thiết kế chong chóng tàu hàng khô

GIỚI THIỆU CHUNGLoại tàu : tàu hàng bách hóa trọng Vùng hoạt động : hoạt động vùng biển không hạn chế... Tính toán lực cản và công suất kéo... Chọn vật liệu chế tạo- Theo quy phạm phân c

GIỚI THIỆU CHUNG

Loại tàu : tàu hàng bách hóa trọng

Vùng hoạt động : hoạt động vùng biển không hạn chế

716 , 7

77 , 0

140 3

96 , 0

140 96

,

- Vậy phương pháp Guldhammer – Harvald thỏa mãn tàu thiết kế

1.2 Tính toán lực cản và công suất kéo

- Lực cản tàu thủy được tính theo công thức:

kN R R

v 0 , 5144 S  0 , 5144 15  7 , 716 /

S - diện tích mặt ướt của vỏ tàu, [m2]

Vì tàu có hệ số béo thể tích: C B  0 , 77  0 , 65 nên ta áp dụng công thức V.A Cemeki để tính diện tích mặt ướt của tàu:

) ( 784 , 4486 68

, 8

5 , 20 ) 247 , 0 77 , 0 ( 37 , 1 2 68 , 8 140 )

247 , 0 (

37 , 1

T

B C

LT

Do có phần diện tích bổ sung do phần nhô: S phânnhô  4 %S

+ Hiệu chỉnh cho hoành độ tâm nổi khác LCB tiêu chuẩn:

Ta có công thức tính LCB tiêu chuẩn LCB snhư sau:

LCB s  0 , 01  0 , 042Fr 0 , 01 (LCBx B /L)

Chỉ hiệu chỉnh với 0,6

W L

L

v a C

Với C P  0 , 782nên nội suy ta được a 2 , 99

+ Hiệu chỉnh mũi quả lê:

Do tàu có C P  0 , 782 nên ta không cần hiệu chỉnh

+ Hiệu chỉnh cho các phần nhô ra của thân tàu: 3  5 %C R

Việc tính toán thể hiện qua bảng sau:

Bảng 1.1 Tính toán lực cản và công suất kéo

STT Đại lượng tính toán Đơn vị

103



R l

)5,5(

103



R l

)23,5(

2.1 Chọn vật liệu chế tạo

- Theo quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép QCVN 21:2010/BGTVT (Bảng

7A/7.2) chọn vật liệu làm chong chóng là hợp kim đồng

+ Loại: Đồng thau mangan đúc cấp 1

k cho bánh lái dạng thoát nước Chọn k T  0 , 8

2.3 Chọn sơ bộ đường kính chong chóng:

2.3.1 Chọn sơ bộ công suất của động cơ

62 , 4708 85

,

Với k = 0,6 – hệ số

2.3.2 Chọn sơ bộ vòng quay của chong chóng

- Từ bảng 9.2 “ Giới hạn thay đổi vòng quay hợp lý của chong chóng” trang 103 -Sách Thiết bị đẩy tàu thủy - Ta chọn vòng quay chong chóng n  130rpm

2.3.3 Chọn sơ bộ đường kính chong chóng

- Ta có công thức:

n

T D

T n

130

663 , 833 8 , 11 8

, 11 8

R t

T

268 , 0 1

241 , 610 1

653 , 0 663 , 833

025 , 1 167 , 2

131 , 5

4



T n

025 , 1 561 , 5 131 , 5



T D v

k DT A 

Trong đó:

v A - vận tốc tiến của chong chóng, m/s

s m w

2.5 Tính các yếu tố cơ bản của chong chóng

2.5.1 Chọn tỷ số đĩa theo điều kiện bền

- Chọn theo điều kiện bền thì:

 

3

3 / 2

max min

0 0

10 ).

08 , 1 (

24 , 0





T m D

z d

Khi đó:

514 , 0 10

6

941 , 837 15 , 1 10 08 , 0 568 , 5

4 ).

167 , 0 08 , 1 (

24 ,

4

3 / 2

Dựa vào đồ thị ta chọn được máy có các thông số như sau:

Tên máy 6RT-flex50Hãng sản xuất WARTSILA SULZER 

Công suất định mức: P S  9720kW

Vòng quay định mức:N H  124rpm

2.5.3 Tính toán chong chóng đảm bảo khai thác hết công suất của động cơ và đạt được tốc độ tối đa:

Do lựa chọn động cơ có công suất lớn hơn công suất yêu cầu nên ta đi tính vận tốc khaithác thực của tàu:

Giả thiết vận tốc tàu: v S (14 16) knots và tính toán với vòng quay chong chóng

2.5.4 Kiểm tra tỷ số đĩa theo điều kiện không xảy ra xâm thực:

Theo Schoenherr thì tỷ số đĩa nhỏ nhất không xảy ra xâm thực được tính theo công thứcsau:

A D

2.6.2.1 Xác định chiều dày lớn nhất của các profin tại các tiết diện :

- Chiều dày tại mút cánh :

- Từ hình bao duỗi phẳng ta xác định được các giá trị l l h h1, , ,2 1 2 như sau :

442,4 646,8 782,1 855,6 866,3 814,1 672,3 413,4 0

358 463,5 552 622,2 687,9 744,5 783,6 765,9 330,6678,2 633 561,8 482 397,1 310,6 218,2 118,6 82,8347,9 328,1 314,3 300,4 283,5 265,1 244,7 212,6 82,8

- Chiều dài then:

Tt B



Ứng suất cắt tính toán:

t t B c

l b d

- Bán kính cầu ở cuối mũ:

r0 (0,05 0,1) D(0,05 0,1).5,628 (0,281 0,563)   mm

Chọn r0 0, 4m

2.6.3.5 Tính khối lượng chong chóng

Theo Kopeeski thì khối lượng chong chóng được tính như sau :

Vậy khối lượng chong chóng là G18429kg

2.6.4 Xây dựng tam giác đúc

0,2R 0,3R 32.05 0 43.17 0

- Chiều cao tam giác đúc:

1 2

Trong đó:

t - chiều dày cánh trừ góc lượn của chân cánh, cm

H- công suất liên tục lớn nhất của máy chính, H 9720kW

Z- số cánh chong chóng,Z 4

N - số vòng quay liên tục lớn nhất chia cho 100, N 1, 24 /v p

l - chiều rộng cánh tại bán kính đang xét:

t - chiều dày giả định cánh tại đường tâm của trục, t0 32,5cm

K - hệ số tra bảng 3/7.2, K 1,15 với vật liệu chong chóng là HBsC1

3 2 1

11

a - tỉ số diện tích khai triển của chong chóng, a 0 0,55

w - là nước kèm trung bình định mức ở đĩa chong chóng

Chiều dày cánh tại bán kính 0,25R là: t 23,507mm

Chiều dày cánh tại bán kính 0,6R là: t11, 473mm

Mà:

Chiều dày cánh thực tế tại bán kính 0,25R là: t24,5mm

Chiều dày cánh thực tế tại bán kính 0,6R là: t14, 2mm

Bán kính góc lượn thực tế giữa chân cánh và củ là: R = 17 cm0

Do đó ta chọn bán kính góc lượn phía mặt đạp giữa cánh và củ là: R= 27 cm

Bán kính góc lượn phía mặt hút giữa cánh và củ là: R= 29 cm

Vậy chong chóng thoả mãn điểu kiện bền theo qui phạm

2.8 Tính toán và xây dựng đồ thị vận hành của chong chóng

2.8.1 Tính toán các đặc trưng không thứ nguyên của chong chóng làm việc sau thân tàu

Các thông số chủ yếu như sau:

J s

2.8.2 Tính toán các đặc trưng của chong chóng sau thân tàu

Giả thiết vòng quay của chong chóng với các giá trị như sau:

112; 118; 124; 130

Bảng 1: n112rpm1,867rps

STT Đại lượng tính toán Đơn vị

STT Đại lượng tính toán Đơn vị

Từ các giá trị tính ở bảng trên ta đi xây dựng đồ thị vận hành Tiến hành vẽ đồ thị

Xác định công suất định mức của động cơ được thể hiện như bảng sau:

2 dm

1 Vòng quay giả thiết rpm 112 118 124 130

2 Công suất định mức kW 6740 7482 8262 9081