Thiết kế chong chóng tàu hàng rời, trọng tải 12000t, vận tốc VS = 13 KNOT, hoạt động vùng biển không hạn chế

MỤC LỤC

Tài liệu tham khảo:
• Tính tốn tính di động của tàu có lượng chiếm nước (Nguyễn Văn Võ ) – 1.
• Bài giảng Động lực học tàu thủy 1–Trường Đại học Hàng Hải–Khoa Đóng Tàu – 2.
• Sổ tay Kỹ thuật Đóng tàu tập 1( Nhà Xuất Bản Khoa học –Kỹ thuật) – 3.

GIỚI THIỆU CHUNG:
Loại tàu:
Vùng hoạt động:
Chiều dài tàu:
Chiều rộng :
Chiều chìm :
Hệ số béo thể tích:
Hệ số béo sườn giữa:
Hệ số béo đường nước:
Trọng tải :
Vận tốc :
Hình dạng mũi:

tàu hàng rời
vùng biển khơng hạn chế
L
=
143 m
B
=
20,1 m
d
=
7,2 m

CB
=
0,82
CM
=
0,99
CW
=
0,89
DWT
=
12 000tấn
vs
=
13 knot
mũi quả lê

1


PHẦN 1: TÍNH LỰC CẢN VÀ CƠNG SUẤT KÉO
1.1.Lựa chọn phương pháp tính
- Lựa chọn phương pháp:Seri tàu có hệ béo lớn của Viện Đóng Tàu Tokyo.
- Giới hạn của phương pháp:
CB=0,8÷0,875

L
=
B 5,8÷8,3

B
=
d 2,2÷3,5

xB
=
L 1,5÷4,4 %
Hình dáng mũi:chữ V, mũi thẳng, mũi quả lê với đường nước nhọn, kiểu cái búa.
Hình dáng đi:chữ U, chữ V, đi kiểu xì gà
- Thông số tàu thiết kế:
CB= 0,82

143
L
= 7,114
=
20,1
B
20,1
B
=
=
7,2 2,792
d

xB
=
L 1,5%
Như vậy, tàu thiết kế thỏa mãn các giới hạn của phương pháp Seri tàu có hệ béo lớn
của Viện Đóng Tàu Tokyo.Do đó lựa chọn phương pháp trên để tính lực cản của tàu.

1.2.Tính lực cản và cơng suất kéo
- Nội dung phương pháp:

1
R = ρ .C .v 2 .S
2

Lực cản tổng cộng tác dụng lên thân tàu:
trong đó:
ρ - khối lượng riêng của nước, ρ =1,025 T/m3

2


- vận tốc tàu, m/s
S- diện tích mặt ướt của tàu, m2

B
S = L.d[2 + 1,37(CB − 0,274) ]
d

CF

- hệ số lực cản, xác định theo công thức:

C = CF + CR + C A + C AP
với :

CF

- hệ số lực cản ma sát, xác định theo công thức ITTC 1957

CF =

0,075
(lg Re− 2)2

CR - hệ số lực cản dư, xác định như sau:
CR = CR (CB , L / B).k B / d ( B / d ).kxB .kK
Các hệ số:

CR (CB , L / B) tra đồ thị 1.36.
k B / d ( B / d ) : hệ số điều chỉnh sự sai khác giữa B / d

của tàu tính tốn và tàu

tiêu chuẩn, tra đồ thị 1.44[1].

k xB : hệ số điều chỉnh sự sai khác giữa hồnh độ tâm nổi tương đối xB tính
tốn với tàu tiêu chuẩn, tra đồ thị 1.45[1].

kK : hệ số tính cho hình dạng hình chiếu sườn đi khác với dạng chữ U, tra
đồ thị 1.47[1].

C A - hệ số ảnh hưởng của nhám, C A = 0,1.10

-3

C AP - hệ số ảnh hưởng của phần nhô, C AP = 0,05.10

-3

Bảng 1.1:Tính lực cản

3


Ứng với giá trị vận tốc của tàu là 13 knot ta được :
Lực cản của tàu
R = 325,14kN
Công suất kéo của tàu PE = 2175,57kW

4


PHẦN II : TÍNH TỐN CHONG CHĨNG
2.1.Chọn vật liệu
- Vật liệu chế tạo là Đồng thau mangan đúc- Cấp 1.Ký hiệu:HBsC 1
- Đặc trưng cơ tính của vật liệu được thể hiện ở bảng sau:
Bảng 2.1:Đặc tính cơ tính của Đồng thau mangan đúc
Giới hạn bền chảy
Giới hạn bền kéo
Cấp vật liệu
2
(σc – N/mm )
(σk – N/mm2)
HBsC 1

≥ 175

Độ dãn dài
(δ – %)

≥ 460

≥ 20

Bảng 2.2:Thành phần hóa học của Đồng HBsC 1
Cu
52 ÷ 62 %

Al
0,5 ÷3%

Mn
0,5 ÷4%

Zn
Fe
35 ÷40 % 0,5÷2,5 %

Ni
≤1%

Sn
≤1,5 %

Pb
≤0,5%

2.2.Tính tốn các hệ số tương hỗ
2.2.1. Hệ số dòng theo
- Theo Taylor, đối với tàu một chong chóng :

w = 0,5.CB − 0.05 = 0,5.0,82-0,05= 0,36

T
Hệ số dịng theo :
Trong đó :

CB - hệ số béo thể tích, CB =0,82

5


2.2.2. Hệ số hút

Hệ số hút :
trong đó :

t = k.wT

= 0,9.0,365 = 0,324

k - hệ số ảnh hưởng của hình dạng bánh lái, đối với bánh lái dạng tấm đơn
giản : k=0,9÷1,05, chọn k=0,9.
2.2.3. Hiệu suất ảnh hưởng của thân tàu.
Hiệu suất ảnh hưởng của thân tàu được tính theo công thức 6.36[2]:

ηH =

1 1− t
.
=
iQ 1 − w T 1,09

Trong đó:
+ 1/iQ cho tàu 1 chong chóng được tính gần đúng theo cơng thức:
1/iQ = 1 + 0,125(wT –0,1) = 1+0,125(0,36-0,1)=1,032
+ wT = 0,36 – hệ số dòng theo
+ t = 0,324 – hệ số hút
2.3. Chọn số cánh Z
- Để lựa chọn số cánh chong chóng (Z), ta dựa vào hệ số lực đẩy theo theo đường kính

K DT tính theo 2.1.4[1]
K DT = vA .D.

ρ
T

- Nếu KDT2 thì chọn Z= 3, ngược lạinếu KDT<2thì chọn Z= 4
Ta có:

v = v .(1 − w )

T = 4,276 m/s
vA– vận tốc tiến của chong chóng, A S
vS – vận tốc tiến của tàu(knot), vS = 13knot;
wT – hệ số dịng theo, wT = 0,36
D – đường kính sơ bộ chong chóng, D = 4 m

T =

R
= 480,976kN
Z P (1 − t )

T – lực đẩy của chong chóng,
Zp – số cánh chong chóng, ZP = 1; t – hệ số hút, t = 0,324

ρ − khối lượng riêngcủa nước, ρ= 1,025 tấn/m3
=>Hệ số lực đẩy theo đường kính: KDT = 1,09 <2nên chọn số cánh chong chóng Z= 4
2.4. Chọn tỷ số đĩa theo điều kiện bền
- Để đảm bảo độ bền cho cánh chong chóng thì tỷ số đĩa được chọn khơng nhỏ hơn giá
trịtính theo 2.1.5[1]:
6


AE
A0

'

A 
.
 C.Z  mT
≥  E ÷ = 0,375 
÷
 D.emax  100
 A0  min

Trong đó:
C – hệ số kể đến loại vật liệu, đối với đồng thau - C = 0,06
Z – số cánh chong chóng, Z = 4
D – đường kính chong chóng sơ bộ, D = 4 m

emax =

emax
= (0,08 ÷ 0,10)
b

- tỷ số giữa chiều dày profile lớn lớn nhất của cánh

emax với chiều rộng profile của cánh, chọn emax = 0,08
m – hệ số quá tải, đối với tàu hàng m = 1,15
T – lực đẩy của chong chóng, T = 480,976 kN
'

2/3

A 
 0,06.4 
→  E ÷ = 0,375 
÷
 5.0,08 
 A0 min

3

Vậy chọn tỷ số đĩa cho chong chóng là

1,15.480,976
= 0,66
100

AE
= 0,70
A0

2.5. Tính tốn chóng để lựa chọn động cơ

AE
= 0,70
A0
)

Tính tốn chọn động cơ theo seri: B – 4 – 70(Z = 4,
Bảng 2.1: Tính tốn các yếu tố cơ bản của chong chóng và lựa chọn động cơ

7


η = f ( N)

Dựa vào bảng tính ta xây dựng được đồ thị Ps =f(N),DOPT = f(N), P/D = f(N), D
Dựa vào đồ thị ta chọn được động cơ cần thiết:
Ta chọn máy có kí hiệu: MAN B&W 6S35MC
Cơng suất: Ps = 4200 kW,
Vòng quay động cơ: nH = 170 r/min,

Các Thơng số cơ bản của chong chóng:
Số cánh:
Z
= 4,
Tỷ số đĩa:
AE/A0 = 0,70,
Đường kính chong chóng:
D
= 3,81 m,
Bước tương đối:
J
= 0,396 ,
Tỷ số bước:
P/D = 0,923,
Hiệu suất của chong chóng:
ηD
= 0,467,
2.6.Kiểm tra xâm thực chong chóng
- Theo Schoenherr, để đảm bảo không xảy ra giai đoạn xâm thực thứ nhất thì tỷ số đĩa
khơng được nhỏ hơn giá trị tính theo 3.5.1[1]:

 AE 
KC
0,61
2
 ÷ = 1,275.ξ . (n.D)
p0
 A0  min
= 1,275.1,6. 151,28 .(2,83.3,59)2 = 0,66
trong đó:

8


ξ
chóng nặng tải,

- hệ số thực nghiệm phụ thuộc trọng tải,

ξ

ξ = (1,3 ÷1,6).Đối với chong

= 1,6(để tránh tổn thất ở mút cánh)

KC = KC (Z , P / D, J ) - hệ số đặc trưng xâm thực, tra đồ thị(hình 3.3[1]),
KC =0,42
p0 - áp suất thủy tĩnh tại độ ngập sâu trục chong chóng, kN/m

2

P0 = PA + ρ .g.hS − ρ 0 = 101,340+10.5,226 – 2,32 = 150,065 kN/m
với :

ρ .g =10 kN/m

3

2

đối với nước biển

hS - độ ngập sâu của trục chong chóng, m
hS = d − 0,55.D =7,2-0,55.3,81=5,105 m

ρ 0 = 2,32kPa = 2,32kN / m2
n - số vịng quay chong chóng, n = 2,83 r/s
D - đường kính chong chóng, D = 3,81 m

 AE 
AE
 ÷
A0 = 0,7>  A0  min =0,66 , do đó chong chóng đảm bảo điều kiện chống xâm

- Tỷ số đĩa
thực.
2.7.Xây dựng bản vẽ chong chóng
2.7.1.Xây dựng hình bao duỗi thẳng của chong chóng:
- Chiều rộng lớn nhất của cánh bmax :

bmax =

2,187.D AE 2,187.3,81
.
.0,7
Z A0 =
4
= 1,458 m

- Từ đó ta có bảng hồnh độ để xác định hình bao duỗi phẳng theo Seri B theo % của

bmax như sau:
Bảng 2.2:Hồnh độ của hình bao duỗi phẳng
Bảng hồnh độ của hình bao duỗi phẳng
9


r/R
Chiều
rộng
cánh
tính
theo %
chiều
rộng ở
bán
kính
0,6R

0,2

0,3

0,4

0,5

Từ trục
đến mép 46,89 52,75 56,34 57,66
đạp
Từ trục

đến mép 29,11 33,3 37,4 40,74
thốt
Chiều
rộng tồn 75,99 86,05 93,74
bộ

0,6

0,7

0,8

0,9

1

56,1

51,37 41,71 25,39

-

43,9

46,66 48,37 46,95 20,14

98,4

100

98,03 90,08 72,34

-

Khoảng cách từ
đường chiều dày
lớn nhất đên mép
đạp theo % chiều
rộng cánh

35

35

35,1

35,5

38,9

44,3

48,6

50

-

Chiều dày lớn nhất
tính theo %D

3,66

3,24

2,82

2,40

1,98

1,56

1,14

0,72

0,3

Bảng 2.3:Hồnh độ hình bao duỗi phẳng (tính theo mm)
Bảng hồnh độ của hình bao duỗi phẳng
r/R
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9 1

Từ trục
đến mép 962,93 1083,271156,991184,101152,071054,93 856,55 521,41 đạp
Chiều Từ trục
413,5
rộng
đến mép 597,80 683,85 768,04 836,63 901,53 958,21 993,32 964,16
9
cánh
thốt
Chiều
rộng tồn 1560,53 1767,121925,042020,742053,592013,141849,881485,57 bộ
Khoảng cách từ
đường chiều dày
742,7
lớn nhất đên mép 546,18 546,18 618,49 675,69 717,36 798,85 891,82 899,04
8
đạp theo % chiều
rộng cánh
Chiều dày lớn
138,44 123,44 107,44 91,44 75,43 59,43 43,43 27,43 10,94
nhất tính theo %D
- Từ bảng trên, ta xây dựng được hình bao duỗi phẳng của chong chóng.

10


2.7.2.Xây dựng profin cánh:
2.7.2.1. Xác định chiều dày lớn nhất của các profin tại các tiết diện:
Bảng 2.8: Chiều dày lớn nhất của các profin tại các tiết diện

r=
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9

r
R

emax
138,44
123,44
107,44
91,44
75,43
59,43
43,43
27,43

2.7.2.2.Bảng tung độ profin cánh :
Bảng 2.4: Bảng tung độ profin cánh theo Seri B

r/
R
0,
2

0,
3
0,
Tung 4
độ 0,
mặt 5
hút 0,
6
0,
7
0,
8
0,
9

Tung
độ
mặt
đạp

r/
R
0,
2
0,
3
0,

Từ điểm có chiều dày lớn nhất
tới mép thoát (% emax)

100
80
60
40
20
%
%
%
%
%
53,5 72,6
96,4
86,9
5
5
5
50,9
71,6 86,8 96,8
5
70,2 86,5
47,7
97
5
5
96,9
43,4 68,4 86,1
5
67,1
40,2
85,4 96,8

5
96,6
39,4 66,9 84,9
5
40,9
67,8 85,3 96,7
5
45,1
70
87
97
5
Từ điểm có chiều dày lớn nhất
tới mép thốt (% emax)
100
80
60
40
20
%
%
%
%
%

Từ điểm có chiều dày lớn nhất tới mép đạp
(% emax)
20
40
60

80% 90% 95
100
%
%
%
%
%
56,9
98,6 94,5 87 74,4 64,35
5
98,4
98,2

94

85,8 72,5 62,65 54,9

-

93,2
84,3 70,4 60,15 52,2
5

-

98,1 92,4 82,3 67,7
98,1

91,2 79,3
63,6

5
5

97,6 88,8 74,9
97
97

57

56,8 48,6

-

52,2

43,3
5

-

44,2

35

-

24,4
5

-

22

-

85,3 68,7 48,25 34,55
87

70

45,15 30,1

Từ điểm có chiều dày lớn nhất tới mép đạp
(% emax)
20
40
60
80% 90% 95
100
%
%
%
%
%
13,4
30
18,2 10,9 5,45 1,55 0,45 2,3 5,9
20,3 26,2
40
5

10,8 16,5
25,35 12,2 5,8 1,7
0,05 1,3 4,6
22,2 37,55
5
5
17,85 6,2 1,5
0,3 2,65 7,8 12,5 17,9 34,5
11


4
0,
9,07 1,75
0,7
5
0,
5,1
6
0,
7
0,
8
0,
9
-Từ bảng trên, ta xây dựng bảng tung độ profin cánh như sau:
Bảng 2.5: Tung độ profin cánh:
Từ điểm có chiều dày lớn nhất
tơi mép thốt (% emax)

4,3

8,45 13,3 30,40

0,8

4,45

8,4

-

0,4

2,45 16,05

-

-

-

7,4

-

-

-

-

24,5

Từ điểm có chiều dày lớn nhất tới mép đạp
(%emax)

r/
100% 80% 60% 40% 20% 20% 40% 60% 80% 90% 95% 100%
R
0.2
75 101 121 134 137 132 121 104
90
79
Tung 0.3
63
88 107 119 121 116 106 89
77
68
độ 0.4
51
75
93 104 106 100 91
76
65
56
40
63
79
89

90
84
75
62
52
44
mặt 0.5
30
51
64
73
74
69
60
48
39
33
hút 0.6
0.7
23
40
50
57
58
53
45
34
26
21
0.8

18
29
37
42
42
37
30
21
15
11
0.9
12
19
24
27
27
24
19
12
8
6
Từ điểm có chiều dày lớn nhất tơi
Từ điểm có chiều dày lớn nhất tới mép đạp
mép thốt (% emax)
(%emax)
r/
100% 80% 60% 40% 20% 20% 40% 60% 80% 90% 95% 100%
R
0.2
42

25
15
8
2
1
3
8
19
28
37
56
Tung 0.3
31
15
7
2
0
2
6
13
20
27
46
độ 0.4
19
7
2
0
3
8

13
19
37
8
2
1
4
8
12
28
mặt 0.5
4
1
3
6
18
đạp 0.6
0.7
0
1
10
0.8
3
0.9
-Từ bảng trên, ta tiến hành xây dựng bản vẽ hình bao duỗi phẳng và các profin tại các r/R
tương ứng.
2.6.3.Xây dựng hình chiếu pháp và hình chiếu cạnh
-Chọn góc nghiêng cánh bằn γ=15o
-Cách xây dựng hình chiếu pháp và hình chiều cạnh:
Từ điểm O trên đường trục ở hình bao duỗi phẳng hình bao duỗi phẳng, theo hướng

về phía mép theo ta đặt một đoạn thẳng OH= P/2π = 560 mm, H gọi là điểm cực .Tại H kẻ
12


những tia đi qua điểm giao nhau giữa trục thẳng đứng với các bứn kính đường trịn rikhác
nhau.
Tại mút profin, tiến hành kẻ các đường thẳng tiếp tuyến song song và vng góc với
tia HA, kết quả nhận được những đoạn cắt l1, l2, h1,h2 .
Sau đó trên hình chiếu pháp, từ tâm O1 kẻ các cung trịn bán kính ri và đặt theo cung
này các đoạn thẳng l1 về bên phải và l2 về bên trái .Cuối cùng ta nhận được điểm B và B’
nằm trên đường bao hình chiếu pháp của cánh.
Để xây dựng hình chiếu cạnh, từ điểm B và B’ theo phương song song với trục chong
chóng kẻ các đường thẳng nằm ngang và trên đó đặt các giá trị bằng h1về phía bên phải và
h2 về phía bên trái tính từ điểm giao của đường vng góc từ điểm A2 ở bán kính ri trên
đường chiều dày lớn nhất tại mặt đạp đến các đường nằm ngang nói trên.Cuối cùng ta nhận
được 2 điểm C và C’ nằm trên đường bao hình chiếu cạnh.

C'

A2

h2

l1

l2

l2

l1

A2

B'

h2

h1

C

h2

B
P/2π= 690 mm

Hình 2.2: Xây dựng hình chiếu pháp và hình chiếu cạnh
-Với các bước xây dựng trên, ta tiến hành xác định các giá trị l1, l2, h1, h2
Bảng 2.6:Các giá trị l1, l2, h1, h2 :
r/R
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1
l1

349
522
644
712
728
688
568
352
0
l2
276
370
451
518
577
628
662
652
282
h1
601
577
520
458
384
305
217
117
0
h2

329
319
309
297
281
267
246
215
83
-Từ các giá trị trên, ta xây dựng hình chiếu pháp và hình chiếu cạnh theo các bước đã nêu.
2.7.4.Xây dựng củ chong chóng
2.7.4.1.Xác định đường kính trục chong chóng
trục chong chóng :
-Đường kính

d B = 1,12.d P + kC .D = 373,8 mm, chọn d B = 380 mm
trong đó :

d P - đường kính trục trung gian, xác định theo cơng thức :
13


d P = 92. 3

PS
(1 + k )
nm
= 299,75 mm, chọn

d P = 300 mm

với :

k = q.(a − 1) = 0,28
q=0,4 đối với động cơ 4 kỳ
a = 2 đối với động cơ 6 xylanh (nội suy )

PS - công suất của động cơ, PS =4200 kW
nm - số vịng quay định mức của trục chong chóng , nm =170 rpm
kC = 10- đối với ống bao trục là hợp kim đồng.
D – đường kính chong chóng, D = 6,26m
- Độ cơn trục:

k =1/12
l = (90 ÷ 95)%.l

l

H = (0,99÷1,045)m, chọn k =1,1 m =1100 mm
-Chiều dài cơn trục: k
2.7.4.2.Xác định kích thước củ chong chóng
-Chiều dài củ
Ngun tắc được lựa chọn chỉ cần đủ để gốc cánh hoàn toàn nằm trong củ.Đồng thời
để thuận tiện sủa chữa, người ta khun chiều dài củ lH khơng nhỏ hơn (2÷3)%. Từ lý do
đó, chọn lH = 1,1 m = 1100 mm
-Độ cơn củ chong chóng: kH=1/15÷1/20, chọn kH=1/15
-Đường kính trung bình của củ chong chóng:

d H = 0,167.D = 0,636, chọn d H = 0,65 m= 650 mm
-Chiều dài lỗ khoét để giảm nguyên công cạo rà :

l0 = (0,25 ÷ 0,3)lk = (0,250÷0,300) m, chọn l0 = 0,300m = 300mm
-Chiều sâu rãnh khoét chọn theo khả năng công nghệ : 15 mm
2.7.4.3.Chọn và kiểm tra bền then

l = (0,9 ÷ 0,95)l

l

k = (1,08÷1,14)m, chọn t =1,1 m =1100 mm
-Chiều dài then: t
Then được chọn theo tiêu chuẩn TCVN 2261 – 77: d = 380 mm
+Chiều rộng then: b= 80mm
+Chiều cao then: h = 40mm
+Chiều sâu rãnh then trên trục: t1 = 25 mm
+Chiều sâu rãnh then trên lỗ :t2= 16mm

14


-Kiểm tra bền cho then ( điều kiện va đập mạnh)
Ứng suất dập cho phép : [δ] = 70Mpa
Ứng suất cắt cho phép :[τ] = 40 Mpa

Mômen xoắn phát sinh trên trục:

P

trong đó: D =0,98.
quay định mức của động cơ.

Ứng suất dập phát sinh:

T = 9,55.10 6 .

PD
N = 231.106

PS = 4116 kW và N= 170 rpm – công suất đẩy và vòng

2.T
d B .lt .(h − t1 ) = 56,34 Mpa < [δ] = 70Mpa

σd =

Ứng suất cắt phát sinh:

τc =

2.T
d .lt .b = 16,90 Mpa < [τ] = 40 Mpa

→Như vậy, then đã chọn đảm bảo bền.
2.7.4.4.Chọn mũ thốt nước:

-Chiều dài mũ thốt nước:

l0 = (0,14 ÷ 0,17).D = (0,53÷0,64)m, chọn l0 = 0,6 m

-Bán kính cầu ở cuối mũ:

r0 = (0,05 ÷ 0,1).D = (0,190÷0,381) m, chọn r0 = 0,3 m

D

D

trong đó :
- đường kính chong chóng,
= 3,81 m
2.7.4.5.Tính khối lượng chong chóng:
-Theo Kopeeski thì khối lượng chong chóng được tính theo cơng thức:

G=

d H  e0,6 
Z
3 b0,6 
4
.
γ
.
D
.(
).
6,2
+
2.10
0,71
−
.  + 0,59.γ .l.d H 2



÷
4
D 
D D
4.10

trong đó :
Z - Số cánh chong chóng, Z = 4
γ - Trọng lượng riêng của vật liệu chế tạo chong chóng, γ = 8600kG/m3
D – Đường kính chong chóng , D = 3,81 m

d H - Đường kính củ chong chóng, d H = 0,65 m
lH – Chiều dài củ chong chóng, lH = 1,1 m
e0,6- Chiều dày cánh tại vị trí r=0,6R,e0,6 = 0,075 m
b0,6 – Chiều rộng cánh tại vị trí r=0,6R, b0,6 = 1,458 m
15


→Khối lượng chong chóng : G = 6359kg
2.7.5.Xây dựng tam giác đúc:
-Bán kính đặt tam giác đúc:

6,4 T

Rφ = R + (50 ÷ 60) = (3180÷3190 )mm, chọn Rφ =1960 mm
-Chiều dài tam giác đúc:

lφ = lφ 1 + lφ 2 = 3079 mm

Với:

lφ 1 =
lφ 2 =

2.π .Rφ

.

Z
2.π .Rφ
Z

ϕ 1 = 35 , ϕ 2 =50
o

o

ϕ1
ϕ 1 + ϕ 2 =1268 mm

.

ϕ2
ϕ 1 + ϕ 2 = 1811 mm

được xác định từ hình vẽ.

-Chiều cao tam giác đúc:

hφ =

P
Z = 879 mm

Với:
P – Bước của chong chóng, P = 3,516 m = 3516 mm
Z – Số cánh chong chóng, Z = 4
-Vị trí đường trung bình của củ chong chóng cách cạnh huyền của tam giác đúc một đoạn:

mφ =

Rφ
R

.mR

=523 mm

với :

Rφ - Bán kính đặt tam giác đúc, Rφ = 1960 mm
R- Bán kính chong chóng, R = 1905 mm

mR - Khoảng cách đo từ mút cánh đến đường tâm giả định, được xác định
trên hình chiếu cạnh,

mR =509 mm
16

2.8.Kiểm tra bền chong chóng:
2.8.1 Chiều dày cánh:
- Theo quy chuẩn 2010 (TCVN 2010 phần 3 chương 7) thì chiều dày cánh tại bán
kính 0,25R và 0,6R đối với chong chóng cố định và tại bán kính 0,35R và 0,6R đối với
chong chóng biến bước khơng nhỏ hơn trị số xác định theo cơng thức sau.

t=

K1 H
SW
K 2 ZNl
(cm)

Trong đó:
t - Chiều dày cánh trừ góc lượn của chân cánh,cm
H - Cơng suất liên tục lớn nhất của máy chính, kW
Z - Số cánh chong chóng
N - Số vịng quay liên tục lớn nhất chia cho 100
l - Chiều rộng cánh tại bán kính đang xét
Bảng 2.7:Kiểm tra bền theo QCVN:
STT

Cơng thức tính tốn

1
2
3
4
5

6
7
8

H = PS
N = NP/100
l - chiều rộng cánh
k1 - tra bảng
k2- tra bảng
k3- tra bảng
Bước tại bán kính đang xét P'
Bước tại bán kính 0,7R

9

K1 =

10
11
12
13
14
15
16

Trị số
0,25R
0,6R
kW
4200

4200
rpm/100 1.700
1.700
cm
118.400 145.800
1.620
0.281
0.386
0.113
0.239
0.022
m
3.517
3.517
m
3.517
3.517
Đơn vị

P' 
 D
k
+k
3
÷
2  2
D
 P'   P
1+k1  ÷
 D

30,3

k4 - tra bảng
k5- tra bảng
E - độ nghiêng cánh
t0
K - hệ số phụ thuộc vào vật liệu

 E  D2 N2
K 2 = K -  k 4 +k 5 ÷
 t 0  1000

cm
cm

12.137

3.885

1.920
1.710
50.80
17.15
1.150

1.240
1.090
50.80
17.15
1.150

0.870

0.950

0.810

0.810

17


D
S = 0,095S S + 0,677
dS

17
18

C1 =

2ae 

D P 
 1,3 − ÷+ 0,22 − 1
0,95P  D 
Z 


19

C2 =

D  P 1,19ae

1,1
−
+
0,2

÷− 1
0,95P  D Z


20

21

22

P
C3 = 0,122 + 0,0236
D


B  B
w = 0,625  0,04  + 4 ÷
+ CB  − 0,527
 D  dS





B  B
∆ w = 7,32 1,56 − 0,04  + 4 ÷
− CB  w
 D  dS



0.810

0.810

0.330

0.330

0.199

0.199

0.136

0.136

0.373

0.373

0.328

0.328

23

A1 =

∆w
w + C1

0.466

0.466

24

A2 =

∆w
w + C2

0.573

0.573

( C1 + 1) ( C2 + w)
C3 ( C2 + 1) ( C1 + w )

6.629

6.629

3.520

1.260

2.800

2.800

cm

12.847

6.267

cm

13.090

7.540

25

A3 =

26

27

28
29

A4

W = 1 + 1,724

t=

A2 A3 + A4 A1
A3 + A1

P'
D

K1 H
SW
K 2 ZNl

Chiều dày cánh thực tế

P'
D

Kết luận : Chong chóng đủ bền
18


2.7.2 Tính bán kính góc lượn:

Theo quy phạm thì bán kính góc lượn giữa chân cánh và củ chong chong không nhỏ hơn trị
số Ro xác định theo công thức sau :

R 0 = t1 +

( e-rB ) ( t 0 -t1 )
e

Trong đó:
R0– bán kính u cầu góc lượn,cm
t1 – chiều dày qui định cánh tại 0,25R, t1 = 13,09 cm
t0 – chiều dày giả định cánh tại đường tâm của trục, t0 = 171,5 cm

rB =

rH
= d H = 0,167
R

rB – tỉ số bước của chong chóng,
e = 0,25 (Hệ số vói chong chóng có bước cố định)
Do đó: R0 = 14.43 cm
Bán kính góc lượn thực tế giữa mặt đạp chân cánh và củ là R = 15 cm
Bán kính góc lượn phía mặt hút giữa cánh và củ là R = 20,3 cm
Vậy chong chóng thoả mãn điểu kiện bền theo qui phạm
2.9.Tính tốn và xây dựng đồ thị vận hành của chong chóng:
2.9.1.Tính tốn các đặc trưng khơng thứ ngun của chong chóng làm việc sau thân tàu
- Tính tốn lực đẩy chong chóng có để ý đến dòng theo và lực hút(chong chong làm
việc sau thân tàu) là:

TB = K TB .ρ .n 2 .D4
- Cơng suất để quay chong chóng và hệ trục là:

PD =

2π .K QB .ρ .n 2 .D 4
η B .η P

Trong đó:
KTB, KQB – hệ số lực đẩy và mơ men chong chóng tính tốn có để ý đến sự tác
động tương hỗ giữa thân tàu và chong chong, nó là hàm của mỗi bước tương đối J v của
chong chóng
Hệ số hút t0 ở chế độ buộc có thể được xác định theo giá trị tốc độ trượt tính tốn sp
và hệ số t
t0 = sp.t
Trong đó:
t – hệ số hút ở chế độ tính tốn, xác định ở phần trước, t = 0.324
sp – giá trị tốc độ trượt tính tốn
Việc tính tốn KTB và KQB được chỉ ra ở bảng sau:

Bảng 2.7 :Các đại lượng không thứ nguyên của chong chóng làm việc sau thân tàu
19


TT
1
2
3

0.2

0.54
0.23

0.3
0.32
0.33

Giá trị tính tốn
0.4
0.5
0.28
0.23
0.43
0.53

Đại lượng tính tốn
J ( các giá trị tự cho)
KT (J;P/D)-tra đồ thị
η0 (J;P/D)-tra đồ thị

0.6
0.19
0.60

0.7
0.14
0.66

4

kQ =

kT .J
2π .η 0

0.076

0.046

0.041

0.035

0.030

0.023

5

s = 1−

J
P/D

0.783

0.675

0.567

0.458

0.350

0.242

0.236
0.270
0.360

0.274
0.229
0.360

0.326
0.189
0.360

0.404
0.137
0.360

0.529
0.090
0.360

0.766
0.033
0.360

0.969
0.049

0.969
0.044

0.969
0.040

0.969
0.033

0.969
0.029

0.969
0.023

0.313

0.469

0.625

0.781

0.938

1.094

6
7
8

t = t0/sp
KTB= (1-t).KT
wT

9 iQ=[1+0,125(wT-0,1)]-1
10
KQB=iQ.KQ
11

JV =

J
(1 − wT )

Chú ý :
-Các giá trị J trên được lấy trong khoảng (0 ÷0,9 )P/D = (0÷0,83)
-Giá trị JP được xác định theo vận tốc chong chóng đã xác định từ phần 2.5
2.9.2.Tính tốn các đặc trưng của chong chóng sau thân tàu
Tính tốn các đặc trưng của chong chóng:
Giả thiết vịng quay của chong chóng với các giá trị như sau:
n = 140 ; 150 ; 160 ; 170; 180 rpm
Bảng 1: n = 140 rpm = 2,33 rps

20

Bảng 2: n = 150 rpm = 2,5 rps

Bảng 3: n = 160 rpm = 2,67 rps

Bảng 4: n = 170 rpm = 2,83 rps

21


Bảng 5: n = 180 rpm = 3 rps

2.9.3.Tính tốn đường đặc tính ngồi động cơ
Đặc tính hạn chế ngồi của động cơ chính thường có trong các tài liệu kỹ thuật đi
kèm với các nhà máy chế tạo hoặc trong các phụ lục của các sổ tay. Để tính gần đúng đặc
tính của động cơ chính, ta có thể sử dụng các quan hệ gần đúng sau :
-Đối với động cơ đốt trong có tua-bin khí tăng áp
2

 n
PS =  ÷ .PSP
 nH 

trong đó:

PSP -cơng suất động cơ, PSP = PS = 4200kW
- vòng quay của động cơ,

= 140; 150; 160; 170; 180 rpm

nH -vòng quay định mức của động cơ, nH =170 rpm

Bảng 2.9: Công suất động cơ theo vòng quay:
Vòng quay giả thiết của chong chóng

n
PS = ( ) 2 .PH
nH

rpm
kW

140

150

2848.4 3314.7

160

170

180

3720.6

4200

4697,2

-Từ các bảng trên, ta tiến hành xây dựng đường cong đặc tính vận hành của tàu bao gồm:

R = f (vS ) , TE = f (n, vS ) , PS = f (n, vS ) , PS = f (n) , PSct

22


23