Đồ án bánh lái cân bằng trên tay treo tàu container

Đây là đồ án bánh lái tàu thủy, là một trong những bánh lái được áp dụng cho các tàu thủy hiện nay Đồ án này rất chính xác, có bản vẽ kèm theo, được thầy cô giáo đánh giá cao Chúc các bạn thành công...

THIẾT BỊ TÀU GVHD: TS. VŨ NGỌC BÍCH ĐỀ TÀI Thiết kế bánh lái cho tàu container có kich thước chính sau: Chiều dài hai trụ L pp = 134 m Chiều rộng thiết kế B = 22,3 m Chiều cao mạn D = 11,3 m Chiều chìm d = 8,48 m Hệ số béo thể tích C b = 0.735 Hệ số béo lăng trụ C p = 0.75 Vận tốc thiết kế v s = 16 Hl/h SVTH : TRẦN MẠNH HÙNG MSSV : 0751070020 1 THIẾT BỊ TÀU GVHD: TS. VŨ NGỌC BÍCH Chương I : TÍNH SỨC CẢN CHO TÀU SỬ DỤNG PHƯƠNG PHÁP TAYLOR I . KIỂM TRA ĐIỀU KIỆN ÁP DỤNG CỦA PHƯƠNG PHÁP TAYOR. Phương pháp dùng cho tàu chạy chậm và trung bình có: = 0,3 ¸ 2 = 2,25 ¸ 3,75 Cp = 0.48 ¸ 0.8 Kiểm nghiệm cho tàu đang tính toán: = 16.0,5144 134 = 0,71 (thỏa) B 22,3 2,63 d 8,48 = = ( thỏa) Cp = 0.75 ( thỏa) Kết luận: Vậy hoàn toàn có thể áp dụng phương pháp Taylor để tính sức cản cho tàu trên. Các thông số cần thiết cho việc tính toán sức cản : Lượng chiếm nước : ∆ = C B .L.B.d. g = 0,735 . 134. 22,3. 8,48. 1,025 = 19090 (Tấn) Suy ra 3 (0,01L) D = 3 19090 (0,01.134) = 7934 Vì Fn = v v Fn gL g.L =Þ = 36,25Fn ; R r = r R D D = r R 19090 D II.CÁC THÀNH PHẦN SỨC CẢN. Sức cản toàn bộ : R T = R r + R F + R bs 1.Sức cản dư . Sử dụng phương pháp Taylor để tính sức cản dư được trình bày trong bảng 1. 2 . Sức cản ma sát. Công thức tính : R F = 2 1 . C F . ρ .v 2 .w S Trong đó : + Diện tích mặt ướt : W S = L.d. [2 + 1,37 (C B - 0,274).B/d ] = = 134 . 8,48 [2 + 1,37 (0,735 - 0,274) . 22,3 8,48 ] = 4134(m 2 ) + Hệ số sức cản ma sát : SVTH : TRẦN MẠNH HÙNG MSSV : 0751070020 2 THIẾT BỊ TÀU GVHD: TS. VŨ NGỌC BÍCH C F = 2 10 0,075 (log Rn 2)- + F CD trong đó : F CD = ( 0,0003 ¸ 0,0006 ) áp dụng cho tàu vỏ thép ta chọn F CD = 0,00045 Rn = vL u = 6 v.134 10 0,9803 với u = 0,9803.10 -6 m 2 /s tại 21 o C + Mật độ nước : ρ = 101,76 kGs 2 /m 4 Tại 21 o C 3 . Sức cản bổ sung: Đây là thành phần sức cản sinh ra do phần nhô, sức cản do gió, sức cản do sóng, sức cản do các hiện tượng rong rêu hà bám trên tàu sau quá trình khai thác …… Theo kinh nghiệm ta lấy: R bx = 0,2(R r + R ms ) Bảng tính sức cản toàn bộ cho tàu: STT Ký hiệu và công thức Đơn vị Kết quả 1 F n - 0.1936 0.2083 0.2231 0.2380 0.2529 0.2678 2 v m/s 7.02 7.55 8.09 8.63 9.17 9.71 3 v s hl/h 13.64 14.68 15.72 16.77 17.82 18.87 4 R r / D (B/d=2.25) - 0.5 0.71 1.02 1.7 2.3 3.37 5 R r / D (B/d=3.75) - 0.68 0.92 1.27 1.75 2.5 3.55 6 R r / D (B/d=2,63) - 0.54 0.76 1.08 1.71 2.314 3.41 7 R r KG 10308 14508 20617 32644 44174 65097 8 C F - 0.00198 0.001975 0.001962 0.00195 0.00193 0.001928 9 R n - 9.6E+8 1.03E+9 1.11E+9 1.18E+9 1.3E+9 1.33E+9 10 R F KG 20600 23681 26988 30526 34271 38223 11 R bx KG 6181 7638 9521 12634 15689 20664 12 R T KG 37091 45827 57127 75804 94134 123983 13 T v.R EPS 75 = PS 3471 4614 6160 8720 11507 16048 +) Đồ thò sức cản: SVTH : TRẦN MẠNH HÙNG MSSV : 0751070020 3 THIẾT BỊ TÀU GVHD: TS. VŨ NGỌC BÍCH Chương II : TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHÂN VỊT I - TÍNH CHỌN MÁY TÀU SVTH : TRẦN MẠNH HÙNG MSSV : 0751070020 4 THIẾT BỊ TÀU GVHD: TS. VŨ NGỌC BÍCH 1. Tính các thông số mở đầu. +) Dùng Taylor để tính hệ số dòng theo và lực hút. Tính hệ số dòng theo w = 0,5 B C - 0,05 = (0,5.0,735) - 0,05 = 0,3175 Hệ số lực hút t = k .w = 0,6 . 0.3175 = 0,1905 (k = 0,6 áp dụng cho tàu có bánh lái dạng thoát nước) +) Từ đường hình dáng của thân tàu ta xác đònh được đường kính lớn nhất của chân vòt : D Max = 0,65. d = 0,65 . 8,48 = 5,5 m +) Chiều chìm của trục chân vòt : H s = 5,2 m 2. Tính chọn máy. +)Vận tốc tiến của chân vòt : v p = v s (1 - w) = 16.(1 - 0,3175) = 10,92(Hl/h) = 5,62 (m/s) +) Từ đường cong sức cản ta tính được R = 60800 (kG) Tại v s = 16 (hl/h) EPS = 6676 (PS) +) Lực đâûy cần thiết của chân vòt : R 60800 T 75108(kG) 1 t 1 0,1905 = = = - - +) Lực đẩy của chân vòt tính theo hệ anh : T’ = T 0,45359 = 75108 0,45359 = 165586 (pound) +) Công suất đẩy của chân vòt : N’ T p T'.v 165586.10,92 5524 327,3 327,3 = = = (HP) Vì đồ thiï dùng cho nước ngọt mà ta tính cho nước mặn nên ta cần hiệu chỉnh: T T 1000 1000 N N' 5524. 5389 1025 1025 = = = (HP) Chọn chân vòt nhóm B4.55 trong tính toán sơ bộ. Lập bảng tính: SVTH : TRẦN MẠNH HÙNG MSSV : 0751070020 5 THIẾT BỊ TÀU GVHD: TS. VŨ NGỌC BÍCH Giải thích ý nghóa các công thức trong bảng tính. 1. n :số vòng quay giả thiết (v/p) 2. 5 . T u P n P B v = 3. δ đọc trên đồ thò , δ − u B 4. δ' = b.δ ( lấy b = 0,94 - 0,96 trong trường hợp này ta chọn b = 0,94 ) 5. η P Hiệu xuất chân vòt ( tra bảng , δ − u B ứng với u B '- d ) 6. D’ = ' p .v n d đường kính chân vòt (feet) 7. D = 0,3048.D’ noon kính chân vòt (met) 8. o e t p r H N N = h h h h Công suất động cơ Trong đó : t h : hiệu suất đường trục t h = 0,97 r h : hiệu suất dòng xoáy r h = 1.025 H h = 1 t 1 w - - = 1 0,192 1,188 1 0,32 - = - hiệu suất vỏ tàu SVTH : TRẦN MẠNH HÙNG MSSV : 0751070020 6 THIẾT BỊ TÀU GVHD: TS. VŨ NGỌC BÍCH N o = EPS. 75 76 = 6676 75 76 = 6588 (HP) Đồ thò chọn máy Từ đồ thò chọn máy mang nhãn hiệu 5S50MC - C của hãng MAN B&W Số Silanh 6 Công suất đònh mức Ne = 10725 HP SVTH : TRẦN MẠNH HÙNG MSSV : 0751070020 7 THIẾT BỊ TÀU GVHD: TS. VŨ NGỌC BÍCH Số vòng quay đònh mức N = 127 v/p II - THIẾT KẾ CHÂN VỊT SỬ DỤNG HẾT CÔNG SUẤT CỦA MÁY ĐÃ CHỌN. Số vòng quay khi tới trục chân vòt là : n = 127*0.97 = 123(v/p) P D = C MT t h Ne = 0,98 . 0,97. 10725 = 10195(HP) = 10331(PS) Tính giới hạn thấp của tỉ số mặt đóa : e e 2 o 0 d A A (1,3 0,3.Z).T K A (p p ).D = + +³ - Trong đó: +) K = 0,2 cho tàu một chân vòt. +) Z = 4 là số cánh của chân vòt thiết kế. +) T Lực đẩy của chân vòt trong giai đoạn thiết kế ban đầu tính theo công thức kinh nghiệm T = (8,5 ÷ 12 )P D = 9 . 10195 = 91755 (kG) +) Đường kính chân vòt lớn nhất : D Max = 0,65.T = 0,65.8,48 = 5,5 (m) +) p d p suất hơi bão hòa 240kG/m 2 +) p o áp suất tại tâm trục chân vòt cách mặt thoáng một khoảng H s = 5,2 (m) p o = p a + γ .H s = 10330 + 1025.5,2 = 15660 kG/ 2 m Trong đó: p a : áp suất khí quyển, tính trên mặt thoáng 10330 kG/ 2 cm γ : trọng lượng riêng chất lỏng 1025 kG/ 3 m e e 2 o 0 d A A (1,3 0,3.Z).T K A (p p ).D = + +³ - = 2 (1,3 0,3.4).91755 0,2 (15660 240).5,5 + + - = 0,69 Từ seri của Wagenigen chọn chân vòt nhóm B4.70 SVTH : TRẦN MẠNH HÙNG MSSV : 0751070020 8 THIẾT BỊ TÀU GVHD: TS. VŨ NGỌC BÍCH +) Tại tốc độ tàu V s = 16 hl/h lực đẩy thực tế của chân vòt đạt 62457 kG, như vậy lực đẩy thực tế của chân vòt lớn hơn 2,7 %so với sức cản vỏ tàu nên chân vòt vừa chonï là thích hợp Kích thước hình học của chân vòt vừa được chọn: Chân vòt thuộc nhóm B4.70 Chân vòt thiết kế theo chế độ tự do v s = 16 hl/h Số vòng quay của chân vòt n = 123 (v/p) Đường kính D = 5.53 (m) Tỉ lệ bước H/D = 0,87 Tỉ lệ diện tích mặt đóa A e /A o = 0,7 IV - XÁC ĐỊNH KÍCH THƯỚC HÌNH HỌC CỦA CHÂN VỊT SVTH : TRẦN MẠNH HÙNG MSSV : 0751070020 9 THIẾT BỊ TÀU GVHD: TS. VŨ NGỌC BÍCH +) Đường kính củ chân vòt h d (0,16 0,18)D (0,88 0,995)= =¸ ¸ m Chọn d h = 0,9 m +) Đường kính đầu củ chân vòt phía lớn : 1 d (0,18 0,204)D= ¸ = (0,995 1,13)¸ m Chọn d 1 = 1,1 m +) Đường kính đầu củ chân vòt phía nhỏ: 2 d (0,13 0,14)D (0,72 0,77)= =¸ ¸ m Chọn d 2 = 0,75 m +) Chiều dài củ chân vòt : h l (0,2 0,27)D (1,1 1,49)= =¸ ¸ m Chọn l h = 1,3 m +) Chiều dài mũ đầu củ 2 h l d 0,9= = m +) Độ côn trong: 1:12Ð +) Bán kính lượn cánh với củ: Mặt đạp r = 0,03D = 0,166 m Mặt hút R = 0,035D = 0,194 m Chương III : THIẾT KẾ BÁNH LÁI SVTH : TRẦN MẠNH HÙNG MSSV : 0751070020 10 [...]...THIẾT BỊ TÀU GVHD: TS VŨ NGỌC BÍCH I – LỰA CHỌN THÔNG SỐ HÌNH HỌC CỦA BÁNH LÁI: 1 Chọn loại bánh lái: Căn cứ vào loại tàu, mục đích sử dụng, đặc điểm tuyến hình vòm đuôi ta chọn bánh lái bán cân bằng một chốt trên tay treo 2 Bố trí bánh lái : Bánh lái được bố trí đặt trực tiếp sau chân vòt 3 Số lượng bánh lái :1 4 Diện tích bánh lái tính theo công thức sau: Ld A bl = m... hệ số hình dạng l của bánh lái tính theo công thức sau: K1 = ( l + 2)/3 l : Được tính theo công thức sau, nhưng l không cần lớn hơn 2 l = h2/At = 1,69 h : Chiều cao trung bình của bánh lái (m) At : Tổng diện tích bánh lái A(m2) &ø phần diện tích trụ lái hoặc giá bánh lái nếu có, nằm trong phạm vi chiều cao trung bình h của bánh lái K2: Hệ số phụ thuộc vào kiểu profin của bánh lái (xem bảng 2A/25.1.1)... 23 THIẾT BỊ TÀU GVHD: TS VŨ NGỌC BÍCH 2.Tính theo Quy Phạm: Khi tàu chay tiến a) Lực tác dụng lên bánh lái: Lực FR tác dụng lên bánh lái khi tàu chạy tiến và lùi được dùng để xác đònh kích thước của bánh lái và được tính theo công thức sau : FR = 132K1K2K3.A.V2 = 1030541 (N) Trong đó : A : Diện tích bánh lái V : Tốc độ tàu (Hl/h) Nếu tàu chạy tiến có tốc độ nhỏ hơn 10 hl/h thì V được lấy bằng Vmin =... dài tàu Chọn S = 670 (mm) Khoảng cách từ xương đứng tạo thành cốt bánh lái đến xương đứng lân cận phải bằng 1.5 lần khoảng cách của xương nằm của bánh lái : b = 1,5S = 975 (mm) Ta chọn b = 760 mm Các xương gia cường đứng liên tục tại các xương gia cường nằm Chiều dày các xương nằm bánh lái t = 14 mm Chiều dày các xương đứng bánh lái t = 16 mm Chiều dày tôn vùng bích nối t = 24 mm Tấm nắp bánh lái có... với bánh lái nằm sau kết cấu cố đònh như giá bánh lái = 0,0754 e2 = A 2f A2 = 0,286 Khi tàu chạy lùi FR = 132K1K2K3.A.V2 = 257635 (N) Với vận tốc tàu lùi Va = FR1 = FR A1 A = 0,5V 147877 (N) SVTH : TRẦN MẠNH HÙNG MSSV : 0751070020 25 THIẾT BỊ TÀU FR2 A2 A = FR a = GVHD: TS VŨ NGỌC BÍCH = 109757 (N) 0,55 Suy ra TR = TR1 + TR2 = 192159 + 99677 = 291836 (Nm) III - TÍNH TOÁN KẾT CẤU BÁNH LÁI 1.Tôn bánh lái. .. sau: p = 1 (Bánh lái đặt trực tiếp sau chân vòt) SVTH : TRẦN MẠNH HÙNG MSSV : 0751070020 11 THIẾT BỊ TÀU GVHD: TS VŨ NGỌC BÍCH q = 1 (Đối với các loại tàu khác loại tàu kéo) Do đó: Amin = 16,7 (m2) 6 Đặc trưng hình học: Dựa vào diện tích bánh lái và kích thước cụ thể của vòm đuôi tàu ta chọn được bánh lái có các kích thước và dặc trưng hình học như sau: Chọn diện tích thực tế của bánh lái: Ap = 19,6... thức sau: Ld A bl = m (m 2 ) 100 Trong đó : Abl -Diện tích bánh lái (m2) L -Chiều dài tàu (m) d -Chiều chìm tàu (m) m-Hệ số diện tích bánh lái thống kê, được tra trong bảng (1.2) đến (1.4) (Sổ Tay Thiết Bò Tàu T1-Trang 13) Ta có: L d = = 134 m 8,48 m m = 2,066 (Bảng 1-2 Sổ Tay Thiết Bò Tàu T1 -Trang 14) Do đó: Abl = 23,48 (m2) 5 Diện tích bánh lái nhỏ nhất tính theo công thức sau: A min = p.q L.d 150... 170.7 122.3 95.6 67.5 37.5 5.9 18 THIẾT BỊ TÀU GVHD: TS VŨ NGỌC BÍCH II - XÁC ĐỊNH LỰC THUỶ ĐỘNG TRÊN TẤM BÁNH LÁI VÀ MÔ MEN THUỶ ĐỘNG TRÊN TRỤC LÁI CỦA TÀU TỰ HÀNH BÁNH LÁI ĐẶT TRỰC TIẾP SAU CHÂN VỊT 1.Tính theo thực nghiệm a) Tốc độ trung bình của dòng nước chảy đến bánh lái: Vcp = 0,515.vs.(1 - ωr ).χ = 9,2 m/s Với : vs = 16 (hl/h) Tốc độ chạy tiến của tàu ωo Giá trò trung bình của hệ số dòng theo... (Theo điều 25.1.6-1 Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép 2003 phần 2A) Chiều dày của tôn bánh lái t không được nhỏ hơn trò số tính theo công thức sau : t = 5,5 S b (d + FR 10- 4 ).k pl A + 2,5 = 13,9 (mm) Trong đó : d = 8,48 (m) : Chiều chìm tàu FR = 1030646(N) Là lực tác dụng lên bánh lái A = 19,6 (m2 ): Diện tích bánh lái kpl : hệ số vật liêu của bánh lái Với : - e = - e = 0,75 khi σch > 235 (N/mm2... cách các xương nằm hoặc các xương đứng của bánh lái, lấy giá trò nào nhỏ hơn a = 0,746 (m): Khoảng cách các xương nằm hoặc các xương đứng của bánh lái, lấy giá trò nào lớn hơn SVTH : TRẦN MẠNH HÙNG MSSV : 0751070020 26 THIẾT BỊ TÀU GVHD: TS VŨ NGỌC BÍCH Vậy chọn chiều dày tôn bánh lái t = 14 (mm) 2 Xương bánh lái (Theo điều 25.1.6-2 Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép 2003 phần 2A) S :Khoảng cách . CỦA BÁNH LÁI: 1. Chọn loại bánh lái: Căn cứ vào loại tàu, mục đích sử dụng, đặc điểm tuyến hình vòm đuôi ta chọn bánh lái bán cân bằng một chốt trên tay treo. 2. Bố trí bánh lái : Bánh lái được. vòt. 3. Số lượng bánh lái :1 4. Diện tích bánh lái tính theo công thức sau: 2 bl Ld A . (m ) 100 = m Trong đó : A bl -Diện tích bánh lái (m 2 ) L -Chiều dài tàu (m) d -Chiều chìm tàu (m) m -Hệ. MSSV : 0751070020 18 THIẾT BỊ TÀU GVHD: TS. VŨ NGỌC BÍCH II - XÁC ĐỊNH LỰC THUỶ ĐỘNG TRÊN TẤM BÁNH LÁI VÀ MÔ MEN THUỶ ĐỘNG TRÊN TRỤC LÁI CỦA TÀU TỰ HÀNH BÁNH LÁI ĐẶT TRỰC TIẾP SAU CHÂN VỊT 1.Tính