Hình học và kết cấu chong chóng
13.3. Xây dựng bản vẽ lý thuyết của chong chóng
Bản vẽ lý thuyết của chong chóng được trình bày trên hình 13.5, gồm có đường bao mặt nắn phẳng của cánh 6 cùng với đường chiều dày lớn nhất 5 và một loạt mặt cắt 7 (tới 10); hình chiếu pháp của cánh 4 (đường bao thiết kế); hình chiếu cạnh 1 có chứa
đường bao qui cách 3 của cánh và mặt cắt qui ước của cánh theo đường chiều dày lớn nhất 2.
Tỷ lệ của bản vẽ được chọn trong dãy 1:1, 1:2, 1:2,5; 1:4; 1:5; 1:10. Đường bao mặt nắn phẳng và đường chiều dày lớn nhất được xây dựng như sau (Xem H13.5).
ở một phần ba cuối bên phải tờ giấy vẽ, ta kẻ đường tâm cánh ở giữạ Trên đường đó ta định các điểm tương ứng với 10 bán kính trung gian. Qua các điểm đó ta kẻ các đường thẳng phụ nằm ngang, trên đó tính từ đường tâm cánh ta đặt ba trị số: hoành độ (trong hệ F) của mép đạp xđx, hoành độ mép thoát xtx (Xem hoành độ x trên hình 13.4) và hoành độ của đường chiều dày lớn nhất x~eM , được tính theo các công thức dưới đây:
ùỵ ù ý ỹ = ± = R b R b R C eM eM S d 5 , 0 ~ ; 5 , 0 ~ x x x txx (13.3.1) Nối các điểm lại bằng đường cong trơn và tại đây ta đã kết thúc quá trình xây dựng vừa nóị Trên hình13.3 là các sơ đồ của bốn dạng đường bao mặt nắn phẳng của cánh đang được sử dụng thông dụng nhất. Đôi khi đường bao này được thể hiện bằng đường nét mảnh trên hình chiếu pháp.
Hình 13.5. Cách xây dựng bản vẽ lý thuyết của chong chóng
1. Đường bao hình chiếu cạnh
2. mặt cắt giả định của cánh theo đường chiều dày lớn nhất 3. đường bao quy cách
4. đường bao thiết kế
5. đường chiều dày lớn nhất 6. đường bao mặt nắn thẳng 7. mặt cắt hình trụ.
Đường bao mặt nắn phẳng của cánh thường trùng với cách biểu diễn các mặt cắt hình trụ. Mặt cắt tại một bán kính khi biết các hàm Fc ,FT và các yếu tố fM, e phải được xây dựng sau khi đã tính được các tung độ theo công thức (13.1.1). Các chiều dày và các tung độ phải đặt vuông góc với dây cung. Để xây dựng đúng mặt cắt cánh gần các mép phải sử dụng các trị số bán kính cong của các mép đã biết đến trong quá trình thiết kế. Khi sử dụng máy tính điện tử để xây dựng bản vẽ theo cách mô tả bản vẽ bằng toán học thì không cần phải giả thiết các bán kính cong nói trên, vì chúng được xác định trong quá trình làm trơn và xấp xỉ hàm FT theo x~. Như vậy, hàm FT phải được định
1 l l h h l 1 ' ' r '' 2 '' 3 p(0,4)/2p 2 1 1 2 1 h 2 h
trước bằng bảng và các trị số trong 16 điểm nói trên của dây cung. Khi xây dựng mặt cắt thì độ nâng của mép cánh và các bán kính được ghi cạnh mép vòng tròn, như vậy mặt cắt phải vẽ theo dây cung ngoàị Trên bản vẽ thi công đối với từng mặt cắt phải chỉ rõ các tung độ của mặt đạp và tung độ mặt hút của 16 điểm nói trên. Ngoài ra, nếu cần phải chỉ rõ các thông số của mép.
Hình chiếu pháp của cánh là hình chiếu lên mặt phẳng đĩa chong chóng và được xây dựng như sau (Xem H13.5)
Trước hết, phải thực hiện các công việc phụ trợ. Từ điểm O1 ứng với trục chong chóng trên đường bao nắn phẳng, theo đường nằm ngang tương ứng ta đặt trị số P(r)/(2p) về phía ngược chiều với chiều quay của chong chóng, nghĩa là bên trái đối với chong chóng quay phảị Nếu bước của chong chóng biến đổi theo bán kính thì cách xây dựng trên phải thực hiện cho từng mặt cắt. Từ điểm P nhận được theo cách trên kẻ tia qua tâm dây cung C của mặt cắt đang xét. Trong vùng mép đạp ta kẻ hai đường tiếp tuyến với đường bao của mặt cắt- một vuông góc với tia PC, hai song song với nó ta được h1 và l1 trên hình 13.5. Điều này được rút ra từ tính đồng dạng của tam giác bước và tam giác vuông với các cạnh kề h1 và l1. Cách xây dựng tương tự vẫn cho phép tìm được h2 và l2 cho mép thoát của mặt cắt.
Bây giờ ta xây dựng đường bao hình chiếu pháp của cánh. Vào giữa tờ giấy vẽ kẻ đường thẳng đứng, mà nó sẽ trùng với đường tâm của cánh số không, ta định vị trục chong chóng Ọ Từ điểm O làm tâm ta quay cung tròn ứng với mặt cắt đang xét, gọi C1 là giao điểm giữa đường tâm cánh với cung tròn, thì để nhận được điểm của đường bao thuộc hình chiếu pháp B' chỉ cần chú ý rằng chiều dài dây cung C1B' bằng chiều dài đoạn l1 đã tìm được trong quá trình xây dựng phụ trợ nói trên.
Vị trí thực tế của điểm trên cung đang xét có thể tìm bằng phương pháp đồ thị, khi AE/Ao > 0,7 và phương pháp giải tích cho trường hợp bất kỳ. Phương pháp đồ thị là phương pháp mà trên đường thẳng nằm ngang đi qua C1 ta đặt 1/4 đoạn l1. Từ điểm nhận được làm tâm quay cung tròn bán kính bằng 3/4 l1và giao điểm của cung này với cung cơ bản ứng với cung của mặt cắt đang xét cho ta điểm phải tìm B'. Đối với chong chóng quay phải điểm này tương ứng với mép đạp và nằm bên phải đường tâm cánh, còn đối với chong chóng quay trái điểm này ứng với mép thoát, tuy vậy nó vẫn nằm bên phải đường tâm cánh nếu nó di động trên cung cơ bản của bán kính đang xét. Điểm Á ứng với mép thoát của chong chóng quay phải vẫn có thể tìm được tương tự. Nối tất cả các điểm đã nhận được cho tất cả các bán kính mặt cắt ta được đường bao hình chiếu pháp của cánh. Tại đây kết thúc quá trình xây dựng đường bao hình chiếu pháp của cánh.
Hình chiếu cạnh của cánh (Xem H13.5), nghĩa là hình chiếu lên mặt phẳng đi qua trục chong chóng và đường tâm cánh số không, được xây dựng như sau: Vào giữa 1/3 tờ giấy vẽ ta kẻ đường tâm cánh số không. Trên đường nằm ngang ta định tâm trục chong chóng O2 như đã làm khi xây dựng hình chiếu pháp. Ta xem cách xác định điểm B" trên hình chiếu cạnh. Từ điểm C1 song song với trục chong chóng ta kẻ đường phụ trợ nằm ngang cho tới khi cắt đường tâm cánh trên hình chiếu cạnh, ta có điểm C3. Từ điểm này trên đường nằm ngang ta đặt đoạn xR về bên trái khi xR< 0 và bên phải khi xR> 0. Điểm nhận được kí hiệu là C2. Về phía phải C2 trên đường nằm ngang ta đặt đoạn h1 (để xác định điểm A" đặt h2 về bên trái). Điểm G nhận được là điểm tương ứng của đường bao cánh (Xem H13.5), nghĩa là trong quá trình chong chóng quay vị trí của điểm đang xét là lớn nhất theo chiều cao ở trên hình chiếu cạnh. Tại điểm giao nhau của đường thẳng hạ từ G và đường nằm ngang phụ đi qua điểm B' của hình chiếu pháp cho ta điểm B". Nối các điểm đã nhận được bằng đường cong trơn ta kết thúc quá trình xây dựng hình chiếu cạnh ở đâỵ
Đường nối các điểm C2 cho các mặt cắt gọi là đường sinh của cánh. Đường này thường có dạng đường thẳng đi qua điểm O2. Trong trường hợp này góc giữa đường sinh và đường tâm cánh gọi là góc nghiêng của cánh. Nó thay đổi trong khoảng 0I150. Ngoài đường bao hình chiếu cạnh còn đường bao tạo dáng của cánh, thể hiện bằng đường gián đoạn (Xem H13.5). Để vẽ mặt cắt giả định của cánh theo đường chiều dày lớn nhất (đồ thị chiều dày lớn nhất) thì từ đường sinh của cánh theo đường nằm ngang ta đặt bên phải trị số chiều dày lớn nhất của các mặt tương ứng. Nối các điểm đã nhận được bằng đường cong trơn và gạch chéo vùng giữa đường này và đường sinh (Xem H13.5). Điểm đặc biệt là chiều dày ở đỉnh cánh không bằng không mà nó bằng khoảng cách e1 ³ 0,007 R cho những tàu không chạy trong băng. Ngoài ra chiều dày lớn nhất của các mặt cắt ở các bán kính tương đối 0,6 ệ 0,7 hoặc 0,2 ệ 0,25 phải thoả mãn các yêu cầu của Đăng kiểm.
Khác với bản vẽ thi công trên bản vẽ lý thuyết thông thường không vẽ đường giao nhau của bề mặt cánh với củ mà chỉ vẽ nét lượn đều trên mặt cắt của cánh theo đường chiều dày lớn nhất.
Những năm gần đây người ta áp dụng rộng rãi chong chóng với đường bao cánh rất không đối xứng.