Thiết kế trang bị động lực tàu nghề câu đóng theo kinh nghiệm dân gian ở khu vực Khánh Hòa

- 1 -
LỜI NÓI ĐẦU
Ngành khai thác và chế biến thủy sản đã và đang khẳng định vai trò quan
trọng của mình trong sự nghiệp phát triển kinh tế của nước ta. Với lợi thế là một
nước có tiềm năng lớn về biển, nhân dân ta đã có truyền thống lâu đời trong việc chế
tạo và sử dụng tàu thuyền để khai thác nguồn lợi to lớn của đất nước. Vấn đề đặt ra
là làm thế nào có thể khai thác tiềm năng đó một hợp lý nhất nhằm đem lại nguồn thu
nhập lớn nhất cho đất nước. Trước yêu cầu đó đòi hỏi ngành đóng tàu nghề cá phải
phát triển về qui mô cũng như chất lượng và số lượng, trên cơ sở kế thừa những kinh
nghiệm của dân gian, với mong muốn mọi con tàu được đóng mới một cách khoa
học, tàu ra khơi an toàn và mang lại hiệu quả kinh tế cao.
Để giúp sinh viên làm quen với công việc thiết kế, tiếp cận với thực tế để tổng
hợp lại kiến thức, chuẩn bị hành trang cần thiết cho một kỹ sư tương lai. Vì vậy, em
chọn thực hiện đề tài: “Thiết kế trang bị động lực tàu nghề câu đóng theo kinh
nghiệm dân gian ở khu vực Khánh Hòa”.
Đề tài bao gồm các nội dung sau:
Chương 1: Đặt vấn đề
Chương 2: Thiết kế thiết bị năng lượng chính
Chương 3: Thiết kế thiết bị năng lượng phụ
Chương 4: Thiết kế bố trí thiết bị năng lượng trong buồng máy
Trong quá trình thực hiện đề tài, với sự giúp đỡ của các thầy trong khoa cơ
khí, bộ môn tàu thuyền, các cơ quan xí nghiệp sản xuất, các bạn cùng lớp 44TT, và
đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Đình Long, đến nay em đã hoàn
thành đề tài này. Em xin chân thành cảm ơn.
Do nhiều nguyên nhân khác nhau nên đề tài này còn nhiều thiếu sót. Em rất
mong nhận được sự đóng góp ý kiến của các thầy và các bạn để đề tài này được hoàn
thiện hơn.
Nha Trang, ngày 28 tháng 2 năm 2007
Sinh viên thực hiện
Hồ Đức Huy
- 2 -

Chương 1
ĐẶT VẤN ĐỀ
- 3 -
1.1. TỔNG QUAN VỀ NGHỀ CÁ Ở KHU VỰC KHÁNH HÒA
Khánh Hoà tỉnh có bờ biển dài 385 km tính từ mép nước ven đảo trải dài suốt
từ đèo Cả, giáp với Phú Yên, đến tận Cam Ranh, giáp với Ninh Thuận. Là một tỉnh
thuộc vùng Nam Trung Bộ kéo dài từ vĩ độ 11
0
50
’
00
’’
đến vĩ độ 12
0
54
’
00
’’
. Khánh
Hoà còn có một huyện đảo Trường Sa rất giàu tiềm năng. Với một vị trí địa lý thuận
lợi như vậy nên nghề cá ở tỉnh Khánh Hoà rất phát triển, đặc biệt là ở các huyện
Ninh Hoà, Cam Ranh, Vạn Ninh và thành phố Nha Trang có nghề cá phát triển
mạnh. Thấy được tiềm năng đó, tỉnh Khánh Hoà đã và đang chú trọng phát triển
ngành khai thác thuỷ hải sản thành một trong những ngành mũi nhọn của tỉnh và đến
nay Khánh Hoà là một trong những địa phương có đội tàu khai thác tương đối mạnh
trong cả nước.
Theo số liệu thống kê của Chi cục bảo vệ nguồn lợi thuỷ sản Khánh Hoà thì
năm 1995 số lượng tàu thuyền đánh bắt toàn tỉnh có 4010 chiếc với tổng công suất
43668 mã lực với công suất trung bình của mỗi tàu là 10,9 mã lực/tàu, đến cuối năm
2006 là 5702 chiếc với tổng công suất 193766 mã lực với công suất trung bình của

mỗi tàu là 33,9 mã lực /tàu. So với năm 1995 thì số lượng tàu cùng công suất có sự
phát triển đáng kể, điều này đã chứng tỏ xu hướng phát triển của ngành khai thác
thuỷ hải sản của tỉnh hiện nay. Cùng với vốn tự có của ngư dân và nguồn vốn đầu tư
theo chuơng trình khai thác xa bờ, Khánh Hoà có đội tàu khai thác hải sản xa bờ
tương đối mạnh có 441 chiếc có công suất trên 90 mã lực.
Nghề khai thác thủy sản chủ yếu ở khu vực Khánh Hoà là lưới kéo(1135
chiếc), mành, vây(2919 chiếc) chiếm phần lớn số tàu hiện có của tỉnh, nghề câu có
410 chiếc còn lại là nghề khác. Qua đó cho thấy được sự phát triển không đổng đều
giữa các ngành nghề khai thác.
Tuy những năm gần đây tàu thuyền Khánh Hoà có xu hướng vươn ra khơi xa
nhưng số lượng tàu lớn vẫn còn ít, chủ yếu là tàu cỡ nhỏ. Mục tiêu của tỉnh hiện nay
là làm sao phát triển cơ sở hạ tầng, cầu cảng, bến cá dịch vụ hậu cần nghề cá, tăng số
lượng tàu thuyền đánh bắt xa bờ làm sao để cho nghề cá của tỉnh phát triển tương
xứng với tiềm năng của tỉnh.
- 4 -
Bảng tổng hợp thống kê số lượng tàu thuyền của khu vực Khánh Hoà được
giới thiệu như sau:
Bảng 1.1.Bảng thống kê tổng hợp số lượng tàu thuyền của khu vực Khánh Hoà
Địa
phương
Tổng tàu thuyền
(chiếc)
Tổng công suất
(cv)
Phân chia công suất Nghề khai thác
<20
20
<75 75<90 >=90
lưới
kéo

Cản, Cước,
Quét
Diên
Khánh 1 300 1
Ninh Hòa 486 9034.7 289 188 5 101 73
Vạn Ninh 894 19001 496 363 5 12 192 19
Cam Ranh 1361 29318.5 887 428 7 33 97 102
Nha Trang 2960 137111.5 1047 1391 99 395 745 316
Tổng 5702 193766 2719 2370 116 441 1135 510
- 5 -
1.2. GIỚI THIỆU VỀ NGHỀ CÂU Ở KHU VỰC KHÁNH HOÀ
1.2.1. Khái quát về nghề câu
Nghề câu xuất hiện từ rất sớm và phổ biến với nhiều phương thức câu khác
nhau như câu tay, câu cần, câu vàng,… Với nghề câu khơi, ngay từ xa xưa ông cha ta
đã dùng các loại tàu cỡ nhỏ chạy bằng sức gió để đi câu xa bờ. Từ đó, qua quá trình
phát triển, nghề câu có nhiều thay đổi cho phép tàu đi xa hơn, và đạt sản lượng cao
hơn. Nghề câu cá ngừ đại dương được du nhập vào Việt Nam vào những năm cuối
của thế kỷ XX và hiện nay là nghề cung cấp cá xuất khẩu có giá trị và đang phát triển
mạnh ở nước ta.
Nghề câu, đặc biệt là nghề câu cá ngừ đại dương phát triển mạnh ở các tỉnh ven
biển miền Trung và Đông Nam Bộ như: Đà Nẵng, Bình Định, Phú Yên, Khánh Hoà,
Bình Thuận và Vũng Tàu. Tại các tỉnh này đã hình thành được những đội tàu công
suất lớn và ngư trường khai thác chủ yếu ở vùng đảo Trường Sa.
Để tiến hành khai thác tốt cần phải có đầy đủ thông tin về ngư trường, trữ
lượng khai thác mùa vụ, đặc tính mồi của đối tượng khai thác.
Ngư trường cá ngừ của Việt Nam nằm trong Tây bộ Thái Bình Dương, là ngư
trường quan trọng nhất thế giới. Ngư trường khai thác chính của nghề câu cá ngừ đại
dương nằm ở 50 đến 150 độ vĩ Bắc và 110 đến 150 độ kinh Đông.
Hiện nay, ngư trường khai thác chủ yếu của ngư dân nước ta ở vùng biển từ
Thừa Thiên Huế đổ vào trong làn nước sâu từ 100 m trở ra. Ngư trường này nằm ở

- 6 -
phía đông bắc quần đảo Trường Sa, cự ly khoảng 500 km, cách Phan Thiết 750 km
về phía đông.
Mùa vụ khai thác: chia thành mùa chính và mùa phụ. Mùa chính (vụ cá nam)
kéo dài từ tháng 10 đến tháng 3 năm sau. Đầu vụ có thể khai thác ở ngư trường khơi
Quảng Ngãi đến Nha Trang; giữa vụ khai thác từ Nha Trang đến Qui Nhơn; cuối vụ
chủ yếu khai thác ngoài khơi Thuận Hải. Khi sóng gió lớn ở phía bắc thì ngư dân
đánh bắt ở ngư trường Tây Nam Trường Sa. Trong vụ này sản lượng cá mắt to nhiều
hơn cá ngừ vây vàng, chất lượng cá vụ này tốt nhất trong năm và chiếm 70% năng
suất khai thác. Đối với mùa phụ (vụ cá bắc) kéo dài từ tháng 4 đến tháng 9 sản lượng
cá ngừ vây vàng trong vụ này nhiều hơn cá ngừ mắt to, chất lượng cá vụ này kém
hơn vụ trước.
Cá ngừ đại dương thuộc họ cá thu _ ngừ, là loại cá di cư tự do, chúng thường
tập trung từng đàn lớn ở độ sâu phổ biến từ 2.000 đến 4.000 m. Ở nước ta, hiện nay
có khoảng hơn 10 loài cá ngừ đại dương, trong đó có 5 loài có trữ lượng cao, trọng
lượng lớn và có giá trị kinh tế cao là ngừ vây vàng, ngừ vây dài, ngừ vây xanh, ngừ
mắt to, ngừ vằn. Trong đó, hai loài được đánh bắt nhiều nhất ở Việt Nam là ngừ vây
vàng và ngừ vây dài. Hai loại này có trọng lượng lớn, chất lượng thịt thơm ngon,
chắc nên được thị trường rất ưa chuộng. Đối tượng khai thác tập trung chủ yếu: cá
ngừ vằn, cá ngừ vây vàng, cá ngừ mắt to, cá ngừ vây dài, cá ngừ chù, cá ngừ ồ,…
1.2.2.Tình hình phát triển tàu nghề câu ở khu vực Khánh Hoà
Khánh Hòa là một trong những địa phương có nghề câu phát triển ở nước ta.
Toàn tỉnh có 410 chiếc tàu câu chủ yêu tập trung ở thành phố Nha Trang với 359
chiếc, Cam Ranh có 21 chiếc, Vạn Ninh có 7 chiếc, Ninh Hoà có 22 chiếc và Diên
Khánh là 1 chiếc. Tàu câu ở Khánh Hoà chủ yếu là tàu có công suất nhỏ, tàu được
đóng bằng gỗ theo mẫu dân gian, tàu có công suất dưới 90 mã lực chiếm 77%, các
tàu này thường chịu được sóng gió cấp 5 hoặc cấp 6 có trang thiết bị tương đối đơn
sơ (chưa có trang thiết bị hiện đại). Vì vậy mỗi chuyến đi biển thường có thời gian
ngắn, ảnh hưởng đên hiệu quả sản xuất. Ở các tàu này thường được cơ giới hoá tập
trung (nhiều thiết bị được lai từ máy chính trong mọi điều kiện hoạt động của tàu).

- 7 -
Do sự làm việc của thiết bị phụ trong hình thức dẫn động này phụ thuộc vào chế độ
làm việc của động cơ chính, làm giảm hiệu quả của động cơ chính trong những
trường hợp cần thiết.
Bên cạnh đó còn có một số lượng tàu có công suất lớn với trang thiết bị hiện
đại đáp ứng được yêu cầu khai thác trên biển nên thu được hiệu quả cao. Các tàu này
có thể hoạt động trong điều kiện sóng gió cấp 7 hoặc cấp 8, mỗi chuyến đi biển được
kéo dài hơn khoang 30 ngày trên một chuyến đi.
Sự phát triển nghề câu của tỉnh như vậy là chưa tương xứng với tiềm năng to
lớn về biển của tỉnh Khánh Hoà. Vì vậy nếu muốn khai thác tốt tiềm năng đó thì
trong thời gian tới tỉnh Khánh Hoà phải có những chính sách đầu tư đúng đắn nhằm
đưa nghề cá của tỉnh phát triển tương xứng với tiềm năng của mình, góp phần đưa
kinh tế tỉnh nhà ngày càng phát triển.
1.2.3.Tình hình đóng mới và sửa chữa tàu thuyền nghề cá
Hiện nay toàn tỉnh Khánh Hoà có khoảng trên dưới 10 cơ sở đóng và sửa
chữa tàu thuyền lớn nhỏ khác nhau. Tại Nha Trang có 2 cơ sở lớn đó là Công ty đóng
tàu Sông Lô chuyên đóng và sửa chữa tàu composit và Hợp tác xã Song Thuỷ đóng
và sửa chữa tàu cá vỏ gỗ. Hai cơ sở này đang phát triển mạnh tại khu vực duyên hải
miền trung về lĩnh vực đóng và sửa chữa tàu cá, có khả năng đóng mới tàu cá có
chiều dài có thể lớn hơn 20m, công suất có thể trên 350 mã lực. Hiện nay xu hướng
phát triển của hai cơ sở này là đóng tàu du lịch vỏ composit và vỏ gỗ. Ngoài 2 cơ sở
trên còn lại chủ yếu là các cơ sở đóng tàu nhỏ của tư nhân.
Hầu hết các cơ sở đóng tàu này chỉ đóng và sửa chữa những tàu có công suất
nhỏ, chiều dài nhỏ hơn 15m do các thiết bị máy móc đóng và sửa chữa còn thô sơ,
thiếu hệ thống hạ thuỷ tàu. Ngoài ra còn có các cơ sở sản xuất và dịch vụ nhỏ chủ
yếu sản xuất một số tời, chân vịt, hệ thống lưới, máy kéo lưới.
1.3. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI
- Đối tượng nghiên cứu: tàu nghề câu vỏ gỗ ở khu vực Khánh Hoà.
- Phạm vi nghiên cứu: phần trang bị động lực tàu nghề câu vỏ gỗ đóng theo
kinh nghiệm dân gian ở khu vực Khánh Hoà.

- 8 -
- Mục tiêu: lựa chọn tổ hợp thiết bị động lực và trang thiết bị phụ cho tàu
nghề câu.

- 9 -
Chương 2
THIẾT KẾ THIẾT BỊ
NĂNG LƯỢNG CHÍNH
- 10 -
2.1.GIỚI THIỆU VỀ CON TÀU THIẾT KẾ
Các thông số chính của tàu thiết kế:
- Chiều dài lớn nhất: L
max
= 18,4 m
- Chiều dài thiết kế: L
tk
=16,8 m
- Chiều rộng lớn nhất: B
max
= 5,1 m
- Chiều rộng thiết kế: B
tk
= 4,79 m
- Chiều chìm trung bình: T
tb
= 1,85 m
- Chiều cao mạn: H = 2,53 m
- Hệ số thể tích chiếm nước:
δ
= 0,625

- Hệ số diện tích mặt đường nước:
α
= 0,9
- Hệ số đầy mặt cắt ngang:
β
= 0,93
- Lượng chiếm nước: D = 95 T
- Tốc độ hang hải tự do: V = 10 Hl/h
- Biên chế: 12 người
- Thời gian chuyến biển: 25 ngày
- Hoạt động vùng hạn chế: II
- Bố trí buồng máy phía đuôi tàu
- Vật liệu đóng tàu: gỗ
- Vùng hoạt động: ngư trường Khánh Hoà
+Đặc diểm của tàu thiết kế
- Đặc điểm đường hình
Tàu có hình dáng cấu trúc theo mẫu tàu dân gian Khánh Hoà, 1/3 thân tàu
phần mũi có dạng thuỷ động học nhằm giảm sức cản, chuyển dần sang thân trục ở
phần giữa rồi đến dạng xà lan ở phần đuôi, vòm đuôi được nâng cao tạo điều kiện
cho chân vịt hoạt động tốt.
- Bố trí
Buồng máy đặt phía sau tàu. Việc bố trí buồng máy phía sau đuôi có một số
ưu điểm như lợi dụng được diện tích phía sau tàu, giảm được chiều dài hệ trục, giảm
được công tiêu hao trên hệ trục, chăm sóc hệ trục dễ dàng hơn.
- 11 -
Các hầm cá được bố trí từ buồng máy về phía trước mũi tàu.
- Đặc điểm kết cấu của tàu
Khung xương của tàu được kết cấu theo hệ thống ngang, liên kết khung
xương bằng bulông, ván vỏ liên kết với khung xương chủ yếu bằng bulông và đinh
tráng kẽm.

Khung xương chủ yếu làm bằng gỗ nhóm 2, ván vỏ làm bằng gỗ sao.
Các chi tiết của kết cấu được trình bày trong bảng sau:
Tên chi tiết Quy cách (mm x mm)
Ky chính 320x320
Sống mũi 510x510
Ky lái 100x320
Đà ngang đáy 100x200
Cong gian 90x180
Bổ viền 50x195
Bổ chụp 70x380
Trụ cabin 100x200
Ván vỏ δ = 60 , δ = 70
Ván boong δ = 40
Ván vách δ = 40
Ván lót hầm δ = 25
Bố trí chung của tàu nghề câu được giới thiệu trên hình 1.1
- 12 -
2.2.TÍNH SỨC CẢN VỎ TÀU
2.2.1.Chọn phương pháp tính sức cản
Khi tàu chuyển động trong nước với một vận tốc nào đó sẽ xuất hiện lực ma
sát làm cản trở chuyển động của tàu. Ở mỗi giá trị vận tốc khác nhau thì sức cản tàu
cũng có giá trị khác nhau. Do bề mặt thân tàu có hình dạng là những mặt cong phức
tạp nên việc tính toán sức cản rất phức tạp và kết quả thu được chỉ mang tính gần
đúng, vì các công thức tính sức cản là các công thức gần đúng.
Hiện nay có nhiều phương pháp tính sức cản như: phương pháp
Oortsmersena, phương pháp Zvonkov, phương pháp Ayre, phương pháp Neumann,
phương pháp của viện thiết kế Leningrad,… Mỗi phương pháp có một phạm vi ứng
dụng khác nhau. Đối với tàu cá có thể sử dụng các phương pháp như: phương pháp
của viện thiết kế Lêningrad, phương pháp Oortsmersena, phương pháp Võ Văn Trác.
Theo các đơn vị thiết kế thì phương pháp của viện thiết kế Lêningrad phù hợp với

việc tính toán sức cản tàu vỏ gỗ cỡ nhỏ và kết quả thu được tương đối tốt.
Vì vậy trong phạm vi đề tài này tôi chọn phương pháp tính sức cản của viện
thiết kế Lêningrad để tính sức cản cho tàu thiết kế.
2.2.2Tính sức cản vỏ tàu.
Theo phương pháp của viện thiết kế Lêningrad sức sản được tính theo công
thức sau:
R=0,17.
Ω
.V
1.825
+1,45.(24-
B
L
).
δ
5\2
.
2
L
D
.V
4
(kG)
Trong đó:
Ω
_ diện tích bề mặt vỏ tàu dưới nước , m
2

L_ chiều dài thiết kế , m
B_ chiều rộng thiết kế , m

T_ chiều chìm trung bình , m

δ
_hệ số thể tích chiếm nước
Với :
Ω
= L ( 1,36 .T + 1,13.
δ
.B )
= 16,8 ( 1,36.1,85 + 1,13.0,625.4,79 )
= 16,847 m
2
Đặt : A = 0,17.
Ω

- 13 -
C = 1,45.(24 -
B
L
).
δ
5\2
.
2
L
D
= 1,45 (24 -
79,4
8,16
) 0,625

2
5
.
2
8,16
95
C = 3,094
Bảng 2.1. Tính sức cản vỏ tàu
Đồ thị đường cong sức cản được xây dựng trên hình 2.2
2.3.THIẾT KẾ THIẾT BỊ NĂNG LƯỢNG CHÍNH
Nhiệm vụ chủ yếu của việc thiết kế thiết bị năng lượng chính là đi xác định
các thông số kỹ thuật cần thiết của chân vịt, chọn máy chính và thiết kế hệ trục tàu
nhằm đạt được các yêu cầu cho trước về tốc độ và các chế độ hoạt động của tàu, vừa
phát huy tốt nhất công suất máy chính, vừa đảm bảo được các yêu cầu kỹ thuật của
V, Hl/h V, m/s V
1,825
V
4
A. V
1,825
B. V
4
R, kG
1 0,515 0,298 0,070 5,02 0,22 5,235
2 1,03 1,055 1,125 17,77 3,48 21,25
3 1,545 2,212 5,697 37,25 17,63 54,88
4 2,06 3,74 18,01 63,01 55,72 118,73
5 2,575 5.62 43,96 94,68 136,01 230,69
6 3,09 7,84 91,16 132,08 282,05 414,13
7 3,605 10,40 168,89 175,21 522,55 697,76

8 4,12 13,25 288,13 223,22 891,47 1114,69
9 4,635 16,43 461,52 276,79 1427,94 1704,73
10 5,15 19,90 703,44 335,26 2176,44 2511,7
11 5,665 23,69 1029,91 399,11 3186,54 3595,51
- 14 -
tàu, và cũng phải đảm bảo tính kinh tế.
2.3.1.Thiết kế chân vịt để chọn máy chính
Tính toán chân vịt, phân tích để lựa chọn máy chính là bài toán cơ bản trong
quá trình thiết kế thiết bị năng lượng tàu. Ở phần này công suất động cơ chính được
xác định trong quá trình tính toán thủy động chân vịt trên cơ sở sức cản thân tàu
chuyển động trong nước và tốc độ chạy tàu.
Việc tính toán thiết kế chân vịt cho tàu thiết kế được thực hiện theo phương
pháp đồ thị của Papmen. Vì chế độ chạy tàu chủ yếu của tàu câu là di chuyển đi về
cảng và di chuyển thả câu nên phần trang bị động lực được thiết kế theo chế độ hàng
hải tự do.
- Tính toán chân vịt để chọn máy
 Số trục chân vịt
Số trục chân vịt: 1
 Chiều quay trục chân vịt:
Chiều quay trục chân vịt cùng chiều quay kim đồng hồ nhìn từ lái.
 Đường kính chân vịt
Dựa vào các bản vẽ kết cấu của tàu thiết kế ta chọn đường kính chân vịt phù
hợp vòm đuôi của tàu thiết kế: D
max
= 1,3m
D
max
= 1,3 m phù hợp với điều kiện cho phép D
max
= ( 0,70 – 0,80 ) T

đ
,m
 Số cánh chân vịt:
Đa số các tàu đánh cá Khánh Hoà thường dùng chân vịt 3 cánh do đó ta chọn
số cánh chân vịt là 3.
 Hệ số dòng theo:
Hệ số dòng theo chủ yếu phụ thuộc vào hình dáng đuôi tàu và rất khó xác
định được chính xác. Vì vậy giá trị gần đúng của hệ số dòng theo được xác định theo
công thức sau:
ω = 0,77φ – 0,28
Trong đó: φ =
β
δ
=
93,0
625,0
= 0,672
ω= 0,77.0,672 – 0,28 = 0,237
- 15 -
 Hệ số dòng hút t:
Hệ số dòng hút là tỷ số giữa lực hút do chân vịt làm việc sau đuôi tàu sinh ra
và lực đẩy của chân vịt. Giá trị hệ số dòng hút cũng phụ thuộc vào hình dáng đuôi
tàu và rất khó xác định một cách chính xác. Theo công thức Heckscher thì giá trị
dòng hút được xác định như sau:
t = 0.77φ - 0,3= 0,77.0,672 – 0,3 = 0,217
 Tốc độ tịnh tiến của chân vịt trong nước tự do
V
p
= V.(1- ω), m/s
V

p
= 10. ( 1- 0,237) = 7,63 Hl/h = 3,93 m/s
 Lực đẩy của chân vịt
P =
t
R
−
1
Với tốc độ tàu V= 10hl/h có R= 2511 kG
P =
217,01
2511
−
= 3206 kG
 Hiệu suất thân tàu
η
k
=
ω
−
−
1
1 t
=
237,01
217,01
−
−
= 1,026
 Đường kính tối ưu của chân vịt

Đường kính tối ưu của chân vịt được xác định theo công thức sau:
D
tư
=
2
...4,0
8
P
V
P
ρπ
, m
Trong đó:
P_ lực đẩy chân vịt, kG
P = 3206 kG

ρ
_ mật độ nước biển , kGs
2
/m
4

ρ
= 104,5 kGs
2
/m
4

V
p

_ tốc độ chân vịt trong nước tự do, m/s
V
p
=3,93 m/s
- 16 -
D
tư
=
2
93,3.5,104.14,3.4,0
3206.8
= 3,43 m
Do D
tư
> D
max
nên ta chọn D
max
= 1,3 m để tính
 Tỷ số mặt đĩa:
Tỷ số mặt đĩa của chân vịt có giá trị từ (0,30
÷
1,20). Khi tỷ số mặt đĩa tăng
thì hiệu suất chân vịt giảm. Vì vậy để chân vịt có hiệu suất cao nên chọn tỷ số mặt
đĩa nhỏ. Tuy nhiên chân vịt được chọn phải đảm bảo điều kiện về độ bền và không
sủi bọt. Để đảm bảo đủ độ bền và không sủi bọt của cánh chân vịt thì tỷ số mặt đĩa
thiết kế phải lớn hơn max(
'
min
θ

,
''
min
θ
).
Ta có:
'
min
θ
= 0,375
3
2
max
'
.








δ
Z
D
C
.
4
'

10
.Pm
Trong đó: C
'
_ hệ số đặc trưng độ bền chân vịt (chân vịt làm bằng đồng-
mangan).
Chọn C
’
= 0,055
max
δ
_ độ dày tương đối của chân vịt,
max
δ
= (0,08÷ 1,0)
Chọn
max
δ
= 0,08
m
’
_ khả năng quá tải của chân vịt.
Chọn m
’
= 1,11
Vậy
'
min
θ
= 0,375

3
2
08,0
3
.
3,1
06,0






.
4
10
3206.15,1
= 0,33.
Để đảm bảo tránh được hiện tượng sinh bọt khí trên mặt cánh chân vịt thì
t
θ

không được nhỏ hơn trị số
''
min
θ
= 130
ξ
1
P

K
c
.
( )
2
.Dn
cv
Với: p
1
= p
0
– p
bh
= 10330 +
γ
h
s
- p
bh
p
bh
_ áp suất hơi bão hòa, kG/m
2
, tra theo bảng sau:
T
0
C 0 5 10 15 20 25 30 35
p
bh
, kG/m

2
62 69 125 174 238 323 435 573
- 17 -
Chọn p
bh
= 238 kG/m
2
ở 20
0
C
h
s
_ độ chìm của trục chân vịt.
h
s
= T
tb
– 0,54D = 1,85 –0,54.1,3= 1,2 m.
γ
= 1,025 kG/m
3
p
1
= 10330+ 1,025.1,2– 238 = 10093 (kG/m
2
)
K
c
= f(
p

λ
)_ Hệ số đặc trưng bọt khí ở cánh chân vịt
Với n
cv
_ tốc độ quay chân vịt
Chọn sơ bộ n
cv
= 8,33 v/s = 500(v/ph)
p
λ
=
cv
p
nD
V
.
=
33,8.3,1
93,3
= 0,36
Số cánh chân vịt: z =3
Chọn sơ bộ bước xoắn
D
H
= 0,6
Tra đồ thị đặc tính sủi bọt khí của chân vịt ta được K
c
= 0,17
ξ
= (1,3 ÷1,6) hệ số thực nghiệm, chọn

ξ
= 1,45
''
min
θ
= 130.1,45
( )
2
3,1.33,8
10093
17,0
= 0,37
Vậy
tk
θ
≥
max(
'
min
θ
,
''
min
θ
) = ( 0,33 ; 0,37 )
Ta chọn
tk
θ
= 0,50
 Hiệu suất xoáy:

Với nước biển chọn
R
η
= 1
Ta có các thông số:
- Lực đẩy chân vịt: P= 3206 kG
- Tốc độ tiến của chân vịt: V
P
= 3,93 m/s
- Tốc độ tàu ở chế độ hàng hải tự do: V =10 Hl/h
- Hệ số dòng theo:
ω
= 0,217
- Hệ số dòng hút: t = 0,237
- Hiệu suất thân tàu:
K
η
=1,026
- Hiệu xuất xoáy:
R
η
= 1
- Hiệu suất đường trục:
t
η
= 0,97
- 18 -
- Hiệu suất môi trường:
mt
η

= 0,92
- Số cánh chân vịt: z =3
- Tỷ số mặt đĩa thiết kế:
tk
θ
= 0,5
- Hệ số ảnh hưởng thân tàu: a= 1,05
- Hệ số dự trữ: K
dt
= 1,1
Các bước và kết quả tính chân vịt để chọn động cơ được trình bày ở bảng 2.2
Đồ thị chọn máy được thể hiện ở hình 2.3.
Bảng 2.2. Tính chân vịt để chọn máy
stt Đại lượng cần tính Đ/vị Giá trị
1 Tốc độ giả thiết, n
v/ph 360 420 480 540 600 660 720
v/s 6 7 8 9 10 11 12
2 K
n
’
=
4
.
P
n
V
cv
p
ρ
- 0,68 0,63 0,59 0,56 0,53 0,50 0,48

3
p
λ
= f(K
n
’
) Tra đồ thị - 0,40 0,37 0,34 0,32 0,30 0,28 0,27
4
'
p
λ
= a.
p
λ
- 0,42 0,388 0,357 0,336 0,315 0,294 0,284
5 D =
'
.
p
p
n
V
λ
m 1,56 1,45 1,38 1,31 1,25 1,21 1,15
6 K
1
=
42
.. Dn
P

cv
ρ
- 0,144 0,141 0,132 0,128 0,125 0,118 0,11
7
( )
'
1
,
p
Kf
D
H
λ
=
- 0,69 0,67 0,63 0,60 0,56 0,54 0,51
8
( )
'
1
.
pp
Kf
λη
=
- 0,54 0,53 0,52 0,49 0,47 0,45 0,44
9 N
D
=
kp
VR

ηη
..75
.
ML 310 316 322 342 356 373 382
10 N
eycđc
=
mtt
d
N
ηη
.
ML 339 346 352 374 389 407 416
11
N
e
= K
dt
. N
eycđc
ML 372 380 387 411 427 447 457
- 19 -
Để động cơ hoạt động không bị quá tải khi chọn động cơ phải đảm bảo các
điều kiện:
N
e
≥ N
eycđc
.k
dt

+
∑
N
k
, ML
Trong đó:
∑
N
k
_ phần công suất trích ra để lai thiết bị phụ, ML
Tàu thiết kế là tàu câu, bơm thủy phục vụ động cơ thuỷ lực, hoạt động khi ta
thả câu và thu câu, lúc đó tàu chạy chậm nên phần công suất dư của động cơ thường
đủ lai bơm thủy lực nên không cần tính thêm cống suất lai bơm thuỷ lực.
Dựa vào các Catolog động cơ ta có thể chọn các động cơ sau đây làm động cơ
chính cho tàu thiết kế.
+ Động cơ 6KH-STE của hãng YANMAR:
- Công suất định mức: Ne = 460 ML
- Tốc độ quay định mức: n
dm
= 2000 v/ph
- Suất tiêu hao nhiên liệu: 217 (g/kw.h)
- Số xi lanh: i =6
- KhốI lượng khô: G = 1450 kg
- Kích thước LxBxH: 1474,5 x 991 x 1522 mm
- Tỷ số truyền hộp số: 4,59; 4,03; 3,55; 2,55; 2,08; 1,72
- Tốc độ quay chân vịt tương ứng: 436; 496; 563; 784; 962; 1162 v/ph
+ Động cơ UM12PB1TC của hãng ISUZU
- Công suất định mức: Ne = 460 ML
- Tốc độ quay định mức: n
dm

= 2300 v/ph
- Suất tiêu hao nhiên liệu: 170 (g/kw.h)
- Số xi lanh: i =6
- Khối lượng khô: G = 1830 kg
- Kích thước LxBxH: 1999 x 1105 x 1359 mm
- 20 -
- Tỷ số truyền hộp số: 4,48; 4,04
- Tốc độ quay chân vịt tương ứng: 513; 569 v/ph
+ Động cơ M8DC9TI của hãng DAEWOO
- Công suất định mức: Ne = 450 ML
- Tốc độ quay định mức: n
dm
= 2100 v/ph
- Suất tiêu hao nhiên liệu: 167 (g/kw.h)
- Số xi lanh: i =6
- Khối lượng khô: G = 1260 kg
- Kích thước LxBxH: 1823 x 1190 x 1230 mm
- Tỷ số truyền hộp số: 2,12; 2,56; 2,96
- Tốc độ quay chân vịt tương ứng: 990, 820, 709 v/ph
Từ các thông số kỹ thuật của 3 động cơ trên ta phân tích để chọn động cơ:
+ Khối lượng động cơ: trong số 3 động cơ trên động cơ có khối lượng nhỏ
nhất là động cơ M8DC9TI. Sau đó là động cơ 6KH-STE và cuối cùng là động cơ
UM12PB1TC. Do đó nếu ta sử dụng động cơ M8DC9TI thì sẽ tăng được sức chở của
tàu, thuận tiện cho việc lắp đặt và dễ dàng hơn trong việc chế tạo bệ máy.
+ Suất tiêu hao nhiên liệu: Trong 3 động cơ trên thì động cơ M8DC9TI có
suất tiêu hao nhiên liệu nhỏ nhất. Do đó nếu ta sử dụng động cơ M8DC9TI thì sẽ có
chi phí sử dụng thấp nhất.
+ Kích thước của động cơ: Ta thấy động cơ 6KH-STE có kích thước nhỏ
nhất do đó khi lắp đặt thì động cơ 6KH-STE là thuận tiện nhất
+ Dải tỷ số truyền hộp số: Động cơ 6KH-STE có hộp số có tỷ số truyền

lớn nhất nên tốc độ quay chân vịt sẽ nhỏ nhất, mômen quay truyền đến chân vịt lớn.
Qua phân tích 3 động cơ trên thì ta thấy, tuy động cơ M8DC9TI có suất tiêu
hao nhiên liệu và trọng lượng nhỏ nhất nhưng động cơ này có dải tỷ số truyền nhỏ và
kích thước lớn hơn động cơ 6KH-STE. Động cơ 6KH-STE có khối lượng lớn hơn
động cơ M8DC9TI nhưng không nhiều. Vì vậy động cơ được chọn làm động
cơ chính cho tàu thiết kế là động cơ 6KH-STE.
Động cơ chính lắp cho tàu có công suất Ne = 460 ML lớn hơn công suất yêu
- 21 -
cầu Ne
ycdc
= 413 ML. Do đó cần tính toán chân vịt để sử dụng hết công suất máy góp
phần nâng cao hiệu quả khai thác của thiết bị.
- 22 -
2.3.2.Thiết kế chân vịt để tận dụng hết công suất máy
Các thông số ban đầu:
- Hệ số dòng theo:
ω
= 0,237
- Hệ số dòng hút: t = 0,217
- Hiệu Suất thân tàu:
K
η
= 1,026
- Số cánh chân vịt: z = 3
- Tỷ số mặt đĩa:
θ
= 0,5
- Tốc độ quay chân vịt: n
cv
= 563(v/ph)

Từ đồ thị chọn máy tấc định công suất yêu cầu động cơ:
Ne
ycdc
= 413 ML
Như vậy động cơ cần có công suất định mức là:
Ne
cch
= Ne
ycdc
.K
dt
= 413.1,1 = 454 ML
Trong khi đó đọng cơ được chọn có công suất định mức là:
Ne
*
c
= 460 ML
Do đó phần chênh lệch công suất là:

∆
Ne = Ne
*
c
- Ne
cch
= 460 - 454 = 6 ML
Vậy phần chênh lệch công suất
∆
Ne sẽ làm tăng thêm tốc độ của tàu so với
giá trị thiết kế là

∆
V.
Công suất cần truyền đến chân vịt sẽ là:
Ne
*

= Ne
ycdc
+
∆
Ne = 413 + 6 = 419 ML
Khi đó công suất của máy truyền đến chân vịt đã kể đến tổn thất đường trục,
hộp số và sự giảm công suất do thay đổi môi trường làm việc là:
N
*
p
= Ne
*
.
t
η
.
mt
η
= 419 . 0,97 .0,92 = 374 ML
Trình tự tính toán theo bảng và tra đồ thị Papmen với:
z = 3

θ
= 0,5

n
cv
= 563 v/ph = 9,38 v/s
- 23 -

Bảng 2.3. Tính chân vịt đê tận dụng hết công suất máy

Đồ thị thiết kế chân vịt tận dụng hết công suất máy được xây dựng trên hình 2.4

TT
Đại lượng cần
xác định
Đ.vị Giá Trị
1 Tốc độ giả thiết Hl/h 10,0 10,1 10,2 10,3 10,4
m/s 5,15 5,20 5,253 5,305 5,356
2 V
p
=0,515.(1-
ω
).V m/s 3,93 3,97 4,01 1,05 4,086
3
K
n
”
=
4
*
p
V.
p

cv
p
N
n
V
ρ
1,314 1,332 1,35 1,375 1,385
4
p
λ
= f ( K
n
”
) 0,305 0,31 0,315 0,32 0,325
5
`
p
λ
= a
p
λ
0,32 0,326 0,331 0,336 0,341
6
D =
`
pcv
p
n
V
λ

m 1,309 1,298 1,291 1,285 1,277
7
K
2
=
53
*
..
.93,11
Dn
N
p
ρ
0,0134
6
0,0140
4
0,0144
3
0,0147
6
0,0152
3
8
H/D = f( K
2
,
`
p
λ

)
0,58 0,60 0,61 0,625 0,64
9
=
p
η
f( K
2
,
`
p
λ
)
0,455 0,46 0,47 0,49 0,515
10 R kG 2511 2603 2703 2804 2906
11
N
D
=
kp
VR
ηη
..75
.
ML 369 387 392 394 410
- 24 -
Sau khi vẽ đồ thị, ta suy ra được các thông số của chân vịt tại vị trí N
p
*
= 374

ML như sau:
Z= 3
θ = 0,5
n
cv
= 563 v/ph = 9,38 v/s
D
H
= 0,60
D = 1,3 m
p
η
= 0,47
Ne
*
= 419 ML
Vận tốc đạt giá trị lớn nhất: V= 10,08 Hl/h
Từ các thông số trên ta đi kiểm tra lại điều kiện sủi bọt khí:
p
λ
=
Dn
V
p
.
=
3,1.38,9
96,3
= 0,324

D
H
= 0,6
Tra đồ thị đặc tính bọt khí của chân vịt ta được K
c
= 0,17

''
min
θ
= 130.1,45.
10093
17,0
.(1,3.9,38)
2
= 0,47< θ =0,5

'
min
θ
=0,375
3
2
08,0
3
.
3,1
06,0







.
4
10
3206.15,1
= 0,33< θ =0,5
Từ kết quả trên ta có thể kết luận chân vịt được chọn là phù hợp với máy, đảm
bảo được điều kiện làm việc bình thường, không sinh bọt khí.
2.3.3.Xây dựng đồ thị đặc tính thuỷ động chân vịt trong nước tự do
Mục đích của việc dựng đặc tính thủy động của chân vịt trong nước tự do là
để nhận biết được tính năng chân vịt và giúp cho việc nghiên cứu sự làm việc của
chân vịt ở các chế độ khác với chế độ đã tính toán chúng gồm các đường
( )
p
fK
λ
=
1
,
( )
p
fK
λ
=
2
và
( )

pp
f
λη
=
. Ngoài ra, để tiện cho việc tính toán ở các bước tiếp theo,
ta dựng thêm đường
( )
p
ft
λ
=
.
Việc tính toán các giá trị cần thiết được thực hiện như sau:
- 25 -
0
t
=








−
1
1.
λ
λ

ptt
tt
t
Trong đó:
tt
t
_ Hệ số dòng hút ứng với chế độ tính toán

tt
t
=
hhtd
t
= 0,217
Dn
V
cv
tt
hhtdPtt
.
).1(515,0
ω
λλ
−
==
=
3,1.38,9
)237,01(515,0
−
= 0,32

1
λ
hệ số bước trượt ứng với
1
K
= 0 (lực đẩy bằng không),
D
H
= 0,60 tra đồ
thị Papmeil ta được
=
1
λ
0,66
0
t
= 0,217






−
66,0
32,0
1
= 0,11
Các giá trị giá trị tính toán được thể hiện ở bảng 2.4
Bảng 2.4 Các giá trị vẽ đồ thị đặc tính thủy động của chân vịt

STT Đại lượng cần xác định Giá Trị
1
λp (tự chọn)
0 0,1 0,2 0,4 0,6 0,625 0,65
2
K
1
=f(H/D,
P
λ
) tra đồ thị
0,24 0,22 0,19 0,12 0,035 0,025 0,01
3
K
2
=f(H/D,
P
λ
) tra đồ thị
0,021 0,02 0,019 0,012 0,006 0,05 0,004
4
π
λ
η
ρ
2
.
2
1
K

K
p
=
0 0,175 0,318 0,637 0,525 0,51 0,259
5
1
1
λ
λ
ρ
−
=
o
t
t
=
66.0
1
11,0
p
η
−
0,11 0,136 0,158 0,279 1,21 2,03 7,26
Đồ thị đặc tính thủy động của chân vịt được xây dựng trên hình 2.5
2.3.4.Xây dựng đồ thị đặc tính vận hành tàu
Đặc tính vận hành tàu là cơ sở để phân tích các chế độ làm việc của tổ hợp tàu
ở các điều kiện khác nhau. Cơ sở để xây dựng đặc tính vận hành tàu là mối quan hệ