THIẾT kế CHONG CHÓNG tàu CHỞ HÀNG KHÔ
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (290.14 KB, 24 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI
KHOA CƠ KHÍ
THIẾT KẾ MÔN HỌC: LÝ THUYẾT TÀU
ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ CHONG CHÓNG TÀU CHỞ HÀNG KHÔ
Sinh viên : Ngô thị Diệu Linh
Lớp : MTT51- ĐH
2
NỘI DUNG THIẾT KẾ
Đề bài
1. Loại tàu: tàu Hàng
2. Chiều dài tàu : L = 51,0 (m)
3. Chiều rộng của tàu : B = 8,25 (m)
4. Chiều chìm tàu : d = 3,5 (m)
5. Chiều cao mạn tàu : D = 4,35 (m)
6. Hệ số béo thể tích : C
B
= 0,70
7. Lắp máy : 500 (cv)
8. Tàu 1 chong chóng.
9. Vùng hoạt động : vùng biển Hải Phòng -Singapore
10. Hệ số béo sườn giữa : C
M
= 0.978
11.Hệ số béo đường nước thiết kế : C
wp
= 0.882
1
PHẦN I .TÍNH SỨC CẢN
1.1. Các thông số thiết kế của tàu :
- Loại tàu : tàu Hàng khô
- Vùng hoạt động : vùng Hải Phong -Singapore.
- Chiều dài tàu : L = 51 (m)
- Chiều rộng của tàu : B = 8,25 (m)
- Chiều chìm tàu : d = 3,5 (m)
- Chiều cao mạn : D = 4,35 (m)
- Hệ số béo thể tích : C
B
= 0,70
- Lắp máy : 500 (cv)
- Hệ số béo sườn giữa : C
M
= 0,98
- Hệ số béo đường nước thiết kế : C
wp
= 0,882
1.2. Giới hạn áp dụng của phương pháp Seri 60 để tính sức cản tàu.
-
B
L
= 6
÷
8,5.
-
d
B
= 2
÷
5.
-
B
C
= 0,6
÷
0,8.
- C
p
= 0,612
÷
0,815
- l=
5,75
3
÷=
∇
L
1.3.Kiểm tra điều kiện áp dụng
-
B
L
= 6,2
-
d
B
= 2,4
-
B
C
= 0,70
- ∇ = C
B
.L.B.d = 0,7.51.8,25.3,5= 87,465 (m
3
)
l=
3
∇
L
= 5,049
⇒
Tàu thoả mãn các điều kiện áp dụng của phương pháp Seri 60.
2
Vậy ta có thể áp dụng phương pháp Seri 60 để tính sức cản cho tàu.
1.4.Tính sức cản tàu
-Công suất máy chính của tàu :
P
D
=
85.
100
500
= 425 (cv)
-Công suất kéo của tàu :
P
E
=0,6P
D
=0,6.425 = 255 (cv)
-Vận tốc giả thiết của tàu tính theo hải lý/giờ được cho là:
Vs = { 8 ; 9 ; 10 ;11 ;12 }
-Bảng kết quả tính:
STT Đại lượng tính toán Đơn vị Vận tốc giả thiết
1 Vận tốc giả thiết v
s
hl/giờ 8 9 10 11 12
2 Vận tốc giả thiết v m/s 4.1176 4.6323 5.147 5.6617 6.1764
3 v
2
m
2
/s
2
16.95463 21.4582 26.4916 32.0548 38.1479
4 Fr = v/(gL)
1/2
- 0.184088 0.2071 0.23011 0.25312 0.27613
5 C
Ro
=C
Ro
(C
B
,Fr) - 0.000731 0.00093 0.00144 0.00174 0.004
6
l=L/∇
1/3
- 5 5 5 5 5
7 l
o
=l
o
(C
B
) - 5.75 5.75 5.75 5.75 5.75
8 a
l
=a
l
(l,Fr) - 1.462 1.35 1.29 1.288 1.32
9 a
lo
=a
lo
(l
o
,Fr) - 1.135 1.13 1.125 1.105 1.06
10 k
l
=a
l
/a
lo
- 1.288106 1.19469 1.14667 1.16561 1.24528
11 k
B/d
=k
B/d
(B/d,Fr) - 0.995 0.995 0.994 0.993 0.993
12 a
B/d
=a
B/d
(B/d,Fr) - 0.78 0.78 0.78 0.78 0.78
13 C
R
=C
Ro
.k
l
.k
B/d
.a
B/d
- 0.000731 0.00087 0.00128 0.00158 0.00386
14 Re=vL/υ - 1.99E+08 2.2E+08 2.5E+08 2.7E+08 3E+08
15 C
F
=0,455/(logRe)
2,58
- 0.001936 0.00191 0.00188 0.00186 0.00183
16 C
A
- 0.00035 0.00035 0.00035 0.00035 0.00035
17 C
AP
- 0.00015 0.00015 0.00016 0.00015 0.00015
18 C=C
F
+C
R
+C
A
+C
AP
- 0.003167 0.00327 0.00366 0.00393 0.00619
19
R=0,5.C.v
2
.ρ.Ω
kG 16.70467 21.835 30.1993 39.196 73.4865
20 PE=R.v cv 68.78314 101.146 155.436 221.916 453.882
3
-Công thức tổng quát tính sức cản
R= 0,5.C.ρ.Ω.v
Trong đó
-Mật độ nước ρ Nước ngọt ρ =1 (t/m
3
)
Nước biển ρ =1,025 (t/m
3
)
-Vận tốc tàu v(m/s)
-Diện tích mặt ướt: Ω (m
2
)
Đối với tàu vận tải có hệ số béo lớn (CB > 0,65)
Ω =
( )
−+
d
B
CdL
B
.274,0.37,12
=607,023 (m²
- Hệ số lực cản : C = C
F
+ C
R
+ C
A
+ C
AP
CF :Hệ số lực cản ma sát,tính theo công thức:
( )
58,2
log
455,0
e
F
R
C
=
υ
Lv
R
e
.
=
:chuẩn đồng dạng Raynols đặc trưng cho chất lỏng có tính nhớt.
6
10.056,1
−
=
υ
(m/s
2
) :hệ số nhớt.
C
A
: Hệ số lực cản do nhám bề mặt.
C
A
=0,4
3,0
÷
với tàu có chiều dài L=51 (m) .Chọn C
A
= 0,35.10
-3
C
AP
: Hệ số lực cản của các phần nhô.
Với tàu một chong chóng,chiều dài 51 (m).Chọn C
AP
= 0,15.10
-3
C
R
:Hệ số lực cản dư tính theo Seri 60.
-Với tàu có mũi với sườn dạng chữ U,V hoặc trung gian giữa U và V,hệ số sức cản dư được tính
như sau :
C
R
= C
Ro
.k
l
.k
B/d
.a
B/d
Trong đó :
- C
Ro
= f(C
B
,Fr) tìm được theo đồ thị phụ thuộc của C
R
và l
o
vào C
B
.
- k
B/d
và a
B/d
tìm được từ đồ thị phụ thuộc của a
B/d
và k
B/d
vào B/d.
-
( )
lo
l
l
a
a
lfk
==
-a
l
,a
lo
tìm được từ đồ thị phụ thuộc của a
l
,a
lo
vào l và Fr.
- Hệ số ảnh hưởng của chiều dài tương đối l=
3
∇
L
= 5,049
4
-l
o
=f(C
B
) tìm được từ đồ thị phụ thuộc của C
R
và l
o
vào C
B
.
-Fr =
Lg
v
.
: chuẩn đồng dạng Froude đặc trưng cho chất lỏng có trọng lực và lực quán tính.
- L = 51 (m) ;g =9,81 (m/s
2
)
d
B
2,4 C
B
= 0,70 ; d = 3,5 (m)
- Công suất kéo được xác định bằng công thức :
vRN
o
.
=
(cv)
-Từ đồ thị công suất và sức cản,với vận tốc hoạt động của tàu là V
S
= 11,459 hl/giờ,ta có
= 255 (cv)
R =85,4396 (kG)
PHẦN II: THIẾT KẾ CHONG CHÓNG
5
2.1. Vật liệu chế tạo
QCVN 2010-Phần 7A về vật liệu –Chương 7 : Đồng và hợp kim đồng. – 7.2 :Hợp kim đồng
đúc (Đồng thau- Mangan – Cấp 1) : HBsC1
_Thành phần hóa học :
+Thành phần kẽm tương đương (%)=
100. (%)
100
100
Cu
A
−
+
Trong đó A=Sn+5Al-0,5Mn-0,1Fe-2,3Ni(%)
+Thành phần hóa học (%) của HBsC1:
(52 62)%Cu
÷
,
(0,5 3,0)%Al
÷
,
(0,5 4,0)%Mn
÷
,
(35 40)%Zn
÷
,
(0,5 2,5)%Fe
÷
,
1,0%Ni
≤
,
1,5%Sn
≤
,
0,5%Pb
≤
_Giới hạn độ bền
+Giới hạn chảy:
2
175( / )N mm≥
+Giới hạn bền kéo:
2
460( / )N mm≥
+Độ giãn dài(%):
20
≥
2.2. Tính toán hệ số dòng theo,hệ số lực hút
(Đối với tàu vận tải biển một chong chóng, theo Taylor)
Hệ số dòng theo:
W 0,5. 0,05
T B
C= −
= 0,5.0,7-0,05= 0,3
Hệ số lực hút:
w
T T
t k
=
= 0,6.0,3= 0,18
Với
(0,5 0,7) 0,6
T
k = ÷ =
2.3. Chọn sơ bộ đường kính của chong chóng
2.3.1. Chọn động cơ chính
-Công suất máy chính P
S
=500 (cv) =368 (KW)
Từ catalog máy năm 2005
Chọn động cơ ABC kí hiệu 600XS-600-045 công suất máy là 398 (kw) , số vòng quay n=600 (vg/ph)
Đây là động cơ trung tốc thì chọn phương án truyền động gián tiếp qua hộp số
Tỉ số truyền hộp số :
5,2
240
600
=
-Có số vòng quay định mức n= 250 (vg/ph)
suy ra (v/s).
2.3.2. Chọn sơ bộ vòng quay của chong chóng
Từ catalog máy năm 2005
Ta chọn vòng quay n= 250 (v/ph) tương ứng với P
s
= 368 (kW)
2.3.3. Chọn sơ bộ vận tốc tàu
Từ đồ thị lực cản và công suất kéo ta có
Với công suất kéo của tàu P
E
=255 (cv) có vận tốc sơ bộ V
S
=11,459 (knot).
2.3.4. Chọn sơ bộ đường kính
6
Dựa vào công thức :
4
. 13.
S
S
P
D n
v
=
4
2
13.
.
S
S
P
D
v n
=
Trong đó: D-đường kính chong chóng, m
P
S
-công suất động cơ chính, kW
n-vòng quay chong chóng, rpm
v
S-
vận tốc tàu, knot
D =
)(998,1
240.459,11
368
13
4
2
m
=
Kiểm tra điều kiện :
=
d
D
.
6,057,0
5,3
998,1
≈=
Với chiều chìm tàu d = 3,5 (m)
2.4 .Chọn số cánh chong chóng .
Hệ số lực đẩy chong chóng theo vòng quay:
4
T
n
v
k
A
NT
ρ
=
T
DVK
ADT
ρ
=
V
A
- Vận tốc tịnh tiến của chóng chóng,m/s
n - Vòng quay chong chóng .rps
T - Lực đẩy của chong chóng .kN
T
E
=R=85,4396 (kN)
( )
kN
t
R
t
T
T
E
195,104
18,01
4396,85
11
=
−
=
−
=
−
=
R – Lực cản của tàu tại vận tốc sơ bộ,Kn
D – Đường kính chong chóng,m
V
A
= V
S
=11,459.0,514=5,889( m/s)
n : Số vòng quay của chong chóng n=4 (vòng/giây)
ρ: Mật độ chất lỏng ρ = 1,025 T/m
3
vậy
==
4
T
n
v
k
A
NT
ρ
93,0
195,104
025,1
0,4
889,5
4
=
==
T
DVK
ADT
ρ
17,1
195,104
025,1
.998,1.889,5
=
K
NT
<1 và K
DT
< 2
7
chọn số cánh chong chóng z=4
2.5. Tính các yếu tố cơ bản của chong chóng
2.5.1 Chọn tỷ số đĩa theo điều kiện bền
=
≥
min
00
A
A
A
A
ee
0,24(1,08- )
[ ]
3
3/2
max
10
σ
δ
mT
D
Z
Trong đó :
Z – Số cánh chong chóng
D – Đường kính chong chóng ,m
δ :chiều dày tương đối của chong chóng ở mặt cắt bán kính tương đối
08,0:6,0
max
===
δ
R
r
r
T – Lực đẩy của chong chóng,kN
m – Hệ số kể đến trạng thái tải trọng, m= 1,15,
- ứng suất cho phép giới hạn của vật liệu, = 6. kPa
=
167,0
.
=
D
d
H
-Tỷ số giữa đường kính trung binh của chong chong với đường kính cua nó
=
≥
min
00
A
A
A
A
ee
0,24 (1,08 -0,167)
5,0
10.6
195,104.15,1.10
08,0.998,1
4
3
4
3/2
=
-Chọn
55,0
0
=
A
A
e
8
2.5.2 Tính toán chong chóng và tốc độ tiến của tàu
Stt
Đại lượng tính
Đơn
vị
Các giá trị tính toán
1
Vận tốc giả thiết v
s
rpm
8 9 10 11 12
2
Vòng quay giả
thiết chong
chóng .
rps
4.1152 4.6296 5.144 5.6584 6.1728
3
T
E
=R=f(v
S
)
kN
16.7047 21.835 30.1993 39.196 73.4865
4
T=T
E
/(1-t)
20.3715 26.6281 36.8284 47.8 89.6177
5
4
T
n
v
k
A
NT
ρ
=
- 0.97451 1.02532 1.05052 1.08265 1.00933
6
J
O
=f(k
NT
)
- 0.58 0.613 0.637 0.653 0.6001
7
J=a.J
O
- 0.609 0.64365 0.66885 0.68565 0.63011
8
nJ
V
D
A
opt
=
m 1.68933 1.79818 1.9227 2.06315 2.44912
9
42
opt
T
Dn
T
k
ρ
=
- 0.15252 0.1553 0.16432 0.16086 0.15188
10
),( Jkf
D
P
T
=
- 0.84 0.863 0.871 0.901 0.851
11
),(
0
Jkf
T
=
η
0.659 0.675 0.6785 0.6825 0.66375
12
0
1
11
ηη
w
T
Q
D
t
i −
−
=
- 0.79127 0.81048 0.81468 0.81949 0.79697
13
D
s
D
v
P
R
η
=
Kw 168.89 242.467 370.687 526.128 1106.48
14
k
P
P
E
GS
D
S
ηη
=
Kw 198.694 285.255 436.102 618.975 1301.75
9
0Xây dựng đồ thị: P
S
=f(v
S
), D
opt
=f(v
S
), η
0
=f(v
S
), P/D=f(v
S
)
Dựa vào đồ thị ta xác định được các thông số tối ưu của chong chóng.
Tại P
s
=368 kw
Suy ra R=73,487 kN
T
E
= R=734,87 kW
T=T
E
/(1-t)=896,18
V
A
=0,514.v=5,889m/s
J=v
A
/(nD) =0,63
K
T
=T/(ρ.n
2
.D
4
)= 0,1518
Tra đồ thị thiết kế chong chóng ứng với (A
E
/A
0
) =0,55 với Z=4
Ta có hiệu suất của chong chóng trong nước tự do : η
0
=0.66375
Tỉ số bước hình học P/D =0.851
Kết luận:
Các đặt trưng hình học của chong chóng
D =2,45 m
P/D =0.851
Z=4
A
E
/A
o
=0,55
Các đặc tưng thủy động học của chong chóng
J=0,63
K
T
=0,1518
η
0
=0,66375
Số vòng quay của chong chóng n=240rpm
2.5.3. Kiểm tra tỉ số đĩa theo điều kiện không xảy ra xâm thực;
- Theo Schoenherr, để đảm bảo không xảy ra giai đoạn xâm thực thứ nhất thì tỷ số đĩa không được
nhỏ hơn giá trị sau:
2
0 0
min
1,275. . ( . )
C
E
K
A
n D
A p
ξ
=
÷
= 1,275.1,6
437,0)998,1.0,4(
35,125
42,0
2
=
trong đó:
ξ
- hệ số thực nghiệm phụ thuộc trọng tải,
ξ
= (1,3 ÷1,6).Đối với chong chóng nặng
tải,
ξ
= 1,6
C
K
=
( , / , )
C C
K K Z P D J=
- hệ số đặc trưng xâm thực, tra đồ thị,
C
K
=0,42
0
p
- áp suất thủy tĩnh tại độ ngập sâu trục chong chóng, kN/m
2
0
101,340 . .
S
p g h
ρ
= +
= 101,340+10.2,401= 125,35 kN/m
2
với :
.g
ρ
=10 kN/m
3
đối với nước biển
S
h
- độ ngập sâu của trục chong chóng, m
=−=
Dd
h
s
55,0
3,5-0,55.1,998=2,401 m
10
n- số vòng quay chong chóng, n=4,0
rps
D - đường kính chong chóng, D = 1,998m
- Tỷ số đĩa
0
E
A
A
= 0,55 >
0
min
E
A
A
÷
=0,437 do đó chong chóng đảm bảo điều kiện chống xâm thực.
2. 6. Xây dựng bản vẽ chong chóng
2.6.1. Xây dựng hình bao duỗi thẳng của chong chóng
Chiều rộng lớn nhất của cánh b
max
)(6,055,0
4
998,1.187,2187,2
0
max
m
z
D
A
A
b
E
===
Ta có bảng tọa độ để xác định hình bao duỗi thẳng theo Seri B tính theo % của b
max
như sau:
Bảng 2.6.1: Bảng hoành độ của hình bao duỗi thẳng.
Bảng 2.6.2:Bảng trị số hoành độ của hình bao duỗi thẳng.
11
Từ bảng trên ta xây dựng được hình bao duỗi thẳng của chong chóng.
2.6.2. Xây dựng profin cánh:
2.6.2. Xác định chiều dày lớn nhất của các profin tại các tiết diện
- Chiều dày tại mút:e
R
, mm
)(754,5)998,150(998,1.06,0)50( mmDaD
e
R
=−=−=
Trong đó:
a = 0,06- đối với chong chóng làm từ hợp kim đồng
D – đường kính chong chóng, m
D = 1,998
- Chiều dày giả định tại đường tâm trục:e
0
, mm
e
0
= 0,045D=0,045.1998 = 89,91 mm – Cho chong chóng 4 cánh.
- Chiều dày lớn nhất của profin tại các bán kính:
( )
0 0
.
R
e e r e e
−
= − −
trong đó:
r
r
R
−
=
Bảng 2.5: Xác định chiều dày max của các profin tại các tiết diện.
12
2.6.2.2. Bảng tung độ profin cánh
Bảng 2.6:Bảng tung độ profin cánh.
13
2.6.3. Xây dựng hình chiếu pháp và hình chiếu cạnh
- Chọn góc nghiêng cánh bằng 10
o
-Cách xây dựng hình chiếu pháp và hình chiều cạnh:
Từ điểm O trên đường trục ở hình bao duỗi phẳng hình bao duỗi phẳng, theo hướng về phía
mép theo ta đặt một đoạn thẳng OH= P/2π = 604 mm, H gọi là điểm cực .Tại H kẻ những tia đi qua
điểm giao nhau giữa trục thẳng đứng với các bứn kính đường tròn r
i
khác nhau.
Tại mút profin, tiến hành kẻ các đường thẳng tiếp tuyến song song và vuông góc với tia HA,
kết quả nhận được những đoạn cắt a
1
, a
2
, b
1
,b
2
.
Sau đó trên hình chiếu pháp, từ tâm O
1
kẻ các cung tròn bán kính ri và đặt theo cung này các
đoạn thẳng a
1
về bên phải và a
2
về bên trái .Cuối cùng ta nhận được điểm B và B’ nằm trên đường
bao hình chiếu pháp của cánh.
Để xây dựng hình chiếu cạnh, từ điểm B và B’ theo phương song song với trục chong chóng
kẻ các đường thẳng nằm ngang và trên đó đặt các giá trị bằng b
1
về phía bên phải và b
2
về phía bên
trái tính từ điểm giao của đường vuông góc từ điểm A
2
ở bán kính r
i
trên đường chiều dày lớn nhất
tại mặt đạp đến các đường nằm ngang nói trên.Cuối cùng ta nhận được 2 điểm C và C’ nằm trên
đường bao hình chiếu cạnh.
14
h
2
l
2
B'
B
l
1
l
2
A
2
A
2
C'
C
h
2
h
1
P/2π= 690 mm
l
1
h
2
Hình 2.1: Xây dựng hình chiếu pháp và hình chiếu cạnh
- Từ hình bao duỗi phẳng ta xác định được các giá trị a
1
, a
2
, b
1
, b
2
như sau:
- Nêu
cách xây dựng hình chiếu pháp và hình bao duỗi phẳng
2.6.4. Xây dựng củ chong chóng
2.6.4.1. Xác định đường kính trục chong chóng
- Đường kính trục chong chóng:
D
kdd
CpB
+=
12,1
Chọn d
B
= 450 mm.
Với d
p
là đường kính trục trung gian được tính theo công thức sau:
16,471
4
368
)46,01(92)1(92
3
3
=+=+=
n
p
d
m
s
p
k
Chọn d
p
= 590 mm.
trong đó:k = q(a-1)= 0,4.(2,15-1)= 0,46
q = 0,4 cho động cơ 4 kỳ
a = 2,15 cho động cơ 4 xilanh
P
S
– công suất trên bích ra của động cơ
P
S
=368 kW.
n
m
– vòng quay định mức của trục chong chóng, rps
n
m
= 4 rps
k
C
– hệ số
k
C
= 10 – trục có ống bao là hợp kim đồng
D – đường kính chong chóng, m
15
D = 1,998 m.
38,546998,1.10470.12,112,1
=+=+=
D
kdd
CpB
Chọn =500
-Độ côn trục: k = 1/15
- Chiều dài củ chong chóng l
H
lớn hơn (2%÷3% )b
max
= 12÷18 mm
- = 612÷618 mm
Chọn l
H
= 610mm.
- Chiều dài phần côn trục l
K
= (90÷95)%l
H
= 549÷579,5 mm.
Chọn l
K
= 550 mm.
2.6.3.2. Xác định kích thước củ chong chóng
- Chiều dài củ l
H
lấy lớn hơn 2% ÷ 3% chiều rộng lớn nhất của hình chiếu cạnh
Chọn l
H
= 610mm.
- Độ côn của củ chong chóng k
H
= 1/15 ÷ 1/20
Chọn k
H
= 1/15
- Đường kính trung bình củ:
d
H
= 0,18D – chong chóng 4 cánh
d
H
= 0,18.1,998 = 0,36m
Chọn d
H
= 0,36 m.
- Chiều dài lỗ khoét để giảm nguyên công cạo rà: l
0
= (0,25÷0,3)l
K
=137,5÷165mm
Chọn l
0
= 160 mm.
- Chiều sâu rãnh khoét chọn hợp lý theo khả năng công nghệ.
Chọn 10 mm.
2.6.3.3. Chọn then
-Chiều dài then l
t
=(0,9÷0,95)l
k
=(0,9÷0,95).550=495÷522,5 (mm)
Chọn l
t
=500 (mm)
-Chiều rộng then:
b
t
=(0,25÷0,3).d
B
=(0,25÷0,3).680,78 =170,195÷204,234 (mm)
Chọn b
t
=100 (mm)
-Chiều cao then:
h
t
=(0,5÷0,6).b
t
=(0,5÷0,6). 100=72,0÷86,4(mm)
Chọn h
t
=80 (mm)
-Chiều sâu rãnh then trên trục chong chóng : t
1
=31 (mm)
-Chiều sâu rãnh then trên củ chong chóng : t
2
= 19,5 (mm)
-Kiểm tra bền:
[ ]
d
d
δδ
≤
[ ]
cc
TT
≤
Trong đó:
Ứng suất dập cho phép: [δ
d
]=80 (N/mm)
Ứng suất cắt cho phép : [τ
c
]=50 (N/mm)
Ứng suất dập tính toán :
16
2
d
B t t
T
d b l
δ
=
Ứng suất cắt tính toán :
ttB
c
lhd
T
T
2
=
Ta có mô men xoắn trên trục chong chóng là :
T = 7162
m
D
n
P
P
D
: Công suất truyền đến chong chóng
P
D
=η
s
P
s
=0,97. 368 =356,96(kW)
Thay vào T = 7162
240
645,715
= 12367(N.m) = 8,735.10
6
(N.mm)
[δ
d
] =
500.100.500
2.12,37.10
6
=0,99 (N/mm
2
) < [δ
d
] =80 (N/mm
2
)
[τ
d
] =
500.80.500
12,37.10.2
6
=1,237(N/mm
2
) < [τ
d
] =50 (N/mm
2
)
Vậy then đã chọn đủ bền
2.6.3.4. Chọn mũ thoát nước
- Chiều dài mũ thoát nước : l
0
=(0,14 ÷ 0.17)D = (0,28 ÷ 0,34) m
Chọn l
0
= 0,6 m
- Bán kính cầu ở cuối mũ: r
0
= (0,05 ÷0,1)D = (0,10 ÷ 0,20) m
Chọn r
0
= 0,2m
trong đó: D – đường kính chong chóng, m
D = 1,998m
2.6.3.5. Tính khối lượng chong chóng
Theo Kopeeski thì khối lượng chong chóng được tính như sau:
0,6 0,6
3 4 2
4
6,2 2.10 0,71 0,59
4.10
H
H H
b e
dZ
G D l d
D D D
γ γ
= + − +
÷
÷
trong đó:
Z – Số cánh chong chóng, Z = 4;
γ – trọng lượng riêng của vật liệu chế tạo chong chóng, γ = 8,5.10
3
(kG/m
3
)
D – đường kính chong chóng, D = 1,998 (m)
d
H
– đường kính của củ chong chóng, d
H
= 0,36 (m)
l
H
– chiều dài của củ chong chóng, l
H
= 0,61 (m)
e
0,6
– chiều dày cánh tại 0,6R, e
0,6
= 0,04122 (m)
b
0,6
– chiều rộng cánh tại 0,6R, b
0,6
= 0,6(m)
Vậy G=854 (kG)=0,854 (tấn)
17
3.6.3.4. Chọn mũ
thoát nước
- Chiều dài mũ thoát nước : l
0
=(0,14 ÷ 0.17)D = (0,28 ÷ 0,34) m
Chọn l
0
= 0,6 m
- Bán kính cầu ở cuối mũ: r
0
= (0,05 ÷0,1)D = (0,10 ÷ 0,20) m
Chọn r
0
= 0,2m
trong đó: D – đường kính chong chóng, m
D = 1,998m
2.6.3.5. Tính khối lượng chong chóng
Theo Kopeeski thì khối lượng chong chóng được tính như sau:
0,6 0,6
3 4 2
4
. . . . 6,2 2.10 0,71 . 0,59. . . 4221, 44
4.10
H
H H
b e
dZ
G D l d
D D D
γ γ
= + − + =
÷
÷
trong đó:
Z – Số cánh chong chóng;
Z = 4;
γ – trọng lượng riêng của vật liệu chế tạo chong chóng, kG/m
3
;
γ = 8,5.10
3
kG/m
3
D – đường kính chong chóng, m
D = 1,998 m
d
H
– đường kính của củ chong chóng, m
d
H
= 0,8 m
l
H
– Chiều dài của củ chong chóng, m
l
H
= 9,55 m
e
0,6
– chiều dày cánh tại 0,6R, m
e
0,6
= 0,089 m
b
0,6
– chiều rộng cánh tại 0,6R, m
b
0,6
= 1,233 m
Vậy G = 4,2 tấn.
2.6.4. Xây dựng tam giác đúc
Để xác định kích thước của tam giác đúc, trên hình chiếu pháp của cánh ta vạch trên nó một bán
kính xác định tính theo công thức sau :
- Bán kính đặt tam giác đúc:
R
ϕ
=R + (50 ÷ 60) = 2100 ÷ 2110mm . chọn R
ϕ
= 2100 mm
Trên hình chiếu pháp từ điểm O ta kẻ những tia dưới góc bao cánh f1 và f2 ở bán kính nào đó. Để
đảm bảo làm việc lâu dài ở điều kiện ngoài trời, khe hở nhỏ nhất giữa đường bao cánh và bán kính
đặt tam giác đúc không nhỏ hơn 50mm. Khi đó chiều dài và chiều cao của tam giác đúc tương ứng
bằng :
-Chiều dài của tam giác đúc:
l
ϕ
= l
ϕ1
+ l
ϕ2
= 1912+1395 = 3307 mm
18
Với
1
1
1 2
2
2.3,14.2100 37
. . 1912
4 37 27
R
l mm
z
φ
φ
π
ϕ
ϕ ϕ
= = =
+ +
2
2
1 2
2
2.3,14.2100 27
. . 1395
4 27 37
R
l mm
z
φ
φ
π
ϕ
ϕ ϕ
= = =
+ +
φ
1
, φ
2
xác định từ hình vẽ từ r
3
= 0,3R ta có φ
1
=
37 , φ
2
=
27
- Chiều cao tam giác đúc:
3793
950
4
P
h
Z
φ
= = =
- Vị trí đường trung bình của củ chong chóng cách cạnh huyền của tam giác đúc một đoạn:
2100
. .240 240
2100
R
R
m m mm
R
φ
φ
= = =
trong đó:m
R
là khoảng cách từ mút đến đường tâm giả định của cánh
2.7. Kiểm tra bền chong chóng theo quy phạm
Tham khảo chương 7 phần 3 QCVN 21: 2010/BGTVT
2.7.1. Kiểm tra chiều dày cánh.
Chiều dày cánh chân vịt tại bán kính 0,25R và 0,6R đối với chân vịt định bước không được nhỏ hơn
trị số tính theo công thức dưới đây:
1
2
K
H
t SW
K ZNI
=
;
trong đó:
t - Chiều dày cánh(trừ góc lượn của chân cánh) ,cm ;
H – Công suất liên tục của máy chính, kW ;
H = 7350 kW ;
Z – Số cánh ;
Z =4 ;
N – Số vòng quay lớn nhất liên tục lớn nhất chia cho 100 (vòng/phút/100) ;
N = 160/100 ;
I – Chiều rộng của cánh tại bán kính đang xét, cm ;
I = 99,9 cm - tại 0,25R
I = 123,3 cm - tại 0,6R
K
1
– Hệ số tính theo công thức sau đây tại bán kính đang xét :
1 2 3
2
1
30,3 '
'
1
D P
K k k
P D
P
k
D
= +
÷
+
÷
K
1
= 12,522 tại 0,25R
K
1
= 3,877 tại 0,6R
trong đó :
D – Đường kính chân vịt, m ;
D = 4,1 m ;
k
1
,k
2
,k
3
– Hệ số lấy theo bảng 3/7.1;
Vị trí bán kính k
1
k
2
k
3
0,25R 1,62 0,386 0,239
0,6R 0,281 0,113 0,022
19
P’ – Bước tại bán kính đang xét, m;
P’ = 1,452 m - tại 0,25R
P’ = 3,484 m - tại 0,6R
P – Bước tại bán kính 0,7R(R là bán kính chân vịt), m;
P = 3,739 m;
K
2
– Được tính theo công thức sau:
2 2
2 4 5
0
1000
E D N
K K k k
t
= − +
÷
K
2
= 0,841 tại 0,25R
K
2
= 0,951 tại 0,6R
trong đó:
k
4
;k
5
– Các hệ số tra theo bảng 3/7.1;
Vị trí bán kính k
4
k
5
0,25R 1,92 1,74
0,6R 1,24 1,09
E - Độ nghiêng tại đầu mút cánh (đo từ đường chuẩn mặt bên và lấy giá trị dương đối với độ
nghiêng theo chiều ngược), cm;
E = 36,152 cm
t
0
– Chiều dày giả định của cánh tại đường tâm của trục chân vịt(t
0
có thể nhận được nhờ kéo
dài từng đường mép nối chiều dày đỉnh cánh với chiều dày cánh ở 0,25R, tại hình chiếu của
tiết diện cánh dọc theo đường chiều dày cánh lớn nhất), cm;
t
0
= 13 cm
K – Hệ số tra theo Bảng 3/7.1;
K = 1,30;
S – Hệ số liên quan đến tăng ứng suất do thời tiết. Nếu S> 1 thì S lấy bằng 1; Nếu S< 0,8 thì giá
gị của S lấy bằng 0,8.
10,71
0,095 0,677 0,095 0,677 0,79
7,65
s
s
D
S
d
= + = + =
÷
÷
< 0,8 nên S = 0,8;
trong đó:
D
s
– Chiều cao mạn để tính sức bền của tàu;
D
s
= 10,71 m
d
s
– Chiều chìm chở hàng ;
d
s
= 7,65 m;
W – Hệ số liên quan đến ứng suất đổi dấu, được lấy bằng giá trị tính theo công thức dưới đây hoặc
2,8 lấy giá trị lớn hơn.
1 2 4 1
3 4
'/
1 0,724
'/
A A A A P D
W
A A P D
+
= +
÷
+
W = 0,302 tại 0,25R, W< 2,8 nên lấy W = 2,8
W = 0,302 tại 0,6R, W < 2,8 nên lấy W = 2,8
trong đó:
20
1
1
0,571
1,391
0,186 0,224
A
C
ω
ω
∆
= = =
+ +
2
2
0,571
2,179
0,186 0,0759
A
C
ω
ω
∆
= = =
+ +
( ) ( )
( ) ( )
( ) ( )
( ) ( )
1 2
3
3 3 1
1 0,329 1 0,199 0,186
6,145
1 0,136. 0,136 1 0,329 0,186
C C
A
C C C
ω
ω
+ + + +
= = =
+ + + +
4
3,52 0,25
1,26 0,6
Tai R
A
Tai R
−
=
−
1
2
4,1 3,793 2.0,55
1,3 0,22 1 1,3 0,22 1 0,329
0,95 0,95.3,793 4,1 4
e
a
D P
C
P D Z
= − + − = − + − =
÷
÷
2
1,19
4,1 3,793 1,19.0,55
1,1 0,2 1 1,1 0,2 1 0,199
0,95 0,95.3,793 4,1 4
e
a
D P
C
P D Z
= − + − = − + − =
÷
÷
3
0,122 0,0236 0,122.0,925 0,0236 0,136
P
C
D
= + = + =
a
e
– Tỉ số diện tích khai triển của chân vịt;
a
e
= 0,55
ω – Nước kèm trung bình định mức ở đĩa chân vịt;
Δω – Giá trị cực đại của dao động nước kèm ở đĩa
Đại lượng 0,25R 0,6R
Chiều dày cần thiết (cm) 21,15 9,301
Chiều dày tính toán (cm) 15,66 8,88
Kết luận Thỏa mãn Thỏa mãn
2.7.2. Bán kính góc lượn giữa chân của cánh và củ chân vịt:
Bán kính góc lượn giữa chân của cánh và củ chân vịt không được nhỏ hơn giá trị R
0
tính theo công
thức sau tại mặt đạp ở phần cánh có chiều dày lớn nhất:
( ) ( ) ( ) ( )
0
0
0,25 1,060 13 21,15
20,094 43,1
0,25
B r
r
e r t t
R t
e
− − − −
= + = + =
trong đó:
R
0
– Bán kính yêu cầu của góc lượn, cm;
t
r
– Chiều dày yêu cầu của cánh ở bán kính 0,25R;
t
r
= 21,15 cm
t
0
– Như trên;
t
0
= 13 cm
r
B
– Tỷ số bước của chân vịt;
r
B
= 0,925
e – 0,25;
chân vịt tại bán kính 0,7R. Giá trị của ω và Δω phải được tính theo công thức sau đây, trừ
trường hợp tàu nhiều chân vịt hoặc tàu được Đăng kiểm xem xét riêng.
19,4 19,4
7,32 1,56 0,04 4 7,32 1,56 0,04 4 0,77 .0,302 0,517
4,1 7,65
B
s
B B
C
D d
ω ω
∆ = − + − = − + − =
÷
÷
21
19,4 19,4
0,625 0,04 4 0,527 0,625 0,04 4 0,77 0,527 0,302
4,1 7,65
B
s
B B
C
D d
ω
= + + − = + + − =
÷
÷
B – Chiều rộng tàu, m;
B = 19,4 m
C
B
– Hệ số béo thể tích
của tàu;
C
B
= 0,77
2.8 Tính toán và xây dựng đồ thị vận hành của chong chóng
2.8.1. Tính toán các đặc trưng không thứ nguyên của chong chóng làm việc sau thân tàu
2.8.2. Tính toán các đặc trưng của chong chóng sau thân tàu
Giả thiết 4 ÷ 5 giá trị vòng quay của động cơ n = (0,6 ÷ 1,05)n
H
(n
H
vòng quay định mức của động cơ)
và phải chứa n
H
.
n =96÷165 rpm.
Bảng: Với n = 100 rpm
Bảng: Với n = 120 rpm
22
Bảng: Với n = 140 rpm
Bảng: Với n = 160 rpm
Bảng: Với n = 165 rpm
23
2.8.3. Tính toán đường đặc tính ngoài của động cơ
- Đối với động cơ đốt trong thấp tốc không có tuốc-bin khí tăng áp:
S SP
H
n
P P
n
=
÷
- Đối với động cơ đốt trong có tuốc-bin khí tăng áp:
2
S SP
H
n
P P
n
=
÷
Sau khi tính toán xây dựng đường cong đặc tính vận hành của tàu.
24
