Thiết kế đạo lưu định hướng xoay cho tàu dịch vụ vùng biển hạn chế cấp III

ĐỒ ÁN THIẾT BỊ TÀU GVHD:Ks.NGUYỄN VĂN CƠNG
ĐỀ TÀI THIẾT KẾ

Thiết Kế Đạo Lưu Đònh Hướng Xoay Cho Tàu Dòch
vụ vùng biển hạn chế cấp III
THÔNG SỐ TÀU
Chiều dài thiết kế Lpp = 38 m
Chiều rộng thiết kế B = 7.38 m
Chiều cao mạn D = 3.77 m
Chiều chìm d = 3.26 m
Hệ số béo Cb = 0.62
Vận tốc v = 11hl/h
SVTH:LƯƠNG NGỌC YÊN LỚP VT07B,MSSV:0751070143
1
ĐỒ ÁN THIẾT BỊ TÀU GVHD:Ks.NGUYỄN VĂN CƠNG
NỘI DUNG THIẾT KẾ
Phần I : GIỚI THIỆU CHUNG
Trong nghành đóng táu thế giới hiện nay, người ta sử dụng rộng rãi các
thiết bò lái xung kích để điều động tàu ở tốc độ nhỏ và ngay tại vò trí đỗ đó là thiết
bò đẩy Vs, bánh lái chủ động, thiết bò phu, đạo lưu đònh hướng xoay. Chúng cho
phép tạo ra lực dạt ngay trên vỏ tàu. Trong số các thiết bò trên thì đạo lưu đònh
hướng xoay được sử dụng rộng rãi hơn với ưu điểm rẻ tiền và sử dụng phổ biến với
tàu hai chân vòt
Đạo lưu đòng hướng xoay là vật thể thoát nước có tiết diện theo chiều dọc là
các prôfin khí động quay mặt lồi về phía chân vòt. Mép trước của prôfin đạo lưu
được làm tròn để tăng diện tích tiết diện cửa vào của đạo lưu.
Tác dụng đặc biệt của đạo lưu đònh hướng xoay so với bánh lái là tạo ra lực thủy
động có tác dụng chống lại sự bẻ lái và tăng lực đẩy của hệ chân vòt – đạo lưu.
Khi chưa có cánh giữ hướng thì mômen xoắùn thủy động M
σ
< 0. Để khắc

phục hiện tượng này thì người ta đặt thêm cánh giữ hướng tại vò trí mặt phẳng đối
xứng phần đuôi sau chân vòt. Cánh giữ hướng là vật thể dạng dạng cánh thẳng
đứng có prôfin thủy động đối xứng có chiều cao bằng đường kính ở cửa ra của đạo
lưu.
Đạo lưu đònh hướng xoay có nhiệm vụ bảo vệ chân vòt và làm tốt hơn sự làm
việc của chân vòt khi tàu làm việc trên sóng. Hiệu suất của đạo lưu phụ thuộc khá
lớn vào sự làm việc của chân vòt. Theo số liệu thống kê đạo lưu có ưu thế hơn hẳn
so với bánh lái. Đạo lưu đònh hướng xoay có thể tăng 50% hiệu suất làm việc ở chế
độ cập bến và 20%-30% ở chế độ khai thác.
SVTH:LƯƠNG NGỌC YÊN LỚP VT07B,MSSV:0751070143
2
ĐỒ ÁN THIẾT BỊ TÀU GVHD:Ks.NGUYỄN VĂN CƠNG
Phần II : TÍNH CHỌN KÍCH THƯỚC C ỦA ĐẠO LƯU
1. Tính toán sức cản của tàu :
Sử dụng phương pháp Papmeil
Phạm vi sử dụng của phương pháp này là:
b
C
=0,35
÷
0,80
114
÷=
B
L
5,35,1
÷=
d
B
Fr<0,9

Thực tế đối với tàu
b
C
=0,62( thỏa)
14,5
38.7
38
==
B
L
(thỏa)
26.2
26.3
38.7
==
d
B
(thỏa)
Fr=
gL
v
=0,119
÷
0,269 (thỏa)
Papmel dựa trên cơ sở thí nghiệm mô hình và thử các loại tàu thực đề ra
phương pháp tính công thức kéo cho tàu sau đây:
1
3
.
.

C
vs
L
V
EPS
ψ
λ
ξ
=
Trong đó :
o V :Thể tích chiếm nước của tàu :
V =
b
C
.LBT = 566.8 (m
3
)
o L :Chiều dài tàu ở đường nước thiết kế L = 38
(m)
o v
s
: Vận tốc giả thuyết(hl/giờ)
o
ξ
: Hệ số phụ thuộc vào số trục chân vòt
ξ
= 1.05
o λ :Hệ số được tính theo công thức sau :

814.0

100
3.07.0
=+=
L
λ
o ψ : Hệ số thon của tàu :

2.110
==Ψ
b
C
L
B
o B : Chiều rộng của tàu B = 7.38 (m)
o
b
C
: Hệ số thể tích chiếm nước
b
C
= 0.62
o Hệ số C
p
được xác đònh từ đồ thò phụ thuộc vào thông số v
’
s
được
tính như sau:

L
vv
ss
Ψ
=
'
=0.18*
s
v
SVTH:LƯƠNG NGỌC YÊN LỚP VT07B,MSSV:0751070143
3
ĐỒ ÁN THIẾT BỊ TÀU GVHD:Ks.NGUYỄN VĂN CƠNG
Ta lập bảng sau đây:
Ký hiệu & công thức Đơn vò Kết quả

s
v
HL/h 9 10 11 12 13
v m/s 4.63 5.15 5.66 6.18 6.69
HL/h 1.60 1.78 1.95 2.13 2.31
C
1
, từ đồ thò - 86 85 79 77 72
EPS PS 260 432 640 710 832
R=75EPS/v KG 2755 3441 4480 5470 6866
ĐỒ THỊ SỨC CẢN
Lựa chọn đạo lưu và dạng prôfin của đạo lưu thiết kế:
Như đã nói ở phần giới thiệu chung thì ta chọn đạo lưu đònh hướng xoay có
cánh giữ hướng . Dạng prôfin của đạo lưu thiết kế thì với tàu đánh bắt cá ta chọn
đạo lưu N

0
19a, số liệu ở bảng 1-12 STTB T1.
2. Thiết kế chân vòt Kaplan trong ống đạo lưu N
0
19A :
SVTH:LƯƠNG NGỌC YÊN LỚP VT07B,MSSV:0751070143
4
L
vv
S
1
'
ψ
=
ĐỒ ÁN THIẾT BỊ TÀU GVHD:Ks.NGUYỄN VĂN CƠNG
-Các hệ số dòng theo w và hệ số lực hút t áp dụng cho chân vòt khơng ở trong ống
đạo lưu
Hệ số dòng theo
w = -0.2 + 0.55*Cb=0.141 Tàu 2 chân vòt
Hệ số lực hút :
t=(0.5-0.7)*w=(0.0705-0.0987)
Chọn t =0.08
-Các hệ số dòng theo w
,
và hệ số lực hút t
,
khi áp dụng cho chân vòt trong ống
được tính theo công thức sau:
w
,

= (1.1-1.2)w =(0.1551-0.1692)
chọn w’=0.16
t
,
= t=0.08
- Từ đồ thò sức cản , với vận tốc 11 hl/h
EPS =320 (PS)
R =2240 (kG)
- Lực đẩy cần thiết của chân vòt:
2345(kG)=5368 Đơn vị Anh.
- Công suất đẩy:
152(HP)
- Công suất đẩy cho nước mặn:
-Cơng suất kéo:
-Cơng suất hữu ích của động cơ:
02.1
=
k
η
: Hiệu suất thân tàu
97.0
=
t
η
: Hệ số đường trục
97.0
=
h
η
: Hệ số hộp số

64.0
=
P
η
:Hiệu suất của chân vịt
=> Ta chọn máy hãng Matsui Diesel có modem là:MA29GSC-29
Ne=515 (HP)
n= 290vòng/phút
Chân vòt được chọn thuộc họ Kaplan, 4 cánh, nằm trong ống 19a
SVTH:LƯƠNG NGỌC YÊN LỚP VT07B,MSSV:0751070143
5
1
R
T
t
= =
−
'
.
327.3
p
T
T v
N
= =
)(315
76
75*
0
HP

EPS
N
==
)(148
1025
1000
*
'
0
HPNN
T
==
)(512
0
HP
N
N
kPth
e
==
ηηηη
ĐỒ ÁN THIẾT BỊ TÀU GVHD:Ks.NGUYỄN VĂN CƠNG
Với tốc độ 11 hl/h ta có R =2240 kg.
Ne= 515 HP
n= 290 vòng/phút
Do tổn thất công suất vì điều kiện môi trường, hộp số và tính đến hiệu suất đường
trục, công suất dẫn đến trục chân vòt sẻ là.
P
D
= BHP

h
η
η
t
η
mt
= 515 x 0.97 x 0.97 x 0.96 = 465 HP
η
t
= 0.96 : hiệu suất làm việc của trục chân vòt
h
η
= 0.97: hiệu suất hộp số
η
mt
= 0.97:hiệu suất môi trường. Đây là hiệu suất làm việc của máy bò giảm
so với thiết kế do máy làm việc khác với môi trường thiết kế.
Vòng quay chân vòt tàu nhận khoảng 98% đến 99% tần suất quay đònh mức.
n =0.98 x 290 = 230v/ph = 3.84v/s
Vận tốc tiến của chân vòt khi kéo :
v
a
= v
s
(1 – w’) =9.24 ( hl / h )
v
p
= 0.5147 v
a
(m/s)

Sử dụng hệ số B
p
để chọn 
opt
, trên đồ thò chân vòt Ka-4.55 và Ka-4.70 theo "Sổ
tay kỹ thuật đóng tàu thủy – Tập 1" / trang 621,622 .
-Hệ số Bp:
a
D
a
P
v
P
v
n
B
2
60
=
Bảng 1:
TT Ký hiệu & Công thức
Đơn
vò
Kết quả (Ka-4.55)
1 v
s
(hl / h) 9 10 11 12 13
2 v
a
(hl / h) 7.54 8.38 9.22 10.05 10.89

3 B
p
- 25.90 19.90 15.68 12.62 13.20
4 
opt
- đọc từ đồ thò - 180 165 140 130 125
5  = 0.98
opt
- 176 148.50 126.00 117.00 112.50
6 H / D - đọc từ đồ thò - 1.10 1.18 1.30 1.36 1.39
7 D = 0.3048v
a
 / N (m) 1.76 1.65 1.54 1.56 1.62
8 H
s
(m) 1.98 2.04 2.09 2.08 2.05
9 A
e
/ A
0
- 0.30 0.38 0.42 0.41 0.32
Bảng 2:
TT Ký hiệu & Công thức
Đơn
vò
Kết quả (Ka-4.70)
1 v
s
(hl / h) 9 10 11 12 13
2 v

a
(hl / h) 7.54 8.38 9.22 10.05 10.89
3 B
p
- 25.90 19.90 15.68 12.62 10.33
SVTH:LƯƠNG NGỌC YÊN LỚP VT07B,MSSV:0751070143
6
ĐỒ ÁN THIẾT BỊ TÀU GVHD:Ks.NGUYỄN VĂN CƠNG
4 
opt
- đọc từ đồ thò - 175 152 136 123 121
5  = 0.98
opt
- 171.50 136.80 122.40 110.70 108.90
6 H / D - đọc từ đồ thò - 1.13 1.21 1.34 1.38 1.39
7 D = 0.3048V
a
 / N (m) 1.71 1.52 1.5 1.47 1.57
8 H
s
(m) 1.15 1.34 1.37 1.39 1.29
9 A
e
/ A
0
- 0.42 0.43 0.44 0.45 0.31
Để tránh sủi bọt cho cánh, tỷ lệ diện tích mặt đóa chân vòt cần lớn hơn giá trò tính
theo công thức sau đây :
Trong đó :
+ P

D
- Công suất dẫn đến trục chân vòt (PS)
+ D – Đường kính chân vòt (m)
+ n – Số vòng quay của trục chân vòt (v/s)
+ H
S
– Chiều chìm trục chân vòt (m)
+ γ = 1025 – Trọng lượng riêng của nước (kG/m
3
)
+ p
a
= 10330 (kG/m
2
) – p suất khí quyển
+ p
d
= 240 (kG/m
2
) - p suất hơi bão hòa
Ta thấy chân vòt Ka-4.70 giá trò A
e
/A
0 tương
ứng với gần tỷ lệ mặt đóa 0.70 hơn so
với chân vòt Ka-4.55. Vậy ta chọn chân vòt Ka-4.70, đường kính D=1.5 (m)
Momen quay:
==
n
P

Q
D
π
2
75.
966 (kG.m)
TT Ký hiệu & Công thức
Đơn
vò
Kết quả
1 V
s
(hl / h) 9 10 11 12 13
2 V
p
(m / s) 3.88 4.31 4.74 5.17 5.61
3 H / D - Bảng 2 - 1.13 1.21 1.34 1.38 1.39
4 D - Bảng 2 (m) 1.71 1.52 1.50 1.47 1.57
5 J = V
p
/ (n.D) - 0.59 0.74 0.82 0.91 0.93
6 K
T
- đọc từ đồ thò -
0.175 0.171 0.165 0.161 0.15
7 K
Tn
- đọc từ đồ thò -
0.032 0.028 0.024 0.018 0.014
8 K

Q
- đọc từ đồ thò -
0.016 0.0134 0.012 0.011 0.01
9 K
T*
= K
T
- 0.3K
Tn
- 0.17 0.16 0.16 0.16 0.15
SVTH:LƯƠNG NGỌC YÊN LỚP VT07B,MSSV:0751070143
7
)..4,0.(.
*245
3
0
γγ
DpHpDn
P
A
A
dSa
De
−−+
=
ĐỒ ÁN THIẾT BỊ TÀU GVHD:Ks.NGUYỄN VĂN CƠNG
12 Z
0
= T
E

- R (kG) 2771 3878 3550 3316 1631
Với  = 104.38 ( kg.s
2
/m
4
) ) : mật độ chất lỏng
Ta thấy giá trò n = 4.36 (v/s) trong Bảng 3 ứng với V
s
= 11hl/h xấp xỉ bằng tần
suất quay chân vòt đã tính n =3.84(v/s) dựa vào số vòng quay của máy, nên ta có:
v
s
= 11 (hl/h) H
s
= 1.36 (m)
v
a
= 9.22 (hl/h) R = 4480 (kg)
v
p
= 4.74 (m/s) T
E
= 8030 (kg)
H / D = 1.34 Z
0
= 3550 (kg)
D = 1.5 (m)
3. Xác đònh các thông số kỹ thuật của đạo lưu :
Chọn dạng prôfin của đạo lưu thiết kế N
0

19a, số liệu ở bảng 1-12 STTB T1.
Đường kính trong nhỏ nhất D
H
(m):
D
H
= D
cv
+ 2∆ = 1500 + 2*15 = 1530 mm.
D
H
≤ 1.02 D
cv
= 1530 mm.
D
cv
: Đường kính chân vòt trong đạo lưu
∆ khe hở nhỏ nhất giữa chân vòt và đạo lưu, ∆ ≤ 15mm
∆ = (0.01 -0.005)D
cv
= (15– 7.5) mm , ta chọn ∆ = 15 mm
Vậy chọn đường kính nhỏ nhất của đạo lưu : D
H
= 1530 mm.
Chiều dài tương đối của đạo lưu :
-Thông thường chiều dài tương đối của đạo lưu có ảnh hưởng rất lớn đến các thông số lượn
vòng như: tốc độ lượn vòng, bán kính lượn vòng
-Theo hồ sơ phân tích các mô hình thử thì người ta nhận thấy rằng chất lượng hàng hải
của tàu nhận được lớn nhất khi :
H

l


= 0,55 ÷ 0,95
-Vì là tàu dòch vụ nên ta chọn đạo lưu ống số N°19a nên chọn
H
l
= 0.8
Chiều dài của đạo lưu : l
H
(m)

)(12251530*8.0* mmDll
D
l
l
HHH
H
H
H
===⇒=
Hệ số cửa ra của đạo lưu:
H
β
- Thông thường lấy
H
β
=1.1÷1.15 thì khi đó sẽ tạo được góc côn trung bình từ 8
0
÷

9
0
ở phần đuôi đạo lưu do đó sẽ đảm bảo được dòng chảy vòng ở phần đuôi tàu khi
tàu chạy tiến.
- Tuy nhiên do bề mặt phía trong của đạo lưu có độ nhám tương đốinên nó tạo ra
sự phá hoại dòng bao, vì vậy để loại bỏ hiện tượng này người ta lấy
H
β
= 1.12
Đường kính cửa ra của đạo lưu: D’’
r
(m)
Ta có:
(mm
2
) : Diện tích cửa ra của đạo lưu
SVTH:LƯƠNG NGỌC YÊN LỚP VT07B,MSSV:0751070143
8
4
''.
2
r
r
D
A
π
=
2
2
''

H
r
H
V
H
D
D
A
A
==
β
ĐỒ ÁN THIẾT BỊ TÀU GVHD:Ks.NGUYỄN VĂN CƠNG

4
.
2
H
H
D
A
π
=
(mm2) : Diện tích mặt cắt của đạo lưu tại mặt phẳng chân vòt

H
D
:Đường kính trong nhỏ nhất tại mặt phẳng chân vòt
rD ''
:Đường kính cửa ra của đạo lưu
)(162012.1*1530.'' mmDD

HHr
===
β
Hệ số cửa vào của đạo lưu:
H
α

- Để nhận được lực đẩy lớn nhất của chân vòt ở chế độ đònh mức và sử dụng hết
công suất máy của động cơ
H
α
nên lấy phụ thuộc vào hệ số tải của chân vòt
B
σ

H
α
=1.3 ÷ 1.5 ⇒ Chọn
H
α
= 1.35
Đường kính cửa vào của đạo lưu: D’
v
(m)
Ta có:
(mm
2
) : Diện tích cửa vào của đạo lưu
(mm2) : Diện tích mặt cắt của đạo lưu tại mặt phẳng chân vòt

H
D
:Đường kính trong nhỏ nhất tại mặt phẳng chân vòt

v
D'
:Đường kính cửa vào của đạo lưu

)(177835.1*1530.' mmDvD
HH
===
α
Vò trí đặt trục đạo lưu: x
δ
(m)
- Ta lựa chọn x
δ
theo khoảng cách tương đối từ vò trí đặt trục đạo lưu tới cửa vào
của đạo lưu
δ
x

H
l
x
x
δ
δ
=
- Với đạo lưu có cánh giữ hướng

δ
x
=0.43 ÷ 0.44 thì mômen thủy động trên trục
đạo lưu khi tàu chạy tiến và chạy lùi xấp xỉ nhau . Chọn
δ
x
= 0.44
- Vậy ta có : x
δ
=
δ
x
*l
H
=0.44*1225 = 540 mm
Chiều dày tương đối của đạo lưu :
δ
Chiều dày tương đối đạo lưu thay đổi trong giới hạn rộng. Để đảm bảo độ bền cho
đạo lưu thường lấy

)13.012.0(
÷==
H
b
δ
δ
chọn
125,0
==
H

b
δ
δ
Kích thước của cánh giữ hướng :
- Bằng việc thử mô hình đạo lưu đònh hướng xoay , kích thước của cánh giữ
hướng không ảnh hưởng đến bán kính lượn vòng. Cánh giữ hướng có tác dụng lực
dạt trên cánh giữ hướng sẽ tạo ra mômen thủy động dương cân bằng mômen thủy
động âm. Khi tàu chạy tiến , làm tăng tính ăn lái của đạo lưu. Trong khi thử
SVTH:LƯƠNG NGỌC YÊN LỚP VT07B,MSSV:0751070143
9
4
'.
2
v
v
D
A
π
=
4
.
2
H
H
D
A
π
=
2
2

'
H
v
H
r
H
D
D
A
A
==
α
ĐỒ ÁN THIẾT BỊ TÀU GVHD:Ks.NGUYỄN VĂN CƠNG
nghiệm các tàu được trang bò đạo lưu có cánh giữ hướng , người ta thấy rằng nếu
tàu chuyển động trên tuyến thẳng thì phải bẻ lái tàu 10÷15 lần/fút với đạo lưu
không có cánh giữ hướng và 1÷2 lần /fút với đạo lưu có cánh giữ hướng.
- Chiều cao cánh giữ hướng : h
c
= D”
r
= 1620 mm.
- Chiều rộng cánh giữ hướng :b
c
= (0.55÷0.65)l
H
=(673.75÷796.25) . Chọn chiều
rộng cánh là 750 mm.
- Độ dang của cánh giữ hướng :
16.2
750

1620
===
c
c
b
h
λ
- Chiều dày tương đối của prôfin cánh giữ hướng :
%15
=
t

c
b
t
t
max
=
=0.15 ⇒ t
max
= 0.15* 750 = 112.5 mm.
Khoảng cách từ mép trước của cánh giữ hướng đến trục quay của đạo lưu :
mmlaa
D
l
a
a
H
cv
H

)5.22025.110(*
)18.009.0()12.006.0(
÷==⇒
÷=÷==
Ta chọn a = 180 (mm)
Khe hở nhỏ nhất giữa mũ thoát nước chân vòt và mũ thoát nước của bắp chuối
thoát nước :
e = ( 50 ÷60) mm. Ta chọn e = 55 (mm)
Phần III : TÍNH LỰC VÀ MOMEN THỦY ĐỘNG
SVTH:LƯƠNG NGỌC YÊN LỚP VT07B,MSSV:0751070143
10
ĐỒ ÁN THIẾT BỊ TÀU GVHD:Ks.NGUYỄN VĂN CƠNG
1. Xác đònh loại prôfin của đạo lưu :
Với tàu dòch vụ ta chọn đạo lưu ống số N°19a, Số liệu trong bảng 1-12 sổ tay thiết bò
tàu thủy tập I, có các thông số :
- Chiều dài của đạo lưu
)(1225 mml
H
=
- Đường kính trong nhỏ nhất của đạo lưu D
H
= 1530 (mm)
- Đường kính cửa vào đạo lưu D’
v
= 1778 (mm)
- Đường kính cửa ra đạo lưu D”
r
= 1620 (mm)
- Khoảng cách từ mép trước của đạo lưu tới trục quay của đạo lưu
)(540*44.0 mmlx

H
==
δ

- Chiều dày tương đối của đạo lưu :
δ
=0.125
- Bán kính lượn phần mũi và phần đuôi của đạo lưu có thể tính
: R
H
= 0.03.D
H
/2 = 22.95mm. chọn 23mm
R
B
= 0.015D
H
/ 2 = 11.475mm. chọn 12mm
Bảng xác đònh tung độ đạo lưu N
0
19a :
x/l
H
0 1.25 2.50 5 7.50 10 15 20 25
(%) 0 15 31 61 92 123 184 245 306
y
i
/l
H
18.25 14.66 12.80 10.87 8.00 6.34 3.87 2.17 1.10

(%) 224 180 157 133 98 78 47 27 13
y
u
/l
H
_ 20.72 21.07 20.80
0 0 0 0 0
(%) _ 254 258 255
0 0 0 0 0

x/l
H
30 40 50 60 70 80 90 95 100
(%) 368 490 613 735 858 980 1103 1164 1225
y
i
/l
H
0.48
0 0 0
0.29 0.82 1.45 1.86 2.36
(%) 6
0 0 0
4 10 18 23 29
y
u
/l
H
0 0 0 0 0 0 0 0
6.36

(%)
0 0 0 0 0 0 0 0
78
TÍNH THEO LÝ THUYẾT
SVTH:LƯƠNG NGỌC YÊN LỚP VT07B,MSSV:0751070143
11
ĐỒ ÁN THIẾT BỊ TÀU GVHD:Ks.NGUYỄN VĂN CƠNG
A. Tính cho tàu chạy tiến :
1.Xác đònh hệ số tải của chân vòt và hệ số tốc độ kích thích chiều trục của
chân vòt trong ống đạo lưu:
Tính vận tốc dòng nước chảy tới chân vòt :
v
e
= 0.515V
s
( 1-w ) = 4.76 m/s.
v
s
: vận tốc chạy tiến của tàu và lấy = 11 HL/h.
w =w’=0.16 hệ số dòng theo có kể đến ảnh hưởng của đạo lưu
Hệ số tải của chân vòt trong ống đạo lưu :

cve
B
B
FV
P
2
2
1

ρ
σ
=
= 4
ρ = 104.5 kg.s
2
/m
4
là mật độ của nước biển.
P
B
: lực đẩy toàn phần của chân vòt trong ống đạo lưu
)(8729
08.01
8030
1
kG
t
P
P
e
B
=
−
=
−
=

Với P
e

= T
e
= 8030 (kG) : lực đẩy có ích của hệ thống chân vòt - đạo lưu.
t =t’=0.08: hệ số dòng hút của tàu biển có ảnh hưởng của đạo lưu.
F
cv
=
2
2
84.1
4
m
D
=
π
Hệ số tải của chân vòt trong ống đạo lưu:
06.1
7.21
4
1
=
+
=
−
=
H
B
cv
t
σ

σ

kG
t
P
P
H
B
cv
2360
7.21
8729
1
=
+
=
−
=
+ t
H
được tra trong hình 1.27 STTB T1 với α
H
= 1.35 và σ
B
= 4 thì t
H
= -2.7
 Hệ số tốc độ kích thích chiều trục :a

22.0)106.11(

2
1
)11(
2
1
=−+=−+=
cv
a
σ
2. Xác đònh lực thủy động và mômen thủy động trên hệ đạo lưu – cánh giữ
hướng:
a.Tính lực và momen thủy động trên đạo lưu
Lực và momen thủy động của đạo lưu khi ta bẻ lái một góc α
p
dựa vào hệ số
không thứ nguyên C
xm ,
C
yH
, C
mH
được tra trong hình 1-23 STTB T1 các hệ số này
phụ thuộc vào góc bẻ lái α
p
và hệ số a. Việc tính toán được thực hiện dưới bảng
sau:
Bảng 1
TT Đại lượng tính Đơn vò Góc bẻ lái (độ)
SVTH:LƯƠNG NGỌC YÊN LỚP VT07B,MSSV:0751070143
12

ĐỒ ÁN THIẾT BỊ TÀU GVHD:Ks.NGUYỄN VĂN CƠNG
5 10 15 20 25 30 35
1 C
xH
(tính gần đúng) - -0.03 -0.01 0.01 0.11 0.25 0.40 0.58
2 C
yH
(tính gần đúng) - 0.18 0.31 0.45 0.58 0.67 0.81 0.92
3 C
mH
(tính gần đúng) - 0.04 0.08 0.12 0.15 0.13 0.11 0.94
4 C
nH
= C
yH
.cosa
p
+
C
xH
.sina
p
+ Với S
H
:Diện tích sử dụng bề mặt có hiệu quả của đạo lưu.

HTBSH
lDKS ...
π
=

= 0.85*1.699*3.14*1.225 = 5.56 (m
2
)
+ K
S
= 0.85: là hệ số biểu thò giữa bề mặt sử dụng thực tế của đạo lưu so với toàn
bộ bề mặt tính toán .
+ D
TB

2
17781620
2
'''
+
=
+
vv
DD
= 1699 mm : đường kính trung bình của đạo lưu .
Với:
P
nH
: lực pháp tuyến.
M
σ
H
: mômen thủy động.
b.Tính lực và momen thủy động trên cánh giữ hướng .
Với cánh giữ hướng cố đònh, khi bẻ lái một góc α

p
thì góc lệch giữa phương của
cánh giữ hướng và mặt phẳng đối xứng là ∆α = α
p
- α
c
Góc nghiêng của dòng nước chảy ra sau đạo lưu .
2
2
0
..
.
.3.57
SHH
HTB
yHc
vD
lD
C
β
α
=

Tốc độ của dòng nước chảy ra từ đạo lưu .
)/(93.11
12.1
4*2
1
2
1

1
2
1
2
1
smv
H
B
S
=








++=








++=
β
σ

Tốc độ của dòng nước đến cánh giữ hướng.

./18.993.1*76.4. smvvv
sec
===
:
v
e
: là tốc độ của dòng nước chảy đến chân vòt
Khoảng cách từ tâm áp lực thủy động đến mép trước cánh giữ hướng.
x
pc
= C
dc
.b
c
:
C
dc
: là hệ số tâm áp lực thủy động trên cánh giữ hướng
b
c
: là chiều rộng của cánh giữ hướng
+Lực tác dụng lên cánh giữ hướng gồm có
SVTH:LƯƠNG NGỌC YÊN LỚP VT07B,MSSV:0751070143
13
ĐỒ ÁN THIẾT BỊ TÀU GVHD:Ks.NGUYỄN VĂN CƠNG
+Lực cản: P
xr
= 1/2.ρ.C

xr
.V
r
2
.F
r
P
yr
= 1/2.ρ.C
yr
.V
r
2
.F
r
+Lực pháp tuyến
P
nr
= 1/2.ρ.C
nr
.V
r
2
.S
r
Với :F
r
: diện tích tiết diện của cánh giữ hướng.
F
r

= h
c
.b
c
=1.225 m
2

+Hệ số Cnr:
C
nr
= C
yr
.Cosα
p
+ C
xr
.Sinα
p

+ Moment tác dụng lên cánh giữ hướng:
M
σ
r
= P
nr
.l = P
nr
.(x
pr
+a) (kG/m)

Với: x
pr
Khoảng cách từ tâm áp lực thuỷ động trên cánh giữ hướng đến mép
trước cánh giữ hướng
+Các hệ số Cxr, Cyr xác đònh theo chiều dày tương đối, độ dang bánh lái λ
C
và ∆α.
Ta có : λ
C
= h
c
/b
c
=1620/750=2.16 độ giang của cánh giữ hướng
+ Với độ giang này thì các hệ số không tra theo đồ thò mà tính chuyển theo giá trò
độ giang bánh lái λ =6
Các hệ số thủy động lực của prôfin đối xứng NACA 0015 ứng với λ
1
= 6 được tra
trong Bảng 11-3 / Sổ tay kỹ thuật đóng tàu thủy - tập 1 / trang 705 :
a(rad) 0.069 0.138 0.207 0.276 0.345 0.414 0.483
C
x1
0.300 0.610 0.910 1.190 1.400 1.200 0.900
C
y1
0.018 0.015 0.010 0.019 0.037 0.059 0.098
C
m1
0.075 0.150 0.225 0.300 0.360 0.360 0.335

C
xc
0.30 0.61 0.91 1.19 1.40 1.20 0.90
C
yc
0.018 0.015 0.010 0.019 0.037 0.059 0.098
C
mc
0.08 0.15 0.23 0.30 0.36 0.36 0.34
Ta có bảng tính lực và mômen thủy động tác dụng lên cánh giữ hướng như sau
Bảng 2:
TT Đại lượng tính Đơn vò Góc bẻ lái (độ)
SVTH:LƯƠNG NGỌC YÊN LỚP VT07B,MSSV:0751070143
14
ĐỒ ÁN THIẾT BỊ TÀU GVHD:Ks.NGUYỄN VĂN CƠNG
5 10 15 20 25 30 35
1 C
yH
(Bảng 1) - 0.21 0.42 0.63 0.84 1.05 1.26 1.47
2 
c
(độ) 1.04 2.09 3.13 4.17 5.22 6.26 7.30
3  = 
p
- 
c
(độ) 3.96 7.91 11.87 15.83 19.78 23.74 27.70
4 C
xc
( tính chuyển ) - 0.30 0.61 0.91 1.19 1.40 1.20 0.90

5 C
yc
( tính chuyển ) - 0.02 0.02 0.01 0.02 0.04 0.06 0.10
C
mc
( tính chuyển ) - 0.08 0.15 0.23 0.30 0.36 0.36 0.34
6 C
nc
=C
xc
.sin +
C
yc
.cos
7 C
dc
= C
mc
/ C
nc
- 1.94 1.52 1.14 0.88 0.71 0.67 0.66
8 l = C
dc
.b
c
+a (m) 1.64 1.32 1.04 0.84 0.71 0.68 0.68
13 M

c
= P

nc
.l (kG.m) 337 695 1089 1529 1928 1955 1825
c.Tính lực và momen thủy động trên hệ đạo lưu – cánh giữ hướng:
Bảng 3:
TT Đại lượng tính Đơn vò Góc bẻ lái (độ)
5 10 15 20 25 30 35
1 P
nH
(Bảng 1) (kG) 1153 1982 2854 3803 4654 5885 7091
2 M

H
(Bảng 1) (kG.m) 320 640 960 1200 1040 880 7517
3 P
nc
(Bảng 2) (kG) 206 527 1050 1828 2712 2864 2695
4 M

c
(Bảng 2) (kG.m) 337 695 1089 1529 1928 1955 1825
5 P
n
=P
nH
+ P
nc
(kG) 1359 2509 3904 5631 7366 8749 9786
6 (kG.m) 657 1335 2049 2729 2968 2835 9342
7 M


= 1,3 M'

(kG.m) 854 1735 2663 3547 3858 3686 12144
(N.m) 8370 17004 26102 34764 37810
36121
119014
=>P
n max
=9786 (kG)
M

max
=12144 (kG.m)
B. Tính cho tàu chạy lùi :
1.Xác đònh hệ số tải của chân vòt và hệ số tốc độ kích thích chiều trục của
chân vòt trong ống đạo lưu:
SVTH:LƯƠNG NGỌC YÊN LỚP VT07B,MSSV:0751070143
15
S
ec
vvv .
=
ccXCXC
FVCP ...
2
1
2
ρ
=
ceycyc

FVCP ...
2
1
2
ρ
=
cencnc
FVCP ...
2
1
2
ρ
=
H
MMM
c
σσσ
+=
'
ĐỒ ÁN THIẾT BỊ TÀU GVHD:Ks.NGUYỄN VĂN CƠNG
Tốc độ của tàu khi chạy lùi
v
lùi
= (0.7-0.75)vs=(7.7-8.25) hl/h.Chọn v
lùi
=8hl/h
Tính vận tốc dòng nước chảy tới chân vòt :
v
elùi
= 0.515v

lùi
.
ùil
ξ
= 4.53 m/s.
v
s
=11hl/h vận tốc chạy tiến của tàu.
ùil
ξ
=(1.05-1.1) hệ số ảnh hưởng của thân tàu tới bánh lái
Hệ số tải của chân vòt trong ống đạo lưu :

cvelui
B
B
FV
P
2
2
1
ρ
σ
=
= 4.62
ρ = 104.5 kg.s
2
/m
4
là mật độ của nước biển.

P
B
: lực đẩy toàn phần của chân vòt trong ống đạo lưu
)(8729
08.01
8030
1
kG
t
P
P
e
B
=
−
=
−
=

Trong đó: P
e
= T
e
= 8030 (kG) : lực đẩy có ích của hệ thống chân vòt - đạo lưu.
t =t’=0.08: hệ số dòng hút của tàu biển có ảnh hưởng của đạo lưu.
F
cv
=
2
2

76.1
4
m
D
=
π
Hệ số tải của chân vòt trong ống đạo lưu:

55.3
3.01
62.4
1
=
+
=
−
=
H
B
cv
t
σ
σ

kG
t
P
P
H
B

cv
6235
3.01
8729
1
=
+
=
−
=
+ t
H
được tra trong hình 1.27 STTB T1 với α
H
= 1.4 và σ
B
= 4.32 thì t
H
= -0.3
 Hệ số tốc độ kích thích chiều trục :a

57.0)155.31(
2
1
)11(
2
1
=−+=−+=
cv
a

σ
2. Xác đònh lực thủy động và mômen thủy động trên hệ đạo lưu – cánh giữ
hướng:
a.Tính lực và momen thủy động trên đạo lưu
Lực và momen thủy động của đạo lưu khi ta bẻ lái một góc α
p
dựa vào hệ số
không thứ nguyên C
xm ,
C
yH
, C
mH
được tra trong hình 1-23 STTB T1 các hệ số này
phụ thuộc vào góc bẻ lái α
p
và hệ số a. Việc tính toán được thực hiện dưới bảng
sau:

Bảng 1
TT Đại lượng tính Đơn vò Góc bẻ lái (độ)
5 10 15 20 25 30 35
SVTH:LƯƠNG NGỌC YÊN LỚP VT07B,MSSV:0751070143
16
ĐỒ ÁN THIẾT BỊ TÀU GVHD:Ks.NGUYỄN VĂN CƠNG
1 C
xH
(tính gần đúng) - -0.18 -0.15 0.12 0.33 0.52 0.78 1.16
2 C
yH

(tính gần đúng) - 0.27 0.68 0.92 1.24 1.38 1.45 1.49
3 C
mH
(tính gần đúng) - -0.063 -0.13 -0.162 -0.184 -0.208 -0.230 0.220
4 C
nH
= C
yH
.cosa
p
+
C
xH
.sina
p
+ Với S
H
:Diện tích sử dụng bề mặt có hiệu quả của đạo lưu.

HTBSH
lDKS ...
π
=
= 0.85*1.699*3.14*1.225 = 5.56 (m
2
)
+ K
S
= 0.85: là hệ số biểu thò giữa bề mặt sử dụng thực tế của đạo lưu so với toàn
bộ bề mặt tính toán .

+ D
TB

2
16201778
2
'''
+
=
+
rv
DD
= 1699 mm : đường kính trung bình của đạo lưu .
+ P
nH
: lực pháp tuyến.
+ M
σ
H
: mômen thủy động.
b.Tính lực và momen thủy động trên cánh giữ hướng .
+ Với cánh giữ hướng cố đònh, khi bẻ lái một góc α
p
thì góc lệch giữa phương của
cánh giữ hướng và mặt phẳng đối xứng là ∆α = α
p
- α
c
+
2

2
0
..
.
.3.57
SHH
HTB
yHc
VD
lD
C
β
α
=
: là góc nghiêng của dòng nước chảy ra sau đạo lưu .
+
)/(18.21
12.1
62.4*2
1
12.1
21.1
*
2
1
1
2
1
2
1

'
smv
H
B
H
H
S
=








++=








++=
β
σ
β
β

- là tốc độ của dòng
nước chảy ra từ đạo lưu .
+
'
H
β
là hệ số loe khi tàu chạy lùi và được tính bằng công thức sau :

21.1)135.1(*6.01)1(6.01
'
=−+=−+=
HH
αβ
+
./38.918.2*53.4*95.0.. smvvkv
sec
===
: tốc độ của dòng nước đến cánh giữ
hướng.
k là hệ số tính đến độ lớn của tốc độ kích thích chiều trục k = 0.95
V
e
: là tốc độ của dòng nước chảy đến chân vòt
+ x
pc
= C
dc
.b
c
: khoảng cách từ tâm áp lực thủy động đến mép trước cánh giữ hướng.

+ C
dc
: là hệ số tâm áp lực thủy động trên cánh giữ hướng
+ b
c
: là chiều rộng của cánh giữ hướng
+Lực tác dụng lên cánh giữ hướng gồm có
+Lực cản: P
xr
= 1/2.ρ.C
xr
.V
r
2
.F
r
P
yr
= 1/2.ρ.C
yr
.V
r
2
.F
r
+Lực pháp tuyến
SVTH:LƯƠNG NGỌC YÊN LỚP VT07B,MSSV:0751070143
17
HcnHnH
SVCP ...

2
1
2
ρ
=
HHcmHH
lSVCM .....
2
1
2
ρ
σ
=