Đồ án: Thiết kế hệ động lực chính
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.2 MB, 47 trang )
Đồ án thiết kế hệ động lực tàu GVHD: Nguyễn Tiến
Thừa
Chương 1: PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ HỆ ĐỘNG LỰC.
1.1/ Khảo sát các đặt tính kỹ thuật cần thiết của tàu mẫu.
1.1.1 Chọn tàu mẫu.
a/ Phân tích các đặc tính của tàu mẫu.
Chế độ chạy tự do: Tàu ở trạng thái 1 xuất bến với 0% hàng và 100% dự trữ.
Chế độ hoạt động ở trạng thái này thì tàu chạy với vận tốc tự do, sức cản của
tàu là lớn nhất, chân vịt chạy ở chế độ tự do.
Chế độ chạy nặng tải:
+ Ở chế độ này chân vịt phải làm việc ở điều kiện nặng tải, sức cản tác dụng
lên thân tàu lớn, cộng thêm sức cản của lưới khai thác(đối với trạng thái 5)
+ Các trạng thái mà tàu phải chạy ở chế độ nặng tải:
Trạng thái 2 tàu có 100% lượng hàng, 10% dữ trữ và nhiên liệu
Trạng thái 3 tàu 20% hàng ,10% dữ trữ và nhiên liệu, lưới ướt
Trạng thái 4 tàu thu 1 mẻ 0,5 tấn cá, 25% dữ trữ và nhiên liệu, lưới ướt
Trạng thái 5 tàu đang thu lưới hướng ngang tàu, 25% dữ trữ và nhiên liệu.
b/ Chọn tàu mẫu.
Trên cơ sở phân tích các đặc tính làm việc của tàu mẫu, em đưa ra phương án
thiết kế cho đề tài em được giao là mô hình được tham khảo từ tàu mẫu. Tàu
mẫu được tham khảo trong đề tài của em là tàu cá, mang số hiệu TC001ĐNA do
công ty thiết kế tàu thủy “ Tân Tiến Phong “ thiết kế, lưu trữ ở cục khai thác và
bảo vệ nguồn lợi thủy sản Đà Nẵng.
Bảng 1.1: So sánh tàu tham khảo và tàu thiết kế
SVTH: Lê Anh Nam
1
Đồ án thiết kế hệ động lực tàu GVHD: Nguyễn Tiến
Thừa
STT
Thông số
Tàu mẫu
Tàu thiết kế
So sánh
2
N (CV)
840
800
4%
4
Lpp (m)
19,5
17.5
10%
6
Btk (m)
6,5
5.8
11%
7
D (m)
2,95
2.6
12%
8
d (m)
2,32
2
14%
10
Cb
0,7
0.69
1%
11
Lượng chiếm nước (T)
211
143.6
30%
14
Vùng hoạt động
Cấp I
Cấp I
Cùng
Như vậy, theo phân tích em chọn tàu mẫu có các thông số như bản nêu trên.
1.1.2/ Phân tích bố trí hệ động lực của tàu mẫu.
Tàu mẫu chọn phương án bố trí hệ động lực phía đuôi tàu.
a/ Ưu điểm:
Đảm bảo tính liên tục khi tàu bố trí các khoang để hầm cá , hầm đá ,phụ tùng thiết
bị ....không là gián đoạn sức chở
Bố trí hệ trục ngắn làm giảm tổn hao hiệu suất nâng cao công suất có ích
Tàu phục vụ mục đích đánh cá nên sẽ làm tăng khả năng khai thác của tàu trong các
trường hợp kéo thả lưới, thu lưới và thu gom cá..
Nâng cao lợi ích kinh tế giảm giá thành của hệ trục.
b/ Nhược điểm:
Ổn định dọc của con tàu kém do hệ trục và máy nằm về phía đuôi tàu là mất cân bằng
dọc của tàu
Tầm nhìn quan sát của thuyền trường giảm vì có phát sinh khoảng cách từ lầu lái ở
phái đuôi tới mũi tàu
Tàu đóng bằng vỏ gỗ nên kết cấu có độ bền thấp nên phải gia cường mạnh về phía
đuôi tàu để đảm bảo sức bền cho con tàu hoạt động
SVTH: Lê Anh Nam
2
Đồ án thiết kế hệ động lực tàu GVHD: Nguyễn Tiến
Thừa
Khả năng sinh tồn của tàu sẽ giảm nếu trường hợp tàu 1máy chính và 1 hệ trục khi
đó nếu có sư cố mà ko khắc phục được tàu sẽ khó vượt qua và đây là hạn chế lớn nhất
trong quá trình khai thác của tàu mẫu cần khắc phục.
1.2/ Phân tích phương án bố trí hệ động lực.
1.2.1/ Các phương án bố trí hệ động lực.
Có 3 phương án bố trí hệ động lực: bố trí phía mũi, lái và đuôi.
Phương án 1: Bố trí phía lái.
Ưu điểm: Hệ trục ngắn, thuận tiện trong gia công lắp ráp và tận dụng được
dung tích các khoang chứa. Vì vậy thường được bố trí cho các tàu chở hàng rời
đồng nhất như: chở dầu, than, quặng, container…
Nhược điểm: Diện tích buồng máy chật hẹp, khó bố trí các trang thiết bị, cân
bằng dọc khó hơn và hiện tượng dao động cộng hưởng dễ xảy ra giữa máy
chính và chân vịt, khó quan sát điều khiển tàu nếu cabin máy lái nằm ngay trên
buồng máy.
Phương án 2: Bố trí phía mũi.
Ưu điểm: Quan sát điều khiển tàu dễ hơn, cho nên được áp dụng cho các tàu lai
dắt, tàu đẩy hoặc tàu đánh cá có boong thao tác phía đuôi tàu.
Nhược điểm: Hệ trục dài hoặc rất dài dẫn đến gia công, lắp ráp phức tạp hơn.
Hệ trục phải đi qua nhiều khoang hàng và vách ngăn choán dung tích khoang
hàng, khó bố trí và kiểm tra trong quá trình vận hành. Cân bằng dọc của tàu khó
hơn.
Phương án 3: Bố trí ở giữa.
Ưu điểm: Buồng máy ở giừa thì dung hòa được các nhược điểm nêu trên, việc
cân bằng tàu dễ dàng hơn. Thường áp dụng cho tàu chở hàng khô hỗn hợp.
SVTH: Lê Anh Nam
3
Đồ án thiết kế hệ động lực tàu GVHD: Nguyễn Tiến
Thừa
Nhược điểm: Hệ trục vẫn phải đi qua các khoang hàng, choán chỗ, phân chia
khoang khó hơn, bóc xếp hàng phiền phức hơn.
b/ Lựa chọn phương án bố trí buồng máy cho tàu thiết kế.
Vậy theo yêu cầu của tàu thiết kế, cũng như phạm vi áp dụng của từng phương
pháp bố trí hệ động lực. Em chọn phương án 1 là bố trí hệ động lực nằm về phía
lái tàu.
1.2.2/ Phân khoang.
a) Xác định khoảng sườn.
Khoảng cách sườn được tính theo Quy phạm, như sau:
Khoảng cách của các sườn ngang (s) được tính theo công thức sau đây:
a ≥ L + 20 = 375 (mm).
Với: L = 17,5 (m), chọn a = 400 (mm).
Khoảng cách giữa các dầm dọc được tính theo điều 5.2.2 của Quy phạm:
S = 550 +2.L = 550+2.17,5 = 585 (mm).
Chọn s = 600 (mm).
b) Tiến hành phân khoang.
Trên cơ sở khoảng cách sườn đã tính toán, chia chiều dài tàu thành khoảng sườn
thực, với khoảng cách sườn tại các khu vực như sau:
Chiều dài khoang đuôi: Lđ = 2,8 (m) ( từ sườn 0 đến sườn 7 ).
Chiều dài khoang máy: Lmc = 4,8 (m) ( từ sườn 7 đến sườn 19 ).
Chiều dài khoang mũi: 5%L < Lm < 5%L+3,05 (m).
Với L=17,5 (m), chọn chiều dài khoang mũi: Lm = 1,2 (m)
Như vậy, chiều dài của khoang cá và khoang đá, sẽ còn:
Lcd=LtkLmLmcLđ=17,51,22,84,8=8,8(m).
SVTH: Lê Anh Nam
4
Đồ án thiết kế hệ động lực tàu GVHD: Nguyễn Tiến
Thừa
Chiều dài khoang cá: bố trí 2 khoang cá.
+ Khoang cá: 3,6(m) mỗi khoang.
Khoang cá 1 ( từ sườn 19 đến sườn 28 )
Khoang cá 2 ( từ sườn 32 đến sườn 41 )
+ Khoang đá: 1,6(m). ( từ sườn 28 đến sườn 32 ).
Khoang mũi: 1,2(m) ( từ sườn 41 đến sườn 44 ).
1.3/ Bố trí sơ bộ hệ động lực chính.
Phát thảo sơ bộ vị trí đặt máy – hệ trục:
Sơ đồ phân khoang:
SVTH: Lê Anh Nam
5
Đồ án thiết kế hệ động lực tàu GVHD: Nguyễn Tiến
Thừa
815
Bố trí sơ bộ buồng máy:
1350
1100
210
383
1710
160
1990
1165
6500
100
120
3437
1100
1895
497
SVTH: Lê Anh Nam
6
704
461
303
Đồ án thiết kế hệ động lực tàu GVHD: Nguyễn Tiến
Thừa
Chương 2: TÍNH CHỌN CÁC PHẦN TỬ CỦA HỆ ĐỘNG LỰC CHÍNH.
2.1/ Tính lực cản
2.1.1/ Lựa chọn phương pháp tính.
Phương pháp lựa chọn: Oortsmersena.
Phạm vi áp dụng: sử dụng cho tàu cá và tàu chạy nhanh.
Nội dung phương pháp:
Sức cản tàu cá khi chạy kéo lưới được tính theo phương pháp Oortsmerssen:
[CT8 61; tr463; 4]
Trong đó:
+ Chiều dài tính toán: . Do nên
+ Hệ số được tính theo:
với:
lcb :Tâm nổi thân tàu với tàu CB > 0.65 tính theo công thức bề thử Wagerningen :
Với : là góc vào nước:
Hệ số di,0…di,11:
I
1
SVTH: Lê Anh Nam
2
3
4
7
Đồ án thiết kế hệ động lực tàu GVHD: Nguyễn Tiến
Thừa
di,0
79,32134
6714,884
908,444
3012,15
di,1
0,09287
19,83
2,52704
2,71437
di,2
0,00209
2,66997
0,35794
0,25521
di,3
246,459
19662
755,1866
9198,81
di,4
187,1366
14099,9
48,9395
6886,6
di,5
1,42893
137,3361
9,86873
159,927
di,6
0,11898
13,3694
0,77652
16,2362
di,7
0,15727
4,49852
3,7902
0,82014
di,8
0,00064
0,021
0,01879
0,00225
di,9
2,52862
216,4492
9,24399
236,38
di,10
0,50619
35,076
1,28571
44,1782
di,11
1,62851
128,725
250,6491
207,256
Sau khi tính ta có bảng hệ số Ci;i=1,2,3,4:
SVTH: Lê Anh Nam
8
Đồ án thiết kế hệ động lực tàu GVHD: Nguyễn Tiến
Thừa
+ : được tính theo công thức sau:
Với: Hệ số
Số Froude của tàu: [CT8 30; tr450; 4]
Gia tốc trọng trường
+ Hệ số sức cản ma sát tính theo ITTC57:
với: Số Reynol:Re = v.LD/u
Độ nhớt động học của nước biển tại 21,11oC: u=0, 9803. 10 6( m2/s1)
+ : Hệ số sức cản ma sát bổ sung trong đó:
cho tàu vỏ gỗ
cho bánh lái
cho ky đứng
cho không khí
+ : mật độ nước biển tại 70oF ,
+ Diện tích mặt ướt tàu được tính theo :
Cho dải vận tốc kéo lưới của tàu ta thực hiện tính sức cản tàu khi kéo lưới và công
suất kéo theo các bước sau:
B1: Cho dải vận tốc kéo lưới .
B2: Tính .
B3: Tính số Froude .
B4: Tính .
B5,…,B8: Tính giá trị .
SVTH: Lê Anh Nam
9
Đồ án thiết kế hệ động lực tàu GVHD: Nguyễn Tiến
Thừa
B9,…B12: Tính giá trị ( bảng 4 3).
B13: Tính tổng .
B14: Tính số Reynol:Re = v.LD/u.
B15: Tính hệ số sức cản ma sát .
B16: Tính hệ số sức cản ma sát bổ sung .
B17: Tính tổng hệ số sức cản ma sát.
B18: Tính sức cản sóng của tàu
B19: Tính sức cản ma sát của tàu .
B20: Tính sức cản toàn tàu khi kéo lưới với RW; Rf là sức cản song và sức cản ma sát
của tàu.
B21: Tính công suất kéo lưới .
2.1.2/ Tiến hành tính toán.
Vận tốc kéo yêu cầu : Vk = 6 (hl/h). Với Ld = 17,5 (m).
Đại
TT
lượng
tính
Vận tốc
1
tàu (hl/h)
Vận tốc
2
tàu (m/s)
Số Froude
3
()
4
Fr2
5
f1
6
f2
7
8
9
10
11
Ký hiệu
Giá trị tính
Vs
6
7
8
9
10
V
3.084
3.598
4.112
4.626
Fr
Fr2
f1
f2
0.235
18.05
0.58
0.01
0.275
13.26
0.67
0.03
0.314
10.15
0.74
0.06
0.353
8.02
0.79
0.11
f3
f4
f3
f4
0.0024
0.01
0.0064
0.03
0.0114
0.06
0.0160
0.11
C1
C2
C3
C1
C2
C3
0.00492
0.40
0.19
0.00492
0.40
0.19
0.00492
0.40
0.19
0.00492
0.40
0.19
5.14
0.39
2
6.50
0.82
0.17
0.01
96
0.17
0.00
492
0.40
0.19
SVTH: Lê Anh Nam
10
Đồ án thiết kế hệ động lực tàu GVHD: Nguyễn Tiến
Thừa
12
C4
C4
Số Renol
Re
55054575
0.0109
6423033
8
Cf
Cf
0.00228
0.00222
0.00037
0.00037
Cf +
0.00265
0.00259
Rw
129.95
1571.48
0.16
0.08
0.0301
0.0570
88
9175
73406100 82581863 7625
0.00
0.00218
0.00214
211
0.00
0.00037
0.00037
037
0.00
0.00255
0.00251
248
1274
4322.96
8184.50 4.41
235.53
377.14
459.
53
8561.64
1320
3.94
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
Cf +
Lực cản
sóng (KG)
Lực cản
ma sát
(KG)
Lực cản
tổng cộng
(KG)
Lực cản
tổng cộng
(KG)
Lực cản
tổng cộng
(KN)
CS kéo
lưới (CV)
Rf
RT
0.16
0.16
0.0009
176.52
306.47
1807.00
0.16
302.44
4625.40
0.16
RT
30.65
180.70
462.54
856.16
Rt
3064.66
18070.03
46253.98
85616.36
EHP
12.60
86.69
253.60
528.08
1320
.39
1320
39.4
1
904.
91
Để tính sức cản tàu khi kéo lưới, cũng như công suất kéo cho dải vận tốc kéo lưới của
tàu vs (hl/h).
Bảng tính 2.1: Bảng tính sức cản và công suất máy.
* Giải thích số liệu tính toán:
SVTH: Lê Anh Nam
11
Đồ án thiết kế hệ động lực tàu GVHD: Nguyễn Tiến
Thừa
Theo như bảng số liệu tính toán trên ta có thể thấy:
Khi tàu kéo lưới ở vận tốc kéo thiết kế là Vk, thì máy chính sẽ trích 1 phần nhỏ công
suất của máy để duy trì vận tốc kéo của tàu ( chống lại sức cản vỏ tàu ), phần công
suất còn lại của máy sẽ được chuyển thành lực để kéo lưới.
Để trực quan cho những giải thích trên ta có thể xem đồ thị sức cản và công suất kéo
của tàu theo vận tốc kéo của tàu ở đồ thị ........
Hình 2. . Đồ thị lực cản và công suất kéo tàu.
2.1.3/ Tính chọn máy.
Dựa vào phương án mà đề tài được đưa ra cùng số liệu kết quả của quá trình
tính toán sức cản. Phương án được chọn, là chọn máy của hãng YUCHAI với số
hiệu là YC6T400C.
Đặc tính cơ bản của máy:
+ Công suất máy phù hợp với điều kiện của tàu được thiết kế (400440 CV ).
+ Kích thước của máy phù hợp với buồng máy nhỏ của tàu cá.
+ Số vòng quay và tỷ số truyền của hộp số:
+ Các thông số cụ thể của máy YC6T400C:
Bảng 2.2. Catalog động cơ YC6T400C.
Tên động cơ
Thế hệ động cơ
Số đường kính hành trình của
xilanh
Tổng dung tích xilanh
Công suất liên tục/tốc độ
Công suất tối đa
SVTH: Lê Anh Nam
YC6T400C
Động cơ 4 kỳ, kiểu đứng, 6 xylanh – thẳng hàng, làm
mát bằng nước
6x145x165
16,35L
294kW(400HP)/1500rpm
323kW(440HP)/1548rpm
12
Đồ án thiết kế hệ động lực tàu GVHD: Nguyễn Tiến
Thừa
Kiểu phun nhiên liệu
Phương thức khởi động
Trọng lượng
Hệ thống làm mát
Phun trực tiếp
Khởi động điện hoặc khí
1960kG
Làm mát bằng nước
Bảng 2.3. Thông số hộp số sử dụng cho động cơ YC6T400C.
Tên gọi
Kiểu hộp số
Trọng lượng
Tỉ số truyền
Tốc độ quay của trục chân vịt
Chiều quay hộp số
SVTH: Lê Anh Nam
KMH61A
Hộp số thủy lực
78kG
3.43
428
Cùng chiều kim đồng hồ và ngược chiều kim đồng hồ
13
Đồ án thiết kế hệ động lực tàu GVHD: Nguyễn Tiến
Thừa
2.2) Thiết kế chân vịt.
Thiết kế chân vịt theo chế độ kéo
2.2.1/ Thông số ban đầu.
Bảng 2.5. Thông số thiết kế ban đầu
STT
Thông số
1
Chiều dài
tàu
L
17,5
(m)
2
Chiều
rộng tàu
B
5,8
(m)
3
Chiều cao
mạn
T
2,6
(m)
4
Chiều
chìm tàu
d
2
(m)
5
Hệ số béo
thể tích
CB(d)
0,69
6
Hệ số béo
sườn giữa
CM(b)
0,92
7
Hệ số béo
đường
nước
CW(a)
0,94
8
Hệ số béo
lăng trụ
CP(φ)
0,76
9
Lượng
chiếm
nước
D
143,6
(tấn)
10
Công suất
máy chính
Ne
800
(CV)
11
Số vòng
quay máy
chính
N
1500
(v/p)
i
3.43
12
Tỉ số
truyền của
SVTH: Lê Anh Nam
Kí hiệu
Trị số
14
Đơn vị
Đồ án thiết kế hệ động lực tàu GVHD: Nguyễn Tiến
Thừa
hộp số
Vận tốc sơ
bộ của tàu
13
14
vsb
Bố trí buồng máy
6
(Hl/h)
Phía đuôi
2.2.2/ Thiết kế sơ bộ chân vịt.
a/ Chọn sơ bộ và tính toán các thông số của chân vịt.
Số lượng chân vịt:
Zp=2.
Series chân vịt:
chân vịt nhóm BWageningen.
Số cánh chân vịt:
4.
Profil cánh:
dạng profil cánh máy bay.
Vật liệu chế tạo:
đồng thau.
Đồ thị sử dụng:
Taylor.
b/ Tính toán các thông số của chân vịt:
Số vòng quay và tốc độ tịnh tiến chân vịt.
Sử dụng hộp số thủy lực với hiệu suất
hs
= (0,950,97). Chọn
hs
=0,95.
Ta lấy số vòng quay của hộp số là số vòng quay của trục ra của máy chính.
Số vòng quay đầu ra của hộp số: Nhs= nm/ihs = 1500/3,43 = 437 (v/ph).
( lấy số vòng quay đầu vào hộp số bằng với số vòng quay do máy tạo ra)
Như ta đã biết, thì tần suất quay của chân vịt bằng 0.98 – 0.99 tần suất quay định mức
do máy truyền đến, vậy ta có số vòng quay trục chân vịt:
Ncv = Nhs.0,98 = 437.0,98 = 428 (v/ph).
Ta có tốc độ tịnh tiến chân vịt: va = v.(1w) = 6.(10,2) = 4,8 (Hl/h).
Tính toán hệ số lực hút và hệ số dòng theo.
Áp dụng công thức Keldvil đối với tàu kéo 2 trục chân vịt để tính hệ số dòng theo:
SVTH: Lê Anh Nam
15
Đồ án thiết kế hệ động lực tàu GVHD: Nguyễn Tiến
Thừa
Ta có:
Áp dụng công thức Heckscher đối với tàu cá lưới kéo ta có:
Hệ số lực hút:
Công suất dẫn đến trục chân vịt:
Phát thảo sơ bộ bộ truyền từ máy chính đến chân vịt:
1. Máy chính 2. Khớp nối 3. Hộp số 4. Máy phát điện
5. Trục trung gian 6. Trục chân vịt 7. Chân vịt
Hình 2.2: Hệ động lực chính.
Tính toán công suất dẫn đến trục chân vịt:
+ Công thức tính: PD =
Trong đó:
B
S
. S.
B
.PE.
hs
= 0,97 : hiệu suất gối đỡ.
= 0,95 : hiệu suất đường trục
hs
= 0,96 : hiệu suất hộp số thủy lực.
PE = 400: công suất của máy. (CV)
+ Tính toán: PD = 0,97.0,95.0,96.400 = 353,856 (CV).
SVTH: Lê Anh Nam
16
Đồ án thiết kế hệ động lực tàu GVHD: Nguyễn Tiến
Thừa
+ Chuyển đổi sang đơn vị HP:
Tính sơ bộ lực đẩy chân vịt:
Lực đẩy của chân vịt T (KG) trong giai đoạn thiết kế ban đầu tính theo công thức kinh
nghiệm, dựa vào công suất máy chính PD (CV) cung cấp cho chân vịt và điều kiện khai
thác của tàu.
T = (8,5 ÷ 12).PD = 9. 353,856= 3184,704 (kG).
Tính sơ bộ đường kính chân vịt:
Đường kinh s
́ ơ bô cua chân vit đ
̣ ̉
̣ ược xac đinh theo công th
́ ̣
ức kinh nghiệm:
Trong đo: P
́ D = 353,856 (CV) : Công suất dẫn động đến chân vit.
̣
(v/s) :Sô vong quay chân vit trong 1 giây.
́ ̀
̣
(m).
Chọn sơ bộ tỷ số mặt đĩa chân vịt:
Ty sô diên tich măt đia chon theo đi
̉ ́ ̣ ́
̣ ̃
̣
ều kiện xâm thực chân vịt của bê th
̉ ử Wagningen:
Trong đo:
́
Z = 4 : sô canh chân vit.
́ ́
̣
D = 2,1 (m) : đương kinh chân vit.
̀
́
̣
T = 3184,704 (KG) : lực đây cua chân vit.
̉
̉
̣
K = 0,15 : tau 2 chân vit.
̀
̣
d= 2 (m): chiều chìm thiết kế
Đô cao tâm truc chân vit (h) so v
̣
̣
̣
ới đường cơ sở:
= 1,23 (m)
Đô sâu truc chân vit so v
̣
̣
̣
ơi măt n
́ ̣ ươc:
́
Hs = d – h = 2– 1,23= 0,77 (m)
SVTH: Lê Anh Nam
17
Đồ án thiết kế hệ động lực tàu GVHD: Nguyễn Tiến
Thừa
Ap suât tinh (p
́
́ ̃
́
́
̉
̀
́ ̉
̣
̣
0) tinh đên điêm trong long chât long, ngang trên tâm truc chân vit,
cach măt thoang H
́
̣
́
́
ơ hoc chât long:
̣
́ ̉
s (m) theo công thưc trong c
p0 = pa + .Hs = 10330 + 1025.0,77 = 11114(KG/m2).
Pa = 10330(KG/m2) : ap suât khi quyên.
́
́ ́
̉
= 1025 (kG/m3) : trong l
̣
ượng riêng nươc biên.
́
̉
Ap suât h
́
́ ơi bao hoa
̃ ̀ ở 250C: pd = 335,5(KG/m2)
ae =
Lây ty lê diên tich măt đia th
́ ̉ ̣ ̣ ́
̣ ̃ ấp nhất ae = 0,4.
Từ các đồ thị chuẩn của Wageningen ta chọn chân vịt nhóm B4, tỉ lệ diện tích mặt
đĩa 0,4. Tiến hành tính toán, dùng đồ thị Taylor để tính.
Với giả thiết vận tốc từ 6 ÷ 10 (HL/h), dựa vào đồ thị Bp ( đồ thị bể thử Taylor )
của chân vịt seri B 4.40 ta tiến hành tính lực đẩy có ích Te:
Bảng 2.6 Kết quả tính toán sơ bộ chân vịt
Đại lượng
tính
Vs
Va=Vs.(1w)
Bp
δopt ( đồ thị )
δ=0,95.δopt
D
H/D ( đồ thị )
ηp ( đồ thị)
T
Te = T(1t)
Đơn vị
SVTH: Lê Anh Nam
hl/h
hl/h
m
KG
KG
6
5
160
435
413
1.41
0.58
0.38
4079.65
2947.55
18
Kết quả tính
7
8
6
6
109
78
375
325
356
309
1.42
1.41
0.56
0.60
0.43
0.47
3956.95
3784.41
2858.90
2734.24
9
7
58
300
285
1.46
0.56
0.51
3650.21
2637.28
10
8
45
285
271
1.54
0.51
0.53
3414.02
2466.63
Đồ án thiết kế hệ động lực tàu GVHD: Nguyễn Tiến
Thừa
Te ( 2 CV )
KG
5895.09
5717.80
5468.48
5274.56
4933.26
Hình 2.2: Đồ thị xác định vận tốc tự do của tàu.
Thông qua biểu đồ trên ta xác định được vận tốc tự do của tàu là: Vtd = 8,2 (hl/h).
Tương ứng với vận tốc tự do trên, ta cũng xác định được các giá trị tương ứng khác tại
đó, như sau:
Bảng 2.7 Kết quả tính toán chân vịt khi hoạt động ở vận tốc tự do
STT
Ký hiệu
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Vs
Va=Vs.(1w)
Bp
δopt ( đồ thị )
δ=0,95.δopt
D
H/D ( đồ thị )
ηp ( đồ thị)
T
Te = T(1t)
Te ( 2 CV )
Kết
quả
8.2
6.56
73.14
340
323
1.51
0.51
0.48
3770.67
2724.31
5448.61
Đơn vị
hl/h
hl/h
m
KG
KG
KG
c/ Kiểm tra tính sủi bọt theo tiêu chuẩn Burrill.
SVTH: Lê Anh Nam
19
Đồ án thiết kế hệ động lực tàu GVHD: Nguyễn Tiến
Thừa
Hệ số mặt đĩa đã chọn chỉ phù hợp cho giả thuyết ban đầu khi chưa đủ đặc
trưng hình học của chân vịt. Như vậy, để tránh sủi bọt và khỏi bị xâm thực nhất thiết
phải kiểm tra chân vịt theo tiêu chuẩn tránh sủi bọt.
Vân tôc cac điêm trên canh tinh tai 0,7R:
̣
́ ́
̉
́ ́
̣
= .
.
Số sủi bọt trung bình:
=.
SVTH: Lê Anh Nam
20
Đồ án thiết kế hệ động lực tàu GVHD: Nguyễn Tiến
Thừa
Với:
Hs = 0,77 (m).
γ = 1025 (KG/m3).
Pd = 335,5(KG/m2).
Dựa vao đô thi Burrill co thê đoc gia tri hê sô l
̀ ̀ ̣
́ ̉ ̣
́ ̣ ̣ ́ ực tương ưng:
́
= 0,14 = f(
0,7
)
Diên tich tôi thiêu măt chiêu chân vit:
̣ ́
́
̉
̣
́
̣
= = 0,642(m2).
Trong khi đó, diện tích thật của mặt chiếu chân vịt là:
=
2
= 0,679 (m ).
Với:
H/D = 0,51 .
Ae/A= 0,4.
D = 1,51 (m).
Kết luận: Vậy chân vịt đã thiết kế đảm bảo tính sủi bọt khi hoạt động.
c/ Xây dựng củ chân vịt.
Đường kính chân vịt: D = 1,508 (m).
SVTH: Lê Anh Nam
21
Đồ án thiết kế hệ động lực tàu GVHD: Nguyễn Tiến
Thừa
Đường kính củ chân vịt: dh = 0,16.D = 0,241 (m).
Đường kính đầu củ: d1 = 0,18.D = 0,271 (m).
Đường kính phía nhỏ: d2 = 0,13.D = 0,196 (m).
Chiều dài củ: lh = 0,25.D = 0,377 (m).
Chiều dài mủ củ: l2 = dh = 0,241 (m).
Độ côn trong: k = 1/15.
Bán kính góc lượn cánh ( đầu nhỏ củ ): R1 = 0,03.D = 0,045 (m).
Bán kính góc lượn cánh ( đầu lớn củ ): R2 = 0,035.D = 0,053 (m).
Bảng 2.8 Đường bao cánh chân vịt nhóm B.4, tính bằng % so với br0,6.
r/R
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
b
76,8
85,96
93,62
98,38
100
98,08
90,00
72,35
b1
46,9
52,64
56,32
57,60
56,08
51,40
41,65
25,35
b2
35,0
35,0
35,0
35,5
38,9
44,3
47,9
50,0
d/ Tính toán khối lượng chân vịt.
Theo Kopeetki, khôi l
́ ượng chân vit tau đ
̣ ̀ ược tinh theo công th
́
ưc sau:
́
Trong đo:́
SVTH: Lê Anh Nam
22
tmax/D
0,0406
0,0359
0,312
0,0265
0,0218
0,0171
0,0124
0,0077
0,0030
Đồ án thiết kế hệ động lực tàu GVHD: Nguyễn Tiến
Thừa
= 8425 (kG/m3) : khôi l
́ ượng riêng đông thau.
̀
D = 1,51 (m) : đương kinh chân vit.
̀
́
̣
Z = 4 : sô canh chân vit.
́ ́
̣
b0,6R = = 0,412(m) : chiêu rông canh tai tiêt diên r = 0,6R.
̀ ̣
́
̣
́ ̣
dp = 0,17.D = 0,256 (m) : đương kinh trung binh cu chân vit.
̀
́
̀
̉
̣
e0,6R = 0,0218.D = 0,0328 (m):chiêu day l
̀ ̀ ơn nhât cua tiêt diên canh tai r = 0,6R
́
́ ̉
́ ̣
́
̣
lp = (0,2 ÷ 0,27).D = 0,25.D = 0,38 (m) chiêu dai cu chân vit.
̀ ̀ ̉
̣
= 313,88(kG).
SVTH: Lê Anh Nam
23
Đồ án thiết kế hệ động lực tàu GVHD: Nguyễn Tiến
Thừa
Chương 3: THIẾT KẾ HỆ TRỤC.
3.1. Lựa chọn kết cấu và xác định kích thước cơ bản của hệ trục.
Tàu thiết kế có 2 chân vịt nên có 2 hệ trục trên tàu. Vị trí buồng máy được bố trí ở
đuôi tàu nên hệ trục thường ngắn nên chỉ có trục chân vịt, không có trục trung gian và
trục đẩy.
3.1.1. Chọn vật liệu chế tạo trục.
Theo quy phạm thì vật liệu để chế tọa các chi tiết của hệ trục như trục chân vịt, khớp
nối trục, bulông trục… phải là thép rèn không rỉ, hoặc là thanh thép cán không rỉ.
Vật liệu chế tạo trục phải có giới hạn bền kéo danh nghĩa nằm trong khoảng
400(MPa) đến 800(MPa). Ta chọn thép có kí hiệu SF50 làm vật liệu chế tạo hệ trục:
Bảng 3 – 1 Bảng chọn vật liệu làm trục
Cấp thép
Giới hạn bền kéo(MPa)
Giới hạn chảy(MPa)
KSF50
Thép rèn cácbon và thanh cán
3.1.2. Tính đường kính trục chân vịt.
Do trục chân vịt được chế tọa từ thép rèn không gỉ nên đường kính trục chân vịt được
tính theo:
(mm)
Trong đó:
N = 294/400 (kw/CV)
: Công suất liên tục lớn nhất của động cơ
n = 429 (v/ph)
: Tốc độ quay của trục chân vịt
k3 = 1,16
: hệ số vật liệu.
SVTH: Lê Anh Nam
24
Đồ án thiết kế hệ động lực tàu GVHD: Nguyễn Tiến
Thừa
= 97,8 (mm)
Lấy đường kính trục chân vịt: dv = 120 (mm).
3.2. Tính chọn các phần tử của hệ trục.
3.2.1. Phần côn trục chân vịt.
Phần côn phía lái của trục chân vịt để lắp chân vịt có thể lấy độ côn 1:10; 1:12; 1:15.
Ta lấy độ côn của trục chân vịt bằng 1:15. Kết cấu phần côn trục chân vịt như hình 3 –
1.
SVTH: Lê Anh Nam
25
