Nghiên cứu sử dụng hợp lý tổ hợp máy chính và chân vịt kèm theo cho tàu cá cỡ nhỏ, chương 9 potx

CHƯƠNG 9: SỬ DỤNG HỢP LÝ TỔ HỢP MÁY CHÍNH VÀ CHÂN VỊT KÈM THEO CHO TÀU CÁ CỠ NHỎ Một con tàu nến muốn vận hành tốt thì trang bị động lực phải được thiết kế dựa trên sức cản con tàu.. T

CHƯƠNG 9:

SỬ DỤNG HỢP LÝ TỔ HỢP MÁY CHÍNH VÀ

CHÂN VỊT KÈM THEO CHO

TÀU CÁ CỠ NHỎ

Một con tàu nến muốn vận hành tốt thì trang bị động lực phải được thiết kế dựa trên sức cản con tàu Trong trường hợp trang bị động lực được chọn theo kiểu “áng chừng ,,, thì muốn sử dụng hợp

lý tổ hợp này thì ta cũng phải thông qua sức cản để tìm ra các thông số vận hành hợp lý

3.1 Phương pháp chung

Từ các thông số của con tàu ta tiến hành tính sức cản vỏ tàu

3.1.1.Tính sức cản vỏ tàu

Hiện nay có rất nhiều phương pháp tính sức cản hầu hết được xây dựng từ các phương pháp thực nghiệm dựa trên nguyên lý thống kê và dựa trên các kết quả thử nghiệm của rất nhiều mô hình, nhưng đối với tàu cá thì phương pháp được dùng phổ biến nhất là phương pháp của viện thiết kế tàu Lêningrat, cụ thể của phương pháp này như sau:

Ta có công thức:

2 2 / 5 825

,

1 1 , 45 ( 24 ) .

L

D B

L V

Với:

D – lượng chiếm nước của tàu, (T)

Ω – diện tích mặt tiếp nước, (m2)

 L.( 2T  1 , 37 (   0 , 274 ).B (3.2)

Với T là chiều chìm trung bình, (m)

V – vận tốc của tàu, (Hl/h)

ξ - hệ số lực cản ma sát (đối với tàu gỗ ξ = 0,17)

δ - hệ số béo

L – chiều dài thiết kế, (m)

B – chiều rộng đường nước thiết kế, (m)

(HL/h)

2000

1000

10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

R

V R(kG)

Đồ thị sức cản 3.1.2.Xác định các thông số của chân vịt

Ta có được các thông số của chân vịt

- Bước trượt tương đối của chân vịt ứng với hiệu suất chân vịt lớn nhất p

- Hệ số không đều lực đẩy K1

- Hệ số không đều mômen K2

- Vận tốc tàu:

V = B.ncv (3.3)

- Công suất truyền đến chân vịt:

2

2 K n D

N P    cv (ML) (3.4)

- Lực đẩy có ích của chân vịt:

2 4 ( 1 )

K

P e   cv  (3.5)

Từ công thức 3.2 ta thấy rằng mỗi một giá trị của hệ số dòng theo ω cho ta một giá trị tương ứng của B, mà bản thân ω là giá trị gần đúng

Qua nghiên cứu thử nghiệm mô hình chân vịt, nhiều nhà khoa học đã đưa ra công thức tính trị số ω được giới thiệu ở bảng sau:

t = 0,5 φ – 0,12

t = 0 , 01 3

2  

5 ,

1  

Hệ số dòng theo chủ yếu phụ thuộc vào hình dáng đuôi tàu và

nó rất khó xác định chính xác vì vậy tùy theo từng loại tàu mà ta lựa chọn ω

Ta thấy rằng mỗi giá trị của ω sẽ cho một giá trị tương ứng vủa V:

3.1.3 Xác định vận tốc tàu

Có máy chính ta có được công suất máy Ne từ đây ta suy ra công suất truyền đến chân vịt:

NP = Ne ηt.ηmt ηhs (3.6)

Trong đó:

Ne (ml) - Công suất của động cơ

ηt - Hiệu suất đường trục

ηmt - Hiệu suất môi trường

ηhs - Hiệu suất bộ truyền

Xác định giá trị của NP trên đồ thị , từ đây ta kẻ song song với trục hoành và cắt NP = f(ncv3) tại điểm A , từ A kẻ đường thẳng song song với trục tung và cắt đường V = f(ncv) tại điểm B và trục hoành tại điểm E, từ B kẻ đường thẳng song song với trục hoành

và cắt đường R = f(V) tại C, từ C kẻ song song với trục tung và cắt trục hoành tại D Từ đây ta suy ra OD = Pe và OE = ncv, OB = V

Thay vào công thức (3.5)

1

1

D n K

P t

cv

e





Theo các nghiên cứu thì:

t = q.ω (3.7)

Khi bánh lái có dạng lưu tuyến thì q ( 0 , 7  0 , 9 )

Ta kiểm ta   ( 0 , 7  0 , 9 )



t

q thì có thể lấy giá trị ω và t này Tiến hành tính toán với nhiều giá trị ω1, ω2, ω3,…, ωn khác nhau và tìm được các giá trị tương ứng t1, t2, t3, …,tn sao cho thỏa

mãn   ( 0 , 7  0 , 9 )



t































































n en e e e

n

t t t

P P P P

V V V V

3 2 1

3 2 1

3 2 1

3 2 1









Cho nên ta sẽ lấy giá trị V lớn nhất và đó chính là vận tốc của tàu mà ở đó máy chính làm việc với công suất định mức và chân vịt làm việc với hiệu suất lớn nhất

Tỷ số truyền hộp số cần để tàu chạy với tốc độ tìm được :

cv

đc hs

n

n

i  (3.8)

Nến tỷ số truyền tìm được không trùng với tỷ số truyền của hộp số trong catolog động cơ thì ta cần cải tiến hộp số để có tỷ số truyền thích hợp

0 E

C 6

C 1

C 2

C 3

C 4

C 5

C 7

B 1

B 2

B 3

B 4

B 5

B 6

B 7

A R

Np

n cv(V/S)

V (m/s) Np (ML)

     

V 

 

 

 

 

 

 

 





P e

P e

P e

P e

P e

P e

P e 1 2

3

4

5

6

7















Np

V 

V 

V 

V 

V 

V 



V



2

e 1 e

P P

3 e

P

4 e

P

e

6 e

P

7 e

P

Đồ thị nội suy 3.2 Áp dụng với tàu cụ thể

 Các thông số của vỏ tàu

- Chiều dài lớn nhất Lmax = 19,26 (m)

- Chiều dài thiết kế LTK = 16,6 (m)

- Chiều rộng lớn nhất Bmax = 5,0 (m)

-hiều rộng thiết kế BTK = 5,0 (m)

- Chiều cao mạn H = 2,2 (m)

- Chiều chìm trung bình Ttb = 1,66 (m)

- Chiều chìm mũi Tm (m)

- Chiếu chìm đuôi Tđ (m)

- Hệ số đầy chung δ = 0,496

- Hệ số đầy mặt đường nước α = 0,86

- Hệ số đầy mặt cắt ngang β = 0,88

- Lượng chiếm nước D, T = 70,0

- Số lượng trục chân vịt X =1

3.2.1 Tính sức cản vỏ tàu

Áp dụng công thức (3.1)

Với:

D = 70 T

V = 0,496 – vận tốc của tàu

đối với tàu gỗ ξ = 0,17

LTK = 16,6 m

BTK = 5 m

Tính diện tích mặt tiếp nước

 L 2T  1 , 37 (   0 , 274 ).B

Với T = 1,66 m

Ta có:   16 , 6  2 1 , 66  1 , 37 ( 0 , 496  0 , 274 ) 5   80 , 36 (m2 )

Thay tất cả các đại lượng vào công thức ta được:

2 2 / 5 825

,

6 , 16

70 496 , 0 ).

5

6 , 16 24 (

45 , 1

36 , 80 17 ,

Suy ra :

R 13 , 66 V1 , 825  1 , 32 V4

Có kể đến hệ số 1,15

R 15 , 71 V1 , 825  1 , 52 V4

Từ đó ta có bảng tính sức cản tương ứng từng vận tốc tàu

V(Hl/h) V(m/s) 15,71.V 1,825 1,52.V 4 R(kg)

Từ bảng số liệu ta xây dựng được đồ thị sức cản

Đồ thị sức cản

 Xác định các thông số của động cơ hiện thời

Động cơ: HYUNDAI – HT6M1.

- Công suất định mức Neđm = 134 ML

- Số vòng quay động cơ nđm = 2200 (v/ph)

- Suất tiêu hao nhiên liệu ge = 168 (g/ml.h)

- Số xy lanh i = 6

- Khối lượng khô: G = 805 kg

- Kích thước khô (LBH ): 1510  680  995(mm)

- Tỷ số truyền hộp số ihs = 1,61 ; 2,06 ; 2,45 ; 2,82 ; 3,12; 3,46

- Tốc độ quay chân vịt ứng với từng tỷ số truyền hộp số:

ncv = 1366; 1068; 898; 780; 705; 636

3.2.2 Xác định các thông số của chân vịt

Các thông số của chân vịt như sau:

- Số cánh chân vịt: z = 4

- Tỷ số mặt đĩa:   0 , 4

- Hiệu suất chân vịt: p= 0,529

- Tỷ số bước xoắn: H/D = 0,75

- Đường kính chân vịt:D = 0,803 m

- Tốc độ quay của chân vịt ncv = 705 v/ph = 11,75 v/sư

- Đặc tính thủy động học của chân vịt trong nước tự do được xây dựng theo papmiel

Đồ thị đặc tính thủy động học của chân vịt trong nước

tự do

Từ đồ thị ta xác định được các thông số sau:

Hiệu suất chân vịt lớn nhất :pmax= 0,632

Bước trượt tương đối của chân vịt ứng với pmax:p=0,58

Hệ số không đều lực đẩy chân vịt: K1 = 0,227

Hệ số không đều của mômen chân vịt K2 = 0,0334

Ta lấy một giá trị gần đúng của hệ số dòng theo ω = 0,229

Áp dụng công thức:

n

V D D n

V

cv cv

P

.





Đặt

) 1 (

.







Suy ra V = B.ncv

Trong đó:

Đường kính chân vịt D = 1,2 m

Hệ số dòng theo 1  0 , 229

Thay vào công thức trên ta được:

) 229 , 0 1 (

2 , 1 58 , 0





B

Suy ra V1 = 0,9027 ncv (m/s)

Công suất truyền đến chân vịt:

NP = 2Π.K2.ρ.ncv3.D5

75 1

Thay số ta được:

NP = 2.3,14.0,0334.104,5.(1,2)5

75

1 ncv3 Suy ra NP = 0,7272 ncv3

Từ đây ta vẽ được đồ thị của V và NP