tính toán thiết bị lái bằng phương pháp lí thuyết với yêu cầu quy phạm, chương 5 potx

Chương 5:
Các phương pháp tính toán thủy
động thiết bị lái
- Khối lượng công việc khi tính toán thủy động thiết bị lái
phụ thuộc vào cách xác định các đặc tính thủy động C
y
, C
x
, C
m
(hoặc C
n
, C
t
, C
m
). Có bốn cách xác định đặc tính thủy động như
sau:
1. Thử mô hình trong bể thử.
Mô hình được kéo chuyển động trong bể thử với vận tốc v
m
:
v
m
= v.
L
L
m
, (*)
Chân v
ịt của mô hình quay với số vòng quay n

m
:
n
m
= n
cv
.
m
L
L
, (**)
Trong đó: v, n
cv
- vận tốc chuyển động của tàu và số vòng
quay chân v
ịt của tàu.
L, L
m
- chiều dài tàu và chiều dài mô hình.
Các điều kiện (*) và (**) nhằm đảm bảo điều kiện đồng dạng
giữa mô hình và tàu. Tuy nhiên trong thực tế thường không thể
đảm bảo đúng cả hai điều kiện đó n
ên việc áp dụng kết quả thử vào
tàu th
ực cũng có những sai số nhất định.
Bánh lái của mô hình được đặt ở các góc quay lái khác nhau
và tiến hành đo các lực thủy động. Từ đó xác định các đặc tính
thủy động.
Các tải trọng thủy động của bánh lái (đạo lưu quay) của tàu
được tính theo công thức: P

n
= C
n
.
bl
A
v
.
2
2

M
tđ
= C
m
.
blbl
bA
v

2
2

Tương tự tính cho P
t
, P
x
, P
y
.

2. Thử hệ bánh lái - chân vịt (hoặc đạo lưu quay - chân
v
ịt) cô lập.
Có thể thử riêng hệ bánh lái - chân vịt (đạo lưu quay chân vịt)
trong dòng chất lỏng vô hạn ở bể thử hoặc trong dòng khí ở ống
khí động. Khi tính toán chỉ cần kể đến ảnh hưởng của vỏ t
àu bằng
hệ số k
v
: k
v
=


2
1
v

 < 1.
P
n
= C
n
.k
v
2
2
v

.A

bl
Tương tự tính cho các lực, mômen thủy động khác.
3. Sử dụng kết quả thử các bánh lái cô lập.
Các loại bánh lái có profin khác nhau thường được thử tại các
trung tâm nghiên cứu và kết quả thử được công bố dưới dạng bảng
hoặc đồ thị.
Khi sử dụng các kết quả này, cần phải tính đến ảnh hưởng
của vỏ tàu và chân vịt bằng các hệ số k
v
, k
cv
:
P
n
= C
n
.k
v
.k
cv
. .
2
2
v

A
bl
Tương tự tính cho các lực và mômen thủy động khác.
4. Sử dụng các công thức kinh nghiệm.
Nếu không có số liệu theo 3 cách tính toán trên, có thể sử

dụng các công thức kinh nghiệm cùng với các tài liệu liên quan.
Khi đó chú ý phân tích chọn lựa trong trường hợp có nhiều
công thức khác nhau cho cùng một đại lượng. Thông thường công
thức nào kể đến nhiều yếu tố ảnh hưởng khác nhau hơn thì chính
xác hơn.
5. Một số điểm cần chú ý.
- Hệ số tâm áp lực C
p
, xác định khi thử bánh lái cô lập, không
tính đến ảnh hưởng của vỏ t
àu và chân vịt. Khi tính toán cũng có
thể bỏ qua các ảnh hưởng nói trên vì như vậy kết quả sẽ thiên về an
toàn. Ảnh hưởng của vỏ tàu và chân vịt chỉ làm dịch tâm áp lực về
phía trục lái.
- Khi tính theo k
ết quả thử bánh lái cô lập không tính đến sự
đứt d
òng qua bánh lái nên làm giảm trị số lực nâng. Vì vậy cần
ngoại suy C
y
đến trị số α
0
t
= 35

40
0
.
-
Phương pháp tin cậy nhất để xác định các đặc tính thủy

động của bánh lái khi t
àu chạy lùi là thử mô hình. Ảnh hưởng của
vỏ tàu và chân vịt đến đặc tính thủy động khi tàu chạy lùi là nhỏ, vì
v
ậy thường bỏ qua.
- Tàu một chân vịt, không có kết cấu đặc biệt thì khi chạy lùi
không ăn lái, do đó vận tốc lùi của tàu nhỏ hơn nhiều so với vận
tốc tiến. Mômen và các lực thủy động tác dụng lên bánh lái không
cân b
ằng của tàu một chân vịt khi chạy lùi cũng nhỏ hơn nhiều so
với khi chạy tiến (đã được thực nghiệm khẳng định). Vì vậy, có thể
không cần tính thủy động bánh lái không cân bằng của tàu một
chân vịt khi chạy lùi.
- Các lo
ại thiết bị khác (đặc biệt là đạo lưu quay) thì mômen
th
ủy động khi chạy lùi khá lớn.
- Vận tốc tính toán của tàu khi lùi lấy bằng (0,7

0,75) vận
tốc tàu khi chạy tiến.
- Mômen lái trên trục lái tính theo công thức:
M
l
= k
o
.M
tđ
+ M
ms

Trong đó: k
o
= 1,2

1,3 - hệ số tính đến lượng tăng mômen lái
khi quay lái ngược.
M
tđ
- mômen thủy động.
M
ms
- tổng mômen ma sát tại các ổ trục lái và chốt
bánh lái.
II.2.2.3. Tính toán cụm bánh lái.
Sau khi tính toán được lực thủy động P và mômen thủy động
M
tđ
, ta đi xác định tiếp cụm bánh lái vì cụm bánh lái làm việc chịu
sự ảnh hưởng của lực P và mômen M
tđ
.
II.2.2.3.1. Các trường hợp tính toán cụm bánh lái.
 Trường hợp 1.
- Tải trọng tác dụng lên thiết bị lái là các lực và mômen thủy
động xuất hiện trong các chế độ chuyển động ti
êu chuẩn của tàu
- Khi tàu ch
ạy tiến, để kể đến các tải trọng phụ chưa tính đến,
mômen lái tính toán nên lấy tăng lên 20


30% so với trị số tính
được theo công thức:
M
l
= k
o
.M
tđ
+ M
ms
- Khi tàu chạy lùi, mômen lái tính toán bằng mômen thủy
động.
- Với các thép thường dùng có 
ch
= 240

260 Mpa; hệ số an
toàn nhỏ nhát cho phép n = 2,6

2,7;   94

97 Mpa;  =
56

58 Mpa.
 Trường hợp 2.
- Tải trọng tác dụng lên thiết bị lái là tải trọng ứng với công
suất định mức của máy lái (khi công suất đó lớn hơn công suất cần
thiết).
- Hệ số an toàn nhỏ nhất cho phép lấy nhỏ hơn trong trường

hợp 1 khoảng 20

25%.
 Trường hợp 3.
- Tải trọng cực đại tác dụng lên thiết bị lái khi động cơ điện
quá tải dừng lại không quay được, khi thiết bị bảo vệ quá tải hoạt
động hoặc khi áp suất trong hệ thống thủy lực (máy lái thủy lực)
lên tới trị số làm cho van an toàn hoạt động.
- Mômen xoắn tính toán trên trục lái lấy tương ứng với
mômen lớn nhất của động cơ hoặc mômen cho phép bởi thiết bị
bảo vệ quá tải.
- Hệ số an toàn n = 1,05, tương ứng với   0,95.
ch
.