TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHÂN VỊT

Mục đích: Bài tập này giúp cho sinh viên bước đầu làm quen với chân vịt của tàu,đây làmột bộ phận không thể thiếu của tàu.. Sử dụng các phương pháp tính để tính toánthiết kế chân vịt phù

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHÂN VỊT I.Mục đích và yêu cầu của bài tập:

I.1 Mục đích:

Bài tập này giúp cho sinh viên bước đầu làm quen với chân vịt của tàu,đây làmột bộ phận không thể thiếu của tàu Sử dụng các phương pháp tính để tính toánthiết kế chân vịt phù hợp với con tàu của mình

I.2 Yu cầu:

- Phân tích và áp dụng phương pháp tính phù hợp để thiết kế chân vịt phù hợpvới máy và chân vịt với hiệu suất lm việc l cao nhất

II Lựa chọn phương án:

Trong thực tế hiện nay thường sử dụng các phương pháp thiết kế chânvịt,có thể chia làm 3 nhóm như sau:

Nhĩm thứ nhất:

Nhóm này bao gồm các phương pháp tính chân vịt dựa vào các hệ thức sốhọc,các hệ số lấy từ kết quả thí nghiệm tu thật,từ thí nghiệm mơ hình hoặc cccơng thức kinh nghiệm.Phương pháp này ít sử dụng vì dựa trn cơ sở lý luận ítchính xc v khơng thật chặt chẽ,thường chỉ dùng ở giai đoạn thiết kế sơ bộ khichưa đủ số liệu cần thiết hoặc trong trường hợp không thể áp dụng các phươngpháp khác,ví dụ trường hợp thiết kế chân vịt cánh rộng

Nhĩm thứ hai:

Nhóm này bao gồm các phương pháp tính chân vịt dựa vào lý thuyết vịngxốy,trn cơ sở sử dụng các hệ số nâng và hệ số sức cản có trong các hàm thủyđộng học của lực nâng.Do tính toán phức tạp,lại phải trải qua nhiều bước tínhtrung gian nên trong thực tế phương pháp này cũng ít được sử dụng

Nhĩm thứ ba:

Nhóm này bao gồm các phương pháp thiết kế chân vịt dựa trên cơ sở những mẫu

có sẵn theo các đồ thị thực nghiệm,xây dựng từ kết quả thí nghiệm hàng loạt môhình trong bể thử.Phương pháp này cịn gọi l phương pháp thiết kế theo đồ thị vàhiện được sử dụng rộng ri do đơn giản,nhanh chóng cho kết quả khá chính xáckhi tính các yếu tố cơ bản của chân vịt.Tuy nhiên tính theo phương án này cónhược điểm chính là khi thiết kế chân vịt có lợi nhất cho điều kiện này thì cĩ thểkhơng cĩ lợi nhất khi chn vịt lm việc trong điều kiện khác

Trong thực tế hiện nay thường thiết kế chân vịt dựa theo các đồ thị:

- Đồ thị Papmen được dùng chính thức tại Nga và nhiều nước khác,trong đó cónước ta do có ưu điểm là đơn giản,đảm bảo độ chính xác cần thiết và nhất là chophép lựa chọn đươc chân vịt tối ưu chỉ sau một lần chọn

-Đồ thị Taylor Bp- được sử dụng ở hầu hết các nước

-Đồ thị dạng ư-ì thuận lợi cho việc đánh giá các tính năng chân vịt

III Thực hiện

D = (m)

Vp =Vt = (hl/h)

P = R (KG)Cch lm:

Ta cĩ: D = (m) → Kđ = Vp D = Tra từ hình 8.36:Cc đồ thị thiết kế chân vịt của papmen ta tìm được các giá trịK1 và p Với cc gi trị l: K1 = ; p = (m) => nopt = Vp/( p D) =

Tra từ hình 8.36:Cc đồ thị thiết kế chân vịt của papmen ta tìm được các giá trịcịn lại Ta cĩ:

H/D = ;çmax =

LỜI MỞ ĐẦU Cùng với sự phát triển chung của cả nước , ngành đóng tàu có vai trò rất quan

trọng trong sự phát triển kinh tế đất nước,nước ta nằm trong khu vực kinh tếnăng động trong tương lai nước ta sẽ trở thành nước đứng đầu về ngành đóngtàu ở Đông nam á,và thực tế ngành đóng tàu đã góp một phần không nhỏ vàonền kinh tế quốc dân

Ơ việt nam hiện nay ngành đóng tàu đang phát triển và trong tương lai nó trởthành một trong những ngành phát triển nhất và trở thành một ngành côngnghiệp mũi nhọn để phát triển đất nước chủ trương đánh bắt xa bờ của nhà nước

ta đã và đang tạo cơ hội tốt cho sự phát triển của ngành

lý thuyết tàu là môn học cơ sở cho việc tính toán và thiết kế tàu Hơn nữa nó làbước đầu tiên sinh viên được làm quen với những từ ngữ, thuật ngữ, cũng nhưkiến thức của chuyên ngành do vậy không tránh khỏi những sai sót Nhưng được

sự hướng dẫn tận tình của thầy Trần Gia Thái cùng với sự nỗ lực của bản thân

Để học tốt môn học này phải hoàn thành các bài tập cơ tập của môn học

Trong khi tính toán thiết kế không thể tránh những sai sót, vì bài tập lớn này làbài tập đầu tiên em thiết kế tàu, và đây cũng là bài tập đầu tiên em tiếp xúc vớimôn học ny

Bài tập lớn của em có gì sai sót mong thầy giúp đỡ em để hoàn thành bài tập lớnnày

Em xin chân thành cảm ơn!

Gi trị: y³

Ym+Yđ i² i²(Ym+Yđ)

2

10 3

2 1 0

y y y

y y y y

2 5

5

4

3

2

1 0

10 0 10

2 1 0

0 10

0 10 1

9 2

8 3

7 4

6 5

y y

y y

y y

y y y

y y

y y

y y

y y

− +

− +

− +

− +

∆

=

=

2 / 298 0 407 12

) 2 / ) 298 0 (

5 884 3 ( 38 1

1 1

1 1

S S

xf s X

S

S T

−

∆

= 0,2 (m)

-Mômen quán tính của diện tích mặt đường nước đối với trục x:

3 0

3 10 3 10

3 9

3 2

3 1

3 0 2

2 1

y y y y y

y y

L dx

y I

L

L x

=(2.1.38/3)(38.312-0.026/2) = 32.235 (m 4 )

- Bán kính tâm ổn định ngang:

1

1 1

+ + +

2

5 ) (

5

) (

1 0 2

2 0 10

2 4

2 5 3 2

= 2.1.38.(44.872 – 0.65/2) = 122.950 (m 4 ).

-Mômen quán tính mặt đường nước đối với trục ngang của trọng tâm mặt đường nước:

2 1 1 1

1 1

22 , 25

=0,77

Hệ số diện tích mặt cắt ngang giữa tu β :

1 1

1 1

T B

ω

35 0 428 , 3

516 , 0

=0,5

Hệ số thể tích chiếm nước δ :

i i i

i i

T B L

Ym-Yđ Gi trịi: i.(Ym-Yđ)

Gi trị: y³

Ym+Yđ i² i²(Ym+Yđ)

DIỆN TÍCH ĐƯỜNG NƯỚC 2

2

10 3

2 1 0

y y y

y y y y

=2.1,38(16,014-0,66/2) = 43,591 (m 2 )

-THỂ TÍCH ĐƯỜNG NƯỚC V V 2 = ∆T.(S 1 +S 2 - (S 1 +S 2 )/2) =0,2 (25,22+43,591)/2= 12,08 (m 3 ).

2 5

5

4

3

2

1 0

10 0 10 2

1 0

0 10

0 10 1

9 2

8 3

7 4

6 5

y y y

y y y

y y

y y y

y y

y y

y y

y y

− +

− +

− +

− +

∆

=

=

2 / 66 0 014 16

) 2 / 66 0 5 409 6 ( 38 1

2 2 1 1 2 2 1 1

S S S S

X S X S X S X

F f

2 / 1

2 / 2 2

S S S

S

S S S T

+

− +

− +

∆

= 0.278 (m) -Mômen quán tính của diện tích mặt đường nước đối với trục x:

3 0

3 10 3 10

3 9

3 2

3 1

3 0 2

2 2

y y y y y

y y

L dx

y I

L

L x

=(2.1,38/3)(48,043-0,144) = 44,067 (m 4 )

- Bán kính tâm ổn định ngang:

2

2 2

V

I

r = x = 3.65 (m) -Momen quán tính của diện tích mặt đường nước đối với trục y:

2

5 ) (

5

) (

1 0 2

2 0 10

2 4

2 5 3 2

= 2.1,38 3 (7,417 – 8,25) = 330,512 (m 4 ).

-Mômen quán tính mặt đường nước đối với trục ngang của trọng tâm mặt đường nước:

2 2 2 2

2 2

519 , 43

=0,87

Hệ số diện tích mặt cắt ngang giữa tu β :

2 2

2 2

T B

ω

4 , 0 019 , 2 2

26 , 1

=0,858

Hệ số thể tích chiếm nước δ :

2 2 2

2 2

T B L

V

=

4 , 0 019 , 2 2 396 , 12

08 , 12

Ym+Yđ i² i²(Ym+Yđ)

2

10 3

2 1 0

y y y

y y y y

=2.1,38(19,342 – 1,051/2) = 51,934 (m 2 )

-THỂ TÍCH ĐƯỜNG NƯỚC V : V 3 = ∆T[S 1 +S 2 +S 3 -( S 1 + S 3 )/2]

= 0.35[25,22+43,591+51,934 - (25,22+51,934)/2] = 28,76 (m 3 ).

-Tính trọng lượng tàu D: D = γ : V 3 =1,025 16,42 = 29,48 (m 3 ).

- Tính tọa độ trọng taâm mặt dường nước Xf :

2

2 5

5

4

3

2

1 0

10 0 10

2 1 0

0 10

0 10 1

9 2

8 3

7 4

6 5

y y y

y y y

y y

y y y

y y

y y

y y

y y

L

X f

+

− + + + +

− +

− +

− +

− +

∆

=

=

2 / 051 , 1 342 , 19

) 2 / 051 , 1 5 776 , 3 ( 38 , 1

+

− +

3 3 1 1 3 3 2 2 1 1

S S S S S

X S X S X S X S X

F F

2 / 1

2 / 3 3 2

S S S

S S

S S S S T

+

− + +

− + +

∆

= 0,46 (m) -Mômen quán tính của diện tích mặt đường nước đối với trục x:

3 0

3 10 3 10

3 9

3 2

3 1

3 0 2

2 3

y y y y y

y y

L dx

y I

L

L x

=(2.1,38/3)(63,654 - 1,051 3 /2) = 58,028 (m 4 )

- Bán kính tâm ổn định ngang:

3

3 3

2

5 ) (

5

) (

1 0 2

2 0 10

2 4

2 5 3 2

= 2.1,38 3 (116,856 – 13,138) = 545,159 (m 4 ).

-Mômen quán tính mặt đường nước đối với trục ngang của trọng tâm mặt đường nước:

2 3 3 3

- Bán kính tâm ổn định dọc:

3

3 3

3 3

934 , 51

= 0,86

Hệ số diện tích mặt cắt ngang giữa tu β :

3 3

3 3

T B

ω

6 , 0 145 , 2 2

482 , 1

= 0,576

Hệ số thể tích chiếm nước δ :

3 3 3

3 3

T B L

V

=

6 , 0 03 , 14 145 , 2 2

42 , 16

Ym+Yđ i² i²(Ym+Yđ)

2

10 3

2 1 0

y y y

y y y y

=2.1,38.(22,95- (1,474+1,829)/2) = 58,784 (m 2 )

-THỂ TÍCH ĐƯỜNG NƯỚC V : V 4 = ∆T[S 1 +S 2 +S 3 +S 4 -( S 1 + S 4 )/2]

= 0,35[25,22+43,91+51,934 +58,784 - (25,22+58,784)/2] = 48,11 (m 3 ).

-Tính trọng lượng tàu D: D = γ : V4 =1,025 48,11 = 49,31 (m 3 ).

- Tính tọa độ trọng tâm mặt dường nước Xf :

( ) ( ) ( ) ( ) ( )

2

2 5

5

4

3

2

1 0

10 0 10

2 1 0

0 10

0 10 1

9 2

8 3

7 4

6 5

y y y

y y y

y y

y y y

y y

y y

y y

y y

L

X f

+

− + + + +

− +

− +

− +

− +

∆

=

=

2 / ) 474 , 1 829 , 1 ( 95 , 22

) 2 / ) 829 , 1 474 , 1 (

5 024 , 4 ( 38 , 1

+

− +

4 4 1 1 4 4 3 3 2 2 1 1

S S S S S S

X S X S X S X S X S X

F F

F f

2 / 1

2 / 4 4 3 2

S S S

S S S

S S S S S T

+

− + + +

− + + +

∆

= 0,61 (m) -Mômen quán tính của diện tích mặt đường nước đối với trục x:

3 0

3 10 3 10

3 9

3 2

3 1

3 0 2

2 3

y y y y y

y y

L dx

y I

L

L x

=(2.1,38/3)(76,108 - (3,203+6,118)/2) = 65,730 (m 4 )

- Bán kính tâm ổn định ngang:

4

4 3

2

5 ) (

5

) (

1 0 2

2 0 10

2 4

2 5 3 2

4 4

784 , 58

=0,868

Hệ số diện tích mặt cắt ngang giữa tu β :

4 4

4 4

T B

ω

8 , 0 221 , 2 2

317 , 2

= 0,652

Hệ số thể tích chiếm nước δ :

4 4 4

4 4

T B L

V

=

8 , 0 221 , 2 2 249 , 15

491 , 27

Yđ)

i.(Ym-Gi trị: y³

Ym+Yđ i² i²(Ym+Yđ)

2

10 3

2 1 0

y y y

y y y y

=2.1,38.(24,068 - (1,902+2,312)/2) = 60,612 (m 2 )

-THỂ TÍCH ĐƯỜNG NƯỚC V : V 5 = ∆T[S 1 +S 2 +S 3 +S 4 +S 5 -( S 1 + S 5 )/2]

= 0,2.[25,22+43,591+51,934 +58,784 - (25,22+58,784)/2] = 89,58 (m 3 ).

2 5

5

4

3

2

1 0

10 0 10

2 1 0

0 10

0 10 1

9 2

8 3

7 4

6 5

y y y

y y y

y y

y y y

y y

y y

y y

y y

L

X f

+

− + + + +

− +

− +

− +

− +

∆

=

=

2 / ) 474 , 1 829 , 1 ( 95 , 22

) 2 / ) 829 , 1 474 , 1 (

5 024 , 4 ( 38 , 1

+

− +

+ +

5 5 1 1 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1

S S S S S S S

X S X S X S X S X S X S X

F F

F F

f

= 0,06 (m)

-Tính cao độ tâm nổi Zc:

Z c = [ ]

5 5 4 3 2 1

2 / 1

2 / 5 5 4 3 2

S S S

S S S S

S S S S S S T

+

− + + + +

− + + + +

3 0

3 10 3 10

3 9

3 2

3 1

3 0 2

2 5

y y y y y

y y

L dx

y I

L

L x

+ + +

2

5 ) (

5

) (

1 0 2

2 0 10

2 4

2 5 3 2

5 5

612 , 60

=0,86

Hệ số diện tích mặt cắt ngang giữa tu β :

5 5

5 5

T B

ω

β = =3 , 198 / 2 2 , 242 1=0,78

Hệ số thể tích chiếm nước δ :

5 5 5

5 5

T B L

V

=

1 242 , 2 2 608 , 15

19 , 51

=0,77

XÂY DỰNG ĐỒ THỊ BOONG JEAN

k i

y y y T

0

0

2 2

Cao độ trọng tâm diện tích mặt cắt ngang Z ω được tính theo công thức:

y y

k iy T ydz

zdz y M

Bảng tính cho sườn số 1 Nửa

Từng cặp tổng Diện tích Tay

của cột [2] cộng (m 2 )= địn

của cột [6]

cộng M 0y =

y i (m)

vo từ trn xuống ∆T.[3]

vo từ trn xuống ∆T 2 [7]

Bảng tính cho sườn số 3

Nửa

Từng cặp tổng Diện tích Tay

bảng tính cho sườn số 5 Nửa Từng cặp tổng Diện tích Tay

Bảng tính cho sườn số 7

Nửa Từng cặptổng Diện tích Tay

[2].[5]

Từng cặp tổng Mơmen TT

chiều rộng

của cột [2]

cộng (m 2 )= địn

của cột [6] cộng M 0y =

y i (m)

vo từ trn xuống ∆T.[3]

vo từ trn xuống ∆T 2 [7]

TT chiềurộng của cột [2]cộng (m 2 )= địn [6] cộngcủa cột M 0y =

y i (m) vo từ trnxuống ∆T.[3]

vo từ trn xuống ∆T 2 [7]

Bảng tính cho sườn số 9 Nửa Từng cặp tổng Diện tích Tay

[2].[5]

Từng cặp tổng Mơmen TT

chiều rộng của cột [2] cộng (m 2 )= địn của cột [6] cộng M 0y =

[2].[5]

Từng cặp tổng Mơmen TT

chiều rộng của cột [2] cộng (m 2 )= địn

TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH CỦA TÀU

Tính toán ,kiểm tra ổn định cua tàu kéo 280CV Đối với tàu đang tính ta có:

-chiều dài dường nước thiết kế:Ltk = 13,8 m

- chiều rộng đường nước thiết kế : Btk= 4,5 m -Chiều chìm trung bình : T = 1 m

+ α

α

H

T B

H L

B L

zco = 1 0 , 59 ( )

6 , 0 86 , 0

86 ,

0

m

=

× +

2 2

) 2

)(

1 (

25 , 0

α

αδ

δ α

− α α +

H k

) 2

)(

1 (

25 , 0

1 2

2 c 2

yc90 = 2 , 92 ( )

8 , 13

5 , 4 8 , 13 1

8 , 1 1

, 1 ) 6 , 0 86 , 0 2 ( ) 86 , 0 1 (

86 , 0 25 ,

86 , 0 2 86

, 0

6 , 0 2 2

zc90 = kcα H

δδ

+ α

+ α

B

H L

B L

kc

*) zc90= 1 , 05 1 , 8 1 , 27 ( )

6 , 0 86 , 0

86 ,

*) ro = kr

T

B 12

2 2

α

T

H H

B L

B 12

2

r0 = 0 , 158 ( )

1 8 , 13

5 ,

4 6 , 0 12

86 , 0 05 , 1

2 2

co 90

59 , 0 27 ,

Đối với tàu hàng

Bảng tính giá trị cánh tay địn ổn định tàu

Gĩcnghing(độ)

) 1 )(cos

( cos

) (

Gĩc nghing (độ)

0,3

3 2

Ld [m]

Lhp [m]

4

1.5 2.5 3.5

I.Mục đích và yêu cầu của bài tập:

I.1 Mục đích:

Bi tập này giúp cho sinh viên bước đầu làm quen với việc tính tốn sức cảncủa tu Nĩ sẽ là tiền đề để giải quyết các bài toán sức cản trong thực tế nhằmnâng cao tốc độ của tàu

R=0 , 17 1 , 825 1 , 45 24 5 / 2 V4

T

B V

- D, lượng chiếm nước(m)

II.2 Phương php Taylor

Thể hiện kết quả của những lần khảo st mơ hình (120 mơ hình) biến đổi có hệthống hình dng Mỗi mơ hình cĩ 2 chiều chìm tương ứng các tỉ số

B/T= 2,25 v B/T= 3,75 Kết quả khảo sát thu được trị số sức cản dư Taylor thiết lập đồ thị sức cản dưđơn vị tức là tỉ số sức cản dư và lượng chiếm nước những đồ thị được xây dựngcho 2 Seri B/T=2,25 và B/T=3,75 mỗi đường cong tương ứng số Fr (Fround)nhất định Hệ trục của đồ thị Taylor lấy hệ số thân tàu ở dạng D/(0,01L)3 ở trụctung v hệ số bo dọc ϕ ở trục hoành , số Fr trong khoảng (0,1785- 0,2678) ‘đ

chuyển sang hệ m do Kranz)Trên cơ sở đồ thị chúng ta có thể xác định được sức cản của tàu đồng dạng hìnhhọc gần đúng nào đó khi hình dng cĩ hơi khác một tí nhưng vẫn giữ số Fr hệ sốmảnh, hệ số béo dọc ϕ và tỉ số B/T sức cản này đọc đồ thị sức cản dư đơn vị r j

và nhân với lượng chiếm nước D

Rr = r j D (KG)

Khi tỉ số B/T của tu tính tốn sai khc với B/T chuẩn của Taylor tì trị số r j phảiđược nội suy hay ngoại suy tuyến tính riieng giữa 2 giá trị B/T=2,25 và B/T=

-D: Lượng chiếm nước của tàu: D=41,413(tấn)

S: Diện tích mặt tiếp nước: S= 60,612 (m2)

p dụng cơng thức tính sức cản của viện thiết kế tu sơng Lningrad :

Ta thu được: R=10,3.V1,825+7,6V4

Ta cĩ bảng gi trị sức cản v cơng suất theo vận tốc

đạilượng

vậntốc

vậntốc sức cản

Cơng suất cĩích

Công suấtđộng cơ

Ta xây dựng được đồ thị sức cản và công suất theo vận tốc

B tính theo phương pháp TaylorĐối với tàu đang tính ta có:

+Với: Cmst= k.Cmstp +∆C bm Cmstp= ( )2

2 log

75 , 0

ρ

KG 458.310 534.293

615.18

4 765.755 796.6769

sức cảntồn phần R = Rr+Rf KG 481.710 553.959

638.60

3 794.283 838.75510

công suấtđộng cơ Ne= 0 , 5

EHS

ml 53.248 66.414 82.376 114.656 123.621

nội suy ta được k= 1,053

ta cĩ : = 3 , 7

T

B

; ( )3 10 , 9 103

01 ,

L D

Ta xây dựng được đồ thị công suất và sức cả theo vận tốc

Dựa vào đồ thị ta có -Vận tốc tu : V= 275 5 , 5 ( / )

1

-Công suất động cơ: Ne = 167 114 , 5 ( )

456 , 1

1

ml

=