Giáo trình thiết bị lái tàu thủy ppt








Giáo trình
thiết bị lái tàu
thủy












6
Chơng 1

Thiết bị lái

1.1. Khái niệm chung về thiết bị lái tàu thuỷ

Một trong những tính năng cơ bản của tàu thuỷ đó là tính ăn lái. Tính ăn lái của tàu
thuỷ là khả năng giữ nguyên hoặc thay đổi hớng đi theo ý muốn của ngời lái tàu.

1.1.1. Khái niệm
Trên các tàu tự hành (ngay cả một số tàu không tự hành) ngời ta thờng trang bị
các thiết bị lái để đảm bảo tính ăn lái cho tàu ở bất kỳ trạng thái nào trong suốt quá trình
hành hải
Tính ăn lái của tàu gồm hai tính chất: tính ổn định hớng đi và tính quay vòng.
Tính ổn định hớng đi là khả năng tàu giữ nguyên hoặc thay đổi hớng chuyển động.
Tính quay vòng là khả năng thay đổi hớng chuyển động và đợc mô tả bởi quỹ đạo
cong khi bẻ lái.
Hai tính chất này mâu thuẫn với nhau, một con tàu có tính ổn định hớng đi tốt thì sẽ
có tính quay vòng tồi và ngợc lại. Vì vậy phải tuỳ thuộc vào từng loại tàu (công dụng và
chức năng), từng vùng hoạt động mà ngời ta u tiên cho 1 trong 2 tính chất trên khi
thiết kế. Ví dụ, khi tàu chạy ở vùng hoạt động không hạn chế (tàu biển) do điều kiện
không gian hoạt động không hạn chế, để đảm bảo cho thời gian hành trình thì phải u
tiên cho tính ổn định hớng đi còn đối với tàu có vùng hoạt động hạn chế (tàu sông) thì
ngợc lại.
Tính ăn lái cũng phụ thuộc vào các bộ phận cố định, ổn định khác nh: ki hông, ki
đuôi, giá chữ nhân (X) hoặc chữ Y, số lợng và chiều dài chong chóng, đoạn trục chóng
chóng, số bánh lái cũng nh các thiết bị khác.
Trên tàu để đảm bảo tính ăn lái, ngời ta có thể bố trí nhiều loại thiết bị lái hoạt động
độc lập hoặc phối hợp nh: bánh lái, đạo lu định hớng xoay, chóng chóng (tàu lắp
nhiều chong chóng), thiết bị phụt nớc, chân vịt, v.v. nhng phổ biến nhất là bánh lái và
đạo lu định hớng xoay vì đó là những thiết bị dễ chế tạo, giá thành rẻ, làm việc tin cậy
và hiệu quả cao.
Bánh lái là một vật thể dạng cánh tấm phẳng hoặc dạng có prôfin thoát nớc nhúng
chìm trong nớc, còn đạo lu định hớng xoay là một vật thể hình trụ tròn xoay có dạng
prôfin thoát nớc theo chiều dọc trục của nó, bao quanh chong chóng ở phía sau thân
tàu.

1.1.2. Phân loại bánh lái

1.1.2.1. Phân loại theo hình dạng prôfin có

Bánh lái tấm
Bánh lái thoát nớc

1.1.2.2. Phân loại theo vị trí đặt trục lái

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

7
B¸nh l¸i c©n b»ng lµ b¸nh l¸i mµ trôc l¸i chia b¸nh l¸i ra 2 phÇn.
B¸nh l¸i kh«ng c©n b»ng lµ b¸nh l¸i n»m vÒ mét phÝa cña trôc l¸i
B¸nh l¸i b¸n c©n b»ng

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

8

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

9


Hình 1.1. Sơ đồ phân loại bánh lái.

1.1.2.3. Phân loại theo số gối đỡ trên trục lái

Sơ đồ 1, các bánh lái có 1 ổ đỡ trên bánh lái trở lên
Sơ đồ 2, các bánh lái có 2 ổ đỡ trên bánh lái
Sơ đồ 3, bánh lái không có ổ đỡ trên bánh lái
Trong các sơ đồ trên đợc bổ sung các dạng đạo lu xoay

1.1.2. Vị trí đặt trục lái

Nếu trên tàu có bố trí chong chóng thì tốt nhất nên đặt bánh lái phía sau và ở giữa
luồng nớc do chong chóng đẩy ra để làm tăng hiệu quả làm việc của bánh lái.
Với đuôi tàu có lắp một chong chóng thì bánh lái, sống lái, ki đỡ lái tạo thành khung
giá lái:là khoảng không gian để lắp chong chóng vừa đủ, trị số các khe hở của khung giá
lái chọn theo bảng sau:
Trong bảng 1.1, K
T
- hệ số tải của chong chóng; D - đờng kính chong chóng; t
max
-
chiều dày lớn nhất của frôfin bánh lái; b
P
- chiều rộng bánh lái; - nửa góc tiếp tuyến
của sống đuôi với mặt phẳng đối xứng của tàu.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

10
Các giá trị trong bảng 1.1 là giá trị nhỏ nhất. Trong thực tế sử dụng, để giảm chấn
động ở vùng đuôi, các giá trị đó (a, b, c, d) có thể đợc lấy tăng lên một ít. Tuy nhiên khe
hở a không nên lấy quá lớn, nếu không sẽ làm giảm hiệu suất làm việc của bánh lái.

Bảng 1.1. Kích thớc cơ bản của khung giá lái tàu một chong chóng.

T.T

Tên tác giả
đề nghị
a b c d
1 Bể thử Hà
Lan
Waningen
(0,08 - 0,12).D

(0,15- 0,2).D

(0,1- 0,12)D

0,03.D
2 L. Lloyds (0,08 - 0,15).D

0,15.D 0,08.D -
3 Cơ quan phân
cấp tàu Na-
uy.
0,73.
P
max
b
t
.D
(1+

).k

T
/D

0,09.D 0,085.D
4 Viện nghiên
cứu Vật lý
Anh
(0,08 - 0,15).D

0,2.D (0,08 -0,1)D

(0,02 -0,03)D
















Hình 1.2. Sơ đồ khung giá lái của tàu một chong chóng

Trong mọi trờng hợp bánh lái phải bố trí chìm trong nớc, mép trên bánh lái đặt
càng sâu trong nớc càng tốt.
Nếu gọi khoảng cách từ mép trên của bánh lái đến mép nớc tự do là t
p
thì t
p
đợc lấy
nh sau - để đảm bảo diện tích bánh lái F
P
)
Tàu biển: t
p
0,25.h
p

(1.1)
Tàu hồ (hoặc pha sông biển): t
p
0,125.h
p

Tàu sông: t
p
= (0 - 0,1).h
p

với h
p
- chiều cao bánh lái.
Khoảng cách từ mép trên của tấm bánh lái đến vỏ bao tàu càng nhỏ càng tốt song

phỉa thoả mãn không bị kẹt khi bẻ lái.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

11
ở mọi góc bẻ lái hình chiếu bằng của tấm bánh lái phải nằm trong phạm vi hình
chiếu bằng của đòng nớc chở hàng mùa hè KWL.
Với bánh lái cân bằng và bán cân bằng ,mép dói của bánh lái phải đặt cao hơn
đờng cơ bản và không thấp hơn mép dới của chong chóng.
Với bánh lái treo, việc nối giữa bánh lái và trục lái là kết cấu hàn, phải lu ý đến
chiều cao của nó để khi sửa chữa, lắp ráp, tháo bánh lái trên ụ không phải cắt trục lái.

1.2. Tác dụng của bánh lái

1.2.1. Cơ chế lợn vòng của tàu khi bẻ lái

Giả sử tàu đang chạy theo hớng thẳng với vận tốc v (hình 1.3.a) trong điều kiện mặt
nớc yên lặng (tức không có tác dụng của sóng, gió, dòng chảy và các ngoại lực ngẫu
nhiên khác), bánh lái nằm ở mặt phẳng đối xứng của tàu hoặc song song với nó. Khi đó
lực tác dụng lên tàu bao gồm:
Lực cản của nớc đến chuyển động của tàu R nằm trong mặt phẳng đối xứng của tàu,
có chiều ngợc với vận tốc của tàu.
Lực đẩy của chong chóng T nằm trong mặt phẳng đối xứng của tàu, cùng chiều với
vận tốc của tàu, cân bằng với lực cản của tàu và lực cản của bản thân nó.
Giả sử khi đó ta đổi hớng chuyển động của tàu bằng cách bẻ lái một góc
p
sang
mạn, khi đó xuất hiện áp lực thuỷ động của nớc tác dụng lên bánh lái P bổ sung vào hệ
lực trên, lực P có điểm đặt tại K - gọi là tâm áp lực của bánh lái.
Nếu giữ nguyên góc bẻ lái
p

đó thì lực P sẽ làm thay đổi quĩ đạo chuyển động của tàu
và làm xuất hiện, biến đổi các thành phần lực khác. Quĩ đạo chuyển động của tàu khi đó
gọi là quĩ đạo lợn vòng của tàu.
Để xét và biết đợc tác dụng của bánh lái khi bẻ lái ta đi xét tác dụng của lực P, bằng
cách đặt tại trọng tâm tàu G một cặp lực trực đối (bằng nhau về trị số, cùng phơng,
ngợc chiều) P và P cùng phơng, cùng trị số với lực P.
Lực P và P tạo thành một ngẫu lực có mô men M
1
= P.l
p
, (l
p
là tay đòn của mô men
M
1
; l
p
(L/2).cos
p
) có chiều về phía bẻ lái).
Lực P đợc phân tích thành hai lực P
1
và P
2
, trong đó lực P
1
có phơng của mặt
phẳng đối xứng của tàu, cùng chiều với lực cản R gọi là lực cản bổ sung, nó cùng với R
làm tăng lực cản, giảm tốc độ chuyển động của tàu, khi đó lực cản tổng cộng tác dụng lên
tàu là R

T
= R + P
1
. Lực P
2
có phơng vuông góc với mặt phẳng đối xứng của tàu, làm dạt
tàu về hớng ngợc với hớng bẻ lái gọi là lực dạt.
Do tàu chuyển động dạt, lên xuất hiện lực cản theo phơng ngang R
0
cùng phơng,
ngợc chiều với P
2
. Nếu cứ giữ nguyên góc bẻ lái
p
sao cho đến thời điểm nào đó, giá trị
của R
0
tăng

bằng giá trị của P
2
thì chuyển động dạt kết thúc và khi đó mô men M
1
cũng
đủ lớn để làm quay tàu về hớng bẻ lái. Dới tác dụng của mô men M
1
, tàu quay quanh
trục thẳng đứng đi qua trọng tâm tàu G về hớng bẻ lái. Đồng thời sự quay vòng này làm
đổi phơng của lực đẩy T mà nhờ đó tàu đổi hớng chuyển động.
Khi tàu chuyển động trên quĩ đạo cong (hình 1.3.b), lực cản tổng cộng R

T
có điểm đặt
tại K
T
trên mặt phẳng đối xứng của tàu, gọi là tâm áp lực của tàu, (với tàu, thông thờng
K
T
nằm ở khoảng giữa trọng tâm tàu G và đờng vuông góc mũi). Phân tích R
T
thành R
x

và R
y
, trong đó R
x
nằm trong mặt phẳng đối xứng của tàu là lực cản của tàu, R
y
có
phơng vuông góc với mặt phẳng đối xứng của tàu và nói chung không đi qua trọng tâm
tàu G. Thành phần này phát sinh mô men phụ M
2
= R
y
.l
p
, (l
p
là tay đòn của mô men
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

12
M
2
bằng khoảng cách K
T
G) cùng chiều với mô men M
1
làm tăng chuyển động quay của
tàu về hớng bẻ lái. Khi K
T
nằm ở khoảng giữa trọng tâm tàu G và đờng vuông góc đuôi
thì mô men M
2
ngợc chiều với mô men M
1
, nó cản trở lại sự quay của tàu theo hớng bẻ
lái.
Khi tàu chuyển động theo hớng thẳng, vận tốc tàu v có phơng của mặt phẳng đối
xứng, còn khi tàu chuyển động trên quĩ đạo cong, mặt phẳng đối xứng của tàu không còn
tiếp tuyến với quĩ đạo lợn vòng mà nó tạo với tiếp tuyến đó một góc và có giá trị tăng
dần, gọi là góc lệch hớng của tàu. Tốc độ v
i
và góc lệch hớng

i
của điểm i bất kỳ
nằm trên mặt phẳng đối xứng của tàu thay đổi theo chiều dài tàu.
Tại thời điểm nào đó của chuyển động, tốc độ v
i

không giảm, góc lệch hớng

i
không
tăng và đạt đến giá trị không đổi thì quĩ đạo của tàu lúc đó ổn định. Khi đó coi tàu quay
quanh một trục thẳng đứng tởng tợng nào đó đi qua điểm O trong không gian với vận
tốc góc = const. Gọi khoảng cách từ O đến các điểm xác định trên tàu là bán kính R
i
,
thì quĩ đạo lợn vòng ổn định khi R
i
= const.

G
Quỹ đạo của trọng tâm G
+
+
+
+
+
+
-
-
-
+
+
+
Rx
R
Ry

K
l'p
M2=Ry.l'p
K
b)
M1
v
T
P

P
K
lp
a)
M1=P.l
G
v
R
Ro=f(vn)
P
P'
P''
P
T
P

v

T
T

P
p
2
1


Hình 1.2. Các trạng thái chuyển động của tàu trên quỹ đạo quay vòng
a- Khi bắt đầu bẻ lái
b- Khi chuyển động trên quỹ đạo cong

Khi tàu chuyển động trên trên quĩ đạo ổn định (hình 1.4), ta xét tại một số điểm đặc
biệt trên tàu. Tại điểm C (CO vuông góc với mặt phẳng đối xứng của tàu), tốc độ tiếp
tuyến v
C
của tàu là nhỏ nhất, tốc độ này tăng dần cả về phía mũi và phía đuôi của tàu, và
nó đạt giá trị lớn nhất tại mút đuôi (điểm A) và mút mũi (điểm B) của tàu. Góc lệch
hớng tại C là
C
= 0, góc này có giá trị tăng dần từ điểm C đến các điểm cả về phía mũi
và phía đuôi và đạt giá trị lớn nhất tại A và B nhng có chiều ngợc nhau,(góc lệch hớng
là góc tạo bởi giữa phơng của mặt phẳng đối xứng tàu với phơng tốc độ tiếp tuyến với
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

13
quĩ đạo, góc này có chiều cùng với chiều kim đồng hồ cho những điểm nằm giữa C và mút
mũi, ngợc chiều kim đồng hồ cho những điểm nằm giữa C và mút đuôi).
Do đó, khi tàu đang chuyển động trên quĩ đạo ổn định, nếu từ mặt phẳng đối xứng
của tàu, tại C ta xét, thì tàu gồm hai chuyển động : chuyển động quay quanh C và chuyển
động tịnh tiến theo mặt phẳng đối xứng của tàu. Thật vậy, phân tích các vận tốc v
i

theo
phơng mặt phẳng đối xứng tàu và vuông góc với nó ta đợc v
xi
và v
yi
tơng ứng.
Khi đó ta có: v
xA
= v
A
. cos
A
= . R
A
. cos
A
= .R
C

(1.2)
v
xB
= v
B
. cos
B
= . R
B
. cos
B

= .R
C
v
xi
= v
i
. cos
i
= . R
i
. cos
i
= .R
C

v
xC
= v
C
= . R
C

Suy ra: v
xA
= v
xB
= v
xi
= v
xC

= . R
C
, điều này chứng tỏ tàu chuyển động tịnh tiến theo
mặt phẳng đối xứng của tàu.
Tơng tự ta có: v
yA
= v
A
. sin
A
= . R
A
. sin
A
=
.AC
(1.3)
v
yB
= v
B
. sin
B
= . R
B
. sin
B
= .BC
v
yi

= v
i
. sin
i
= . R
i
. sin
i
= .iC
v
yC
= 0.
Điều này chứng tỏ các điểm A, B, i, v.v. quay quanh C với vận tốc góc . Điểm C gọi
là tâm quay tơng đối của tàu.







A
v
v
v
G
v G
C

O

R A

v
v
v
v
v

B
v = v
C
R G
R
R B
G
c
i
X B
B
y B
B
C
x C
x G
y G
G
A
x A
A
y A

H ìn h 1 .3 :
K h i c h u y ể n đ ộ n g trê n q u ỹ đ ạ o q u a y v ò n g ổ n đ ịn h


1.2.2. Các giai đoạn chuyển động của tàu trong quá trình lợn vòng

Giả sử ban đầu tàu chạy theo hớng thẳng với vận tốc v nào đó trên mặt nớc yên
lặng, khi bắt đầu bẻ lái một góc
p
và giữ nguyên vị trí của bánh lái ở góc bẻ lái đó trong
toàn bộ thời gian sau này của quá trình chuyển động của tàu thì quĩ đạo chuyển động của
tàu nhận đợc lúc đó gọi là quĩ đạo lợn vòng của tàu.
Từ sơ đồ quĩ đạo và từ sự xuất hiện, biến đổi của các thành phần lực đã phân tích ở
trên ta thấy, khi bắt đầu lợn vòng tàu chuyển động chậm lại và bị dạt về hớng ngợc
với hớng bẻ lái. Sau đó tàu mới bắt đầu chuyển động về hớng bẻ lái theo một quĩ đạo
cong có bán kính cong giảm dần. Mặt phẳng đối xứng của tàu lúc đầu có phơng của vận
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

14
tốc tịnh tiến v sau đó nó nghiêng dần về tâm O của quĩ đạo, góc lệch hớng có giá trị
tăng dần. Quĩ đạo lợn vòng của tàu đợc xem là ổn định khi các đại lợng đặc trng cho
chuyển động đạt đến giá trị không đổi, nh
Vận tốc v
i
= v
min
= const,
Góc lệch hớng =
max
= const,

Bán kính quĩ đạo R = R
min
= const.
Ngời ta chia toàn bộ quá trình chuyển động của tàu trong thời gian lợn vòng làm
ba giai đoạn, không phải bởi hình dạng của quĩ đạo mà là bởi sự xuất hiện và biến đổi của
các lực tác dụng lên tàu (hình 1.4)
Giai đoạn 1: còn gọi là giai đoạn triển khai , đợc tính từ thời điểm bắt đầu bẻ lái đến
khi kết thúc bẻ lái, tức là góc bẻ lái đạt đến giá trị
p
, giai đoạn này xảy ra trong khoảng
thời gian 10 15s.
Đặc điểm chuyển động của giai đoạn này là, tàu chuyển động chậm lại do lực cản bổ
sung P
1
, đồng thời tàu bị dạt về hớng ngợc với hớng bẻ lái do lực dạt P
2
. Quĩ đạo
chuyển động có dạng chữ S, mũi tàu dần quay về hớng bẻ lái nhờ mô men M
1
, mặt
phẳng đối xứng của tàu tạo với tiếp tuyến của quĩ đạo lợn vòng do trọng tâm tàu G vạch
ra một góc lệch hớng .

G

p
G

p
l1

D=2Rmin
Rmin=const

v

v

v = const
=const
vmin
max
l3
l2
D
O

min
p
max
T
o
p
G
G
Hình 1.4 : Quỹ đạo luợn vòng của tàu

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

15

Giai đoạn 2: còn gọi là giai đoạn lợn vòng đợc tính từ thời điểm kết thúc giai đoạn 1
cho đến khi các đại lợng đặc trng cho chuyển động đạt đến giá trị không đổi ( v
i
= v
min

= const, =
max
= const, R = R
min
= const.), thông thờng thời điểm này đạt đợc khi tàu
quay đợc một góc 90
0
100
0
so với hớng đi ban đầu.
Đặc điểm chuyển động của giai đoạn này là, vận tốc tàu tiếp tục giảm, góc lệch hớng
của tàu tiếp tục tăng, tàu chuyển động trên quĩ đạo cong có bán kính cong giảm dần.
Lực tác dụng lên tàu là: lực thuỷ động P, lực cản R
T
và lực đẩy T, trong mỗi thời
điểm chuyển động, chúng cân bằng với các lực quán tính khối lợng của tàu (định luật
dAlambert).
Giai đoạn 3: còn gọi là giai đoạn lợn vòng ổn định đợc tính từ thời điểm kết thúc
giai đoạn 2 cho đến toàn bộ thời gian sau này của quá trình lợn vòng, nếu vẫn giữ
nguyên góc bẻ lái
p
đó.
Đặc điểm chuyển động của giai đoạn này là, tàu chuyển động ổn định trên một quĩ

đạo là đờng tròn có bán kính không đổi R = R
min
= const, với vận tốc không đổi v
i
= v
min

= const và góc lệch hớng không đổi =
max
= const.
Lực đẩy T của chong chóng thực tế có giá trị không đổi trong quá trình lợn vòng, lực
cản R
x
tăng từ thời điểm bắt đầu lợn vòng, gây giảm dần tốc độ tàu, đến lúc mà lực này
cân bằng với lực đẩy T. ở thời điểm nào đó, điểm K
T
dịch về phía sau trọng tâm tàu G,
mô men M
2
ngợc chiều với mô men M
1
. Khi trị số hai mô men này bằng nhau điểm K
T

ngừng dịch chuyển về đuôi đồng thời xác lập góc lệch hớng . Góc này thờng có giá trị
từ 5
0
đến hơn 10
0
.

Nh vậy ta đã khảo sát quá trình lợn vòng của tàu khi bẻ lái, quĩ đạo lợn vòng đợc
xác lập với các thông số đặc trng sau:
Đờng kính quĩ đạo lợn vòng ổn định: D = 2.R
min
.
Đờng kính lợn vòng ổn định tĩnh ( đờng kính xác lập quay vòng ): D
T
là khoảng
cách giữa hai mặt phẳng đối xứng của tàu trớc và sau khi nó quay đợc một góc 180
0
.
Đoạn dịch chuyển tịnh tiến: l
1
- khoảng cách của trọng tâm tàu khi bắt đầu bẻ lái đến
khi tàu quay đợc một góc 90
0
, đo theo hớng đi ban đầu.
Đoạn dịch chuyển ngang: l
2
- khoảng cách từ trọng tâm tàu khi nó quay đợc góc 90
0

đến hớng đi ban đầu.
Đoạn chuyển động dạt: l
3
- khoảng cách từ trọng tâm tàu ở vị trí dạt xa nhất đến
hớng đi ban đầu.
Các đại lợng trên đợc xác định bởi tính toán cơ bản hoặc thử nghiệm tàu mẫu, tính
quay trở của tàu (vận tải) đợc xem là đảm bảo nếu chúng thoả mãn liên hệ sau:
D

T
= ( 0,9 1,2 ).D l
2
= ( 0,5 0,6 ).D (1.4)
l
1
= ( 0,6 1,2 ).D l
3
= ( 0 0,1 ).

1.2.3. Tính ổn định hớng đi của tàu
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

16
G
B
A
U
K


R
W
K
U
G
B
A
W sin
Rsin

M=(RsinUK
Huớng chuyển động
Huớng chuyển động
Wsin Rsin
T-(WcosRcos
T


Hình 1.5 : Sơ đồ phân bố lục tác dụng lên tàu khi chạy nguợc sóng gió


Tàu chạy trên mặt nớc chịu tác dụng của các ngoại lực nh sóng, gió, dòng chảy, v.v.
khi thời tiết xấu các lực này tăng rất nhanh, làm lệch hớng đi của tàu. Đặc tính chống lại
các ngoại lực, giữ đợc hớng đi ban đầu đợc gọi là tính ổn định hớng đi của tàu.
Những nguyên nhân làm tàu lệch hớng đi trong thời gian sóng, gió lớn là:
áp lực gió lên phần trên đờng nớc vận hành, đặc biệt là phần thợng tầng và lầu.
áp lực nớc lên mạn tàu có bản chất chu kỳ do sóng và dòng chảy.
áp lực không đều của nớc qua chong chóng khi tàu chòng chành ngang và dọc.

Sau đây ta khảo sát hệ lực tác dụng lên tàu khi gió thổi vào mũi tàu, tàu chạy chệch
hớng với góc . Bánh lái đợc đặt ở mặt phẳng đối xứng của tàu, tàu chịu tác dụng của
các lực (hình 1.6).
Lực cản gió W, có điểm đặt tại U và tạo với mặt phẳng đối xứng tàu một góc .
Lực cản của nớc R, có điểm đặt K và tạo với mặt phẳng đối xứng tàu một góc .
Lực đẩy T của chong chóng nằm trong mặt phẳng đối xứng tàu.
Phân tích các lực nói trên thành các lực thành phần theo phơng mặt phẳng đối xứng
và vuông góc với nó ta có:
Mô men làm lệch hớng đi của tàu đã chọn
M = R.sin.UK. (1.5)
Lực tác dụng theo hớng chuyển động làm tàu dịch chuyển

P
x
=T - (W.cos + R.cos) (1.6)
Lực ngang làm dạt tàu
P
y
= W.sin - R.sin (1.7)
So với mặt phẳng đối xứng một góc
tg p = (W.sin - R.sin) / [T - (W.cos + R.cos)]. (1.8)
Để cân bằng mô men M, bánh lái cần phải tạo nên mô men ngợc lại. Khi tâm gió U
và tâm lực cản ngang K trùng nhau thì mô men M = 0, tàu không đi lệch hớng; khi điểm
K trớc điểm U (về phía mũi) thì tàu có khuynh hớng quay theo gió và bánh lái phải bẻ
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

17
về phía ngợc gió. Nếu điểm K sau điểm U (về phía đuôi) thì tàu có khuynh hớng quay
xẻ gió và bánh lái phải bẻ về phía gió.
Tâm gió U thờng di chuyển về phía lái, khi hớng gió thổi từ mũi sự thay đổi này
không lớn. Tâm lực cản ngang K thay đổi trong giới hạn rộng phụ thuộc vào góc dạt
của tàu. Hình dáng phần ngâm nớc có ảnh hởng nhiều đến tính ổn định hớng đi hơn
là phần trên đờng nớc. Để làm tốt tính ổn định hớng đi, tâm gió U và tâm lực cản
ngang K càng gần nhau càng tốt.

1.2.4. Các thông số xác định đặc trng tính quay trở của tàu

Tuỳ thuộc vào từng loại tàu, vùng hoạt động và công dụng của nó ngời ta định ra các
tiêu chuẩn đánh giá tính ăn lái của tàu.Ví dụ, đối với tàu biển, việc quay trở 180
0
là không
khó khăn, do đó ngời ta u tiên cho tính ổn định hớng đi là chủ yếu, ngợc lại tàu sông

phải u tiên cho tính quay trở nhiều hơn.
Hơn nữa việc đánh giá tính ăn lái của tàu có xét đến tất cả các yếu tố ảnh hởng là
khó khăn, do đó để đánh giá tính ăn lái của tàu, ngời ta thờng dựa vào một số tiêu
chuẩn sau:








Hình 1.7. Quĩ đạo chuyển động hình sin của tàu

Tiêu chuẩn 1: là tiêu chuẩn thờng đợc áp dụng nhất: đó là sự liên hệ giữa đờng
kính lợn vòng tĩnh D
T
và chiều dài tàu L: D
T
=f(L). Giá trị D
T
càng nhỏ thì tính quay trở
của tàu càng tốt. Thực tế ngời ta thiết lập đợc sự phù hợp giữa D
T
và L, tính cơ động
của tàu đợc xem là đảm bảo nếu:
Đối với tàu sông: D
T
= (1,2 - 2,8).L

(1.9)
Đối với tàu biển: D
T
= (2,8 - 4,0).L
Tiêu chuẩn 2: là tiêu chuẩn vận tốc góc quay của tàu, tính quay vòng của tàu đợc coi
là đảm bảo nếu tốc độ góc quay vòng của trọng tâm tàu G thoả mãn:
Đối với tàu sông: = (130 - 290),
0
/phút.

(1.10)
Đối với tàu biển: = (90 - 130),
0
/phút.
Chú ý: Giá trị trên đợc tính từ thời điểm bắt đầu bẻ lái đến lúc bắt đầu quay vòng với
thời gian từ khi bánh lái còn nằm ở vị trí mặtphẳng đối xứng đến khi bánh lái sang mạn.
Tiêu chuẩn 3 : Tiêu chuẩn cơ bản nhất để đánh giá tính ăn lái của tàu, là cho tàu chạy
dạng hình sin. Giả sử tàu đang chuyển động trên hớng thẳng Ox, khi đó ta bẻ lái sang
phải góc
pF
= 30
0
- 45
0
,tới khi mặt phẳng đối xứng của tàu tạo với hớng đi ban đầu một
góc
F
= 15
0
- 20

0
thì lại bẻ lái về mạn trái góc
pT
= 30
0
- 45
0
, cho đến khi mặt phẳng đối
xứng của tàu tạo với hớng đi ban đầu một góc
T
= 15
0
- 20
0
thì lại bẻ lái sang phải một
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

18
góc
pF
= 30
0
- 45
0
, v.v. Quá trình trên cứ tiếp diễn nếu tàu di chuyển trên quãng đờng S
trong thời gian từ 4 - 5 phút thì tính ăn lái của tàu đợc coi là đảm bảo.

1.3. Các thông số kỹ thuật cơ bản của bánh lái

1.3.1. Diện tích bánh lái

Diện tích bánh lái F
P
là diện tích mặt phẳng giới hạn bởi đờng bao hình chiếu của
bánh lái lên mặt phẳng đi qua trục lái và song song với mặt phẳng đối xứng của bánh lái.
Ký hiệu: F
P
. Đơn vị: m
2
.
Phần diện tích bánh lái nằm về phía trớc trục lái đợc gọi là diện tích cân bằng của
bánh lái.
Ký hiệu: F
P
. Đơn vị: m
2
.





Hình 1.8. Kích thớc cơ bản của bánh lái.
1- prôfin bánh lái; 2 - càng treo bánh lái; 3 - trụ lái

1.3.2. Chiều cao của bánh lái

Chiều cao của bánh lái là khoảng cách đo theo phơng trục lái giữa điểm cao nhất và
điểm thấp nhất của tấm bánh lái.
Ký hiệu: h

P
. Đơn vị: m.

1.3.3. Chiều rộng bánh lái

Chiều rộng của bánh lái là khoảng cách từ mép trớc đến mép sau của tấm bánh lái
đo theo mặt phẳng nằm ngang vuông góc với trục lái.
Ký hiệu: b
P
. Đơn vị: m.
Đối với bánh lái khác hình chữ nhật, ngời ta đa ra khái niệm chiều rộng trung
bình của bánh lái - là tỷ số giữa diện tích bánh lái và chiều cao của nó.
Ký hiệu:
P
P
CP
h
F
b

. Đơn vị: m.

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

19
1.3.4. Độ dang của bánh lái

Độ dang của bánh lái là tỷ số giữa chiều cao và chiều rộng trung bình của tấm bánh
lái.
Ký hiệu:

P
2
P
CP
P
P
P
F
h
b
h
b
h


, là đại lợng không thứ nguyên.
Thông thờng = 0,5 - 3. Theo Qui phạm, không lên lấy quá 2.

1.3.5. Prôfin bánh lái và chiều dày của nó

Prôfin bánh lái là đờng biên tiết diện ngang trong mặt phẳng nằm ngang vuông
góc với trục lái.
Giá trị lớn nhất của tung độ prôfin bánh lái đợc gọi là chiều dày lớn nhất của
prôfin bánh lái.
Ký hiệu: t
max
. Đơn vị: m.
Chiều dày tơng đối của prôfin là tỉ số giữa chiều dày lớn nhất t
max
và chiều rộng b

P

của prôfin.
Ký hiệu:

3,01,0
b
t
t
P
max

.
Khi
t
càng lớn thì chất lợng thuỷ động của bánh lái càng giảm rõ rệt. Vì vậy thông
thờng


25,01,0t , chỉ có trờng hợp đặc biệt thì 25,0t .

1.3.6. Hoành độ chiều dày lớn nhất của frôfin

Khoảng cách từ mép trớc của prôfin bánh lái tới tung độ có chiều dày lớn nhất của
nó đợc gọi là hoành độ chiều dày lớn nhất của prôfin bánh lái.
Ký hiệu: x. Đơn vị: m.
Hoành độ chiều dày tơng đối của prôfin là tỷ số giữa hoành độ chiều dày lớn nhất
và chiều rộng của prôfin.
Ký hiệu:
P

b
x
x ,
x
là đại lợng không thứ nguyên.
Với mỗi loại prôfin của bánh lái, có chiều dày tơng đối
t
và hoành độ tơng đối
x

khác nhau, đợc sử dụng cho các tàu khác nhau.

1.3.7. Hệ số cân bằng của bánh lái

Hệ số cân bằng (còn gọi là hệ số cân đối) của bánh lái là tỉ số giữa diện tích phần đối
(phía trớc trục lái) với toàn bộ diện tích bánh lái.
Ký hiệu:
P
'
P
F
F
R
, R là đại lợng không thứ nguyên.
Thông thờng R = (0,25 - 0,35), tuy nhiên để tránh dao động, ngời ta lấy R 0,25.

1.3.8. Góc bẻ lái
P

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

20
Góc bẻ lái là góc quay của bánh lái đối với trục lái đo trong mặt phẳng vuông góc
với trục lái. Ký hiệu:
P
Tàu biển:
P
= (35 - 38)
0
(1.11)
Tàu sông:
P
= (40 - 45)
0



Hình 1.9. Góc bẻ lái của bánh lái.

1.3.9. Góc tấn

Góc tấn của bánh lái là góc tạo bởi giữa mặt phẳng đối xứng của prôfin bánh lái và
mặt phẳng đi qua trục lái, song song với phơng vận tốc dòng nớc chảy tới bánh lái.
Ký hiêu:
P0


1.4. Lựa chọn các yếu tố cơ bản của bánh lái.
Lực thuỷ động tác động lên tấm bánh lái

1.4.1. Lựa chọn các yếu tố cơ bản của bánh lái
1.4.1.1. Lựa chọn diện tích bánh lái
Diện tích bánh lái dạng thoát nớc kết cấu bình thờng, không có thiết bị chuyên
môn làm tăng áp lực nớc trên tấm bánh lái, có thể đợc tính theo công thức sau:
T.L.T.L.
A
1
F
P
, m
2
. (1.12)

trong đó: F
P
- tổng diện tích của các bánh lái, m
2
.
L - chiều dài giữa hai đờng vuông góc của tàu, m.
T - chiều chìm trung bình của tàu ở trạng thái toàn tải, m.
A, - hệ số diện tích bánh lái, biểu thị phần trăm của diện tích bánh lái với diện
tích hình chiếu phần vỏ bao ngâm nớc của tàu lên mặt phẳng đối xứng, với =
1/A, tra bảng theo thống kê số liệu các tàu biển và tàu nội địa đã đợc chế tạo
khai thác trên thế giới.

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

21

Hình 1.10. Diện tích của bánh lái.

Diện tích của tấm bánh lái của tàu tự hành phải không nhỏ hơn diện tích đợc tính
theo công thức sau:








75L
150
75,0.
100
T.L
.q.pF
minP
, m
2
. (1.13)
trong đó : L, T - chiều dài thiết kế và chiều chìm của tàu, m.
p = 1,2 - cho bánh lái không làm việc trực tiếp sau chong chóng
p = 1 - cho bánh lái làm việc trực tiếp sau chong chóng
q = 1,25 - cho tàu kéo
q = 1 - cho các tàu còn lại

1.4.1.2. Dạng prôfin bánh lái

Thực ngiệm đã tìm ra nhiều dạng prôfin bánh lái, nhng tựu trung có hai dạng phổ
biến là prôfin đối xứng và prôfin không đối xứng.
Tên gọi của prôfin đợc lấy theo tên gọi của các phòng thí nghiệm, viện hoặc cơ
quan nghiên cứu đã tìm ra nó, các prôfin đợc mã hoá bằng số.
Ví dụ: Prôfin của Viện nghiên cứu hàng không vũ trụ Mỹ NASA có mã số:
NASA 0018; NASA 0015; NASA 0012; v.v.
Hai chỉ số : 00 - chỉ đờng trung bình của prôfin. Nếu đờng trung bình là 00 thì
prôfin là prôfin đối xứng.
Các chỉ số 12, 15, 18 chỉ phần trăm (%) chiều dày trung bình của prôfin so với chiều
rộng của prôfin (tức là:
.v.v;18,0;15,0;12,0t
)
Ngành đóng tàu hiện nay sử dụng phổ biến dạng poôfin đối xứng NASA, N.E.J, XA-
GI, v.v. Trong đó dạng NASA dùng cho bánh lái của tàu có tốc độ trung bình dạng đuôi
tuần dơng, bánh lái đặt trực tiếp sau chong chóng. Loại N.E.J dùng cho tàu chạy nhanh.
Loại XA-GI dùng cho tàu 2 chong chóng, bánh lái đặt trong mặt phẳng dọc tâm, và bánh
lái mũi.

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

22


Hình 1.11. Các dạng prôfin của bánh lái.

1.4.2. Lực thuỷ động tác dụng lên tấm bánh lái

Giả sử tàu đang chuyển động thẳng, ta bẻ lái một góc
P

. Trên tấm bánh lái xuất
hiện lực thuỷ động P đặt tại tâm áp lực K. Phân tích lực P theo phơng pháp tuyến và
tiếp tuyến, ta có P
N
và P
T
(
TN
PPP



)
trong đó: P
N
- áp lực pháp tuyến (vuông góc với mặt phẳng đối xứng của bánh lái).
P
T
- song song và trùng với mặt phẳng đối xứng của bánh lái - áp lực tiếp
tuyến.
Mặt khác, ta có thể phân tích P thành P
X
và P
Y
trong đó: P
X
- thành phần lực cản của bánh lái.
P
Y
- thành phần lực dạt của bánh lái.

Vậy về trị số:
2
Y
2
X
2
T
2
N
PPPPP , kG.

(1.14)
Góc bẻ lái
P
= Góc tấn
P0
= Góc hợp bởi phơng (v,xx) =
0
thì ta có mối quan hệ:
P
N
= P
X
.sin
P
+ P
Y
.cos
P
(1.15)

P
T
= P
X
.cos
P
- P
Y
.sin
P

Tâm áp lực K là giao điểm của áp lực thuỷ động P và mặt phẳng đối xứng của prôfin
bánh lái, cách mép trớc bánh lái một khoảng x
P
.
Mômen xoắn thuỷ động tác dụng lên trục lái là:
M

= P
N
.(x
P
- a), kG.m. (1.16)
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

23
trong đó: a - khoảng cách từ trục lái đến mép trớc của prôfin bánh lái còn gọi là vị
trí đặt trục lái, m.

Hình 1.12. Lực thủy động tác dụng lên tấm bánh lái

Ngời ta xác định các thành phần lực và mô men thông qua các hệ số không thứ
nguyên nh sau:
P
2
CPXX
F.v.C
2
1
P
,kG
P
2
CPYY
F.v.C
2
1
P
, kG.
P
2
CPNN
F.v.C
2
1
P , kG.
P
2

CPTT
F.v.C
2
1
P , kG.

trong đó: C
X
, C
Y
, C
N
, C
T
- tơng ứng là hệ số lực cản, hệ số lực dạt, hệ số
lực pháp tuyến, hệ số lực tiếp tuyến và là những đại lợng không thứ nguyên.
Từ đó ta có quan hệ :
C
N
= C
X
.sin
P
+ C
Y
.cos
P
(1.18)
C
T

= C
X
.cos
P
- C
Y
.sin
P

Ngoài ra ngời ta cũng tính đợc mômen xoắn thuỷ động với mép trớc prôfin bánh
lái là:
CPP
2
CPM
b.F.v.C
2
1
M


, kG.m. (1.19)
trong đó: Cm - hệ số mômen, là đại lợng không thứ nguyên.
Fp - diện tích toàn bộ của tấm bánh lái, m
2
.
- mật độ của nớc (lấy ở 20
0
C), kG.s
2
/m

4
.
Điểm đặt của lực P xác định thông qua hệ số tâm áp lực Cd, là tỷ số giữa khoảng
cách từ mép trớc prôfin bánh lái đến điểm đặt lực P với chiều rộng trung bình của
prôfin bánh lái.
(1.17)

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

24
Ký hiệu:
CP
P
D
b
x
C
, C
D
là đại lợng không thứ nguyên.
trong đó: v
CP
- vận tốc của dòng nớc chảy đến bánh lái, m/s.
Các hệ số: C
X
, C
Y
, C
M
,C

D
xác định thông qua việc thống kê các prôfin bánh lái đã
đợc sử dụng, từ đó vẽ nên đồ thị: C
i
= f(,
P
, v.v. ) do các cơ quan nghiên cứu đa ra.
Các đồ thị đó xây dựng cho hai trờng hợp: tàu chạy tiến và tàu chạy lùi đồng thời
chỉ xây dựng cho các bánh lái có độ dang = 0,8; 1,0 và 1,5. (đồ thị sẽ tìm thấy trong Sổ
tay thiết bị tàu thủy, tập 1, NXB GTVT - 1886).
Trong trờng hợp bánh lái NASA có các độ dang khác với các giá trị cho ở đồ thị, ta
có thể tính đợc các hệ số Ci thông qua bánh lái chuẩn có độ dang
0
= 6.
2
Y1XX
00
C.CCC
00
Y2PP
C.C
00
MMYY
CC;CC

với:

0
2
0
1
113,57
C;
111
C
- các hệ số.
trong đó: C

Xo
, C
Yo
, C
Mo
là các hệ số của bánh lái chuẩn
0
= 6 ở góc bẻ lái
Po
.
C
X
, C
Y
, C
M
là các hệ số của bánh lái có độ dang thiết kế ở góc bẻ lái
P
.
Ngoài ra, với các không có trong đồ thị ta có thể tính toán các hệ số C
i
thông qua
các công thức thực nghiệm.



Hình 1.13. Đồ thị xác định các hệ số lực và mô men thủy động trên bánh lái

1.4.3. Xác định vị trí đặt trục lái tối u
Ta có mômen xoắn thuỷ động lấy đối với mép trớc bánh lái

CPP
2
CPM
b.F.v.C
2
1
M


, kG.m. (1.21)
Mặt khác, ta có:
(
1.20)

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

25
PP
2
CPNPN
x.F.v.C
2
1
x.PM


, kG.m. (1.22)
Từ đó ta có :
C
M

.b
CP
= C
N
.x
P
hay: x
P
= (C
M
/C
N
).b
CP
. (1.23)

Bảng1.2. Xác định vị trí đặt trục tối u

Góc bẻ
lái

P
, độ.


Cx

Cy

C
Y
.cos
P


C
X
.sin
P


C
N
=(4)+(5)


C
M
CP
N
M
P
b.
C
C
x

m.
1 2 3 4 5 6 7 8

5
0


10
0


15
0



30
0


35
0



Để mô men xoắn thủy động toàn phần tác dụng lên trục lái là nhỏ nhất, thì vị trí đặt
trục a phải lân cận với x
P
(điều lý tởng là a = x
P
). Khi đó ta lập bảng để tính giá trị a theo
x
P

.
ứng với mỗi góc bẻ lái
P
ta có hệ số tâm áp lực C
D
. Do vậy ta đi xác định a bằng giá
trị lân cận sự biến đổi của x
P
theo công thức:
2
xx
a
maxPminP

(1.24)
Để tránh hiện tợng cớp lái (áp lực ở phần diện tích phía trớc trục lái lớn hơn áp
lực ở phần diện tích phía sau trục, M


< 0), ngời ta xác định a chính xác bằng trung bình
cộng của gía trị cực trị của x
P
, ứng với
P
trong giới hạn bẻ lái của nó, cụ thể:
Đối với tàu biển
Pmax
= 35
0
, còn đối với tàu sông

Pmax
= 45
0


1.5. Các yếu tố cơ bản của bánh lái ảnh hởng tới lực
và mô men thuỷ động
1.5.1. Độ dang của bánh lái
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

26

Hình 1.14. ảnh hởng của độ dang bánh lái đến chất lợng thủy động của nó.

Thực nghiệm, ngời ta xây dựng đợc đồ thị C
Y
=f(,
P
) ứng với mỗi bánh lái có độ
dang khác nhau có một điểm (C
Ymax
;
Pt.h
). Từ đồ thị ta có nhận xét sau:
ở góc bẻ lái nhỏ,
P
= 10
0
- 15
0

thì sự gia tăng của hệ số lực dạt C
Y
trên những bánh
lái có độ dang lớn, có tính chất tuyến tính. Bánh lái có càng lớn thì C
Ymax
nhận đợc
càng lớn, do đó bánh lái có độ dang càng lớn thì càng dễ cơ động.
Còn ở những bánh lái có độ dang nhỏ, đờng cong C
Y
mất đi tính tuyến tính, mặc
dù đạt đợc góc bẻ lái
P
khá lớn, ta vẫn chỉ nhận đợc các giá trị C
Y
nhỏ và thay đổi
không đáng kể, do đó bánh lái có độ dang càng nhỏ thì càng khó cơ động.
Tại một giá trị của , đầu tiên
P
tăng thì C
Y
tăng, nhng sự tăng của C
Y
theo
P

chậm dần, tới một giá trị nào đó của
P
thì giá trị Cy đạt lớn nhất (C
Y
= C

Ymax
, ta gọi góc
bẻ lái ứng với giá trị C
Y
= C
Ymax
là góc bẻ lái tới hạn. Ký hiệu:
Pth
), sau đó nếu bẻ lái góc

P
tăng qua góc
Pth
thì C
Y
giảm rất nhanh.

1.5.2.ảnh hởng của chiều dày tơng đối

Thực nghiệm chứng tỏ rằng bánh lái có chiều dày lớn nhất t
max
càng lớn thì C
Y
càng
giảm và khi có tung độ t
max
càng dịch về phía mép trớc (x càng nhỏ) thì giá trị Cy càng
lớn. Hiệu quả lái tốt nhất khi t
max
= (0,15 - 0,18).b

CP
.
Theo chiều cao của bánh lái nếu chiều dày t
max
ở phía trên lớn hơn chiều dày t
max
của
tiết diện ở phía dới, hay bánh lái thon dần từ trên xuống dới, thì hiệu quả lái tốt hơn.
Cụ thể ta có:


CP
HB
b
tt
0 , ứng với đờng (1)
= 0,05, ứng với đờng ( 2)
= 0,09, ứng với đờng (3 )
trong đó : b
CP
- chiều rộng trung bình của prôfin bánh lái, m.
t
B
, t
H
: chiều dày lớn nhất của prôfin ở mép trên và mép đới bánh lái.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

27

Hình 1.15. ảnh hởng của chiều dày tơng đối của bánh lái.


1.5.3. ảnh hởng của mặt nớc tự do

Mặt nớc tự do có ảnh hởng lớn đến hiệu quả làm việc của bánh lái
Nếu gọi t
P
là khoảng cách từ mép trên bánh lái đến mép nớc tự do thì khi bánh lái
làm việc gần mặt thoáng, độ dang hiệu chỉnh của nó là :

= .
trong đó: - hệ số phụ thuộc vào tốc độ Fr =
P
gh
v
và độ ngập sâu tơng đối
P
P
P
h
t
t
,
giá trị tra đồ thị dạng nh sau:
Với bánh lái có
P
t càng nhỏ thì biến thiên thất thờng (h
P

nhỏ), khi
P
t càng lớn thì
càng ít thay đổi thất thờng hơn. Hay nói một cách khác khi t
P
càng tăng (bánh lái càng
ngập sâu trong nớc) thì càng nhỏ ở giá trị Fr nhỏ. Vì vậy, nếu đánh giá về chất lợng
làm việc của bánh lái thì bánh lái càng ngập sâu trong nớc càng tốt. Từ đó ngời ta đa
ra giới hạn ngập sâu nh sau:
Với tàu biển: 25,0t
P

Với tàu hồ: 125,0t
P

Với tàu sông:


1,005,0t
P

, đặc biệt có thể
0t
P

(do luồng lạch hạn chế).

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

28

Hình 1.16. ảnh hởng của mặt thoáng.

1.5.4. ảnh hởng của trụ lái
1.5.4.1. Các kích thớc cơ bản của hệ bánh lái, trụ lái

Diện tích trụ lái: F
P


là diện tích mặt phẳng hình chiếu giới hạn bởi đờng bao trụ lái
trên mặt phẳng song song với mặt phẳng đối xứng của trụ lái, m
2
.
Diện tích của hệ bánh lái-trụ lái: F
K
là phần diện tích mặt phẳng hình chiếu của hệ
trên mặt phẳng song song với mặt phẳng đối xứng của hệ đợc giới hạn bởi mép trớc
của trụ lái, mép sau, mép trên và mép dới của bánh lái, m
2
.
Chiều rộng trụ lái: b
P

là khảng cách đo theo phơng vuông góc với trục lái giữa
mép trớc và mép sau của trụ lái, m.

Hình 1.17. Các kích thớc cơ bản của hệ bánh lái - trụ lái.
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

29

1.5.4.2. ảnh hởng của trụ lái



Hình 1.18. ảnh hởng của trụ lái đến chất lợng thủy động của bánh lái
Chiều rộng toàn bộ của hệ bánh lái-trụ lái: b
K
là khoảng cách đo theo phơng vuông
góc với trục lái giữa mép trớc của trụ lái và mép sau của bánh lái trên tiết diện đó, m.
Độ dang của hệ bánh lái-trụ lái:
K
là tỉ số giữa chiều cao của bánh lái và chiều rộng
trung bình của hệ bánh lái-trụ lái
Ký hiệu:
K
2
P
K
P
K
F
h
b
h
CP

(1.25)
Bánh lái có đặt trụ lái, sau khi bẻ lái góc
P
, ngời ta coi cả hệ bánh lái - trụ lái nh
một bánh lái có prôfin không đối xứng.
Nếu gọi hệ số lực dạt của hệ bánh lái-trụ lái là C
Yp+p

thì ta có quan hệ C
Yp+p

< C
Yp
,
trong đó: C
Yp
- là hệ số lực dạt của bánh lái (nhng không đặt sau trụ lái) và có kích thớc
tơng tự hệ bánh lái-trụ lái đó.
Để đặc trng cho sự khác sai này, ngời ta đa ra hệ số hiệu chỉnh r
P
= C
Yp+p

/C
Yp
.
Hệ số r
P
cho dạng đồ thị, khi A = (16 - 20)% diện tích của hệ bánh lái để đa vào trụ

lái.

Có thể tính r
P
theo công thức thực nghiệm nh sau :
r
P
= 1,872.A - 0,39.A
2
- 0,281.A
3
. (1.26)
Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -