đồ án thiết kế thiết bị đẩy tàu thủy
Đồ án Thiết kế thiết bị đẩy tàu thủy GVHD: Ths Lê Đức Cảnh Mục Lục Lời nói đầu CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ THIẾT BỊ ĐẨY TÀU THỦY VÀ PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐẨY TÀU THỦY CÁC KÍ HIỆU Các thông số tàu 10 I Phương pháp tính sức cản vỏ tàu 10 Phương pháp Taylor (1910-1943) 10 Tính toán chọn máy tàu dựa vào đồ thị Taylor 11 Thết kế chân vịt theo đồ thị taylor 15 Kiểm tra tính sủi bọt theo tiêu chuẩn Burrill 17 Kiểm tra độ bền cánh chân vịt 18 II Bản vẽ chân vịt 19 Các thông số 19 Xác định kích thước hình học chân vịt 19 Tính chọn then 20 Tọa độ khai triển cánh 20 Đặc trưng hình học cánh chân vịt 20 Xây dựng tam giác đúc .23 Trọng lượng chân vịt 24 III Đường đặc tính chân vịt 24 Đường làm việc chế độ M = const 24 Đường làm việc chế độ n=const 26 Trang SVTH: Ngô Thái Sơn – MSSV: 1451070040 Đồ án Thiết kế thiết bị đẩy tàu thủy GVHD: Ths Lê Đức Cảnh Danh mục bảng Hình Đồ thị sức cản tàu theo Taylor Trang 10 Hình Đồ thị phụ thuộc công suất vào vận tốc Trang 10 Hình Đồ thị chọn máy Trang 13 Hình Đồ thị đặc tính vận hành chân vịt (Te) Trang 28 Hình Đồ thị đặc tính vận hành chân vịt (Pe) Trang 29 Danh mục hình Bảng 1: Bảng tính sức cản theo Taylor Trang 12 Bảng 2: Tính sơ chọn máy Trang 13 Bảng Các thông số Trang 14 Bảng 4: Tính chọn thông số hình học chân vịt Trang 16 Bảng 5: Đường bao cánh chân vịt nhóm B.4 Trang 21 Bảng 6: Tọa độ tương đối prôfin Trang 22 Bảng : Kết đường làm việc chế độ M = const Trang 25 Bảng 8: Tính hệ số Trang 26 Bảng 9: Kết đường làm việc chế độ n = const Trang 27 Trang SVTH: Ngô Thái Sơn – MSSV: 1451070040 Đồ án Thiết kế thiết bị đẩy tàu thủy GVHD: Ths Lê Đức Cảnh NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN - Trang SVTH: Ngô Thái Sơn – MSSV: 1451070040 Đồ án Thiết kế thiết bị đẩy tàu thủy GVHD: Ths Lê Đức Cảnh Lời nói đầu Lý thuyết tàu môn quan trọng ngành thiết kế thân tàu thủy, qua giúp chúng em hiểu them tàu thủy đặc trưng liên quan lực nổi, ổn định, lực cản… Trong đồ án thiết bị đẩy đồ án quang trọng nhằm cố vững kiến thức tàu thủy, kiến thức thiết kế thiết bị đẩy tàu thủy Ngoài ra, việc làm đồ án góp phần giúp sinh viên tự rèn môi trường làm việc khoa học có trách nhiệm cao để hoàn thành tốt nhiệm vụ giao Với hướng dẫn giúp đỡ tận tình giảng viên môn “lý thuyết tàu 2” bên cạnh chia kiến thức bạn học làm việc nhóm quý báu, em hoàn thành tốt đồ án thời gian cho phép Vậy em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới giảng viên tất bạn giúp em thời gian vừa qua ! Đồ án hoàn thành song yếu tố thời gian, kiến thức yếu tố khác nên chắn sai sót nhầm lẫn trình làm bài, mong thầy chia góp ý để em tự hoàn thiện thân SVTH Ngô Thái Sơn Trang SVTH: Ngô Thái Sơn – MSSV: 1451070040 Đồ án Thiết kế thiết bị đẩy tàu thủy GVHD: Ths Lê Đức Cảnh CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ THIẾT BỊ ĐẨY TÀU THỦY VÀ PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ Thiết bi đẩy tàu thủy(chân vịt tàu thủy) phận quan trọng tổ hợp với động có nhiệm vụ trì hoạt động tàu (tạo phản lực giúp tàu chuyển động phía trước sau) Chân vịt thiết bị đẩy tàu tới cách sử dụng lượng tạo truyền từ máy tàu Sự chuyển động tới tàu dựa nguyên tắc Bernoulli : Sự chênh lệch áp suất mặt trước mặt sau cánh chân vịt quay, tạo nên lực đẩy dọc trục Chân vịt tàu biển làm từ vật liệu không bị ăn mòn hoạt động môi trường nước biển Vật liệu phổ biến làm nên chân vịt hợp kim nickel, nhôm đồng, hợp kim bền nhẹ loại vật liệu khác 10-15% Quy trình để làm chân vịt hàn cánh chân vịt vào ống trục (thường chân vịt lớn ) , đúc nguyên Chân vịt đúc tất nhiên chắn chịu lực tốt chân vịt hàn, nhiên giá thành sản xuất cao Chân vịt có 3, chí cánh.Tuy nhiên phần lớn người ta sử dụng cánh Chân vịt tàu thủy thiết kế theo phương pháp đặc trưng Phương pháp 1: Thiết kế dựa đồ thị rút kết thí nghiệm hàng loạt mô hình chân vịt Trong có số thiết kế thay đổi tỉ số bước, tiết diện cánh dạng tiết diện chân vịt thoả mãn với đặc tính seri đó, nhanh chóng thiết kế vẽ theo yêu cầu khai thác tàu Phương pháp 2: Được sử dụng trường hợp chân vịt làm việc nặng nề, phải chịu sủi bọt làm việc không gian phẳng lặng , phải áp dụng lý thuyết xoáy để thiết kế Từ đặc tính phương pháp với thông số điều kiện thiết kế chân vịt tàu hàng Ta nên sử dụng phương pháp Đây phương pháp thiết kế chân vịt theo phương pháp đồ thị dựa theo mô hình chân vịt seri-B Wageningen thường sử dụng để tính toán thiết kế cho tàu hàng Trang SVTH: Ngô Thái Sơn – MSSV: 1451070040 Đồ án Thiết kế thiết bị đẩy tàu thủy GVHD: Ths Lê Đức Cảnh CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐẨY TÀU THỦY CÁC KÍ HIỆU LPP : Chiều dài tàu. B: Chiều rộng tàu. D: Chiều cao mạn. T d: Chiều chìm tàu. CB: Hệ số béo thể tích. ∆hoặc W: Lượng chiếm nước. V: Vận tốc thiết kế. 𝜌: Mật độ chất lỏng AM: Diện tích mặt sườn giữa CB: Hệ số đầy thể tích. CP: Hệ số đầy lăng trụ. Fr: Số Froude. Rf : Sức cản ma sát. Rr: Sức cản dư. EPS: Công suất máy. W: Hệ số dòng theo. T: Hệ số lực hút. Hs:Chiều chìm trục. Z: Số cánh chân vịt. N0: Công suất kéo. T: Lực đẩy cần thiết. Nt’:Công suất đẩy tàu. N: Số vòng quay phút. n: Số vòng quay giây. PD:Công suất truyền đến chân vịt. Pa: Áp suất khí đo mặt biển P0: Áp suất tĩnh. 𝜂: Hiệu suất nói chung. 𝜎: Ứng suất nói chung. TE: Lực đẩy hữu hiệu chân vịt. D: Đường kính chân vịt. R: Bán kính chân vịt. H: Bước xoắn. H/D hay P/D: Tỉ lệ bước. ae : Tỉ lệ diện tích mặt đĩa. dh: Đường kính trung bình củ. d1: Đường kính đầu củ. d2: Đường kính phía nhỏ. lh: Chiều dài củ. l’h: Chiều dài lỗ khoét giảm trọng lượng. ed: Chiều dày cánh đỉnh. e0: Chiều dày giả định tâm củ. ds: Đường kính trục chân vịt. lt: Chiều dài then. bt: Chiều rộng then. ht: Chiều cao then. M: Mômen quay chân vịt. J: Hệ số tiến. KQ: Hệ số mômen quay. KT: Hệ số lực đẩy. PE: Công suất hữu hiệu. Trang SVTH: Ngô Thái Sơn – MSSV: 1451070040 Đồ án Thiết kế thiết bị đẩy tàu thủy GVHD: Ths Lê Đức Cảnh Các thông số tàu - Chiều dài tàu Lpp = 156 m - Chiều rộng tàu B = 25 m - Chiều cao mạn D = 12 m - Chiều chìm d = 7.8 m - Hệ số béo thể tích CB = 0.878 - Lượng chiếm nước toàn tải ∆ = 27392 - Vận tốc thiết kế V = 16 T HL/h I Phương pháp tính sức cản vỏ tàu V = 16 HL/H = 8,2 m/s Phương pháp Taylor (1910-1943) - Kiểm tra giá trị B/d = 25/7,8 =3,21 (2,25 < B/d< 3,75) - Kiểm tra giá tri Cp (φ) - CP = ∆/(γ.L.B.d)= 27392/1,025x156x25x7,8 = 0,878 - Kiểm tra giá trị ∆/(L/100)3= 27392/(156/100)3= 7215 Ta thấy tất giá trị “thỏa mãn” ta áp dụng phương pháp Taylor để tính gần sức cản toàn tàu Các thông số cần thiết cho tính toán : - Diện tích mặt ướt tàu vận tải: S tính theo công thức Muragin: S = Ld.[1.36+1.33CB.(B/d)] =156 x 7,8 x [1,36 + 1,33 x 0,878 x 25/7,8) ] = 6209 m2 - Số Froude: Fn=v/√(g.L)= 16x 0,514/√(9,81 x 156) = 0,21 Trong : g = 9,81 (m/s2 ) Trang 10 SVTH: Ngô Thái Sơn – MSSV: 1451070040 Đồ án Thiết kế thiết bị đẩy tàu thủy GVHD: Ths Lê Đức Cảnh - Số Reynolds: Rn=(v x L)/ν Trong đó: Độ nhớt động học nước nhiệt độ trung bình 25ᵒC: ν = 0,897x10-6 m2/s - Sức cản ma sát: Rf = Cf x 0,5 x ρ x v2 x S Trong đó: Hệ số ma sát: CF=0,075/[log (Rn -2)2] Mật độ nước biển nhiệt độ trung bình 25ᵒC : ρ = 101,662 kGs2/m4 Vận tốc tàu: v (m/s) Diện tích mặt ướt: S (m2 ) - Theo phương pháp Taylor: Sức cản dư: Rr= ∆.( Rr/∆)=27392x Cr Sức cản toàn bộ: RT = Rr+Rf Công suất kéo tàu: EPS = R.v/75 Trang 11 SVTH: Ngô Thái Sơn – MSSV: 1451070040 Đồ án Thiết kế thiết bị đẩy tàu thủy GVHD: Ths Lê Đức Cảnh Bảng 1: Bảng tính sức cản theo Taylor STT Ký hiệu công thức Đơn vị Fn v vs m/s HL/h Kết 0.1785 0.1936 0.2083 0.2231 0.2380 0.2529 0.2678 6.98 7.57 8.15 8.73 9.31 9.89 10.48 13.59 14.73 15.85 16.98 18.11 19.25 20.38 Rr/∆ cho B/d = 2.25 0.38 0.485 0.65 0.9 1.37 1.96 Rr/∆ cho B/d = 3.75 0.485 0.65 0.875 1.2 1.63 2.34 3.5 Rr/∆ từ nội suy 0.447 0.591 0.794 1.092 1.536 2.203 3.320 10 Rr kG Rn Cf Rf 11 kG 16177.72 21749.25 29912.06 42085.07 60350.05 90941.44 12144151 56.03 13171471 94.44 141715785 4.35 15178488 58.88 161922020 8.04 1720591 557.20 1821962 906.35 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001 22997.44 26785.55 30732.60 34962.85 39479.55 44253.17 49282.02 35247.14 42963.26 52481.85 64874.91 81564.62 104603.23 140223.46 3281.69 4338.49 5702.09 7549.39 13798.42 19586.95 kG RT = Rr+Rf 12 12249.70 EPS = Rv/75 PS 10125.45 Trang 10 SVTH: Ngô Thái Sơn – MSSV: 1451070040 Đồ án Thiết kế thiết bị đẩy tàu thủy GVHD: Ths Lê Đức Cảnh Hình Đồ thị sức cản tàu theo Taylor ĐỒ THỊ SỨC CẢN Rr Rf RT 160000 140000 120000 RT 100000 80000 60000 40000 20000 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00 25.00 V (HL) Hình Đồ thị phụ thuộc công suất vào vận tốc BIỂU ĐỒ SỰ PHỤ THUỘC CỦA CÔNG SUẤT VÀO VẬN TỐC 25000 EPS (PS) 20000 15000 10000 5000 0.00 5.00 10.00 v (HL) 15.00 20.00 25.00 Trang 10 SVTH: Ngô Thái Sơn – MSSV: 1451070040 Đồ án Thiết kế thiết bị đẩy tàu thủy GVHD: Ths Lê Đức Cảnh Bảng 4: Tính chọn thông số hình học chân vịt Đại lượng cần tính xác định Vs Đơn vị Hl/h 16 𝑣𝑎 = 𝑣𝑠 ∙(1−𝑤) Hl/h 9,776 8,86 Bp=60n/va2 √(PD/va) - 71 90,26 δopt đọc từ đồ thị - 383 435 𝛿 = 0,95 ∙ 𝛿𝑜𝑝𝑡 - 363,85 413,25 D=0,305.(Vaδ/N) M 5,03 5,18 H/D =f(Bp,δ) - 0,625 0,57 ɳp = f(Bp,δ) - 0,405 0,38 KG 57726 58978,98 KG 42025 42936,70 STT Giá trị tính xác định 14.5 10 - - T= (75PDɳp)/(0,515Va) 𝑇𝑒 = 𝑇 ∙ (1 − 𝑡) [Te(v)-R(v)]/R = (42936,7-41406,49)/41406,49 < 3% Sau lần tính thứ tốc độ tàu vs = 14,5 Hl/h lực đẩy thực tế chân vịt đạt 42936,7 lớn sức cản vỏ tàu Sai số hai đại lượng nằm giới hạn cho phép Kết vs = 14,5 kết cuối Các đặc tính hình học chân vịt vừa chọn + Đường kính chân vịt: D = 5.18 m + Bước xoắn: H = 2.9526 m + Tỷ lệ bước: H/D = 0,57 Trang 16 SVTH: Ngô Thái Sơn – MSSV: 1451070040 Đồ án Thiết kế thiết bị đẩy tàu thủy GVHD: Ths Lê Đức Cảnh Kiểm tra tính sủi bọt theo tiêu chuẩn Burrill a) Các thông số có từ phần tính trên: + Vận tốc thiết kế: V = 14.5 HL/h + Lực đẩy chân vịt: Te = 42936,70 kG + Đường kính chân vịt: D = 5.18 m + Bước xoắn: H = 2.9526m + Tỷ lệ bước: H/D = 0,57 + Tỷ lệ diện tích mặt đĩa: ae = 0,55 + Diện tích đường tròn: Ao = л.D2/4 = 21m2 - Kiểm tra sủi bọt theo tiêu chuẩn Burrill - Hệ số mặt đĩa chọn phù hợp cho giả thiết ban đầu chưa đủ đặc trưng hình học chân vịt Để tránh sủi bọt khỏi bị xâm thực thiết phải kiểm tra chân vịt theo tiêu chuẩn tránh sủi bọt - Bình phương vận tốc điểm cánh tính 0.7R: V0.72 = Vp2+(2л.n.0,7.D/2)2 = 5.0252 + (2л.3,593.0,7.5,18/2)2=1700 (m/s)2 - Số sủi bọt trung bình: σ0,7 = (po-pd)/0,5.ρ V0.72 = 0.172 Trong đó: + po = pa + γ Hs = 10330 + 1025.4,652 =15098,3 (KG/m2) + Pa = 1,033 kG/cm2 áp suất khí tính mặt thoáng + Áp suất bão hòa chọn: Pd = 240 (KG/m2) + Mật độ nước biển nhiệt độ trung bình 25ᵒC : ρ = 101,662 kGs2/m4 - Căn vào đồ thị Burrill cho ta hệ số lực đẩy tương ứng: τ = (T/Ac)/(0,5.ρ V0.72 )= 0.05 - Như diện tích tối thiểu diện tích chiếu chân vịt là: Acmin ≥ T/(0,5.ρ V0.72 τ) = 10 m2 - Diện tích thật mặt chiếu: Ac = (1,067-0,229.H/D)/ ae Ao = 11 m2 Diện tích thực tế Ac > Acmin tính theo tiêu chuẩn Burrill cho phép kết luận, chân vịt với tỷ lệ mặt đĩa ae = 0,55 trường hợp có khả tránh sủi bọt Trang 17 SVTH: Ngô Thái Sơn – MSSV: 1451070040 Đồ án Thiết kế thiết bị đẩy tàu thủy GVHD: Ths Lê Đức Cảnh Kiểm tra độ bền cánh chân vịt - Chân vịt làm đồng thau - Sức bền cách chân vịt kiểm tra theo công thức Romson - Áp dụng phương pháp Romson tiến hành kiểm tra độ bền cánh hai bán kính r=0.2R r=0.6R Theo phương pháp ứng suất cánh gồm ứng suất momen uốn σB gây σC lực ly tâm Hệ CA CB C A b e aK aN εo ɳp X số 8,5 35 0,7 0,55 1,18 0,21 0,096 0,086 0,58 0,38 1,1 0,2R Các thông số bổ trợ Va = 8,86 Hl/h = 4,55m/s J = Va/(n.D) = 4,55/(3,593.5,18) = 0,244 ɳp = 0,38 be2 = 1,18.0,212 = 0,05 Z.N= 4.215,6 = 862,4 A.C= 0,385 (N.D)2= (215,6.5,18)2=124,73.104 (CB + ɳp.101,3/J).X = (0,878+0,83.101,3/0,244).1,1 = 174,5 - Ứng suất kéo nén momen uốn gây sau: σ1,k = [(CA.PD)/( aK be2 Z.N)].(CB + ɳp.101,3/J).X = (8,5.9568)/(0,096.0,05.862,4).174,5 = 342,83 kG/cm2 σ1,n = [(CA.PD)/( aN be2 Z.N)].(CB + ɳp.101,3/J).X = (8,5.9568)/(0,086.0,05.862,4).174,5 = 382,7 kG/cm2 - Ứng suất kéo nén lực ly tâm gây sau: σ2,k = (N.D)2/104 (A.C/ aK + εo) = 124,73.104/104 (0,385/0,096+0,58) = 572,56 kG/cm2 σ2,n = (N.D)2/104 (A.C/ aN + εo) = 124,73.104/104 (0,385/0,086-0,58) = 486,04 kG/cm2 Tại mặt cắt t = 0,2R tổng ứng suất là: σK= σ1,k + σ2,k = 915,39 kG/cm2 σN= σ1,n + σ2,n = 868,74 kG/cm2 Kết cho thấy ứng suất kéo nén cánh chân vịt tính thấp giá trị bền giới hạn vật liệu Như cánh chân vịt nêu đảm bảo đủ bền Tên vật liệu Giới hạn Giới hạn bền Độ kéo dài Ứng suất chảy cho phép Đồng thau 2500 6400 22 600-700 Trang 18 SVTH: Ngô Thái Sơn – MSSV: 1451070040 Đồ án Thiết kế thiết bị đẩy tàu thủy GVHD: Ths Lê Đức Cảnh II Bản vẽ chân vịt Các thông số: + Đường kính chân vịt: D = 5,18 m + Bước xoắn: H = 2,9526m + Tỷ lệ bước: H/D = 0,57 + Tỷ lệ diện tích mặt đĩa: ae = 0,55 + Số cánh Z=4 + Vật liệu chế tạo chân vịt : đồng thau + Góc nghiêng cánh : 10o Xác định kích thước hình học chân vịt Đường kính trung bình củ : dh = (0,16 - 0,18)D =(828,8 ÷ 932,4) mm Đường kính đầu củ : d1 = (0,18 - 0,204)D =(932,4 ÷ 1056,72) mm Đường kính phía nhỏ : d2 = (0,13 - 0,14)D =(673,4 ÷ 725,2) mm Chiều dài củ: lh = (0,2 - 0,27)D = (1036 ÷1396,6) mm Chọn : + Đường kính trung bình củ : dh= 880 mm + Đường kính đầu củ : d1= 1000 mm + Đường kính phía nhỏ : d2 = 600 mm +Chiều dài củ: lh= 1220 mm - Chiều dài lỗ khoét giảm trọng lượng : l'h = (0,3 - 0,45)lh = (366 ÷ 549) mm Chọn l'h = 460 mm - Bán kính lượn cánh với củ phía nhỏ : R1 0,035.D 181,3 (mm) - Bán kính lượn cánh với củ phía lớn: R2 0,04D 207,2 (mm) - Chiều dày phần hạ bậc: D = 0,9e0 =209,7mm - Độ côn 1:12 - Chiều dày cánh ở đỉnh: ed = 0,0035D = 18,13 mm - Chiều dày giả định tâm củ: e0 = (0,04 - 0,05)D =(207,2 ÷ 259) = 233 mm Trang 19 SVTH: Ngô Thái Sơn – MSSV: 1451070040 Đồ án Thiết kế thiết bị đẩy tàu thủy GVHD: Ths Lê Đức Cảnh Tính chọn then - - Theo quy phạm phần III chương – QCVN 2010 Đường kính trục chân vịt: Đường kính trục chân vịt làm thép cacbon rèn thép hợp kim thấp rèn không nhỏ trị số theo công thức sau ds= 100.K2.3√[H/N.(560/(Ts+160)).K] Trong đó: + K2: hệ số liên quan đến thiết kế trục Chọn 1,26 (trục có rãnh then để lắp chân vịt) + Đường kính yêu cầu trục chân vịt + Ts= 600 N/mm2- Giới hạn bền kéo danh nghĩa trực chân vịt + K: Hệ số trục rỗng K=1/[1-(di/da)4] di: Đường kính trục rỗng (mm) da: Đường kính trục rỗng (mm) Lấy d i≤ 0,4 da Theo điều 6.2.2-1 ta chọn K=1 + H=Ne= 11184 (HP) công suất trục lớn động + N= 215,6 v/p – vòng quay lớn trục trung gian ds= 424.44 mm Chọn ds= 425 mm Then: + Chiều dài then lt=0,25lh = 0,25.1220= 305mm + Bề rộng then bt = 0,25ds = 0,25 425=106,25 mm Chọn bt = 107mm + Chiều cao then: ht = (0,4÷0,5) bt = 42,8 ÷ 53,5 mm Chọn ht = 50mm Tọa độ khai triển cánh bm/D= ae /(0,53-0,484.dh/D).Z=0,31 Đặc trưng hình học cánh chân vịt - Tọa độ đường bao cánh profil mặt cắt cánh tính theo tiêu chuẩn bể thử Wageningen Trang 20 SVTH: Ngô Thái Sơn – MSSV: 1451070040 Đồ án Thiết kế thiết bị đẩy tàu thủy 𝑟 𝑅 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 GVHD: Ths Lê Đức Cảnh Bảng 5: Đường bao cánh chân vịt nhóm B.4 𝑏∙𝑍 b b1 b2 𝑏1 𝑏2 𝐴 𝑏 𝑏 𝐷∙ 𝑒⁄𝐴 1.18 0.41 1,662 0,617 0.73 0,35 1.34 0.47 1,882 0,613 0.82 0,35 1.46 0.51 2,05 0,601 0.88 0,35 1.53 2,152 0,586 0.90 0,355 0.54 1.56 2,187 0,561 0.87 0,389 0.61 1.53 2,144 0,524 0.80 0,442 0.67 1.40 1,97 0,463 0.65 0,478 0.67 1.13 0.56 1,582 0,351 0.40 0,5 Với: Khoảng cách từ trục tới mép dẫn : tmax/ D tmax 0,040 0,035 0,031 0,026 0,021 0,017 0,012 0,007 0,003 0.21 0.19 0.16 0.14 0.11 0.09 0.06 0.04 0.02 b1 Khoảng cách từ chiều dày 𝑡max tới mép dẫn : b2 Khoảng cách từ mép dẫn tới mép thoát: b Trang 21 SVTH: Ngô Thái Sơn – MSSV: 1451070040 Đồ án Thiết kế thiết bị đẩy tàu thủy GVHD: Ths Lê Đức Cảnh Bảng 6: Tọa độ tương đối prôfin Từ điểm dày dến mép thoát r/R 100 80 60 40 Từ điểm dày đến mép dẫn 20 20 MẶT HÚT 40 60 80 90 95 100 0,2 - 112.04 152.57 182.49 202.55 207.06 198.45 182.70 156.24 135.14 119.60 - 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 - 96.81 76.32 60.76 44.22 35.46 24.57 18.06 136.04 112.40 95.76 73.87 60.21 40.68 28.00 164.92 138.48 120.54 93.94 76.41 51.18 34.80 182.97 155.20 135.73 106.48 86.99 58.02 38.80 178.60 149.20 129.36 100.38 79.92 51.18 34.80 163.02 134.88 115.22 87.29 67.41 41.22 28.00 137.75 119.04 101.50 77.44 60.93 38.16 22.80 119.04 102.96 87.71 66.17 51.12 31.32 17.68 104.31 91.12 76.86 57.42 43.65 26.01 14.00 - 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 63.00 48.17 28.56 12.70 5.61 0 38.22 23.18 9.92 2.45 0.00 0 22.89 11.02 2.40 0.00 0.00 0 11.45 3.23 0.00 0.00 0.00 0 3.26 0.00 0.00 0.00 0.00 0 186.96 157.12 137.34 107.91 87.84 58.20 38.80 MẶT ĐẨY 0.95 0.10 0.00 0.00 0.00 0 4.83 2.47 0.48 0.00 0.00 0 12.39 8.74 4.24 0.98 0.00 0 28.25 20.62 12.48 6.02 0.88 0 42.63 31.45 20.00 11.83 4.90 0,26 55.02 42.18 28.64 18.62 9.24 1,57 84.00 71.35 55.20 42.56 26.95 10,27 3,40 Trang 22 SVTH: Ngô Thái Sơn – MSSV: 1451070040 Đồ án Thiết kế thiết bị đẩy tàu thủy GVHD: Ths Lê Đức Cảnh Xây dựng tam giác đúc - Tam giác đúc tam giác vuông xây dựng sở đường kính D, bước xoắn chân vịt H công nghệ khuôn đúc - Việc xây dựng tam giác đúc sau thiết kế chân vịt, nhằm mục đích giúp người thiết kế khuôn đúc đúc xác chân vịt chân vịt thiết kế + Bán kính khuôn đúc: Rφ = 1,1R =1,1 2590 = 2849 (mm) + Tỉ số H/Z = 2952,6/4 = 738,15 (mm) + Khoảng cách từ mút cánh đến đường chuẩn: mr = tg10°.R=tg10°.2590 = 457 (mm) +Chiều cao tăng them z0 để đạt cường độ bền phần khuôn: Với đường kính chân vịt lớn 3,500 (mm) ta chọn z0 = 150 (mm) + Các thông số tam giác đúc: mφ= (𝑅φ /R) mr= (2849/2590) 457= 439 (mm) Lφ1= (2πR φ1)/360= 2667 (mm) L φ2= (2πR φ2)/360=1401 (mm) Trong đó: φ1 ,φ2 : góc lệch từ điểm P cách gốc tọa độ chuẩn chân vịt đoạn H/2π với điểm đường chuẩn cánh bán kính 0,3R φ1 = 59° φ2 = 31° Trang 23 SVTH: Ngô Thái Sơn – MSSV: 1451070040 Đồ án Thiết kế thiết bị đẩy tàu thủy GVHD: Ths Lê Đức Cảnh Trọng lượng chân vịt - Trọng lượng chân vịt nhóm B-Wageningen tính theo công thức sau: C1=1 – Hệ số ảnh hưởng chân vịt (loại Wageningen) C2=1 – Hệ số ảnh hưởng mặt cầu C3=1 – Hệ số ảnh hưởng chiều dày cánh đỉnh C4 – Hệ số ảnh hưởng chiều dày cánh đỉnh C4= 0,15.(eo+ed/eo) - 0,089= 0,15.( 233+18,13/233) – 0,089 = 0,073 Chân vịt làm từ hợp kim đồng khối lượng riêng γ = 8400 kg/m3 C= C1C2C3C4γ ae.(eo/D)= 1.8400.0,55.( 0,233/5,18) = 15,17 Khối lượng cánh: g2= 3,85.15,17.D3 = 8118 kg Khối lượng củ chân vịt dài l=1220 mm; tính theo công thức g1=0,59 dh2.l.γ= 4682.27 kg Khối lượng chân vịt gồm khối lượng củ cánh gắn đó: G = g1 + g2 = 4682.27 + 8118 = 12800,27 kg Momen quán tính: Ip= 2,548 GD2= 2,548 57991= 147761,08 kG.m.s2 GD2= C1C2C3C4γ ae.(eo/D)D5= 1,025 15,17.5,185= 57991 III Đường đặc tính chân vịt Đường làm việc chế độ M = const - Các thông số xác định: + Đường kính chân vịt: D = 5,18 m + Tỷ lệ bước: H/D = 0,57 + Công suất truyền đến trục chân vịt: PD = 9568 HP + Số vòng quay chân vịt: N = 215,6 v/ph + Khối lượng riêng nước biển ρ = 101.662 kGs2/m4 + Hệ số dòng theo: w = 0,389 + Hệ số lực hút: t = 0,272 + Momen quay : M=(716,2 PD/N) = 31784 (kG.m) Trang 24 SVTH: Ngô Thái Sơn – MSSV: 1451070040 Đồ án Thiết kế thiết bị đẩy tàu thủy GVHD: Ths Lê Đức Cảnh + Hệ số phụ trợ : M/D.(1-t)= 4467 ɳdt = 0,97 ɳhs = 0,98 - Tra đồ thị 4.24 đồ thị KT–J - 𝜂𝑝 đồ thị KQ -J – 𝜂𝑝 sách Lý Thuyết Tàu- Trần Công Nghị phần Sức Cản Tàu Và Thiết Bị Đẩy trang 140, XB 2009 Bảng : Kết đường làm việc chế độ M = const TT Ký hiệu KT=f1(H/D,J) 10KQ=f2(H/D,J) 𝜂𝑝 = f3(H/D,J) Te= (KT/KQ).(M/D).(1-t) N 𝑛 =N/60 Vs=JnD/(0,515(1-w)) PT = 10 KQρn3D5/11,936 PE= PT/ɳdtɳhs Kết 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 - 0,24 0,21 0,18 0,15 0,1 0,06 - 0,225 0,21 0,18 0,15 0,125 0.1 - 0,025 0,16 0,31 0,43 0,526 0,54 KG 47648 44670 44670 44670 35736 26802 V/ph 116 120 130 142 155 174 V/s 1,93 2,16 2,36 2,58 2,9 Hl/h 3,3 7,11 11,66 17 24 HP 5138 5337 5762 6263 6819 7747 HP 5405 5614 6061 6588 7173 8150 J = Vp/nD 1 Đơn vị Trang 25 SVTH: Ngô Thái Sơn – MSSV: 1451070040 Đồ án Thiết kế thiết bị đẩy tàu thủy GVHD: Ths Lê Đức Cảnh Đường làm việc chế độ n=const - Thực phép tính cho loạt giá trị n từ 0.6- 0.7 giá trị tần suất định mức đến giá trị lớn n = 1.03n định mức Bảng 8: Tính hệ số Ký hiệu 𝐶1 = Đơn vị N v/ph n v/s Kết 120 180 130 140 160 2,167 2,3 2,67 36 38 44 50 250223 281880 379867 479569 323240 386485 604620 857655 340038 406570 636040 902225 𝑛𝐷/ 0,515(1 − 𝑤) - C2 = ρn2D4.(1-t) - C3= ρn3D5/11,936 - C4= C3/ ɳdtɳhs - 33 213142 254120 267326 Công thức: VS C1J Pe C4 KQ Te C2 KT Trang 26 SVTH: Ngô Thái Sơn – MSSV: 1451070040 Đồ án Thiết kế thiết bị đẩy tàu thủy GVHD: Ths Lê Đức Cảnh Bảng 9: Kết đường làm việc chế độ n = const J Đơn Vị - Vs Te Pe HL/h 3.3 KG 51154.08 44759.82 PS 6014.84 5613.85 Vs Te Pe HL/h 3.6 KG 60053.52 52546.83 PS 7650.86 7140.80 Vs Te Pe HL/h KG 67651.2 PS 9147.83 Vs Te Pe HL/h 4.4 KG 91168.08 79772.07 PS 14310.90 13356.84 Vs Te Pe HL/h KG 115096.5 100709.4 PS 20300.06 18946.73 Kí Hiệu Kết Qủa 0,1 3.8 59194.8 8537.97 0,2 0,3 0,4 N = 120 vòng/phút 6.6 9.9 13.2 38365.56 31971.3 21314.2 4811.87 4009.89 3341.58 N = 130 vòng/phút 7.2 10.8 14.4 45040.14 37533.45 25022.3 6120.68 5100.57 4250.48 N = 140 vòng/phút 7.6 11.4 15.2 50738.4 42282 28188 7318.26 6098.55 5082.13 N = 160 vòng/phút 8.8 13.2 17.6 68376.06 56980.05 37986.7 11448.72 9540.60 7950.50 N = 180 vòng/phút 10 15 20 86322.42 71935.35 47956.9 16240.05 13533.38 11277.81 0,5 16.5 12788.52 2673.26 18 15013.38 3400.38 19 16912.8 4065.70 22 22792.02 6360.40 25 28774.14 9022.25 Trang 27 SVTH: Ngô Thái Sơn – MSSV: 1451070040 Đồ án Thiết kế thiết bị đẩy tàu thủy GVHD: Ths Lê Đức Cảnh Hình Đồ thị đặc tính vận hành chân vịt (Te) Trang 28 SVTH: Ngô Thái Sơn – MSSV: 1451070040 Đồ án Thiết kế thiết bị đẩy tàu thủy GVHD: Ths Lê Đức Cảnh Hình Đồ thị đặc tính vận hành chân vịt (Pe) Trang 29 SVTH: Ngô Thái Sơn – MSSV: 1451070040 Đồ án Thiết kế thiết bị đẩy tàu thủy GVHD: Ths Lê Đức Cảnh TÀI LIỆU THAM KHẢO Sổ tay thiết kế tàu thủy – Trần Công Nghị Lý thuyết tàu (tập II) : Sức cản vỏ tàu thiết bị đẩy – Trần Công Nghị; Trường đại học giao thông vận tải TP.HCM Lý thuyết tàu thủy (tập 2) – PGS.TS.Nguyễn Đức Ân, KS.Nguyễn Bân Thiết kế lắp ráp thiết bị tàu thủy – Nguyễn Đăng Cường Kết thúc Trang 30 SVTH: Ngô Thái Sơn – MSSV: 1451070040 ... làm chân vịt hàn cánh chân vịt vào ống trục (thường chân vịt lớn ) , đúc nguyên Chân vịt đúc tất nhiên chắn chịu lực tốt chân vịt hàn, nhiên giá thành sản xuất cao Chân vịt có 3, chí cánh.Tuy... Kiểm tra độ bền cánh chân vịt - Chân vịt làm đồng thau - Sức bền cách chân vịt kiểm tra theo công thức Romson - Áp dụng phương pháp Romson tiến hành kiểm tra độ bền cánh hai bán kính r=0.2R r=0.6R... Thái Sơn – MSSV: 1451070040 Đồ án Thiết kế thiết bị đẩy tàu thủy GVHD: Ths Lê Đức Cảnh Thết kế chân vịt theo đồ thị taylor a) Thiết kế chân vịt - Ta thiết kế chân vịt tàu hoạt động với vận tốc