Thiết kế bánh lái tàu chở container 1118 TEU, trọng tải 13839 tấn, lắp máy công suất ps=12500 kw
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (272.86 KB, 30 trang )
THIẾT BỊ HỆ THỐNG TÀU THỦY
ĐỀ 10:Thiết kế bánh lái tàu chở container 1118 TEU, trọng tải 13839 tấn, lắp máy
công suất Ps=12500 kw, hoạt động vùng biển quốc tế có các kích thước chủ yếu
sau:
LxBxT=147,87 x 23,55 x 8,51 (m)
CB x CM x CWL=0,62 x 0,975 x 0,75
XB
= −1%
L
. Dạng mũi quả lê
1
PHẦN I:TÍNH TOÁN LỰC CẢN VÀ ĐƯỜNG KÍNH CHONG CHÓNG.
I_Tính toán lực cản:
Từ các thông số kích thước chủ yếu của tàu đã cho ta chọn tàu chở container
ANNE SIBUM (1000TEU), số IMO: 9396696, bàn giao ngày 24/8/2007 làm tàu
mẫu.Tàu ANNE SIBUM có các thông số kích thước chủ yếu sau.
D=1
L=142,35 (m)
CB=0,624
L/B=5,8
B=23,5(m)
CWl=0,75
B/T=2,4
D= 11,75 (m)
CM=0,975
D/T=1,32
V =18,5 knot
DW=13030 (T)
T=8 (m)
CP=0,64
L/D=10,55
Mặt khác theo công thức Hải Quân (CT 2.44 STKTĐT T1) khi biết trước công
suất máy ta có thể tính sơ bộ vận tốc của tàu như sau.
3
V=
PD .CE
∆2 / 3
=17,76 knot
Trong đó:
+PD= PS.
+
+
ηB
ηP
η Bη P
= 12500.0,97.0,97= 11761,25 (kw) : Là công suất kéo của tàu.
_ Hiệu suất đường trục. Chọn
_ Hiệu suất hộp số. Chọn
ηP
ηB
=0,97
=0,97
+CE=0,95.L+197 = 337 :Hệ số Hải Quân
+Δ=CB..L.B.T=0,62.1,025.147,87.23,55.8,51= 18832,85(T)_Khối lượng của tàu
Từ vận tốc theo tàu mẫu bằng 18,5 knot. Và vận tốc tính sơ bộ bằng 17,76 knot. Ta
chọn vận tốc sơ bộ của tàu là v=18knot
Do tàu đã cho có mũi quả lê vì vậy ta chọn phương pháp tính lực cản của tàu là
phương pháp HOLTROP-MENNEN.
2
Điều kiện áp dụng phương pháp:
Thông số tàu tính toán
Cp =
Fr =
Giới hạn của phương pháp
C
0,55 ≤ C p = B ≤ 0,85
CM
CB
= 0, 636
CM
L
= 6, 279
B
3,9 ≤
L
≤ 14,9
B
B
= 2, 767
T
2,1 ≤
B
≤ 4, 0
T
0, 05 ≤ Fr ≤ 1, 0
v
= 0, 243
g.L
Các thông số của tàu đều thỏa mãn các yêu cầu của phương pháp
Vậy lựa chọn phương pháp tính toán là phương pháp Holtrop-mennen
Lực cản toàn bộ của tàu được tính theo công thức sau:
RF (1 + k ) + R APP + RW + RB + RTR + R A
R=
Trong đó :
RF _ Lực cản ma sát, xác định theo công thức của ITTC 1957
(1+k)_Hệ số kể đến lực cản hình dáng của tàu
RF(1+k) _ Lực cản nhớt của tàu
RAPP _Lực cản phần phụ
Rw_Lực cản song
RB_Lực cản do mũi quả lê
RTR_Lực cản do phần đuôi ngập nước
3
RA_Lực cản hiệu chỉnh giữa mô hình và tàu thực
1.1_Lực cản nhớt RF(1 + k )
•
Tính RF
RF = 0,5.ρ.CF.v2.S =0,5.1,025.0,00148.9,2522.4283,663 = 278,12
kN
Trong đó:
+ v= 0,515.vS = 0,514.18 = 9,27 (m/s)
ρ
3
0
+ =1,025 tấn/m _Khối lượng riêng của nước biển ở 15 C
+CF=
0, 075
= 0, 00148
(log Re − 2) 2
.Re=
_Hệ số lực cản ma sát tấm phẳng tương đương
vL 9, 27.147,87
=
ϑ
1, 056.10−6
= 1298.106_Hệ số raynold
. =1,056.10-6 m2/s_Hệ số nhớt động học của chất lỏng
+S_Diện tích mặt ướt của thân tàu được tính theo công thức sau
S=
L ( 2T + B ) . CM (0, 453 + 0, 4425CB − 0, 2862CM − 0, 003467 B / T + 0.3696CWl ) + 2,38
ABT
=
CB
=4283,663 m2
.Với ABT=SM.0,4(Fr-0,1)=11,17 m2_Diện tích mặt cắt ngang mũi quả lê
. SM = CM.B.T = 0,975.23,55.8,51 = 195,4 (m2)
•
Tính 1+k
0.92497
B
−0,52448
0.6906
1 + k1 = C13 0.93 + C12
( 0.95 − CP )
( 1 − CP + 0.0255 xB )
LR
Trong đó
4
+C13=1+0,003Csterm=1,03_Hệ số phụ thuộc vào hình dáng đuôi tàu
.Sườn đuôi có dạng chữ V :
Csterm = -10
.Sườn đuôi có dạng bình thường :
Csterm = 0
.Sườn đuôi có dạng chữ U và đuôi Hooc :
Csterm = +10
Chọn Csterm=10 với sườn đuôi chữ U
0,2228446
+
T
C12 =
÷
LW
= 0,529
( với tàu có
T
> 0, 05
LW
)
+ CP = 0,761
+ xB = -1% L = -1,4787 m : Hoành độ tương đối của tâm nổi
+ LR=L(1-CP+0,06CPxB/(4Cp-1))=50,17 (m)_Chiều dài bóp đuôi
Vậy 1+k=1,1932
=> RF(1 + k ) = 314,5.(1+1,296) = 331,86 kN
1.2_Tính lực cản phần phụ RAPP:
Ta có RAPP = 0,5.ρ.v2. SAPP.(1+k2)eq.CF+RBTO =2,0563 + 1,343 = 3,4
kN
Trong đó:
+ SAPP = 22,5 (m2) : Diện tích mặt ướt của vật phụ.
+ v = 9,27 m/s : Vận tốc tàu
+ RBTO : Lực cản do chân vịt mũi gây ra
RBTO = ρV2d2CBTO = 1,025.9,2522.1,752.0,005 = 1,343 kN
.d= 1,750 m : đường kính hầm trục mũi (Đo trên tuyến hình)
Hệ số CBTOnằm trong khoảng ( 0,003-0,012) :Với mũi quả lê,nên chọn giá trị bé
hơn => Chọn CBTO = 0,005
+ CF= 0,00148 : hệ số lực cản ma sát
+ (1 + k ) =
2 eq
Σ [ (1 + k2 ) S APP ] i
(
Σ S APP ) i
5
1+k2 : hệ số hình dáng được xác định theo bảng :
Được xác định theo bảng sau.
Tên bộ phận
Bánh lái đuôi tàu
(Không có ky lái)
Vậy (1+k2)eq=1,4
1+k2
Chọn (1+k2) SAPP(m2)
1.3-1.5
1.4
22,5
SAPP=22,5 m2
1.3_Lực cản sóng RW:
Ta có công thức tính lực cản sóng
RW = C1.C2 .C7 .∇.ρ .g .exp{m1Fr d + m4 (λ.Fr −2 )}
= 110,83 kN
Trong đó:
+
ρ
=1,025 tấn/m3 : Khối lượng riêng của nước biển
+ g = 9,8 (m/s2) : Gia tốc trọng trường
+
∇
: Lượng chiếm nước thể tích
∇
+
= CB.L.B.T = 0,62.147,87.23,55.8,51 = 18373,5 (m3)
C1 = 2223105.C778613.(T/B)
1,07961
(90 – iE)
-1,37565
= 1,844
.iE : nửa góc vào nước, tính bằng độ; nếu chưa có số liệu chính xác, có thể
tính iE theo biểu thức sau:
0.34574
0.16302
L 0.80586
0.30484
0.6367 LR
100∇
iE = 1 + 89exp −
1
−
α
1
−
C
−
0.0225
l
( )
( P
cb )
3
L
B
B
.lcb = XB = -1%L = 1,4787 m
. LR = 50,17 (m) Chiều dài bóp đuôi
. α = CWL =0,75
iE = 30,29 độ
= 1−
+ C5
0,8 AT
B.T .CM
=1
6
. AT : Diện tích ngâm nước của đuôi : AT = 0
B
L
+ C7=
+
=0,1592
Do 0,11
C2 = exp(−1.89 3 C3 )
C3 =
= 0,774
0,56. ABT 1,5
BT (0, 31 ABT + TF − hB )
. Với
= 0,0182
. hB = (0,4 ÷ 0,6)TF = (3,4÷5,1 ) m.Chọn hB= 3,8 m
. TF=T=8,51 m
.
+
ABT
= 11,17 (m2)
m1 = 0.0140407
L 1.75254∇1/3 4.79323B
−
−
− C16
= - 2,157
T
L
L
. = 8.07981CP − 13.8673C P 2 + 6.984388C P 3 = 1,325
C16
+ m4=C15.CP2.exp(-0,034Fr-3,29)= -1,8 .10-4
Với C15=-1,69385
Do L3/=145,5<512
+d = -0,9
+ λ=1,446.CP-0,03L/B= 0,7313
(Do L/B=6,27<12)
1.4 Lực cản do mũi quả lê RB.
Ta có: RB=0,11exp(-3PB-2)Fri3ABT1,5.ρ.g/(1+Fri2)= 0,039 kN
Trong đó : +PB_liên quan đến chiều sâu ngập nước của mũi tàu;
ABT /(TF − 1,5hB )
PB=0,56
= 0,666
+Fri_liên quan đến chiều sâu ngập nước
2
Fri= v / g (TF − hB − 0, 25 ABT ) + 0,15v =1,297
+ ABT = 11,17 (m2)
1.5_lực cản do phần đuôi nước RTR
7
( Với Cp<0,8)
Ta có :
RTR =0,5ρv2ATC6=0
Do diện tích ngâm nước của đuôi AT=0
1.6_Lực cản hiệu chỉnh giữa mô hình và tàu thực RA:
Ta có :RA=0,5ρν2SCA= 0,5.1,025.9,2522.4283,663.0,0004335 = 81,794
Xét trong trường hợp tàu chạy l tưởng
C = 0.006( L + 100) −0.16 − 0.00205 + 0.03 L / 7.5C 4C (0.04 − C ) =0,0004335
A
B
Trong đó C4=0,04
2
kN
4
Do TF/L=0,057>0,04
Vậy lực cản tổng cộng
: R=
RF (1 + k ) + R APP + RW + RB + RTR + R A
R=331,86 + 3,4 + 110,83 + 0,039 + 0 + 81,794= 528,38 kN
Công suất kéo của tàu là:
PE=R.v=528,38.9,27 = 4898,1 kw
Làm tương tự với các giá trị vận tốc lân cận ta lập được bảng lực cản và công suất
kéo của tàu tương ứng với các giá trị vận tốc.
Bảng 1_Tính toán lực cản và công suất kéo của tàu
ST
T
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
Đại lượng tính
toán
Vận tốc tàu vS
Vận tốc tàu v
Fr
Re.10-8
CF.103
RF.(1+k1)
m4
RW
RAPP
Fri
RB
RTR
Đơn
vị
Knot
m/s
kN
kN
kN
kN
kN
Trị số tính toán
16
8,24
0,21635
11,5383
1,5038
267,47
-0,0809
54,965
1,64834
1,18696
0,03315
0
8
17
8,755
0,2299
12,259
1,4926
299,71
-0,103
78,009
1,847
1,2443
0,0361
0
18
9,27
0,2434
12,981
1,4822
333,67
-0,127
110,83
2,0563
1,2994
0,039
0
19
9,785
0,2569
13,702
1,4725
369,33
-0,1506
171,69
2,2761
1,3521
0,0417
0
20
10,30
0,27
14,42
1,46
406,68
-0,17
257,54
2,51
1,40
0,04
0,00
13
14
15
RA
PE
kN
kN
kW
64,6275
388,744
3203,25
72,958
452,56
3962,2
81,794
528,38
4898,1
91,135
634,47
6208,3
16
PE/ 0.85
cv
5125,2
6339,5
7836,9
9933,3
R
100,98
767,75
7907,9
12652,
6
II_Tính chọn chong chóng
2.1: Chọn loại chong chóng
•
•
Chọn số lượng chong chóng : Zp = 1.
Lựa chọn động cơ :
+ máy MAN BW,
+ mác máy 8S50MC-C,
+ công suất 12650 kW
+ Vòng quay 127 v/ph
2.2 Tính hệ số hút và hệ số dòng theo
Ta tính hệ số hút và hệ số dòng theo theo công thức Taylor dùng cho tàu biển 1
chong chóng
•
Tính hệ số dòng theo
9
WT = 0,5.CB – 0,05 = 0,5.0,62-0,05 = 0,26
Tính hệ số hút
•
t= KT.WT = 0,6.0,26 = 0,156
KT = (0,5 ÷ 0,6) => chọn KT = 0,6
2.3: Tính toán sơ bộ đường kính chong chóng
Ta có đường kính sơ bộ của chong chóng tính theo công thức sau:
D n m = 11,84 T
Trong đó :
+ D : Đường kính chong chóng (m)
+ nm : Vòng quay của chong chóng (v/ph)
nm = 127 (v/ph)
+ T : Lực đẩy của chong chóng (kN)
T=
. TE =
TE
528,38
=
= 626
(1 − t ) (1 − 0,156)
R
=
zP
kN
R = 528,38 kN (Vì zP = 1)
. t = 0,156
+ Công suất kéo của tàu PE = 4898,1 (kN)
PS =
.
ηD
PE 4898,1
=
= 7775
ηD
0, 63
kN
: Hiệu suất đẩy của chong chóng
Chọn
ηD
ηD
= 0,63
10
= (0,6 ÷ 0,65)
Vậy đường kính sơ bộ của chong chóng
D=
11,8. 4 T 11,8. 4 626
=
= 5, 23
nm
127
(m)
Sơ bộ chọn đường kính chong chóng 5,2 m
PHẦN II: LỰA CHỌN THIẾT BỊ LÁI
-
Lựa chọn thiết bị lái là bánh lái
Bánh lái dạng hình chữ nhật
Profin của bánh lái NaSa 0012
Số lượng bánh lái : 01
11
PHẦN III: THÔNG SỐ KỸ THUẬT CƠ BẢN CỦA BÁNH LÁI
3.1 Diện tích bánh lái
•
Diện tích bánh lái xác định theo công thức thống kê
FP = µ .L.d =
0,0175.147,87.8,51 = 22,02 (m2)
Trong đó
µ
+
: Hệ số diện tích (Tra sổ tay thiết bị tàu thủy T1)
Do không có số liệu thống kê tàu mẫu (tàu container) thì μ có thể được tính
theo công thức G.V.Sôbôlep
12
3
Chọn
0, 023
0, 030
<µ<
⇔ 0, 0145 < µ < 0, 019
L
L
3
− 6.2
− 7.2
δB
δB
µ = 0, 0175
+ L =147,87 (m) : Chiều dài tàu
+ d =8,51 (m) : Chiều chìm tàu
•
Diện tích tối thiểu của bánh lái
FP min =
p.q.L.T
150
1.1.147,87.8,51
150
.(0, 75 +
)=
.(0, 75 +
) = 17,9m 2
100
L + 75
100
147,87 + 75
Trong đó
+ p = 1 :Đối với bánh lái đặt ngay sau chong chóng
+q = 1 : Đối với các loại tàu khác (trừ tàu kéo)
+ L =147,87 (m) Chiều dài tàu
+ T = 8,51 (m) Chiều chìm tàu
Vậy chọn diện tích bánh lái
FP
= 22,02 (m2)
3.2 Chiều cao bánh lái
Chiều cao bánh lái được xác định dựa vào khung giá lái
Ta có kích thước khung giá lái theo Bể thử Hà Lan
+Tàu có 1 chong chóng D =5,3 m
+ a = (0.08 ÷0.12)D = (424 ÷ 636)mm
Chọn a =
+ b = (0.15 ÷ 0.2)D = (795 ÷ 1060) mm
Chọn b =
+ Khe hở giữa ky lái và chong chóng m : m ≥ 0.05D ≥ 265 mm
Chọn m = 300 mm
13
+ Khoảng cách giữa mép dưới của bánh lái tới mép tôn ky đáy d1 = 300mm
+ Chiều cao khung giá lái được xác định theo khung giá lái của tàu
KHUNG GIÁ LÁI
SÀN SECTO LÁI
500
1710
DWL
0
70
700
1200
300
300
5300
6500
8510
3400
=> Chọn chiều cao bánh lái hp = 6,5 (m)
3.3 Chiều rộng bánh lái
bP =
FP 22, 02
=
= 3,38
hP
6, 5
• Chiều rộng của bánh lái
Chọn chiều rộng của bánh lái bP = 3,4 m
m
Vậy diện tích của bánh lái FP = 3,4.6,5 = 22,1 (m2)
•
Độ dang của bánh lái λ
λ=
hp
bp
=
6,5
= 1,91 < 2
3, 4
Vậy bánh lái hoạt động sau thân tàu không bị dung lắc
3.4 Profin của bánh lái
14
Dạng profin của bánh lái là NaSa 0012
Ta có
•
•
tmax =
t
.bP = 0,12.3,4 = 0,408 (m)
Trong đó
+ tmax : Chiều dày lớn nhất của profin bánh lái
+
t
= 12 %: Chiều dày tương đối của profin bánh lái
+ bP = 3,4 (m): Chiều rộng bánh lái
Hoành độ chiều dày lớn nhất của profin
•
x = x.bP = 0, 3.3, 4 = 1, 02m
Trong đó :
+
x
= 30% hoành độ tương đối của profin NaSa
+ bP = 3,4 (m): Chiều rộng bánh lái
•
-
Bảng trị số tung độ thực của profin
Tọa độ thực
x = x .b /100
t .b
y=y
100
Trong đó :
+ x, y là các tọa độ các điểm trên profin
+b : chiều rộng bánh lái
+
y x t
, , : tọa độ tương đối và chiều dày tương đối của profin
Tọa độ của profin bánh lái được xác định theo bảng sau
15
Bảng 3.4 : Trị số profin của bánh lái
x
y
(m
m)
0,00
0,25
0,50
0,75
1,00
1,25
1,75
2,50
3,25
5,00
7,50
10
15
(m
m)
0,00
7,20
10,28
12,45
14,10
15,80
18,55
21,80
24,55
29,60
34,99
39,00
44,55
x
(mm)
y
(mm)
0
8,5
17
25,5
34
42,5
59,5
85
110,5
170
255
340
510
0
29,376
41,9424
50,796
57,528
64,464
75,684
88,944
100,164
120,768
142,759
159,12
181,764
x
y
(mm
)
17,50
20,00
25,00
30,00
40,00
50,00
60,00
70,00
80,00
85,00
90,00
95,00
100,00
(mm
)
46,30
47,78
49,50
50,00
48,35
44,00
38,03
30,50
21,85
17,08
12,06
6,70
1,05
Hình 3.4 : profin của bánh lái
3.5 Vị trí đặt trục tối ưu
- Khoảng cách từ mép trước bánh lái đến tâm trục lái là
16
x
(mm)
y
(mm)
595
680
850
1020
1360
1700
2040
2380
2720
2890
3060
3230
3400
188,9
194,94
201,96
204
197,27
179,52
155,16
124,44
89,148
69,686
49,205
27,336
4,284
a=
xP min + xP max
2
Với xP = (CM/CN).bcp
+ bcp= 3,4 (m) : chiều rộng trung bình của bánh lái
+ CM : Hệ số momen xoắn thủy động
CM = CM0
+ CN : Hệ số lực pháp tuyến
CN = CX.sinαp + CYcosαp
.Cx = Cxo + C1.C2 yo : : Hệ số lực cản xác định bằng cách tính chuyển từ bánh
lái chuẩn có λ0 = 6 ( Vì λ = hP/bP = 2,039)
C1 =
.
1 1 1
( − )
π λ λ0
= 0,10311
+ Cy = Cy0 : Hệ số dạt
+ αp = αp0 + C2.Cy0 : Góc bẻ lái của bánh lái
C2 =
.
57.3 1 1
( − )
π λ λ0
= 5,908
+ Cx0 ,Cy0 , CM0 là các hệ số của bánh lái chuẩn λ0=6 ở góc bẻ lái αp0
(Tra theo sổ tay kĩ thuật tàu thủy tập 1, mục 3.3.2/tr117)
17
Bảng 3.5 a: Các định trị số Cx, Cy, CM, theo bánh lái có độ dang chuẩn
αp0
0
4
8
12
16
20
24
30
Cx0
0,01
Cy0
0
0,018
0,300
0,037
0,610
0,059
0,910
0,098
1,190
0,140
1,400
0,320
1,200
0,4
0,9
CM0
0
0,07
5
0,15
0
0,22
5
0,30
0
0,36
0
0,36
0
0,35
5
Cx
0,01
0,027
0,075
0,144
0,244
0,342
0,468
0,483
Từ kết quả bảng trên ta dựng được đồ thị
18
Cy
0
CM
0
0,300
0,075
0,610
0,150
0,910
0,225
1,190
0,300
1,400
0,360
1,200
0,360
0,9
0,355
αP
0
5,77
11,60
17,38
23,03
28,27
31,09
35,31
Từ đồ thị ta tính được các trị số của Cx, Cy, CM tại các góc αp0 =
(00,50,100,150,200,250,300). Ta thu được kết quả trong bảng sau
Bảng 3.5 b. Vị trí đặt trục tối ưu
STT
Đại
lượng
Đơn
vị
5
1
0,023
Cx
2
0,259
Cy
3
0,064
CM
4
0,260
CN
5
0,837
xp
m
Vị trí đặt trục tối ưu
a1 =
x p max + x p min
2
10
0,059
0,524
0,129
0,526
0,833
=
Góc Bẻ lái
15
20
25
0,110 0,191 0,269
0,790 1,302 1,305
0,194 0,258 0,328
0,792 1,289 1,296
0,833 0,681 0,860
1,172 + 0, 681
= 0,9265m
2
Trong đó :
x p max
+
= 1,172 (m)
x p min
+
= 0,681 (m)
3.6 Hệ số cân bằng của bánh lái
R=
F 'P a1.hp 0,9265
=
=
= 0, 2725
FP
h p .bp
3, 4
19
30
0,425
1,301
0,361
1,339
0,917
35
0,485
0,918
0,355
1,030
1,172
Trong đó :
Fp'
hp
bp
F 'P = a.hp
+
FP = bp .hp
+
Vì R ≥ 0,25 thì a = 0,25.hp = 0,25.3,4 = 0,85 (m)
PHẦN IV: XÁC ĐỊNH LỰC THỦY ĐỘNG TÁC DỤNG LÊN TẤM BÁNH
LÁI
VÀ MOMEN THỦY ĐỘNG TÁC DỤNG LÊN TRỤC LÁI
4.1. Xác định lực thủy động tác dụng lên bánh lái
Lực FR tác dụng lên bánh lái khi tàu chạy tiến và tàu chạy lùi được dung làm cơ sở
xác định các chi tiết của bánh lái và được xác định theo công thức sau :
FR = 132.K1.K2.K3.A.V2 (N)
Trong đó :
+ A = 22,1 (m2) : Diện tích bánh lái
+ V : Tốc độ của tàu (knots)
Đối với tàu chạy tiến : V= 18 knots.
- Đối với tàu chạy lùi : Va=0,5.V=9 knots.
+ K1 : Hệ số phụ thuộc vào hình dạng bánh lái,tính theo công thức :
-
K1 = (Λ+2)/3=
(Λ + 2) (1,911 + 2)
=
= 1,303
3
3
20
. Λ : Được tính theo công thức sau, Λ=
h2
At
6,52
= 1,911
22,1
=
<2
. h : Chiều cao trung bình của bánh lái, h = 6,5 (m)
. At : Tổng diện tích bánh lái A (m2) cộng với diện tích trụ lái hoặc giá lái,nếu
có,nằm trong phạm vi chiều cao trung bình h của bánh lái
Lấy At= A = 22,1 m2.
+ K2 : Hệ số phụ thuộc vào kiểu profin của bánh lái,tra bảng 2A/25.1
Vì dạng profin bánh lái của tàu thiết kế có dạng phẳng do đó
. K2 = 1,1 khi tàu chạy tiến
. K2 = 0,9 Khi tàu chạy tiến
+ K3 = 1,15 : Bánh lái nằm trong dòng chảy sau chân vịt
Vậy ta được kết quả sau
+ Khi tàu chạy tiến FR = 132.1,303.1,1.1,15.22,1.182 = 1557,92 (kN)
+ Khi tàu chạy lùi FR = 132.1,303.0,9.1,15.22,1.92 = 318,66 (kN)
4.2 Mômen thủy động tác dụng lên trục lái
Mô men xoắn TR lên trục lái của bánh lái kiểu B và C khi tàu chạy tiến và chạy lùi
xác định theo công thức sau
TR=FR.r (kN.m)
Trong đó:
+ FR Lực thủy động tác dụng lên tấm bánh lái
. Khi tàu chạy tiến FR = 1557,92 (kN)
. Khi tàu chạy lùi FR = 318,66 (kN)
+ r khoảng cách từ tâm đặt lực FR đến đường tâm của trục lái,được tính theo
quy phạm
r = b(⍺-e)
21
- Khi tàu chạy tiến r = 3,4.(0,33-0,25) = 0,272 m
Khi tàu chạy tiến trị số r không được nhỏ hơn trị số rmin xác định theo công thức
sau : rmin =0,1b = 0,1.3,4 = 0,34 m
Do đó lấy r khi tàu chạy tiến bằng với rmin = 0,34 m
- Khi tàu chạy lùi r = 3,4.(0,66-0,25) =1,394 m
Trong đó
-
-
b = 3,4 (m), chiều rộng trung bình của bánh lái
⍺: dược lấy như sau
.⍺ = 0,33 Khi tàu chạy tiến
.⍺ = 0,66 Khi tàu chạy lùi
e : Hệ số cân bằng của bánh lái được tính theo công thức sau
Af
A
e=
= 0,25
. Af Phần diện tích mặt bánh lái nằm ở trước đường tâm trục bánh lái
Af = 5,525 m2
. A Diện tích cả bánh lái , A = 22,1 m2
Vậy giá trị của TR như sau
+ Khi tàu chạy tiến TR= FR.r = 1557,92.0,34 = 529,692 (kN.m)
+ Khi tàu chạy lùi TR = FR.r = 318,66.1,394 = 444,212 (kN.m)
4.2 Đường kính trục lái
Phần trên của trục lái
Đường kính phần trên của trục lái du yêu cầu để truyền được mô mem xoắn phải
xác định sao cho ứng suất xoắn không được lớn hơn 68/Ks(N/mm2)
Đường kính phần trên của trục lái được tính theo công thức sau:
4,2.3 TR K S
du =
(mm)`
Trong đó : TR= 529,692 ( kNm)
KS : hệ số vật liệu trục lái theo 25.1.1-2
22
0,75
KS =
235
÷
250
=0,954
→ du= 334,53 mm , chọn du= 350 (mm) = 35 (cm)
Phần dưới của trục lái
Đường kính d1 của phần dưới trục lái tính theo công thức sau
2
4 M
d1 = du 6 1 + ÷
3 TR
. Trong đó
-
M : mô men uốn tại tiết diện đang xét của phần dưới trục lái (tại gối
thứ 2 – tại ky lái )
M=WZ =
B1.x.k 778,96.155.0,954
=
= 1439,81
80
80
(kN.m)
Với : B1 : Như quy định ở mục 10.1.3-3 . Đối với bánh lái có 2 gối đỡ,
phản lực gối đỡ phải gần bằng B1= CR/2= FR/2 = 778,96 (kN)
0,75
k=
235
÷
250
= 0,954
x (m) : Khoảng cách từ tiết diện đang sét tới đường tâm trục lái
xmin= 0,5.l50 = (850 + 700) = 155 (cm)
-
TR = 529,692 ( kN.m)
Chọn tiết diện trục lái có dạng trụ tròn,công thức tính đường kính d1 như sau:
2
2
4M
4 1439,81
d1 = d u 6 1 + ÷ = 35. 6 1 +
3 TR
3 529, 692 ÷
chọn d1=52 (cm)
23
= 52 (cm)
4.3 Kiểm tra bền trục lái
Đường kính d1 của phần dưới trục lái chịu tổng hợp cả mô men uốn và mô men
xoắn phải được xác định sao cho ứng suất ở trục lái không lớn hơn
σ v = σ b 2 + 3.τ 2 ≤
118
( N / mm 2 )
kr
Trong đó :
+ σb : ứng suất uốn, σb =
10, 2M
d13
+ τt : ứng suất xoắn, τt =
5,1.TR
d13
.103 = 104,44 (N/mm2).
.103 = 19,2 (N/mm2).
0,75
+ kr =
235
÷
250
= 0,954
σ v = σ b 2 + 3.τ 2 ≤
118
kr
⇔ σ v = 104, 442 + 3.19, 22 ≤
118
⇔ 109, 6( N / mm 2 ) ≤ 123, 6( N / mm 2 )
0,954
Vậy
Như vậy trục lái đảm bảo độ bền
24
PHẦN V: KẾT CẤU CỦA BÁNH LÁI
5.1 Lựa chọn vật liệu chế tạo bánh lái
- Vật liệu chế tạo bánh lái : Thép GR 250 tiêu chuẩn BS4449
+ Giới hạn chảy σch = 250 (N/mm2)
+Giới hạn bền σb = 450 (N/mm2)
-Vật liệu chế tạo trục lái : Thép GR 40 tiêu chuẩn ASTM A615
+ Giới hạn chảy σch = 300 (N/mm2)
+Giới hạn bền σb = 500 (N/mm2)
5.2 Khoảng cách giữa các cơ cấu gia cường
- Khoảng cách các cơ cấu gia cường ngang tính theo công thức sau :
a0 =0,2
L
100
+0,4 = 0,695 (m)
Chọn : Khoảng cách giữa các cơ cấu gia cường ngang a = 700 mm
Khoảng cách giữa các cơ cấu gia cường đứng b = 750 mm
5.2 Chiều dày tôn
Chiều dày tôn bao bánh lái
FR .10−4
δ 0 = 5,5.S .β . ( d +
).k P1 + 2,5 = 14, 75mm
A
Trong đó :
+ S = 0,7 (m) : Khoảng cách giữa các xương gia cường đứng hoặc nằm của bánh
lái lấy giá trị nào nhỏ hơn
25
