Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 20 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
20
Dung lượng
333,3 KB
Nội dung
BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI BỘ MÔN LÝ THUYẾT THIẾT KẾ - KHOA ĐÓNG TÀU THIẾT KẾ MÔN HỌC ĐỘNG LỰC HỌC TÀU THỦY THIẾT KẾ CHONG CHÓNG TÀU HÀNG RỜI, TRỌNG TẢI 12000t, VẬN TỐC VS = 13 KNOT, HOẠT ĐỘNG VÙNG BIỂN KHÔNG HẠN CHẾ CÓ CÁC KÍCH THƯỚC CHỦ YẾU SAU: L x B x d CB x CM x CWL xB/L = 143 x 20,1 x 7,2 = 0,82 x 0,99 x 0,89 = 1,5% Giáo viên hướng dẫn Người thực Mã SV Nhóm : : : : NGUYỄN VĂN VÕ PHẠM VĂN CHUNG 39354 N03 HẢI PHÒNG, NĂM 2013 MỤC LỤC MỤC LỤC 1 GIỚI THIỆU CHUNG: 3 PHẦN 1: TÍNH LỰC CẢN VÀ CÔNG SUẤT KÉO 4 1.1.Lựa chọn phương pháp tính 4 1.2.Tính lực cản và công suất kéo 4 PHẦN II : TÍNH TOÁN CHONG CHÓNG . 7 2.1.Chọn vật liệu 7 2.2.Tính toán các hệ số tương hỗ 7 2.2.1. Hệ số dòng theo 7 2.2.2. Hệ số hút 7 2.2.3. Hiệu suất ảnh hưởng của thân tàu. 7 2.3. Chọn số cánh Z 7 2.4. Chọn tỷ số đĩa theo điều kiện bền 8 2.5. Tính toán chóng để lựa chọn động cơ 8 2.6.Kiểm tra xâm thực chong chóng . 9 2.7.Xây dựng bản vẽ chong chóng . 10 2.7.1.Xây dựng hình bao duỗi thẳng của chong chóng: . 10 2.7.2.Xây dựng profin cánh: . 11 2.6.3.Xây dựng hình chiếu pháp và hình chiếu cạnh 13 2.7.4.Xây dựng củ chong chóng . 14 2.7.5.Xây dựng tam giác đúc: 16 2.8.Kiểm tra bền chong chóng: . 17 2.9.Tính toán và xây dựng đồ thị vận hành của chong chóng: . 19 2.9.1.Tính toán các đặc trưng không thứ nguyên của chong chóng làm việc sau thân tàu 19 2.9.2.Tính toán các đặc trưng của chong chóng sau thân tàu . 20 2.9.3.Tính toán đường đặc tính ngoài động cơ 22 Tài liệu tham khảo: Tính toán tính di động của tàu có lượng chiếm nước (Nguyễn Văn Võ ) – 1. Bài giảng Động lực học tàu thủy 1–Trường Đại học Hàng Hải–Khoa Đóng Tàu – 2. Sổ tay Kỹ thuật Đóng tàu tập 1( Nhà Xuất Bản Khoa học –Kỹ thuật) – 3. 2 GIỚI THIỆU CHUNG: Loại tàu: Vùng hoạt động: Chiều dài tàu: Chiều rộng : Chiều chìm : Hệ số béo thể tích: Hệ số béo sườn giữa: Hệ số béo đường nước: Trọng tải : Vận tốc : Hình dạng mũi: tàu hàng rời vùng biển không hạn chế L = 143 m B = 20,1 m d = 7,2 m CB = 0,82 CM = 0,99 CW = 0,89 DWT = 12 000tấn vs = 13 knot mũi quả lê 3 PHẦN 1: TÍNH LỰC CẢN VÀ CÔNG SUẤT KÉO 1.1.Lựa chọn phương pháp tính - Lựa chọn phương pháp:Seri tàu có hệ béo lớn của Viện Đóng Tàu Tokyo. - Giới hạn của phương pháp: CB=0,8÷0,875 L 5,8÷8,3 B B 2,2÷3,5 d xB 1,5÷4,4 % L Hình dáng mũi:chữ V, mũi thẳng, mũi quả lê với đường nước nhọn, kiểu cái búa. Hình dáng đuôi:chữ U, chữ V, đuôi kiểu xì gà - Thông số tàu thiết kế: CB= 0,82 L 143 7,114 B 20,1 B 20,1 2,792 d 7, xB 1,5% L Như vậy, tàu thiết kế thỏa mãn các giới hạn của phương pháp Seri tàu có hệ béo lớn của Viện Đóng Tàu Tokyo.Do đó lựa chọn phương pháp trên để tính lực cản của tàu. 1.2.Tính lực cản công suất kéo - Nội dung phương pháp: Lực cản tổng cộng tác dụng lên thân tàu: R r C v S trong đó: r - khối lượng riêng của nước, r =1,025 T/m3 v - vận tốc tàu, m/s S- diện tích mặt ướt của tàu, m2 S L.d [2 1,37(CB 0, 274) B ] d C F - hệ số lực cản, xác định theo công thức: với : CF - hệ số lực cản ma sát, xác định theo công thức ITTC 1957 CR - hệ số lực cản dư, xác định như sau: C CF CR CA CAP CF 0, 075 (lg Re 2)2 4 C R C R (C B , L / B ).k B / d ( B / d ).k xB k K Các hệ số: CR (CB , L / B) tra đồ thị 1.36. k B / d ( B / d ) : hệ số điều chỉnh sự sai khác giữa B / d của tàu tính toán và tàu tiêu chuẩn, tra đồ thị 1.44[1]. k x B : hệ số điều chỉnh sự sai khác giữa hoành độ tâm nổi tương đối xB tính toán với tàu tiêu chuẩn, tra đồ thị 1.45[1]. k K : hệ số tính cho hình dạng hình chiếu sườn đuôi khác với dạng chữ U, tra đồ thị 1.47[1]. C A - hệ số ảnh hưởng của nhám, C A = 0,1.10-3 CAP - hệ số ảnh hưởng của phần nhô, CAP = 0,05.10-3 Bảng 1.1:Tính lực cản TT Đại Lượng Tính toán Đ.vị Vận Tốc Giả thiết Vận tốc giả thiết, vs knot 10.000 11.000 12.000 13.000 14.000 Vận tốc giả thiết, v = 0,5147vs m/s 5.147 5.662 6.176 6.691 7.206 m /s 26.492 32.055 38.148 44.771 51.924 - 0.137 0.151 0.165 0.179 0.192 2 Fr CR 103 CR (CB ; L / B ) - 1.056 1.162 1.273 1.425 1.583 kB / d k B / d ( B / d ) - 0.989 0.989 0.989 0.983 0.975 kx B - 1.206 1.188 1.155 1.092 1.019 kK - 0.772 0.791 0.842 0.861 0.895 C R 10 3=[5].[6].[7].[8] - 0.972 1.080 1.224 1.317 1.408 10 Re.10 -6= (vL/ u ) 10 -6 - 696.99 766.69 836.39 906.09 975.79 - 1.602 1.582 1.565 1.550 1.535 12 Hệ số ảnh hưởng độ nhám C A 10 - 0.400 0.400 0.400 0.400 0.400 13 Hệ số ảnh hưởng phần nhôC AP 10 - 0.100 0.100 0.100 0.100 0.100 14 Hệ số C 10 3=[9]+[11]+[12]+[13] - 3.074 3.162 3.290 3.367 3.443 v g L 11 CF 10 0, 075 103 (log Re 2) 2 15 S=L.d[ 2+ 1,37(C B - 0,274)B/d] m 4209.23 4209.23 4209.23 4209.23 4209.23 16 R =0,5.r [14].[3].[15] kN 175.67 17 Công suất kéo P E =[16].[2] kW 904.17 1238.05 1671.99 2175.57 2778.86 218.67 270.71 325.14 385.64 5 Ứng với giá trị vận tốc của tàu là 13 knot ta được : Lực cản của tàu R = 325,14kN Công suất kéo của tàu PE = 2175,57kW 6 PHẦN II : TÍNH TOÁN CHONG CHÓNG 2.1.Chọn vật liệu - Vật liệu chế tạo là Đồng thau mangan đúc- Cấp 1.Ký hiệu:HBsC 1 - Đặc trưng cơ tính của vật liệu được thể hiện ở bảng sau: Bảng 2.1:Đặc tính tính Đồng thau mangan đúc Giới hạn bền chảy Giới hạn bền kéo Cấp vật liệu (c – N/mm ) (k – N/mm2) HBsC 1 ≥ 175 ≥ 460 Độ dãn dài ( – %) ≥ 20 Bảng 2.2:Thành phần hóa học Đồng HBsC Cu Al 52 ÷ 62 % 0,5 ÷3% Mn Zn Fe 0,5 ÷4% 35 ÷40 % 0,5÷2,5 % Ni ≤1% Sn ≤1,5 % Pb ≤0,5% 2.2.Tính toán hệ số tương hỗ 2.2.1 Hệ số dòng theo - Theo Taylor, đối với tàu một chong chóng : Hệ số dòng theo : wT 0,5.CB 0.05 = 0,5.0,82-0,05= 0,36 Trong đó : CB - hệ số béo thể tích, CB =0,82 2.2.2 Hệ số hút Hệ số hút : t k.wT = 0,9.0,365 = 0,324 trong đó : k - hệ số ảnh hưởng của hình dạng bánh lái, đối với bánh lái dạng tấm đơn giản : k=0,9÷1,05, chọn k=0,9. 2.2.3 Hiệu suất ảnh hưởng thân tàu Hiệu suất ảnh hưởng của thân tàu được tính theo công thức 6.36[2]: H 1 t 1,09 iQ w T Trong đó: + 1/iQ cho tàu 1 chong chóng được tính gần đúng theo công thức: 1/iQ = 1 + 0,125(wT –0,1) = 1+0,125(0,36-0,1)=1,032 + wT = 0,36 – hệ số dòng theo + t = 0,324 – hệ số hút 2.3 Chọn số cánh Z - Để lựa chọn số cánh chong chóng (Z), ta dựa vào hệ số lực đẩy theo theo đường kính K DT - tính theo 2.1.4[1] K DT v A D r T - Nếu KDT≥2 thì chọn Z= 3, ngược lạinếu KDTHệ số lực đẩy theo đường kính: KDT = 1,09 E =0,66 , do đó chong chóng đảm bảo điều kiện chống xâm A0 A0 thực. 2.7.Xây dựng vẽ chong chóng 2.7.1.Xây dựng hình bao duỗi thẳng chong chóng: - Chiều rộng lớn nhất của cánh bmax : bmax 2,187.D AE 2,187.3,81 0, = 1,458 m = Z A0 - Từ đó ta có bảng hoành độ để xác định hình bao duỗi phẳng theo Seri B theo % của bmax như sau: Bảng 2.2:Hoành độ hình bao duỗi phẳng r/R Bảng hoành độ của hình bao duỗi phẳng 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 Từ trục Chiều đến mép 46,89 52,75 56,34 57,66 56,1 51,37 41,71 25,39 - rộng đạp cánh tính Từ trục theo % đến mép 29,11 33,3 37,4 40,74 43,9 46,66 48,37 46,95 20,14 chiều thoát rộng ở Chiều bán kính rộng toàn 75,99 86,05 93,74 98,4 100 98,03 90,08 72,34 - 0,6R bộ 10 Khoảng cách từ đường chiều dày lớn nhất đên mép đạp theo % chiều rộng cánh 35 35 35,1 35,5 38,9 44,3 48,6 50 - Chiều dày lớn nhất tính theo %D 3,66 3,24 2,82 2,40 1,98 1,56 1,14 0,72 0,3 Bảng 2.3:Hoành độ hình bao duỗi phẳng (tính theo mm) Bảng hoành độ của hình bao duỗi phẳng r/R 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 Từ trục đến mép 962,93 1083,271156,991184,101152,071054,93 856,55 521,41 - đạp Chiều Từ trục rộng đến mép 597,80 683,85 768,04 836,63 901,53 958,21 993,32 964,16 413,59 cánh thoát Chiều rộng toàn 1560,53 1767,121925,042020,742053,592013,141849,881485,57 - bộ Khoảng cách từ đường chiều dày lớn nhất đên mép 546,18 546,18 618,49 675,69 717,36 798,85 891,82 899,04 742,78 đạp theo % chiều rộng cánh Chiều dày lớn nhất 138,44 123,44 107,44 91,44 75,43 59,43 43,43 27,43 10,94 tính theo %D - Từ bảng trên, ta xây dựng được hình bao duỗi phẳng của chong chóng. 2.7.2.Xây dựng profin cánh: 2.7.2.1 Xác định chiều dày lớn profin tiết diện: Bảng 2.8: Chiều dày lớn profin tiết diện r r R 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 emax 138,44 123,44 107,44 91,44 75,43 11 0,7 0,8 0,9 59,43 43,43 27,43 2.7.2.2.Bảng tung độ profin cánh : Bảng 2.4: Bảng tung độ profin cánh theo Seri B r/R 0,2 0,3 Tung 0,4 độ 0,5 mặt 0,6 hút 0,7 0,8 0,9 r/R 0,2 0,3 Tung 0,4 độ 0,5 mặt 0,6 đạp 0,7 0,8 0,9 Từ điểm có chiều dày lớn nhất tới mép thoát (% emax) 100% 80% 60% 40% 20% - 53,55 72,65 86,9 96,45 - 50,95 71,6 86,8 96,8 - 47,7 70,25 86,55 97 - 43,4 68,4 86,1 96,95 - 40,2 67,15 85,4 96,8 - 39,4 66,9 84,9 96,65 - 40,95 67,8 85,3 96,7 - 45,15 70 87 97 Từ điểm có chiều dày lớn nhất tới mép đạp (% emax) 20% 40% 60% 80% 90% 95% 100% 98,6 94,5 87 74,4 64,35 56,95 - 98,4 94 85,8 72,5 62,65 54,9 - 98,2 93,25 84,3 70,4 60,15 52,2 - 98,1 92,4 82,3 67,7 56,8 48,6 - 98,1 91,25 79,35 63,6 52,2 43,35 - 97,6 88,8 74,9 57 44,2 35 - 97 85,3 68,7 48,25 34,55 24,45 - 97 87 70 45,15 30,1 22 - Từ điểm có chiều dày lớn nhất tới mép thoát (% emax) Từ điểm có chiều dày lớn nhất tới mép đạp (% emax) 100% 30 25,35 17,85 9,07 5,1 - - - 80% 18,2 12,2 6,2 1,75 - - - - 60% 40% 20% 20% 40% 10,9 5,45 1,55 0,45 2,3 5,8 1,7 - 0,05 1,3 1,5 - - - 0,3 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 60% 5,9 4,6 2,65 0,7 - - - - 80% 13,45 10,85 7,8 4,3 0,8 - - - 90% 20,3 16,55 12,5 8,45 4,45 0,4 - - 95% 26,2 22,2 17,9 13,3 8,4 2,45 - - 100% 40 37,55 34,5 30,40 24,5 16,05 7,4 - -Từ bảng trên, ta xây dựng bảng tung độ profin cánh như sau: Bảng 2.5: Tung độ profin cánh: Từ điểm có chiều dày lớn nhất Từ điểm có chiều dày lớn nhất tới mép đạp tơi mép thoát (% emax) (%emax) r/R 100% 80% 60% 40% 20% 20% 40% 60% 80% 90% 95% 100% 0.2 - 75 101 121 134 137 132 121 104 90 79 - - 63 88 107 119 121 116 106 89 77 68 - Tung 0.3 - 51 75 93 104 106 100 91 76 65 56 - độ 0.4 mặt 0.5 - 40 63 79 89 90 84 75 62 52 44 - hút 0.6 - 30 51 64 73 74 69 60 48 39 33 - 0.7 - 23 40 50 57 58 53 45 34 26 21 - 0.8 - 18 29 37 42 42 37 30 21 15 11 - 12 0.9 - 12 19 24 27 27 24 19 12 8 6 - Từ điểm có chiều dày lớn nhất tơi Từ điểm có chiều dày lớn nhất tới mép đạp mép thoát (% emax) (%emax) r/R 100% 80% 60% 40% 20% 20% 40% 60% 80% 90% 95% 100% 0.2 42 25 15 8 2 1 3 8 19 28 37 56 0.3 31 15 7 2 - 0 2 6 13 20 27 46 Tung 0.4 19 7 2 - - - 0 3 8 13 19 37 độ 0.5 8 2 - - - - - 1 4 8 12 28 mặt 0.6 4 - - - - - - - 1 3 6 18 đạp 0.7 - - - - - - - - - 0 1 10 0.8 - - - - - - - - - - - 3 0.9 - - - - - - - - - - - - -Từ bảng trên, ta tiến hành xây dựng bản vẽ hình bao duỗi phẳng và các profin tại các r/R tương ứng. 2.6.3.Xây dựng hình chiếu pháp hình chiếu cạnh -Chọn góc nghiêng cánh bằn =15o -Cách xây dựng hình chiếu pháp và hình chiều cạnh: Từ điểm O trên đường trục ở hình bao duỗi phẳng hình bao duỗi phẳng, theo hướng về phía mép theo ta đặt một đoạn thẳng OH= P/2= 560 mm, H gọi là điểm cực .Tại H kẻ những tia đi qua điểm giao nhau giữa trục thẳng đứng với các bứn kính đường tròn rikhác nhau. Tại mút profin, tiến hành kẻ các đường thẳng tiếp tuyến song song và vuông góc với tia HA, kết quả nhận được những đoạn cắt l1, l2, h1,h2 . Sau đó trên hình chiếu pháp, từ tâm O1 kẻ các cung tròn bán kính ri và đặt theo cung này các đoạn thẳng l1 về bên phải và l2 về bên trái .Cuối cùng ta nhận được điểm B và B’ nằm trên đường bao hình chiếu pháp của cánh. Để xây dựng hình chiếu cạnh, từ điểm B và B’ theo phương song song với trục chong chóng kẻ các đường thẳng nằm ngang và trên đó đặt các giá trị bằng h1về phía bên phải và h2 về phía bên trái tính từ điểm giao của đường vuông góc từ điểm A2 ở bán kính ri trên đường chiều dày lớn nhất tại mặt đạp đến các đường nằm ngang nói trên.Cuối cùng ta nhận được 2 điểm C và C’ nằm trên đường bao hình chiếu cạnh. 13 C' A2 h2 l2 l2 l1 A2 l1 B' h2 h1 C h2 B P/2mm Hình 2.2: Xây dựng hình chiếu pháp hình chiếu cạnh -Với các bước xây dựng trên, ta tiến hành xác định các giá trị l1, l2, h1, h2 Bảng 2.6:Các giá trị l1, l2, h1, h2 : r/R 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 l1 349 522 644 712 728 688 568 352 0 l2 276 370 451 518 577 628 662 652 282 h1 601 577 520 458 384 305 217 117 0 h2 329 319 309 297 281 267 246 215 83 -Từ các giá trị trên, ta xây dựng hình chiếu pháp và hình chiếu cạnh theo các bước đã nêu. 2.7.4.Xây dựng củ chong chóng 2.7.4.1.Xác định đường kính trục chong chóng -Đường kính trục chong chóng : d B 1,12.d P kC D = 373,8 mm, chọn d B = 380 mm trong đó : d P - đường kính trục trung gian, xác định theo công thức : d P 92 với : k q.(a 1) = 0,28 PS (1 k ) = 299,75 mm, chọn d P = 300 mm nm q=0,4 đối với động cơ 4 kỳ a = 2 đối với động cơ 6 xylanh (nội suy ) PS - công suất của động cơ, PS =4200 kW nm - số vòng quay định mức của trục chong chóng , nm =170 rpm kC = 10- đối với ống bao trục là hợp kim đồng. D – đường kính chong chóng, D = 6,26m - Độ côn trục: k =1/12 -Chiều dài côn trục: lk (90 95)%.lH = (0,99÷1,045)m, chọn lk =1,1 m =1100 mm 14 2.7.4.2.Xác định kích thước củ chong chóng -Chiều dài củ Nguyên tắc được lựa chọn chỉ cần đủ để gốc cánh hoàn toàn nằm trong củ.Đồng thời để thuận tiện sủa chữa, người ta khuyên chiều dài củ lH không nhỏ hơn (2÷3)%. Từ lý do đó, chọn lH = 1,1 m = 1100 mm -Độ côn củ chong chóng: kH=1/15÷1/20, chọn kH=1/15 -Đường kính trung bình của củ chong chóng: d H 0,167.D = 0,636, chọn d H = 0,65 m= 650 mm -Chiều dài lỗ khoét để giảm nguyên công cạo rà : l0 (0, 25 0,3)lk = (0,250÷0,300) m, chọn l0 = 0,300m = 300mm -Chiều sâu rãnh khoét chọn theo khả năng công nghệ : 15 mm 2.7.4.3.Chọn và kiểm tra bền then -Chiều dài then: lt (0,9 0,95)lk = (1,08÷1,14)m, chọn lt =1,1 m =1100 mm Then được chọn theo tiêu chuẩn TCVN 2261 – 77: d = 380 mm +Chiều rộng then: b= 80mm +Chiều cao then: h = 40mm +Chiều sâu rãnh then trên trục: t1 = 25 mm +Chiều sâu rãnh then trên lỗ :t2= 16mm -Kiểm tra bền cho then ( điều kiện va đập mạnh) Ứng suất dập cho phép : [] = 70Mpa Ứng suất cắt cho phép :[] = 40 Mpa Mômen xoắn phát sinh trên trục: T 9,55.10 PD = 231.106 N trong đó: PD =0,98 PS = 4116 kW và N= 170 rpm – công suất đẩy và vòng quay định mức của động cơ. Ứng suất dập phát sinh: 2.T = 56,34 Mpa [...]... chong chóng làm việc sau thân tàu - Tính toán lực đẩy chong chóng có để ý đến dòng theo và lực hút(chong chong làm việc sau thân tàu) là: TB K TB r.n 2 D4 - Công suất để quay chong chóng và hệ trục là: PD 2.K QB r.n 2 D 4 B P Trong đó: KTB, KQB – hệ số lực đẩy và mô men chong chóng tính toán có để ý đến sự tác động tương hỗ giữa thân tàu và chong chong, nó là hàm của mỗi bước tương đối Jv của ... - đường kính trục trung gian, xác định theo công thức : d P 92 3 với : k q.(a 1) = 0,28 PS (1 k ) = 299,75 mm, chọn d P = 300 mm nm q=0,4 đối với động cơ 4 kỳ a = 2 đối với động cơ 6 xylanh (nội suy ) PS - công suất của động cơ, PS =4200 kW nm - số vòng quay định mức của trục chong chóng , nm =170 rpm kC = 10- đối với ống bao trục là hợp kim đồng. D – đường kính chong chóng, D = 6,26m ... Ứng suất dập cho phép : [] = 70Mpa Ứng suất cắt cho phép :[] = 40 Mpa Mômen xoắn phát sinh trên trục: T 9,55.10 6 PD = 231.106 N trong đó: PD =0,98 PS = 4116 kW và N= 170 rpm – công suất đẩy và vòng quay định mức của động cơ. Ứng suất dập phát sinh: 2.T = 56,34 Mpa ... Tính toán tính di động của tàu có lượng chiếm nước (Nguyễn Văn Võ ) – 1. Bài giảng Động lực học tàu thủy 1–Trường Đại học Hàng Hải–Khoa Đóng Tàu – 2. Sổ tay Kỹ thuật Đóng tàu tập 1( Nhà Xuất Bản Khoa học –Kỹ thuật) – 3. ... Như vậy, tàu thiết kế thỏa mãn các giới hạn của phương pháp Seri tàu có hệ béo lớn của Viện Đóng Tàu Tokyo.Do đó lựa chọn phương pháp trên để tính lực cản của tàu. 1.2.Tính lực cản công suất kéo - Nội dung phương pháp: Lực cản tổng cộng tác dụng lên thân tàu: R r C v... Hình dáng đuôi:chữ U, chữ V, đuôi kiểu xì gà - Thông số tàu thiết kế: CB= 0,82 L 143 7,114 B 20,1 B 20,1 2,792 d 7, xB 1,5% L Như vậy, tàu thiết kế thỏa mãn các giới hạn của phương pháp Seri tàu có hệ béo lớn