ĐAMH: THIẾT BỊ ĐẨY TÀU THỦY

GVHD: Th.S LÊ ĐỨC CẢNH

MỤC LỤC
Nhận xét của giảng viên hướng dẫn........................................................................ 3
Lời nói đầu .............................................................................................................. 4
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CHÂN VỊT, PHƯƠNG PHÁP
THIẾT KẾ VÀ ĐỀ TÀI THIẾT KẾ
1.1 Giới thiệu chung về chân vịt ............................................................................. 5
1.2 Các phương pháp thiết kế chân vịt.................................................................... 5
1.2.1 Phương pháp 1 ......................................................................................... 5
1.2.2 Phương pháp 2 ......................................................................................... 5
1.3

Đề tài thiết kế........................................................................................... 5

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN SỨC CẢN TÀU
2.1 Thông số cơ bản của tàu ................................................................................... 6
2.2 Tính toán sức cản tàu bằng phương pháp Taylor ............................................. 6
CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHÂN VỊT
3.1 Tính chọn máy tàu dựa vào đồ thị Taylor ......................................................... 8
3.1.1 Tính chọn các thông số mở đầu ............................................................... 8
3.1.2 Tính chọn máy dựa vào đồ thị Taylor ..................................................... 9
3.2 Thiết kế chân vịt theo đồ thị Taylor ................................................................ 12
3.2.1 Thiết kế chân vịt .................................................................................... 12
3.2.2 Kiểm tra tính sủi bọt theo tiêu chuẩn Burrill ......................................... 14
3.2.3 Kiểm tra độ bền cánh chân vịt ............................................................... 15
3.3 Các thông số hình học chủ yếu của chân vịt ................................................... 17
3.3.1 Các thông số hình học chủ yếu .............................................................. 17
3.3.2 Tính chọn then ....................................................................................... 17

3.3.3 Chiều dày cánh ...................................................................................... 18
3.3.4 Xây dựng tam giác đúc .......................................................................... 19
3.3.5 Khối lượng chân vịt ............................................................................... 19
3.3.6 Momen quán tính ................................................................................... 20
SVTH: LÊ TUẤN VŨ

MSSV: 1451070133

Page: 1


ĐAMH: THIẾT BỊ ĐẨY TÀU THỦY

GVHD: Th.S LÊ ĐỨC CẢNH

3.4 Xây dựng đường đặc tính vận hành chân vịt .................................................. 21
3.4.1 Đường làm việc cho chế độ M = const.................................................. 21
3.4.2 Đường làm việc cho chế độ n = const ................................................... 22
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................. 24

DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1 Đồ thị sức cản .......................................................................................... 7
Hình 3.1 Đồ thị chọn máy .................................................................................... 11
Hình 3.2 Đồ thị đường đặc tính vận hành của chân vịt (Te)................................. 23
Hình 3.3 Đồ thị đường đặc tính vận hành của chân vịt (Pe) ................................. 24

DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1 Tính toán sức cản theo Taylor ................................................................. 7
Bảng 3.1 Bảng thông số sơ bộ tính chọn máy ...................................................... 10
Bảng 3.2 Bảng tính sơ bộ chọn máy ..................................................................... 10

Bảng 3.3 Thiết kế chân vịt theo chế độ chạy tự do ............................................... 13
Bảng 3.4 Thống kê các hệ số ................................................................................ 16
Bảng 3.5 Bảng đường bao cánh chân vịt nhóm B4 .............................................. 19
Bảng 3.6 Bảng tọa độ các profil cánh ................................................................... 19
Bảng 3.7 Bảng kết quả làm việc của chân vịt ở chế độ M = const ....................... 21
Bảng 3.8 Bảng tính các hệ số ................................................................................ 22
Bảng 3.9 Bảng tính các đặc tính cho chế độ n = const ......................................... 23

SVTH: LÊ TUẤN VŨ

MSSV: 1451070133

Page: 2


ĐAMH: THIẾT BỊ ĐẨY TÀU THỦY

GVHD: Th.S LÊ ĐỨC CẢNH

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................

.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
.................................................................................................................................
SVTH: LÊ TUẤN VŨ

MSSV: 1451070133

Page: 3



ĐAMH: THIẾT BỊ ĐẨY TÀU THỦY

GVHD: Th.S LÊ ĐỨC CẢNH

LỜI NÓI ĐẦU
Tàu thủy là một công trình kiến trúc nổi, có hoặc không có động cơ, hoạt động
trên mặt nước. Tàu thủy được phát triển từ rất sớm, các bằng chứng lịch sử và khảo
cổ học cho thấy tàu thủy phục vụ cho mục đích vận chuyển hàng hóa thương mại đã
phổ biến rộng rãi từ đầu Thiên niên kỷ 1 TCN. Ngày nay, tàu thủy đang còn được
tiếp tục nghiên cứu, cải tiến nhằm đáp ứng ngày một tốt hơn đòi hỏi về mọi mặt của
con người. Ngoài ra, tàu thủy còn được phát triển để phục vụ cho quân đội.
Để đáp ứng được các yêu cầu phục vụ như trên cho tàu thủy, môn học “Lý
thuyết tàu 2” là một trong những môn cơ sở khá quan trọng. Môn học này cung cấp
cho chúng ta một loạt các kiến thức liên quan đến sức cản tàu; tính lắc, tính ăn lái,
tính quay vòng tàu và thiết bị đẩy tàu. Trong môn học này, chúng em được làm
quen thêm với môn học “ĐAMH thiết kế chân vịt tàu vận tải đi biển”. Đồ án này
giúp em củng cố được các kiến thức đã được học từ môn “Lý thuyết tàu 2”, làm
quen với việc tính toán sức cản tàu thủy; tính chọn máy và thiết kế chân vịt cho tàu
thủy.
Nhận thức được sự quan trọng của môn học này nên bản thân em đã cố gắng
học tập, tìm hiểu, nghiên cứu một cách nghiêm túc dưới sự hướng dẫn nhiệt tình
của các thầy cô giảng dạy trong Khoa. Và kết quả là em đã hoàn thành đồ án đúng
tiến độ trong thời gian cho phép. Do đây là môn học đầu tiên em làm đồ án, tự nhận
thấy kiến thức bản thân vẫn còn chưa vững dẫn đến trong bài làm ắt hản sẽ có
những sai sót về nội dung cũng như hình thức trình bày, đặc biệt là có một số nội
dung bản thân thực sự chưa hiểu lắm (Ví dụ như: tam giác đúc, đồ thị đặc tính vận
hành chân vịt,…….). Hy vọng bản thân sẽ nhận được sự góp ý quý báu từ các thầy
cô để em hoàn thiện Đồ án một cách tốt nhất có thể.

Và cuối cùng, em xin chân thàn cảm ơn các thầy cô trong khoa và đặc biệt là các
thầy giảng dạy và hướng dẫn Đồ án đã giúp đỡ em để em hoàn thành Đồ án một
cách tốt nhất.

Sinh viên thực hiện

Lê Tuấn Vũ – VT14

SVTH: LÊ TUẤN VŨ

MSSV: 1451070133

Page: 4


ĐAMH: THIẾT BỊ ĐẨY TÀU THỦY

GVHD: Th.S LÊ ĐỨC CẢNH

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CHÂN VỊT, PHƯƠNG
PHÁP THIẾT KẾ VÀ ĐỀ TÀI THIẾT KẾ
1.1 Giới thiệu chung về chân vịt
- Chân vịt tàu thủy là một thiết bị đẩy tàu thủy, là một bộ phận quan
trọng trong tổ hợp cùng với động cơ chính có nhiệm vụ duy trì sự hoạt
động của con tàu.
- Nói cách khác, chân vịt có thể giúp con tàu di chuyển theo hướng nhất
định bằng cách quay và tạo ra một lực đẩy tàu cần thiết để thắng được
sức cản của nước tác dụng lên thân tàu.
- Trong thiết kế chân vịt, chúng ta có 2 phương pháp như sau:
1.2 Các phương pháp thiết kế chân vịt

1.2.1 Phương pháp 1
- Thiết kế dựa trên những đồ thị rút ra những kết quả thí nghiệm trên
hàng loạt mô hình chân vịt. Trong đó có một số thiết kế thay đổi như tỉ
số bước, tiết diện cánh và các dạng tiết diện chân vịt thoả mãn với các
đặc tính của seri nào đó, có thể nhanh chóng thiết kế và vẽ theo yêu cầu
khai thác của tàu.
1.2.2 Phương pháp 2
- Được sử dụng trong trường hợp chân vịt làm việc nặng nề, phải chịu sủi
bọt hoặc làm việc trong không gian phẳng lặng, phải áp dụng lý thuyết
xoáy để thiết kế.
- Từ đặc tính của mỗi phương pháp cùng với các thông số và điều kiện
thiết kế chân vịt của tàu hàng. Ta nên sử dụng phương pháp 1. Đấy là
phương pháp thiết kế chân vịt theo phương pháp đồ thị dựa theo mô
hình chân vịt seri-B Wageningen (Hà Lan) thường đuợc sử dụng để tính
toán thiết kế cho tàu hàng trung thực.
1.3 Đề tài thiết kế
Tính toán thiết kế chân vịt tàu vận tải đi biển

SVTH: LÊ TUẤN VŨ

MSSV: 1451070133

Page: 5


ĐAMH: THIẾT BỊ ĐẨY TÀU THỦY

GVHD: Th.S LÊ ĐỨC CẢNH

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN SỨC CẢN TÀU

2.1 Thông số cơ bản của tàu
Chiều dài tàu
Chiều rộng tàu
Chiều chìm tàu
Chiều cao mạn
Hệ số béo thể tích
Vận tốc
Lượng chiếm nước
2.2

Lpp = 71,2
B = 12,2
d = 3,5
D = 4,3
CB = 0,77
V = 12
∆ = 2600

m
m
m
m
HL/h
T

Tính toán sức cản tàu bằng phương pháp Taylor
- Phạm vi áp dụng của phương pháp Taylor:
CP = 0,48 - 0,80 ; v/

L


= 0,3-2,0 ; B/d = 2,25 – 3,0 và 3,75

- Đối với tàu thiết kế, ta có:
CB = 0,77 ;

L/B = 5,84;

B/d = 3,49

Các thông số cần thiết:
B
- Diện tích mặt ướt tàu vận tải: S  L  T 1,36  1,13  C B  


T

- Tính diện tích mặt ướt vỏ tàu theo Mumford: S  1,7T  B L
- Số Froude:

Fn 

- Số Reynolds: Re 
- Hệ số ma sát: C F 

v
gL
vL



0,075

log 10 Rn  22

- Hệ số nhớt và mật độ tại nhiệt độ 25oC
  0,8974  10 6 m 2 / s  ;   101,6621kgs 2 / m 4 

- Sứa cản toàn phần: RT = RF + Rr
- Công có ích để kéo tàu: EPS 

SVTH: LÊ TUẤN VŨ

RT  v
75

vm / s 

MSSV: 1451070133

Page: 6


ĐAMH: THIẾT BỊ ĐẨY TÀU THỦY

GVHD: Th.S LÊ ĐỨC CẢNH

Bảng 2.1: Tính toán sức cản theo Taylor

Hình 2.1: Đồ thị sức cản


SVTH: LÊ TUẤN VŨ

MSSV: 1451070133

Page: 7


ĐAMH: THIẾT BỊ ĐẨY TÀU THỦY

GVHD: Th.S LÊ ĐỨC CẢNH

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CHÂN VỊT
3.1

Tính chọn máy cho tàu dựa vào đồ thị Taylor
3.1.1. Tính chọn các thông số mở đầu:
Vật liệu làm chân vịt là đồng thau, ứng suất cho phép là:    600  700 kG/ cm2
- Giới hạn bền là:  b  6400 kG/cm2
- Giới hạn chảy là :  ch

 2500

kG/cm2

- Dộ kéo dài là : 22%
- Chọn seri chân vịt: Wageningen Seri B 4.55
- Chọn số cánh: z = 4
- Hệ số dòng theo (theo Taylor):
w = 0,5CB – 0,05 = 0,5.0,77 – 0,05 =0,335
- Hệ số lực hút:

t= k.w = 0,7.0,335 =0,2345
(chọn k= 0,7 dùng cho tàu có bánh lái thoát nước sau chân vịt)
- Xác định đường kính chân vịt lớn nhất:
Dmax = 0,75.d =0,75.3,5 =2,625 m
- Xác định độ chìm trục chân vịt:
HS = d- (DMax /2) – 0,04DMax – 0,2 =1,8825 m
- Nhiệt độ nước biển vùng hoạt động: T = 25oC
- Tỉ lệ chọn mặt đĩa: θ = 0,55
- Vận tốc v= 12 HL/h = 6,185 m/s
- Lực cản tàu R: từ đồ thị sức cản với v = 12 HL/h ta có :
R = 10959 Kg
- Từ đường công sức cản R= f(v) , xác định sức cản ứng với tốc độ đã
cho, tính lực đẩy cần thiết của chân vịt theo công thức sau:
T

SVTH: LÊ TUẤN VŨ

75.N o
R

Kg
1  t v.(1  t )

MSSV: 1451070133

Page: 8


ĐAMH: THIẾT BỊ ĐẨY TÀU THỦY


GVHD: Th.S LÊ ĐỨC CẢNH

Lực đẩy cần thiết của chân vịt:
T

R
10959

 14316 ,1 KG
1  t 1  0,2345

Ta có: 1funt = 0,4563 KG  T = 31561,1 funt
Công suất kéo:
No 

R  v 10959  6,1733

 903,703 ML
75
75

- Tốc độ tịnh tiến của chân vịt:
v p  v  (1  w)  12  (1  0.335)  7,98 HL/h => v p  4,1128 m/s

- Tính hiệu suất thân tàu: nk 

1  t 1  0,2345

 1,151
1  w 1  0.335


- Hiệu suất hộp số :ηh = 0,97
- Hiệu suất trục chân vịt: ηt = 0,96
- Hệ số môi trường: Cmt = 0.9
- Hệ số ảnh hưởng thân tàu: a  0.92  0.95 ta chọn a = 0,92
3.1.2. Tính chọn máy dựa vào đồ thị Taylor
- Công suất đẩy tàu:
N T' 

T vp
327 ,3



31561,1  7,98
 769,502 HP
327 ,3

Trong đó:
o T: Lực đẩy chân vịt (funt) với 1funt = 0,4536 KG
o vp: Tốc độ tịnh tiến chân vịt , HL/h
- Vì đồ thị tính cho chân vịt hoạt động trong vùng nước ngọt, nhưng ta
tính chân vịt hoạt động trong vùng nước mặn, cần điều chỉnh:
N T'  1000 769,502  1000
NT 

 750,733 HP
1025
1025


SVTH: LÊ TUẤN VŨ

MSSV: 1451070133

Page: 9


ĐAMH: THIẾT BỊ ĐẨY TÀU THỦY

GVHD: Th.S LÊ ĐỨC CẢNH

Bảng 3.1: Bảng thông số sơ bộ tính chọn máy

Bảng 3.2: Bảng tính sơ bộ chọn máy

SVTH: LÊ TUẤN VŨ

MSSV: 1451070133

Page: 10


ĐAMH: THIẾT BỊ ĐẨY TÀU THỦY

GVHD: Th.S LÊ ĐỨC CẢNH

Hình 3.1: Đồ thị chọn máy
- Dựa vào đồ thi ̣ta chọn được máy có
- Kết quả tính toán trên hình vẽ những điểm nằm trên đường cong Ne
thỏa mãn các mã lực có hiệu của máy để đảm bảo tàu chạy với vân tốc

12 Hl/h
Theo Catalogue Marine Diesel engines – MAN range – light duty chọn
máy có các thông số như sau:
- Type:

V12-1550

- Công suất:

1550 kW

- Số vòng quay đầu ra:

300 vòng/phút

SVTH: LÊ TUẤN VŨ

MSSV: 1451070133

BHP = 2107 PS

Page: 11


ĐAMH: THIẾT BỊ ĐẨY TÀU THỦY

3.2.

GVHD: Th.S LÊ ĐỨC CẢNH


Thiết kế chân vịt theo đồ thị Taylor

3.2.1. Thiết kế chân vịt
- Vận tốc thiết kế:

Vs = 12 HL/h

- Sức cản:

R = 10959 KG

- Công suất truyền đến trục chân vịt:
PD = Cmt.ƞt.ƞh.BHP = 0,9.0,96.0,97.1903 = 1766 PS
Trong đó:
o Cmt = 0,9

: Hệ số môi trường.

o ƞt = 0,96

: Hiệu suất trục chân vịt.

o ƞh = 0,97

: Hiệu suất hộp số.

o BHP = 2107 PS

: Công suất hộp số.


- Ta chọn kiểu truyền động trực tiếp từ máy đến chân vịt nên vòng quay
của chân vịt bằng vòng quay của máy và tần suất quay của chân vịt
nhận khoảng 98% - 99% tần suất định mức chọn tần suất chân vịt 98%
tần suất định mức:
N = 0,98.300 = 294 v/ph
- Vòng quay chân vịt trong 1 giây:
N = N/60 = 294/60 = 4,9 v/s
- Áp suất tác dụng lên tâm trục chân vịt:
P0 = Pa + γ.Hs = 10330 + 1025.1,8825 = 12260 (KG/m2)
Trong đó: Pa = 1,033 (KG/cm2) – Áp suất khí quyển trên mặt thoáng
- Áp suất hơi bão hòa chọn: Pv = 240 (KG/m2)
- Tàu một chân vịt: K = 0,2
- Tính chọn tỷ lệ mặt đĩa:  

SVTH: LÊ TUẤN VŨ

Ae
 Với θ = 0,55
A

MSSV: 1451070133

Page: 12


ĐAMH: THIẾT BỊ ĐẨY TÀU THỦY

GVHD: Th.S LÊ ĐỨC CẢNH

Bảng 3.3: Thiết kế chân vịt theo chế độ chạy tự do

- Ta có: %Te 

Te  R 11101  10959

 1,3%  3% Nên thỏa mãn
Te
11101

 Vậy: Máy đã cho là hoàn toàn hợp lý vì sai số giữa R và Te nhỏ hơn 3%
nằm trong giới hạn cho phép và ứng với các thông số hình học chân vịt
thuộc nhóm B4.55 như sau:
- Đường kính chân vịt: D = 2,53 m
- Bước xoắn: H = 1,62 m
- Tỷ lệ bước: H/D = 0,64
- Tỷ lệ diện tích mặt đĩa:  
- Góc xoắn: tan  

SVTH: LÊ TUẤN VŨ

Ae
 0,55
A

H
1,62

 0,204
2r   2,53

 φ = 11,53o.


MSSV: 1451070133

Page: 13


ĐAMH: THIẾT BỊ ĐẨY TÀU THỦY

GVHD: Th.S LÊ ĐỨC CẢNH

3.2.2. Kiểm tra tính sủi bọt theo tiêu chuẩn Burrill
- Các thông số có được từ những phần đã tính:
o Vận tốc thiết kế: V = 12 HL/h
o Lực đẩy chân vịt: Te = 11101 kG
o Đường kính chân vịt: D = 2,53 m
o Bước xoắn: H = 1,62 m
o Tỷ lệ bước: H/D = 0,64
o Tỷ lệ diện tích mặt đĩa:  
o Diện tích đường tròn: Ao 

Ae
 0,55
A

 d2
4



  2,53 2

4

 5,04 m2.

o Vận tốc các điểm trên cánh tính tại 0.7R
2

v

D

2
 v   2  n  0,7    4,112  2  4,9  0,7  1,265   760,13
2


2
0, 7

m / s2

2
p

Trong đó:
▪ Vận tốc tịnh tiến của chân vịt: v p  7,98HL / h  v p  4,11m / s
▪ Tần suất quay của chân vịt: n = 4,9 ( v/s)
▪ Đường kính chân vịt: D = 2,68 m
▪ Số sủi bọt trung bình:
 0,7 


po  p d
 0,31
0,5 v02, 7

Tromg đó:
• Áp suất khí quyển tại mặt thoáng:

Pa = 10330 kG/m2

• Áp suất hơi bảo hoà:

Pd = 240 kG/m2

• Chiều chìm tới trục chân vịt:

Hs = 1,8825 m

• Khối lượng riêng của nước biển:

 = 101,6621 kGs2/m4

Po= Pa + γ. Hs = 10330 + 1025.1,8825 = 12260 (KG/m2)

SVTH: LÊ TUẤN VŨ

MSSV: 1451070133

Page: 14



ĐAMH: THIẾT BỊ ĐẨY TÀU THỦY

GVHD: Th.S LÊ ĐỨC CẢNH

- Căn cứ vào đồ thị Burill cho ta hệ số thực:


T / AC
 0,147
0,5  02, 7

- Như vậy giá tri ̣tối thiểu của diện tích chiếu chân vịt:
-

AC min 

T
0,5  02, 7

 2,548

- Diện tích thật của mặt chiếu chân vịt:
-

AC  (1,067  0,229

H Ae D 2
)
 2,549

D Ao 4

- Diện tích thực tế AC > ACmin tính theo tiêu chuẩn Burrill cho phép kết
luận, chân vịt với tỉ lệ mặt đĩa θ= 0,55 trong trường hợp này có khả
năng tránh sủi bọt.
3.2.3. Kiểm tra độ bền cánh chân vịt
- Chân vịt làm bằng đồng thau có ứng suất cho phép  = 600-700kG/cm2
Áp dụng phương pháp Romson tiến hành kiểm tra độ bền cánh tại hai
bán kính r = 0,2R và r = 0,6R. Theo phương pháp này ứng suất trong
cánh gồm ứng suất do mômen uốn 1 gây ra và 2 cho lực ly tâm :
 = 1 + 2
- Công thức tính ứng suất 1 do mômen uốn gây ra :
Ứng suất kéo:  1,K 

C A  PD  X 
101,3 
 CB   p

2
aK  b  e  z  N 
J 

(kG/cm2)

Ứng suất nén:  1, K 

C A  PD  X 
101,3 
CB   p


2
J 
aN  b  e  z  N 

(kG/cm2)

- Công thức tính ứng suất 2 do lực ly tâm gây ra:
Ứng suất kéo:  2, K 

ND2  AC  

Ứng suất nén:  2, K 

ND2  AC  

SVTH: LÊ TUẤN VŨ

10

 a
 k

4

10

4

 a
 n


o





(kG/cm2)





(kG/cm2)

o

MSSV: 1451070133

Page: 15


ĐAMH: THIẾT BỊ ĐẨY TÀU THỦY

GVHD: Th.S LÊ ĐỨC CẢNH

- Trong đó công suất dẫn đến trục chân vịt PD = 1766 PS
o Chiều rộng cánh tại r: b = 0,579 (m)
o Chiều dày cánh tại r: e = 10,3 (cm)
o Vòng quay chân vịt trong một phút N = 300 v/ph

o Hiệu suất chân vịt :
p= 0,45
o Hệ số tiến của chân vịt :
J=VP/(n.D)= 0,33
o Đường kính chân vịt :
D = 2,53 m
o Số cánh chân vịt:
z=4
-

 D ( m) 
A  f V ;
 với D/e =2,46
 e(dm) 

- Các hệ số CA, CB, X miêu tả đặc trưng phân bố lực đẩy, lực vòng trên
cánh (đọc đồ thị hình 5.10 sách Lý Thuyết Tàu- Trần Công Nghị phần
Sức Cản Tàu Và Thiết Bị Đẩy trang 220, XB 2009).
- Các hệ số A, C đặc trưng cho điểm đặc lực ly tâm (đọc đồ thị hình
5.11 sách Lý Thuyết Tàu- Trần Công Nghị phần Sức Cản Tàu Và
Thiết Bị Đẩy trang 220, XB 2009).
- Các hệ số đọc từ đồ thị áp dụng cho chân vịt được thống kê trong bảng
sau:

Bảng 3.4: Thống kê các hệ số
- Tại bán kính r = 0,2R giá trị các ứng suất tính theo công thức được
trình bày:
o Ứng suất kéo:
 1, K  392,052


kG/cm2

 2, K  222,022

kG/cm2

o Ứng suất nén:
 1, N  437,64

kG/cm2

 2, N  176,99 kG/cm2
 K

  1, K   2, K  614,074

kG/cm2

N

  1, N   2, N  614,63

kG/cm2

SVTH: LÊ TUẤN VŨ

MSSV: 1451070133

Page: 16



ĐAMH: THIẾT BỊ ĐẨY TÀU THỦY

GVHD: Th.S LÊ ĐỨC CẢNH

- Tổng ứng suất kiểm tra tại r = 0,2R nhỏ hơn giới hạn cho phép của vật
liệu, đảm bảo chân vịt đủ bền.
3.3.

Các thông số hình học chủ yếu của chân vịt

3.3.1. Các thông số hình học chủ yếu
- Góc nghiêng cánh : 11,53o
- Vật liệu chế tạo chân vịt : đồng thau
- Khối lượng riêng của đồng thau γ = 8,6 T/m3
- Đường kính chân vịt D = 2,53 m
- Tỷ số bước xoắn H/D = 0,64
- Số cánh chân vịt z = 4
- Tỷ số mặt đĩa θ = 0,55
- Đường kính trung bình củ: dh = (0,16 - 0,18)D = 405 mm
- Đường kính đầu củ: d1 = (0,18 - 0,204)D = 456 mm
- Đường kính phía nhỏ: d2 = (0,13 - 0,14)D = 329 mm
- Chiều dài củ: lh = (0,2 - 0,27)D = 660 mm
- Độ côn trong: 1 : 12
- Chiều dài lỗ khoét giảm trọng lượng: l’h = (0,3 – 0,45).lh = 231 mm
- Chiều dày cánh ở đỉnh: ed = 0,0035D = 8,86 mm
- Chiều dày giả định tại tâm củ: e0 = (0,04 - 0,05)D = 120 mm
- Bán kính lượn cánh với củ:
phía nhỏ R1 = 0,03D = 76 mm
phía lớn R2 = 0,035D = 89 mm

3.3.2. Tính chọn then
- Theo quy phạm đóng tàu ở phần III chương 7– QCVN 2010, ta có:
d s  100 K 2  3

H  560 

  K  217,94 mm
N  Ts  160 

Chọn ds = 218 mm
Trong đó:

SVTH: LÊ TUẤN VŨ

MSSV: 1451070133

Page: 17


ĐAMH: THIẾT BỊ ĐẨY TÀU THỦY

GVHD: Th.S LÊ ĐỨC CẢNH

o K2 =1,26 theo bảng 3/6.3 chương 7 phần III – QCVN 2010
(trục có rảnh then để lắp chân vịt)
o ds: Dường kính yêu cầu của trục chân vịt
o Ts =600 N/mm2- giới hạn bền kéo danh nghĩa của trục chân vịt
K

1

d 
1  i 
 d0 

o di: Đường kính ngoài trục rỗng
o do: Đường kính trong trục rỗng
lấy di ≤ 0,4 da . Theo quy phạm ở bảng 6.2.2-1 ta có thể chọn K
=1
o H = Ne = 2107 PS công suất trục lớn nhất của động cơ
o N = 300 vg/ph - Vòng quay lớn nhất của trục trung gian
- Then: Chiều dài then: lt = 0,25.lh = 0,25.660 = 165 mm
Chọn lt = 166 mm
- Bề rộng then: bt = 0,25.ds =0,25.218= 54,5 mm
Chọn bt = 55 mm
- Chiều cao then: ht = (0,4 ÷ 0,5).bt = 22 ÷ 27,5 mm Chọn ht = 25 mm
3.3.3. Chiều dày cánh:
- Chiều dày cánh tưởng tượng ở lõi:

e0= 0,045.2,53 = 114 (mm)

- Chiều dày cánh ở đỉnh:

ed = 0,0035.2,53 = 9 mm

SVTH: LÊ TUẤN VŨ

MSSV: 1451070133

Page: 18



ĐAMH: THIẾT BỊ ĐẨY TÀU THỦY

GVHD: Th.S LÊ ĐỨC CẢNH

Bảng 3.5: Bảng đường bao cánh chân vịt nhóm B4
- Trong đó:
o b1:

Khoảng cách từ trục tới mép dẫn.

o b2:

Khoảng cách từ tmax tới mép dẫn.

o b:

Khoảng cách từ mép dẫn tới mép thoát.

Bảng 3.6: Bảng tọa độ các profil cánh

SVTH: LÊ TUẤN VŨ

MSSV: 1451070133

Page: 19


ĐAMH: THIẾT BỊ ĐẨY TÀU THỦY


GVHD: Th.S LÊ ĐỨC CẢNH

3.3.4. Xây dựng tam giác đúc
- Em sẽ hoàn thành sau khi hoàn thiện đồ án.
3.3.5. Khối lượng chân vịt
- Theo Kofiepski khối lượng chân vịt tính theo công thức sau:
G

b
Z
   D 3  0, 6
4
D
4 10


d  e 

 6,2  2 10 4   0,41  h   0, 6   0,59    lh  d h2
D D 



= 1009,611 (kG)
Với:
o Z=4

:

Số cánh chân vịt


o   8400 kg / m3 :

Khối lượng riêng của đồng.

o D = 2,53 m

:

Đường kính chân vịt

o b0,6  0,762 m

:

Chiều rộng cánh chân vịt tại r =0,6R

o e0,6  0,055 m

:

Chiều dày cánh chân vịt tại r = 0,6R

o lh = 0,66 m

:

Chiều dài củ chân vịt

o dh =0,405 m


:

Đường kính củ chân vịt

3.3.6. Momen quán tính
-

Momen quán tính chân vịt được tính theo CT thực nghiệm sau:
Ip = 2,548GD2 = 4292,4
Với
GD 2  C1  C2  C3  C4   

Ae e0
  D 5  1684,6
A0 D

Trong đó:
o C1: Hệ số ảnh hưởng của chân vịt. Chân vịt loại Wageningen C1 = 1,025
o C2 : hệ số ảnh hưởng mặt cầu. Chân vịt loại Wageningen C2 = 1
o C3 : hệ số ảnh hưởng của đường bao cánh. Chân vịt Wageningen C3= 1
o C4 : hệ số ảnh hưởng chiều dày cánh ở đỉnh
C4  0,15 

e0  ed
0,120  0,0089
 0,089  0,15 
 0,089  0,072
e0
0,120


SVTH: LÊ TUẤN VŨ

MSSV: 1451070133

Page: 20


ĐAMH: THIẾT BỊ ĐẨY TÀU THỦY

3.4.

GVHD: Th.S LÊ ĐỨC CẢNH

Xây dựng đường đặc tính vận hành của chân vịt

3.4.1. Đường làm việc cho chế độ M = const.
- Đường kính:

D = 2,53 m

- Tỉ lệ bước:

H/D = 0,64

- Công suất:

PD = 1766 PS

- Vòng quay:


N = 300 vg/ph

- Momen quay:

M = 716,2.PD/N = 6673,838 KG.m

- Hệ số dòng theo:

w = 0,29

- Hệ số lực hút:

t = 0,174

- Mật độ nước:

ρ = 101 kG.s2/m

Bảng 3.7: Bảng kết quả làm việc của Chân vịt ở chế độ M = const
3.4.2. Đường làm việc cho chế độ n = const.
- Thông thường thực hiện phép tính cho một loạt giá trị của n từ 0,6; 0,7
giá trị tần suất định mức đến giá trị lớn nhất n=1,03.nđm. Được tính
như bảng sau:

SVTH: LÊ TUẤN VŨ

MSSV: 1451070133

Page: 21



ĐAMH: THIẾT BỊ ĐẨY TÀU THỦY

GVHD: Th.S LÊ ĐỨC CẢNH

Bảng 3.8: Bảng tính các hệ số

- Ta lập được bảng đường đặc tính cho chế độ n = const với các công
thức sau:
o Vs = C1.J
o Te = C2.KQ
o Pe = C4.KT

SVTH: LÊ TUẤN VŨ

MSSV: 1451070133

Page: 22


ĐAMH: THIẾT BỊ ĐẨY TÀU THỦY

GVHD: Th.S LÊ ĐỨC CẢNH

Bảng 3.9: Bảng tính đường đặc tính cho chế độ n = const

Hình 3.2: Đồ thị đường đặc tính vận hành của Chân vịt (Te)
SVTH: LÊ TUẤN VŨ


MSSV: 1451070133

Page: 23


ĐAMH: THIẾT BỊ ĐẨY TÀU THỦY

GVHD: Th.S LÊ ĐỨC CẢNH

Hình 3.3: Đồ thị đặc tính vận hành của chân vịt (Pe)

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Lý thuyết tàu tập II – Trần Công Nghị, Trường Đại học Giao thông vận tải
thành phố Hồ Chí Minh (2009).
2. Lý thuyết tàu thủy tập 2 – PGS.TS Nguyễn Đức Ân, KS Nguyễn Bân, Nhà
xuất bản Giao thông vận tải Hà Nội (2005).
3. Sổ tay thiết kế tàu thủy tập 1 – Nhiều tác giả.
4. Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia “Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ
thép” (QCVN 21:2010/BGTVT).
5. Lý thuyết tàu thủy (Tài liệu học tập dành cho sinh viên ngành kinh tế vận
tải) – Vũ Ngọc Bích, NXB Giao thông vận tải – 2008.

SVTH: LÊ TUẤN VŨ

MSSV: 1451070133

Page: 24