Thiết kế kết cấu cụm bánh lái cho tàu hàng, chương 3 docx

Chương 3:
Bố trí bánh lái và yêu cầu đối với vị
trí bánh lái
- Các kiểu bố trí bánh lái trên tàu:
Tàu m
ột chân vịt có các kiểu bố trí sau:
+ Kiểu 1: Bánh lái đặt sau chân vịt trong mặt phẳng đối xứng
của tàu (được sử dụng phổ biến).
+ Kiểu 2: Bánh lái đặt sau đạo lưu cố định trong mặt phẳng đối
xứng của tàu.
Tàu hai chân v
ịt có các kiểu bố trí sau:
+ Kiểu 1: Mỗi bánh lái đặt trong mặt phẳng đối xứng (không
phổ biến).
+ Kiểu 2: Mỗi chân vịt một bánh lái (kiểu này được dùng cả ở
tàu biển và tàu nội thuỷ).
+ Ki
ểu 3: Hai bánh lái tiến đặt sau hai bánh lái lùi đặt trước từng
chân vịt (ít dùng).
+ Ki
ểu 4: Mỗi chân vịt có một đạo lưu cố định và một bánh lái
đặt sau đạo lưu.
+ Kiểu 5: Mỗi chân vịt có một đạo lưu cố định và chung một
bánh lái đặt trong mặt phẳng đối xứng.
- Các yêu cầu đối với vị trí bánh lái trên tàu.
+ Bánh lái phải nằm trong dòng đẩy của chân vịt.
Khoảng cách a
giữa mép trước
của bánh lái và
mép cánh chân
v

ịt không nhỏ
hơn 0.3 m (a

0.3 m) khi chiều
dài tàu bằng 120
m (đo cách trục
chân vịt một khoảng 0.7* R
cv
– R
cv
là bán kính chân vịt. Nếu chiều
dài tàu lớn hơn 120 m thì khoảng cách a tương ứng tăng hoặc giảm
0.025 m ứng với một đoạn 15 m thay đổi chiều dài. Trị số a càng
nh
ỏ thì dao động của vùng đuôi tàu càng tăng.
+ Khi tàu toàn tải, bánh lái phải ngập hoàn toàn trong nước.
Khoảng cách lớp nước phía trên bánh lái b không nhỏ hơn 0.25*
h
bl
(tàu sông- biển) và 0.125* h
bl
(tàu chạy trong hồ), với h
bl
là
chi
ều cao bánh lái. Tàu sông cấp “C” và “D” mặt trên bánh lái có
th
ể cao hơn đường nước chở hàng khoảng (0.05  0.1)* h
bl
nhưng

không quá 350 mm.
+ M
ặt dưới bánh lái cân bằng và nửa cân bằng không được thấp
hơn mép dưới cánh chân vịt (c>0).
hbl
a
c
b
Hình 2-7. Yêu cầu đối với vị trí bánh lái
+ Ở tàu có tốc độ trung bình, trục quay của bánh lái phải vuông
góc với mặt phẳng cơ bản của tàu và nằm trong mặt chứa đường
tâm quay của chân vịt.
+ Ở tàu cao tốc hai chân vịt, bánh lái nên đặt dịch sang phía
mạn nếu chân vịt có hướng quay ra ngoài và đặt dịch vào giữa nếu
chân vịt có hướng quay vào trong. Khi đó bánh lái sẽ không rơi
vào vùng xoáy.
+ Khi quay h
ết lái sang một bên mạn, mép sau bánh lái không
được vượt ra ngo
ài giới hạn chiều rộng tàu.
+ N
ếu bánh lái treo cân bằng được hàn với trục lái thì chiều cao
bánh lái phải chọn sao cho có thể tháo được bánh lái khi sửa chữa.
2.2. Chọn tàu mẫu:
* Các thông số chính của tàu thiết kế bánh lái:
Ở đầy, ta chọn tàu mẫu 20.000 tấn để thiết kế kết cấu cụm bánh
lái có các thông số sau:
- Chiều dài lớn nhất : L
max
= 165,45 m.

- Chi
ều dài hai trụ : L
pp
= 156,00 m.
- Chi
ều rộng lớn nhất : B
max
= 25,00 m.
- Chi
ều cao mạn : T = 12,00 m.
- Chiều chìm : d = 7,60 m.
- H
ệ số béo : δ = 0,8 m.
- Lượng chiếm nước : D = 25048 (Tấn)
*Phân tích lựa chọn kiểu bánh lái:
Dựa vào đặc hình dáng của vùng đuôi tàu cũng như tuyến
hình, điều kiện làm việc, vùng hoạt động… của con tàu để ta đi
tiến hành chọn kiểu bánh lái cho tàu. Kiểu bánh lái ta chọn cho tàu
m
ẫu ở đây là kiểu bánh lái cân bằng nửa treo vì nó có những yêu
điểm sau:
+ Công suất máy lái nhỏ.
+ Ít bị hư hỏng hơn khi tàu đi qua các luồn lạch cạn hoặc va đập
với các vật khác.
+ Tạo được khoảng trống xung quanh chân vịt, đưa chân vịt ra
xa vỏ tàu để tránh dao động vùng đuôi tàu.
Ngoài ra dùng bánh lái nửa treo ổ dưới của trục lái nhỏ, do đó ở
những tàu lớn công nghệ chế tạo sẽ đơn giản hơn.
2.3. Xác định các thông số hình học của bánh lái:
2.3.1. Chiều cao bánh lái:

Chọn loại bánh lái cho tàu thiết kế là bánh lái nửa treo cân
bằng. Dựa vào hình dáng vòm đuôi tàu mẫu ta thiết kế tàu gồm có
hai bánh lái và hai chân vịt.
Chiều cao bánh lái nằm trong khoảng 0,6.T ≤ h ≤ 0,9.T, chọn
h = 0,613.T
Trong đó: T = 7,6 (m).
Suy ra h = 0,613.7,6 = 4,598(m) chọn h = 4,6(m).
2.3.2. Tổng diện tích bánh lái:
Ta có:
∑ S = a.L.T [2- tr.3]
Trong đó: L = 150 (m) – chiều dài hai trụ của tàu.
T = 7,6 (m) – chi
ều chìm của tàu.
a – h
ệ số, theo bảng 1-5 [2-tr 15] ta có: a = 2,0% ÷ 2,8%
Ch
ọn a = 2,056% .
Suy ra :
∑ S = a.L.T = 2,056%.150.7,6 = 24,37594(m
2
)
V
ậy diện tích của một bánh lái là : S = )(19,12
2
38,24
2
2
m
S



.
T
ổng diện tích bánh lái phải không được nhỏ hơn trị số tính theo
công thức sau:
∑
S
min
= p. q.
75
150
75,0.(
100
.


L
TL
) , (m
2
) [2- tr 15]
Trong đó:
L = 150 chiều dài tàu, m
T = 7,6 chi
ều chìm tàu, m
p : h
ệ số (bằng 1,2 nếu bánh lái không đặt trực tiếp sau chân
vịt; bằng 1,0 nếu bánh lái đặt trực tiếp sau chân vịt); trong tính
toán tôi chọn hệ số p = 1,0
q: hệ số (bằng 1,25 đối với tàu kéo; bằng 1 đối với các loại

tàu khác), trong tính toán tôi chọn hệ số q = 1,0
∑
S
min
= p. q.
75
150
75,0.(
100
.


L
TL
) = 1. 1.
75
150
150
75,0.(
100
6,7.150

 ) =
16,59(m
2
)
V
ậy diện tích bánh lái thỏa mãn.
2.3.3.Hệ số kéo dài :
 được xác định theo công thức sau:

 =
2
2
b
S
S
h
b
h
 [2-tr.12]
Thông thường  = 0.5  3 tuỳ theo kết cấu vùng đuôi tàu.
Ta có : λ =
19,12
6,4
22

S
h
b
h
= 1,74
Suy ra :
b =
74,1
6,4


h
= 2,648 (m), chọn b = 2,65 (m)
Vì kiểu bánh lái ta chọn ở đây là bánh lái hình thang, nên chiều

rộng ở đây là chiều rộng trung bình.