72268-NOI DUNG

7 LỜI NĨI ĐẦU Kinh tế nước ta ñà phát triển, ñặc biệt công nghiệp Nước ta có 3000 km bờ biển có nhiều vịnh sâu Đứng trước vị trí địa lý phát triển mạnh mẽ ngành cơng nghiệp đóng tàu Đảng nhà nước ñã ñịnh hướng phát triển ngành cơng nghiệp đóng tàu trở thành ngành cơng nghiệp mũi nhọn đất nước Tàu thủy cơng trình kỹ thuật nước, di chuyển nước, có kết cấu phước tạp hoạt động mơi trường vơ khắc nghiệt, chịu tác ñộng nhiều yếu tố sóng, gió, mưa bão … Chính để đảm bảo tính an tồn cho tàu q trình hoạt động, thiết bị lái tàu thủy đóng vai trị quan trọng Nó có nhiệm vụ giúp ta ñiều khiển tàu ñến nơi ta mong muốn Độ tin cậy thiết bị lái ảnh hưởng trực tiếp đến an tồn vận hành khai thác tàu Xuất phát từ yêu cầu trên, ñược ñồng ý nhà trường mơn đóng tàu tơi thực đề tài với nội dung sau: “ Thiết kế kết cấu cụm bánh lái cho tàu hàng 20.000 ’’ Đồ án tốt nghiệp chẳng hồn thành khơng có giúp đỡ tận tính thầy giáo Th.S Nguyễn Thái Vũ với giúp ñỡ thầy mơn Cuối tơi xin cảm ơn, cảm ơn giúp đỡ thầy giáo, động viên bạn để tơi hồn thành Đồ án tốt nghiệp Vì thời gian kiến thức thân hạn chế nên Đồ án Tốt nghiệp khơng tránh khỏi sai sót định, tơi kính mong Hội đồng bảo vệ bạn quan tâm đến Đồ án đóng góp ý kiến quý báu ñể Đồ án tốt nghiệp ñạt kết tốt Tôi xin chân thành cảm ơn! CHỦ NHIỆM ĐỒ ÁN Trịnh Văn Bình CHƯƠNG ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI - Hiện ngành cơng nghiệp đóng tàu nước ta phát triển nhanh, Đảng nhà nước đặt ngành cơng nghiệp vào ngành mũi nhọn ñất nước Để đưa ngành cơng nghiệp đóng tàu nước ta ñứng hàng ñầu giới, vấn ñề áp dụng khoa học kỹ thuật công việc thiết kế tàu thiết bị phụ quan trọng - Thiết bị lái tàu thủy phận quan trọng hệ thống thiết bị tàu thủy, ñảm bảo tính hàng hải cho tàu - Trong thực tế, việc giải toán thiết kế thiết bị lái tàu thủy nói chung tàu hàng nói riêng, qua tính bền cho thiết bị lái nhu cầu cấp thiết mà ngành tàu thuyền ñặt - Việc tính tốn kết cấu cụm bánh lái phần việc thiết kế thiết bị lái, tính tốn kết cấu sử dụng cơng thức gần từ thực nghiệm theo phương pháp lý thuyết, theo quy phạm theo mẫu bánh lái sử dụng ngồi thực tế - Chính lý nên đề tài “ Thiết kế kết cấu cụm bánh lái cho tàu hàng 20.000 tần ” việc lựa chọn phương án thiết kế tơi tính theo quy phạm phân cấp đóng tàu vỏ thép 2003 TCVN 6259-3:2003 1.2 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI - Đề tài “Thiết kế kết cấu cụm bánh lái cho tàu hàng 20.000 tấn” nhằm giải vấn đề sau: + Phân tích lựa chọn kiểu bánh lái ñể phù hợp với đường hình tàu có + Tính tốn thơng số hình học bánh lái + Tính tốn thủy ñộng học bánh lái, ñể làm sở cho việc chọn máy lái + Tính tốn kết cấu bánh lái, trục lái ổ đỡ, chốt… sau kiểm tra bền cho thiết bị - Bố cục đề tài bao gồm: Chương : Đặt Vấn Đề Chương : Chọn Tàu Mẫu_ Xác Định Các Thơng Số Hình Học Của Bánh Lái Chương : Thiết Kế Kết Cấu Cụm Bánh Lái Chương : Kết Luận Và Kiến Nghị 10 CHƯƠNG CHỌN TÀU MẪU –XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ HÌNH HỌC CỦA BÁNH LÀI 2.1.Một số khái niệm thuật ngữ chính: 2.1.1.Tính ăn lái tàu nhiệm vụ thiết bị lái: - Tính ăn lái tàu thuỷ khả giữ nguyên thay ñổi hướng ñi tàu theo ý người lái Tính ăn lái bao gồm hai lĩnh vực liên hệ mật thiết với tính ổn định hướng tính quay trở + Tính ổn định hướng khả giữ hướng tàu mà khơng có tham gia giữ hướng người lái với góc nghiêng bánh lái nhỏ + Tính quay trở khả thay ñổi hướng ñi phía tàu Qua ta thấy, tính ổn định hướng tính quay trở hai khái niệm tương phản nhau, tàu có tính ổn định hướng tốt có tính quay trở ngược lại Do thiết kế nhà thiết kế phải có nhiệm vụ dung hịa hai mâu thuẫn đó, phải nhấn mạnh đặc tính cần thiết tàu cần thiết kế Tính ăn lái tàu phụ thuộc nhiều vào kích thước (L, B) hình dáng thân tàu, phần Khơng thế, tính ăn lái cịn phụ thuộc nhiều vào phận ổn ñịnh cố ñịnh ky hơng, ky đi…vào độ lớn số lượng chân vịt vị trí đặt chúng tàu - Thiết bị lái có nhiệm vụ đảm bảo tính ăn lái tàu, cách tạo mô men quay làm quay tàu quanh trục thẳng ñứng ñi qua trọng tâm tàu - Các ñại lượng ñặc trưng cho tính qua trở : + Đường kính vịng quay Dc: thơng số quan trọng xác định tính quay vịng tàu đo trực tiếp thử tàu + Đường kính quay “chiến thuật” Dt: Dt =(0,9÷1,2).Dc + Chiều dài quay trở A: A = (0,6÷1,3).Dc + Chiều dài dịch chuyển ngang T:T = (0,25 ÷0,5).Dc + Độ lệch phương lái C: C = (0 ÷ 0,1).Dc 11 2.1.2.Q trình quay vịng tàu: - Định nghĩa: Q trình quay vịng tàu quỹ ñạo chuyển ñộng trọng tâm tàu quay bánh lái góc α giữ ngun bánh lái vị trí - Các giai đoạn q trình quay vịng tàu: gồm giai đoạn: + Giai ñoạn 1: Là giai ñoạn quay lái Bánh lái từ vị trí nằm mặt phẳng đối xứng tàu quay góc α (gọi góc quay lái) Áp lực thuỷ ñộng P tác ñộng lên bánh lái tăng dần thành phần P2 P ngược với chiều quay lái làm tàu dạt sang ngang Thành phần P1 P hướng ngược chiều tiến tàu làm giảm vận tốc tàu Mômen Mt = P* l bắt ñầu làm quay mũi tàu theo chiều quay lái Lực ñẩy chân vịt Pcv bị ñổi hướng, ñẩy tàu ñi lệch khỏi hướng ñi lúc quay lái + Giai ñoạn 2: Là giai ñoạn chuyển ñộng q độ Bánh lái giữ cố định góc α Tàu quay dần quanh trục thẳng ñứng ñi qua trọng tâm tàu Góc mặt phẳng đối xứng tàu hướng vận tốc chuyển ñộng trọng tâm tàu gọi góc lệch hướng β Góc β tăng đến βmax cịn đường kính quay vịng q độ Dc giảm ñến giá trị Dmin + Giai ñoạn 3: Là giai ñoạn chuyển ñộng xác lập, bắt ñầu từ lúc góc lệch hướng β đường kính quay vịng Dc ñạt ñược giá trị cố ñịnh kéo dài ñến bánh lái cịn giữ góc quay lái α Trọng tâm tàu chuyển động đường trịn gọi đường kính quay vịng xác lập với đường kính Dmin = D0 Giá trị đường kính ñược thống kê sau: Với tàu cá D = ( 4÷ 6)* L Với tàu vận tải tàu khác D = ( 6÷ 8)* L Q trình quay vịng tàu thể hình vẽ ñây: 12 Dt α β α v III R II v β m ax A β=β m ax =const R m in =const I v α Dc R α P cv R β V V P M R0 P2 R2 l K2 P1 R ϕ r0 P P cv P cv α R Hình 2-1 Q trình quay vịng tàu 13 2.1.3.Các loại thiết bị lái phận thiết bị lái: 2.1.3.1.Các loại thiết bị lái: - Thiết bị lái dùng bánh lái loại thiết bị lái ñơn giản phổ biến Bánh lái có dạng phẳng có prơfin lưu tuyến Khi tàu chạy thẳng bánh lái nằm mặt phẳng ñối xứng tàu song song với mặt phẳng - Thiết bị lái dùng bánh lái chủ ñộng ñể tăng tính quay trở tàu, tàu chạy tốc ñộ thấp Với loại bánh lái người ta lắp thêm vào chân vịt phụ Hình 2-2 Bánh lái chủ ñộng với chân vịt lái phụ Gối ñỡ Bánh lái Ống ñạo lưu Đường trục Trục lái Động ñiện quay chân vịt Máy lái Mấu lắp ráp Ổ ñỡ chịu lực 10 Mấu lắp ráp - Thiết bị lái dùng ñạo lưu quay: Đạo lưu quay ống có profin lưu tuyến đặt bao quanh chân vịt Ngồi tác dụng lái tàu, đạo lưu cịn phận thiết bị đẩy, có tác dụng cải thiện chất lượng ñẩy chân vịt - Ngồi thiết bị lái kể cịn có thiết bị lái kiểu nước Trong giới hạn ñề tài, không ñi sâu nghiên cứu ñến ñặc ñiểm, phân loại, ưu nhược ñiểm phận thiết bị lái mà ñi sâu nghiên cứu thiết bị lái dùng bánh lái 2.1.3.2.Các phận thiết bị lái: 14 - Bánh lái (hoặc ñạo lưu quay): trực tiếp chịu áp lực thuỷ ñộng ñể lái tàu - Trụ lái: phần sống tàu, có lề để lắp bánh lái - Trục lái: truyền mômen lái từ máy lái tới làm quay bánh lái ñạo lưu - Bộ phận tạo lực lái gồm nguồn ñộng lực, hệ truyền ñộng, hệ điều khiển - Các thiết bị an tồn tín hiệu: thiết bị góc quay lái, thiết bị giới hạn góc quay lái, thiết bị hãm… 2.1.4.Phân loại bánh lái yêu cầu bố trí bánh lái tàu thuỷ: 2.1.4.1.Phân loại bánh lái: - Theo cách liên kết bánh lái vỏ tàu: + Bánh lái ñơn giản (kiểu 1, 3): bánh lái có gối đỡ phía gối đỡ phía bánh lái Ngồi thêm gối đỡ trung gian Hình 2-3 Bánh lái đơn giản + Bánh lái nửa treo(kiểu 2):là bánh lái có nửa phần làm việc đoạn cơng xơn Hình 2-5 Bánh lái treo Hình 2-4 Bánh lái nửa treo 15 + Bánh lái treo (kiểu 4): bánh lái liên kết với vỏ tàu qua gối trục lái - Theo vị trí bánh lái so với đường tâm quay: + Bánh lái cân bằng: bánh lái có đường tâm quay chia bánh lái thành hai phần Mơmen áp lực thủy động tác dụng lên phần sau ñược cân áp lực tác dụng lên phần trước + Bánh lái không cân bằng: bánh lái có đường tâm quay nằm sát cạnh trước bánh lái Mơmen áp lực thuỷ động tác dụng lên bánh lái truyền hoàn toàn lên trục lái + Bánh lái bán cân bằng: bánh lái có phần nhơ phía trước trục lái gây ñối trọng - Theo số chốt liên kết: gồm bánh lái chốt bánh lái nhiều chốt Các bánh lái đơn giản bánh lái nửa treo liên kết với sống tàu hay nhiều chốt lề Có thể tóm tắt việc phân loại bánh lái qua sơ ñồ ñây: Bánh lái Bánh lái đơn giản Khơng cân Bánh lái nửa treo Cân Một chốt Một chốt Hai chốt Hai chốt Nhiều chốt Trụ lái rời Bánh lái treo Cân Hình 2-6 Phân loại bánh lái Cân Một chốt Hai chốt 16 2.1.4.2.Bố trí bánh lái yêu cầu vị trí bánh lái: - Các kiểu bố trí bánh lái tàu: Tàu chân vịt có kiểu bố trí sau: + Kiểu 1: Bánh lái ñặt sau chân vịt mặt phẳng ñối xứng tàu (ñược sử dụng phổ biến) + Kiểu 2: Bánh lái ñặt sau ñạo lưu cố ñịnh mặt phẳng đối xứng tàu Tàu hai chân vịt có kiểu bố trí sau: + Kiểu 1: Mỗi bánh lái đặt mặt phẳng đối xứng (khơng phổ biến) + Kiểu 2: Mỗi chân vịt bánh lái (kiểu ñược dùng tàu biển tàu nội thuỷ) + Kiểu 3: Hai bánh lái tiến ñặt sau hai bánh lái lùi đặt trước chân vịt (ít dùng) + Kiểu 4: Mỗi chân vịt có đạo lưu cố ñịnh bánh lái ñặt sau ñạo lưu + Kiểu 5: Mỗi chân vịt có đạo lưu cố ñịnh chung bánh lái ñặt mặt phẳng ñối xứng - Các yêu cầu ñối với vị trí bánh lái tàu + Bánh lái phải nằm dịng đẩy chân vịt Khoảng cách a mép trước chân vịt không nhỏ b bánh lái mép cánh chiều dài tàu hbl 0.3 m (a≥ 0.3 m) trục chân vịt khoảng 0.7* Rcv – Rcv bán kính chân vịt Nếu chiều dài tàu lớn c 120 m (ño cách a Hình 2-7 u cầu vị trí bánh lái ... có tính ổn định hướng tốt có tính quay trở ngược lại Do thiết kế nhà thiết kế phải có nhiệm vụ dung hịa hai mâu thuẫn đó, phải nhấn mạnh ñặc tính cần thiết ñối với tàu cần thiết kế Tính ăn lái