Thiết kế kết cấu cụm bánh lái cho tàu hàng, chương 6 pot

Chương 6:
Ảnh hưởng của mặt nước và vỏ tàu
đến đặc tính thủy động của bánh lái
Dòng chảy thực qua bánh lái bị ảnh hưởng bởi mặt thoáng
của nước, vỏ tàu, tác dụng của chân vịt…
Đa số t
àu hiện đại có kết cấu vùng đuôi đảm bảo khi tàu chở đầy,
bánh lái vẫn ngập sâu trong nước và hầu như không bị ảnh hưởng
của mặt nước.
Vỏ tàu nằm trong dòng chảy qua bánh lái nên ảnh hưởng đến
góc tấn thực tế của bánh lái, đến vận tốc dòng chảy, đến sự phân
bố các thành phần vận tốc trong dòng chảy…do đó ảnh hưởng đến
lực thuỷ động tác dụng lên bánh lái.
Th
ực 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 thuỷ.
S
FF
V
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
= 0,12 (m)
h
2
= 2,565 (m)
l
1
= 2,445 (m)
l
2
= 2,135 (m)
F
1

= 5,85 (m
2
)
F
2
= 6,337 (m
2
)
H = 5,44 (m)
Suy ra :
1).
44,5
445,212,0.2
.18,043,008,0.68,0(
1



= 0,203
1).
44,5
135,2565,2.2
.18,043,008,0.68,0(
2



= 0,354
=>
19,12

)354,01(337,6)203,01(85,5
1
22


V

= 0,278
=> k
v
= (1 – 0,278)
2
= 0,522
2.4.3.Ảnh hưởng của chân vịt đến đặc tính thuỷ động của bánh
lái:
Dòng nước được đẩy bởi chân vịt chảy qua bánh lái, có ảnh
hưởng lớn đến đặc tính thuỷ động của bánh lái.
Mỗi chất điểm trong dòng chảy của chân vịt có 3 thành phần
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 phụ
thuộc hệ số lực đẩy của chân vịt 
cv
:


cv
=
22

.8
cvcv
Dv
P

[2- tr.43]
Trong đó:
P: lực đẩy của chân vịt, N
P =
)1.(

z
R
, N [2- tr. 43]
R = 489401,8 (N)l
ực cản chuyển động của tàu.( được tính theo
công thức của Papmel)
Z = 2 số chân vịt, chiếc
: hệ số hút theo taylo θ = 0,7.ψ
cv
+ 0,06 [4-
tr.22]
 = 1025 (kg/m
3
) khối lượng riêng của nước

v
cv
: vận tốc dòng chảy tới chân vịt, m/s
v
cv
= v. (1- 
cv
) [2- tr.43]
v = 13,5 (Hl/h) = 6,939 (m/s) vận tốc chuyển động của tàu, m/s

cv
: hệ số dòng theo của chân vịt

cv
= 0,165. 
z
. W
3

cv
D
V
[2- tr.47]
 = 0,8 hệ số béo thể tích tàu
V = 24437,04(m
3
) thể tích lượng dãn nước của tàu
D
cv
= 3 (m) đường kính chân vịt

W = 0
Suy ra :

cv
= 0,165. 0,8
2
. 0
3
04,24437
3
 = 0,328
v
cv
= 6,939(1 – 0,328) = 4,663(m/s)
P =
)328,01.(2
8,489401

= 172301(N)


cv
=
22
3.663,4.1025.14,3
172301.8
= 2,191
v
a
= v

cv
.(
cv

1 -1) = 4,663.( 191,21 - 1 ) = 3,665 (m/s)
v
al
= . v
a
: giá trị tăng tốc độ trung bình do chân vịt tính ở tâm áp
suất bánh lái, m/s
Với :
 =
















2

1
1
)
.2
(0,1
1
.
.2
1.
2
1
cv
cv
D
S
D
S

V
ới :
S
1
= 1,25 (m) khoảng cách từ mặt đĩa chân vịt đến tâm áp suất
 =















2
)
3
25,1.2
(0,1
1
.
3
25,1.2
1.
2
1
= 0,727
Do đó :
v
al
= 0,727.3,665 = 2,665 (m/s)
Ta có h
ệ số ảnh hưởng của chân vịt được xác định theo công
thức:
k
cv

= 1+
S
S '
. [(1+
cv
). (
2
)
1
1
v
cv




-1] [2 – tr .45]
Trong đó:
S’: diện tích phần bánh lái nằm trong dòng đẩy của chân vịt,
(m
2
)
S: di
ện tích bánh lái,( m
2
)

cv
: hệ số lực đẩy chân vịt
Với S’ được xác định theo công thức:

S’ = b. D
cv
.
alcv
a
cv
vv
v
v


2
= 2,65.3.
665,2663,4
2
665,3
663,4


= 7,4844(m
2
) [3-
tr718]
V
ậy:
k
cv
= 1+
S
S '

. [(1+
cv
).(
2
)
1
1
v
cv




-1] = 1 + .
19,12
4844,7
[(1+σ
cv
).(
278,01
328,01


)
2
-
1] =2,08