Đồ án bánh lái cân bằng trên tay treo tàu container

THIẾT BỊ TÀU GVHD: TS. VŨ NGỌC BÍCH
ĐỀ TÀI
Thiết kế bánh lái cho tàu container có kich thước chính sau:
Chiều dài hai trụ L
pp
= 134 m
Chiều rộng thiết kế B = 22,3 m
Chiều cao mạn D = 11,3 m
Chiều chìm d = 8,48 m
Hệ số béo thể tích C
b
= 0.735
Hệ số béo lăng trụ C
p
= 0.75
Vận tốc thiết kế v
s
= 16 Hl/h
SVTH : TRẦN MẠNH HÙNG
MSSV : 0751070020
1
THIẾT BỊ TÀU GVHD: TS. VŨ NGỌC BÍCH
Chương I : TÍNH SỨC CẢN CHO TÀU SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP
TAYLOR
I . KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN ÁP DỤNG CỦA PHƯƠNG PHÁP TAYOR.
Phương pháp dùng cho tàu chạy chậm và trung bình có:
= 0,3
¸
2 = 2,25
¸
3,75 Cp = 0.48

¸
0.8
Kiểm nghiệm cho tàu đang tính toán:
=
16.0,5144
134
= 0,71 (thỏa)
B 22,3
2,63
d 8,48
= =
( thỏa)
Cp = 0.75 ( thỏa)
Kết luận: Vậy hoàn toàn có thể áp dụng phương pháp Taylor để tính sức cản cho
tàu trên. Các thông số cần thiết cho việc tính toán sức cản :
Lượng chiếm nước :
∆
= C
B
.L.B.d.
g
= 0,735 . 134. 22,3. 8,48. 1,025 = 19090 (Tấn)
Suy ra
3
(0,01L)
D
=
3
19090
(0,01.134)

= 7934
Vì Fn =
v
v Fn gL
g.L
=Þ
= 36,25Fn ; R
r
=
r
R
D
D
=
r
R
19090
D
II.CÁC THÀNH PHẦN SỨC CẢN.
Sức cản toàn bộ : R
T
= R
r
+ R
F
+ R
bs
1.Sức cản dư .
Sử dụng phương pháp Taylor để tính sức cản dư được trình bày trong bảng 1.
2 . Sức cản ma sát.

Công thức tính : R
F
=
2
1
. C
F
.
ρ
.v
2
.w
S
Trong đó :
+ Diện tích mặt ướt : W
S
= L.d. [2 + 1,37 (C
B
- 0,274).B/d ] =
= 134 . 8,48 [2 + 1,37 (0,735 - 0,274) .
22,3
8,48
] = 4134(m
2
)
+ Hệ số sức cản ma sát :
SVTH : TRẦN MẠNH HÙNG
MSSV : 0751070020
2
THIẾT BỊ TÀU GVHD: TS. VŨ NGỌC BÍCH

C
F
=
2
10
0,075
(log Rn 2)-
+
F
CD
trong đó :
F
CD
= ( 0,0003
¸
0,0006 ) áp dụng cho tàu vỏ thép ta chọn
F
CD
= 0,00045
Rn =
vL
u
=
6
v.134
10
0,9803
với
u
= 0,9803.10

-6
m
2
/s tại 21
o
C
+ Mật độ nước :
ρ
= 101,76 kGs
2
/m
4
Tại 21
o
C
3 . Sức cản bổ sung:
Đây là thành phần sức cản sinh ra do phần nhô, sức cản do gió, sức cản do sóng,
sức cản do các hiện tượng rong rêu hà bám trên tàu sau quá trình khai thác ……
Theo kinh nghiệm ta lấy: R
bx
= 0,2(R
r
+ R
ms
)
Bảng tính sức cản toàn bộ cho tàu:
STT
Ký hiệu và công
thức
Đơn

vị
Kết quả
1 F
n
- 0.1936 0.2083 0.2231 0.2380 0.2529 0.2678
2 v m/s 7.02 7.55 8.09 8.63 9.17 9.71
3 v
s
hl/h 13.64 14.68 15.72 16.77 17.82 18.87
4 R
r
/
D
(B/d=2.25) - 0.5 0.71 1.02 1.7 2.3 3.37
5 R
r
/
D
(B/d=3.75) - 0.68 0.92 1.27 1.75 2.5 3.55
6 R
r
/
D
(B/d=2,63) - 0.54 0.76 1.08 1.71 2.314 3.41
7 R
r
KG 10308 14508 20617 32644 44174 65097
8 C
F
- 0.00198 0.001975 0.001962 0.00195 0.00193 0.001928

9 R
n
- 9.6E+8 1.03E+9 1.11E+9 1.18E+9 1.3E+9 1.33E+9
10 R
F
KG 20600 23681 26988 30526 34271 38223
11 R
bx
KG 6181 7638 9521 12634 15689 20664
12 R
T
KG 37091 45827 57127 75804 94134 123983
13
T
v.R
EPS
75
=
PS 3471 4614 6160 8720 11507 16048
+) Đồ thò sức cản:
SVTH : TRẦN MẠNH HÙNG
MSSV : 0751070020
3
THIẾT BỊ TÀU GVHD: TS. VŨ NGỌC BÍCH
Chương II : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHÂN VỊT
I - TÍNH CHỌN MÁY TÀU
SVTH : TRẦN MẠNH HÙNG
MSSV : 0751070020
4
THIẾT BỊ TÀU GVHD: TS. VŨ NGỌC BÍCH

1. Tính các thông số mở đầu.
+) Dùng Taylor để tính hệ số dòng theo và lực hút.
Tính hệ số dòng theo w = 0,5
B
C
- 0,05 = (0,5.0,735) - 0,05 = 0,3175
Hệ số lực hút t = k .w = 0,6 . 0.3175 = 0,1905
(k = 0,6 áp dụng cho tàu có bánh lái dạng thoát nước)
+) Từ đường hình dáng của thân tàu ta xác đònh được đường kính lớn nhất của chân
vòt :
D
Max
= 0,65. d = 0,65 . 8,48 = 5,5 m
+) Chiều chìm của trục chân vòt : H
s
= 5,2 m
2. Tính chọn máy.
+)Vận tốc tiến của chân vòt :
v
p
= v
s
(1 - w) = 16.(1 - 0,3175) = 10,92(Hl/h) = 5,62 (m/s)
+) Từ đường cong sức cản ta tính được R = 60800 (kG) Tại v
s
= 16 (hl/h)
EPS = 6676 (PS)
+) Lực đâûy cần thiết của chân vòt :
R 60800
T 75108(kG)

1 t 1 0,1905
= = =
- -
+) Lực đẩy của chân vòt tính theo hệ anh :
T’ =
T
0,45359
=
75108
0,45359
= 165586 (pound)
+) Công suất đẩy của chân vòt : N’
T

p
T'.v
165586.10,92
5524
327,3 327,3
= = =
(HP)
Vì đồ thiï dùng cho nước ngọt mà ta tính cho nước mặn nên ta cần hiệu chỉnh:
T T
1000 1000
N N' 5524. 5389
1025 1025
= = =
(HP)
Chọn chân vòt nhóm B4.55 trong tính toán sơ bộ.
Lập bảng tính:

SVTH : TRẦN MẠNH HÙNG
MSSV : 0751070020
5
THIẾT BỊ TÀU GVHD: TS. VŨ NGỌC BÍCH
Giải thích ý nghóa các công thức trong bảng tính.
1. n :số vòng quay giả thiết (v/p)
2.
5
.
T
u
P
n P
B
v
=
3. δ đọc trên đồ thò
,
δ
−
u
B
4. δ' = b.δ ( lấy b = 0,94 - 0,96 trong trường hợp này ta chọn b = 0,94 )
5. η
P
Hiệu xuất chân vòt ( tra bảng
,
δ
−
u

B
ứng với
u
B '- d
)
6. D’ =
'
p
.v
n
d
đường kính chân vòt (feet)
7. D = 0,3048.D’ noon kính chân vòt (met)
8.
o
e
t p r H
N
N =
h h h h
Công suất động cơ
Trong đó :
t
h
: hiệu suất đường trục
t
h
= 0,97
r
h

: hiệu suất dòng xoáy
r
h
= 1.025
H
h
=
1 t
1 w
-
-
=
1 0,192
1,188
1 0,32
-
=
-
hiệu suất vỏ tàu
SVTH : TRẦN MẠNH HÙNG
MSSV : 0751070020
6
THIẾT BỊ TÀU GVHD: TS. VŨ NGỌC BÍCH
N
o
= EPS.
75
76
= 6676
75

76
= 6588 (HP)
Đồ thò chọn máy
Từ đồ thò chọn máy mang nhãn hiệu 5S50MC - C của hãng MAN B&W
Số Silanh 6
Công suất đònh mức Ne = 10725 HP
SVTH : TRẦN MẠNH HÙNG
MSSV : 0751070020
7
THIẾT BỊ TÀU GVHD: TS. VŨ NGỌC BÍCH
Số vòng quay đònh mức N = 127 v/p
II - THIẾT KẾ CHÂN VỊT SỬ DỤNG HẾT CÔNG SUẤT CỦA MÁY ĐÃ
CHỌN.
Số vòng quay khi tới trục chân vòt là : n = 127*0.97 = 123(v/p)
P
D
= C
MT

t
h
Ne = 0,98 . 0,97. 10725 = 10195(HP) = 10331(PS)
Tính giới hạn thấp của tỉ số mặt đóa :
e
e
2
o
0 d
A
A

(1,3 0,3.Z).T
K
A (p p ).D
=
+
+³
-
Trong đó:
+) K = 0,2 cho tàu một chân vòt.
+) Z = 4 là số cánh của chân vòt thiết kế.
+) T Lực đẩy của chân vòt trong giai đoạn thiết kế ban đầu tính theo công thức kinh
nghiệm
T = (8,5
÷
12 )P
D
= 9 . 10195 = 91755 (kG)
+) Đường kính chân vòt lớn nhất : D
Max
= 0,65.T = 0,65.8,48 = 5,5 (m)
+) p
d
p suất hơi bão hòa 240kG/m
2
+) p
o
áp suất tại tâm trục chân vòt cách mặt thoáng một khoảng H
s
= 5,2 (m)
p

o
= p
a
+
γ
.H
s
= 10330 + 1025.5,2 = 15660 kG/
2
m
Trong đó: p
a
: áp suất khí quyển, tính trên mặt thoáng 10330 kG/
2
cm
γ
: trọng lượng riêng chất lỏng 1025 kG/
3
m
e
e
2
o
0 d
A
A
(1,3 0,3.Z).T
K
A (p p ).D
=

+
+³
-
=
2
(1,3 0,3.4).91755
0,2
(15660 240).5,5
+
+
-
= 0,69
Từ seri của Wagenigen chọn chân vòt nhóm B4.70
SVTH : TRẦN MẠNH HÙNG
MSSV : 0751070020
8
THIẾT BỊ TÀU GVHD: TS. VŨ NGỌC BÍCH
+) Tại tốc độ tàu V
s
= 16 hl/h lực đẩy thực tế của chân vòt đạt 62457 kG, như vậy
lực đẩy thực tế của chân vòt lớn hơn 2,7 %so với sức cản vỏ tàu nên chân vòt vừa
chonï là thích hợp Kích thước hình học của chân vòt vừa được chọn:
Chân vòt thuộc nhóm B4.70
Chân vòt thiết kế theo chế độ tự do v
s
= 16 hl/h
Số vòng quay của chân vòt n = 123 (v/p)
Đường kính D = 5.53 (m)
Tỉ lệ bước H/D = 0,87
Tỉ lệ diện tích mặt đóa A

e
/A
o
= 0,7
IV - XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC CỦA CHÂN VỊT
SVTH : TRẦN MẠNH HÙNG
MSSV : 0751070020
9
THIẾT BỊ TÀU GVHD: TS. VŨ NGỌC BÍCH
+) Đường kính củ chân vòt
h
d (0,16 0,18)D (0,88 0,995)= =¸ ¸
m
Chọn d
h
= 0,9 m
+) Đường kính đầu củ chân vòt phía lớn :
1
d (0,18 0,204)D= ¸
=
(0,995 1,13)¸
m
Chọn d
1
= 1,1 m
+) Đường kính đầu củ chân vòt phía nhỏ:
2
d (0,13 0,14)D (0,72 0,77)= =¸ ¸
m
Chọn d

2
= 0,75 m
+) Chiều dài củ chân vòt :
h
l (0,2 0,27)D (1,1 1,49)= =¸ ¸
m
Chọn l
h
= 1,3 m
+) Chiều dài mũ đầu củ
2 h
l d 0,9= =
m
+) Độ côn trong:
1:12Ð
+) Bán kính lượn cánh với củ:
Mặt đạp r = 0,03D = 0,166 m
Mặt hút R = 0,035D = 0,194 m
Chương III : THIẾT KẾ BÁNH LÁI
SVTH : TRẦN MẠNH HÙNG
MSSV : 0751070020
10
THIẾT BỊ TÀU GVHD: TS. VŨ NGỌC BÍCH
I – LỰA CHỌN THÔNG SỐ HÌNH HỌC CỦA BÁNH LÁI:
1. Chọn loại bánh lái:
Căn cứ vào loại tàu, mục đích sử dụng, đặc điểm tuyến hình vòm đuôi ta chọn
bánh lái bán cân bằng một chốt trên tay treo.
2. Bố trí bánh lái :
Bánh lái được bố trí đặt trực tiếp sau chân vòt.
3. Số lượng bánh lái :1

4. Diện tích bánh lái tính theo công thức sau:
2
bl
Ld
A . (m )
100
= m
Trong đó :
A
bl
-Diện tích bánh lái (m
2
)
L -Chiều dài tàu (m)
d -Chiều chìm tàu (m)
m
-Hệ số diện tích bánh lái thống kê, được tra trong bảng (1.2) đến
(1.4) (Sổ Tay Thiết Bò Tàu T1-Trang 13)
Ta có:
L = 134 m
d = 8,48 m
m
= 2,066 (Bảng 1-2 Sổ Tay Thiết Bò Tàu T1 -Trang 14)
Do đó:
A
bl
= 23,48 (m
2
)
5. Diện tích bánh lái nhỏ nhất tính theo công thức sau:

2
min
L.d 150
A p.q. (0.75 ) (m )
100 L 75
= +
+
Trong đó:
p, q - Hệ số, xác đònh theo sau:
p = 1 (Bánh lái đặt trực tiếp sau chân vòt)
SVTH : TRẦN MẠNH HÙNG
MSSV : 0751070020
11
THIẾT BỊ TÀU GVHD: TS. VŨ NGỌC BÍCH
q = 1 (Đối với các loại tàu khác loại tàu kéo)
Do đó:
A
min
= 16,7 (m
2
)
6. Đặc trưng hình học:
Dựa vào diện tích bánh lái và kích thước cụ thể của vòm đuôi tàu ta chọn được
bánh lái có các kích thước và dặc trưng hình học như sau:
Chọn diện tích thực tế của bánh lái:
A
p
= 19,6
2
min

0,8.A 13,28 (m )> =
Chiều cao bánh lái: h
p
= 6,3 m
Chiều rộng trung bình bánh lái: b
p
=
p
p
A
h
=
3,11 m
Độ dang của bánh lái:
2
p
p
h
p 2,025
A
= =l
7. Prôfil của bánh lái.
Toạ độ thực của profin tính theo công thức sau: (STTB T1-Trang 24)
x.b
x
100
=
;
t.b
y y.

100
= ±
Trong đó :
x, y : Toạ độ các điểm trên profin.
x, y
: Toạ độ các điểm trên profin NACA0018.
b : Chiều rộng của profin.
t =
0,18
SVTH : TRẦN MẠNH HÙNG
MSSV : 0751070020
12
THIẾT BỊ TÀU GVHD: TS. VŨ NGỌC BÍCH
Bảng tọa độ profil bánh lái
Mặt cắt I - I
x
y
x y
x
y
x y
0.00 0.00 0 0 17.50 46.30 760 362
0.25 7.20 11 56 20.00 47.78 869 374
0.50 10.28 22 80 25.00 49.50 1086 387
0.75 12.45 33 97 30.00 50.00 1304 391
1.00 14.10 43 110 40.00 48.35 1738 378
1.25 15.80 54 124 50.00 44.00 2173 344
1.75 18.55 76 145 60.00 38.03 2607 297
2.50 21.80 109 170 70.00 30.50 3042 239
3.25 24.55 141 192 80.00 21.85 3476 171

5.00 29.60 217 232 85.00 17.08 3693 134
7.50 34.99 326 274 90.00 12.06 3911 94
10.00 39.00 435 305 95.00 6.70 4128 52
15.00 44.55 652 348 100.00 1.05 4345 8
Mặt cắt II - II
x
y
x y
x
y
x y
0.00 0.00 0.0 0.0 17.50 46.30 742 353.3
0.25 7.20 10.6 54.9 20.00 47.78 848 364.6
0.50 10.28 21.2 78.4 25.00 49.50 1060 377.7
0.75 12.45 31.8 95.0 30.00 50.00 1272 381.5
1.00 14.10 42.4 107.6 40.00 48.35 1696 368.9
1.25 15.80 53.0 120.6 50.00 44.00 2120 335.7
1.75 18.55 74.2 141.5 60.00 38.03 2543 290.2
2.50 21.80 106.0 166.3 70.00 30.50 2967 232.7
3.25 24.55 137.8 187.3 80.00 21.85 3391 166.7
5.00 29.60 212.0 225.9 85.00 17.08 3603 130.3
7.50 34.99 317.9 267.0 90.00 12.06 3815 92.0
10.00 39.00 423.9 297.6 95.00 6.70 4027 51.1
15.00 44.55 635.9 339.9 100.00 1.05 4239 8.0
SVTH : TRẦN MẠNH HÙNG
MSSV : 0751070020
13
THIẾT BỊ TÀU GVHD: TS. VŨ NGỌC BÍCH
Mặt cắt III - III
x

y
x y
x
y
x y
0.00 0.00 0.0 0.0 17.50 46.30 721 344
0.25 7.20 10.3 53.4 20.00 47.78 824 355
0.50 10.28 20.6 76.3 25.00 49.50 1031 367
0.75 12.45 30.9 92.4 30.00 50.00 1237 371
1.00 14.10 41.2 104.6 40.00 48.35 1649 359
1.25 15.80 51.5 117.2 50.00 44.00 2061 326
1.75 18.55 72.1 137.6 60.00 38.03 2473 282
2.50 21.80 103.1 161.7 70.00 30.50 2885 226
3.25 24.55 134.0 182.2 80.00 21.85 3298 162
5.00 29.60 206.1 219.6 85.00 17.08 3504 127
7.50 34.99 309.2 259.6 90.00 12.06 3710 89
10.00 39.00 412.2 289.4 95.00 6.70 3916 50
15.00 44.55 618.3 330.5 100.00 1.05 4122 7.8
Mặt cắt IV - IV
x
y
x y
x
y
x y
0.00 0.00 0.0 0.0 17.50 46.30 700.7 333.7
0.25 7.20 10.0 51.9 20.00 47.78 800.8 344.4
0.50 10.28 20.0 74.1 25.00 49.50 1001.0 356.8
0.75 12.45 30.0 89.7 30.00 50.00 1201.2 360.4
1.00 14.10 40.0 101.6 40.00 48.35 1601.6 348.5

1.25 15.80 50.1 113.9 50.00 44.00 2002.0 317.1
1.75 18.55 70.1 133.7 60.00 38.03 2402.4 274.1
2.50 21.80 100.1 157.1 70.00 30.50 2802.8 219.8
3.25 24.55 130.1 176.9 80.00 21.85 3203.2 157.5
5.00 29.60 200.2 213.3 85.00 17.08 3403.4 123.1
7.50 34.99 300.3 252.2 90.00 12.06 3603.6 86.9
10.00 39.00 400.4 281.1 95.00 6.70 3803.8 48.3
15.00 44.55 600.6 321.1 100.00 1.05 4004.0 7.6
SVTH : TRẦN MẠNH HÙNG
MSSV : 0751070020
14
THIẾT BỊ TÀU GVHD: TS. VŨ NGỌC BÍCH
Mặt cắt V - V
x
y
x y
x
y
x y
0.00 0.00 0.0 0.0 17.50 46.30 680.1 323.9
0.25 7.20 9.7 50.4 20.00 47.78 777.2 334.2
0.50 10.28 19.4 71.9 25.00 49.50 971.5 346.2
0.75 12.45 29.1 87.1 30.00 50.00 1165.8 349.7
1.00 14.10 38.9 98.6 40.00 48.35 1554.4 338.2
1.25 15.80 48.6 110.5 50.00 44.00 1943.0 307.8
1.75 18.55 68.0 129.8 60.00 38.03 2331.6 266.0
2.50 21.80 97.2 152.5 70.00 30.50 2720.2 213.3
3.25 24.55 126.3 171.7 80.00 21.85 3108.8 152.8
5.00 29.60 194.3 207.0 85.00 17.08 3303.1 119.5
7.50 34.99 291.5 244.7 90.00 12.06 3497.4 84.4

10.00 39.00 388.6 272.8 95.00 6.70 3691.7 46.9
15.00 44.55 582.9 311.6 100.00 1.05 3886.0 7.3
Mặt cắt VI - VI
x
y
x y
x
y
x y
0.00 0.00 0.0 0.0 17.50 46.30 656.8 312.8
0.25 7.20 9.4 48.6 20.00 47.78 750.6 322.8
0.50 10.28 18.8 69.4 25.00 49.50 938.3 334.4
0.75 12.45 28.1 84.1 30.00 50.00 1125.9 337.8
1.00 14.10 37.5 95.3 40.00 48.35 1501.2 326.6
1.25 15.80 46.9 106.7 50.00 44.00 1876.5 297.2
1.75 18.55 65.7 125.3 60.00 38.03 2251.8 256.9
2.50 21.80 93.8 147.3 70.00 30.50 2627.1 206.0
3.25 24.55 122.0 165.8 80.00 21.85 3002.4 147.6
5.00 29.60 187.7 200.0 85.00 17.08 3190.1 115.4
7.50 34.99 281.5 236.4 90.00 12.06 3377.7 81.5
10.00 39.00 375.3 263.5 95.00 6.70 3565.4 45.3
15.00 44.55 563.0 301.0 100.00 1.05 3753.0 7.1
SVTH : TRẦN MẠNH HÙNG
MSSV : 0751070020
15
THIẾT BỊ TÀU GVHD: TS. VŨ NGỌC BÍCH
Mặt cắt VII - VII
x
y
x y

x
y
x y
0.00 0.00 0.0 0.0 17.50 46.30 636.3 303.0
0.25 7.20 9.1 47.1 20.00 47.78 727.2 312.7
0.50 10.28 18.2 67.3 25.00 49.50 909.0 324.0
0.75 12.45 27.3 81.5 30.00 50.00 1090.8 327.2
1.00 14.10 36.4 92.3 40.00 48.35 1454.4 316.4
1.25 15.80 45.5 103.4 50.00 44.00 1818.0 288.0
1.75 18.55 63.6 121.4 60.00 38.03 2181.6 248.9
2.50 21.80 90.9 142.7 70.00 30.50 2545.2 199.6
3.25 24.55 118.2 160.7 80.00 21.85 2908.8 143.0
5.00 29.60 181.8 193.7 85.00 17.08 3090.6 111.8
7.50 34.99 272.7 229.0 90.00 12.06 3272.4 78.9
10.00 39.00 363.6 255.2 95.00 6.70 3454.2 43.9
15.00 44.55 545.4 291.6 100.00 1.05 3636.0 6.9
Mặt cắt VIII - VIII
x
y
x y
x
y
x y
0.00 0.00 0.0 0.0 17.50 46.30 613.2 292.0
0.25 7.20 8.8 45.4 20.00 47.78 700.8 301.4
0.50 10.28 17.5 64.8 25.00 49.50 876.0 312.2
0.75 12.45 26.3 78.5 30.00 50.00 1051.2 315.4
1.00 14.10 35.0 88.9 40.00 48.35 1401.6 305.0
1.25 15.80 43.8 99.7 50.00 44.00 1752.0 277.5
1.75 18.55 61.3 117.0 60.00 38.03 2102.4 239.9

2.50 21.80 87.6 137.5 70.00 30.50 2452.8 192.4
3.25 24.55 113.9 154.8 80.00 21.85 2803.2 137.8
5.00 29.60 175.2 186.7 85.00 17.08 2978.4 107.7
7.50 34.99 262.8 220.7 90.00 12.06 3153.6 76.1
10.00 39.00 350.4 246.0 95.00 6.70 3328.8 42.3
15.00 44.55 525.6 281.0 100.00 1.05 3504.0 6.6
SVTH : TRẦN MẠNH HÙNG
MSSV : 0751070020
16
THIẾT BỊ TÀU GVHD: TS. VŨ NGỌC BÍCH
Mặt cắt IX - IX
x
y
x y
x
y
x y
0.00 0.00 0.0 0.0 17.50 46.30 590.3 281.1
0.25 7.20 8.4 43.7 20.00 47.78 674.6 290.1
0.50 10.28 16.9 62.4 25.00 49.50 843.3 300.5
0.75 12.45 25.3 75.6 30.00 50.00 1011.9 303.6
1.00 14.10 33.7 85.6 40.00 48.35 1349.2 293.6
1.25 15.80 42.2 95.9 50.00 44.00 1686.5 267.1
1.75 18.55 59.0 112.6 60.00 38.03 2023.8 230.9
2.50 21.80 84.3 132.4 70.00 30.50 2361.1 185.2
3.25 24.55 109.6 149.1 80.00 21.85 2698.4 132.7
5.00 29.60 168.7 179.7 85.00 17.08 2867.1 103.7
7.50 34.99 253.0 212.4 90.00 12.06 3035.7 73.2
10.00 39.00 337.3 236.8 95.00 6.70 3204.4 40.7
15.00 44.55 506.0 270.5 100.00 1.05 3373.0 6.4

Mặt cắt X - X
x
y
x y
x
y
x y
0.00 0.00 0.0 0.0 17.50 46.30 567.4 270.2
0.25 7.20 8.1 42.0 20.00 47.78 648.4 278.8
0.50 10.28 16.2 60.0 25.00 49.50 810.5 288.9
0.75 12.45 24.3 72.7 30.00 50.00 972.6 291.8
1.00 14.10 32.4 82.3 40.00 48.35 1296.8 282.2
1.25 15.80 40.5 92.2 50.00 44.00 1621.0 256.8
1.75 18.55 56.7 108.3 60.00 38.03 1945.2 221.9
2.50 21.80 81.1 127.2 70.00 30.50 2269.4 178.0
3.25 24.55 105.4 143.3 80.00 21.85 2593.6 127.5
5.00 29.60 162.1 172.7 85.00 17.08 2755.7 99.7
7.50 34.99 243.2 204.2 90.00 12.06 2917.8 70.4
10.00 39.00 324.2 227.6 95.00 6.70 3079.9 39.1
15.00 44.55 486.3 260.0 100.00 1.05 3242.0 6.1
SVTH : TRẦN MẠNH HÙNG
MSSV : 0751070020
17
THIẾT BỊ TÀU GVHD: TS. VŨ NGỌC BÍCH
Mặt cắt XI - XI
x
y
x y
x
y

x y
0.00 0.00 0.0 0.0 17.50 46.30 544.3 259.2
0.25 7.20 7.8 40.3 20.00 47.78 622.0 267.5
0.50 10.28 15.6 57.5 25.00 49.50 777.5 277.1
0.75 12.45 23.3 69.7 30.00 50.00 933.0 279.9
1.00 14.10 31.1 78.9 40.00 48.35 1244.0 270.7
1.25 15.80 38.9 88.4 50.00 44.00 1555.0 246.3
1.75 18.55 54.4 103.8 60.00 38.03 1866.0 212.9
2.50 21.80 77.8 122.0 70.00 30.50 2177.0 170.7
3.25 24.55 101.1 137.4 80.00 21.85 2488.0 122.3
5.00 29.60 155.5 165.7 85.00 17.08 2643.5 95.6
7.50 34.99 233.3 195.9 90.00 12.06 2799.0 67.5
10.00 39.00 311.0 218.3 95.00 6.70 2954.5 37.5
15.00 44.55 466.5 249.4 100.00 1.05 3110.0 5.9
SVTH : TRẦN MẠNH HÙNG
MSSV : 0751070020
18
THIẾT BỊ TÀU GVHD: TS. VŨ NGỌC BÍCH
II - XÁC ĐỊNH LỰC THUỶ ĐỘNG TRÊN TẤM BÁNH LÁI VÀ MÔ MEN
THUỶ ĐỘNG TRÊN TRỤC LÁI CỦA TÀU TỰ HÀNH BÁNH LÁI ĐẶT
TRỰC TIẾP SAU CHÂN VỊT
1.Tính theo thực nghiệm
a) Tốc độ trung bình của dòng nước chảy đến bánh lái:
V
cp
= 0,515.v
s
.(1 - ω
r
).χ = 9,2 m/s.

Với :
v
s
= 16 (hl/h) Tốc độ chạy tiến của tàu.
ω
o
Giá trò trung bình của hệ số dòng theo tại vò trí đặt chân vòt, tính theo Papmiel:
3
x
0
V
0,165. .
D
= -w d Dw
= 0,212
ω
r
= 0,8.ω
0
= 0,17 Gía trò trung bình của hệ số dòng theo tại vò trí đặt bánh lái.
Trong đó:
D = 5,53 (m) Đường kính chân vòt.
V = 18625 (m
3
) Lượng chiếm nước thể tích tàu.
δ = 0,735 Hệ số béo thể tích của tàu.
x = 1 Là số chân vòt.
∆ω Giá trò hiệu chỉnh do kể đến sự tạo sóng, phụ thuộc vào tốc độ tương đối
Fr =
gL

v
, vì Fr = 0,44 > 0,2 nên ∆ω = 0,3.δ.(Fr - 0,2) = 0,053
χ - Hệ số hiệu chỉnh tính đến ảnh hưởng của dòng nước chảy ra từ chân vòt đến
bánh lái, được tính theo công thức N.A. Petrov:
( )
"
p
B
p
A
1 . k . 1
A
= + -c D
= 1,348
Trong đó:
A”
P
= 16,8 (m
2
) Là phần diện tích bánh lái bò phủ bởi dòng nước do chân vòt đạp
ra.
A
P
= 19,6 (m
2
) Diện tích của tấm bánh lái.
SVTH : TRẦN MẠNH HÙNG
MSSV : 0751070020
19
THIẾT BỊ TÀU GVHD: TS. VŨ NGỌC BÍCH

k
B
Là hệ số kể đến sự gia tăng thêm của lực dạt do bánh lái đặt trực tiếp trong
dòng nước của chân vòt đạp ra.
Với: k
B
= f(
2
B
σ
) = 1,85 Tra đồ thò
σ
B
=
B
2
p
B
F.v
2
1
P
ρ
= 1,49 Hệ số tải của chân vòt.
P
B
=
e
P
1 t-

= 77155 (kg) Lực đẩy của chân vòt.
v
P
= 0,515.v
s
.(1 - ω
0
) = 6,5 (m/s) Vận tốc dòng nước chảy đến chân vòt.
F
B
= πD
2
/4 = 24 (m
2
) Diện tích thuỷ lực của chân vòt.
ω
0
Hệ số dòng theo tại vò trí đặt chân vòt.
∆ Hệ số tính đến ảnh hưởng toàn phần của tốc độ kích thích chiều trục đến
bánh lái và được tính theo công thức sau:

2
B
k 2 k
( )
2
2 1
-
= +D
+ s

= 0,76
Trong đó:
k = 1,3 Hệ số phụ thuộc vào khoảng cách tương đối từ đóa thiết bò đẩy đến mép
trước bánh lái và đường kính của chân vòt.
b. Đặc tính thuỷ động học của bánh lái:
SVTH : TRẦN MẠNH HÙNG
MSSV : 0751070020
20
a
Tâm áp lực
Px
Pt
Tâm quay
P
Pn
Py
x
p
Vs
THIẾT BỊ TÀU GVHD: TS. VŨ NGỌC BÍCH
Trong bảng 11-3 sách STKT-ĐT trang 705 cho ta biết đặc tính của loại bánh lái
NACA có độ dang
l
= 6. Như vậy ta phải tính chuyển từ bánh lái đã cho sang
bánh lái thiết kế
Việc tính toán được thực hiện như sau :
Gọi C
x1
, C
y1

, C
m1
,
1
a
là các số liệu ứng với BL có
6=l
Gọi C
x2
, C
y2
, C
m2
,
2
a
là các số liệu ứng với BL có
2,025=l
Hệ số chuyển đổi :
1
2 1
1 1 1
C
ỉ ư
÷
ç
÷
= - =
ç
÷

ç
÷
ç
p l l
è ø
0,104,
2
2 1
57,3 1 1
C
ỉ ư
÷
ç
÷
= - =
ç
÷
ç
÷
ç
p l l
è ø
5,97
Công thức tính chuyển :
C
x2
= C
x1
+ C
1

.C
2
y1
2
a
=
1
a
+ C
2
.C
y1
C
m2
= C
m1
, C
y2
= C
y1
Việc tính chuyển được thực hiện theo bảng sau:
1 2 3 4 5 6 7 8 9
α
1
(
o
) C
y1
C
x1

C
m1
C
y1
2
C
1
.C
y1
2
C
x2
=
(3) + (6)
C
2
.C
y1
α
2
=
(1) + (8)
0 0 0.015 0 0 0.000 0.0150 0.000 0.00
4 0.3 0.018 0.075 0.09 0.009 0.0274 1.790 5.79
8 0.61 0.036 0.15 0.372 0.039 0.0747 3.640 11.64
12 0.89 0.06 0.22 0.792 0.082 0.1425 5.311 17.31
16 1.14 0.098 0.3 1.300 0.135 0.2333 6.803 22.80
20 1.42 0.141 0.36 2.016 0.210 0.3510 8.473 28.47
22.5
1.5 0.2 0.375 2.25 0.234 0.434 8.951 31.45

24
1.3 0.24 0.375 1.69 0.176 0.416 7.757 31.76
SVTH : TRẦN MẠNH HÙNG
MSSV : 0751070020
21
THIẾT BỊ TÀU GVHD: TS. VŨ NGỌC BÍCH
Biểu đồ C
x
, C
y
, C
m
ứng với
2,025=l
SVTH : TRẦN MẠNH HÙNG
MSSV : 0751070020
22
THIẾT BỊ TÀU GVHD: TS. VŨ NGỌC BÍCH
Lực thuỷ động và mômen thuỷ động tác dụng lên bánh lái.
Đại lượng tính Đ.vò Giá trò tính theo góc bẻ lái
0.00 5.79 11.64 17.31 22.80 28.47 31.45
31.76
C
x2
-
0.01
5
0.0274 0.0747 0.1425 0.2333 0.3510 0.4343
0.416
C

y2
- 0 0.3 0.61 0.89 1.14 1.42 1.5
1.3
Cosα - 1 0.995 0.979 0.955 0.922 0.879 0.853
0.850
Sinα - 0 0.101 0.202 0.297 0.387 0.477 0.522
0.526
C
y2
.cosα
p
- 0 0.298 0.597 0.850 1.051 1.248 1.28
1.106
C
x2
.sinα
p
- 0 0.003 0.015 0.042 0.090 0.167 0.227
0.219
C
n2
= (5) + (6) - 0 0.301 0.613 0.892 1.141 1.416 1.506
1.324
2 2
x2 y2
C C C= +
-
0.01
5
0.301 0.615 0.901 1.164 1.463 1.562

1.365
C
m2
= C
m1
- 0 0.075 0.15 0.22 0.3 0.36 0.375
0.375
C
d2
= C
m2
/C
n2
- 0 0.249 0.245 0.247 0.263 0.254 0.249
0.283
X
p
= C
d2
.b
bl
m 0 0.774 0.762 0.767 0.817 0.791 0.774
0.881
Vò trí đặt trục Chọn vò trí đặt trục tối ưu a = 0,76 m
l = X
p
- a m 0 0.014 0.002 0.007 0.057 0.031 0.0142 0.121
P
n
=0,5.ρ.C

n
.V
2
cp
.F
p
kG 0 25486 51825 75478 96568 119774 127447 112053
P = 0,5.ρ.C.V
2
cp
.F
p
kG 1269 25487 51996 76258 98451 123756 132122 115482
M
σ
= P
n
.l kG.m 0 357 104 528 5504 3713 1810 13558
M
σ
= 1,2M’
σ
kG.m 0 428 125 633 6605 4455 2171
16270
SVTH : TRẦN MẠNH HÙNG
MSSV : 0751070020
23
THIẾT BỊ TÀU GVHD: TS. VŨ NGỌC BÍCH
2.Tính theo Quy Phạm:
Khi tàu chay tiến.

a) Lực tác dụng lên bánh lái:
Lực F
R
tác dụng lên bánh lái khi tàu chạy tiến và lùi được dùng để xác đònh kích
thước của bánh lái và được tính theo công thức sau :
F
R
= 132K
1
K
2
K
3
.A.V
2
= 1030541 (N)
Trong đó :
A : Diện tích bánh lái
V : Tốc độ tàu (Hl/h). Nếu tàu chạy tiến có tốc độ nhỏ hơn 10 hl/h thì V được lấy
bằng V
min
= (V + 20)/3 (Hl/h)
K
1
: Hệ số phụ thuộc hệ số hình dạng
l
của bánh lái tính theo công thức sau:
K
1
= (

l
+ 2)/3
l
: Được tính theo công thức sau, nhưng
l
không cần lớn hơn 2
l
= h
2
/A
t
= 1,69
h : Chiều cao trung bình của bánh lái (m)
A
t
: Tổng diện tích bánh lái A(m
2
) &ø phần diện tích trụ lái hoặc giá bánh lái nếu
có, nằm trong phạm vi chiều cao trung bình h của bánh lái.
K
2
: Hệ số phụ thuộc vào kiểu profin của bánh lái (xem bảng 2A/25.1.1) Quy phạm
phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép 2A -Trang 163
K
3
: Hệ số phụ thuộc vào vò trí của bánh lái theo quy đònh :
Với bánh lái nằm ngoài dòng chảy sau chân vòt : 0,80
Với bánh lái nằm trong dòng chảy sau chân vòt : 1,15
Trường hợp khác : 1,00
Dựa vào các điều kiện trên ta có

A = 19,6 m
2
V = 16 hl/h
h = 6,3 m A
t
= 23,48 m
2
l
= 1,69 K
1
= 1,23
K
2
= 1,1 K
3
= 1,15
b) Momen men xoắn tác dụng lên trục lái được tính theo công thức sau
SVTH : TRẦN MẠNH HÙNG
MSSV : 0751070020
24
THIẾT BỊ TÀU GVHD: TS. VŨ NGỌC BÍCH
T
R
= T
R1
+ T
R2
= 136510 (Nm) < T
min
= 310055 (Nm)

Tuy nhiên T
R
không nhỏ hơn T
Rmin
xác đònh theo công thức sau :
1 1 2 2
Rmin R
A b A b
T 0,1F
A
+
=
= 310055 (Nm)
Trong đó :
T
R1
và T
R2
momen xoắn tương ứng với phần
diện tích A
1
và phần diện tích A
2
(Nm)
Được tính theo công thức sau:
T
R1
= F
R1
.r

1
= 209857 (Nm)
T
R2
= F
R2
.r
2
= -73347 (Nm)
Với : F
R1
= F
R.
1
A
A
= 439031 (N)
F
R2
= F
R.
2
A
A
= 591509 (N)
A
1
và A
2
tương ứng với phần diện tích phần trên và phấn dưới của bánh lái (m

2
)
b
1
và b
2
chiều rộng trung bình tương ứng các phần diện tích A
1
và A
2
r
1
và r
2
tưng ứng là khoảng cách từ tâm áp lực của các phần diện tích A
1
và A
2

được tính theo công thức sau:
r
1
= b
1
(
a
- e
1
) = 2,738.(0,25 - 0,0754) = 0,478
r

2
= b
2
(
a
- e
2
) = 3,44.(0,25 - 0,286) = -0,124
e
1
và e
2
tương ứng là hệ số cân bằng ứng với phần diện tích A
1
và A
2

e
1
=
1f
1
A
A
= 0,0754 e
2
=
2f
2
A

A
= 0,286
a
= 0,25 Đối với bánh lái nằm sau kết cấu cố đònh như giá bánh lái.
Khi tàu chạy lùi
F
R
= 132K
1
K
2
K
3
.A.V
2
= 257635 (N)
Với vận tốc tàu lùi V
a
= 0,5V
F
R1
= F
R.
1
A
A
= 147877 (N)
SVTH : TRẦN MẠNH HÙNG
MSSV : 0751070020
25