7. Bố cục của luận ỏn
3.4.4. Đặc tớnh thuỷ động lực học chõn vịt
Hỡnh 3.14 - Hỡnh 3.16 là phõn bố ỏp suất trờn hai bề mặt cỏnh của chõn vịt hai bước, chõn vịt cú bước cố định tại cỏc số tiến J = 0,1 - 0,5 tương ứng với tỷ số bước H/D = 0,5. Từ hỡnh trờn ta thấy rằng phõn bố ỏp suất trờn hai bề mặt cỏnh chõn vịt tuõn theo quy luật mỏy thuỷ lực hướng trục, cú sự chờnh lệch ỏp suất giữa mặt hỳt và mặt đẩy của chõn vịt, ỏp suất tại mặt đẩy lớn hơn ỏp suất tại mặt hỳt. Tại hệ số tiến J = 0,2 , mặt đẩy cú ỏp suất nằm trong khoảng 6.103 - 9.104 Pa, ỏp suất lớn nhất trờn mặt đẩy chõn vịt là 9.104 Pa tại mộp vào của cỏnh, ỏp suất nhỏ nhất trờn mặt đẩy là 6.103 Pa tại mộp thoỏt, vựng gần bầu của cỏnh. Mặt hỳt của chõn vịt cú ỏp suất nằm trong khoảng -1,5.104 -1,2.105 Pa, ỏp suất nhỏ nhất tại mặt hỳt là -1,5.104
Pa tại mộp vào của cỏnh, ỏp suất lớn nhất là -1,2.105 Pa tại mộp thoỏt của cỏnh. Tại hệ số tiến J = 0,4, ỏp suất tại mặt đẩy nằm trong khoảng 6.103 - 4,8.104 Pa, giỏ trị ỏp suất lớn nhất tại mặt này là 4.8.104 Pa tại mộp vào của cỏnh, giỏ trị ỏp suất nhỏ nhất tại mặt này là 6.103 Pa tại mộp thoỏt của cỏnh. Giỏ trị ỏp suất tại mặt hỳt nằm trong khoảng -1,5.104 -1,2.105 Pa, phần lớn diện tớch mặt hỳt của cỏnh chõn vịt cú ỏp suất -5.104 Pa, giỏ trị ỏp suất lớn nhất tại mặt này là -1,5.104 Pa tại mộp vào của cỏnh, trong khi đú giỏ trị ỏp suất nhỏ nhất đạt được tại mặt hỳt là -1,2.105 Pa tại vựng mộp thoỏt. Cũng từ hỡnh ảnh phõn bố ỏp suất ta thấy rằng sự chờnh lệch ỏp suất giữa hai mặt cỏnh giảm đi khi hệ số tiến J tăng, do đú hệ số lực đẩy và hệ số mụ men của chõn vịt cũng giảm theo.
54
Hình 3.15. Phõn bố ỏp suất trờn hai bề mặt cỏnh của chõn vịt tại J = 0,3;0,4.
55 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 Hệ số lực đẩy KT Hệ số mômen 10 KQ
Hiệu suất chân vịt
K T ,10 K Q , J
Hình 3.17. Đường đặc tớnh của chõn vịt cú bước cố định.
0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 K T ,10 K Q , J KT tại H/D = 0,6 10 KQ tại H/D = 0,6 tại H/D = 0,6 KT tại H/D = 0,5 10 KQ tại H/D = 0,5 tại H/D = 0,5
56 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
Hệ số lực đẩy KT của chân vịt cố định Hệ số mômen 10 KQ của chân vịt cố định Hiệu suất chân vịt của chân vịt cố định
KT
,10
KQ
,
Hệ số lực đẩy KT của chân vịt hai b-ớc Hệ số mômen 10 KQ của chân vịt hai b-ớc Hiệu suất chân vịt của chân vịt hai b-ớc
J
Hình 3.19. Đường đặc tớnh của chõn vịt bước cố định và chõn vịt hai bước tại tỷ số bước tớnh toỏn thiết kế H/D =0,5.
Hỡnh 3.17 - Hỡnh 3.18 là đường đặc tớnh của hệ thống chõn vịt cú bước cố định và chõn vịt hai bước tương ứng với cỏc hệ số tiến J nằm trong khoảng từ 0,1 - 0,65. Ta thấy rằng hệ số lực đẩy và hệ số mụ men của chõn vịt giảm gần như tuyến tớnh với tỷ số J điều này phự hợp với quy luật phõn bố ỏp suất trờn mặt hỳt, mặt đẩy chõn vịt với hệ số tiến J Hỡnh 3.14 - Hỡnh 3.16. Khi tỷ số J tăng thỡ hệ số lực đẩy KT và hệ số momen KQ giảm, với chõn vịt hai bước giỏ trị lớn nhất của hệ số lực đẩy và hệ số mụ men lần lượt là 0,201 và 0,021 tương ứng với tỷ số H/D = 0,6 và J = 0,1. Trong khi đú với chõn vịt cú bước cố định cỏc giỏ trị này lần lượt là 0,137 và 0,0121 tương ứng với tỷ số J = 0,1. Ngược lại, ở chế độ tớnh toỏn thiết kế, hiệu suất của hai chõn vịt lại tăng gần như tuyến tớnh khi hệ số tiến J tăng trong khoảng 0,1- 0,3 và giảm nhanh khi hệ số tiến J lớn hơn 0,4. Ở chế độ tớnh toỏn này hiệu suất lớn nhất của hai chõn vịt đạt được lần lượt là 0,507 và 0,475 tương ứng với J = 0,4 và J = 0,35. Tuy nhiờn cả hai chõn vịt khụng đạt tới hiệu suất cao nhất trong quỏ trỡnh khai thỏc tại chế độ kộo lưới do vận tốc khai thỏc tương đối nhỏ khoảng 4-5 hải lý/h, tại chế độ khai thỏc này hệ số tiến J khoảng 0,25 và hiệu suất lớn nhất của hai chõn vịt tại chế độ khai thỏc này lần lượt là 0,401 và 0,396. Hỡnh 3.19 là đường đặc tớnh của hệ thống chõn vịt cú bước cố định và chõn vịt hai bước ở tỷ số bước cỏnh H/D = 0,5, từ đồ thị ta thấy rằng ở chế độ kộo lưới chõn vịt cú bước cố định cú hệ số lực đẩy, hệ số mụ men, và hiệu suất cao hơn chõn vịt hai bước lần lượt là 5,82%, 4,85% và 1,25 %. Điều này cú thể được giải thớch là do chõn vịt hai bước cú tỷ số bầu lớn hơn so với tỷ số bầu của chõn vịt cú bước cố định mà đường kớnh cỏnh của hai chõn vịt bằng nhau nờn để đảm bảo diện tớch cụng tỏc của chõn vịt thỡ chiều
57 rộng của cỏnh chõn vịt hai bước lớn hơn với chiều rộng cỏnh của chõn vịt cú bước cố định, do đú làm tăng hiện tượng tỏch dũng sau khi dũng chảy tương tỏc với cỏnh chõn vịt, điều này dẫn tới giảm hệ số lực đẩy, hệ số mụ men và hiệu suất của chõn vịt hai bước so với chõn vịt cú bước cố định ở tỷ số bước cỏnh thiết kế H/D = 0,5. Ở chế độ chạy tự do, tàu khai thỏc với vận tốc 11 hải lý/h, chõn hai bước lại thể hiện được ưu điểm vượt trội của nú so với chõn vịt cú bước cố định là nú cú hiệu suất cao hơn sử dụng tối đa cụng suất của mỏy chớnh chuyển hết cụng suất của mỏy chớnh thành vận tốc khai thỏc của tàu. Cụ thể ở chế độ chạy tự do hiệu suất của chõn vịt hai bước là 0,571 trong khi đú chõn vịt cú bước cố định khai thỏc được ở vận tốc 7 hải lý/h tương ứng với hệ số tiến J = 0,35. Ở chế độ này hiệu suất của chõn vịt hai bước lớn hơn hiệu suất của chõn vịt cú bước cố định là 16,5% quan trọng hơn nữa là chõn vịt hai bước cũn cho tàu khai thỏc với vận tốc lớn hơn so với chõn vịt cú bước cố định khoảng 1,5 lần, sử dụng tối đa cụng suất của mỏy chớnh do tỷ số bước H/D lớn từ đú rỳt ngắn thời gian chạy từ ngư trường về cảng. Điều này đặc biệt cú ý nghĩa khi tàu chạy trỏnh trỳ bóo, với vận tốc khai thỏc lớn tàu nhanh chúng thoỏt ra khỏi vựng biển nguy hiểm. Thời gian chạy tự do chiếm 40% tổng thời gian của một chuyến đi biển do đú đi hiệu suất của hệ thống chõn vịt hai bước tớnh cho cả chuyến đi cao hơn so với hệ thống chõn vịt cú bước cố định là 7,63%.