Đồ án thiết bị tàu đạo lưu tàu 38 m

Bước 1: + Thông số đầu vào : Kích thước chính thân tàu, các hệ số, công suất, vận tốc tàu… Bước 2: + Tính toán sức cản cho tàu thiết kế, tính toán sơ bộ chân vịt, ( Tính đến bước xác định được đường kính của chân vịt để từ đó bố trí Đạo Lưu) Bước 3: + Xác định các thông số kỹ thuật của đạo lưu. Diện tích. Chiều cao. Và các thông số khác liên quan. Đường kính của vào và của thoát của đạo lưu Và các thông số khác liên quan. + Xác định được Dạng đạo lưu ( phụ thuộc và tuyến hình vòm đuôi tàu ) + Bố trí đạo lưu vào vòm đuôi tàu trục lái ( Các khoảng cách phải theo chuẩn ) , sàn séc tơ lái phải thích hợp

MỤC LỤC

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN 2

NHIỆM VỤ THIẾT KẾ 3

ĐỀ TÀI THIẾT KẾ MÔN HỌC 4

Phần I : GIỚI THIỆU CHUNG 5

Phần II : TÍNH CHỌN KÍCH THƯỚC 7

I Xác định sức cản và đường kính chân vịt phù hợp với đạo lưu 7

II Xác định các thông số kỹ thuật của đạo lưu (STTBTT I / Trang 16 ) 10

III Xác định loại prôfin của đạo lưu 13

Phần III : TÍNH LỰC VÀ MOMEN THỦY ĐỘNG 15

I Tính theo lý thuyết ( Sổ tay thiết bị tàu thủy - tập 1 / trang 45 ) 15

A- Trường hợp tàu chạy tiến 15

B- Trường hợp tàu chạy lùi 21

II Tính theo quy phạm 25

A - Trường hợp tàu chạy tiến 25

B - Trường hợp tàu chạy lùi 26

Phần IV : TÍNH KẾT CẤU ĐẠO LƯU VÀ CÁNH GIỮ HƯỚNG 27

I Kết cấu đạo lưu (Sổ tay thiết bị tàu thủy – tập 1 / trang 105) 27

II Kết cấu cánh giữ hướng 30

Phần V : TÍNH ĐƯỜNG KÍNH TRỤC LÁI 34

A - Tải trọng tác dụng 34

B-Tính sơ bộ 34

I Tính theo lý thuyết 34

II Tính theo qui phạm 39

III Mômen ma sát tại các gối trục 40

IV Giá trị mômen xoắn lớn nhất 40

V Chọn máy lái 40

C - Tính chính xác 41

I Tính theo lý thuyết 41

II Tính theo qui phạm 43

III Mômen ma sát tại các gối trục 44

IV Giá trị mômen xoắn lớn nhất 44

V Chọn máy lái 44

D Tính toán kiểm tra bền một số tiết diện trục lái 44

Phần VI : TÍNH TỐN MỐI NỐI 46

I Ổ đỡ trục lái và chốt lái 46

II Mối nối đạo lưu – trục lái 48

NHIEÄM VUÏ THIEÁT KEÁ

- Và các thông số khác liên quan

- Đường kính của vào và của thoát của đạo lưu

- Và các thông số khác liên quan

+ Xác định được Dạng đạo lưu ( phụ thuộc và tuyến hình vòm đuôi tàu )

+ Bố trí đạo lưu vào vòm đuôi tàu trục lái ( Các khoảng cách phải theo chuẩn ) , sàn séc

tơ lái phải thích hợp

Bước 4:

+ Chọn profil cho đạo lưu thiết kế

+ Tính toán lực thủy động tác dụng lên đạo lưu ( Chú ý phân tích lực bằng hình vẽ đầy đủ) theo lý thuyết và theo quy chuẩn 2010

+ Tính toán kết cấu đạo lưu theo lý thuyết và theo quy chuẩn 2010

+ Tính toán kết cấu cánh giữ hướng theo lý thuyết và theo quy chuẩn 2010

Bước 5:

Tính toán trục lái( tính bang phần mêm Sap2000)

- Xuất ra và gom lại kết quả

ĐỀ TÀI THIẾT KẾ MÔN HỌC

Thiết kế đạo lưu định hướng xoay của tàu dịch vụ dầu khí hoạt động ở vùng biển

hạn chế cấp I, tàu lắp 2 máy có công suất Ne = 1500 mã lực

Các thông số kỹ thuật chủ yếu của tàu như sau:

_ Chiều dài thiết kế L = 38 (m)

_ Chiều rộng thiết kế B = 9.5 (m)

_ Chiều cao mạn D = 4.56 (m)

_ Chiều chìm d = 3.8 (m)

_ Hệ số béo thể tích CB = 0.52

_ Máy chính:

Công suất Ne = 1880 (CV)

Vòng quay n = 279 (vg/ph)

Vận tốc V = 12.00 (HL/h)

Phần I : GIỚI THIỆU CHUNG

Trong ngành đóng tàu thế giới hiện nay, người ta sử dụng ngày càng rộng rãi các thiết

bị lái xung kích để điều động tàu ở tốc độ nhỏ và ngay tại vị trí đỗ, đó là các thiết bị như thiết bị đẩy VS, thiết bị phụ, bánh lái chủ động, đạo lưu định hướng xoay: chúng cho phép tạo ra lực dạt ngay trên vỏ bao tàu

Trong số các thiết bị kể trên thì đạo lưu định hướng xoay là thiết bị lái xung kích rẻ nhất, đặc biệt đối với tàu hai chân vịt (có hai đạo lưu định hướng xoay độc lập, phối hợp hai đạo lưu có thể cho tàu chạy dạt ngang hoặc quay tàu tại chỗ)

Người ta phân loại đạo lưu theo các cách sau :

1 Theo đặc điểm kết cấu : có hai loại

_ Đạo lưu không có cánh giữ hướng _ Đạo lưu có cánh giữ hướng

Cánh giữ hướng cố định Cánh giữ hướng điều khiển được

2 Theo dạng kết cấu ổ đỡ : có hai loại

_ Đạo lưu có đế đỡ ở sống đuôi _ Đạo lưu treo

Đạo lưu định hướng xoay là vật thể thoát nước có tiết diện theo chiều dọc là profin khí động, mặt lồi quay về phía chân vịt, mép trước của profin đạo lưu được làm tròn để tăng diện tích cửa vào của đạo lưu Diện tích cửa vào của đạo lưu được lấy tăng lên một chút

so với diện tích tiết diện ngang nhỏ nhất tại vị trí đặt chân vịt

Tác dụng đặc biệt của đạo lưu định hướng xoay so với bánh lái là tạo ra lực thủy động có tác dụng chống lại sự bẻ lái, tạo lực lái, đảm bảo tính ăn lái của tàu và làm tăng lực đẩy của chân vịt trong ống đạo lưu nhờ tận dụng dòng chảy sau chân vịt trong ống gây tăng lực nâng tấm Khi chưa có cánh giữ hướng thì momen xoắn thủy động Ms = 0 (tâm áp lực thủy động nằm phía trước trục đạo lưu gây ra hiện tượng cướp lái)

Để khắc phục nhược điểm này thì tại mặt phẳng đối xứng ở phần đuôi sau chân vịt, người ta đặt thêm cánh giữ hướng Nó là vật thể dạng cánh thẳng đứng, thông thường có chiều cao bằng đường kính tiết diện cửa ra của đạo lưu, bố trí ngay sau ống, theo phương thẳng đứng, trùng mặt cắt dọc tàu Cánh giữ hướng không những nâng cao tính quay trở, tính giữ hướng của tàu khi chạy với vận tốc đủ lớn mà còn đảm bảo khả năng thao tác tàu ngay cả khi chạy ở vận tốc thấp

Đạo lưu định hướng xoay có thêm nhiệm vụ là bảo vệ chân vịt và làm tốt hơn sự làm việc của chân vịt khi tàu chuyển động trên sóng Hiệu suất của đạo lưu phụ thuộc khá lớn vào sự làm việc của chân vịt

Theo số liệu thống kê những tàu đã được đóng và khai thác, người ta thấy rằng: đạo lưu có ưu thế hơn hẳn so với bánh lái

Tuy nhiên đạo lưu định hướng xoay có những nhược điểm sau:

1 Thể tích chiếm chỗ của hệ chân vịt - đạo lưu lớn hơn hệ chân vịt - bánh lái (đường kính cửa vào của đạo lưu tối ưu lớn hơn đường kính tối ưu của chân vịt không đạo lưu khoảng 3 - 4 %, với cùng hệ số Bcv)

2 Kết cấu không chắc chắn bằng bánh lái nhiều chốt

3 Dễ làm kẹt chân vịt khi các ổ chặn của đạo lưu và trục lái bị mòn

4 Độ cứng thấp, dễ bị dao động cục bộ

5 Chế tạo khó hơn bánh lái, độ chính xác chế tạo và lắp ráp cao hơn bánh lái Chọn kiểu thiết bị lái là đạo lưu định hướng xoay có cánh giữ hướng cố định vì các ưu điểm của nó:

1 Đạo lưu có thể làm tăng hiệu suất đẩy của chân vịt lên 50% ở chế độ buộc và (20 - 30 )% ở chế độ khai

thác

2 Với các tàu có hệ số công suất của chân vịt Bcv/40, đạo lưu làm tăng hiệu suất đẩy của chân vịt (có thể lên tới 40%) Các tàu có hệ số lực đẩy của chân vịt cv/2.5 dùng đạo lưu chắc chắn có lợi vì tăng được hiệu suất đẩy của chân vịt

3 Hầu hết các tàu kéo hiện nay đều dùng đạo lưu định hướng xoay

4 Tàu có chiều chìm nhỏ, hoạt động ở vùng nước chật hẹp, chạy với tốc độ thấp nên cần có tính cơ động cao, dùng đạo lưu để tăng tính cơ động của tàu và phù hợp với tuyến hình vòm đuôi tàu

5 Đường kính tối ưu của chân vịt có đạo lưu giảm đi khoảng 10% so với đường kính tối ưu của chân vịt không đạo lưu

6 Thiết bị lái dùng đạo lưu tạo được lực nâng thủy động lớn hơn khoảng 40%

so với lực nâng của bánh lái có cùng diện tích hình chiếu đứng

7 Dễ tháo lắp chân vịt

8 Trọng lượng và giá thành hệ chân vịt - đạo lưu nhỏ hơn trọng lượng và giá thành hệ chân vịt - bánh lái

Phần II : TÍNH CHỌN KÍCH THƯỚC

I Xác định sức cản và đường kính chân vịt phù hợp với đạo lưu

1 Sức cản vỏ tàu ( theo phương pháp Papmel )

Theo sách "Sổ tay kỹ thuật đóng tàu thủy - tập 1 / trang 455, phương pháp

Papmel dựa vào nhiều thí nghiệm thử mô hình và thống kê hàng loạt các tàu đã khai thác thực tế, từ đó tác giả đưa ra công thức gần đúng tính công suất máy như sau :

V = CB L B d = 474.16 ( m3 ) : Thể tích phần chìm của tàu

L = 33.6 (m) : Chiều dài tàu ở đường nước thiết kế

VS ( hl / h ) : vận tốc giả thiết -1 hl/h = 0.5147 (m/s)

x = 1.05 : Hệ số phụ thuộc vào số dường trục chân vịt tàu, cho tàu 1 chân vịt

V (m/s) V's(hl/h) Cp N0(CV) R TD (kG)

2 Thiết kế chân vịt(Theo sách "Lý thuyết tàu-Động lực học tàu thủy/ trang 306)

Các hệ số dòng theo w’ và hệ số lực hút t’ khi áp dụng cho chân vịt trong ống

được tính theo công thức : (đối với tàu 2 chân vịt )

w’=(1.1÷1.2)w = 0.186 t’ = t

_ Hệ số dòng theo tàu : dùng công thức Keldvil ( ST / trang 511 )

đối với tàu 2 chân vịt : w = 1/3CB -0.01 = 0.157

_ Hệ số lực hút cho tàu : ( ST / trang 511 )

đối với tàu 2 chân vịt : t = 0.6w = 0.094 Chân vịt được chọn thuộc họ Kaplan , 4 cánh , nằm trong ống 19a

Công suất dẫn đến trục chân vịt được tính theo công thức :

PD = 0.86 PB = 0.861500 = 1290 (CV) Với Ne = 1500 (CV) , tra bảng chọn máy :

có kí hiệu là 6L21/31 với số vòng quay : n = 279 (vg/ph)

Vòng quay chân vịt khi làm việc trong hệ thống với vỏ tàu, máy chính được giảm 2%:

N = 0.98n = 0.98 x 279 = 273 (vg/ph)

Tần suất quay chân vịt : n = 4.56 (vg/ph)

Vận tốc tiến của chân vịt khi kéo : Va = Vs (1 – w’) ( hl / h )

Hệ số Bp :

 = 1.025 (kG / m3) : Trọng lượng riêng của nước biển

Để tránh sủi bọt cho cánh , tỷ lệ mặt đĩa chân vịt cần lớn hơn giá trị tối thiểu sau :

Đường kính chân vịt chọn sơ bộ :

Lấy : D = 0.6d = 2.016 (m)

pa = 10330 (kG/m2) : áp suất khí quyển , tính trên mặt thoáng

pd - áp suất hơi bảo hòa , chọn từ các bảng trong tài liệu tham khảo

T = 24C => pd = 240 (kG/m2)

Chiều chìm đến trục chân vịt (theo hình H.4.3 ( LTT / trang 221 ))

Hs = d - (D/2+0.2+0.2) = 1.952 (m) Sử dụng hệ số Bp để chọn opt , trên đồ thị chân vịt Ka-4.55 và Ka-4.70 theo

"Sổ tay kỹ thuật đóng tàu thủy – Tập 1" / trang 621,622

2

.75

76

D p

P N B

Bảng 1

TT Ký hiệu & Công thức Đơn

TT Ký hiệu & Công thức Đơn

n



Tra bảng ( LTT / trang 13 ) : nước biển ở T = 240C cĩ:

= 0,919 106 ( m2/s ) : độ nhớt động học

= 104,38 ( kg.s2/m4 ) : mật độ chất lỏng

Ta thấy giá trị n = 3.65 (v/s) trong Bảng 3 ứng với Vs = 12 (HL/h) ta sẽ cĩ các số liệu

tính tốn như sau :

II Xác định các thông số kỹ thuật của đạo lưu (STTBTT I / Trang 16 )

1 Đường kính trong nhỏ nhất của đạo lưu D H (mm)

DH = Dcv + 2.

Để tránh gây tổn thất chân vịt cần lấy : DH  1.02Dcv = 1914 (mm)

Dcv = 1877 (mm) : Đường kính chân vịt trong đạo lưu

5

Q n

=(0.0050.02)Dcv = ( 9 ÷ 38 ) (mm) : Khe hở nhỏ nhất giữa chân vịt và đạo lưu

Vì  15 (mm) nên chọn  = 15 (mm)

Vậy chọn : DH = 1907 (mm)

2 Chiều dài tương đối của đạo lưu l H (mm)

Với ống đạo lưu 19a thì : lH = lH / DH = 0.5

3 Chiều dài của đạo lưu l H (mm)

lH = lH x DH = 0.5 x 1907 = 953 (mm)

4 Hệ số cửa ra của đạo lưu  H (còn gọi là hệ số dãn)

Với lH = 0,5 thì bH = (1,1 ÷ 1,15), vì khi đó sẽ tạo được góc côn trung bình 8 0 ÷ 90 (ở phần đuôi đạo lưu, do đó sẽ đảm bảo được sự chảy vòng đều đặn ở vùng đuôi tàu khi tàu chạy tiến Đạo lưu có hiệu quả nhất khi H = 1.15 Nhưng do bề mặt phía trong của đạo lưu có độ nhám tương đối nên nó tạo ra sự phá hoại dòng bao Vì vậy để loại bỏ hiện tượng này,

ta lấy : H = 1,12

5 Đường kính cửa ra của đạo lưu D r (mm)

Ta có :

(mm2) : Diện tích cửa ra của đạo lưu

(mm2) : Diện tích mặt cắt của đạo lưu tại mặt phẳng chân vịt

Dr (mm) : Đường kính cửa ra của đạo lưu

DH (mm) : Đường kính trong nhỏ nhất tại mặt phẳng chân vịt

6 Hệ số cửa vào của đạo lưu  H ( còn gọi là hệ số thắt )

Để nhận được lực đẩy chân vịt lớn nhất ở chế độ định mức và sử dụng toàn bộ công suất của động cơ thì th nên lấy phụ thuộc hệ số tải của chân vịt Khi đó :

Trong đó : : Hệ số tải của chân vịt đạo lưu ứng với lực đẩy chân vịt lớn nhất

2 2

H r

H

r H

D

D A

4

r r

D



)5,12,1(

213

.211

H th

(mm2) : Diện tích cửa vào của đạo lưu

(mm2) : Diện tích mặt cắt của đạo lưu tại mặt phẳng chân vịt

DH (mm) : Đường kính trong nhỏ nhất tại mặt phẳng chân vịt

DV (mm) : Đường kính cửa vào của đạo lưu

8 Vị trí đặt trục của đạo lưu x (mm)

Vị trí đường tâm trục đạo lưu được xác định bằng khoảng cách từ đường tâm trục đạo lưu đến mép trước của đạo lưu

Khi đó giá trị momen trên trục đạo lưu khi tàu chạy tiến hay lùi là như nhau

Với đạo lưu có cánh giữ hướng thì ta chọn: x = (0,43 ÷ 0,44)x 953 = ( 410 ÷ 420 )

Vậy chọn : x = 420 mm

9 Chiều dày tương đối của đạo lưu (mm)

Chiều dày tương đối đạo lưu thay đổi trong giới hạn rộng, thông thường để đảm bảo độ bền cho đạo lưu thì lấy :

Với ống đạo lưu 19a thì :

10 Khoảng cách giữa mép trước của cánh giữ hướng tới trục quay của đạo lưu

H V H

V H

D

D A





H b





0,125

H b

11 Kích thước của cánh giữ hướng

Bằng việc thử các mô hình đạo lưu định hướng xoay, người ta nhận thấy kích thước cánh giữ hướng không ảnh hưởng đến tốc độ quay vòng và bán kính lượn vòng

Cánh giữ hướng có tác dụng ở chỗ là lực phát sinh trên cánh giữ hướng tạo ra mômen thuỷ động dương làm cân bằng với mômen thuỷ động âm khi tàu chạy tiến, do đó làm tăng tính ăn lái của đạo lưu

Trong khi thử nghiệm các tàu được trang bị đạo lưu có cánh giữ hướng, người ta thấy rằng nếu tàu chuyển động trên tuyến thẳng thì phải bẻ lái tàu 1015 lần/phút với đạo lưu không có cánh giữ hướng và 12 lần /phút với đạo lưu có cánh giữ hướng

Sử dụng cánh giữ hướng có nhược điểm là tạo ra mômen trên trục lái tăng lên 3-4 lần,

do đó tạo ra sự khác biệt khá lớn về trị số mômen trên trục lái khi tàu chạy tiến và lùi, dẫn đến tăng công suất cần thiết của máy lái Như vậy, phần lớn thời gian hoạt động của máy lái sẽ làm việc ở chế độ tải lớn

Để khắc phục nhược điểm này thì thường lấy chiều rộng tương đối của cánh giữ hướng:

bc = 0.550.65

Chiều rộng của cánh giữ hướng : bc = bc x lH

bc = (0.550.65) x 953 = (524 ÷ 620 ) (mm)

 Ta chọn: bc = 600 (mm)

Độ dang của cánh giữ hướng :

Prôfin thoát nước của cánh giữ hướng có chiều dày tương đối : t = 15%

Chiều dày tương đối của prôfin cánh giữ hướng :

t = t / bc = 0,15 => t = 0,15 x 600 = 90 mm

III Xác định loại prôfin của đạo lưu

Tọa độ mặt cắt dọc ống đạo lưu 19a tra theo Bảng 1-12, Sổ tay thiết bị tàu thủy - Tập 1 /

trang 31, có các thông số :

_ Chiều dài đạo lưu : lH = 953 mm

_ Đường kính trong nhỏ nhất của đạo lưu : DH = 1907 mm

_ Đường kính cửa vào của đạo lưu : Dv = 2174 mm

_ Đường kính cửa ra của đạo lưu : Dr = 2018 mm

_ Khoảng cách từ mép trước của đạo lưu tới trục quay của đạo lưu : xd = 420 mm

c

c

h b

Phần III : TÍNH LỰC VÀ MOMEN THỦY ĐỘNG

I Tính theo lý thuyết ( Sổ tay thiết bị tàu thủy - tập 1 / trang 45 )

A- Trường hợp tàu chạy tiến

1 Xác định hệ số tải của chân vịt và hệ số tốc độ kích thích chiều trục của chânvịt trong ống đạo lưu

a Tốc độ dòng nước chảy vào chân vịt V c

Trong đó : Vs = 12 (hl/h) : Vận tốc tàu

w = 0,168 - Hệ số dòng theo có kể đến ảnh hưởng của đạo lưu

b Hệ số tải của đạo lưu B

Trong đó : Pe = 18223 (kG) : Lực đẩy có ích của hệ chân vịt đạo lưu

t = 0.094 : Hệ số lực hút có kể đến ảnh hưởng của đạo lưu

x = 2 : Số chân vịt

Vc = 5,14 (m/s) : Tốc độ dòng nước chảy vào chân vịt

Fcv : Diện tích đường tròn bao quanh chân vịt

Tra bảng ( LTT / trang 13 ) : với nước biển ở T = 24oC cĩ:

 = 0,919.106 ( m2/s ) : độ nhớt động học

 = 104,38 ( kg.s2/m4 ) : mật độ chất lỏng

c Hệ số tải của chân vịt trong đạo lưu s B

tH : Hệ số lực hút , tra đồ thị hình 1.27 (Sổ tay thiết bị tàu thủy-tập 1 / trang 49)

B B

cv CV

D

2.171

B cv

H t

2 Xđ lực thủy động trên hệ đạo lưu cánh giữ hướng và momen trên trục quay

a Tính lực và momen xoắn thủy động trên đạo lưu không kể đến cánh giữ hướng

p(rad) 0.087 0.175 0.262 0.349 0.436 0.524 0.611 Cp0 0.200 0.210 0.220 0.240 0.250 0.260 0.280

a -0.230 -0.200 -0.150 0.000 0.050 0.100 0.150

b 2.350 2.260 2.170 2.086 2.017 1.983 1.910

CyH 0.27 0.55 0.82 1.10 1.37 1.64 1.92 CxH 0.02 0.06 0.13 0.22 0.34 0.48 0.66 CpH 0.08 0.10 0.11 0.15 0.18 0.21 0.25 CmH -0.10 -0.19 -0.27 -0.31 -0.36 -0.38 -0.37

-Vc = 5,14 (m/s) : Vận tốc của tàu khi chạy tiến

-SH : Diện tích sử dụng bề mặt có hiệu quả của đạo lưu và được tính như sau :

H c nH

-KS = 0,8 ÷ 0,9 : Hệ số biểu thị quan hệ giữa bề mặt sử dụng thực tế của đạo lưu so với toàn bộ bề mặt tính toán.Chọn KS = 0,85

-DTB = ( Dv + Dr ) / 2 = 2,096 m : Đường kính tính toán trung bình của đạo lưu

-lH = 0.953 m : Chiều dài của đạo lưu

- = 104,38 ( kg.s2/m4 ) : mật độ chất lỏng

Lực và momen thủy động xuất hiện trên đạo lưu khi ta bẻ lái một góc p dựa vào các hệ số không thứ nguyên CxH , CyH , CmH , phụ thuộc vào góc bẻ lái p ; được tính gần đúng

theo các công thức cho trong Sổ tay thiết bị tàu thủy–tập 1 / trang 40

Trong đó CyH được tính theo các công thức Prandt :

Hệ số lực dọc :

Với : Cx0 = 0.0065 : Trị số nhỏ nhất của hệ số Cx , đối với đạo lưu có cánh dẫn hướng cĩ profin 0015

Hệ số tâm áp lực : CpH = Cp0 ( a + bk ) [( -0.37 + 1.78p ) + ( 1.64 - 2.12p ) lH ]

Cp0 : Hệ số tâm áp lực của đạo lưu gốc , tra đồ thị Hình 1.26 (Sổ tay thiết bị tàu

thủy–tập 1 / trang 48)

a, b : Các hệ số kinh nghiệm , tra đồ thị Hình 1.26 (Sổ tay thiết bị tàu thủy–tập 1 /

trang 48)

Với : k = x = x / lH = 0.44 : Hệ số cân bằng của đạo lưu

b Tính lực thủy động trên cánh giữ hướng và momen thủy động trên trục đạo lưu

Đồ thị thực nghiệm chỉ đưa ra cho cánh giữ hướng NACA 0012 của tàu cỡ lớn (chiều dài L > 90 m) Đối với tàu cỡ nhỏ (chiều dài L < 90 m) thì sử dụng NACA 0015 Trong trường hợp sử dụng profin và độ dang cánh giữ hướng khác với giá trị trong đồ thị thì phải tính

chuyển qua bánh lái có độ dang = 6

Các hệ số thủy động lực của prôfin đối xứng NACA 0015 ứng với 1 = 6 được tra trong

Bảng 11-3 / Sổ tay kỹ thuật đóng tàu thủy - tập 1 / trang 705 :

221

C

D l



c c XC

Với cánh giữ hướng cố định , khi bẻ lái một góc p thì góc lệch giữa phương của cánh giữ hướng và mặt phẳng đối xứng là  = p - c , còn được gọi là góc tấn của dòng nước đến cánh chân vịt

: Gĩc nghiêng của dịng nước chảy ra sau đạo lưu

Vs : Tốc độ của dịng nước chảy ra rừ đạo lưu

Pxc : Lực cản theo phương dòng chảy đến cánh giữ hướng Pyc : Lực dạt theo phương vuông góc với dòng chảy Pnc : Lực pháp tuyến

Mc : Momen thủy động đối với trục lái

: Vận tốc của dòng nước chảy đến cánh giữ hướng

Fc = hc bc = 1.21 (m2) : Diện tích cánh giữ hướng

c Lực và momen thủy động của hệ đạo lưu cánh giữ hướng

.57,3

H TB

s

H H

D l C

B S

B- Trường hợp tàu chạy lùi

1 Xác định hệ số tải của chân vịt và hệ số tốc độ kích thích chiều trục của chânvịt trong ống đạo lưu

a Tốc độ dòng nước chảy vào chân vịt V c

Trong đó : VS =12 hl/h : Vận tốc tàu

 = 0.7 - 0.75 chọn :  = 0,75

0,5147 4.63( / )

b Hệ số tải của đạo lưu B

c Hệ số tải của chân vịt trong đạo lưu s B

tH : Hệ số lực hút , tra đồ thị hình 1.27 (Sổ tay thiết bị tàu thủy-tập 1 / trang 49) với H = 1.3 , B = 3.2 thì ta được : tH = -0.23

d Hệ số tốc độ kích thích chiều trục a

2 Xđ lực thủy động trên hệ đạo lưu cánh giữ hướng và momen trên trục quay

a Tính lực và momen xoắn thủy động trên đạo lưu không kể đến cánh giữ hướng

2

3.22

B B

B cv

H t

21

.2

21

.2

M  C V S l

Với cánh giữ hướng cố định , khi bẻ lái một góc αp thì góc lệch giữa phương của cánh giữ hướng và mặt phẳng đối xứng là  = p - c , còn được gọi là góc tấn của dòng nước đến cánh chân vịt

: Góc nghiêng của dòng nước chảy ra sau đạo lưu

Vs : Tốc độ của dòng nước chảy ra từ đạo lưu

’H : Hệ số loe khi tàu chạy lùi :

Pxc : Lực cản theo phương dòng chảy đến cánh giữ hướng

Pyc : Lực dạt theo phương vuông góc với dòng chảy

V

V cl  el Sl

2 2

3,

57

s H H

H TB yH c

V D

l D C

Msc : Momen thủy động đối với trục lái

Fc = hc bc = 1,21 (m2) : Diện tích cánh giữ hướng

: Vận tốc của dòng nước chảy đến cánh giữ hướng

K = 0.95 : Hệ số tính đến độ lớn của tốc độ kích thích chiều trục

Ve = 4.63 (m/s) : Vận tốc của tàu khi chạy lùi

Vsl = (0,7 ÷ 0,75) Vs Ta chọn: Vsl = 0,75 Vs = 1,43 (m/s)

c Lực và momen thủy động của hệ đạo lưu cánh giữ hướng

II Tính theo quy phạm

(Qui phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép – Phần 2B : Kết cấu thân tàu và trang thiết bị – Tàu dài từ 20 mét đến dưới 90 mét – TCVN 6259 – 2B : 2003 / trang 115 )

A - Trường hợp tàu chạy tiến

1 Lực tác dụng lên đạo lưu

FRH = K1.K2.K3.132.A.V2 = 104967 (N) = 10711 (kG) Trong đó : A = SH = 5.33 (m2) : Diện tích đạo lưu

V = 12 hl/h : Tốc độ của tàu

: Hệ số phụ thuộc hình dạng của đạo lưu

Với : h = Dtb = 2.096 (m) : Đường kính trung bình của đạo lưu

At = SH = 5.33 (m2) : Diện tích đạo lưu

K2 = 1.1 : Hệ số phụ thuộc kiểu profin của đạo lưu (profin phẳng)

M'  c  

K V V

V cl  el Sl

1

20.943

K    

20,82

t

h A