Đề tài: CHÂN VỊT BIẾN BƯỚC pptx

(controllable pitch propeller)
SVTH : Nguyễn Văn Ngọc
MSSV : 48132210
LỚP : 48ĐT-1
Lời nói đầu
•
Đóng tàu hiện nay là ngành công nghiệp hàng đầu của quốc
gia , đem lại lợi nhuận và rất nhiều việc làm cho người lao động
ViỆT NAM .
•
Vấn đề thiết kế chân vịt trong thiết kế tàu là hết sức phức tạp
cũng như việc lựa chọn kiểu chân vịt nào cho phù hợp với điều kiện
làm việc , yêu cầu đặt ra của nhà thiết kế .
•
Với tư cách là một chủ nhân tương lai của đất nước chúng ta
cần góp sức vào viêc phát triển của ngành tàu ViỆT NAM .
•
Qua bài thuyết trình powerpoit giới thiệu cho các bạn nắm
được cách lắp ghép chân vịt và hiểu sơ qua về cấu tạo của chân
vịt
•
Tôi xin chân thành cảm ơn thầy và các bạn đã giúp
đỡ trong quá trinh hoàn thiện bài.
sinh viên :Nguyễn Văn Ngọc
Định nghĩa:
•
Chân vịt có bước thay đổi được gọi là chân vịt
biến bước,về mặt kết cấu chân vịt biến bước
khác chân vịt cố định ở chỗ:cánh chân vịt biến
bước có thể quay quanh trục vuông góc với trục
chân vịt.

•
Chân vịt biến bước đầu tiên được người Đức
chế tạo gọi là Verstellpropeller tại xưởng Escher
Wyss, Deutschland, năm 1844, có dạng hết sức
giản đơn.Từ những mô hình đơn giản đó ngày
nay kết cấu chân vịt, mà chủ yếu là kết cấu bộ
phận truyền động ngày càng hoàn thiện.
Đặc điểm:
•
Chân vịt bước thay đổi, trong củ chứa toàn bộ cơ cấu điều khiển
bước do vậy kích thước thường lớn. Nếu ở chân vịt cố định đường
kính củ chỉ từ 0.15D-0.22D, thì trên chân vịt bước thay đổi tỉ lệ d-
h/D thường là 0.24D-0.32D. Trong một số trường hợp tỷ lệ này đạt
giới hạn đáng chú ý là 0.4D-0.5D.
•
Để tăng tính quay trở cánh, chủ yếu là quay ngược trở lại,thông
thường chiều rộng cánh chân vịt kiểu này phải đủ lớn.
•
Tỷ lệ thông dụngcủa chân vịt 3,4 và 5 cánh có thể đọc từ quan hệ
sau:
Chân vịt 3 cánh: bmax/D = (1.01x + 0.05(P/D-1)+0.055)
Chân vịt 4 cánh: bmax/D = (0.771x + 0.025(P/D-1)+0.023)
Chân vịt 5 cánh: bmax/D = (0.632x + 0.0125(P/D-1)+0.01)
Một số chân vịt BB :
Ưu điểm:
•
Nhờ khả năng thay đổi
bước trong suốt quá

trình khai thác,chân vịt
bước thay đổi đạt tất
cả các yêu cầu đề ra
cho chế độ kéo và chế
độ chạy tự do, đường
làm việc của nó bao
trùm phần tốt nhất của
hai đường đặc tính
riêng lẻ của chân vịt
cánh cố định, đường
BB trên.
Phạm vi ứng dụng:
•
Những lợi thế về tính năng của chân vịt bước thay đổi
làm cho loại máy đẩy này chiếm ngày càng nhiều trong
ứng dụng thực tế. Nếu những năm đầu của những năm
sáu mươi thế kỉ XX chân vịt biến bước chỉ chiém chừng
5% tổng số đầu máy của đội thuyền thương mại, cuối
những năm sáu mươi con số này lên đến 20%. Trong
thập niên 80 tỉ lệ tham gia chân vịt biến bước đã là 40%.
Một vài tài liệu tham khảo chứng minh cho sự việc vừa
nêu là số tàu lắp máy chính trên 2000 HP, trang bị chân
vịt bước thay đổi tăng lên theo từng năm.
•
Ngày nay chân vịt biến bước được sản xuất hàng
loạt, được dùng rộng rãi trên nhiều kiểu tàu, làm các
nhiệm vụ khác nhau.
Chọn chân vịt biến bước:
•
Trước tình hình thực tế, cánh chân vịt xoay trong quá

trình làm việc nhằm thay đổi bước xoắn của nó, đường
bao cánh thay đổi dạng và các mặt cắt cũng uốn theo sự
thay đổi đó.(h8.8). hình trên trình bày bước của chân vịt
không đổi khi không xoay cánh trong quá trình làm
việc,hình dưới trình bày bước chân vịt khi cánh bị xoay
quanh trục canh một góc.
•
21tg1= 22tg2 =23tg3 .
•
Sau khi xoay góc :
•
21tg(1 + ) 22tg(2 + ) 23tg(3 + ).
•
Hình 8.9 : Giới thiệu thay đổi đường bao cánh chân
vịtbước thay đổi trong quá trình xoay cánh.Mặt cắt tiêu
biểu bằng mặt trụ bán kính r của cánh biến dạng trong
quá trình xoay cánh được trình bày tại phía phải cùng
hình.
•
Vì rằng đặc tính hình học của chân vịt và theo đó dặc
tính thủy động lực thay đổi khi cánh xoay quanh trục
vuông góc với trục chân vịt nhằm thay đổi bước, do vậy
phải phân biệt 2 trường hợp riêng khi thiết kế. Trường
hợp đầu áp dụng cho chân vịt không xoay, bước xoắn
của chân vịt này đúng bằng bước xoắn chuẩn gọi là
bước xoắn kết cấu. Trong trường hợp này điều lưu ý
quan trọng nhất là ảnh hưởng của đường kính củ chân
vịt đến các đặc tính thủy động lực chân vịt. Đường kính
củ khá lớn của chân vịt biến bước làm cho phân bố
dòng xoáy trên các cánh không đúng như điều chúng ta

đã biết từ lý thuyết dòng xoáy, theo đó đường kính củ
chân vịt được giả thuyết bằng 0. Phân bố lực thủy động
dọc cánh cũng khác so với chân vịt cố định,lực cản bổ
sung ở chân vịt biến bước cũng thay đổi đáng kể, các hệ
số hiệu chỉnh Goldstein cũng không thật phù hợp cho
trường hợp dh quá lớn.
Một số loại củ chân vịt BB:
Những mô hình chân vịt biến bước có độ
tin cậy có thể tìm thấy ở các nguồn sau:
•
Seri chân vịt biến bước của Gutsche và Schroeder.
•
Dãy chân vịt này được giới thiệu trong tài liệu bàn về chân vịt CF
và chân vịt BB của 2 tác giả có tên trên đây:’’Frefahruntersuche an
propeller mit festen und verstellbaren Flugeln ‘voraus’ und ‘zuruck”,
Schiffbauforschung,1963. Chân vịt gồm 3 cánh,thuộc nhóm
Gawn,có thay đổi.Chiều dày cánh được cắt giảm đến 0.05,chiều
rộng cánh được chuyển hóa sang giới hạn để các cánh có thể xoay
mà không bị chạm nhau.Đường kính trục tăng 0.25D để có thể
chứa thiết bị truyền động.
•
Mô hình chân vịt có đường kính chuẩn D = 200mm,3 cánh được
thiết kế theo tỉ lệ bước P/D = 0.7.Tỷ lệ mặt đĩa thay đổi theo giá trị
chuẩn 0.48-0.62 và 0.77.Hai mô hình trong dãy có tỉ lệ mặt đĩa 0.62
còn P/D = 0.5 và 0.9.Ba mô hình đầu với P/D = 0.7 được thí nghiệm
cho trường hợp tiến và lùi cho các giá trị thay đổi tỉ lệ bước xoắn
1.5;1.25;1.0;0.75;0.5;0;-0.5;-0.75;và -1.0.
Seri chân vịt JD-CPP.

•
Chân vịt seri này gồm 15 mô hình chân vịt 3 cánh.Đường kính
chuẩn của mô hình D= 267.9mm.15 chân vịt được phân làm 3
nhóm với tỷ lệ mặt đĩa 0.35,0.5,0.65,mỗi nhóm 5 chiếc.Đường kính
củ bằng 0.28D.Tỷ lệ bước thiết kế của mỗi nhóm là
0.4;0.5;0.8;1;1.2.Chiều dày cánh giống như seri trên,bằng 0.05.
•
Seri trên được thử tại Thượng Hải,công bố trong tài liệu ’’ the 3-
bladed JD-CPP series,4th Lips Propeller Symposium,1979.
•
Trường hợp xoay cánh quanh trục,các profil tại các mặt cắt
chuyển sang dạng chữ S làm cho đặc tính thủy động lực thay đổi
đáng kể.Trong trường hợp này phải tiến hành động tác rời rạc hóa
profil dựa vào thuyết “strip theory ’’, bằng cách phân profil hình chữ
S thành nhiều phân đoạn thẳng và tiến hành tính các đặc tính thủy
động lực cho mỗi đoạn.Lực thủy động tính cho mỗi mặt cắt bằng
tổng các lực thành phần tính theo cách vừa trình bày.
Tính toán kiểm tra chân vịt bước thay đổi:
•
Kiểm tra đặc tính chân vịt cho chế độ chạy tự do tiến
hành theo đúng các thủ tục dùng cho chân vịt bước cố
định.Còn tính kiểm tra cho chế độ kéo,tại tốc độ kéo cho
trước cần xác định lực kéo lớn nhất,mang những đặc
trưng riêng,vì ứng với miỗ điểm của đường cong là một
giá trị của tỷ lệ bước P/D,đảm bảo sử dụng đầy đủ công
suất định mức của máy chính,tại vận tốc cố định đó.
•
Đường làm việc của chân vịt biến bước dạng thông
dụng được biểu diễn trong hệ thống công suất-vận tốc
tàu,giống như các dạng đồ thị vẫn dùng cho chân vịt

bước cố định.
Lực đẩy chân vịt khi
máy làm việc theo chế
độ định mức:
Các thông số đã
biết:
KQ =
w,t,n,D,đã biết trước.
Dn
Vp
*
Công thức/kí hiệu
Vs,gán(HL/h)
Vp = 0.5144*Vs*(1-w),(m/s)
J=
P/D = f1(KQ,J), từ đồ thị
= f2 (KQ,J), từ đồ thị
Kt =
T= Kt
Te = T*(1-t),(kG)
p
η
J
K
Q
p
π
η
2
*

42
** Dn
ρ
53
***2
*75
Dn
P
D
ρπ
•
Ví dụ sau trình
bày các phép
tính thực hiện
theo thủ tục
trên,áp dụng
vào tàu đánh cá
cỡ trung,
w = 0.21;t =
0.158
Công thức/kí hiệu Kết quả tính
Vs,gán(HL/h) 2.65 5.3 7.95 10.6
Vp = 0.5144*Vs*(1-w),
(m/s)
0.967 1.935 2.903 3.87
J 0.1 0.2 0.3 0.4
P/D = f1(KQ,J), từ đồ
thị
0.51 0.54 0.58 0.62
KT 0.177 0.16 0.145 0.13

T 9690 8760 7940 7120
Te- = T*(1-t),(kG) 8160 7380 6680 5990
Trong hệ tọa độ P~n thứ tự tính như sau,với ví
dụ bằng số:
Kí hiệu và công thức Kết quả tính
Vs,gán(HL/h) 5 7
V=0.5144xVs ,(m/s) 2.57 3.6
R=f(Vs) , (kG) 725 1479
T= ,(kG) 861 1756
Vp=V(1-w) ,(m/s) 2.03 2.844
N cho trước (v/ph) 150 200 250 300 100 150 200 250 300
N=N/60, (v/s) 2.5 3.33 4.167 5 1.666 2.5 3.333 4.167 5
J=Vp/(nxD) 0.378 0.283 0.227 0.189 0.749 0.529 0.396 0.317 0.265
0.063 0.075 0.023 0.016 0.288 0.128 0.072 0.046 0.032
0.43 0.225 0.17 0.1 0.62 0.585 0.45 0.335 0.215
=f(Kt,J) từ đồ thị 0.458 0.272 0.181 0.107 0.661 0.624 0.48 0.357 0.229
P/D=f(Kt,J) từ đồ thị 0.475 0.33 0.265 0.245 1.27 0.735 0.5 0.38 0.305
P= 55.75 93.81 140 236.6 110 115.5 151 202.6 315.4
42
** Dn
T
K
T
ρ
=
p
η
VP
e
VT

ηη
*
*
t
R
−
1
vp
ηηη
*
=
Đường sức kéo lớn nhất và tỷ lệ P/D
Từ đường đặc tính máy diesel, có thể nhận
thấy: suất tiêu hao nhiên liệu cho máy là hàm số của
tần suất quay và công suất, theo hình vẽ:
Mặt khác từ đường đặc tính chân vịt biến
bước có thể thấy tỉ lệ bước chân vịt trong quan
hệ với vận tốc tàu luôn là hàm tần suất quay,
hình vẽ:
Trong tài liệu đi kèm với chân vịt BB ở tàu thông thường còn có đồ
thị nêu quan hệ giữa công suất và tần suất quay giúp chủ tàu tìm chế
độ làm việc ít nhiên liệu nhất. Xác lập đường làm việc của chân vịt
nhằm chọn chế độ khai thác có hiệu quả kinh tế nhất. Trên đồ thị dạng
này sẽ trình bày quan hệ giữa tỷ lệ bước P/D với vận tốc tàu trong điều
kiện n=const.
Các bước thực hiện theo bảng sau:
Ký hiệu và công thức tính H1/D H2/D H3/D
J=V1(1-w)/nD V1 V2 V3 V1 V2 V3 V1 V2 V3
Kt=f(H/D,J)
T

Te=T(1-t)
V=f(Te=R)
J=V(1-w)/nD
Kq=f(H/D,J)
Pe=
Chân vịt BB điều khiển bằng thủy lực: