tính toán lựa chọn máy lái cho hệ thống lái tàu hàng 14000 tấn

THIẾT KÊ MÔN HỌC
MỤC LỤC
CHƯƠNG1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TÀU DẦU 14000 MT
Trang
1.1.1. Khái quát về con tàu…………………………………………… 4
1.1.2. Danh mục dầu hàng………………………………………………4
1.1.3. Kích thước chủ yếu……………………………………………… 4
1.1.4. Trọng tải và dung tích………………………………………… 4
1.1.5. Máy chính……………………………………………………… 5
1.1.6. Tốc độ …………………………………………………………… 5
1.1.7. Suất tiêu hao nhiên liệu…………………………………………. 5
1.1.8. Tầm hoạt động …………………………………………………….5
1.1.9. Qui phạm và luật lệ……………………………………………… 5
1.1.10. Chứng nhận…………………………………………………… 6
1.1.11. Thuyên viên……………………………………………………….6
1.1.12. Vật liệu và công nghệ…………………………………………… 6
1.1.13. Phụ tùng dự trữ………………………………………………… 6
1.1.14.Chủ tàu phải cung cấp …………………………………………….7
1.1.15. Các trạng thái tải trọng………………………………………… 7
1.1.16. phun vá…………………………………………………………… 7
1.1.17. Khái quát………………………………………………………… 7
1.1.18. Kết cấu phần đuôi tàu…………………………………………… 8
1.1.19. Khu vực buồng máy…………………………………………… 8
1.1.20. Khu vực khoang hàng…………………………………………… 8
1.1.21.CHỨC NĂNG CUA HỆ THỒNG LÁI …………………………….8
1.2.1.Quá trình quay trở và nhiệm vụ của thiết bị lái ( bánh lái)
1.2.1.1. Tính ổn định hướng của tàu……………………………………… 9
1.2.1.2. Tính quay trở của tàu…………………………………………… 9
1.2.1.3. Nhiệm vụ của thiết bị lái ……………………………………… 10
1.2.2Các bộ phận cơ bản của hệ thống lái…………………………………10
1.2.2.1 Khái niệm về hệ thống lái ………………………………………10

1.2.2.2. Các bộ phận cơ bản của hệ thống lái……………………………10
1.2.2.3.Yêu cầu và nhiệm vụ…………………………………………… 13
CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÁI
1
THIẾT KÊ MÔN HỌC
2.1. Phân tích lựa chọn kiểu máy lái. ……………………………………15
2.1.1. Phân loại, ưu nhược điểm của máy lái. ………………………… 15
2.1.1.1. Theo công dụng………………………………………………… 15
2.1.1.2. Theo nguồn năng lượng………………………………………….15
2.1.1.3. Theo kiểu hệ truyền dẫn động………………………………… 15
2.1.2.Máy lái thuỷ lực…………………………………………………… 18
2.1.2.1. Hệ xi lanh thuỷ lực cố định………………………………………20
2.1.2.2.Hệ xi lanh thuỷ lực lắc được ……………………………………21
2.1.2.3 Động cơ thuỷ lực vành khuyên………………………………… 22
2.1.2.4. Động cơ thuỷ lực bánh dẫn………………………………………22
2.1.2.5. Động cơ thuỷ lực Rôto-piston hướng kính…………………… 22
2.2.Tính toán lựa chọn máy lái………………………………………… 23
2.2.1.Nguyên lý làm việc. …………………………………………………23
2.2.1.1. Sơ đồ nguyên lý của hệ xilanh thuỷ lực: ……………………… 23
2.2.1.2. Nguyên lý hoạt động: ……………………………………………24
2.2.2.Tính áp suất và lưu lượng của dầu thủy lực cấp cho cụm xylanh-
piston của máy lái…………………………………………………………25
2.2.2.1.Tính áp suất ………………………………………………………25
2.2.2.2.Tính lưu lượng…………………………………………………….29
2.3. Tính thuỷ lực đường ống và chọn bơm. ……………………………29
2.3.1. Lựa chọn đường ống……………………………………………….29
2.3.2. Tính thuỷ lực đường ống ………………………………………….31
2.3.3. Chọn bơm ………………………………………………………….35
CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN
3.1-Máy lái thuỷ lực………………………………………………………36

3.2-Mô tơ lai bơm thuỷ lực. …………………………………………… 36
3.3-Bơm thuỷ lực. ……………………………………………………… 36
2
THIẾT KÊ MÔN HỌC
3.4-Dầu thuỷ lực. …………………………………………………………36

THIẾT KẾ MÔN HỌC

MÔN: MÁY PHỤ TÀU THỦY

Đề bài:
Tính toán lựa chọn máy lái cho hệ thống lái tàu hàng 14000 tấn.
Các thông số chính của tàu:
- Chiều dài lớn nhất L
max
= 145,30 m
- Chiều rộng thiết kế B = 20,80 m
- Chiều dài thiết kế L = 136,60 m
- Chiều cao mạn H = 11,20 m
- Mơn nước thiết kế d = 8,00 m
- Hệ số béo thể tích φ =0,75
3
THIẾT KÊ MÔN HỌC
CHƯƠNG1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ
TÀU DẦU 14000 MT
1.1.1. Khái quát về con tàu
Tàu được thiết kế và trang bị để chạy biển viễn dương nhưng chủ yếu là
trong vùng châu Á, Trung đông và ven biển Việt nam.
Tàu có kết cấu hàn , boong kết cấu ngang, có bố trí các sống dọc phía trên
boong chính; bố trí boong nâng mũi với sống mũi vát và mũi quả lê; vách

đuôi thẳng đứng và bánh lái treo bán cân bằng.
Buồng máy và thượng tầng bố trí phía lái.
Tàu có 5 cặp khoang hàng, 1 cặp két chứa cặn và 5 cặp két nước dằn trong
khu vực khoang hàng.
Mạn kép có chiều rộng 1,2 m và đáy đôi có chiều cao 1,4 m trong khu vực
khoang hàng thoả mãn yêu cầu 13F của IMO được dùng để làm két nước
dằn. Các két sâu khoang mũi/lái cũng được dùng để chứa nước dằn.
Các két dầu hàng được chia ra làm hai hạng với hai hệ thống đường ống độc
lập và hệ thống điều khiển dầu hàng có khả năng thực hiện việc xả/nạp hàng
với hai hạng dầu đồng thời.
Buồng máy được cách ly với khoang hàng bằng một buồng bơm và một
cofferdam (giếng hút dầu hàng). Một đường hầm được bố trí bên trong đáy
đôi dọc theo đường tâm tàu.
1.1.2. Danh mục dầu hàng:
Danh mục dầu hàng mà tàu có thể vận chuyển hợp pháp theo dấu hiệu phân
cấp, kiến trúc kỹ thuật, không có hại cho lớp sơn vỏ tàu và hệ thống làm
hàng là như sau:
- Dầu nhiên liệu : F.O
- Dầu gazoan : Gasoline
- Dầu máy bay
- Dầu hoả.
1.1.3. Kích thước chủ yếu.
4
THIẾT KÊ MÔN HỌC
Chiều dài toàn bộ 145.30 m
Chiều dài BP 136.60 m
Chiều rộng 20.80 m
Chiều cao 11.20 m
Mớn nước thiết kế 8.00 m
Mớn nước kết cấu 8,45 m

1.1.4. Trọng tải và dung tích
Trọng tải trong nước có tỷ trọng 1,025T/m3 tại mớn 8.00m là 13000T và tại
mớn 8.45 m là 14000T
Dung tích các két như sau:
Các Két dầu hàng ( kể cả két chứa cặn) 14500 m3
Các két dầu nặng 750 m3
Các két dầu DO 150 m3
các két dầu LO 50 m3
Các két nước ngọt 100 m3
Các két nươc dằn 5200 m3
1.1.5. Máy chính
01 Máy MAN B&W 7S35MC
MCR : 4440 kW x 173 rpm
CSR : 3774 kW x 163 rpm
Máy có khả năng vận hành với dầu nặng HFO 380cst
1.1.6. Tốc độ
Tốc độ ( được bảo đảm ) tại mớn nước 8.45 m , công suất máy chính CSR và
trạng thái vỏ tàu nhẵn sạch, chạy trong biển sâu, nước yên tĩnh, tốc độ gió
không quá 3 độ Bôpho : không nhỏ hơn 13.0 hl/h.
1.1.7. Suất tiêu hao nhiên liệu
16.8 tấn / ngày +/- 5% tại CSR.
1.1.8. Tầm hoạt động
14000 hl tại mớn nước 8.45 m và tốc độ hành trình 13.0 hl/h.
5
THIẾT KÊ MÔN HỌC
1.1.9. Qui phạm và luật lệ
Tàu được đóng và trang bị phù hợp với qui phạm và luật lệ sau đây , dưới sự
giám sát của NK và sẽ mang dấu hiệu phân cấp như sau:
NS*, Tanker for product oil ( Điểm bắt cháy dưới 60 độ C)
MNS*, MO , In Water survey.

Tàu được đăng ký cờ Việt nam.
Các luật lệ và qui phạm được áp dụng kể cả các thông tri có hiệu lực tại thời
điểm ký hợp đồng.
(1) Luật và Qui phạm phân cấp tàu của Đăng kiểm tàu thuyền năm 2000
và các sửa đổi của nó.
(2) Công ước quốc tế về an toàn sinh mạng trên biển, 1974 và cả nghị
định 1978 và các sửa đổi của nó 1981, 1983, 1988, 1989, 1990, 1991,
1992, 1994 và 1996.
(3) Cong ước quốc tế về ngăn ngừa ô nhiểm từ tàu 1973 ( Phụ lục I, II, IV
,V & VI đối với khí Nox) và nghị định 1978 bao gồm cả qui tắc 13F
của IMO ( các sửa đổi của qui tắc 13F phu lục 1 của MARPOL
73/78 , MEPC 32/WP2)
(4) Công ước về qui tắc quốc tế nhằm ngăn ngừa đâm va trên biển 1972
với sửa đổi 1981,1987, 1989.
(5)
1.1.10. Chứng nhận
Các giấy chứng nhận sau đây hoặc giấy chứng nhận tạm thời phải được hoàn
thành khi giao tàu.
(1) Giấy chứng nhậ phân cấp
(2) Giấy chứng nhận đường tải trọng quốc tế.
(3) Giấy chứng nhận ngăn ngừa ô nhiểm dầu trên biển.
(4)
1.1.11. Thuyên viên
Khu vực sinh hoạt đủ không gian cho các buồng sau đây:
Hạng Số buòng Số người
Buồng thuyền trưởng 3 ( cả chủ tàu) 3
Sĩ quan 7 7
6
THIẾT KÊ MÔN HỌC
Hạ sĩ quan 10 20

Tổng 20 30
Trang bị cứu sinh được thiết kế và lắp đặt cho 30 người.
1.1.12. Vật liệu và công nghệ
Người lao động tham gia vào việc đóng tàu phải đáp ứng được chất lượng
tay nghề yêu cầu cho mục đích sử dụng và là trách nhiệm của nhà đóng tàu.
Tất cả các vật liệu , máy moc thiết bị tuân theo tiêu chuẩn ISO và tiêu chuẩn
của nhà sản xuất cũng như tiêu chuẩn của xưởng đóng tàu.
1.1.13. Phụ tùng dự trữ
Các dụng cụ, phụ tùng dự trữ được cung cấp phù hợp với yêu cầu của qui
phạm và tiêu chuẩn của nhà sản xuất trừ những qui định đặc biệt khác được
đè cập tới trong spec này.
1.1.14.Chủ tàu phải cung cấp
Chủ tàu phải cung cấp các hạng mục sau đây cho xưởng đóng tàu lắp đặt:
• Các loại hải đồ.
• Hải đồ cho xuồng cứu sinh
• Cờ các loại, trang bị tín hiệu và hàng hải
• Đồ dùng nấu bếp và dụng cụ nấu ăn bao gồm xoong nồi, cốc chén,
dao kéo, bát đĩa .v.v.
• Chăn ga gối đệm, rèm mành, khăn bàn quần áo, .v.v.
• Chổi, bàn chải, máy hút bụi ,v.v.
•
1.1.15. Các trạng thái tải trọng
Các trạng thái tải trọng sau đây phải được đưa vào tính toán cân bằng và ổn
định :
- Tàu không
- Tàu lên đốc
7
THIẾT KÊ MÔN HỌC
- Trạng thái dằn theo IMO
- Trạng thái dằn bình thường

- Trạng thái tải đồng đều tại mớn thiết kế.
- Trạng thái tải với từng nhóm hàng
1.1.16. phun vá
1.1.17. Khái quát
Tàu được thiết kế tại mớn 8.45 m và là tàu vỏ thép kết cấu hoàn toàn là hàn.
Độ cong trên boong chính trong khu vực khoang hàng là khoảng 300mm.
Boong chính tại khu vực buồng máy khoang mũi và khoang lái là không có
độ cong. Các boong thượng tâng cũng không có độ cong . Tất cả các boong
đều không có dải chuyển tiếp trừ boong nâng mũi (150mm)
Việc thi công kết cấu thân tàu được tiến hành phù hợp với thực tế công nghệ
của xưởng đóng tàu.
Một vách dọc kín dầu dạng vách sóng chạy dọc tâm tàu và 8 vách ngang kín
dầu bố trí trong khu vực khoang hàng.
Các cơ cấu chính được thiết kế và tính toán phù hợp với các yêu cầu của
qui phạm về tàu dầu. Kết cấu thân tàu được tính toán với hàng lỏng có khối
lượng riêng 1.025T/m3 ở trạng thái các khoang hàng và két chứa cặn là đầy
và khoang kế cận là rỗng.
Thép vậtliệu là loại thép dẻo đã được đăng kiểm chấp nhận. Các laọi thép
chưa được qui phạm chấp nhận phải tuân theo các tiêu chuẩn của ISO
và/hoặc tiêu chuẩn của xưởng.
Để đảm bảo độ bền cảu mối hàn , phải chụp x-quang số điểm thích hợp đối
với các cơ cấu quan trọng theo yêu cầu của qui phạm.
1.1.18. Kết cấu phần đuôi tàu
Kết cấu thân tàu phía lái được gia cường bằng các sàn, vách ngang, dầm
ngang,v.v.
Cung sống đuôi được làm từ thép tấm dày kết cấu hàn và đúc.
1.1.19. Khu vực buồng máy
Đáy đôi được kết cấu bằn các sàn và sống đáy.
Bệ máy được cấu tạo liền với kết cấu đáy đôi.
Boong sàn được kéo dài từ mạn đến mạn với lỗ khoét ở vị trí máy chính.

8
THIẾT KÊ MÔN HỌC
1.1.20. Khu vực khoang hàng
Sức bền của két dầu hàng được tính toán trên cơ sở tỷ trọng của dầu là
1.025T/m3 ở trạng thái đầy.
Kết cấu đáy đôi và kết cấu mạn kép được thiết kế theo hệ thống dọc trên nền
cứng phù hợp với khoảng sườn.
Các két dầu hàng có bề mặt bên trong hoàn toàn phẳng, mặt trên của
kéuatrong khoang hàng có dạng phẳng ở tâm và vát ở hai bên hông. Tấm
đáy trên trong khoang hàng cáu tạo nghiêng về phía miệng giếng hút ( gần
đường tâm tàu). Mặt cắt ngang khoang hàng được vách dọc tâm chia làm 10
két hàng và hai két chứa cặn. Đường hầm khô ( dạng ống) được bố trí bên
trong đáy đôi dọc theo đường tâm tàu. Đường hầm này kín nước với buồng
bơm/ ballast và có hai lối thoát ở mũi và lái.
Một vách dọc chạy suốt các khoang hàng dạng vách sóng thẳng đứng không
có bagết ở chân và ở đầu trên Các vách ngang dạng sóng thẳng dứng cũng
không có bagết ở chân và ở trên. Nhưng các vách ngang ở đầu và cuối khu
vực khoang hàng là vách phẳng với các cơ cấu gia cường ở phía ngoài
khoang hàng.
1.1.21.CHỨC NĂNG CUA HỆ THỒNG LÁI
Chức năng của hệ thống lái đơngiản là thayđổi hướng tàu. Khi thực bẻ lái
quan sát đồng hồ chỉ chị góc quay bánh lái, khi góc chỉ thị trên đồng hồ gần
bằng góc bánh lái muốn quay thì ta bỏ nút ấn điều khiển ra.
Dữ
Chức năng của hệ thống Lái Tự Động là giữ hướng tàu theo một hướng đặt
trước dẫn tàu theo một hành trình đặt sẵn…
Đối tượng của hệ thống Lái Tự Động thông thường l : hà ướng đi của con
t u.à a ổn dịnh hướng di và diều khiển quay trở tau
1.2.1.Quá trình quay trở và nhiệm vụ của thiết bị lái ( bánh lái)
1.2.1.1. Tính ổn định hướng của tàu

là khả năng giữ hướng đi của tàu mà không có sự tham gia giữ hướng
của người lái
1.2.1.2. Tính quay trở của tàu
Là khả năng thay dổi hướng đi về một phía của tàu.
Ta thấy tính ổn định hướng đi và tính quay trở là hai khái niệm tươngphản.
một con tàu có tính ổn định hướng đi tốt thì sẽ có tính quay trở kém, và
9
THIẾT KÊ MÔN HỌC
ngược lại. Do đó, khi thiết kế phải biết dung hoà các mâu thuẫn đó, phải
nhấn mạnh đặc tính nào cần thiết hơn đối với con tàu cần thiết kế.
Giả thiết trên một con tàu đang chuyển động tịnh tiến theo đường thẳng
với vận tốc V, bánh lái đặt trong mặt phẳng đối xứng .Khi bánh lái quay đột
ngột về mạn phải của tàu một góc α và giữ bánh lái ở vị trí đó. Con tàu bắt
đầu thực hiện chuyển mới gọi là quay vòng.
Hình1.1 Quá trình quay vòng của tàu

Xét về đặc điểm những lực tác dụng và đạc điểm chuyển động có thể
chia làm 3 giai đoạn:
(1) Giai đoạn 1( Hình1.2): Giai đoạn quay lái
Bánh lái từ vị trí nằm trong mặt phẳng đối xứng xủa tàu được quay đi
một góc α ( Góc quay lái). Áp lực thuỷ động P tác dụng lên bánh
10
α
β
β=β
max
D
O
R
min

=const
R
i
II
III
α
β=β
max
=const
5
α
M
t®
α
β
=D
min
=const
α
β=β
max
=const
M
t®
M
t®
THIẾT KÊ MÔN HỌC
lái tăng dần theo góc quay α của bánh lái. Thành phần P
2
của P đẩy

tàu dịch chuyển ngang ngược với chiều quay lái. Thành phần P
1
của P
hướng ngược chiều tiến của tàu làm cho vận tốc tàu giảm. Mô men
M
tđ
= P.L bắt đầu làm quay mũi tàu theo chiều quay lái. Lực đẩy của
chân vịt P
cv
bị đổi hướng, đẩy tàu đi lệch hướng đi trước lúc quay lái.
(2) Giai đoạn 2 (hình1.3) :Giai đoạn chuyển động quá độ
Khi tàu quay xuất hiện lực dạt R
y
lên thân tàu. Lực dạt R
y
<P
2
nên tàu
thực hiện 2 chuyển động dạt ngang và quay. Quá trình tàu quay và dạt
ngang làm cho R
y
tăng dần. Khi R
y
=P
2
tốc độ dạt của tàu bằng 0 ,tàu
chuyển động do lực đẩy của chân vịt và đồng thời quay quanh tâm.
(3) Giai đoạn 3 (hình1.4) :Giai đoạn chuyển động xác lập
Khi mômem do ngẫu lực P
2

và R
y
không thay đổi (vị trí tâm lự lên
tàu không thay đổi) ,tàu chuyển động quay vòng với bán kính quay
không đổi

Hình 1.2 Hình 1.3 Hình 1.4
* Kết luận
Thông số quan trọng nhất xác định tính quay vòng của tàu và có thể
đo được trực tiếp thử tàu là đường kính vòng quay D
o
.
Qua xem xét quá trình quay vòng của tàu ta thấy mô men thuỷ động làm
cho tàu quay được chính là lực thuỷ động tác dụng lên bánh lái và lực ngang
11
THIẾT KÊ MÔN HỌC
tác dụng lên vỏ tàu, lực này suất hiện do áp lực thuỷ động P
tđ
của dòng nước
sau chân vịt khi bánh lái quay đi một góc α và có gí trị là:
M
tđ
= P
tđ
.l;
l: là khoảng cách từ tâm áp lực thuỷ động của bánh lái tới trọng tâm
tàu.
1.2.1.3. Nhiệm vụ của thiết bị lái
Tính ăn lái là khả năng thay đổi hướng đi của tàu theo ý muốn
củ người lái. Điều đó có nghĩa là con tàu phải có khả năng chuyển

động theo hướng thẳng cũng như phải có khả năng thực hiện tính
xoay trở cần thiết. Vì vậy tính ăn lái bao gồm cả hai tính chất liên hệ
mật thiết với nhau là tính ổn định hướng đi và tính quay trở của tàu.
Vậy thiết bị lái có nhiệm vụ là giữ ổn định hướng đi và làm cho tàu
quay vòng
1.2.2 Các bộ phận cơ bản của hệ thống lái
1.2.2.1 Khái niệm về hệ thống lái
Hệ thống lái: được xếp vào nhóm máy quan trọng trên tàu thực hiện chức
năng:
- Điều khiển con tàu hành trình theo một hướng đi cho trước
- Điều động tàu đi lại trong luồng lạch, ra vào cảng, quay trở …
1.2.2.2. Các bộ phận cơ bản của hệ thống lái
Sơ đồ cấu trúc
12
THIT Kấ MễN HC

Bàn
d
iều khiển

Hệ
d
iều khiển
Máy
lái
Bộ truyền
động lái
Thiết
bị lái

Bộ
hãm lái
Chỉ báo
góc lái














Hỡnh 1.6 S cu trỳc h thng lỏi
1- Bỏnh lỏi
L ni tip nhn ỏp lc ca nc do chõn vt to ra to lờn mụmen
lm quay tu.
S lng bỏnh lỏi ph thuc vo loi hỡnh trang trớ ng lc, thng thỡ
cú t 1 ữ 4 bỏnh lỏi.
2- B truyn ng lỏi
L h c cu cỏc chi tit liờn kt ng vi nhau cú tỏc dng truyn cụng
sut t mỏy lỏi n lm quay trc lỏi.
3- Mỏy lỏi
L ni phỏt sinh ra cụng sut lm quay bỏnh lỏi vi gúc quay v tc
quay cn thit.

4- H thng iu khin
L h thng cỏc thit b truyn lnh thuyn trng iu khin mỏy lỏi,
khi ng, o chiu v dng mỏy lỏi bt k iu kin no.
H thng bao gm bn iu khin v vụ lng. Bn iu khin bao gm
cỏc ng h ch bỏo gúc lỏi, hng i ca tu, tc tu nhm m bo
kh nng quay tr tt nht cho tu.
13
THIẾT KÊ MÔN HỌC
5- Bộ hãm lái.
Là thiết bị đảm bảo góc lái của hệ thống lái ở vị trí bất kỳ theo lệnh của
thuyền trưởng và kịp giữ bánh lái ở vị trí đó.
1.2.2.3.Yêu cầu và nhiệm vụ.
a) Yêu cầu.(Theo TCVN 6259:3-2003)
- Chiều quay của vòng tay phải trùng với chiều quay của bánh lái.
- Máy lái chính phải đảm bảo quay bánh lái từ mạn này sang mạn kia được
liên tục trong thời gian không dưới 10 phút khi tàu tiến toàn tốc. Đối với tàu
biển thời gian quay bánh lái từ 35
0

mạn này sang 30
0
mạn kia không quá 28s.
Đối với tàu nội thuỷ, thời gian quay bánh lái từ 35
0
mạn này sang 30
0
mạn
kia không quá 30s cũng trong lúc tàu chạy tiến toàn tốc.
- Máy lái phụ phải đảm bảo quay bánh lái liên tục từ mạn này sang mạn kia
trong khoảng thời gian không qua 10 phút và thời gian quay từ 20

0
mạn này
sang 20
0
mạn kia không quá 60s trong lúc tàu chạy với tốc độ bằng1/2 tốc độ
tiến lớn nhất của tàu (nhưng không dưới 7 hải lý/ giờ).
- Máy lái sự cố phải đảm bảo quay bánh lái từ mạn này sang mạn kia khi tàu
chạy tiến với tốc độ không dưới 4 hải lý/giờ.
- Máy lái chính có thể là máy lái tay với lực đặt vào tay cầm của vòng tay
lái không quá 120 N đối với tàu nội thuỷ, không quá 160 N đối với tàu biển
và vô lăng lái không quá 25 vòng khi tàu quay hết từ mạn này sang mạn kia.
- Máy lái phụ có thể là máy lái tay nếu đường kính trục lái dưới 230 [mm]
(đối với tàu khách) và dưới 350 [mm] (đối với tàu khác). Khi đó máy lái phụ
phải quay được bánh lái từ 20
0
mạn này sang 20
0
mạn kia sau khoảng thời
gian không quá 60s bởi 4 người quay vòng tay lái, lực do mỗi người đặt lê
tay cầm của vòng tay lái không quá 160 N. Nếu các điều kiện trên không
14
THIẾT KÊ MÔN HỌC
thoả mãn thì máy lái chính (hoặc phụ) phải có động cơ điện (điện, thuỷ
lực…).
- Trên tàu có ít nhất một máy lái chính và một máy lái phụ. Bố trí máy lái sự
cố trên boong chính khi cả máy lái chính và máy lái phụ đều nằm hoàn toàn
hoặc một phần dưới đường nước chở đầy hàng của tàu. Cả 3 máy phải làm
việc độc lập với nhau. Thời gian chuyển từ máy lái chính sang máy lái phụ
không được quá 2 phút. Có thể không đặt máy lái phụ nếu:
+ Đối với tàu khách máy lái chính gồm 2 tổ hợp máy lái. Mỗi tổ hợp có thể

độc lập thực hiện các yêu cầu đối với máy lái chính.
+ Đối với các loại tàu khác, máy lái chính gồm hai tổ hợp máy, mỗi tổ hợp
làm việc chung thì thoả mãn các yêu cầu đối với máy lái chính.
- Palăng lái chỉ có thể làm máy lái phụ và máy lái sự cố trên các tàu tự hành
( dung tích không quá 5000 tấn đăng kí). Các tàu có máy lái điện thuỷ lực
thì không dùng palăng lái.
- Các máy lái có động cơ phải có thiết bị phanh hãm giữ được bánh lái ở vị
trí đã định khi bánh lái chịu tác động của ngoại lực sóng, nước tác dụng vào
- Trong bộ phận lái phải có thiết bị bảo vệ quá tải cho phép trên trục lái
bằng 1,5 lần mô men lái tính toán máy lái chính chỉ cần có lò xo giảm chấn.
Máy lái phụ không càn bảo vệ quá tải.
b) Nhiệm vụ
- Máy lái cóp nhiệm vụ tạo ra lực để quay bánh lái một góc α cần thiết
trong một thời gian t quy định và giữ bánh lái cố định ở một góc quay đó.
- Máy lái có hai bộ phận chính là nguồn động lực và hệ truyền dẫn lực lái từ
nguồn động lực tới trục lái.
15
THIẾT KÊ MÔN HỌC
CHƯƠNG2: TÍNH TOÁN HỆ THỐNG LÁI
2.1. Phân tích lựa chọn kiểu máy lái.
2.1.1. Phân loại, ưu nhược điểm của máy lái.
2.1.1.1. Theo công dụng
- Máy lái chính
- Máy lái phụ
- Máy lái sự cố
2.1.1.2. Theo nguồn năng lượng:
- Máy lái tay
- Máy lái điện
- Máy lái thuỷ lực
2.1.1.3. Theo kiểu hệ truyền dẫn động

1, Máy lái dây (truyền động cáp hoặc dây xích)
1. Vô lăng. Hinh2.1 Máy lái dây 4.Quạt lái.
2. Tang quấn dây. 5.Tăngđơ
3. Puli 6.Dây cáp
Trục lái được dẫn động bởi môtơ điện thông qua dây cáp hoặc xích
16
THIẾT KÊ MÔN HỌC
Hiện nay, máy lái dây dùng cho các tàu nhỏ, tàu không tự hành (sà lan,
phà) khi mô men lái không quá 4 kN.m.
- Ưu điểm:
+ Hệ thống đơn giản.
+ Đối với dây cáp thì truyền động êm, không ồn và có trọng lượng nhỏ.
+ Đối với xích có tuổi thọ lớn hơn dây cáp và dễ thay các mắt xích khi
hỏng.
-Nhược điểm:
+Tính tin cậy thấp, không ổn định.
+ Mô men nhỏ.
Vì vậy máy lái dây chỉ còn sử dụng cho máy lái phụ và máy lái sự cố cho
tàu ven biển trọng tải nhỏ.
2,Máy lái trục các đăng
- Ưu điểm: Máy lái trục các đăng làm việc êm, tin cậy hơn máy lái dây.
- Nhược điểm:
+ Máy lái trục các đăng chỉ sử dụng khi mô men lái không quá 4 kN.m.
+ Đường kính trục lái không quá 100 mm.
Vì vậy máy lái trục các đăng có phạm vi ứng dụng giống như máy lái dây
chỉ làm máy lái chính cho các tàu nhỏ và làm máy lái sự cố trên các tàu mà
thôi.
3, Máy lái trục vít – đai ốc
Máy lái trục vít – đai ốc tuy có nhiều ưu điểm là kích thước và trọng
lượng nhỏ, mô men bẻ lái tương đối lớn. Song hiệu suất nhỏ, cho nên hiện

nay chỉ sử dụng trong các máy lái phục vụ và máy lái sự cố.
4, Máy lái trục vít–bánh vít
17
THIẾT KÊ MÔN HỌC
Bánh vít được gắn trực tiếp lên trục lái, động cơ lai trục vít. Máy lái trục
vít-bánh vít cấu tạo đơn giản gọn nhẹ, hoạt động tin cậy, song hiệu suất nhỏ
thường làm máy lái sự cố trên boong.
5, Máy lái xec tơ

HÌNH2.2.Máy lái xec tơ
1.Trục lái 2.Cần lái 3.Cung răng
4.Bộ răng truyền
5.Lò xo 6.Trục vít 7.Trục vít
8.Động cơ
Máy lái xéc tơ thường có mô men bẻ lái không quá 160 kN.m. Máy
lái xéc tơ thường có hai loại truyền động ;
18
THIẾT KÊ MÔN HỌC
- Hệ máy phát động : Hệ truyền động này tương đối đơn giản và rất
tin cậy nên được sử dụng rộng rãi.
- Hệ truyền động kiểu động cơ có lồng sóc điều khiển bằng công tắc
tơ hoặc tay khống chế khi đóng ngắt liên tục (ở chế độ lái tự động).
Động cơ lồng sóc làm việc tồi, ảnh hưởng chung đến mạng điện trên
tàu . Thiết bị điều khiển bằng công tắc tơ và tay quay khống chế
không đủ tin cậy nên luôn luôn phải có thiết bi dự trữ
Do kết cấu phúc tạp , mô men bẻ lái nhỏ nên trên các tàu hàng hải
trọng lượng trung bình và lớn thường ít sử dụng máy lái xéc tơ làm
máy lái chính
6, Máy lái thuỷ lực
Công chất truyền động là dầu thuỷ lực áp suất cao được tạo bởi các bơm

thuỷ lực dẫn tới động cơ thuỷ lực.
- Ưu điểm:Máy lái thuỷ lực hiện nay được sử dụng rộng rãi do có những
ưu điểm sau đây:
+ Có thể tạo mô men bẻ lái lớn (400kN.m).
+ Trọng lượng và kích thước tính trên một đơn vị công suất nhỏ.
+ Hiệu suất cao.
+Có tỉ số truyền lớn và dễ thay đổi tỉ số truyền.
+ Các bộ phận công tác được bôi trơn một cách tin cậy bởi chính dầu thuỷ
lực.
+ Thời gian các quá trình quá độ ngắn, gia tốc lớn vì quán tính của các
khối lượng chuyển động nhỏ.
+ Bảo vệ tránh quá tải tin cậy đơn giản.
+ Độ tin cậy cao vì các bộ phận chính đều được chế tạo từng cặp.
+ Dễ điều khiển tự động.
19
THIẾT KÊ MÔN HỌC
- Nhược điểm:
+ Chế tạo, lắp ráp đòi hỏi độ chính xác cao.
+ Giá thành đắt.
2.1.2.Máy lái thuỷ lực:
Gồm 3 bộ phận chính:
- Hệ truyền động thuỷ lực: Xilanh thuỷ lực - động cơ thuỷ lực.
- Hệ điều khiển máy lái:
- Bơm thuỷ lực: Bơm có lưu lượng không đổi – Bơm có lưu lượng thay đổi
Trong hệ thống ta sử dụng bơm kiểu: Roto – Piston hướng trục.
Đặc điểm của bơm:
- Vòng quay làm việc của bơm lón,truyền động đơn giản;
- Lưu lượng bơm đều,khoảng điều chỉnh rộng và dễ;
- Cột áp bơm lớn(20 kG/cm2),không phụ thuộc vòng quay;
- Bơm có thể điều chỉnh chiều cấp,lưu lượng mà không thay đổi vòng

quay.
20
THIẾT KÊ MÔN HỌC
Hình 2.3 Cấu tạo của bơm roto-piston hướng kính
Phân tích một số hệ truyền động thuỷ lực:
2.1.2.1. Hệ xi lanh thuỷ lực cố định
Hệ gồm 2 hay 4 xilanh thuỷ lực một chiều được bắt vào bệ máy. Xilanh
thường đặt ngang, trục xilanh vuông góc với mặt phẳng đối xứng dọc của
21
THIẾT KÊ MÔN HỌC
tàu. Máy lái làm việc với toàn bộ hoặc từng cặp xilanh, do đó máy lái có độ
tin cậy cao, có thể không cần đặt máy lái phụ.
- Ưu điểm : Mô men tăng khi góc bẻ lái tăng, làm kín dễ, mô men bẻ lái lớn
nhất
- Nhược điểm: Tạo ra lực ngang trên xilanh và trục lái.
Có kích thước lớn nhất là chiều ngang hệ.
Hình 2.4.Hệ xi lanh thuỷ lực cố định
( 2 Xylanh kiểu ngẫu lực- 2 RAM )
1. Xilanh thuỷ lực 4. Ống dẫn dầu
2. Cần lái 5. Hộp van phân phối
3. Trục lái
22
3
2
5
1
4
THIẾT KÊ MÔN HỌC
2.1.2.2.Hệ xi lanh thuỷ lực lắc được
- Hệ xilanh thuỷ lực lắc được là hệ xilanh thuỷ lực của hệ xilanh hai chiều

bát chốt tại hai đầu vào cần lái và bệ máy. Khi làm việc xilanh có thể lắc
được quanh chốt do đó ống đầu phải có đoạn mềm. Thường dùng hệ hai
xilanh quay một hoặc hai bánh lái.
- So với hệ xilanh cố định thì hệ xilanh thuỷ lực lắc được có kích thước và
trtọng lượng nhỏ hơn, nhương viêc gia công và chế tạo khó khăn hơn xilanh
2 chiều đòi hỏi độ bóng và độ chính xác gia công cao.
-Ưu điểm: Kích thước nhỏ, tin cậy
Nếu bố trí đối xứng thì không có lực cắt lên trục
Không có lực ngang lên xilanh, ma sát nhỏ
- Nhược điểm: Yêu cầu độ chính xác cao, trọng lượng, kích thước piston-
xilanh không được lớn lắm nên thường áp dụng cho công suất nhỏ.
Sơ đồ nguyên lý của hệ truyền động thuỷ lực xilanh lắc được:

23
5
4
1
3
2
6
THIẾT KÊ MÔN HỌC
Hình 2.5. Hệ xi lanh thuỷ lực lắc được
1. Bệ máy lái 4. Cần lái
2. Hộp van phân phối 5. Trục lái
3. Xilanh 2 chiều 6. Cảm biến góc lái
2.1.2.3 Động cơ thuỷ lực vành khuyên
Động cơ thuỷ lực hình vành khuyên. Lòng xilanh thuỷ lực được chia hai
khoang, khi bơm dầu vào khoang này và hút dầu ra khỏi khoang kia thì
piston cũng sẽ chuyển động làm quay cần lái.
- So với hệ xilanh thuỷ lực thì động cơ thuỷ lực hình vành khuyên có kết

cấu đơn giản hơn.
- Nhược điểm: Hiện nay chưa khắc phục được dó là chưa có kết cấu tấm bít
tin cậy, khi sửa chữa và điều chỉnh tấm bít phải dừng máy tháo dầu, mở nắp
động cơ.
2.1.2.4. Động cơ thuỷ lực bánh dẫn:
Động cơ có xilanh hình trụ rỗng, piston cũng hình trụ có hai hoặc ba cánh
quay đồng trục với xilanh, cánh piston và các vách xilanh chia dầu vào
khoang này và hút dầu ra khỏi khoang kia, áp lực dầu đẩy bên cánh làm
quay piston, do đó làm quay trục lái gắn nối tiếp vào piston.
- Động cơ thuỷ lực bánh dẫn tương đối phổ biến vì có ưu điểm là có trọng
lượng và kích thước nhỏ và gọn hơn so với hệ xilanh thuỷ lực không tạo lực
ngang tác dụng vào trục lái.
- Nhược điểm: kết cấu tấm bít chắn dầu ở cánh và vách ngăn phức tạp, góc
quay nhỏ
2.1.2.5. Động cơ thuỷ lực Rôto-piston hướng kính
24
THIẾT KÊ MÔN HỌC
Động cơ có cấu tạo tương tự với bơm Rôto-piston hướng kính. Các
xylanh được gia công trên rôto các piston tì lên stato bằng các con lăn với ổ
chao .Dầu được cấp vào các xylanh thông qua đĩa chia dầu
- Động cơ thuỷ lực Rôto-piston hướng kính tương đối phổ biến vì có ưu
điểm là có trọng lượng và kích thước nhỏ và gọn hơn so với hệ xilanh thuỷ
lực không tạo lực ngang tác dụng vào trục lái. Vòng quay nhỏ trong khi vẫn
đảm bảo mômen rất lớn Thường dùng cho các xe chuyên dụng trên bộ.
- Nhược điểm: kết cấu phức tạp. Độ bóng và độ chính xác gia công của
động cơ thuỷ lực Rôto-piston khá cao do đó khó chế tạo và sửa chữa. Mặt
khác áp suất dầu trong các xylanh cần phải cao do các xylanh thường có
kích thước nhỏ bơm phải có áp lực rất cao.
=> Qua việc phân tích ưu nhược điểm của hệ truyền động ta thấy Hệ xi
lanh thuỷ lực cố định (2 Xylanh kiểu ngẫu lực- 2 RAM )có nhiều ưu điểm và

phù hợp với yêu cầu về kích thước và độ tin cậy của thiết bị lái tàu dầu trọng
tải 6500 T.
2.2.Tính toán lựa chọn máy lái
2.2.1.Nguyên lý làm việc.
2.2.1.1. Sơ đồ nguyên lý của hệ xilanh thuỷ lực:
25