Chương 10: Tính toán đặc tính thủy động của bánh lái - Mục đích của việc tính toán đặc tính thuỷ động học bánh lái là đi xác định các lực v à mômen thủy động tác dụng lên bánh lái để làm cơ sở cho việc xác định kết cấu trục lái, bánh lái và chọn máy lái, tính toán bền cho thiết bị lái. - Khi tính toán lực và mômen bánh lái, chúng ta ứng dụng các định luật cơ học chất lỏng. Theo các định luật ấy, khi bánh lái được đặt trong d òng chảy vận tốc v s , dưới góc tấn α, dưới tác dụng của dòng chảy chất lỏng phân bố áp lực ở mặt trên và mặt dưới của profin mặt cắt bánh lái khác nhau, làm xuất hiện lực tác động ngang. Các lực thủy động tác động lên bánh lái gồm có: Lực nâng L và lực cản D. - Tổng hợp của L và D sẽ được lực R - lực chính tác động lên bánh lái: (hình III.2). 22 DLR - Lực R có thể phân thành hai thành phần gồm: + Lực pháp tuyến: sin.cos. DLN . +L ực tiếp tuyến: cos.sin. DLT . Các l ực này đặt tại tâm áp lực k. - Mômen thủy động ở cạnh trước của bánh lái: M tđ = N.e Trong đó: e - khoảng cách từ cạnh trước của bánh lái đến điểm đặt lực N. - Mômen tải trên trục lái được tính theo công thức: M 0 = N.x = N.(e – a). Trong đó: e - khoảng cách từ trục lái đến cạnh trước của bánh lái. a - khoảng cách từ điểm đặt lực đến tâm trục lái. - Trong bảng 11-3, sổ tay kỷ thuật tàu thủy tập I đã cho biết đặc tính của bánh lái có .6 1 - Trong thực tế thiết kế tàu thủy, bánh lái thường có hệ số λ nhỏ hơn 6. Vì các hệ số C L , C D và C M phụ thuộc rất nhiều vào λ nên ta tính các hệ số ấy cho mọi bánh lái như sau: C D2 = C D1 + C 1 C L 2 . [3- tr 709] L CC 121 . [3- tr 709] - Trong đó: ) 11 ( 1 12 1 C [3- tr 709] Hình III.2. Lực thủy động tác dụng lên bánh lái ) 11 ( 3,57 12 2 C [3- tr 709] Tra trong b ảng 11-3 (3- tr 705) người ta cho biết đặc tính của loại có λ = λ 1 = 6, λ 2 = λ ef = 1,737 Suy ra: ) 11 ( 1 12 1 C = ) 6 1 737,1 1 ( 14,3 1 = 0,13 ) 11 ( 3,57 12 2 C ) 6 1 737,1 1 ( 14,3 3,57 = 7,45 - L ập bảng tính các hệ số C L , C D và C M cột 1÷ cột 4 được cho giống như trong bảng 11-3 sổ tay kỹ thuật đóng tàu thủy với prôfin NACA0015. Các cột khác được tính toán dựa theo các cột 1 ÷ cột 4 Bảng 1.2- Bảng tính đặc tính thủy động học bánh lái. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 α (độ ) C L C D C M C L 2 C 1 *C L 2 C D2 =(3)+( 6) C 2 *C L α 2 =(1)+( 8) 0 0 0,01 0 0 0 0,01 0 0 4 0,3 0,01 9 0,07 5 0,09 0,011 7 0,0307 2,235 6,235 8 0,6 1 0,03 7 0,15 0,372 1 0,048 37 0,08537 4,544 5 12,5445 12 0,9 1 0,05 9 0,22 5 0,828 1 0,107 65 0,16665 6,779 5 18,7795 16 1,1 9 0,09 8 0,3 1,416 1 0,184 09 0,28209 8,865 5 24,8655 20 1,4 0,14 0,36 1,96 0,254 8 0,3948 10,43 30,43 22. 5 1,5 3 0,2 0,38 2,340 9 0,304 32 0,50432 11,39 8 33,8985 III.2.2.1. Xác định vị trí tối ưu của trục lái. - Ta xác định hệ số lực thẳng góc bánh lái C N theo công thức sau: C N = C L .cosα + C D sinα [2-tr.47] - Kho ảng cách tâm áp suất từ cạnh dẫn được xác định theo công thức: b C C e N M . [2- tr.46] L ập bảng tính vị trí tối ưu của trục bánh lái như sau : α C L cosα C D2 sinα cosα*C L sinα*C D2 C N C M e/b 0 0 1 0,01 0 0 0 0 0 0 6,241 0,3 0,994 0,031 0,109 0,255 0,002 0,257 0,075 0,292 12,557 0,61 0,976 0,085 0,217 0,504 0,015 0,519 0,150 0,288 18,798 0,91 0,947 0,167 0,322 0,721 0,054 0,775 0,225 0,289 24,890 1,19 0,907 0,282 0,421 0,999 0,119 1,018 0,300 0,294 30,458 1,4 0,862 0,395 0,507 1,037 0,160 1,197 0,360 0,300 33,930 1,53 0,830 0,504 0,558 1,060 0,221 1,281 0,380 0,297 Với những góc dẫn lớn hơn, hệ lực thẳng góc C N lớn hơn rất nhiều những trị số tương ứng với góc dẫn nhỏ . Cho nên để nhận được mô men nhỏ trên trụ lái, ta nhận vị trí trục lái: 2985,0)3,0297,0( 2 1 b e b a Khoảng cách trục lái tính từ cạnh dẫn sẽ là: a = 0,2985.b = 0,2985.2,648 = 0,79 (m) . trục lái, bánh lái và chọn máy lái, tính toán bền cho thiết bị lái. - Khi tính toán lực và mômen bánh lái, chúng ta ứng dụng các định luật cơ học chất lỏng. Theo các định luật ấy, khi bánh lái. Chương 10: Tính toán đặc tính thủy động của bánh lái - Mục đích của việc tính toán đặc tính thuỷ động học bánh lái là đi xác định các lực v à mômen thủy động tác dụng lên bánh lái để. cách từ trục lái đến cạnh trước của bánh lái. a - khoảng cách từ điểm đặt lực đến tâm trục lái. - Trong bảng 11-3, sổ tay kỷ thuật tàu thủy tập I đã cho biết đặc tính của bánh lái có .6 1 -