[r]
(1)Chương 1 THI T B LÁI Ế Ị
1.1 Kh i ni m chung v thi t b l i tàu th yỏ ệ ề ế ị ỏ ủ
M t nh ng tính c b n c a tàu thu tính ăn lái Tính ăn lái c a tàu thu làộ ữ ả ủ ỷ ủ ỷ
kh gi nguyên ho c thay đ i ữ ặ ổ ướng theo ý mu n c a ngố ủ ười lái tàu 1.1.1 Khái ni m ệ
Trên tàu t hành (ngay c m t s tàu không t hành) ngự ả ộ ố ự ười ta thường trang b cácị
thi t b lái đ đ m b o tính ăn lái cho tàu b t kỳ tr ng thái su t trình hành h iế ị ể ả ả ấ ố ả
Tính ăn lái c a tàu g m hai tính ch t: tính n đ nh hủ ấ ổ ị ướng tính quay vịng
Tính n đ nh hổ ị ướng kh tàu gi nguyên ho c thay đ i ữ ặ ổ ướng chuy n đ ng.ể ộ
Tính quay vịng kh thay đ i ổ ướng chuy n đ ng để ộ ược mô t b i qu đ oả ỹ
cong b lái.ẻ
Hai tính ch t mâu thu n v i nhau, m t tàu có tính n đ nh hấ ẫ ộ ổ ị ướng t t s cóố ẽ
tính quay vịng t i ngồ ượ ạc l i Vì v y ph i tuỳ thu c vào t ng lo i tàu (công d ng ch cậ ả ộ ụ ứ
năng), t ng vùng ho t đ ng mà ngừ ộ ười ta u tiên cho tính ch t thi t k Víư ấ ế ế
d , tàu ch y vùng ho t đ ng không h n ch (tàu bi n) u ki n không gian ho tụ ộ ế ể ề ệ
đ ng không h n ch , đ đ m b o cho th i gian hành trình ph i u tiên cho tính n đ nhộ ế ể ả ả ả ổ ị
hướng đ i v i tàu có vùng ho t đ ng h n ch (tàu sơng) ngố ộ ế ượ ạc l i
Tính ăn lái ph thu c vào b ph n c đ nh, n đ nh khác nh : ki hông, ki đuôi,ụ ộ ộ ậ ố ị ổ ị
giá ch nhân (X) ho c ch Y, s lữ ặ ữ ố ượng chi u dài chong chóng, đo n tr c chóng chóng, sề ụ ố
bánh lái nh thi t b khác.ư ế ị
Trên tàu đ đ m b o tính ăn lái, ngể ả ả ười ta có th b trí nhi u lo i thi t b lái ho t đ ngể ố ề ế ị ộ
đ c l p ho c ph i h p nh : bánh lái, đ o l u đ nh hộ ậ ặ ố ợ ư ị ướng xoay, chóng chóng (tàu l p nhi uắ ề
chong chóng), thi t b ph t nế ị ụ ước, chân v t, v.v nh ng ph bi n nh t bánh lái đ o l uị ổ ế ấ
đ nh hị ướng xoay nh ng thi t b d ch t o, giá thành r , làm vi c tin c y hi uữ ế ị ễ ế ẻ ệ ậ ệ
qu cao.ả
Bánh lái m t v t th d ng cánh t m ph ng ho c d ng có prơfin nộ ậ ể ấ ẳ ặ ước nhúng chìm nước, cịn đ o l u đ nh hạ ị ướng xoay m t v t th hình tr trịn xoay có d ng prơfinộ ậ ể ụ
thốt nước theo chi u d c tr c c a nó, bao quanh chong chóng phía sau thân tàu.ề ọ ụ ủ 1.1.2 Phân lo i bánh láiạ
1.1.2.1 Phân lo i theo hình d ng prơfin cóạ ạ
Bánh lái t mấ
Bánh lái thoát nước
1.1.2.2 Phân lo i theo v trí đ t tr c láiạ ị ặ ụ
Bánh lái cân b ng bánh lái mà tr c lái chia bánh lái ph n.ằ ụ ầ
Bánh lái không cân b ng bánh lái n m v m t phía c a tr c láiằ ằ ề ộ ủ ụ
(2)(3)
Hình 1.1. Sơ đ phân lo i bánh lái.ạ
1.1.2.3 Phân lo i theo s g i đ tr c láiạ ố ố ỡ ụ
S đ 1, bánh lái có đ bánh lái tr lênơ ổ ỡ
S đ 2, bánh lái có đ bánh lái ổ ỡ
S đ 3, bánh lái khơng có đ bánh láiơ ổ ỡ
Trong s đ ược b sung d ng đ o l u xoayổ ạ 1.1.2 V trí đ t tr c láiị ặ ụ
N u tàu có b trí chong chóng t t nh t nên đ t bánh lái phía sau gi a lu ngế ố ố ấ ặ ữ
nước chong chóng đ y đ làm tăng hi u qu làm vi c c a bánh lái.ẩ ể ệ ả ệ ủ
V i đuôi tàu có l p m t chong chóng bánh lái, s ng lái, ki đ lái t o thành khung giáớ ắ ộ ố ỡ
lái:là kho ng khơng gian đ l p chong chóng v a đ , tr s khe h c a khung giá lái ch nả ể ắ ủ ị ố ủ ọ
theo b ng sau:ả
Trong b ng 1.1ả , KT - h s t i c a chong chóng; D - đệ ố ả ủ ường kính chong chóng; tmax- chi uề
dày l n nh t c a frôfin bánh lái; ấ ủ P - chi u r ng bánh lái; ề ộ ϕ - n a góc ti p n c a s ngử ế ế ủ ố
(4)Các giá tr ị b ng 1.1ả giá tr nh nh t Trong th c t s d ng, đ gi m ch n đ ngị ỏ ấ ự ế ụ ể ả ấ ộ
vùng đi, giá tr (
ở ị a, b, c, d) có th để ượ ấc l y tăng lên m t Tuy nhiên khe h ộ a
không nên l y l n, n u không s làm gi m hi u su t làm vi c c a bánh lái.ấ ế ẽ ả ệ ấ ệ ủ B ng 1.1.ả Kích thướ ảc c b n c a khung giá lái tàu m t chong chóng.ủ ộ T.T Tên tác giả
đ nghề ị a b c d
1 B th Hà Lanể
Waningen (0,08 - 0,12).D (0,15- 0,2).D (0,1- 0,12)D 0,03.D L Lloyds (0,08 - 0,15).D 0,15.D 0,08.D -3 C quan phânơ
c p tàu Na-uy.ấ 0,73 bmaxP t
.D (1+ ϕ).kT/D 0,09.D 0,085.D Vi n nghiênệ
c u V t lýứ ậ
Anh
(0,08 - 0,15).D 0,2.D (0,08 -0,1)D (0,02 -0,03)D
Hình 1.2.S đ khung giá lái c a tàu m t chong chóngơ ồ ủ ộ
Trong m i trọ ường h p bánh lái ph i b trí chìm nợ ả ố ước, mép bánh lái đ t càngặ
sâu nước t t.ố
N u g i kho ng cách t mép c a bánh lái đ n mép nế ọ ả ủ ế ướ ực t tp đượ ấc l y
nh sau - đ đ m b o di n tích bánh lái Fư ể ả ả ệ P)
Tàu bi n: tể p ≥ 0,25.hp (1.1)
Tàu h (ho c pha sông bi n): tồ ặ ể p ≥ 0,125.hp
Tàu sông: = (0 - 0,1).hp
v i hớ p- chi u cao bánh lái.ề
Kho ng cách t mép c a t m bánh lái đ n v bao tàu nh t t song ph aả ủ ấ ế ỏ ỏ ố ỉ
tho mãn không b k t b lái.ả ị ẹ ẻ
m i góc b lái hình chi u b ng c a t m bánh lái ph i n m ph m vi hình chi u
ở ọ ẻ ế ằ ủ ấ ả ằ ế
(5)V i bánh lái cân b ng bán cân b ng ,mép d ói c a bánh lái ph i đ t cao h n đớ ằ ằ ủ ả ặ ường
b n không th p h n mép dả ấ ướ ủi c a chong chóng
V i bánh lái treo, vi c n i gi a bánh lái tr c lái k t c u hàn, ph i l u ý đ n chi uớ ệ ố ữ ụ ế ấ ả ế ề
cao c a đ s a ch a, l p ráp, tháo bánh lái không ph i c t tr c lái.ủ ể ữ ắ ụ ả ắ ụ 1.2 T C D NG C A B NH L IỎ Ụ Ủ Ỏ Ỏ
1.2.1 C ch lơ ế ượn vòng c a tàu b láiủ ẻ
Gi s tàu ch y theo ướng th ng v i v n t c ẳ ậ ố v (hình 1.3.a) u ki n m tề ệ ặ
nước n l ng (t c khơng có tác d ng c a sóng, gió, dịng ch y ngo i l c ng u nhiênặ ứ ụ ủ ả ự ẫ
khác), bánh lái n m m t ph ng đ i x ng c a tàu ho c song song v i ằ ặ ẳ ố ứ ủ ặ Khi l c tácự
d ng lên tàu bao g m:ụ
L c c n c a nự ả ủ ước đ n chuy n đ ng c a tàu R n m m t ph ng đ i x ng c a tàu,ế ể ộ ủ ằ ặ ẳ ố ứ ủ
có chi u ngề ược v i v n t c c a tàu.ớ ậ ố ủ
L c đ y c a chong chóng T n m m t ph ng đ i x ng c a tàu, chi u v i v nự ẩ ủ ằ ặ ẳ ố ứ ủ ề ậ
t c c a tàu, cân b ng v i l c c n c a tàu l c c n c a b n thân nó.ố ủ ằ ự ả ủ ự ả ủ ả
Gi s ta đ i ổ ướng chuy n đ ng c a tàu b ng cách b lái m t góc ể ộ ủ ằ ẻ ộ αp sang m n,ạ
khi xu t hi n áp l c thu đ ng c a nấ ệ ự ỷ ộ ủ ước tác d ng lên bánh lái P b sung vào h l c trên,ụ ổ ệ ự
l c P có m đ t t i K - g i tâm áp l c c a bánh lái.ự ể ặ ọ ự ủ
N u gi nguyên góc b lái ế ữ ẻ αp l c P s làm thay đ i quĩ đ o chuy n đ ng c a tàuự ẽ ổ ể ộ ủ
và làm xu t hi n, bi n đ i thành ph n l c khác Quĩ đ o chuy n đ ng c a tàu g iấ ệ ế ổ ầ ự ể ộ ủ ọ
là quĩ đ o lạ ượn vòng c a tàu.ủ
Đ xét bi t để ế ược tác d ng c a bánh lái b lái ta xét tác d ng c a l c P, b ngụ ủ ẻ ụ ủ ự ằ
cách đ t t i tr ng tâm tàu G m t c p l c tr c đ i (b ng v tr s , phặ ọ ộ ặ ự ự ố ằ ề ị ố ương, ngược chi u) P’ P” phề ương, tr s v i l c P.ị ố ự
L c P P’ t o thành m t ng u l c có mơ men Mự ộ ẫ ự = P.lp, (lp tay địn c a mơ men Mủ 1; lp
≅ (L/2).cosαp) có chi u v phía b lái).ề ề ẻ
L c P” đự ược phân tích thành hai l c Pự P2, l c Pự có phương c a m t ph ngủ ặ ẳ
đ i x ng c a tàu, chi u v i l c c n R g i l c c n b sung, v i R làm tăngố ứ ủ ề ự ả ọ ự ả ổ
l c c n, gi m t c đ chuy n đ ng c a tàu, l c c n t ng c ng tác d ng lên tàu Rự ả ả ố ộ ể ộ ủ ự ả ổ ộ ụ T =
R + P1 L c Pự có phương vng góc v i m t ph ng đ i x ng c a tàu, làm d t tàu v hớ ặ ẳ ố ứ ủ ề ướng
ngược v i hớ ướng b lái g i l c d t.ẻ ọ ự
Do tàu chuy n đ ng d t, lên xu t hi n l c c n theo phể ộ ấ ệ ự ả ương ngang R0 phương,
ngược chi u v i Pề N u c gi nguyên góc b lái ế ứ ữ ẻ αp cho đ n th i m đó, giá trế ể ị
c a Rủ tăngb ng giá tr c a Pằ ị ủ chuy n đ ng d t k t thúc mơ men Mể ộ ế đủ
l n đ làm quay tàu v hớ ể ề ướng b lái Dẻ ưới tác d ng c a mô men Mụ ủ 1, tàu quay quanh tr cụ
th ng đ ng qua tr ng tâm tàu G v hẳ ứ ọ ề ướng b lái Đ ng th i s quay vòng làm đ iẻ ự ổ
phương c a l c đ y T mà nh tàu đ i hủ ự ẩ ổ ướng chuy n đ ng.ể ộ
Khi tàu chuy n đ ng quĩ đ o cong (hình 1.3.b), l c c n t ng c ng Rể ộ ự ả ổ ộ T có m đ t t iể ặ
KT m t ph ng đ i x ng c a tàu, g i tâm áp l c c a tàu, (v i tàu, thông thặ ẳ ố ứ ủ ọ ự ủ ường KT
n m kho ng gi a tr ng tâm tàu G đằ ả ữ ọ ường vng góc mũi) Phân tích RT thành Rx Ry,
trong Rx n m m t ph ng đ i x ng c a tàu l c c n c a tàu, Rằ ặ ẳ ố ứ ủ ự ả ủ y có phương vng
góc v i m t ph ng đ i x ng c a tàu vàớ ặ ẳ ố ứ ủ nói chung khơng qua tr ng tâm tàu G Thành ph ầ
này phát sinh mô men ph Mụ = Ry.lp’, (lp’ tay địn c a mơ men Mủ b ng kho ng cách Kằ ả TG)
cùng chi u v i mô men Mề làm tăng chuy n đ ng quay c a tàu v hể ộ ủ ề ướng b lái Khi Kẻ T n mằ
kho ng gi a tr ng tâm tàu G đ ng vng góc mơ men M
(6)vị 10 15 20 25 35
1 sin(aP+g)
-2 P P 1 sin tg cos tg l b A α + γ α γ − = m
3 (bPK - A) m
4 = − (α +γ) P PK sin R A b h
-5 (2−h).h
-6 arcsin (2−h).h
-7 ( ) (1−h. 2−h)h
-8 S=R2[( ) ( )6 − 7] m2
9 = ρ( + ) (α +γ) P
A ' E
NB k v v sin
P kG
10 lP = A + 0,58.(bPK - A) m
11 MσB = PNB.lP kGm
B ng 1.12.ả Tính l c, mô men thu đ ng tàu ti n ự ỷ ộ ế
TT Các đ i lạ ượng c n tính tốnầ Đ.vị Các giá tr tính đị ược theo aP độ.
5 10 15 20 25 30 35
1 PN’ (b ng 1.10)ả kG
2 PNB (b ng 1.11)ả kG
3 Mσ’ (b ng 1.10)ả kGm MsB (b ng 1.11)ả kGm
5 PN = PN' + PNB kG
6 Ms" = Ms' + MsB kGm
7 Mσ = k0.Ms" (k0=1,2 ~1,3) kGm
B ng 1.13.ả Tính l c thu đ ng t m bánh lái mô men thu đ ng tr c lái cho bánhự ỷ ộ ấ ỷ ộ ụ
lái đ t ngồi dịng nặ ước chong chóng đ p ra, tàu ch y lùi.ạ TT Các đ i lạ ượng tính tốn Đ nơ
vị 5Các giá tr tính đ10 15ị 20 ượ25c theo a30 P , độ35. CYpl’ (tra đ th )ồ ị
-2 CX'pl (tra đ th )ồ ị
-3 CNl' = CY'pl cosap+CX'pl sinap
-4 CDl' (tra đ th )ồ ị
-5 xPl’=CDl'.bCP m
6 lPl = xPl’ - a m
7 P CPL ' Nl '
Nl 2 C v F
P = ρ kG
(7)
V1 o
V2
Ve'
b1 bpk B
A h K
l1
R
(αp+γ) αp
γα1
ДΠ Trôc chong chãng
OB = A Sơ đồ: biểu diễn bánh i khơng nằm dịng n- c chong chóng đạp
5 10 15 20 25 30 35 (I)
(II) Pn= f(α
p)
Mσ= f(α
p)
Pn= f(αp)
Mσ= f(α
p)
αp (độ)
o Mσ
Mσ (h.2)
Hình 1.24.Đ th bi u di n Pồ ị ể ễ N = f(αP) Mσ= f(αP)
1.6.4.3 Tính l c mơ men th y đ ng bánh lái tr c lái tàu ch yự ủ ộ ụ ạ
lùi.
Q trình tính tốn th hi n b ng 1.13.ể ệ ả
1.6.5 Tính l c mô men thu đ ng tác d ng lên h bánh lái - tr lái.ự ỷ ộ ụ ệ ụ 1.6.6 Tính l c mơ men thu đ ng bánh lái mũi.ự ỷ ộ
Tham kh o SGK trang (88-90) sách ả "éúởồ ỷ ủ ộủ ỹ ủ ợỳ ú ũð ũ úg b".
O - tâm quay
trục lái
OK - hình chiếu
bằng mặt phẳng