Thiết Kế Sơ Bộ Tàu Câu Cá Ngừ Đại Dương, chương 16 pot

chương 16 :
Xây dựng đặc tính thủy động học
của chân vịt trong nước tự do
-Mục đích của việc xây dựng đặc tính thủy động học của
chân vịt trong nước tự do là để giúp cho việc nghiên cứu sự làm
vi
ệc của chân vịt ở các chế độ khác với chế độ tính toán.Trình tự
tính toán được thực hiện ở bảng 3.6.
-Cách xây dựng: Cho các giá trị λ
p
và tính theo bảng 3.6
trong đó hàng 2,3 tra đồ thị papmeil ứng với : z = 4 ; θ
= 0,4 ;
H/D = 0,74.
Giá tr
ị dòng hút ứng với chế độ buộc tàu ( λ
p
= 0).
t
0
= t
tt
( 1-
1


ptt
) (3.5)
Trong đó :
- t
tt

là hệ số dòng hút tương ứng với chế độ tính toán (hàng
h
ải tự do)
t
tt
= t
hhtd
=0,223.
-
λ
ptt
bước trượt tương đối ứng với chế độ tính toán.
λ
ptt
= λ
phhtd
=
cv
nD
V
.
).1(515,0


= 36.0
93,8.071,1
9).253,01.(515,0


.

-λ
1
hệ số bước trượt ứng với K
1
= 0.Tra đồ thị papmeil
ta có λ
1
= 0,82.
=> t
0
= 0,223( 1-
82,0
36,0
) = 0,12.
T
ại vị trí tương ứng với K
2
= 0.Tra đồ thị papmeil ta có
λ
p
=0,92.
B
ảng 3.6: Bảng tính đặc tính thủy động học của chân vịt
trong nước tự do.
ST
T
Đại lượng
cần tính hoặc
xác định
Giá trị

1 λ
p
( tự cho). 0 0,4 0,6 0,73 0,76 0,79
0,82
0,8
8
2
K
1
=f(H/D,
λ
p
)
tra đồ thị
0,30
0,1
9
0,1
15
0,07
0,05
5
0,04
0 -
3
K
2
=f(H/D,
λ
p

)
tra đồ thị
0,03
1
0,0
2
0,0
15
0,00
9
0,00
8
0,00
6
0,004
0
4
η
p
=


2
2
1
p
K
K
0
0,5

5
0,7
32
0,85
6
0,83 0,83 0 -
5
t =
1
0
1


p
t

0,14
1
0,2
85
0,5
85
1,85
2
3,70
4
- - -
Từ kết quả xác định ở bảng 3.7 ta xây dựng đồ thị biểu diễn
mối quan hệ giữa K
1,

K
2
, η
p ,
K
d
’
, t với λ
p
.

0,4
0,6
0,7
0
p
0,2
2,0
1,0
3,0
0,2
0,1
0,5
K1
K2
t
p
0,5
0,3
0,1

0,6
0,4
0,2
K1, 10K2

t
0.8
0.9
4,0
0,7
0,8
0,9
1.0
0,3
0,1
0,5
1,5
2,5
3,5
0,31
p
Hình 3.5: Đồ thị đặc tính thủy động học của chân vịt trong nước
tự do.
3.3.2.1.Xây dựng đồ thị vận hành.
Đặc tính vận hành tàu là nhóm các đường cong biểu thị sự
phối hợp làm việc giữa Máy – vỏ tàu – chân vịt. Nó bao gồm hai
phần được bố trí chung trên một bản vẽ. Phần thứ nhất bao gồm
các đường cong biểu diễn lực, phần thứ hai bao gồm các đường
cong biểu diễn công suất tương ứng. Ngoài ra còn có phần bổ sung
biểu thị momen. Tất cả các đường cong đều phụ thuộc vào tốc độ

tàu (V) và tốc độ quay chân vịt.
Để tính toán xây dựng đặc tính vận h
ành tàu, ta tính M
e
, N
e
,
P
e
, V như sau:
P
e
= K
1
.ρ.D
4
.(1-t).n
cv
2
= C
p
.
n
cv
2
(KG).
M
e
= K
2

.ρ.D
5
. n
cv
2
= C
M
.
n
cv
2
(KG.m)
N
e
= .
75
2

mtths
DK




5
2
.n
3
cv
= C

N
. n
3
cv
(ml).
V =
)1(515,0
.



D
p
.n
cv
= C
V
.n
cv
(hl/h).
Ti
ến hành tính toán các giá trị từ λ
p
= 0 đến λ
ptt
=0,36 cho
m
ột loạt các tốc độ quay chân vịt (5 ÷ 7 giá trị).
Trình tự tính toán được tiến hành theo bảng 3.7, 3.8.
Bảng 3.7: Bảng tính tốc độ quay chân vịt

STT
Đại
lượng
Đơn
vị
Giá trị
1 v/ph 467,4 481,1 494,76 508,44 522,12 536
2
n
cv
v/s 7,79 8,02 8,25 8,47 8,70 8,93
3 n
2
cv
v
2
/s
2
60,68 64,29 68,00 71,81 75,72 79,74
4 n
3
cv
v
3
/s
3
472,73 515,46 560,70 608,51 658,96 712,12
Để thuận tiện ta đi tính các hệ số C
p
,C

M
,C
N
,C
V
cho các trường
hợp.
Bảng 3.8: Bảng tính cá hệ số
TH λ
p
K
1
K
2
t C
P
C
M
C
N
C
V
1 0,000 0,30 0,031 0,141 34,868 4,480 0,444 0,000
2 0,100 0,275 0,0290 0,154 31,479 4,191 0,415 0,278
3 0,15 0,260 0,0270 0,162 29,481 3,902 0,387 0,416
4 0,20 0,250 0,0255 0,180 27,738 3,685 0,365 0,555
5 0,25 0,236 0,0240 0,200 25,546 3,468 0,344 0,694
6 0,30 0,222 0,0235 0,220 23,430 3,396 0,336 0,833
7 0,363 0,190 0,0210 0,260 19,024 3,035 0,301 1,008
Trường hợp 1:

λ
p
= 0,5; K
1
= 0,3; K
2
= 0,031; t = 0,141; ω = 0,253.
C
p

= 34,686; C
M
= 4,48; C
N
= 0,444; C
V
= 0.
STT
Đại lượng Đ/v
Giá trị
1 V= Cv.ncv Hl/h 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
2
Pe =
C
P
.n
2
cv
kG 2116 2242 2371 2504 2640 2781
3

Me =
C
M
.n
2
cv
Kg.m 272 288 305 322 339 357
4
Ne =
C
N
.n
3
cv
ML 210 229 249 270 292 316
Trường hợp 2:
λ
p
=0,1; K
1
=0,275; K
2
=0,029; t = 0,154l; ω = 0,253.
C
p

= 31,479; C
M
= 4,191; C
N

= 0,415; C
V
= 0,278.
STT Đại lượng Đ/v
Giá trị
STT V= Cv.ncv Hl/h 2,16 2,23 2,29 2,35 2,42 2,48
STT
Pe =
C
P
.n
2
cv
kG 1910 2024 2140 2260 2384 2510
3
Me =
C
M
.n
2
cv
kGm 254 269 285 301 317 334
4
Ne =
C
N
.n
3
cv
ML 196 214 233 253 274 296

Trường hợp 3:
λ
p
= 0,15; K
1
= 0,26; K
2
= 0,027; t = 0,162; ω = 0,253.
C
p

= 29,481; C
M
= 3,092; C
N
= 0,387; C
V
= 0,416.
STT
Đại lượng Đ/v
Giá trị
1 V= Cv.ncv Hl/h 3,24 3,34 3,43 3,53 3,62 3,72
2
Pe =
C
P
.n
2
cv
kG 1789 1895 2005 2117 2232 2351

3
Me =
C
M
.n
2
cv
kGm 237 251 265 280 295 311
4
Ne =
C
N
.n
3
cv
ML 183 199 217 235 255 275
Trường hợp 4:
λ
p
= 0,2; K
1
= 0,25; K
2
= 0,0255; t = 0,180; ω = 0,253.
C
p

= 27,738; C
M
= 3,685; C

N
= 0,365, C
V
= 0,555.
STT
Đại lượng Đ/v Giá trị
1 V= Cv.ncv Hl/h 4,33 4,45 4,58 4,71 4,83 4,96
2
Pe =
C
P
.n
2
cv
kG 1683 1783 1886 1992 2100 2212
3
Me =
C
M
.n
2
cv
kGm 224 237 251 265 279 294
4
Ne =
C
N
.n
3
cv

ML 173 188 205 222 241 260
Trường hợp 5:
λ
p
= 0,25, K
1
= 0,236, K
2
= 0,024, t = 0,20, ω = 0,253.
C
p

= 25,546, C
M
= 3,486, C
N
= 0,344, C
V
= 0,694.
STT
Đại lượng Đ/v Giá trị
1 V=Cv.ncv Hl/h 5,41 5,56 5,72 5,88 6,04 6,20
2
Pe =
C
P
.n
2
cv
kG 1550 1642 1737 1834 1934 2037

3
Me =
C
M
.n
2
cv
kGm 210 223 236 249 263 277
4
Ne =
C
N
.n
3
cv
ML 162 177 193 209 226 245
Trường hợp 6:
λ
p
= 0,3; K
1
= 0,222; K
2
= 0,0235; t = 0,220; ω = 0,253.
C
p

= 23,430; C
M
= 3,396; C

N
= 0,336; C
V
= 0,833.
STT
Đại lượng Đ/v Giá trị
STT V=Cv.ncv Hl/h 6,49 6,68 6,87 7,06 7,25 7,44
2
Pe =
C
P
.n
2
cv
kG 1422 1506 1593 1682 1774 1868
3
Me=
C
M
.n
2
cv
kGm 206 218 231 244 257 271
4
Ne =
C
N
.n
3
cv

ML 159 173 189 205 222 240
Trường hợp 7:
λ
p
= 0,36; K
1
= 0,19; K
2
= 0,021; t = 0,260; ω = 0,253.
C
p

= 19,024; C
M
= 3,035; C
N
= 0,301; C
V
= 1,008.
STT
Đại lượng Đ/v
Giá trị
STT V=Cv.ncv Hl/h 7,85 8,08 8,31 8,54 8,77 9,00
2
Pe =
C
P
.n
2
cv

kG 1154 1223 1294 1366 1441 1517
3
Me=
C
M
.n
2
cv
kGm 184 195 206 218 230 242
4
Ne =
C
N
.n
3
cv
ML 142 155 169 183 198 214
Từ kết quả tính toán ở bảng 3.8, ta xây dựng đồ thị vận hành
tàu g
ồm các đường cong P
e
= f(V), N
e
= f(V), trên ba phần đồ thị
ứng với các giá trị tốc độ quay chân vịt n
cv
không đổi. Sau đó ta
đặt các đường cong R = f(V) vào đồ thị lực rồi dựng tương ứng
trên đồ thị công suất đường đặc tính chân vịt. Trên đồ thị momen,
dựng đường momen định mức không đổi, từ đó xây dựng đường

lực kéo giới hạn trên đồ thị lực và công suất đòi hỏi của động cơ
trên đồ thị công suất.
Đồ thị đặc tính vận hành ta được xây dựng ở hình 3.6.
1 2 3 4 5 6 87 9
10
R
6 7 8 9
10
54321
3000
2500
2000
1500
1000
V(Hl/h)
e
N
N
egh
(kG)
,
R
P
e
e
N
(ML)
300
400
200

100
0
V (Hl/h)
0
300
200
400
(kGm)
M
e
n

=

4
6
7
v
/
p
h
n

=

4
9
4

v

/
p
h
n

=

4
8
1

v
/
p
h
n

=

5
0
8

v
/
p
h
n

=

5
2
2

v
/
p
h
n

=

5
3
6

v
/
p
h
n

=

4
6
7
v
/

p
h
n

=

4
9
4

v
/
p
h
n

=

4
8
1

v
/
p
h
n

=

5
0
8

v
/
p
h
n

=

5
2
2

v
/
p
h
n

=

5
3
6

v
/

p
h
egh
P
M
egh
e
M
n

=

5
3
6

v
/
p
h
n

=

5
2
2

v
/

p
h
n

=

5
0
8

v
/
p
h
n

=

4
8
1

v
/
p
h
n

=

4
9
4

v
/
p
h
n

=

4
6
7
v
/
p
h
Hình 3.6: Đồ thị đặc tính vận hành tàu.
Kết luận:
Dựa vào đồ thị đặc tính vận hành tàu ở hình 3.9 ta thấy tổ
hợp Máy – Vỏ - Chân vịt làm việc phù hợp vì động cơ làm việc ở
tốc độ quay định mức n
cv
=536 v/ph thì sẻ phát ra công suất 215
ML và tàu đạt được vận tốc 9 Hl/h. Vậy việc chọn động cơ chính
YANMAR 6LAAE với công suất định mức 240 ML, tốc độ quay
chân vịt n
cv

=536 v/ph và đường kính chân vịt D=1,071m; Z = 4;

= 0,4; η
p
= 0,53; H/D = 0,74; là phù hợp với vỏ tàu trong điều kiện
đảm bảo phần dự trữ công suất.