Nghiên cứu sử dụng hợp lý tổ hợp máy chính và chân vịt kèm theo cho tàu cá cỡ nhỏ, chương 9 potx

CHƯƠNG 9:
SỬ DỤNG HỢP LÝ TỔ HỢP MÁY CHÍNH VÀ
CHÂN V
ỊT KÈM THEO CHO
TÀU CÁ C
Ỡ NHỎ
Một con tàu nến muốn vận hành tốt thì trang bị động lực phải
được thiết kế dựa tr
ên sức cản con tàu . Trong trường hợp trang bị
động lực được chọn theo kiểu “áng chừng
,,
, thì muốn sử dụng hợp
lý tổ hợp này thì ta cũng phải thông qua sức cản để tìm ra các
thông s
ố vận hành hợp lý.
3.1. Phương pháp chung
Từ các thông số của con tàu ta tiến hành tính sức cản vỏ tàu
3.1.1.Tính sức cản vỏ tàu
Hiện nay có rất nhiều phương pháp tính sức cản hầu hết được
xây dựng từ các phương pháp thực nghiệm dựa trên nguyên lý
th
ống kê và dựa trên các kết quả thử nghiệm của rất nhiều mô hình,
nhưng đối với tàu cá thì phương pháp được dùng phổ biến nhất là
phương pháp của viện thiết kế tàu Lêningrat, cụ thể của phương
pháp này như sau:
Ta có công thức:

4
2
2/5825,1
).24.(45,1 V

L
D
B
L
VR

 (3.1)
V
ới:
D – lượng chiếm nước của tàu, (T)
Ω – diện tích mặt tiếp nước, (m
2
)

BTL ).274,0.(37,12.(





(3.2)
V
ới T là chiều chìm trung bình, (m)
V – v
ận tốc của tàu, (Hl/h)
ξ - hệ số lực cản ma sát (đối với tàu gỗ ξ = 0,17)
δ
- hệ số béo
L – chiều dài thiết kế, (m)
B – chiều rộng đường nước thiết kế, (m)

(HL/h)
2000
1000
10
987
65
4
3
2
1
0
R
V
R(kG)
Đồ thị sức cản
3.1.2.Xác định các thông số của chân vịt
Ta có được các thông số của chân vịt
- Bước trượt tương đối của chân vịt ứng với hiệu suất chân
vịt lớn nhất
p

- Hệ số không đều lực đẩy K
1
- Hệ số không đều mômen K
2
- Vận tốc tàu:
V = B.n
cv
(3.3)
- Công su

ất truyền đến chân vịt:

5
2
2 DnKN
cvP

 (ML) (3.4)
- L
ực đẩy có ích của chân vịt:
)1.(
42
2
tDnKP
cv
e


(3.5)
T
ừ công thức 3.2 ta thấy rằng mỗi một giá trị của hệ số dòng
theo ω cho ta một giá trị tương ứng của B, mà bản thân ω là giá trị
gần đúng .
Qua nghiên cứu thử nghiệm mô hình chân vịt, nhiều nhà
khoa h
ọc đã đưa ra công thức tính trị số ω được giới thiệu ở bảng
sau:
Tác gi
ả Cho tàu một chân vịt
Taylor

ω = t = -0,05 + 0,5 δ
Heckscher
ω = 0,7φ – 0,18
t = 0,5 φ – 0,12
Schiffbauka ω = -0,24 + 0,75 δ
t = 01,0
3
2


Gill
ω = 15,0
5,1


Briks ω = 0,262δ
2
– 0,096
Roberson ω = 0,45φ – 0,05
Hệ số dòng theo chủ yếu phụ thuộc vào hình dáng đuôi tàu và
nó rất khó xác định chính xác vì vậy tùy theo từng loại tàu mà ta
l
ựa chọn ω.
Ta thấy rằng mỗi giá trị của ω sẽ cho một giá trị tương ứng
vủa V:
3.1.3. Xác định vận tốc tàu
Có máy chính ta có được công suất máy N
e
từ đây ta suy ra
công suất truyền đến chân vịt:

N
P
= N
e
.η
t
.η
mt
. η
hs
(3.6)
Trong đó:
N
e
(ml) - Công suất của động cơ
η
t
- Hiệu suất đường trục
η
mt
- Hiệu suất môi trường
η
hs
- Hiệu suất bộ truyền
Xác định giá trị của N
P
trên đồ thị , từ đây ta kẻ song song
với trục hoành và cắt N
P
= f(n

cv
3
) tại điểm A , từ A kẻ đường thẳng
song song với trục tung và cắt đường V = f(n
cv
) tại điểm B và trục
hoành tại điểm E, từ B kẻ đường thẳng song song với trục hoành
và cắt đường R = f(V) tại C, từ C kẻ song song với trục tung và cắt
trục hoành tại D .Từ đây ta suy ra OD = P
e
và OE = n
cv
, OB = V
Thay vào công th
ức (3.5)
Ta suy ra:
4
1

1
DnK
P
t
cv
e



Theo các nghiên c
ứu thì:

t = q.ω (3.7)
Khi bánh lái có dạng lưu tuyến thì )9,07,0(


q
Ta kiểm ta )9,07,0( 

t
q
thì có thể lấy giá trị ω và t này
Ti
ến hành tính toán với nhiều giá trị ω
1
, ω
2
, ω
3
,…, ω
n
khác
nhau và tìm
được các giá trị tương ứng t
1
, t
2
, t
3
, …,t
n
sao cho thỏa

mãn )9,07,0( 

t
q
Bởi vì































nen
e
e
e
nn
t
t
t
t
P
P
P
P
V
V
V
V
3
2
1
3
2
1
3
2

1
3
2
1




Cho nên ta sẽ lấy giá trị V lớn nhất và đó chính là vận tốc của
tàu mà ở đó máy chính làm việc với công suất định mức và chân
v
ịt làm việc với hiệu suất lớn nhất
Tỷ số truyền hộp số cần để tàu chạy với tốc độ tìm được :
cv
đc
hs
n
n
i
 (3.8)
Nến tỷ số truyền tìm được không trùng với tỷ số truyền của
hộp số trong catolog động cơ thì ta cần cải tiến hộp số để có tỷ số
truyền thích hợp .
0
E
D7
D6
D5
D4
D3

D2
D1
C6
C1
C2
C3
C4
C5
C7
B1
B2
B3
B4
B5
B6
B7
A
R
Np
n
cv(V/S)
V
Np
(m/s)
(ML)
R
(kG)
P
e
(kG)

=






V





















P

e
(kG)
P
e
Pe
Pe
P
e
P
e
P
e
P
e1
2
3
4
5
6
7















V V
V
V
V
V
Np
V

V

V

V

V
V


V


 



2

e1
e
P
P
3
e
P
4e
P
e
P 5
6
e
P
7
e
P
Đồ thị nội suy
3.2. Áp dụng với tàu cụ thể
 Các thông số của vỏ tàu
- Chiều dài lớn nhất L
max
= 19,26 (m)
- Chi
ều dài thiết kế L
TK
= 16,6 (m)
- Chi
ều rộng lớn nhất B
max

= 5,0 (m)
-
hiều rộng thiết kế B
TK
= 5,0 (m)
- Chi
ều cao mạn H = 2,2 (m)
- Chiều chìm trung bình T
tb
= 1,66 (m)
- Chi
ều chìm mũi T
m
(m)
- Chi
ếu chìm đuôi T
đ
(m)
- H
ệ số đầy chung δ = 0,496
- Hệ số đầy mặt đường nước α = 0,86
- Hệ số đầy mặt cắt ngang β = 0,88
- Lượng chiếm nước D, T = 70,0
- Số lượng trục chân vịt X =1
3.2.1. Tính sức cản vỏ tàu
Áp dụng công thức (3.1)
Với:
D = 70 T
V = 0,496 – v
ận tốc của tàu

đối với tàu gỗ ξ = 0,17
L
TK
= 16,6 m
B
TK
= 5 m
Tính di
ện tích mặt tiếp nước







BTL ).274,0(37,12

Với T = 1,66 m
Ta có: )(36,805).274,0496,0(37,166,1.26,16
2
m
Thay tất cả các đại lượng vào công thức ta được:

4
2
2/5825,1
.
6,16
70

.496,0).
5
6,16
24.(45,1.36,80.17,0 VVR 
Suy ra :

4825,1
.32,1.66,13 VVR 
Có kể đến hệ số 1,15

4825,1
.52,1.71,15 VVR 
Từ đó ta có bảng tính sức cản tương ứng từng vận tốc tàu .
V(Hl/h) V(m/s) 15,71.V
1,825
1,52.V
4
R(kg)
1 0,514 4,66 0,11 4,77
2 1,028 16,52 1,70 18,22
3 1,542 34,67 8,62 43,29
4 2,056 58,59 27,21 85,80
5 2,570 88,09 66,52 154,61
6 3,084 122,84 137,86 260,70
7 3,598 162,80 255,59 418,39
8 4,112 207,41 434,56 641,97
9 4,626 257,55 698,50 956,05
10 5,140 311,87 1064,26 1375,92
11 5,654 370,87 1553,34 1924,21
12 6,168 434,70 2199,99 2634,69

Từ bảng số liệu ta xây dựng được đồ thị sức cản
Đồ thị sức cản
 Xác định các thông số của động cơ hiện thời
Động cơ: HYUNDAI – HT6M1.
- Công su
ất định mức N
eđm
= 134 ML
- S
ố vòng quay động cơ n
đm
= 2200 (v/ph)
- Su
ất tiêu hao nhiên liệu g
e
= 168 (g/ml.h)
- S
ố xy lanh i = 6
- Khối lượng khô: G = 805 kg
- Kích thước khô (
H
B
L


): 9956801510


(mm)
- T

ỷ số truyền hộp số i
hs
= 1,61 ; 2,06 ; 2,45 ; 2,82 ; 3,12;
3,46
- T
ốc độ quay chân vịt ứng với từng tỷ số truyền hộp số:
n
cv
= 1366; 1068; 898; 780; 705; 636
3.2.2. Xác định các thông số của chân vịt
Các thông số của chân vịt như sau:
- Số cánh chân vịt: z = 4
- Tỷ số mặt đĩa: 4,0


- Hiệu suất chân vịt:
p

= 0,529
- T
ỷ số bước xoắn: H/D = 0,75
- Đường kính chân vịt:D = 0,803 m
- T
ốc độ quay của chân vịt n
cv
= 705 v/ph = 11,75 v/sư
- Đặc tính thủy động học của chân vịt trong nước tự do được
xây dựng theo papmiel
Đồ thị đặc tính thủy động học của chân vịt trong nước
tự do

Từ đồ thị ta xác định được các thông số sau:
Hiệu suất chân vịt lớn nhất :
max
p

= 0,632
Bước trượt tương đối của chân vịt ứng với
max
p

:
p

=0,58
H
ệ số không đều lực đẩy chân vịt: K
1
= 0,227
H
ệ số không đều của mômen chân vịt . K
2
= 0,0334
Ta l
ấy một giá trị gần đúng của hệ số dòng theo ω = 0,229
Áp dụng công thức:

const
n
V
DDn

V
cvcv
P
P


 .
1
.


Đặt
)1(
.




D
B
p
Suy ra V = B.n
cv
Trong đó:
Đường kính chân vịt D = 1,2 m
Hệ số dòng theo 229,0
1


Thay vào công thức trên ta được:

9027,0
)229,01(
2,1.58,0
1


B
Suy ra V
1
= 0,9027. n
cv
(m/s)
Công su
ất truyền đến chân vịt:
N
P
= 2Π.K
2
.ρ.n
cv
3
.D
5
.
75
1
Thay số ta được:
N
P
= 2.3,14.0,0334.104,5.(1,2)

5
.
75
1
.n
cv
3
Suy ra N
P
= 0,7272. n
cv
3
Từ đây ta vẽ được đồ thị của V và N
P