I) · Web viewChiều cao ht = (0,5 - 0,6)bt = 39 mm VI.3-Đặc trưng hình học cánh chân vịt: T ọa độ đường bao cánh và profil các mặt cắt cánh tính theo

Bài tập lớn Động lực học tàu thủy GVHD: Ths.Lê Văn ToànPHẦN I

TÍNH SỨC CẢN TÀU THỦYCHỌN TÀU : UT-GLORY

THÔNG SỐ TÀU VÀ CÁC DỮ LIỆU TÍNH TOÁN

Lmax 76,15 m g 9,81 m/s2

Lpp 72 m ▲/(0,01Ldntk)3 8203 -

Ldntk 74 m ν ~23,89 OC 9,20E-07 -

B 12,4 m Wetted Surface 1286 m2

T 4,75 m ρ ~23,89 OC 101,69 kgs2/m4

▲ 3324,1 Ton LCB 0,11 m

Cb 0,738 - T/L 0,064 -

Cm 0,987 - Stern form (v,n,u) n -

Cw 0,853 - L/B 5,968 -

Cp 0,748 - ▼ 3243 m3

Cv 0,865 - B/L 0,168 -

B/T 2,611 - A – transom 0,8 m2

g 9,81 m/s2 L3/▼ 125 -

PP AYRE 1942

Vs hl/h 8 9,5 11 12,5 14

v m/s 4,12 4,89 5,66 6,43 7,20

Fn - 0,1527 0,1814 0,2100 0,2387 0,2673

Ca – Standard - 470 460 420 375 330

δ – standard - 0,835 0,775 0,732 0,663 0,65

▲C1 % 8,5 1,8 -1,05 -8,2 -9,8

▲C2 % -4,51 -4,51 -4,51 -4,51 -4,51

LCB-standard %Lpp 1,95 1,72 1,4 0 -1,4

▲C3 % 0 0 0,2 0 0

▲C4 % 0,27 0,27 0,27 0,27 0,27

∑▲C % 4,27 -2,43 -5,08 -12,43 -14,03

Ca – Propulsion - 490,0 448,8 398,6 328,4 283,7

EHP HP 187 343 599 1067 1735

RT kG 3416 5260 7940 12447 18072

SVTH: Tô Duy Anh Lớp ND09 Trang 1

Bài tập lớn Động lực học tàu thủy GVHD: Ths.Lê Văn Toàn

PHẦN II

TÍNH CHỌN MÁY CHO TÀU

II.1- Tính các thông số ban đầuTheo Taylor với tàu vận tải biển 1 chong chóng thì:

Hệ số dòng theo tính theo công thức:

w = 0.5CB - 0.05 = 0.32

Hệ số hút tính theo công thức:

= 0,198

Trong đó

CL = 0 - đuôi tàu thông thườngSVTH: Tô Duy Anh Lớp ND09 Trang 2

Bài tập lớn Động lực học tàu thủy GVHD: Ths.Lê Văn ToànD = 0,6d = 2,85 - đường kính sơ bộ chân vịt, m

Chiều chìm trục chân vịt:

HS = d – [ 200 + 0,04D + D/2) = 3 m

II.2- Tính chọn máyTính tốc độ tịnh tiến của chân vịt:

vp = v.(1 – w) = 8,5 hl/h

Trong đó: v = 12,5 hl/h

w = 0.32

Tính lực đẩy cần thiết của chân vịt:

Trong đó: N0 = 1067 HP

v = 12,5 hl/h = 6,43 m/s

t = 1,98

Tính công suất đẩy cần thiết của chân vịt:

Trong đó: T = 15346 kG

vp = 8,5 hl/h

Công suất giảm xuống do đồ thị được xây dựng trong nước ngọt.

Chọn chân vịt 4 cánh, nhóm B.4.55 cho tính toán sơ bộ

Chọn hệ số tỉ lệ mặt đĩa =0,55

Hiệu suất hộp số : ηh = 0,97

Hiệu suất đường trục : ηdt = 0,97

Hiệu suất thân tàu : ηk = (1 – t)/(1 – w) = 1,19

Hệ số ảnh hưởng bởi đuôi tàu : b = 0,94

Bảng tính toán

STT Đại lượng Đơn Vị Giá Trị1 n V/ph 210 220 230 240 250

2 28,2 29,6 30,9 32,3 33,6

3 243,3 248,5 253,3 260 266,64 228,7 233,6 238,1 244,4 250,6

5 0,766 0,75 0,733 0,733 0,725

6 0,533 0,53 0,526 0,516 0,51


0.5 2.5. /u t pB n N V

( , )u popf B

' 0.94 ,/ ( ')uH D f B

( , ')p uf B


7 foot 9,26 9,03 8,80 8,66 8,528 D=0,3048D’ M 2,82 2,75 2,68 2,64 2,609 ML 1745 1752 1773 1809 1820

Dựa vào đồ thị ta chọn máy: 6L21/31-AMG18EV - 46V018

Công suất máy : Ne = 1755 HP

Số vòng quay máy : n = 1000 v/ph

Tỉ số truyền hộp số : i = 4,6

Số vòng quay chân vịt : n = 217 v/ph


' '. /pD V n

0 /e v h t pN N


PHẦN III

THIẾT KẾ CHÂN VỊT CHẠY TỰ DO

ĐƯỜNG KÍNH KHÔNG HẠN CHẾIII.1-Các thông số ban đầu:

Tốc độ dự kiến của tàu: VS = 12,5 hl/h

Sức cản tương ứng: R = 12447 kG

Công suất truyền đến trục chân vịt: PD = ηmt.ηdt.BHP = 0,95.0,98.1755 =1634 HP

Số vòng quay chân vịt : n = 217 v/ph = 3,62 v/s

Bảng tính toán theo Taylor

STT Kí hiệu và công thức Đơn vị Kết quả1 Vs hl/h 12,5

2Va = Vs(1-w)

hl/h

8,5

3

- 41,64

4 - 247,5

5 - 235,1

6 m 2,81

7 - 0,75

8 - 0,55

9

kG 15257

10 Te = T(1- t) kG 12236

Sai số : 1,93 %


2

60 DP

PnBVa Va

0.95 opt

0.305 aVDn

2/ ,PH D f B

,P Pf B

750.515

D P

a

PTV

% 100R

eR TR x

1 ),opt P optf B

Bài tập lớn Động lực học tàu thủy GVHD: Ths.Lê Văn Toàn Kết luận: máy đã cho là hợp lý vì sai số giữa R và Te nhỏ hơn 3% nằm trong giới

hạn cho phép và ứng với các thông số hình học chân vịt như sau:

Đường kính chân vịt D = 2,81 m

Bước xoắn H = 2,1 m

Tỷ lệ bước H/D = 0,75

Tỷ lệ diện tích mặt đĩa Ae/A0 = 0,55

PHẦN IV

KIỂM TRA TÍNH SỦI BỌT THEO TIÊU CHUẨN BURILLIV.1- Các thông số có được từ những phần tính trên:

Vận tốc thiết kế V = 12,5 HL/h

Lực đẩy chân vịt T = 12236 kG

Đường kính chân vịt D = 2,81 m

Bước xoắn H = 2,1 m

Tỷ lệ bước H/D = 0,75

Tỷ lệ diện tích mặt đĩa Ae/A0 = 0,55

Vận tốc các điểm trên cánh tính tại 0.7R:

22,78 m/s

Trong đó:

Vp = 4,375 – tốc độ tịnh tiến chân vịt, m/s

n = 3,62 – số vòng quay chân vịt, v/s

D = 2,81 – đường kính chân vịt, m

Hệ số sủi bọt trong bình: 0,485

Trong đó:

Áp suất tĩnh tính tại chiều chìm trục chân vịt:

p1 = pa + g.Hs - pd = 13165

Áp suất khí quyển trên mặt thoáng pa = 10330 kG/m2

Áp suất hơi bão hòa pd = 240 kG/m2

Chiều chìm tới trục chân vịt Hs = 3 m

Khối lượng riêng của nước biển ρ = 104,5 kGs2/m4

Căn cứ vào đồ thị Burill cho ta hệ số lực:

0,16

Như vậy diện tích tối thiểu của diện tích chiếu chân vit:


22

0.72 0.760 2p

NV V D

10.7 2

0.70.5p

V

20.7

/0.5

CT AV

min 20.70.5 .

TAV

Bài tập lớn Động lực học tàu thủy GVHD: Ths.Lê Văn Toàn2,82 m2

Diện tích thật của mặt chiếu chân vịt:

3,05 m2

Diện tích thực tế Ac > Amin tính theo tiêu chuẩn Burrill cho phép kết luận, chân vịt với tỉ lệ

mặt đĩa ae = 0.55 trong trường hợp này có khả năng tránh sủi bọt.

PHẦN V

KIỂM TRA ĐỘ BỀN CÁNH CHÂN VỊTChân vịt làm bằng đồng thau có ứng suất cho phép σ = 600 - 700kG/cm2

Áp dụng phương pháp Romson tiến hành kiểm tra độ bền cánh tại hai bán kính r = 0,2R

Ta có ứng suất trong cánh gồm ứng suất do mômen uốn σ1 gây ra và σ2 do lực ly tâm.

σ = σ1 + σ 2

Công thức tính ứng suất δ1 do mômen uốn gây ra:

Ứng suất kéo:

Ứng suất nén:

Công thức tính ứng suất δ2 do lực ly tâm gây ra:

Ứng suất kéo:

Ứng suất nén:

Trong đó:

Công suất dẫn đến trục chân vịt : Nd = 1634 HP

Vòng quay chân vịt trong một phút : N = 217 v/ph

Hiệu suất chân vịt : ηp = 0,545SVTH: Tô Duy Anh Lớp ND09 Trang 7

2

1.067 0.2294C e

H DA aD

Bài tập lớn Động lực học tàu thủy GVHD: Ths.Lê Văn ToànHệ số tiến của chân vịt : λp = δ = 235,1

Đường kính chân vịt: D = 2,81 m

Số cánh chân vịt : z = 4

Chiều rộng cánh tại r: b (m)

Chiều dày cánh tại r: e (m)

Các hệ số C1, C2, X0 miêu tả đặc trưng phân bố lực đẩy, lực vòng trên cánh.

Các hệ số ζ0, C3 đặc trưng cho điểm đặc lực ly tâm.

Các hệ số đọc từ đồ thị áp dụng cho chân vịt được thống kê trong bảng sau:

Tại bán kính r = 0,2R giá trị các ứng suất tính theo công thức được trình bày:

Ứng suất kéo: 1,K = 309,9 kG/cm2

2,K = 96 kG/cm2

Ứng suất nén: 1,N = 345,9 kG/cm2

2,N = 105,1 kG/cm2

K = 1,K + 2,K = 405,8 kG/cm2

N = 1,N + 2,N = 451 kG/cm2

Tổng ứng suất kiểm tra tại r = 0,2R nhỏ hơn giới hạn cho phép của vật liệu, đảm bảo chân

vịt đủ bền.

PHẦN VI

BẢN VẼ CHÂN VỊTVI.1-Các thông số:


Tỉ số bước xoắn: H/D = 0,75

Số cánh chân vịt: Z = 4

Tỉ số mặt đĩa: Ae/Ao = 0,55

Vật liệu chế tạo chân vịt là Đồng Thau

Góc nghiêng cánh là: 100

VI.2-Xác định các kích thước hình học chân vịt:

Đường kính trung bình củ dh = (0,16 - 0,18)D = 506 mm

Đường kính đầu củ d1 = (0,18 - 0,204)D = 537 mm


Hệ số C1 CB C3 0 b e aK aN ɛ0 X0 D/e0

0,2R 7,63 48,3 0,62 0,4 0,642 0,114 0,096 0,086 0,58 1,026 24,6

Bài tập lớn Động lực học tàu thủy GVHD: Ths.Lê Văn ToànĐường kính phía nhỏ d2 = (0,13 - 0,14)D = 394 mm

Chiều dài củ lh = (0,2 - 0,27)D = 717 mm

Chiều dài lỗ khoét giảm trọng lượng l'h = (0,3 - 0,45)lh = 251 mm

Đường kính trục chân vịt:

275 mm

Chiều dày đầu cánh er = 8 mm

Chiều dày giả định tại tâm củ e0 = (0,04 - 0,05)D = 141 mm

Chiều dày tại phần hạ bậc ▲ = 0,9e0 = 127 mm

Bán kính lượn cánh với củ :

phía nhỏ R1 = 0,03D = 84 mm

phía lớn R2 = 0,035D = 98 mm

Tính chọn then:

Chiều dài lt = 0,9lh = 645 mm

Chiều rộng bt = (0,25 - 0,3)db = 72 mm

Chiều cao ht = (0,5 - 0,6)bt = 39 mm

VI.3-Đặc trưng hình học cánh chân vịt:

Tọa độ đường bao cánh và profil các mặt cắt cánh tính theo tiêu chuẩn của bể thử Wageningen.

Đường bao cánh chân vịt nhóm B.4

Rr

)/(.

0AADzb

eb

bb1

b1

bb2 b2 D

tmax

tmax

0,2 1,662 642 0,617 396 0,35 225 0,0406 114

0,3 1,882 727 0,613 446 0,35 254 0,0359 101

0,4 2,05 792 0,601 476 0,35 277 0,0312 88

0,5 2,152 831 0,586 487 0,355 295 0,0265 74

0,6 2,187 845 0,561 474 0,389 329 0,0218 61

0,7 2,144 828 0,524 434 0,442 366 0,0171 48

0,8 1,97 761 0,463 352 0,478 364 0,0124 35

0,9 1,582 611 0,351 214 0,5 306 0,0077 22

1 - - - - - - 0,003 8

Trong đó :


Bài tập lớn Động lực học tàu thủy GVHD: Ths.Lê Văn Toànkhoảng cách từ trục tới mép dẫn: b1

khoảng cách từ chiều dày max tới mép dẫn: b2

khoảng cách từ mép dẫn tới mép thoát: b

VI.4-Tọa độ profil cánh:

r/RTừ điểm dày nhất đến mép thoát,% Từ điểm dày nhất đến mép dẫn,%

100 80 60 40 20 20 40 60 80 90 95 100

MẶT HÚT

0,2 - 61 83 99 110 112 108 99 85 73 65 -

0,3 - 51 72 88 98 99 95 87 73 63 55 -

0,4 - 42 62 76 85 86 82 74 62 53 46 -

0,5 - 32 51 64 72 73 68 61 50 42 36 -

0,6 - 25 41 52 59 60 56 48 39 32 26 -

0,7 - 19 32 41 46 47 43 36 27 21 17 -

0,8 - 14 24 30 34 34 30 24 17 12 9 -

0,9 - 10 15 19 21 21 19 15 10 7 5 -

MẶT ĐẨY

0,2 34 21 12 6 2 1 3 7 15 23 30 46

0,3 26 12 6 2 0,05 1 5 11 17 22 38

0,4 16 5 1 0 2 7 11 16 30

0,5 7 1 1 3 6 10 22

0,6 3 0 3 5 15

0,7 1 8

0,8 3



VI.5-Xây dựng tam giác đúc:

Việc xây dựng tam giác đúc sau khi thiết kế chân vịt, nhằm mục đích giúp người thiết kế khuôn đúc

đúc chính xác chân vịt đúng như chân vịt đã thiết kế.

Bán kính khuôn đúc: Rθ = 1,1R = 1545,5 mm

Tỉ số: H/z = 0.75D/z = 527

Khoảng cách từ mút cánh đến đường chuẩn:

mr = tg100.R = 248 mm

Các thông số của tam giác đúc:

273 mm

1052 mm

1376 mm

φ1,φ2: góc lệch từ điểm P cách gốc toạ độ chuẩn của chân vịt một đoạn H/2π với điểm ở đường chuẩn

của cánh tại bán kính 0.3R.

với 1 = 39 0

2 = 51 0

VI.6-Đường đặc tính chân vịt:

Đường làm việc ở chế độ M = const:

Các thông số đã xác định:


Tỉ số bước xoắn H/D = 0,75

Công suất truyền đến trục chân vịt: PD =1634 HP

Số vòng quay chân vịt : n = 217 v/ph

Khối lượng riêng của nước biển ρ = 104,5 kG/m3

Hệ số dòng theo : w = 0,32

Hệ số dòng hút : t = 0,198

Momen quay : 5393 kG.m

Hệ số phụ trợ: 1556


716.2 DPMN

(1 )

DM t


Bảng dữ liệu tra được

TT Ký hiệu Giá trị đọc từ đồ thị

1 J 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

2 10KQ 0,4 0,38 0,35 0,32 0,27 0,24

3 KT 0,35 0,32 0,28 0,25 0,21 0,17

4 P 0 0,15 0,27 0,39 0,5 0,57

Kết quả đường làm việc cho chế độ M = Const

TT Ký hiệu Đơn vị Kết quả1 J 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.52 Te kG 14814.8 14257.8 13544.9 13227.5 13168.7 121903 N v/ph 162.8 167.1 174.1 182.0 198.2 2064 n v/s 2.7 2.8 2.9 3.0 3.3 3.45 Vs HL/h 0.0 2.2 4.6 7.3 10.5 13.86 PE PS 1303.1 1337.0 1393.1 1456.9 1586.1 1648

Đường làm việc ở chế độ n = const:

Thực hiện phép tính cho loạt giá trị của n từ 0,6 – 0,7 giá trị tần suất định mức đến giá trị lớn

nhất n = 1,03n định mức.

Ký hiệu Đơn vị Kết quả

N v/ph 130 152 174 195 224

n v/s 2,2 2,5 2,9 3,3 3,7

1 0.515(1 w)nDC

- 17,3 20,2 23,0 25,9 29,7

2 4

2 (1 )C n D t - 24881,8 33866,9 44234,3 55984,1 73325,3

3 5

3 11.936n DC

- 15673,6 24889,1 37152,2 52898,3 79291,4

34

dt hs

CC

- 16658,1 26452,4 39485,8 56221,0 84271,9



Bảng giá trị của đường đặc tính cho chế độ n = const

Ký hiệu Đơn vị Kết quảJ - 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5

N = 130 vòng/phútVs HL/h 0.00 1.73 3.46 5.19 6.91 8.64Te kG 8612 7874 6890 6151 5167 3937PE PS 666 633 583 533 450 383







Đồ thị đường đặc tính chân vịt:

³

R

n=130 v/ph

M=const

n=152 v/ph

n=174 v/ph

n=195 v/ph

n=224 v/phn=217 v/ph

Vs


Bài tập lớn Động lực học tàu thủy GVHD: Ths.Lê Văn ToànPe*100 ( )

Vs

n=130 v/ph

n=152 v/ph

n=174 v/ph

n=195 v/ph

n=224 v/ph

M = const

n=217 v/ph


Documents

I) · Web viewChiều cao ht = (0,5 - 0,6)bt = 39 mm VI.3-Đặc trưng hình học cánh chân vịt: T ọa độ đường bao cánh và profil các mặt cắt cánh tính theo