLISP с использованием других функций; высокая степень автоматизации и точность всех расчетов; использование средств компьютерной графики для визуализации и обработки результатов проектирования.
Средства системы AutoCAD позволяют при необходимости вносить изменения в полученные результаты проектирования и получать откорректированный конечный результат. Жизнеустойчивость системы "ЦЕНТР" обеспечивается возможностью работы в различных режимах, определяемых самим проектировщиком. Простота и наглядность разработанной системы может быть использована для научно-исследовательских, проектно-конструкторских работ и в учебных целях.
Проектировщик имеет возможность эксплуатации системы "ЦЕНТР" в двух режимах: пакетном и интерактивном. В первом случае проектировщик выбирает необходимую программу, вводит основные данные и получает готовый результат на экране дисплея. При работе в интерактивном режиме происходит последовательный расчет параметров рабочего колеса с вводом проектировщиком исходных характеристик для получения каждого отдельного параметра. Этапы проектирования, охватываемые созданными программами, входят как составные части в общий процесс оптимального проектирования центробежных насосов.
Незамкнутость системы по отношению к новым классам задач автоматизированного проектирования судовых центробежных насосов достигается путем введения новых разработанных программ, решающих эти задачи, и дальнейшей их стыковкой с системой "ЦЕНТР".
На рис. 34 представлена укрупненная схема системы автоматизированного проектирования рабочего колеса судовых центробежных насосов "ЦЕНТР", которая включает:
1NS1 - программу расчета коэффициента быстроходности рабочего колеса для выбора конструктивной схемы насоса и типа колеса;
PRAS - программу предварительного расчета судового центробежного насоса, выбора системы насоса, то есть определения числа ступеней и числа потоков, а также определения из условий кавитации допустимости заданной частоты вращения рабочего колеса и в случае необходимости принятия новой частоты вращения;
RASMER - программу расчета основных параметров рабочего колеса: угловой скорости, крутящего момента на валу насоса, диаметра вала насоса, концевого диаметра втулки, расчетной производительность рабочего колеса;
PRIB - программу определения параметров рабочего колеса в первом приближении: определение геометрических и основных гидродинамических параметров колеса;
2PRIB - программу определения параметров рабочего колеса во втором приближении: геометрических и основных кинематических параметров колеса и проверка коэффициентов стеснения сечения телом лопаток на входе и выходе из рабочего колеса;
Структура программно комплекса для повышения эффективности автоматизированного проектирования судовых турбоприводов .
Для решения задач повышения эффективности автоматизированного проектирования разработаны предметно-ориентированные программные приложения на языке AutoLISP; моделирования резьбовых соединений; дополнительных команд AutoCAD; геометрического моделирования деталей судовой запорной арматуры.
Использование разработанных предметпо-ориентированных программ при решении профессиональных задач специалистами-судомеханиками дает -шачителшое увеличение производительности труда на стадии конструирования элементов судовых механизмов. Предметно-ориентированные программы могут использоваться специалистами,, не имеющими большого опыта работы в системе AutoCAD, Преимущества использования этих программ: » необходимые расчеты производятся автоматически; « вычерчивание чертежа происходит а автоматическом режиме; выбор оіггкматіото варианта при моделировании геометрических объектов производите! та небольшой промежуток времени; уменьшается вреда на проектирование механизма в целом; повышается творческий потенциал специалиста- конструктора. Испол&їование предметнс Орнентированных программных приложений в учебном процессе способствует следующему: знакомству пользователей с расширенными возможностями системы AutoCAD; подготовке будущих специалистов-судомехаников к профессионально! деятельности е применением компьютерных технологий; использованию программ курсантами в дипломном проектировании; привитию навыков автоматизированного проектирования.
Каждая отработанная программа представляет новую команду AutoCAD, поэтому для организации работы с программным комплексом разработаны панели инструментов для каждой группы программ с определением кнопок с пиктограммами (рис. 54). Изменения панелей инструментов, внесенные непосредственно a AutoCAD, система сохраняет в МШ-файле. Для автоматической загрузи разработанных программ - команд программы вписываются в файл меню acadmnl. Рис. 54 Разработанные новые панели инструментов! с определением кнопок
Программы {АС № 2002610310) предназначены для автоматизированного проектирования изображений резьбовых соединений в среде AutoCAD - Auto-LISP (приложение 14).
Разработанные программы дают следующие возможности: математического и геометрического моделирования деталей, входящих в резьбовые соединения; применения разработанных программ для получения чертежей соединений болтом и шпилькой в интерактивном режиме; получения дополнительных возможностей при автоматизированном проектировании резьбовых соединений в среде AutoCAD, которые дают экономию времени; получения эффекта применения разработанных программ при выполнении сборочных чертежей.
Програлта моделирования болтового соединения. Болтовые соединения являются наиболее часто применяемыми в сборочных чертежах- При проектировании изображений болтовых соединений параметры всех крепежных деталей (гаек, шайб и пр.) рассчитываются по соотношениям размеров к диаметру резьбы. Далее по результатам расчетов параметры крепежных деталей выбираются по ГОСТу. Разработанная программа boltlsp дает возможность автоматически рассчитывать в зависимости от диаметра резьбы d высоту головки болта h, диаметр описанной вокруг головки болта окружности Д диаметр Dm и высоту S шайбы, высоту гайки Я, длину выступающего над гайкой конца болта к (рис. 55, а). Расчет производится по формулам: D = 2d; h = 0.7; Dm - 2.2d; S = O.l5d;H-Q.8;k = 0.l5d
