THIẾT kế sơ bộ CHÂN vịt

I.

THIẾT KẾ SƠ BỘ CHÂN VỊT

1. Vật liệu
Theo QCVN 72:2013/BGTVT, Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về quy
phạm phân cấp và đóng phương tiện thủy nội địa, chọn vật liệu làm
chân vịt là hợp kim đồng thau HBsCl

2. Số cánh chân vịt
Chọn chân vịt kiêu Warggenigen serie B vì đây là mẫu chân vịt đã thử
nghiệm thành công và phù hợp với nhiều loại tàu.
Số cánh: Z = 4 cánh.

3. Xác định sơ bộ đường kính chân vịt tàu
Kích thước hình học chân vịt bị hạn chế bởi vịm đi tàu, do đó
đường kính chân vịt tàu khơng lớn hơn 0.7 – 0.75 chiều chìm tàu.
Do đó đường kính giới hạn chân vịt tàu tính tốn sơ bộ là:
Dmax =0.75 x d = 0.75 x 2.9 = 2.175 m
Với d là chiều chìm của tàu (m)
4.

Hệ số dịng theo, hệ số lực hút
Hệ số dịng theo tính theo cơng thức Gill cho tàu 1 chân vịt:
w=
trong đó Cb là hệ số béo thể tích
Hệ số lực hút cho tàu nội địa 1 chân vịt được tính theo cơng thức:
t= 0.6 x w x (1 + 0.67 x w) = 0.6 x 0.357 x ( 1 + 0.67 x 0.357)

=0.265
5.

Tính tốn thiết kế chân vịt

-Cơng suất định mức của máy chính đã chọn (sử dụng cơng cụ là
maxsurf để tính tốn) lựa chọn hệ trục truyền động trực tiếp.
Ne = 461.4273 kW = 627.36 PS
-Công suất dẫn đến trục chân vịt:
Np = ηT Cmt Ne = 0.95 x 0.98 x 627.36 = 583.55 PS
Trong đó:


ηT : hiệu suất đường trục
Cmt: hệ số môi trường
-Tần suất quay chân vịt tàu nhận khoảng 98% tần suất quay định mức.
Số vòng quay chân vịt trong 1 giây:

n= =
-Tỉ lệ mặt đĩa chân vịt thiết kế được chọn theo khuyến cáo của các
chuyên gia Warggenigen không nhỏ hơn giá trị tính theo cơng thức sau:

Trong đó:
K = 0.2 cho tàu 1 chân vịt
Lực đẩy chân vịt T (kG) dựa vào công suất chân vịt Np (PS)
là:
T= 8 x Np = 8 x 566.55 = 4532.4 kG
Đường kính chân vịt cần cho cơng thức trên tính theo cơng
thức thực nghiệm:
D = (0.78 ÷ 0.8) x m
Áp suất tĩnh tính đến điểm trong lòng chất lỏng, ngang trên
tâm trục chân vịt, cách mặt thống Hs (m) tính theo cơng thức po

= pa + γ x Hs = 10330 + 1000x 1.70375 = 12033 kG/m2
với pa = 11330 kG/m2 – áp suất khí quyển tính trên
mặt thống
γ = 1000 kG/m3 : trọng lượng riêng của nước
Hs = d – 0.55 Dmax = 2.9 - 0.55x 2.175 = 1.70375 m
Áp suất hơi bão hòa pv =240 kG/m2
 Chọn tỉ lệ mặt đĩa chân vịt thiết kế là ae = 0.55
Sử dụng đồ thị Taylor tính tốn chân vịt:
Trường hợp 1: Thiết kế chân vịt ở chế độ tự do, đường kính
khơng hạn chế


Kí hiệu và cơng thức
Vs
Np
Va = Vs (1 –w)

Đơn vị
HL/h

Kết quả
15

PS

566.55

HL/h

9.645

-

58.08

Bp =
aE

0.55

δopt – đọc từ đồ thị

-

230

m

216
0.98
1.08

δ = 0.95 δopt
D = 0.305
H/D – đọc từ đồ thị
ηP – đọc từ đồ thị
T=
Te = T (1-t)

0.445

kG

3806.71

kG

2780

-Chân vịt tính tốn được các thơng số cơ bản sau:
Đường kính chân vịt D =0.91m
Tỉ lệ bước H/D = 1.08
Tỉ lệ mặt đĩa aE = 0.55
Hiệu suất chân vịt ηP = 0.445
Quay theo chiều kim đồng hồ

6. Kiểm tra sủi bọt theo tiêu chuẩn Burrill
-Vận tốc tính tốn:
V0.7 = = = 24.03 m/s
Trong đó Vp = 0.514 x 15 x (1 – w) = 0.514 x15 x(1-0.357) = 4.96
m/s
-Số sủi bọt trung bình:
σ0.7 = =

= 0.39


-Trên đồ thị Burrill ứng với giá trị σ0.7 = 0.39 trên đường số 5 đọc
được hệ số lực tương ứng

= 0.13

-Diện tích tối thiểu của diện tích chiếu chân vịt là:
Ap

= = 0.66m2

-Diện tích thật của mặt chiếu chân vịt thiết kế:
Ac = (1.067 – 0.229 )
= 0.68 m2
Diện tích cánh thực tế AC > AP nên chân vịt thiết kế với tỉ lệ mặt đĩa aE
=0.55 trong trường hợp này có khả năng tránh sủi bọt.

7. Ước lượng trọng lượng chân vịt
Trọng lượng tồn bộ chân vịt tính theo cơng thức KOPIEJECKI [4]:
Gcv =

(kG)
Trong đó:
G – Trọng lượng toàn bộ chân vịt (kG)
γ – Trọng lượng riêng vật liệu làm chân vịt (kG/m3)
Z – Số lượng cánh chân vịt
D – Đường kính chân vịt (m)
b0.6 – chiều rộng cánh ở bán kính r = 0.6 R (m)
e0.6 – chiều dày lớn nhất ở bán kính r = 0.6R (m)
lp – chiều dài may-ơ chân vịt (m)
dp – đường kính trung bình của may-ơ chân vịt (m)
Ta có bảng:
γ (kG/m3)
Z
D (m)

b0.6 (m)
e0.6 (m)

8558
4
0.98
0.401
0.0291


lp (m)
dp (m)
Ta tính được trọng lượng chân vịt là:
Gcv =

0.31
0.225