THIẾT kế CHONG CHÓNG tàu CHỞ HÀNG KHÔ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢIKHOA CƠ KHÍ THIẾT KẾ MÔN HỌC: LÝ THUYẾT TÀU ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ CHONG CHÓNG TÀU CHỞ HÀNG KHÔSinh viên : Ngô thị Diệu Linh Lớp : MTT51- ĐH2 NỘI DUNG THIẾT KẾ Đề bài 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI

KHOA CƠ KHÍ

THIẾT KẾ MÔN HỌC: LÝ THUYẾT TÀU

ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ CHONG CHÓNG TÀU CHỞ HÀNG KHÔSinh viên : Ngô thị Diệu Linh

Lớp : MTT51- ĐH2

NỘI DUNG THIẾT KẾ

Đề bài

1 Loại tàu: tàu Hàng

2 Chiều dài tàu : L = 51,0 (m)

3 Chiều rộng của tàu : B = 8,25 (m)

9 Vùng hoạt động : vùng biển Hải Phòng -Singapore

10 Hệ số béo sườn giữa : CM = 0.978

11.Hệ số béo đường nước thiết kế : Cwp = 0.882

PHẦN I TÍNH SỨC CẢN

1.1 Các thông số thiết kế của tàu :

- Loại tàu : tàu Hàng khô

- Vùng hoạt động : vùng Hải Phong -Singapore

- Chiều dài tàu : L = 51 (m)

- Chiều rộng của tàu : B = 8,25 (m)

- Chiều chìm tàu : d = 3,5 (m)

- Chiều cao mạn : D = 4,35 (m)

- Hệ số béo thể tích : CB = 0,70

- Lắp máy : 500 (cv)

- Hệ số béo sườn giữa : CM = 0,98

- Hệ số béo đường nước thiết kế : Cwp = 0,882

1.2 Giới hạn áp dụng của phương pháp Seri 60 để tính sức cản tàu.

STT Đại lượng tính toán Đơn vị Vận tốc giả thiết

Với tàu một chong chóng,chiều dài 51 (m).Chọn CAP = 0,15.10-3

CR :Hệ số lực cản dư tính theo Seri 60

-Với tàu có mũi với sườn dạng chữ U,V hoặc trung gian giữa U và V,hệ số sức cản dư được tínhnhư sau :

CR = CRo.kl.kB/d.aB/d

Trong đó :

- CRo = f(CB,Fr) tìm được theo đồ thị phụ thuộc của CR và lo vào CB

- kB/d và aB/d tìm được từ đồ thị phụ thuộc của aB/d và kB/d vào B/d

-

-al,alo tìm được từ đồ thị phụ thuộc của al,alo vào l và Fr

- Hệ số ảnh hưởng của chiều dài tương đối l= = 5,049

-lo =f(CB) tìm được từ đồ thị phụ thuộc của CR và lo vào CB

-Fr =  : chuẩn đồng dạng Froude đặc trưng cho chất lỏng có trọng lực và lực quán tính

- L = 51 (m) ;g =9,81 (m/s2)

2,4 CB = 0,70 ; d = 3,5 (m)

- Công suất kéo được xác định bằng công thức :

(cv) -Từ đồ thị công suất và sức cản,với vận tốc hoạt động của tàu là VS = 11,459 hl/giờ,ta có

= 255 (cv)

R =85,4396 (kG)

PHẦN II: THIẾT KẾ CHONG CHÓNG 2.1 Vật liệu chế tạo

QCVN 2010-Phần 7A về vật liệu –Chương 7 : Đồng và hợp kim đồng – 7.2 :Hợp kim đồng đúc (Đồng thau- Mangan – Cấp 1) : HBsC1

-Công suất máy chính PS=500 (cv) =368 (KW)

Từ catalog máy năm 2005

Chọn động cơ ABC kí hiệu 600XS-600-045 công suất máy là 398 (kw) , số vòng quay n=600 (vg/ph)Đây là động cơ trung tốc thì chọn phương án truyền động gián tiếp qua hộp số

Tỉ số truyền hộp số :

-Có số vòng quay định mức n= 250 (vg/ph)

2.3.2 Chọn sơ bộ vòng quay của chong chóng

Từ catalog máy năm 2005

Ta chọn vòng quay n= 250 (v/ph) tương ứng với Ps= 368 (kW)

2.3.3 Chọn sơ bộ vận tốc tàu

Từ đồ thị lực cản và công suất kéo ta có

Với công suất kéo của tàu PE=255 (cv) có vận tốc sơ bộ VS=11,459 (knot)

2.3.4 Chọn sơ bộ đường kính

Dựa vào công thức :

Trong đó: D-đường kính chong chóng, m

PS-công suất động cơ chính, kW n-vòng quay chong chóng, rpm

vS-vận tốc tàu, knot

D =

Kiểm tra điều kiện :

Với chiều chìm tàu d = 3,5 (m)

chọn số cánh chong chóng z=4

2.5 Tính các yếu tố cơ bản của chong chóng

2.5.1 Chọn tỷ số đĩa theo điều kiện bền

 :chiều dày tương đối của chong chóng ở mặt cắt bán kính tương đối

T – Lực đẩy của chong chóng,kN

2.5.2 Tính toán chong chóng và tốc độ tiến của tàu

VA=0,514.v=5,889m/s

J=vA/(nD) =0,63

KT=T/(ρ.n2.D4)= 0,1518Tra đồ thị thiết kế chong chóng ứng với (AE/A0) =0,55 với Z=4

Ta có hiệu suất của chong chóng trong nước tự do : η0=0.66375

Tỉ số bước hình học P/D =0.851

Kết luận:

Các đặt trưng hình học của chong chóng

D =2,45 mP/D =0.851Z=4

AE/Ao=0,55Các đặc tưng thủy động học của chong chóngJ=0,63

KT=0,1518η0=0,66375

Số vòng quay của chong chóng n=240rpm

2.5.3 Kiểm tra tỉ số đĩa theo điều kiện không xảy ra xâm thực;

- Theo Schoenherr, đ đ m b o không x y ra giai đo n xâm th c th nh t thì t s đĩa không ể ả ả ả ạ ự ứ ấ ỷ ố

đ c nh h n giá tr sau:ượ ỏ ơ ị

= 1,275.1,6trong đó:

- h s th c nghi m ph thu c tr ng t i, ệ ố ự ệ ụ ộ ọ ả = (1,3 ÷1,6).Đ i v i chong chóng ố ớ

n ng t i, ặ ả = 1,6

= - h s đ c tr ng xâm th c, tra đ th ,ệ ố ặ ư ự ồ ị =0,42

- áp su t th y tĩnh t i đ ng p sâu tr c chong chóng, kN/mấ ủ ạ ộ ậ ụ 2

= 101,340+10.2,401= 125,35 kN/m2

T b ng trên ta xây d ng đ c hình bao du i th ng c a chong chóng.ừ ả ự ượ ỗ ẳ ủ

2.6.2.2 B ng tung đ profin cánh ả ộ

B ng 2.6:B ng tung đ profin cánh ả ả ộ

2.6.3 Xây d ng hình chi u pháp và hình chi u c nh ự ế ế ạ

- Ch n góc nghiêng cánh b ng 10ọ ằ o

-Cách xây d ng hình chi u pháp và hình chi u c nh:ự ế ề ạ

T đi m O trên đ ng tr c hình bao du i ph ng hình bao du i ph ng, theo h ng v ừ ể ườ ụ ở ỗ ẳ ỗ ẳ ướ ềphía mép theo ta đ t m t đo n th ng OH= ặ ộ ạ ẳ P/2= 604 mm, H g i là đi m c c T i H k nh ng ọ ể ự ạ ẻ ữtia đi qua đi m giao nhau gi a tr c th ng đ ng v i các b n kính đ ng tròn ể ữ ụ ẳ ứ ớ ứ ườ r i khác nhau

T i mút profin, ti n hành k các đ ng th ng ti p tuy n song song và vuông góc v i tia ạ ế ẻ ườ ẳ ế ế ớ

HA, k t qu nh n đ c nh ng đo n c t ế ả ậ ượ ữ ạ ắ a1, a2, b1,b2

Sau đó trên hình chi u pháp, t tâm Oế ừ 1 k các cung tròn bán kính ri và đ t theo cung này ẻ ặcác đo n th ng ạ ẳ a1 v bên ph i và ề ả a2 v bên trái Cu i cùng ta nh n đ c đi m B và B’ n m trên ề ố ậ ượ ể ằ

đ ng bao hình chi u pháp c a cánh.ườ ế ủ

Đ xây d ng hình chi u c nh, t đi m B và B’ theo ph ng song song v i tr c chong ể ự ế ạ ừ ể ươ ớ ụchóng k các đ ng th ng n m ngang và trên đó đ t các giá tr b ng ẻ ườ ẳ ằ ặ ị ằ b1v phía bên ph i và ề ả b2 v ềphía bên trái tính t đi m giao c a đ ng vuông góc t đi m Aừ ể ủ ườ ừ ể 2 bán kính ở r i trên đ ng chi u ườ ềdày l n nh t t i m t đ p đ n các đ ng n m ngang nói trên.Cu i cùng ta nh n đ c 2 đi m C ớ ấ ạ ặ ạ ế ườ ằ ố ậ ượ ể

và C’ n m trên đ ng bao hình chi u c nh.ằ ườ ế ạ

h 2 l 2

B'

B

l 1

Hình 2.1: Xây d ng hình chi u pháp và hình chi u c nh ự ế ế ạ

- T hình bao du i ph ng ta xác đ nh đ c các giá tr ừ ỗ ẳ ị ượ ị a 1 , a 2 , b 1 , b 2 nh sau:ư

- Nêu cách xây d ng hình chi u pháp và hình bao du i ph ngự ế ỗ ẳ

-Chiều sâu rãnh then trên trục chong chóng : t1 =31 (mm)

-Chiều sâu rãnh then trên củ chong chóng : t2 = 19,5 (mm)

2.6.3.5 Tính khối lượng chong chóng

Theo Kopeeski thì khối lượng chong chóng được tính như sau:

trong đó:

Z – Số cánh chong chóng, Z = 4;

γ – trọng lượng riêng của vật liệu chế tạo chong chóng, γ = 8,5.103 (kG/m3)

D – đường kính chong chóng, D = 1,998 (m)

dH – đường kính của củ chong chóng, dH = 0,36 (m)

lH – chiều dài của củ chong chóng, lH = 0,61 (m)

e0,6 – chiều dày cánh tại 0,6R, e0,6 = 0,04122 (m)

b0,6 – chiều rộng cánh tại 0,6R, b0,6 = 0,6(m)

Vậy G=854 (kG)=0,854 (tấn)

2.6.4 Xây d ng tam giác đúc ự

Đ xác đ nh kích th c c a tam giác đúc, trên hình chi u pháp c a cánh ta v ch trên nó m t bánể ị ướ ủ ế ủ ạ ộkính xác đ nh tính theo công th c sau :ị ứ

- Bán kính đ t tam giác đúc:ặ

R ϕ =R + (50 ÷ 60) = 2100 ÷ 2110mm ch n ọ R ϕ = 2100 mm

Trên hình chi u pháp t đi m O ta k nh ng tia d i góc bao cánh f1 và f2 bán kính nào đó ế ừ ể ẻ ữ ướ ở

Đ đ m b o làm vi c lâu dài đi u ki n ngoài tr i, khe h nh nh t gi a đ ng bao cánh và ể ả ả ệ ở ề ệ ờ ở ỏ ấ ữ ườbán kính đ t tam giác đúc không nh h n 50mm Khi đó chi u dài và chi u cao c a tam giác đúc ặ ỏ ơ ề ề ủ

t ng ng b ng :ươ ứ ằ

-Chi u dài c a tam giác đúc:ề ủ

l ϕ = l ϕ 1 + l ϕ 2 = 1912+1395 = 3307 mm

V i ớ

φ 1 , φ 2 xác đ nh t hình vẽ t ị ừ ừ r3 = 0,3R ta có φ 1 = 37 , φ2 = 27

- Chi u cao tam giác đúc: ề

- V trí đ ng trung bình c a c chong chóng cách c nh huy n c a tam giác đúc m t đo n:ị ườ ủ ủ ạ ề ủ ộ ạ

trong đó:m R là kho ng cách t mút đ n đ ng tâm gi đ nh c a cánhả ừ ế ườ ả ị ủ

2.7 Ki m tra b n chong chóng theo quy ph mể ề ạ

Tham kh o ch ng 7 ph n 3 QCVN 21: 2010/BGTVTả ươ ầ

2.7.1 Ki m tra chi u dày cánh ể ề

Chi u dày cánh chân v t t i bán kính 0,25R và 0,6R đ i v i chân v t đ nh b c không đ c nh ề ị ạ ố ớ ị ị ướ ượ ỏ

h n tr s tính theo công th c d i đây:ơ ị ố ứ ướ

;trong đó:

t - Chi u dày cánh(tr góc l n c a chân cánh) ,cmề ừ ượ ủ  ;

H – Công su t liên t c c a máy chính, kWấ ụ ủ  ;

E - Đ nghiêng t i đ u mút cánh (đo t đ ng chu n m t bên và l y giá tr d ng đ i v i ộ ạ ầ ừ ườ ẩ ặ ấ ị ươ ố ớ

đ nghiêng theo chi u ng c), cm;ộ ề ượ

E = 36,152 cm

t 0 – Chi u dày gi đ nh c a cánh t i đ ng tâm c a tr c chân v t(tề ả ị ủ ạ ườ ủ ụ ị 0 có th nh n đ c nh ể ậ ượ ờkéo dài t ng đ ng mép n i chi u dày đ nh cánh v i chi u dày cánh 0,25ừ ườ ố ề ỉ ớ ề ở R, t i hình ạchi u c a ti t di n cánh d c theo đ ng chi u dày cánh l n nh t), cm;ế ủ ế ệ ọ ườ ề ớ ấ

a e – T s di n tích khai tri n c a chân v t;ỉ ố ệ ể ủ ị

a e = 0,55

ω – N c kèm trung bình đ nh m c đĩa chân v t;ướ ị ứ ở ị

Δω – Giá tr c c đ i c a dao đ ng n c kèm đĩa ị ự ạ ủ ộ ướ ở

2.7.2 Bán kính góc l n gi a chân c a cánh và c chân v t: ượ ữ ủ ủ ị

Bán kính góc l n gi a chân c a cánh và c chân v t không đ c nh h n giá tr Rượ ữ ủ ủ ị ượ ỏ ơ ị 0 tính theo công th c sau t i m t đ p ph n cánh có chi u dày l n nh t:ứ ạ ặ ạ ở ầ ề ớ ấ

chân v t t i bán kính 0,7ị ạ R Giá tr c a ị ủ ω và Δω ph i đ c tính theo công th c sau đây, ả ượ ứ

tr tr ng h p tàu nhi u chân v t ho c tàu đ c Đăng ki m xem xét riêng.ừ ườ ợ ề ị ặ ượ ể

B – Chi u r ng tàu, m;ề ộ

B = 19,4 m

C B– H s béo th tích ệ ố ể

c a tàu;ủ

C B = 0,77

2.8 Tính toán và xây d ng đ th v n hành c a chong chóngự ồ ị ậ ủ

2.8.1 Tính toán các đ c tr ng không th nguyên c a chong chóng làm vi c sau thân tàu ặ ư ứ ủ ệ

2.8.2 Tính toán các đ c tr ng c a chong chóng sau thân tàu ặ ư ủ

Gi thi t 4 ÷ 5 giá tr vòng quay c a đ ng c ả ế ị ủ ộ ơ n = (0,6 ÷ 1,05)n H (n H vòng quay đ nh m c c a đ ngị ứ ủ ộ

c ) và ph i ch a ơ ả ứ n H

n =96÷165 rpm.

B ng: V i n = 100 rpm ả ớ

B ng: V i n = 120 rpm ả ớ

B ng: V i n = 140 rpm ả ớ

B ng: V i n = 160 rpm ả ớ

B ng: V i n = 165 rpm ả ớ

2.8.3 Tính toán đ ng đ c tính ngoài c a đ ng c ườ ặ ủ ộ ơ

- Đ i v i đ ng c đ t trong th p t c không có tu c-bin khí tăng áp:ố ớ ộ ơ ố ấ ố ố

- Đ i v i đ ng c đ t trong có tu c-bin khí tăng áp:ố ớ ộ ơ ố ố

Sau khi tính toán xây d ng đ ng cong đ c tính v n hành c a tàu.ự ườ ặ ậ ủ