tính toán thiết bị lái bằng phương pháp lí thuyết với yêu cầu quy phạm, chương 11 doc

Chương 11:
Ảnh hưởng của mặt nước và vỏ tàu
đến đặc tính thủy động của bánh lái
- Thực tế khi tính toán thì ảnh hưởng của vỏ tàu được tính
đến bằng hệ số k
v
, giảm vận tốc dòng chảy qua bánh lái:
v
bl
= v.
v
k [2- tr.42]
k
v
= (1- 
v
)
2
[2- tr.42]
Trong đó: v - vận tốc chuyển động của tàu, m/s.


v
- hệ số dòng theo của vỏ (tra bảng 1-13, Sổ tay
thiết bị phụ tàu thuỷ).
- Theo bảng 1-13 trang 44, Sổ tay thiết bị phụ tàu thủy.
bl
V
A
FF
2

22
2
11
)1()1(
1



 [2- tr.44]
Trong đó: u
H
lh
).
2
.18,043,068,0(
11
1



u
H
lh
).
2
.18,043,068,0(
22
2




Với:  = 0
u = 1,0
δ = 0,8
h
1
= 0,100 (m)
h
2
= 2,565 (m)
l
1
= 2,465 (m)
l
2
= 2,135 (m)
F
1
= 6,3 (m
2
)
F
2
= 5,91 (m
2
)
H = 5,525 (m)
Suy ra:
1).
525,5

465,21,0.2
.18,043,008,0.68,0(
1



= 0,201
1).
525,5
135,2565,2.2
.18,043,008,0.68,0(
2



= 0,351
=>
182,12
)351,01(91,5)201,01(3,6
1
22


V

= 0,356
=> k
v
= (1 – 0,356)
2

= 0,415
Hình III.3. Hình vẽ biểu diễn các kích thước
bánh lái tàu mẫu.
III.2.2.3. Ảnh hưởng của chân vịt đến đặc tính thủy động của
bánh lái:
- Dòng nước được đẩy bởi chân vịt chảy qua bánh lái, có ảnh
hưởng lớn đến đặc tính thủy động của bánh lái.
- Mỗi chất điểm trong dòng chảy của chân vịt có 3 thành
ph
ần vận tốc: vận tốc dọc v
d
hướng dọc trục chân vịt, vận tốc tiếp
v
t
hướng vuông góc với bán kính trục chân vịt, vận tốc hướng kính
v
hk
hướng dọc bán kính.
- Trị số và tương quan của các thành phần vận tốc nói trên
ph
ụ thuộc hệ số lực đẩy của chân vịt 
cv
được xác định theo công
thức sau:

cv
=
22

.8

cvcv
DV
P

[2- tr.43]
Trong đó: ρ - khối lượng riêng nước biển: ρ = 104,5 (kGS
2
/m
4
).
V
cv
- vận tốc dòng chảy tới chân vịt (m/s).
D
cv
- đường kính chân vịt: D
cv
= 3 (m).
P - l
ực đẩy của chân vịt (kG).
- Ảnh hưởng của chân vịt đến đặc tính thủy động học của
bánh lái được đặc trưng bởi hệ số k
cv
, được xác định theo công
th
ức sau:
k
cv
= 1+
bl

bl
A
A
'
.[(1+
cv
). (
2
)
1
1
v
cv




-1] [2 – tr .45]
Trong đó:
'
A
bl
- diện tích phần bánh lái nằm trong dòng đẩy của
chân vịt, (m
2
).
A
bl
- diện tích bánh lái, (m
2

).

cv
- hệ số lực đẩy chân vịt.
ψ
cv
- hệ số dòng theo của chân vịt.
ψ
v
- hệ số dòng theo của vỏ tàu:
v

= 0,269.
- Di
ện tích bánh lái nằm trong dòng đẩy của chân vịt được
xác định theo công thức sau:
1
,
2

acv
a
cv
cv
bl
vv
v
v
DbA





[3-tr.718]

Trong đó: b = 2,648 (m) - Chiều rộng bánh lái.
D
cv
- Đường kính chân vịt: D
cv
= 3 (m).

aa
vv .
1

 - Giá trị tăng tốc độ trung bình do chân vịt
tính ở tâm áp suất bánh lái (m/s).
v
cv
= v.(1-
cv
) - Tốc độ dòng chảy đến chân vịt.
Với: v = 6,939 (m/s) - Vận tốc chuyển động của
tàu.


cv
- Hệ số dòng theo của chân vịt:

cv
z
cv
D
V
3
165,0

 -
cv

 [4- tr.12].
Trong đó:

= 0,8 - Hệ số béo thể tích của tàu.
z = 2 - Số chân vịt.

cv

 - Hệ số đính chính, tính đến ảnh hưởng của
sóng.

cv


= 0 nếu
2,0
.

tk

Lg
v
Fr
(Fr- Hệ số Frond).

cv

 = 0,1.(Fr-0,2) nếu Fr > 0,2. [4 -
tr.12].

Đối với tàu thiết kế ta có:
2,001,0
156.8,9
939,6
.

tk
Lg
v
Fr
Vậy:
cv

 = 0

V - thể tích lượng dãn nước của tàu (m
3
), được xác định theo
công thức như sau:
TBLV

tktk


 (m
3
). [2 - tr.47].
V
ới: L
tk
= 156 (m) - Chiều dài thiết kế.
B
tk
= 25 (m) - Chiều rộng thiết kế.
T = 7,6 (m) - Mớn nước tàu.
237126,7.25.156.8,0



V (m
3
).
Suy ra h
ệ số dòng theo là:
327,0
3
23712
.8,0.165,0
3
2


cv

 v
cv
= 6,939 .(1-0,327) = 4,67 (m/s).
v
a
: được tính theo công thức như sau:
)11.( 
cvcva
vv

[2 - tr.47].
Trong đó: v
cv
= 4,67 (m/s), vận tốc dòng chảy đến chân vịt.

cv
- Hệ số lực đẩy của chân vịt, được xác định
theo công thức:
22

.8
cvcv
cv
DV
P


 [2- tr.47].

Trong đó:

- Khối lượng riêng nước biển:

= 104,5
(kGS
2
/m
4
).
V
cv
= 4,67 (m/s) -Vận tốc dòng chảy tới chân
vịt.
D
cv
- Đường kính chân vịt: D
cv
= 3 (m).
P - Lực đẩy chân vịt (kG),
)1.(



z
R
P [2-
tr.47].
Tron

g đó: z = 2 - Số chân vịt.


- Hệ số hút, áp dụng công thức Taylor:

=k
t
.
cv


[4- tr.13].

k
t
= 0,5 - 0,7 chọn k
t
= 0,6.
Suy ra:

= k
t
.
cv

= 0,6.0,327 = 0,196
R=
v
EHP.75
-Sức cản tàu, áp dụng công thức tính sức

cản PAPMIEL: công suất kéo của tàu được xác định theo công
thức:
0
3
.
C
v
L
D
EHP
s
 [10 - tr.65].
Trong đó:
s
v = 13,5 (hải lý/giờ): Vận tốc tàu.
D = 43,28571
7,0
20000


Dw
(T): Trọng lượng tàu (

hệ
số tỷ lệ giữa trọng tải và trọng lượng tàu,
73,05,0



đối với tàu

hàng khô, ch
ọn 7,0


).
L = 156 (m): Chi
ều dài tàu thiết kế.
C
0
: Hệ số, được tính theo công thức:
11
11
0
.
.


x
C
C

[10-
tr.65]

Trong đó:

10
1
L
B

 : Hệ số đặc trưng về hình dạng thân tàu.
B = 25 (m): Chi
ều rộng tàu.

8,0


: Hệ số béo thể tích tàu.
λ
1
= 1: Hệ số điều chỉnh về chiều dài tàu
(L=165,45(m) >100(m)).
x
1
: Hệ số kể đến ảnh hưởng của các phần nhô của
tàu, phụ thuộc vào số lượng đường trục, x
1
= 1,05 (tàu có 2 đường
trục chân vịt).
C
1
: Hệ số phụ thuộc vào
1

và tốc độ tương đối
L
vv
s
1
1

.

 , C
1
được tra đồ thị 6.1 [10-tr.67] đồ thị này đúng cho các
tàu có:
5,35,1 
T
B
, 134 
B
L
, và 80,035,0



Đối với tàu thiết kế có: 29,3
T
B
, 24,6
B
L
, và 8,0


.
Suy ra: λ
1
= 1
282,18,0.

156
25
.10
1


vậy 91,0
156
282,1
.10
1
v
C
1
= 84 vậy 656,70
282,1.05,1
1.84
0
C
635,6377
656,70
5,13
.
156
43,28571
3
EHP (HP).
S
ức cản: 5,68932
939,6

75.635,6377
R (kG).
V
ậy lực đẩy của chân vịt là:
)1.(



z
R
P = 47,42868
)196,01.(2
5,68932


(kG).
V
ậy hệ số lực đẩy của chân vịt:
22

.8
cvcv
cv
DV
P


 = 325,5
3.67,4.5,104.14,3
47,42868.8

22

Suy ra: )11.( 
cvcva
vv

= 1,7)1325,51.(67,4  (m/s).

aa
vv .
1

 - giá trị tăng tốc độ trung bình do chân vịt tính ở tâm
áp suất bánh lái.
Với:



























2
1
1
.2
1
1
.
.2
1.
2
1
cv
cv
D
s
D
s

[3- tr.711].

Trong
đó: s
1
= 1,25 (m) - Khoảng cách từ mặt đĩa chân vịt
đến tâm áp lực bánh lái.
D
cv
= 3 (m) - Đường kính chân vịt.
Nên:
.727,0
3
25,1.2
1
1
.
3
25.2
1.
2
1
2

























Do đó: v
a1
= 0,727.7,1 = 5,16 (m/s).
Suy ra:
265,7
16,567,4
2
1,7
67,4
.3.648,2
2
.'
1








acv
a
cv
cvbl
vv
v
v
DbA
(m
2
)
V
ậy:
 
06,21
269,01
327,01
)325,51(
182,12
265,7
11
1
1
1
'

1
2
2








































v
cv
cv
bl
bl
cv
A
A
k


