Đồ án bánh lái cân bằng trên tay treo

Mục Lục
Lời mở đầu
Lời nói đầu 2
I THÔNG SỐ TÀU 3
II TÍNH TOÁN CHÂN VỊT . 3
1 Xác định sức cản. 3
2 Xác định công suất và lựa chọn máy chính. 4
3 Thiết kế chân vịt. 7
III THIẾT KẾ BÁNH LÁI. 8
1 Xác định thông số hình học bánh lái9
1.1 Diện tích bánh lái 9
1.2 Chiều cao bánh lái 10
1.3 Chiều rộng bánh lái 10
1.4 Độ giang bánh lái 10
1.5 Profile bánh lái 11
2 Đặc tính thủy động bánh lái. 16
2.1 Nguyên lý hình thành lực thủy động 16
2.2 Tính toán lực thủy động cho bánh lái 17
2.3 Xác định vị trí tối ưu của trục lái 22
2.4 Xác định lực thủy động của tàu khi tàu chạy tiến và chạy lùi 23
2.4.1 Lực thủy động khi tàu chạy tiến 23
A – Lực thủy động tàu chạy tiến 24
B – momen tác dụng khi tàu chạy tiến 25
2.4.2 Lực thủy động và momen khi tàu chạy lùi 26
A Lực thủy động tàu chạy lùi 26
Đồ Án Thiết Bị Tàu Thuỷ - Trang 1
B – Momen tác dụng lên trục lái 27
2.5 Tính toán lực thủy động mà momen tác dụng lên bánh lái 27
Theo QCVN – 2010 .
A Trường hợp tàu chạy tiến 28
a Lực tác dụng lên mối phần bánh lái 28

b Momen xoắn tác dụng lên mỗi phần 29
B Trường hợp tàu chạy lùi.
a Lực thủy động tác dụng lên mối phần bánh lái. 30
b Momen tác dụng lên bánh lái 31
2.6 Tính toán kết cấu bánh lái. 32
2.6.1 Tôn bánh lái 33
2.6.2 Xương bánh lái 33
2.6.3 Cốt bánh lai 34
2.7 Tính toán trục lái. 37
2.7.1 Vật liệu 37
2.7.2 Lực tác dụng lên trục lái 37
2.6.3 Tính sơ bộ trục lái lần 1 38
A Xét bánh lái chịu tác động của lực thủy động. 38
B Xét bánh lái chịu tác động của trọng lượng bánh lái 40
2.6.4 Tính sơ bộ trục lái 44
A Phần trên trục lái 44
B Phần dưới trục lái 44
2.6.5 Tính sơ bộ máy lái 45
A Nhiệm vụ máy lái 45
B Tính chọn máy lái 45
2.6.6 Tính chọn ổ chặn 47
Đồ Án Thiết Bị Tàu Thuỷ - Trang 2
2.6.7 Tính chính xác trục lái 53
2.6.8 Tính chính xác đường kính trục lái 54
2.6.9 Kiểm tra bền trục lái 55
2.6.10 Tính chọn lại máy lái 57
2.6.11 Tính chọn ổ đỡ chặn 58
2.6.12 Tính chọn ổ đỡ 59
2.7 Tính toán mối nối trục và bánh lái 61
2.8 Tính toán chốt bánh lái 62

2.9 Kiểm tra bền bánh lái 63
3.0 Dung sai lắp ghép
Đồ Án Thiết Bị Tàu Thuỷ - Trang 3
Lời nói đầu
Thiết bị tàu là một môn học đề cập đến nguyên lý làm việc, cơ sỡ thiết kế chết tạo
thiết bị của hệ thống lái tàu thủy, bánh lái tàu, thiết bị neo, hệ thống buộc tàu, thiết
bị nâng hạ hang trên tàu, thiết bị nâng hạ và cứi sinh. Trên cơ sỡ nhiệm vụ được
giao là tính toán và thiết kế bánh lái tàu chở dầu với thông số như sau :
Chiều dài tàu : L = 118,9 m.
Chiều rộng tàu B = 18,92 m.
Chiều cao mạn D = 11,5 m.
Chiều chìm là d = 7,93 m.
Vận tốc là v = 13,5 HL/h.
Hoạt động ở vùng biển không hạn chế.
Nội dung tính toán thiết kế gồm.
Tính toán kết cấu bánh lái, tính toán đường kính trục, đường kính chốt lái,ổ đỡ
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Văn Công trong thời gian em thực
hiện đồ án đã chỉ dẫn và giúp đỡ tận tình để em có thể hoàn thành đồ án này.
Mong các thầy trong tổ hỏi bảo vệ đồ án chỉ dẫn những chỗ em còn sai sót, khiếm
khuyết. Em xin chân thành cảm ơn
I Các thông số chính của tàu cần thiết kế bánh lái.
Đồ Án Thiết Bị Tàu Thuỷ - Trang 4
Tàu thiết kế là tàu dầu với các thông số sau:
Chiều dài 2 trụ là L
PP
= 118,9 m.
Chiều rộng tàu B = 19,82 m.
Chiều cao mạn H = 11,5 m.
Chiều chìm của tàu d = 7,93 m.
Lượng chiếm nước của tàu là D = 13 000 T

Thể tích phần chìm khi toàn tải là V = 12683 m.
Hệ số béo thể tích C
B
= 0,67 .
Vận tốc là V = 13,5 HL/h.
Hoạt động ở vùng biển không hạn chế.
II Tính toán chân vịt.
1 Xác định lực cản.
Tính toán sức cản ta áp dụng phương pháp Papmiel.
EPS =
Trong đó : = 10C
B
= 10 0,67 = 1,1.
Với . = 1 khi L > 100m.
Với = 1. Khi đó ta có : EPS = = 120,41
Các bước tiếp theo ta thực hiện theo bảng sau :
TT ký hiệu và công thức Đơn vị Kết quả
1 V
s
HL/h 11.5 12.5 13.5 14.5 15.5
2 V m/s 5.92 6.43 6.94 7.46 7.97
3 v' = V
S
HL/h 1.11 1.20 1.30 1.39 1.49
4 C
1
Đọc từ đồ thị 93.5 90.5 88.75 86.875 85.625
5 EPS PS 1959 2599 3338 4225 5237
6 R kG 24829 30307 36047 42483 49253
Từ bảng trên ta có đồ thị sức cản sau :

Đồ Án Thiết Bị Tàu Thuỷ - Trang 5
2 Xách định công suất và lựa chọn máy chính.
Hệ số dòng theo tính theo công thức TAYLOR.
= 0,5C
B
+ 0,05 = 0,5 0,67 + 0,05 = 0,285.
Hệ số dòng hút tính theo công thức sau :
t = k. = 0,7 0,285 = 0,2
Trong đó k = 0,5 – 0,7.
Dựa vào tuyến hình và vị trí bố trí chân vịt của tàu mẫu và tuyến hình của tàu thiêt
kế ta xác định dược đường kinh lớn nhất của chân vịt là :
D
MAX
= 5,9 m.
Tốc độ tịnh tiến của tàu:
V
P
= V (1 – ) = 13,5 (1 – 0,285) = 9,65 HL/h = 4,96 m/s.
Từ đường cong sức cản trên đồ thị với tốc độ yêu cầu là V = 13,5 HL/h. Ta nhận
được sức cản và công suất cần thiêt là :
Đồ Án Thiết Bị Tàu Thuỷ - Trang 6
R = 36047 kG
EPS = 3338 PS.
Để thắng được lực cản này thì lực đẩy chân vịt phải là giá trị được tính theo công
thức sau : T = = = 45059 kG.
Và công suất trong điều kiện nước ngọt tính theo công thức :
N’
T
= = = 2928 HP.
Công suất đẩy trong điều kiện nước biển.

N
T
= .N’
T
= 2928 = 2857 HP.
Giả sử vòng quay thấp tốc là từ 100 – 150 vòng/ phút. Kết quả tính tiếp theo thực
hiện ở bảng sau :
n
vòng/phú
t
B
u
0,94 H/D
p
D D (m) Ne
100 18.47 189.5 178 0.83 0.62 17.19 5.24 4708
110 20.32 199 187 0.8 0.606 16.41 5.00 4817
120 22.16 208 196 0.768 0.595 15.72 4.79 4906
130 24.01 220 207 0.74 0.577 15.35 4.68 5059
140 25.86 229 215 0.725 0.569 14.84 4.52 5130
150 27.71 242 227 0.688 0.555 14.63 4.46 5259
Giải thích bảng tính.
n - giả thiết trên cơ sỡ máy thấp tốc có thể có.
B
U
= = = 0,1847.n
– Đọc trên đồ thị B
U
– trên
p

tối ưu.
H/D và
p
đọc trên đồ thị B
U
– với giá trị 0,94
D – đường kính chân vịt :
D = = =
D – đường kính chân vịt đổi sang hệ m.
Công suất hữu ích của máy chính là N
e
phrtv
e
EPS
N
ηηηηη

=
= 2919/
Đồ Án Thiết Bị Tàu Thuỷ - Trang 7
Ở đây : là hệ số thân tàu . nhận 1,25
là hệ số dòng xoáy = 1,025
là hiệu suất đường trục = 0,97.
Căn cứ vào bảng tính trên ta vẽ được hai đường D = f (n) và N
e
= f(n). như hình vẽ
Tất cả các điểm nằm phía trên Ne đều có công suất đảm bảo tốc độ yêu cầu. Ta
chon máy có công suất là 58000 CV tại vòng quay 125 vòng/ phút.
Đổi ra KW ta có công suất là 4413 KW.
Dựa vào catoger ta chọn máy là 8L32/40 - SCANA vòng quay là 600 vòng trên

phút.
Chúng ta đã chọn máy có công suất hới cao hơn yêu cầu để đạt tốc độ là 13.5 hải
lý/ giờ. Cho nên tàu có thể hoạt động đạt vận tốc cao hơn.
Giả sử chúng ta có thể giải thiết tốc độ tăng lên 14 hải lý trên giờ. Để kiểm tra và
thiết kế chân vịt cho máy đang chọn số vòng quay cũng tăng lên khoảng 0.05%,
Đồ Án Thiết Bị Tàu Thuỷ - Trang 8
là n = 126 vòng/ phút.
3 Thiết kế chân vịt
Do tổn thất công suất vì điều kiện môi trường và tính đền hiệu suất đường trục
công suất dẫn đến trục chân vịt tính theo :
P
D
= C
mt
BHP = 0,9 0,97 5800 = 5283 CV
Tần suất chân vịt nên nhận khoảng 98% -99% tần suất định mức và như vậy tần
suất tính toán là : N = 0,98 126 = 122,5 v/ph
Vòng quay chân vịt trong một giây.
n = N/60 = 2,041 v/s.
Ta chọn chân vịt 4 cánh nhóm B – Wageningen . Tỉ số mặt đĩa chọn theo khuyến
cáo của các chuyện gia bể thử Wageningen.
Trong đó k = 0,2 cho tàu một chân vịt.
Lực đẩy của chân vịt T (kg) trong giai đoạn thiết kế ban đầu tính theo công thưc
kinh nghiệm dựa vào công suất máy P
D
và điều kiện khai thác của tàu.
T = (8,5 – 12) P
D
= 10.25*4539.6 = 46530.9 kG
( )

4
.8,078,0
n
P
D
D
÷=
Đường kính chân vịt tính theo công thức kinh nghiệm :
Vậy D = 4,4 m.
Áp suất P tính đến điểm trong long chất lỏng, ngang trên tâm trục chân vịt, cách
mặt thoáng H
S
, theo công thức cơ học chất lỏng
P
0
= P
a
+
=
S
H.
γ
15534,95 (kG/m
2
)
Trong đó Pa – là áp suất khí quyển tính trên mặt thoáng 1,033kG/cm
2
Đồ Án Thiết Bị Tàu Thuỷ - Trang 9
k
DPdPo

TZ
Ao
Ae
a
e
+
−
+
≥=
2
).(
) 3,03,1(
Pd áp suất hơi bão hoà Pd = 240 kG/ m
2.
H
S
lây theo công thức kinh nghiêm và tàu mẫu.
Vậy ta có giới hạn thấp của a
E
là 0.549. Vậy ta chọn chân vịt nhóm B4 tỉ lệ diện tích
mặt đĩa là 0,55. Các bước tiếp theo ta tính theo bảng sau:
STT KÝ HIỆU CÔNG THỨC ĐƠN VỊ KẾT QUẢ
1 Vs cho trước HL/h 14 13.75
2 Va = Vs( 1- ) HL/h 10.01 9.83125
3
Va
P
Va
n
Bp

D
2
60
=
= 8250.93/Va
2.5
- 26.03 27.23
4 đọc từ đồ thị - 200 210
5 = 0.95 - 190 199.5
6
n
Va
D
60
305,0
δ
=
= 0.0024V
a
m 4.56 4.71
7 H/D đọc từ đồ thị - 0.765 0.73
8 Đọc từ đồ thị - 0.61 0.59
9
Va
P
T
pD
.515,0
75
η

=
= 776815.524 /V
a
Kg 46120 46619
10 Te = T(1-t) KG 36919 37295
Sau lần tính thứ 2 tại tốc độ tàu là 13.75 HL/ h lực đẩy thực tế của chân vịt đạt
37295 kg xấp xỉ sức cản vỏ tàu tại vận tốc này là 37656 kg . Sai số giữa hai đại
lượng này nằm trong giới hạn cho phép kết quả tính lần 2 được coi là kết quả cuối.
Đồ Án Thiết Bị Tàu Thuỷ - Trang 10
Đặc tính của chân vịt được chọn
Đường kính D = 4,71m.
Bước xoắn P = 3,43 m.
Tỉ lệ bước là H/D = 0,73.
Tỉ lệ diện tích mặt đĩa a
E
= 0,55.
II Thiết kê bánh lái
Dựa vào đặc tính hình dáng của đuôi tàu và tàu mẫu ta chọn kiểu bánh lái bán cân
bằng tai treo.
1 Xác định các thông số hình học của bánh lái.
1.1 Diện tích bánh lái.
Theo [1] (trang 12) diện tích bánh lái xác định theo công thức sau:
A
bl
= m
2
Trong đó : L – Là chiều dài giữa hai đường vuông góc của tàu (m), L = 118,9 m.
T – Là chiều chìm của tàu khi chở đầy (m), T = 7.93m.
– Là hệ số diện tích bánh lái. Theo bảng 1.2 và bảng 1.3 tr 13
sổ tay thiết bị tàu thuỷ, với tàu dầu cỡ nhỏ và trung bình = ( 1.3 1.9)%

ta chọn = 1.6%.
A
bl
- Là tổng diện tích bánh lái.
Vậy ta có tổng diện tích bánh lái là : A
bl
= 1.6% = 15,08 m
2
.
Theo [1] thì tổng diện tích bánh lái phải không nhỏ hơn trị số A
min
tính theo công
thức sau :
A
min
= pq(0,75 + ) ; m
2
.
Trong đó : L – Chiều dài tàu. (m).
T – Chiều chìm tàu (m).
p – Hệ số bằng 1,2 nếu bánh lái không đặt trực tiếp sau chân vịt, bằng 1
nếu bánh lái đặt trực tiếp sau chân vịt. Với trường hợp bánh lái
đang thiết kế ta chọn q = 1,0.
Đồ Án Thiết Bị Tàu Thuỷ - Trang 11
q = 1,25 đối với tàu kéo, q = 1,0 với các loại tàu khác. Ta lấy q = 1,0.
Vậy tổng diện tích bánh lái không được nhỏ hơn :
A
min
= 11(0,75 + ) = 14,37 m
2

.
Vậy diện tích bánh lái thoả mãn.
Cũng theo [1] nếu bánh lái đặt trực tiếp sau trụ lái thì diện tích bánh lái A
bl
phải
không được nhỏ hơn 0,8 A
min
= 11,49 m
2
.
1.2 Chiều cao bánh lái .
Dựa vào tuyến hình tàu , vị trí đặt chân vịt,tàu mẫu ta chọn chiều cao bánh lái là:
h
bl
= 4,9 m.
1.3 Chiều rộng bánh lái.
b
bl
= = = 3,1 m.
Vì ở đây ta chọn bánh lái hình thang nên chiều rộng bánh lái là chiều rộng trung
bình.
1.4 Độ dang của bánh lái .
= = = 1,6 m.
Kích thước hình học cơ bản của bánh lái như sau :
Đồ Án Thiết Bị Tàu Thuỷ - Trang 12
1.5 Profile bánh lái.
Chiều dày của profile : Chiều dày lớn nhất của profile lấy theo đường kính chân vịt
cv
D
theo ( 1-10 – [1] tr 16).

t = (0,100÷ 0,125)
cv
D
= (0,100÷0,125)×4,71 = (0,471÷0,58875) m.
Chiều dày tối ưu nắm trong khoảng theo ( 1-11 – [1] tr 16).
t = (0,12 ÷ 0,25)
bl
b
= (0,12 ÷ 0,25)× 3,1 = (0,372 ÷ 0,775) m.
Vẽ profin bánh lái :
Toạ độ thực của profin bánh lái tính theo công thức:
Đồ Án Thiết Bị Tàu Thuỷ - Trang 13
.
100
x b
x =
( 1- 10 –[1] tr 24) [mm]
Tung độ profile bánh lái tính theo công thức sau :
y = ±
.
.
100
t b
y
( 1 – 20 – [1] tr 24) [mm].
Trong đó :
x ,y - toạ độ các điểm trên profin.
,x y
- tọa độ tương đối cho theo bảng.
t

- chiều dày tương đối của profin.
b - chiều rộng profin.
Bánh lái treo thiết kế có chiều rộng b và chiều dày t thay đổi theo chiều cao bánh
lái .
Bố trí đường tâm quay của bánh lái nằm trong mặt phẳng chứa các chiều dày lớn
nhất t. Khi đó bánh kính lượn phần mũi bánh lái bằng t/2.
Ta chọn bánh lái chọn profin bánh lái thiết kế kiểu NACA 0015 . Khi đó
t
= 0,15.
Ta tiến hành vẽ profin bánh lái tại các mặt cắt như hình vẽ.
Đồ Án Thiết Bị Tàu Thuỷ - Trang 14
Xét tại mặt cắt 1-1.
Ta có bảng tọa độ gốc của profin tại mặt cắt 1-1.
Tại đây chiều rộng profin bánh lái là b = 3820 mm.
x
%
y
%
x y
x
%
y
%
x y
0 0 0 0 17,50 46,30 669 265
0,25 7,20 10 41 20 47,78 764 274
0,50 10,28 19 59 25 49,50 955 284
0,75 12,45 29 71 30 50,00 1146 287
1,0 14,10 38 81 40 48,35 1528 277
1,25 15,80 48 91 50 44,00 1910 252

1,75 18,55 67 106 60 38,03 2292 218
2,50 21,80 96 125 70 30,50 2674 175
3,25 24,55 124 141 80 21,85 3056 125
5,00 29,60 191 170 85 17,08 3247 98
7,50 34,99 287 200 90 12,06 3438 69
10 39,00 382 223 95 6,7 3629 38
15 44,55 573 255 100 1,05 3820 6
Đồ Án Thiết Bị Tàu Thuỷ - Trang 15
Từ bảng tọa độ ta có profin như sau :∆ là khe hở giữa trụ lái và bánh lái lấy bằng
30 mm.
Xét tại mặt cắt 2-2.
Tại mặt cắt này chiều rộng của bánh lái và trụ lái là b = 3492mm.
Ta có bảng tọa độ profin như sau :
x
%
y
%
x y
x
%
y
%
x y
0 0 0 0 17,50 46,3 611 243
0,25 7,20 9 38 20 47,78 698 250
0,50 10,28 17 54 25 49,5 873 259
0,75 12,45 26 65 30 50 1048 262
1,00 14,1 35 74 40 48,35 1397 253
1,25 15,8 44 83 50 44 1746 230
1,75 18,55 61 97 60 38,03 2095 199

2,50 21,8 87 114 70 30,5 2444 160
3,25 24,55 113 129 80 21,85 2794 114
5,00 29,6 175 155 85 17,08 2968 89
7,50 34,99 262 183 90 12,06 3143 63
10 39,00 349 204 95 6,7 3317 35
15 44,55 524 233 100 1,05 3492 5
Từ bảng tọa độ trên ta có profin tại mặt cắt 2-2 là :
Đồ Án Thiết Bị Tàu Thuỷ - Trang 16
Xét tại mặt cắt 3-3.
Tại mặt cắt này chiều rộng của bánh lái và trụ lái là 3154 mm.
Ta có bảng tọa độ profin của mặt cắt này là như sau :
x
%
y
%
x y
x
%
y
%
x y
0 0 0 0 17,5 46,30 552 219
0,25 7,20 8 34 20 47,78 631 226
0,50 10,28 16 49 25 49,5 789 234
0,75 12,45 24 59 30 50 946 237
1,00 14,10 32 67 40 48,35 1262 229
1,25 15,80 39 75 50 44 1577 208
1,75 18,55 55 88 60 38,03 1892 180
2,50 21,80 79 103 70 30,5 2208 144
3,25 24,55 103 116 80 21,85 2523 103

5,00 29,60 158 140 85 17,08 2681 81
7,50 34,99 237 166 90 12,06 2839 57
10 39 315 185 95 6,70 2996 32
15 44,55 473 211 100 1,05 3154 5
Đồ Án Thiết Bị Tàu Thuỷ - Trang 17
Từ bảng tọa độ ta có profin tại mặt cắt 3-3 như sau:
Xét tai mắt cắt 4-4.
Chiều rộng tại mặt cắt này là 2400
Ta có bảng tọa độ profin tại mắt cắt này là.
x y X Y x y X Y
0 0 0 0 17,5 46,3 420 167
0,25 7,20 6 26 20 47,78 480 172
0,50 10,28 12 37 25 49,5 600 178
0,75 12,45 18 45 30 50 720 180
1,00 14,10 24 51 40 48,35 960 174
1,25 15,80 30 57 50 44 1200 158
1,75 18,55 42 67 60 38,03 1440 137
2,5 21,80 60 78 70 30,5 1680 110
3,25 24,55 78 88 80 21,85 1920 79
5 29,60 120 107 85 17,08 2040 61
7.5 34,99 180 126 90 12,06 2160 43
10 39 240 140 95 6,7 2280 24
15 44,55 360 160 100 1,05 2400 4
Từ bảng tọa độ ta có profin bánh lái tại mặt cắt 4-4 như sau :
Đồ Án Thiết Bị Tàu Thuỷ - Trang 18
2 Đặc tính thủy động của bánh lái.
2.1 Nguyên lý hình thành lực thủy động.
Bánh lái chảy trong dòng không rối của chân vịt.
Khi đó ta tiến hành bẻ lái góc
α

như hình.
Dòng chảy ở mặt trên có quảng đường đi xa hơn dòng chảy ở mặt dưới, mà 2 điểm
gặp nhau ở mép sau bánh lái. Vì vậy tốc độ của dòng trên cao hơn dòng dưới.
Ta có phương trình Bernouilli.
2 2
0
0
w w
ons
2 2
x
x
P P c t
g g
γ γ
+ = + =
Trong đó :
P
0
- Áp suất tĩnh của chất lỏng trong vùng không rối.
P
x
- Áp suất tĩnh của chất lỏng tại mặt cắt bất kì.
W
0
- Tốc độ của dòng chất lỏng trong vùng không rối.
W
x
- Tốc độ dòng của chất lỏng tại mắt cắt bất kì.
Dựa vào phương trình trên ta thấy tốc độ dòng tăng sẽ dẫn đến áp suất tĩnh giảm.

Phần phía trên áp sẽ giảm, phần phía dưới bánh lái sẽ tăng.
Đồ Án Thiết Bị Tàu Thuỷ - Trang 19
2.2 Tính toán lực thủy động cho bánh lái thiết kế.
Đặc tính thủy động của hệ bánh lái và trụ lái rất phức tạp vì nó phụ thuộc vào rất
nhiều yếu tố.
Sau đây áp dụng công thức kinh nghiệm của Mandel để tính toán cho hệ bánh lái và
trụ lái.
Hệ số lực nâng có công thức như sau :
2
L D
L
C C
C
α α
α λ
∂
 
= +
 ÷
∂
 
Hệ số momen lấy với trục cách mép trước một đoạn ¼ chiều rộng profin.
2
0.25
1
0.25
57.3 2
m L
m D
L

C C
C C
C
α
α
α λ
 
 
∂ ∂
 
= − −
 
 ÷
 ÷
∂ ∂
 
 
 
Trong đó
α
góc quay bánh lái tính bằng radian.
Đồ Án Thiết Bị Tàu Thuỷ - Trang 20
2
4
1.8
1.8 os 4
os
L
C
c

c
λπ
α
λ
∂
 
=
 ÷
∂
 
+ Ω +
Ω
( )
2
0.555 4 1
0.5 1
2
m
L
C
C
λ
λ
 
+ +
 
∂
 
= −
 ÷

 
∂ +
 
 
 
Trong đó :
Ω
- góc giữa trụ đứng và ¼ chiều rộng mép trước. Hình minh họa
C
d
- hệ số cản dich chuyển của bánh lái theo phương vuông góc với mặt phẳng đối
xứng. Tra theo đồ thị đồ thị của L.F.Vicker và L.F.Feklner.
Hệ số lực cản C
D
tính theo công thức kinh nghiệm của Whicker và Fehlner (1958)
và Johnes (1952) như sau :
C
D
= C
D0
+
2
L
C
e
πλ
Trong đó C
D0
– Là hệ số cản bé nhất = 0,0065 cho NACA 0.15
e - Hệ số Oswald = 0,9.

Đồ Án Thiết Bị Tàu Thuỷ - Trang 21
Áp dụng vào bánh lái tính toán.
Bánh lái tính toán có hệ số giang λ = 1,58.
Góc Ω = 8
o
.
2 2
0
1,8 1,8 3,14 1,58
2,056
1,58
1,8 os 4 1,8 os8 4
os os8
L
C
c c
c c
α
πλ
α
λ
=
∂ × ×
 
= = =
 ÷
∂
 
+ Ω + + +
Ω

o
o
.
Hệ số cản C
d
tra theo đồ thị theo sách [1]- trang 40, lấy giá trị dung hòa giữa đường
số 1 là bánh lái cạnh thẳng và đường số 2 bánh lái cạnh lượn tròn. C
d
= 1,15.
2 2
0
0,555 ( 4) 1 0,555 (1,58 4) 1
0,5 1 0,5 1 0,16277.
2 1,58 2
L
m
L
C
C
C
λ
λ
=
   
 
+ + + +
∂
= × − = × − =
   
 ÷

∂ + +
   
 
   
Ta xét đến ảnh hưởng của trụ lái với đặc tính thủy động của bánh lái.
Với bánh lái của bánh lái nữa treo nhỏ hơn của bánh lái cân bằng có cùng diện tích
và cùng hệ số kéo dài.
C
L
’
= K
p.
C
L
Trong đó: K
p
< 1 – hệ số giảm C
L
do ảnh hưởng của trụ lái, K
P
xác định theo thực
nghiêm hoặc tính gần đúng theo công thức :
K
P
= 1,872
A
- 0,591
2
A
-0,281

3
A
= 0,97.
BL
K
A
A
A
=
- Trong đó, A
BL
là diện tích bánh lái, A
K
- Diện tích bánh lái + trụ lái.
α(độ) α(radian) α
2
C
L
' C
L
2
C
D
C
L
m
C
0 0.000 0.000 0.00 0.00 0.007 0.00 0
5 0.087 0.008 0.18 0.03 0.014 0.18 0.063
10 0.174 0.030 0.38 0.15 0.04 0.37 0.13

15 0.262 0.068 0.59 0.35 0.08 0.58 0.19
20 0.349 0.122 0.81 0.65 0.15 0.79 0.25
25 0.436 0.190 1.04 1.07 0.25 1.01 0.32
Đồ Án Thiết Bị Tàu Thuỷ - Trang 22
30 0.523 0.274 1.28 1.63 0.37 1.25 0.38
35 0.611 0.373 1.53 2.33 0.53 1.50 0.44
Đặc tính thủy động được biểu diến trên đồ thị sau :
Các lực tác dụng được biểu diễn như trên hình vẽ sau :
Với phần bánh lái có trụ lái :
Đồ Án Thiết Bị Tàu Thuỷ - Trang 23
Với phần bánh lái không có trụ lái.
2.2 Xác định vị trí tối ưu của trục lái.
Vị trí tối ưu của trục lái phụ thuộc vào 2 điều kiện đặt ra như sau :
Đồ Án Thiết Bị Tàu Thuỷ - Trang 24
1 Đạt momen bánh lái nhỏ nhất hoặc
2 Đạt công quay bánh lái từ mạn này sang mạn kia nhỏ nhất.
Ta có thể xác định tâm áp suất từ cạnh dẫn theo công thức sau :
m
n
C
e b
C
=
[2] - tr 709.
Trong đó C
n
= C
L
cos
α

+ C
D
sin
α
b là chiều rộng của bánh lái.
Khoảng cách tâm áp suất cách trục lái là :
m
n
C
c e a b a
C
= − = −
[2] - tr 709.
Momen ở trụ lái : M
S
= N.c = M – N.a [2] – tr 709
Kết quả tính toán được thể hiện ở bảng sau :
α (độ) C
L
cos α
C
D
sinα
C
L
.cos α C
D
.sinα C
n
C

m
e/b
i
0 0 1 0 0 0 0 0 0 0
5 0.181 0.996 0.014 0.087 0.180 0.001 0.182 0.064 0.350
10 0.373 0.985 0.039 0.174 0.367 0.007 0.374 0.127 0.340
15 0.576 0.966 0.084 0.259 0.556 0.022 0.578 0.191 0.330
20 0.789 0.940 0.152 0.342 0.741 0.052 0.793 0.254 0.321
25 1.014 0.906 0.246 0.423 0.919 0.104 1.023 0.318 0.311
30 1.249 0.866 0.371 0.500 1.082 0.186 1.267 0.382 0.301
35 1.495 0.819 0.529 0.574 1.225 0.303 1.528 0.445 0.291
Để nhận momen nhỏ trên trụ lái, người ta nhận vị trí trục lái :
1
(0,35 0,291) 0,3205.
2
i i
a e
b b
= = + =
Từ đó khoảng cánh từ trụ lái đến cạnh dẫn sẽ là :
A = 0,3205
×
b
= 0,3205
×
3100 = 993 [mm]
2.3 Xác định lực thủy động và momen của bánh lái khi tàu chạy tiến và tàu
chạy lùi – Phương pháp lý thuyết.
Đồ Án Thiết Bị Tàu Thuỷ - Trang 25