tính toán thiết bị lái bằng phương pháp lí thuyết với yêu cầu quy phạm, chương 10 pot

Chương 10: Tính toán đặc tính thủy động của bánh lái - Mục đích của việc tính toán đặc tính thuỷ động học bánh lái là đi xác định các lực và mômen thủy động tác dụng lên bánh lái để làm

Chương 10:

Tính toán đặc tính thủy động của

bánh lái

- Mục đích của việc tính toán đặc tính thuỷ động học bánh lái

là đi xác định các lực và mômen thủy động tác dụng lên bánh lái

để làm cơ sở cho việc xác định kết cấu trục lái, bánh lái và chọn máy lái, tính toán bền cho thiết bị lái

- Khi tính toán lực và mômen bánh lái, chúng ta ứng dụng các định luật cơ học chất lỏng Theo các định luật ấy, khi bánh lái được đặt trong dòng chảy vận tốc vs, dưới góc tấn α, dưới tác dụng của dòng chảy chất lỏng phân bố áp lực ở mặt trên và mặt dưới của profin mặt cắt bánh lái khác nhau, làm xuất hiện lực tác động ngang Các lực thủy động tác động lên bánh lái gồm có: Lực nâng

L và lực cản D

- Tổng hợp của L và D sẽ được lực R - lực chính tác động lên

bánh lái: (hình III.2) R L2 D2

- Lực R có thể phân thành hai thành phần gồm:

+ Lực pháp tuyến: N L cos  D sin  +Lực tiếp tuyến: T L sin  D cos  Các lực này đặt tại tâm áp lực k

- Mômen thủy động ở cạnh trước của bánh lái:

Mtđ = N.e

Trong đó:

e - khoảng cách từ

cạnh trước của bánh lái

đến điểm đặt lực N

- Mômen tải trên trục

lái được tính theo công thức:

M0 = N.x = N.(e – a)

Trong đó:

e - khoảng cách từ trục lái đến cạnh trước của bánh lái

a - khoảng cách từ điểm đặt lực đến tâm trục lái

- Trong bảng 11-3, sổ tay kỷ thuật tàu thủy tập I đã cho biết đặc tính của bánh lái có   1  6

- Trong thực tế thiết kế tàu thủy, bánh lái thường có hệ số λ nhỏ hơn 6 Vì các hệ số CL, CD và CM phụ thuộc rất nhiều vào λ nên ta tính các hệ số ấy cho mọi bánh lái như sau: CD2 = CD1 +

L C

C1

2

1   

1 2

1    

Hình III.2 Lực thủy động tác dụng lên bánh lái

) 1 1 ( 3 , 57

1 2

2    

Tra trong bảng 11-3 (3- tr 705) người ta cho biết đặc tính của loại

có λ = λ1 = 6,

λ2 = λef = 1,737

1 2

1    

6

1 737 , 1

1 ( 14 , 3

) 1 1 ( 3 , 57

1 2

2    

6

1 737 , 1

1 ( 14 , 3

3 ,

- Lập bảng tính các hệ số CL, CD và CM cột 1÷ cột 4 được cho giống như trong bảng 11-3 sổ tay kỹ thuật đóng tàu thủy với prôfin NACA0015

Các cột khác được tính toán dựa theo các cột 1 ÷ cột 4

Bảng 1.2- Bảng tính đặc tính thủy động học bánh lái

α

(độ

2 C1*CL

2 CD2=(3)+(

6) C2L*C α2=(1)+(8)

4 0,3 0,019 0,075 0,09 0,0117 0,0307 2,235 6,235

8 0,61 0,037 0,15 0,3721 0,04837 0,08537 4,5445 12,5445

12 0,91 0,059 0,225 0,8281 0,10765 0,16665 6,7795 18,7795

16 1,19 0,098 0,3 1,4161 0,18409 0,28209 8,8655 24,8655

22

5

1,5

2,340 9

0,304

11,39

III.2.2.1 Xác định vị trí tối ưu của trục lái.

- Ta xác định hệ số lực thẳng góc bánh lái CN theo công thức

sau:

CN = CL.cosα + CDsinα [2-tr.47]

- Khoảng cách tâm áp suất từ cạnh dẫn được xác định theo

công thức:

b C

C e N

M .

Lập bảng tính vị trí tối ưu của trục bánh lái như sau :

0 0 1 0,01 0 0 0 0 0 0

Với những góc dẫn lớn hơn, hệ lực thẳng góc CN lớn hơn rất

nhiều những trị số tương ứng với góc dẫn nhỏ Cho nên để nhận

được mô men nhỏ trên trụ lái, ta nhận vị trí trục lái:

2985 , 0 ) 3 , 0 297 , 0 ( 2

1  





b

e b a

Khoảng cách trục lái tính từ cạnh dẫn sẽ là:

a = 0,2985.b = 0,2985.2,648 = 0,79 (m)