Thiết kế kết cấu cụm bánh lái cho tàu hàng, chương 3 docx

Chương 3: Bố trí bánh lái và yêu cầu đối với vị trí bánh lái - Các kiểu bố trí bánh lái trên tàu: Tàu m ột chân vịt có các kiểu bố trí sau: + Kiểu 1: Bánh lái đặt sau chân vịt trong mặt phẳng đối xứng của tàu (được sử dụng phổ biến). + Kiểu 2: Bánh lái đặt sau đạo lưu cố định trong mặt phẳng đối xứng của tàu. Tàu hai chân v ịt có các kiểu bố trí sau: + Kiểu 1: Mỗi bánh lái đặt trong mặt phẳng đối xứng (không phổ biến). + Kiểu 2: Mỗi chân vịt một bánh lái (kiểu này được dùng cả ở tàu biển và tàu nội thuỷ). + Ki ểu 3: Hai bánh lái tiến đặt sau hai bánh lái lùi đặt trước từng chân vịt (ít dùng). + Ki ểu 4: Mỗi chân vịt có một đạo lưu cố định và một bánh lái đặt sau đạo lưu. + Kiểu 5: Mỗi chân vịt có một đạo lưu cố định và chung một bánh lái đặt trong mặt phẳng đối xứng. - Các yêu cầu đối với vị trí bánh lái trên tàu. + Bánh lái phải nằm trong dòng đẩy của chân vịt. Khoảng cách a giữa mép trước của bánh lái và mép cánh chân v ịt không nhỏ hơn 0.3 m (a  0.3 m) khi chiều dài tàu bằng 120 m (đo cách trục chân vịt một khoảng 0.7* R cv – R cv là bán kính chân vịt. Nếu chiều dài tàu lớn hơn 120 m thì khoảng cách a tương ứng tăng hoặc giảm 0.025 m ứng với một đoạn 15 m thay đổi chiều dài. Trị số a càng nh ỏ thì dao động của vùng đuôi tàu càng tăng. + Khi tàu toàn tải, bánh lái phải ngập hoàn toàn trong nước. Khoảng cách lớp nước phía trên bánh lái b không nhỏ hơn 0.25* h bl (tàu sông- biển) và 0.125* h bl (tàu chạy trong hồ), với h bl là chi ều cao bánh lái. Tàu sông cấp “C” và “D” mặt trên bánh lái có th ể cao hơn đường nước chở hàng khoảng (0.05  0.1)* h bl nhưng không quá 350 mm. + M ặt dưới bánh lái cân bằng và nửa cân bằng không được thấp hơn mép dưới cánh chân vịt (c>0). hbl a c b Hình 2-7. Yêu cầu đối với vị trí bánh lái + Ở tàu có tốc độ trung bình, trục quay của bánh lái phải vuông góc với mặt phẳng cơ bản của tàu và nằm trong mặt chứa đường tâm quay của chân vịt. + Ở tàu cao tốc hai chân vịt, bánh lái nên đặt dịch sang phía mạn nếu chân vịt có hướng quay ra ngoài và đặt dịch vào giữa nếu chân vịt có hướng quay vào trong. Khi đó bánh lái sẽ không rơi vào vùng xoáy. + Khi quay h ết lái sang một bên mạn, mép sau bánh lái không được vượt ra ngo ài giới hạn chiều rộng tàu. + N ếu bánh lái treo cân bằng được hàn với trục lái thì chiều cao bánh lái phải chọn sao cho có thể tháo được bánh lái khi sửa chữa. 2.2. Chọn tàu mẫu: * Các thông số chính của tàu thiết kế bánh lái: Ở đầy, ta chọn tàu mẫu 20.000 tấn để thiết kế kết cấu cụm bánh lái có các thông số sau: - Chiều dài lớn nhất : L max = 165,45 m. - Chi ều dài hai trụ : L pp = 156,00 m. - Chi ều rộng lớn nhất : B max = 25,00 m. - Chi ều cao mạn : T = 12,00 m. - Chiều chìm : d = 7,60 m. - H ệ số béo : δ = 0,8 m. - Lượng chiếm nước : D = 25048 (Tấn) *Phân tích lựa chọn kiểu bánh lái: Dựa vào đặc hình dáng của vùng đuôi tàu cũng như tuyến hình, điều kiện làm việc, vùng hoạt động… của con tàu để ta đi tiến hành chọn kiểu bánh lái cho tàu. Kiểu bánh lái ta chọn cho tàu m ẫu ở đây là kiểu bánh lái cân bằng nửa treo vì nó có những yêu điểm sau: + Công suất máy lái nhỏ. + Ít bị hư hỏng hơn khi tàu đi qua các luồn lạch cạn hoặc va đập với các vật khác. + Tạo được khoảng trống xung quanh chân vịt, đưa chân vịt ra xa vỏ tàu để tránh dao động vùng đuôi tàu. Ngoài ra dùng bánh lái nửa treo ổ dưới của trục lái nhỏ, do đó ở những tàu lớn công nghệ chế tạo sẽ đơn giản hơn. 2.3. Xác định các thông số hình học của bánh lái: 2.3.1. Chiều cao bánh lái: Chọn loại bánh lái cho tàu thiết kế là bánh lái nửa treo cân bằng. Dựa vào hình dáng vòm đuôi tàu mẫu ta thiết kế tàu gồm có hai bánh lái và hai chân vịt. Chiều cao bánh lái nằm trong khoảng 0,6.T ≤ h ≤ 0,9.T, chọn h = 0,613.T Trong đó: T = 7,6 (m). Suy ra h = 0,613.7,6 = 4,598(m) chọn h = 4,6(m). 2.3.2. Tổng diện tích bánh lái: Ta có: ∑ S = a.L.T [2- tr.3] Trong đó: L = 150 (m) – chiều dài hai trụ của tàu. T = 7,6 (m) – chi ều chìm của tàu. a – h ệ số, theo bảng 1-5 [2-tr 15] ta có: a = 2,0% ÷ 2,8% Ch ọn a = 2,056% . Suy ra : ∑ S = a.L.T = 2,056%.150.7,6 = 24,37594(m 2 ) V ậy diện tích của một bánh lái là : S = )(19,12 2 38,24 2 2 m S   . T ổng diện tích bánh lái phải không được nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau: ∑ S min = p. q. 75 150 75,0.( 100 .   L TL ) , (m 2 ) [2- tr 15] Trong đó: L = 150 chiều dài tàu, m T = 7,6 chi ều chìm tàu, m p : h ệ số (bằng 1,2 nếu bánh lái không đặt trực tiếp sau chân vịt; bằng 1,0 nếu bánh lái đặt trực tiếp sau chân vịt); trong tính toán tôi chọn hệ số p = 1,0 q: hệ số (bằng 1,25 đối với tàu kéo; bằng 1 đối với các loại tàu khác), trong tính toán tôi chọn hệ số q = 1,0 ∑ S min = p. q. 75 150 75,0.( 100 .   L TL ) = 1. 1. 75 150 150 75,0.( 100 6,7.150   ) = 16,59(m 2 ) V ậy diện tích bánh lái thỏa mãn. 2.3.3.Hệ số kéo dài :  được xác định theo công thức sau:  = 2 2 b S S h b h  [2-tr.12] Thông thường  = 0.5  3 tuỳ theo kết cấu vùng đuôi tàu. Ta có : λ = 19,12 6,4 22  S h b h = 1,74 Suy ra : b = 74,1 6,4   h = 2,648 (m), chọn b = 2,65 (m) Vì kiểu bánh lái ta chọn ở đây là bánh lái hình thang, nên chiều rộng ở đây là chiều rộng trung bình. . hình học của bánh lái: 2 .3. 1. Chiều cao bánh lái: Chọn loại bánh lái cho tàu thiết kế là bánh lái nửa treo cân bằng. Dựa vào hình dáng vòm đuôi tàu mẫu ta thiết kế tàu gồm có hai bánh lái và hai. được bánh lái khi sửa chữa. 2.2. Chọn tàu mẫu: * Các thông số chính của tàu thiết kế bánh lái: Ở đầy, ta chọn tàu mẫu 20.000 tấn để thiết kế kết cấu cụm bánh lái có các thông số sau: - Chiều dài. Chương 3: Bố trí bánh lái và yêu cầu đối với vị trí bánh lái - Các kiểu bố trí bánh lái trên tàu: Tàu m ột chân vịt có các kiểu bố trí sau: + Kiểu 1: Bánh lái đặt sau chân