Thiết kế khuôn đúc chân vịt tàu cá cỡ nhỏ bằng vật liệu composite cốt sợi ngắn nền epoxy

i
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành đề tài này đầu tiên em xin được gởi lời cảm ơn đến
thầy Trần An Xuân và thầy Lê Ngọc Sơn đã quan tâm hướng dẫn tận tình
và động viên em thực hiện đề tài này.
Em xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, các thầy, cô. Đặc biệt là
các thầy, cô trong bộ môn Chế tạo máy thuộc Khoa Cơ khí Trường Đại học
Nha Trang đã tận tình chỉ dạy, truyền đạt kiến thức cũng nh ư tạo điều kiện
thuận lợi cho em trong quá tr ình học tập vừa qua.
Ngoài ra em xin g ởi lời cảm ơn đến các thầy, cô quản lý thư viện
trường đã tạo điều kiện cho em đ ược sử dụng tài liệu một cách tốt nhất.
Trong quá trình làm đề tài này nếu không có sự giúp đỡ của bạn b è và
người thân thì em không thể hoàn thành được công việc như ngày hôm nay.
Một lần nữa em xin chân th ành cảm ơn tất cả các quý thầy cô v à tất
cả bạn bè đã giúp đỡ em hoàn thành đề tài này.
ii
NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ H ƯỚNG DẪN
Họ, tên SV : Trịnh Ngọc Sơn.
Lớp : 48CT MSSV : 48132263
Ngành : Chế tạo máy Mã ngành :
Tên đề tài : Thiết kế khuôn đúc chân vịt tàu cá cỡ nhỏ bằng vật liệu
composite cốt sợi ngắn nền epoxy.
Số trang : 103 Số chương: 5 Số tài liệu tham khảo:
Hiện vật : Khuôn mô hình bằng hợp kim Nhôm và chân vịt mô hình
bằng vật liệu composite, 1 đĩa CD, báo cáo đề tài tốt nghiệp.
NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ H ƯỚNG DẪN

Kết luận:
Nha trang, ngày… , tháng …., năm 201…
Cán bộ hướng dẫn:
Th.s Trần An Xuân.
iii
PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT L ƯỢNG LVTN
Họ, tên SV : Trịnh Ngọc Sơn.
Lớp : 48CT MSSV : 48132263
Ngành : Chế tạo máy Mã ngành :
Tên đề tài : Thiết kế khuôn đúc chân vịt t àu cá cỡ nhỏ bằng vật liệu
composite cốt sợi ngắn nền epoxy.
Số trang : 103 Số chương: 5 Số tài liệu tham khảo:
Hiện vật : Khuôn mô hình bằng hợp kim Nhôm và chân vịt mô hình
bằng vật liệu composite, 1 đĩa CD, báo cáo đề tài tốt nghiệp.
NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN







Điểm phản biện
Nha trang, ngày… , tháng …., năm 201…
Cán b ộ phản biện:
Nha trang, ngày… , tháng …., năm 201…

CH Ủ TỊCH HỘI ĐỒNG
ĐIỂM CHUNG
Bằng số
Bằng chữ
iv
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
MỤC LỤC iv
DANH MỤC HÌNH VẼ vii
Lời Mở đầu 1
Chương 1: MỘT SỐ VẤN ĐỀ LÝ THUYẾT CHÂN VỊT 2
1.1 Khái niệm chân vịt 2
1.2 Chức năng 2
1.3 Đặc điểm. 3
1.3.1 Đường xoắn ốc 3
1.3.2 Mặt xoắn ốc 4
1.3.3 Hình dáng cánh chân v ịt 5
1.3.4 Tiết diện cánh chân vịt 5
1.3.5 Mặt xoắn khai triển và duỗi thẳng 6
1.3.6 Kích thước và đặc tính hình học của chân vịt 8
1.4 Cách thiết kế 9
1.4.1 Các phương án thi ết kế chân vịt 9
1.4.2 Những thông số ảnh hưởng đến đặc tính chân vịt 10
1.4.3 Vật liệu chân vịt 11
Chương 2: ỨNG DỤNG PRO ENGINEER WILDFIRE 4.0 V À HYDRO
COMP PROPCAD TRONG THI ẾT KẾ CHÂN VỊT V À GIA CÔNG
KHUÔN CHÂN VỊT 12
2.1 Thiết kế chân vịt bằng phần mềm Pro ENGINEER Wildfire 4.0 v à 12
HydroComp ProCad 2005 12
2.1.1 Vẽ chân vịt bằng phần mềm HydroComp ProCad 2005 12

2.1.1.1 nhập các thông số cơ bản của chân vịt 13
2.1.1.2 Thiết lập các thông số liên quan 15
v
2.1.1.3 thiết lập các thông số cho cánh v à củ chân vịt 16
2.1.1.4 Xuất tọa độ điểm chân vịt 21
2.1.2 Xây dựng mô hình chân vịt bằng phần mềm Pro/ENGINEER
Wildfire 4.0 23
2.1.2.1 Xây dựng cánh chân vịt 23
2.2.2 Thiết kế khuôn chân vịt 49
Chương 3: THIẾT KẾ KHUÔN ĐÚC MÔ H ÌNH CHÂN VỊT TÀU CÁ
CỠ NHỎ 63
3.1 THIẾT KÊ KĨ THUẬT KHUÔN ĐÚC CHÂN VỊT MÔ H ÌNH 63
3.1.1 Xây dựng chân vịt mô hình 63
3.1.2 Thiết kế khuôn bằng phần mềm Pro/ENGINEER Wildfire 4.0 63
3.1.3 Hoàn chỉnh khuôn 64
3.1.4 Kết cấu bộ khuôn đúc 65
3.2 THIẾT KẾ CHẾ TẠO KHUÔN CHÂN VỊT MÔ H ÌNH 69
3.2.1 Lập chương trình gia công tấm dưới 69
3.2.1.1 Phay thể tích (phay volume) 69
3.2.1.2 Phay thô lần 2 bằng dao phay Φ10 78
3.2.1.3. Phay mặt phẳng (Surface Mi lling). 81
3.2.1.4 Lập trình bằng tay để lấy dấu các lỗ. 87
3.2.2 Gia công tấm trên 87
3.2.3 Gia công tấm giữa 90
3.3 Gia công khuôn trên máy CNC 90
Chương 4: XÂY DỰNG QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ ĐÚC CHÂN VỊT
TÀU CÁ CỠ NHỎ BẰNG VẬT LIỆU COMPOSITE CỐT SỢI NGẮN
NỀN EPOXY VÀ ĐÚC THỬ NGHIỆM 93
4.1 Tính lượng vật liệu chế tạo một chân vịt mô h ình 93
4.2 Chuẩn bị máy, thiết bị, vật liệu cần d ùng 95

vi
4.3 Quy trình đúc 97
4.4 Nhận xét. 101
4.5 Hoạch toán giá thành khuôn mô hình 101
Chương 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 102
5.1 Kết luận 102
5.2 Đề xuất ý kiến 102
TÀI LIỆU THAM KHẢO 103
vii
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1:
Hình 1.2: Khai triển đường xoắn ốc 3
Hình 1.3: Nguyên lý tạo cánh chân vịt 4
Hình 1.4: Nguyên lý tạo cánh chân vịt 5
Hình 1.5: Khai triển đường xoắn ốc êlíp 6
Hình 1.6: cánh chân vịt 7
Hình 1.7: Các kích thước hình học chân vịt. 8
Hình 2.1: giao diện chương trình HydroComp ProCad 2005. 13
Hình 2.2: nhập các thông số cơ bản theo tinh toán. 14
Hình 2.3: thiết lập các thông số li ên quan 15
Hình 2.4: thiết lập các thông số cho cánh v à củ 16
Hình 2.5: nhập các thông số cho việc thiết lập cánh v à củ chân vịt 17
Hình 2.6: bảng thông số chân vịt. 19
Hình 2.7: mô hình chân v ịt trong chương trình HydroComp ProCad 2005.
20
Hình 2.8: tiết diện cánh ở các r khác nhau. 20
Hình 2.9: xuất tọa độ cánh ra File MastercamASCII (*.doc). 21
Hình 2.10: lưu tọa độ profile cánh chân vịt tại r = 0.2R với đuôi .pts 22
Hình 2.11: môi trường làm việc của Pro/Wildfide 4.0 23
Hình 2.12 : Nhập tọa độ điểm r = 0.2R 24

Hình 2.13: tọa độ điểm nút của các l ưới cánh chân vịt 25
Hình 2.14a: chọn đường nối các điểm là đường spline. 26
Hình 2.14b: đường Curve nối các điểm tại r = 0.2R .26
Hình 2.15: Mô hình lưới bề mặt chân vịt D=810mm 27
Hình 2.16a: phủ mặt lên lưới cánh bằng lệnh Boundary Blend. 28
Hình 2.16b: mặt phủ lưới chân vịt 28
viii
Hình 2.17a: tiết diện trong lệnh Revolve. 29
Hình 2.17b: củ chân vịt dạng mặt. 30
Hình 2.18a: xây dựng ba 3 cánh chân vịt bằng lệnh pattern. 31
Hình 2.18b: 3 cánh chân v ịt tạo bằn lệnh pattern. 31
Hình 2.19a: đường Spline để tạo mặt Extrute. 32
Hình 2.19b: đùn mặt về hai hướng. 33
Hình 2.19c: mặt Extrute để xén bớt bề mặt phủ cánh 33
Hình 2.20: xây dựng 3 mặt Extrute bằng lệnh pattern. 34
Hình 2.21a: nối mặt phủ lưới cánh thứ nhất và mặt Extrute bằng lệnh Merge.35
Hình 2.21b: cánh chân v ịt sau khi đã nối mặt. 35
Hình 2.22: nối mặt phủ lưới cánh thứ hai và mặt Extrute bằng lệnh Merge.
36
Hình 2.23: nối mặt phủ lưới cánh thứ hai và mặt Extrute bằng lệnh Merge.
36
Hình 2.24: nối cánh thứ nhất và củ chân vịt 37
Hình 2.25: nối mặt cánh thứ hai v à củ chân vịt 37
Hình 2.25: nối mặt cánh thứ ba và củ chân vịt 38
Hình 2.26: tạo chân vịt dạng khối bằng lệnh Solidify. 38
Hình 2.27: mô hình chân v ịt dạng khối 39
Hình 2.28: bo gốc cánh chân vịt. 40
Hình 2.29a: chọn đường dẫn 42
Hình 2.29b: tiết diện quét. 42
Hình 2.29c: mặt quét theo biên dạng cánh 43

Hình 2.30: xây dựng 3 mặt Sweep bằng lệnh Pattern. 43
Hình 2.31: tiết diện đùn 44
Hình 2.32: mặt nối hai cánh 44
Hình 2.33: xây dựng 3 mặt nối cánh bằng lệnh Pattern 45
Hình 2.34a: tiết diện xoay 45
ix
Hình 2.34b: mặt phủ củ chân vịt vẽ bằng lệnh Revolve. 46
Hình 2.35a: cắt mặt nối cánh chân vịt. 46
Hình 2.35b: mặt nối cánh sau khi đã cắt bởi lệnh Trim 47
Hình 2.36a: tiết diện đùn mặt. 47
Hình 2.36b: mặt trụ tạo bằng lệnh Extrute. 48
Hình 2.37: mặt phẳng bằng lệnh Flat 48
Hình 2.38: mặt được tạo bởi lênh Merge. 49
Hình 2.39: lắp ráp chi tiết tham chiếu. 50
Hình 2.40a: chọn hướng đùn vật liệu cho phôi. 51
Hình 2.40b: phôi khi đã xây dựng xong 51
Hình 2.41: xây dựng mặt phân khuôn thứ nhất. 52
Hình 2.42a: tiết diện xoay. 53
Hình 2.42b: mặt phân khuôn thứ hai. 53
Hình 2.43a: tiết diện xoay cho mặt phân khuôn thứ ba. 54
Hình 2.43b: mặt phân khuôn thứ ba. 54
Hình 2.44: tính toán kích th ước lòng khuôn theo hệ số co rút của vât liệu. 55
Hình 2.45: kiểm tra góc nghiêng thoát khuôn. 56
Hình 2.46a: thể tích khuôn thứ nhất. 57
Hình 2.46b: thể tích khuôn thứ 2. 57
Hình 2.47a: thể tích khuôn thứ 3. 58
Hình 2.47b: thể tích khuôn thứ 4. 59
Hình 2.48a: thể tích khuôn thứ 5. 60
Hình 2.48b: thể tích khuôn thứ sáu 60
Hình 2.49: tạo các thành phần cho khuôn chân vịt. 61

Hình 2.50: mở khuôn 61
Hình 2.51: đúc thử sản phẩm. 62
Hình 3.1: tách khuôn mô hình chân v ịt D = 160 (mm) 64
Hình 3.2: bộ khuôn đúc sau khi đã hoàn chỉnh. 65
x
Hình 3.3: tấm khuôn trên 65
Hình 3.4: tấm khuôn dưới 66
Hình 3.5: tấm giữa 66
Hình 3.6: lõi củ chân vịt. 67
Hình 3.7: nắp ép khuôn. 67
Hình 3.8: chốt định vị 68
Hình 3.9 68
Hình 3.10 .69
Hình 3.11: Tạo phôi cho chi tiết gia công. 70
Hình 3.12 : chọn máy gia công. 71
Hình 3.13 : thiết lập tọa độ gia công. 71
Hình 3.14: Chọn dụng cụ cắt. 72
Hình 3.15: chế độ cắt khi gia công thô. 73
Hình 3.16. tiết diện phôi. 73
Hình 3.17: đùn tiết diện đến mặt 74
Hình 3.18 . 74
Hình 3.19 . 75
Hình 3.20 . 76
Hình 3.21 . 76
Hình 3.22 . 78
Hình 3.23 . 79
Hình 3.25: tạo thể tích phay cho b ước gia công thứ hai. 80
Hình 3.26: mô phỏng bước gia công thứ hai. 80
Hình 3.27: chọn các thông số cần cài đặt 82
Hình 3.28: cài đặt dụng cụ cắt cho bước phay bề mặt. 82

Hình 3.29: chế độ cắt theo kinh nghiệm. 83
Hình 3.30: bề mặt cánh cần gia công tinh. 83
Hình 3.31: định nghĩa hướng cắt. 84
xi
Hình 3.32: mô phỏng đường chạy dao bề mặt. 84
Hình 3.33: mô phỏng gia công chạy bề mặt. 85
Hình 3.34 . 86
Hình 3.35: mô phỏng gia công nắp. 88
Hình 3.36: mô phỏng phay thô lần thứ nhất. 88
Hình 3.37: mô phỏng gia công thô lần hai. 89
Hình 3.38: mô phỏng đường chạy dao khi phay tinh bề mặt tấm tr ên. 89
Hình 3.39 .90
Hình 3.40: khuôn dưới đã gắn lõi. 91
Hình 3.41: khuôn trên. 92
Hình 3.42: khuôn giữa 92
Hình 4.1: Chân vịt mô hình B – Wageningen thiết kế bằng phần mềm
Pro/ENGINEER Wildfire 4.0. 94
Hình 4.2 95
Hình 4.3 95
Hình 4.4 96
Hình 4.5 96
Hình 4.6 96
Hình 4.7 96
Hình 4.8 96
Hình 4.9: Hỗn hợp sợi – nhựa được trải đều trong lòng khuôn. 98
Hình 4.10: Ráp khuôn. 99
Hình 4.11: Tháo khuôn để lấy cánh bơm. 100
Hình 4.12: Kết quả tháo khuôn. 100
Hình 4.13: Chân vịt mô hình 100
1

Lời Mở đầu
Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển mạnh của các
ngành kỹ thuật, ngành đóng tàu Việt nam cũng đã có những bước phát triển
vượt bậc về mặt kỹ thuật. Do đó, nhu cầu áp dụng các quy tr ình công nghệ
hiện đại vào việc thiết kế và chế tạo tàu nói chung và chân vịt tàu nói riêng
là mang tính chất cấp thiết đối với ng ành đóng tàu. Đặc biệt là với giá kim
loại màu ngày càng, thì việc tìm ra một loại vật liệu mới để chế tạo chân vịt
nhằm giảm giá thành của chân vịt mà vẫn đáp ứng được những điều kiện
làm việc của chân vịt là vấn đề có ý nghĩa rất lớn. Bên cạnh đó việc chế
tạo khuôn cho chân vịt bằng vật liệu mới là vấn đề cần quan tâm. Xuất
phát từ những đặc điểm vừa tr ình bày, em đã đặt vấn đề nghiên cứu đề tài
“Thiết kế khuôn đúc chân vịt t àu cá cỡ nhỏ bằng vật liệu composite cốt
sợi ngắn nền epoxy” nhằm tăng cao chất lượng chế tạo chân vịt. Trên cơ
sở đó, đề tài sẽ bao gồm:
Chương 1: Một số lý thuyết về chân vịt.
Chương 2: Ứng dụng Pro/EGINEER Wildfire 4.0 v à Hydro
Comp ProCad vào thi ết kế chân vịt và gia công khuôn.
Chương 3: Thiết kế mô hình khuôn đúc chân vịt tàu cá cỡ nhỏ
bằng vật liệu composite cốt sợi ngắn nền epoxy.
Chương 4: Xây dựng quy trình công nghệ đúc chân vịt tàu cá cỡ
nhỏ bằng vật liệu composite cốt sợi ngắn nền epoxy v à
đúc thử nghiệm.
Chương 5: Kết luận và đề xuất ý kiến.
Tuy đã có nhiều cố gắng để thực hiện cuốn đề t ài này, nhưng do thời
gian và kiến thức còn có hạn nên không thể tránh được những thiếu sót. Em
mong sự thông cảm và góp ý của các Thầy để em có thể hoàn thiện đề tài
của mình.
Em xin chân thành cảm ơn!
2
Chương 1

MỘT SỐ VẤN ĐỀ LÝ THUYẾT CHÂN VỊT
1.1 Khái niệm chân vịt
- Chân vịt là thiết bị đẩy tàu được áp
dụng rộng rãi nhất trên các tàu lớn hiện nay.
- Có loại chân vịt cố định và chân vịt
biến bước.
- Chân vịt cố định và chân vịt biến bước
có khi được lắp thêm ống đạo lưu để tránh
xâm thực và hiện tượng sủi bọt từ đó nâng
cao hiệu suất chân vịt. Loại n ày thường áp dụng
cho tàu kéo, tàu đ ẩy, tàu đánh cá, vớt mìn, tàu ven
biển
- Chân vịt biến bước, điều khiển được cánh tùy theo điều kiện sóng
gió biển (trọng tải) thay đổi, v ì vậy áp dụng cho các t àu kéo, tàu đánh cá,
tàu đẩy, tàu ngầm và có xu hướng phát triển lớn vì có điều kiện tự động hóa
và có hiệu suất cao.
1.2 Chức năng
- Chân vịt dùng để đẩy tàu chuyển động về phía trước, trong những
trường hợp cần thiết chân vịt cũng có thể l àm tàu chuyển động lùi (thay đổi
chiều quay của chân vịt) .
- Ngoài chức năng chính trên chân vịt còn có thể dùng để lái tàu
trong trường hợp tàu nhiều chân vịt. Với sự hổ trợ c ủa nhiều chân vịt th ì nó
có thể làm thay đổi hướng chuyển động của t àu.
Hình 1.1
3
1.3 Đặc điểm.
Chân vịt gồm một số cánh gắn liền với may ơ. Các cánh chân v ịt là
một phần của mặt xoắn ốc. Để hiểu r õ đặc tính hình học chân vịt, chúng ta
khảo sát các vấn đề sau đây :
1.3.1 Đường xoắn ốc

Hình 1.2: Khai triển đường xoắn ốc.
a) Cho bước cố định; b) Cho b ước thay đổi.
Nếu điểm A nằm cách tâm trục xoay một bán kính r vừa chuyển
động quay một vòng quanh trục với vận tốc góc không đổi, vừa chuyển
động tịnh tiến theo ph ương song song với đường tâm trục đến điểm C, th ì
nó sẽ vẽ nên một đường – gọi là đường xoắn ốc. Khoảng cách tịnh tiến theo
chiều song song với trục gọi l à bước chân vịt kí hiệu H. Góc của b ước xoắn
được xác định theo công thức sau:
Tg = H/ (2r ).
4
Đường xoắn ốc này nếu khai triển là cạnh huyền AC của tam giác
vuông, cạnh AB = 2r là chu vi hình tròn có bán kính r và c ạnh BC = H
chính là bước xoắn chân vịt H (h ình 1.2a).
Nếu đường xoắn ốc có bước xoắn thay đổi, khi khai triển nó sẽ l à
đường cong (hình 1.2b). Muốn xác định bước xoắn tại điểm bất kỳ E n ào
đó, ta xây dựng tam giác vuông trong đó: EM l à đường tiếp tuyến với
đường cong khai triển tại điểm E v à EK song song với AB. H’ là bước
xoắn tại điểm E và ’ – góc xoắn tại E. Tam giác ABC gọi l à tam giác xoắn
chân vịt.
1.3.2 Mặt xoắn ốc
Bây giờ ta hãy tưởng tượng không phải một điểm, mà là cả đoạn ab
(hình1.3) vừa xoay quanh trục một v òng (2r), vừa chuyển động tịnh tiến
với vận tốc không đổi, trong đó b chuyển động tịnh tiến theo đ ường trục
đến b’, thì nó sẽ vẽ nên một mặt phẳng xoắn ốc. Đoạn ab gọi l à đường sinh
của mặt xoắn ốc.
Hình 1.3: Nguyên lý tạo cánh chân vịt.
5
1.3.3 Hình dáng cánh chân v ịt
Hình 1.4: Nguyên lý tạo cánh chân vịt.
Nếu hai mặt xoắn ốc cắt nhau, th ì giao tuyến của hai mặt xoắn ốc sẽ

cho ta hình dáng cánh chân v ịt. Mặt cánh quay về h ướng chuyển động của
tàu gọi là mặt hút, còn mặt kia gọi là mặt đẩy của chân vịt. C òn mép cánh
hướng về chiều quay của chân vịt gọi l à cạnh dẫn, còn mép kia gọi là cạnh
theo của cánh chân vịt.
1.3.4 Tiết diện cánh chân vịt
Trên hình ta thấy, nếu một hình trụ bán kính r đồng tâm với trục
chân vịt thì cho ta tiết diện (mặt cắt) của cánh chân vịt, th ường gọi là prôfin
có hình dáng lưu tuyến, có chiều dài lớn nhất e
max
. Trong thiết kế các chiều
dày e khác của prôfin, được lấy theo tỷ lệ % e
max
tùy thuộc bán kính r. Tỷ lệ
này được đúc kết từ thiết kế v à thử nghiệm mô hình chân vịt loại
WAGENINGEN hoặc GAWN chẳng hạn, là hai loại chân vịt được ứng
dụng rộng rãi.
6
1.3.5 Mặt xoắn khai triển và duỗi thẳng
Để có thể hiểu được cách vẽ chân
vịt nêu ở phần sau chúng ta cần khảo sát
phương pháp khai tri ển một mặt xoắn ốc,
cong về hai chiều cho nên chỉ có thể dùng
phương pháp êlíp gần đúng để khai triển
cánh chân vịt – đồng nghĩa khai triển mặt
xoắn ốc.
Hình 1.5: Khai triển đường xoắn ốc êlíp.
Ở hình 1.5. Đoạn xoắn ốc ACB, là vết cắt giữa hình trụ có bán kính r
với mặt xoắn cánh chân vịt. Tại C ta d ùng mặt phẳng KCM cắt tiếp tuyến
với đường xoắn ACB. Mặt phẳng h ình trụ bán kính r cho ta một êlíp mà
chiều dài của nó là KCM. Tiếp theo xoay KCM về mặt phẳng thẳng góc

với trục ta có K’CM’ rồi chiếu l ên hình chiếu phía trên ta được êlip với
chiều dài thật K
1
’C
1
M’
1
. Tương tự hai điểm A’ và B’ trên mặt cắt KCM, ta
được hai điểm A’
1
và B’
1
nằm trên êlip thật K’
1
C
1
M’
1
. Điểm A và nằm trên
hình trụ, nếu chiếu lên hình chiếu phía trên ta được A
1
và B
1
nằm trên hình
tròn bán kính r. Nếu gióng ngang song song với K’M’ ta cũng nhận đ ược
điểm A’
1
và B’
1
cung A’

1
C
1
B’
1
chưa phải là đường khai triển của đ ường
khai triển ACB, mà chỉ là đoạn A’CB’ nằm trên êlíp (thực tế nếu cánh chân
vịt không rộng thì cũng như đường khai triển của đ ường xoắn ốc ACB vì
sai số rất ít). Nối tất cả các điểm mút A’
1
và B’
1
ở các bán kính r khác nhau,
ta sẽ có hình dáng của cánh khai triển của chân vịt, và diện tích của nó gọi
là diện tích khai triển của cánh chân vịt.
7
Trên đường thẳng tiếp tuyến tại C
1
, nếu ta duỗi thẳng cung A’
1
C
1
=
A”
1
C
1
và cung C
1
B’

1
= C1B”
1
thì đoạn A”
1
C
1
B”
1
chính là đường xoắn
ACB duỗi thẳng. Nếu nối tất cả các điểm mút A”
1
và B”
1
ở các bán kính r
khác nhau ta sẽ nhận được hình dáng của cánh duỗi thẳng, và diện tích của
nó gọi là diện tích duỗi thẳng của cánh. Diện tích duỗi thẳng của cánh
chính là diện tích thật của cánh. Nếu cánh chân vịt không rộng th ì diện tích
khai triển của cánh cũng gần bằng diện tích khai triển của cánh.
Vì sai số giữa cánh khai triển v à cánh duỗi thẳng không nhiều, cho
nên trên hình vẽ kĩ thuật chỉ yêu cầu thể hiện hình chiếu bình thường và
hình chiếu của cánh khai triển l à đủ.
Hình 1.6: cánh chân vịt
1. hình chiếu tiêu chuẩn; 2. hình khai triển; 3 . hình duỗi thẳng.
8
1.3.6 Kích thước và đặc tính hình học của chân vịt
Hình 1.7: Các kích thước hình học chân vịt.
 Các kích thước, kí hiệu và đặc tính hình học của chân vịt :
D – đường kính chân vịt (m).
R – bán kính chân vịt (m).

r – bán kính bất kì của mặt cắt chân vịt (m).
Z – số lượng cánh.
H – bước xoắn chân vịt .
S – diện tích hình trụ chân vịt S = D
2
/4 (m
2
).
S
p
– diện tích hình chiếu cánh chân vịt (m
2
).
S’
p
– diện tích khai triển cánh chân vịt (m
2
).
S
o
– diện tích duỗi thẳng cánh chân vịt (m
2
).
Lấy gần đúng S
o
= S’
p
.
Và: S
p

/S
o
= 1,67 – 0.229 H/D.
- Cho chân vịt WAGENINGEN.
S
p
/S
o
= 1,082 – 0.229 H/D.
9
- Cho chân vịt GAWN.
b – chiều rộng cánh (m).
b
m
– chiều rộng lớn nhất của cánh (m).
d
p
– đường kính mayơ chân vịt tại giữa (m).
e – chiều dày của cánh (m).
e
o
– chiều dày ảo của cánh, ở tâm trục (m).
e

- chiều dày đỉnh cánh (m).
m - độ nghiêng của cánh.
m’ – độ uốn của mặt cánh.
Các hệ số :
H/D – tỷ lệ bước xoắn chân vịt.
S

o
/S – tỷ lệ mặt đĩa chân vịt.
Đây là một trong những thông số c ơ bản của chân vịt, chúng ta sẽ
gặp nhiều trong tính toán v à thiết kế ở phần tiếp theo.
1.4 Cách thiết kế
1.4.1 Các phương án thi ết kế chân vịt
Trong thiết kế chân vịt có hai ph ương án thiết kế chính :
- Xác định công suất máy chính để đạt tốc độ hoặc sức kéo theo y êu
cầu của tàu. Hai dạng toán sau:
a) Đường kính chân vịt không giới hạn, trong đó v òng quay chưa
biết trước hoặc cho trước.
b) Đường kính chân vịt giới hạn (do v òm đuôi tàu), trong đó v òng
quay chưa biết trước hoặc cho trước.
- Biết hoặc cho trước động cơ máy chính, phải thiết kế chân vịt sao
cho phát huy hiệu quả cao nhất.
Bài toán dẫn đến các phương án sau:
- Đường kính chân vịt không giới hạn, nh ưng đạt tốc độ cao nhất.
10
- Đường kính chân vịt giới h ạn, nhưng đạt tốc độ cao nhất.
- Chân vịt đạt tốc độ cao nhất, nh ưng vòng quay được lựa chọn tối
ưu.
- Đối với tàu cá lưới kéo, tàu lai dắt:
+ Đường kính chân vịt không giới hạn, nh ưng phải đảm bảo sức kéo
và tốc độ kéo yêu cầu trước.
+ Đường kính chân vịt giới hạn, nhưng phải đảm bảo sức kéo v à tốc
độ kéo yêu cầu trước.
+ Chân vịt phải đảm bảo sức kéo v à tốc độ kéo, nhưng cho phép lựa
chọn vòng quay phù hợp tối ưu.
1.4.2 Những thông số ảnh hưởng đến đặc tính chân vịt
- Tỉ lệ bước xoắn H/D.

- Tỉ lệ mặt đĩa S
o
/S.
- Số lượng cánh chân vịt Z.
Dạng cánh, dạng prôfin, chiều d ài cánh không có ảnh hưởng đáng kể
và được coi là thứ yếu.
- Hệ số H/D thường từ 0,5÷2, tỉ lệ n ày càng cao thì hiệu suất càng
giảm. Hệ số S
o
/S thường từ 0,3÷1,2 tỉ lệ này càng lớn thì hiệu suất chân vịt
càng giảm cho nên nếu không xuất hiện sủi th ì nên lấy tỉ lệ này nhỏ, nhưng
không dưới 0,35. Khi có hiện t ượng sủi bọt thì S
o
/S phải tăng lên. Số lượng
cánh chân vịt không có ảnh hưởng đáng kể đến đặc tính chân vịt. Nói
chung nếu chân vịt không bị hạn chế đường kính bởi vỏ tàu thì số lượng
cánh càng nhiều hiệu suất chân vịt c àng giảm. Nhưng nếu không bị khống
chế đường kính chân vịt th ì hiện tượng có khi ngược lại, nghĩa là phải tăng
số lượng cánh, để tăng hiệu suất chân vịt. Số l ượng cánh Z = 2÷5, thông
thường Z = 3÷4.
11
1.4.3 Vật liệu chân vịt
Các loại vật liệu được sử dụng, để chế tạo chân vịt gồm: hợp kim
đồng, thép cácbon đúc, thép không gỉ v à gang. Cho đến nay chân vịt gang
gần như không sử dụng.
Vật liệu chân vịt phải thỏa m ãn yêu cầu về cơ tính, thành phần hóa
học. Nên chọn vật liệu nào tùy thuộc vào loại tàu, đường kính chân vịt. Nếu
trong thực tế có thể căn cứ các đặc điểm c ơ lí tính và thành ph ần hóa học
để so sánh và lựa chọn vật liệu, nếu không phải vật liệu sản xuất theo quy
phạm Liên Xô cũ.

Với các tàu thông thường, có hoạt động ở v ùng băng thưa và nếu
được đăng kiểm đồng ý th ì có thể dùng đồng thanh đặc biệt có đặc tính c ơ
học thấp hơn để chế tạo chân vịt. Với t àu hoạt động ở vùng có băng lớn,
cũng có thể dùng đồng thau hoặc đồng than h để chế tạo chân vịt nếu đăng
kiểm chấp thuận, và không nên dùng thép cacbon đ ể chế tạo chân vịt cho
những tàu nêu trên.
Các bu lông nối ghép cánh chân vịt phải đ ược chế tạo bằng thép hợp
kim hoặc thép rèn. Nếu kết cấu có giới hạn nhỏ h ơn 50 Kg/mm
2
, thì nên
dùng vật liệu chủ yếu dùng cho chân vịt đúc liền.
12
Chương 2
ỨNG DỤNG PRO ENGINEER WILDFIRE 4.0 V À HYDRO COMP
PROPCAD TRONG THI ẾT KẾ CHÂN VỊT V À GIA CÔNG KHUÔN
CHÂN VỊT
2.1 Thiết kế chân vịt bằng phần mềm Pro ENGINEER Wildfire 4.0 v à
HydroComp ProCad 2005
2.1.1 Vẽ chân vịt bằng phần mềm HydroComp ProCad 2005
Vẽ mô hình 2D và 3D chân vịt kiểu B - Wageningen bằng phần mềm
procad từ các thông số thiết kế ban đầu gồm đ ường kính chân vịt D, tỷ lệ
bước xoắn H/D, tỷ lệ mặt đĩa S
o
/S và số cánh của chân vịt Z. Giá trị các
thông số như sau :
- Đường kính chân vịt : D = 810 mm
- Số cánh : Z = 3
- Tỷ lệ mặt đĩa : S
o
/S = 0.65

- Tỷ lệ bước : H/D = 0.75
- Vòng quay chân vịt : n = 762 vòng/phút
13
2.1.1.1 nhập các thông số cơ bản của chân vịt
Giao diện chương trình như hình 2.1:
Hình 2.1: giao diện chương trình HydroComp ProCad 2005.
Bên tay trái của giao diện chương trình là bản các dữ liệu cơ bản của
chân vịt:
- Mục Propsumary:
+ Type: Kiểu chân vịt (biến bước hay định bước, hay chân vịt trong ống)
Ta chọn Type: = FPP (chân vịt định bước).
+ Rotation: Chiều quay chân vịt (Quay trái hay quay phải) .
Ta chọn Rotation: Right (Quay phải) .
+ Blades: Số cánh chân vịt.
Chọn Blades: 3 cánh.
+ Diameter: Đường kính chân vịt.
Chọn Diameter: 810 mm.
14
+ Nominal Pitch: Bước chân vịt.
Bước chân vịt = Đường kính *tỷ lệ bước = 810*0.75 = 607.5 (mm).
Chọn Nominal pitch: 607.5(mm)
+ Rake of GL aft: Góc nghiêng cánh chân v ịt .
Chọn Rake of GL aft: 15
0
+ Expanded Bar: Tỉ lệ mặt đĩa của chân vịt (chỗ n ày sẽ nhập sau,
không thể nhập trực tiếp thông số này ở bảng Principal Data, n ên nó có
màu xám)
+ Skew angle: góc bước xoắn, sẽ nhập sau giống nh ư với Expanded Bar
-Mục Title Block
Mục này dùng để đặt tên cho bản vẽ 2D, tên công ty, người thiết kế,

người duyệt.
Tiến hành nhập các thông số cơ bản như hình 2.2:
Hình 2.2: nhập các thông số cơ bản theo tinh toán.