D (20.5.1) Và tiếp đến tính cho dòng 15 á 18 của bảng Kết quả tính đ ư ợc trình bày theo
Chong chóng trong đạo lưu
22.3. Đặc điểm thiết kế hệ chong chóng đạo lưụ
Hiện nay người ta áp dụng ba phương pháp thiết kế hệ chong chóng đạo lưu:
Theo kết quả thử hàng loạt các mô hình của hệ trong nước tự do có các đặc điểm hình học và kết cấu khác nhaụ
Theo các đồ thị thử hàng loạt mô hình chong chóng làm việc độc lập. Theo lý thuyết xoáỵ
Trong mục này ta chỉ xét phương pháp thứ nhất.
Người ta đã xây dựng được các đồ thị dành cho việc thiết kế chong chóng - đạo lưu để xác định các phần tử tối ưu của hệ đẩy, tương tự như các đồ thị của chong chóng tự dọ
Hình 22.5 trình bày theo kết quả thử hệ trong nước tự do có AE/A0 = 0,58, tỷ số bước thay đổi từ 0,7 á 1,5, cánh chong chóng hình lưỡi đao, khe hở tương đối bằng 0,01; hệ số lực đẩy KTT = KT + KTD phụ thuộc JD khi tỷ số bước P/D cố định.
Hình 22.5. Đồ thị để tính các đặc tính thuỷ động lực của hệ chong chóng- đạo lưu
Z = 4; AE/Ao = 0,58; lD = 0,60; a = 1,32; b = 1,12; lDE/lD = 0,35; lDC/lD = 0,19;
Hình 22.6 trình bày cho đạo lưu và nhóm chong chóng đó, trên đó có vẽ đường cong hệ số hút tD của đạo lưụ
Hình 22.5. Đồ thị để tính hệ số hút tD của hệ chong chóng- đạo lưu
Z = 4; AE/Ao = 0,58; lD = 0,60; a = 1,32; b = 1,12; lDE/lD = 0,35; lDC/lD = 0,19;
dD = 0,125
Để tìm đường kính tối ưu hoặc vòng quay tối ưu của chong chóng trên đồ thị còn có các đường Dopt và nopt. Các trị số tính toán: KDT =vDD r TT =JD KTT , (22.3.1) để tính nopt ( ) 4 TT D 4 T D NT v n T J K K = r = , (22.3.2) để tính Dopt.
Các hệ số tương tác cho kết quả khá chính xác trong quá trình thử mô hình. Trong các giai đoạn thiết kế ban đầu ta có thể sử dụng:
Đối với tàu một trục:
WD = 0,7WT; tT = 0,7t khi g≤ 300; (22.3.3) WD = 0,8WT; tT = t khi g > 300;
Đối với tàu hai trục:
WD = (1,1 á 1,2)WT; tT = t khi j = 5 á 100; (22.3.4) WD = (1,1 á 1,2)WT; tT = (1,1 á 1,15)t khi j = 10 á 150;
ở đây: g - góc giữa tiếp tuyến với nhánh đường nước đuôi và mặt phẳng đối xứng của tàu nơi đặt đạo lưu; j - góc giữa trục đạo lưu và tiếp tuyến với đường cắt dọc tại nơi đặt đạo lưu; hệ số iQ được lấy bằng 30.
Lực kéo có ích TE và tốc độ v của tàu theo quan hệ:
TE = TE/(1 – tT); vD = v(1 – WD); (22.3.5)
Đối với hệ chong chóng - đạo lưu nên lấy Dopt nhỏ nhất nếu được, còn nopt – lớn nhất.
Trên đồ thị ta xác định được J; P/D và JOD để có thể tính:
Dopt = vD/(nJD) hoặc nopt = vD/(DJD) (22.3.6) và cuối cùng tính hiệu suất đẩy, cũng như công suất tiêu thụ:
Tương tự có thể giải được bài toán chọn các yếu tố tối ưu của chong chóng trong đạo lưu tìm tốc độ lớn nhất của tàu khi sử dụng hết công suất dự kiến.
Sự xâm thực của chong chóng trong đạo lưu phụ thuộc vào hình dáng của đạo lưu và tải trọng của hệ. Đối với những đạo lưu dùng cho tàu cao tốc thường hệ số tải trọng CTT = 2 á 3 các điều kiện phát triển xâm thực của chong chóng trong đạo lưu so với chong chóng độc lập hầu như giống nhaụ Khi CTT ≤ 2,2 khả năng xâm thực đối với chong chóng trong đạo lưu dễ dàng hơn, nên cần tăng tỷ số đĩa cho chong chóng trong đạo lưu so với chong chóng độc lập. Khi CTT > 3,0 khả năng xuất hiện xâm thực giảm bớt nên có thể giảm tỷ số đĩa của chong chóng trong đạo lưụ
Đối với những tải trọng tương đối bé tỷ số đĩa của chong chóng trong đạo lưu có thể tìm theo công thức gần đúng:
s0(AE A0)=1,2+1,14CTT; CTT Ê2,5 (22.3.8) Trong đó: s0 – số xâm thực của chong chóng.
Đối với những tàu kéo đẩy, tốc độ vST nhỏ hơn vS bằng cách sử dụng các chong chóng đạo lưu cho phép tránh được nguồn gốc xảy ra xâm thực.
Hệ chong chóng đạo lưu đã có thêm bước tiến mới bằng cách áp dụng những đạo lưu không đối xứng trục (méo). Cơ sở tính toán lý thuyết cho loại này được B.K.
Турdалб xây dựng. Trên những đạo lưu này mỗi một phần tử của mặt cắt được đặt nghiêng với trục chong chóng một góc riêng có trị số phụ thuộc vào trường tốc độ tại nơi đặt đạo lưụ Hình dạng mặt cắt cửa vào và ra gần giống enlíp, trong đó trục lớn của cửa vào đặt vuông góc với mặt phăng đối xứng của tàu; trục lớn của cửa ra vuông góc với mặt phẳng đường nước. Loại đạo lưu này làm đồng đều đáng kể trường tốc độ theo chu vi, nhờ đó giảm được hệ số hút của hệ và chủ yếu giảm được các lực và mômen chu kỳ tác dụng lên chong chóng.
Cần chú ý rằng đạo lưu có nhiều nhược điểm trong khai thác. Đặc biệt khi rêu hà bám đạo lưu, chong chóng nhanh chóng trở thành nặng tải, kèm theo giảm hiệu suất làm việc của hệ, giảm vòng quay của chong chóng và tốc độ của tàụ Khi hệ làm việc gần mặt thoáng có thể gây nên xâm thực khí quyển cho đạo lưu, nghĩa là không khí lọt vào chong chóng. Đạo lưu giảm khả năng điều động tàu, nhất là khi chạy lùị
Trong những năm gần đay người ta còn áp dụng trên các tàu, trong số đó có cả những tàu cỡ lớn các đạo lưu đặt trước chong chóng. Một trong các sơ đồ đó (Xem H22.7.a). Đạo lưu trước chong chóng nâng cao được hiệu suất đẩy nhờ có lực đẩy bổ xung do đạo lưu tạo ra, bằng cách giảm lực cản thân tàu do cải thiện được dòng bao phần đuôi tàu và san đều được dòng chảy vào chong chóng. Việc lắp đặt đạo lưu trước chong chóng cho phép tiết kiệm được 5 á 7% công
suất. Ngoài ra ở phần giữa đạo lưu không bị rỗ do các xoáy đỉnh (Xem H22.7.b). Tuy vậy hiệu quả của chúng nói chung thấp hơn hiệu quả của những đạo lưu có kết cấu thông thường.
ạ b. Hình 22.7. Sơ đồ bố trí đạo lưu trước chong chóng