Đồ án thiết kết chân vịt cho tàu vận tải đi biển

GVHD:

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................
.....................................................................................................................................

Page 1


Đồ án thiết kết chân vịt cho tàu vận tải đi biển

GVHD:

MỤC LỤC
Trang
A. GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CHÂN VỊT TÀU THỦY & PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ . 1
B. TÍNH TỐN SỨC CẢN TÀU ........................................................................... 4
I. Các thông số cơ bản của tàu ................................................................. 4
II. Tính tốn sức cản bằng phương pháp Taylor .................................... 5
C. TÍNH TỐN THIẾT KẾ CHÂN VỊT ................................................................. 7
I. Tính chọn máy cho tàu dựa vào đồ thị Taylor ................................... 7
1. Tính chọn các thơng số mở đầu .......................................................... 7
2. Tính tốn chọn máy dựa vào đồ thị Taylor ......................................... 8
II. Tính tốn chân vịt ................................................................................ 9
III. Kiểm tra tính sủi bọt theo Burill .....................................................11
IV. Kiểm tra độ bền cánh chân vịt ........................................................13
V. Các thơng số hình học chủ yếu của chân vịt ...................................14
1. Các thông số hình học chủ yếu .........................................................14
2. Tính chọn then ...................................................................................15
3. Chiều dày cánh .................................................................................16
4. Xây dựng tam giác đúc .....................................................................17
5. Khối lượng chân vịt ...........................................................................18
6. Moment quán tính .............................................................................18
VI. Xây dựng đường đặc tính vận hành của chân vịt .........................19
1. Đường làm việc cho chế độ M=const ...............................................19

2. Đường làm việc cho chế độ n=const ................................................20

Page 2


Đồ án thiết kết chân vịt cho tàu vận tải đi biển

GVHD:

DANH MỤC BẢNG
Trang
Bảng 1: Tính tốn sức cản tàu ........................................................................... 6
Bảng 2: Bảng tính sơ bộ chọn máy .................................................................... 8
Bảng 3: Tính dựa đồ thị Taylor .......................................................................10
Bảng 4: Thống kê các hệ số .............................................................................14
Bảng 5: Bảng tính đường bao cánh chân vịt....................................................16
Bảng 6: Toạ độ của Profin ở từng bán kính tính theo profin tiêu chuẩn của
chân vịt seri B – Wageningen ..........................................................................17
Bảng 7: Kết quả tra đồ thị ................................................................................19
Bảng 8: Kết quả đường làm việc ở chế độ M=const .......................................20
Bảng 9: Tính các hệ số .....................................................................................20
Bảng 10: Tính đường làm việc ở chế độ n=const ............................................21

DANH MỤC HÌNH
Trang
Hình 1: Đồ thị sức cản ....................................................................................... 6
Hình 2: Đồ thị chọn máy.................................................................................... 9
Hình 3: Đồ thị đặc tính vận hành của chân vịt (Te) ........................................22
Hình 4: Đồ thị đặc tính vận hành của chân vịt (Pe).........................................22


Page 3


Đồ án thiết kết chân vịt cho tàu vận tải đi biển

GVHD:

Phần A. Giới thiệu chung về chân vịt tàu thủy & phương pháp
thiết kế
I.

II.

Chân vịt 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(tạo ra phản lực giúp con
tàu chuyển động về phía trước hoặc sau).
Trong thiết kế chân vịt có hai phương pháp đặc trưng để thiết kế:

❖ Phương pháp 1:
Thiết kế dựa trên những đồ thị rút ra những kết quả thí nghiệm trên hàng
loạt mơ 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.
❖ 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 xốy 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 seriB Wageningen (Ha Lan) thường đuợc sử dụng để tính tốn thiết kế cho tàu

hàng trung thực.
A. Tính tốn sức cản tàu:
I. Các thơng số cơ bản của tàu:
Chiều dài tàu

Ltk = 115 m

Chiều rộng tàu

B = 18,6 m

Chiều chìm tàu

d = 7,5 m

Chiều cao mạn

D = 9,65 m

Hệ số béo thể tích

CB = 0,74

Vận tốc

V = 15 hải lý/ giờ

Vùng hoạt động

Vùng biển không hạn chế


II. Tính tốn sức cản 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
Page 4


Đồ án thiết kết chân vịt cho tàu vận tải đi biển

GVHD:

Đối với tàu thiết kế, ta có:
CB = 0,74 ;

L/B =6,183;

B/d = 2,48

Các thơng số cần thiết:
B
- Diện tích mặt ướt tàu vận tải: S = L.T 1,36 + 1,13.C B . 


- Số Froude: Fn =

T

v
g.L


- Số Reynolds: Re = v.L


- Hệ số ma sát: CF =

0, 075

( log10 Rn − 2 )

2

- Với nhiệt độ nước biển là 250C  tra bảng được :
v = 0,9803.10 −6 (m 2 / s);  = 101(kgs2 / m 4 )
- Sứa cản toàn phần: RT = RF + Rr
- Cơng có ích để kéo tàu: EPS = RT .v (v : m / s)
75

Page 5


Đồ án thiết kết chân vịt cho tàu vận tải đi biển

GVHD:

Bảng 1: Tính tốn sức cản tàu

Sức Cản Tàu
Kí hiệu và công thức Đơn vị
Fn
_

m/s
v

Kết quả
0.1785
0.1936
0.2083
0.2231
0.238
0.2529
0.267
5.9954481 6.502626 6.996369 7.49347 7.993931 8.494391 8.967981

vs

HL/h

Rr/∆ cho B/T = 2,25
Rr/∆ cho B/T = 3,75
Rr/∆ từ nội suy

_
_
_
kG

0.53
0.51
0.51
0.68

0.5269333 0.536067
6411.8493 6522.986

kG
kG
PS

749593962
0.0015869
8902.5115
15314.361
1224.2194

Rr
Rn
Cf
Rf
R=Rr + Rf
EPS = Rv/75

11.654219 12.64009 13.59985 14.56614 15.53896 16.51178 17.43236

8.13E+08
0.001571
10365.79
16888.78
1464.285

0.69
0.9

0.7222
8787.9
8.75E+08
0.001556
11890.06
20677.97
1928.942

0.94
1.58
2.2
3.1
1.24
1.7
2.35
3.4
0.986
1.5984
2.223
3.146
11997.88 19449.71 27049.99 38281.27
9.37E+08
0.001543
13523.31
25521.19
2549.897

9.99E+08
0.001531
15266.75

34716.46
3700.279

1.06E+09
0.001519
17108.98
44158.96
5001.38

1.12E+09
0.001509
18942.66
57223.93
6842.441

Hình 1: Đồ thị sức cản
Page 6


Đồ án thiết kết chân vịt cho tàu vận tải đi biển

GVHD:

C. Tính tốn thiết kế chân vịt:
I.

Tính chọn máy cho tàu dựa vào đồ thị Taylor:

1.Tính chọn các thơng số mở đầu:
- Chọn seri chân vịt: Wageningen Seri B

- Chọn số cánh: z = 4
- Hệ số dòng theo (theo Taylor):
w = 0,5CB – 0,05 = 0,5.0,74 – 0,05 =0,32
- Hệ số lực hút:
t= k.w = 0,7.0,32 =0,224
(chọn k= 0,7 dùng cho tàu có bánh lái thốt nước sau chân vịt)
- Xác định đường kính chân vịt lớn nhất:
DMax = 0,75.d =0,75.7 ,5 = 5,625 m
- Xác định độ chìm trục chân vịt:
HS = d- (DMax /2) – 0,04DMax – 0,2 =4,2625 m
- Nhiệt độ nước biển vùng hoạt động: T = 24oC
- Tỉ lệ chọn mặt đĩa: θ = 0,55
- Vận tốc v= 15 HL/h = 7,71 m/s
- Lực cản tàu R: từ đồ thị sức cản với v = 15HL/h ta có :
R = 26389,64Kg
EPS = Rv/75 = 2712,86 Ps
- 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 cơng thức sau:
75.N o
R
T=
=
Kg
1 − t v.(1 − t )
Lực đẩy cần thiết của chân vịt:
T=

R
26389,64
=

= 34007,27 Kg
1 − t 1 − 0,224

Công suất kéo:

N0 =

Rv 26389,64.7,71
=
= 2712,85 ML
75
75

- Tốc độ tịnh tiến của chân vịt:
v p = v.(1 − w) = 15.(1 − 0,32) = 10,2 HL/h = 5,247 m/s
- Tính hiệu suất thân tàu:
1 − t 1 − 0,224
nk =
=
= 1,14118
1 − w 1 − 0,32
Page 7


Đồ án thiết kết chân vịt cho tàu vận tải đi biển

GVHD:

2.Tính tốn chọn máy dựa vào đồ thị Taylor:
- Công suất đẩy:


N 'T =

T .v p
327,3

=

34007,27.10,2.0,4536
= 480,728 HP
327,3

(T: lực đẩy chân vịt, funt, 1funt = 0,4536 Kg)
(Vp: tốc độ tịnh tiến chân vịt, hl/h)
- Công suất phải giảm xuống do tỉ trọng nước biển lớn hơn nước ngọt,
đồ thị xây dựng trong nước ngọt.
Công suất đẩy cho nước mặn
N T = N 'T .

1000
1000
= 480,728.
= 469,003 HP
1025
1025

Từ các thông số đã tính ta lập được bảng sau:
Bảng 2: Bảng tính sơ bộ chọn máy
Chọn chân vịt Wageningen B.4.55 trong tính tốn sơ bộ.
STT Đại lượng cần xác định Đơn vị

Giá trị tính hoặc xác định
1 Số vịng quay cần thiết : n V/phút 180
190
200
210
2
3
4
5
6
7
8
9

n.NT0,5
Bu = 2,5
vp

-

 = f ( Bu , pop )
 ' = b.
H
= f ( Bu , ')
D

 p = f ( Bu ,  ')
D' =

 '.v p

n

D = 0, 3048.D '
No
Ne =
h .t . p .k

11,7317 12,3834 13,0352 13,6968 14,3387
145

150

155

160

165

137,75

142,5

147,25

152

156,75

1,1


1,07

1,04

1,01

0,98

0,665

0,65

0,645

0,635

0,675

foot 7,80583
m
ML

220

7,65

7,50975 7,38286

7,2675


2,37922 2,33172 2,28897 2,25029 2,21513
3838,92

3868 3927,51 4020,29 3782,05

Page 8


Đồ án thiết kết chân vịt cho tàu vận tải đi biển

GVHD:

Trong đó:
- b: hệ số ảnh hưởng đi tàu
b = 0,92 ÷ 0,95 : tàu một chân vịt
b = 0,96 : tàu hai chân vịt
- h : hiệu suất hộp số, nếu có. Để ý tổn thất khi tăng hoặc giảm vịng
quay, sơ bộ có thể nhận giá trị theo bảng sau:
Loại hộp số
Cơ học
Thủy lực
Điện từ

h :

0,95  0,97

0,95  0,97

0,97  0,98


- Hiệu suất trục chân vịt:

t = 0,95  0,97
Từ bảng tính trên ta có đồ thị chọn máy sau:

Hình 2. Đồ thị chọn máy
Kết quả tính tốn thể hiện trên hình vẽ bằng D = f(n) và Ne = f(n). Những
điểm nằm trên đường cong Ne = f(n) và phía trên đường cong đó đều thoả mãn
các mã lực có hiệu của máy.
Page 9


Đồ án thiết kết chân vịt cho tàu vận tải đi biển

GVHD:

Dựa vào đồ thị ta chon được máy: C280-12
Công suất định mức: 3700Kw, 4962 BHP
Số vòng quay đầu ra: 200 vịng/phút
II. Tính tốn chân vịt:
Ta đi thiết kế chân vịt khi tàu hoạt động với vận tốc thiết kế :
V= 15 HL/h
Sức cản lúc này R = 26389,64 kG
- Công suất truyền đến trục chân vịt:

PD = Cmt .t .BHP = 0,91.0,97.4962 = 4379,96 Kg

trong đó:
o

+ hệ số mơi trường ở 24 C là Cmt = 0,91
+ hệ số đường trục t = 0,97
- Tần suất chân vịt tàu vận tải nên nhận khoảng 98% đến 99% tần suất
định mức, nên tần suất tính tốn sẽ là: N = 0,98 . 200 = 196 vòng /
phút
- Vòng quay chân vịt trong một giây: n= N/60 = 196/60= 3,27 v/s
- Áp suất tác dụng lên tâm trục chân vịt:
P0 = Pa + γ. Hs = 10330 + 1025.4,2625 = 14699,0625 (KG/m2)
Trong đó:

Áp suất khí quyển tại mặt thống:

Pa = 10330 kG/m2

Chiều chìm tới trục chân vịt:

Hs = 4,2625 m

Trọng lượng riêng của nước biển:

γ = 1025 KG/m³

P0 = Pa + γ. Hs = 10330 + 1025.4,2625 = 14699,0625 (KG/m2)
Tính chọn thơng số hình học chân vịt:
Bảng 3: Tính dựa đồ thị Taylor
Thiết kế chân vịt theo chế độ quay tự do
STT

Kí hiệu và cơng thức


Đơn vị

Kết quả

1

Vs

Hl/h

15

2

va = vs .(1 − w)

Hl/h

10,2

Page 10


Đồ án thiết kết chân vịt cho tàu vận tải đi biển

Bp =

3

60n PD

.
va2
va

GVHD:

-

39,0383

4

 opt = f1. ( BP ,opt )

-

245

5

 = (0,94  0,96). opt

-

232,75

0,305.va .
60n

m


3,70

7

H
= f2 ( Bp ,  )
D

-

0,65

8

 p = f3 ( B p ,  )

-

0,535

KG

33456,3

KG

25962,1

D=


6

75.PD . p

9

T=

10

Te = T (1 − t )

%Te =

0,515.va

Te − R
26389,64 − 25962,1
.100 =
.100 = 1,64692%
R
25962,1

Kết luận : Máy đã chọn là hồn tồn hợp lý vì sai số giữa R và Te nhỏ hơn 3%
nằm trong giới hạn cho phép và ứng với các thơng số hình học của chân vịt
thuộc nhóm B4.55 như sau:
+ Đường kính chân vịt:
D
=

3,70 m
+ Bước xoắn:
P
=
2,405 m
+ Tỷ lệ bước:
H/D =
0,65
+ Tỷ lệ diện tích mặt đĩa: Ae
=
0,55

III.

Kiểm tra tính sủi bọt theo Burill:
Các thơng số từ phần tính trên:
Vận tốc thiết kế:
V =
15
Lực đẩy chân vịt:
T
= 33456,3
Đường kính chân vịt:

D

= 3,70 m

Bước xoắn:


P

= 2,405 m

HL/h
kG

Page 11


Đồ án thiết kết chân vịt cho tàu vận tải đi biển
Tỷ lệ bước:

H/D

= 0,65

Tỷ lệ diện tích mặt đĩa:

Ae

= 0,55

GVHD:

- Vận tốc các điểm trên cánh tính tại 0,7R:
2

2
0, 7


V

2

D
3,6943 


= V +  2n.0,7.  = (5,247) 2 +  2 .3,43.0,7.
 = 806,44
2
2 


2
p

Trong đó:
Vận tốc tịnh tiến của chân vịt Vp = 10,2 HL/h = 5,247 m/s
Tần suất quay của chân vịt n = 3,27 vòng/s
- Số sủi bọt trung bình:

 0, 7 =

po − pd
15070,6 − 240
=
= 0,3614
2

0,5..V0,7 0,5.101,78.806,44

Trong đó:
Áp suất khí quyển tại mặt thống:

Pa = 10330 kG/m2

Áp suất hơi bão hồ:

Pd = 240 kG/m2

Chiều chìm tới trục chân vịt:

Hs = 4,2625 m

Khối lượng riêng của nước biển:

 = 101,78 kGs2/m4

P0 = Pa + γ. Hs = 10330 + 1025. 4,2625 = 15070,6 (KG/m2)
- Căn cứ vào đồ thị Burill cho ta hệ số thực:

=

T / AC
= 0,17
2
0,5..V0,7

Như vậy giá trị tối thiểu của diện tích chiếu chân vịt


AC min 

T
33456,3
=
= 5,28
0,5..V02,7 . 0,5.101,78.732,573.0,17

(m 2 )

Diện tích thật của mặt chiếu chân vịt:

H  Ae D 2
 .3,7 2

AC = 1,067 − 0,229. . .
= (1,067 − 0,229.0,65).0,55.
= 5,398
D  Ao 4
4

Diện tích thực tế AC > ACmin tính theo tiêu chuẩn Burrill cho phép kết luận,
chân vịt với tỉ lệ mặt đĩa Ae = 0,55 trong trường hợp này có khả năng tránh
sủi bọt.
Page 12

(m 2 )



Đồ án thiết kết chân vịt cho tàu vận tải đi biển

IV.

GVHD:

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 mơmen uốn gây ra :
Ứng suất kéo:

1, K =

CA .PD . X 
101,3  −4
C
+

B
P


 .10 (kG/cm2)
aK .b.e2 .z.N 
J 

Ứng suất nén:

1, N =

CA PD . X 
101,3  −4
C
+

 2 P
 .10 (kG/cm2)
aN .b.e2 .z.N 
J 

Cơng thức tính ứng suất 2 do mômen uốn gây ra:

( N .D )
Ứng suất kéo:  2, k =
4

2

10

Ứng suất nén:  2, N


( N .D )
=
10

4

2

 A.C

+ 0 

 aK

 A.C

+


0
 aN


(kG/cm2)

(kG/cm2)

Trong đó cơng suất dẫn đến trục chân vịt PD = 4379,96 PS
Chiều rộng cánh tại r: b (m)

Chiều dày cánh tại r: e (m)
Vòng quay chân vịt trong một phút N = 196 v/ph
Hiệu suất chân vịt :
p= 0,535
Hệ số tiến của chân vịt :
Đường kính chân vịt :
Số cánh chân vịt:
 D(m) 
A = f V ;

 e(dm) 

với

J=VP/(n.D)= 0,434
D = 3,7 m
z=4

D/e =2,028

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 Cơng 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).
Page 13


Đồ án thiết kết chân vịt cho tàu vận tải đi biển


GVHD:

Các hệ số đọc từ đồ thị áp dụng cho chân vịt được thống kê trong bảng sau:

Bảng 4: Thống kê các hệ số
Hệ số CA

CB

C

A

b (m)

e (cm)

0,2R 7,8 45,5 0,62 0,49 1,143

20,3

aK

aN

ε0

X


0,096 0,086 ±0,58 1,07

Tại bán kính r = 0,2R giá trị các ứng suất tính theo cơng thức được
trình bày:
• Ứng suất kéo:
 1, K = 113,737
kG/cm2

 2, K = 218,154

kG/cm2

• Ứng suất nén:
 1, N = 242, 260

kG/cm2

 2, N = 153,094

kG/cm2

→K

=  1, K +  2, K = 355,837

kG/cm2

→N

=  1, N +  2, N = 395,354


kG/cm2

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

V.

Các thơng số hình học chủ yếu của chân vịt:
1. Các thơng số hình học chủ yếu:
- Vật liệu chế tạo chân vịt : đồng thau. Góc nghiêng cánh : 100
- Đường kính chân vịt D = 3,70 m
- Tỷ số bước xoắn P/D = 0,65
- Số cánh chân vịt z = 4
- Tỷ số mặt đĩa ae = 0,55
- Đường kính trung bình củ: dh = (0,16 - 0,18)D = 600 mm
- Đường kính đầu củ: d1 = (0,18 - 0,204)D = 700 mm
- Đường kính phía nhỏ: d2 = (0,13 - 0,14)D = 500 mm
- Chiều dài củ: lh = (0,2 - 0,27)D = 900 mm
- Độ côn trong:

1:10

- Chiều dài lỗ khoét giảm trọng lượng: l’h = (0,3 – 0,45).lh = 350 mm
Page 14


Đồ án thiết kết chân vịt cho tàu vận tải đi biển

GVHD:


- Chiều dày tại phần hạ bậc: ∆ = 0,9. 𝑒0 = 144 𝑚𝑚
- Chiều dày cá nh ở đỉnh: ed = 0,0035D = 12,95 mm
- Chiều dày giả định tại tâm củ: e0 = (0,04 - 0,05)D = 160 mm
- Bán kính lượn cánh với củ:
phía nhỏ R1 = 0,03D = 111 mm
phía lớn R2 = 0,035D = 129,5 mm
2. Tính chọn then:
Theo quy phạm đóng tàu ở phần III chương 7– QCVN 2010, ta có:
Đường kính trục chân vịt:
 3 4962  560  
H  560 
 .K = 100.1,26.
d s = 100.K 2 .3
.
.
.1  = 334,2mm
 205,8  600 + 160  
N  Ts + 160 



Chọn ds = 335 mm
Trong đó:
K2 =1,26 theo bảng 3/6.3 chương 7 phần III – QCVN 2010 (trục
có rảnh then để lắp chân vịt)
ds: Dường kính u cầu của trục chân vịt
Ts = 600 N/mm2- giới hạn bền kéo danh nghĩa của trục chân vịt
K=


1
d 
1−  i 
 d0 

di: Đường kính ngồi trục rỗng
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
H = Ne = 4962 BHP công suất trục lớn nhất của động cơ
N = 196 vg/ph - Vòng quay lớn nhất của trục trung gian
Then: Chiều dài then: lt = 0,25.lh = 0,25.900 = 225 mm
Chọn lt = 225 mm
Bề rộng then: bt = 0,25.ds =0,25.255= 83,75 mm
Page 15


Đồ án thiết kết chân vịt cho tàu vận tải đi biển

GVHD:

Chọn bt = 84 mm
Chiều cao then: ht = (0,4  0,5).bt = 33,6  42 mm
Chọn ht = 40 mm
3. Chiều dày cánh:
Chiều dày cánh tưởng tượng ở lõi: e0= 0,045.D = 160 mm
Chiều dày cánh ở đỉnh:
ed = 0,0035.D = 12,95 mm
Bảng 5: Bảng tính đường bao cánh chân vịt
Bảng đường bao cánh chân vịt nhóm B4 và B5
.

b(mm)

0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1

845.5425
957.4675
1042.9375
1094.83
1112.63625
1090.76
1002.2375
804.8425

1.662
1.882
2.050
2.152
2.187
2.144
1.970
1.582
-


𝑡

𝑡

𝑒

521.7
586.928
626.805
641.57
624.189
571.558
464.036
282.5

0.617
0.613
0.601
0.586
0.561
0.524
0.463
0.351
-

295.93988
335.11363
365.02813
388.66465

432.8155
482.11592
479.06953
402.42125

Với: Khoảng cách từ trục tới mép dẫn :
Khoảng cách từ chiều dày 𝑡max tới mép dẫn :
Khoảng cách từ mép dẫn tới mép thoát:

0.350
0.350
0.350
0.355
0.389
0.442
0.478
0.500
-

150.22
132.83
115.44
98.05
80.66
63.27
45.88
28.49

0.0406
0.0359

0.0312
0.0265
0.0218
0.0171
0.0124
0.0077
0.0030

b1
b2
b

Page 16


Đồ án thiết kết chân vịt cho tàu vận tải đi biển

GVHD:

Bảng 6: Toạ độ của Profin ở từng bán kính tính theo profin tiêu chuẩn
của chân vịt seri B – Wageningen
Tọa Độ Các Profil Cánh
r/R

T ừ điểm dày nhất đến mép thoát, %

100

80


60

T ừ điểm dày nhất đến mép dẫn, %

40

20

20

40

60

80

90

95

100

141.958
124.86
107.648
90.5982
73.6023
56.1838
39.1356


130.6914
113.9681
97.31592
80.69515
64.00371
47.38923
31.51956

111.7637
96.30175
85.88736
71.08625
56.78464
42.83379
29.17968

96.66657
83.217995
74.28564
61.428325
48.51699
35.93736
23.94936

85.5503
72.9237
65.7431
53.8295
42.1045
30.686

19.889

–
–
–
–
–
–
–

16.2393 12.59258 9.9715

–

Mặt H út

0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8

–
–
–
–
–
–

–

80.14237
67.676885
55.06488
42.5537
32.42532
24.92838
18.78786

109.1348
95.10628
81.0966
67.0662
54.16319
42.32763
31.10664

130.54118
115.29644
99.91332
84.42105
68.88364
53.71623
39.13564

144.88719
127.91529
111.9768
95.059475

78.07888
61.150455
44.36596

0.9

–

12.863235

19.943

24.7863

27.6353

148.1169
130.7047
113.3621
96.18705
79.12746
61.75152
44.5036

27.6353 24.7863 19.943

Mặt Đẩy

0.2
0.3

0.4
0.5
0.6
0.7
0.8

45.066
33.672405
20.60604
8.893135
4.11366

27.34004 16.37398 8.18699
16.20526 7.70414 2.25811
7.15728 1.7316
1.715875

2.32841

0.67599 3.45506 8.86298
0.066415 1.72679 6.11018
0.34632 3.05916
0.68635

20.20459
14.41206
9.00432
4.21615
0.64528


30.49466
21.983365
14.43
8.285225
3.58937
0.25308

39.3576
29.4883
20.6638
13.0407
6.77544
1.55012

4. Xây dựng tam giác đúc:
Việc xây dựng tam giác đúc sau khi thiết kế chân vịt, nhằm mục đích giúp
người thiết kế khn đúc đúc chính xác chân vịt đúng như chân vịt đã thiết kế.
- Bán kính khn đúc: R 𝜑 = 1,1R = 1,1.(3700/2) = 2035
mm
- Tỉ số P/z = 0,72.D/z = 0,72.3700/4 = 666 mm
- Khoảng cách từ mút cánh đến đường chuẩn
mr = tg(10o ).R = tg(10o ).1850 = 326,2

mm

- Các thông số tam giác đúc:
m =

R
R


.mr =

2035
.326,2 = 358,82
1850

mm
Page 17

60.088
49.8777
39.8268
29.8072
19.7617
10.1548
3.39512


Đồ án thiết kết chân vịt cho tàu vận tải đi biển

2R1 2 .1850.49
=
= 1582,14
360
360

L1 =

L2 =


GVHD:

2R 2 2 .1850.43
=
= 1388,41
360
360

mm

mm

Với: 1 = 490
2 = 430
5. Khối lượng chân vịt:
Theo Kofiepski khối lượng chân vịt tính theo cơng thức sau:
G=

b 
d e 
Z

2
. .D 3 . 0,6 .6,2 + 2.10 4. 0,41 − h . 0,6  + 0,59. .lh .d h = 3056
4
D 
D D 
4.10



Với :
•
•
•
•
•

Z = 4 : Số cánh chân vịt
 = 8400 kg / m 3 : Khối lượng riêng của đồng.
D = 3,70 m : Đường kính chân vịt
b0,6 R = 1,1126
m : Chiều rộng cánh chân vịt tại r =0,6R
e0, 6 R = 0,080
m : Chiều dày cánh chân vịt tại r = 0,6R

• lh = 0,9 m : Chiều dài củ chân vịt
• dh =0,6 m : Đường kính củ chân vịt
6. Moment quán tính:
Momen quán tính chân vịt được tính theo CT thực nghiệm sau:
I P = 2,548.GD2 = 14975
GD 2 = C1.C2 .C3 .C4 . .

AE e0 5
. .D = 5877 (kGm2)
A0 D

Với :
C1: Hệ số ảnh hưởng của chân vịt. Chân vịt loại Wageningen C1 =
1,026

C2 : hệ số ảnh hưởng mặt cầu. Chân vịt loại Wageningen C2 = 1
C3 : hệ số ảnh hưởng của đường bao cánh. Chân vịt Wageningen C3= 1
C4 : hệ số ảnh hưởng chiều dày cánh ở đỉnh
C 4 = 0,15.

e0 + e d
166,5 + 12,95
− 0,089 = 0,15.
− 0,089 = 0,0727
e0
166,5

Page 18

(kG)


Đồ án thiết kết chân vịt cho tàu vận tải đi biển

GVHD:

Xây dựng đường đặc tính vận hành của chân vịt:

III.

1. Đường làm việc cho chế độ M=const:
•
•
•
•

•
•
•
•

Đường kính: D = 3,70 m
Tỉ lệ bước: P/D = 0,65
Công suất: PD = 4379,96 PS
Vòng quay: N = 196 vg/ph
Momen quay: M = 716,2.PD/N = 16004,7 m
Hệ số dòng theo: w = 0,32
Hệ số lực hút: t = 0,224
Mật độ nước:  = 101,78 kG.s2/m
Bảng 7: Kết quả tra đồ thị

TT

Giá trị đọc từ đồ thị

Ký hiệu

1

J=

2

vP
n.D


0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

10.KQ

0,25

0,24

0,22

0,19

0,16

0,12

3

K T = f1 ( P / D,J )


0,25

0,23

0,20

0,16

0,125

0,09

4

P = f ( P / D, J )

0

0,15

0,30

0,44

0,54

0,56

Page 19



Đồ án thiết kết chân vịt cho tàu vận tải đi biển

GVHD:

Bảng 8: Kết quả đường làm việc ở chế độ M=const
TT

J=

1

2

Te =

4

vP
n.D

M
rD5K Q

kG

JnD
0,515 (1- w )

6


KQ r n 3 D 5
PT =
11, 936

7

PE =

0,1

29236,09 28017,92

0,2

0,3

0,4

0,5

26578,26 24619,86 22840,69 21927,07

v/ph

186

189

198


213

232

268

v/s

3,09

3,16

3,30

3,55

3,87

4,46

HL/h

0,00

3,26

6,81

11,00


15,98

23,07

PS

3503

3575

3734

4018

4379

5056

PS

3762

3839

4010

4315

4702


5429

n = N/60

VS =

Kết quả
0

KT M
(1- t )
KQ D

N = 60

3

5

Đơn vị

Ký hiệu

PT
hdt hhs

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:

Bảng 9: Tính các hệ số
Ký hiệu

Đơn vị

N

v/ph

180

190

200

210

220

n

v/s

3

3,17

3,33

3,5


3,67

nD
0.515(1 − w)

-

31

33

34

36

38

C2 =  n 2 D 4 (1 − t )

-

109995

122556

135796

149715


164313

 n3 D 5
C3 =
11.936

-

127812

150319

175325

202960

233357

C1 =

Kết quả

Page 20


Đồ án thiết kết chân vịt cho tàu vận tải đi biển
Ký hiệu
C4 =

C3

dths

Đơn vị
-

GVHD:
Kết quả

137255

161425

188278

217955

250598

Công thức:

VS = C1 J
Pe = C4 K Q

Bảng 10: Tính đường làm việc ở chế độ n=const
Đường đặc tính cho chế độ n=const
Ký hiệu
J, cho
trước
KT
KQ


Đơn vị
-

0

0,1

Kết quả
0,2

0,25

0,23

0,2

Vs=C1.J
TE=C2.KT
PE=C4.KQ

HL/h
kG
PS

0,00
27498,72
3431,37

Vs=C1.J

TE=C2.KT
PE=C4.KQ

HL/h
kG
PS

0,00
30639,00
4035,62

Vs=C1.J
TE=C2.KT
PE=C4.KQ

HL/h
kG
PS

0
33949,0317
4706,95154

Vs=C1.J
TE=C2.KT
PE=C4.KQ

HL/h
kG
PS


0
37428,8074
5448,88477

Vs=C1.J
TE=C2.KT
PE=C4.KQ

HL/h
kG
PS

0
41078,3283
6264,9525

0,025

0,023
0,02
N=180v/ph
3,10
6,20
25298,82
21998,97
3156,86
2745,09
N=190 v/ph
3,27

6,54
28187,88
24511,20
3712,77
3228,50
N=200 v/ph
3,44453366 6,88906733
31233,1091 27159,2253
4330,39541 3765,56123
N=210 v/ph
3,61676035 7,23352069
34434,5028 29943,0459
5012,97399 4359,10782
N=220 v/ph
3,78898703 7,57797406
37792,0621 32862,6627
5763,7563
5011,962

0,3

0,4

0,5

0,16

0,125

0,09


0,016

0,0125

0,009

9,30
17599,18
2196,08

12,40
13749,36
1715,68

15,50
9899,54
1235,29

9,82
19608,96
2582,80

13,09
16,36
15319,50 11030,04
2017,81 1452,82

10,333601 13,77813 17,22267
21727,3803 16974,52 12221,65

3012,44898 2353,476 1694,503
10,850281 14,46704 18,0838
23954,4367 18714,4 13474,37
3487,28625 2724,442 1961,599
11,3669611 15,15595 18,94494
26290,1301 20539,16 14788,2
4009,5696 3132,476 2255,383

Page 21


Đồ án thiết kết chân vịt cho tàu vận tải đi biển

GVHD:

Ta lập được đồ thị thể hiện đặc tính vận hành của chân vịt:

Hình 3: Đồ thị đặc tính vận hành của chân vịt (Te)

Hình 4: Đồ thị đặc tính vận hành của chân vịt (Pe)

Page 22


Đồ án thiết kết chân vịt cho tàu vận tải đi biển

GVHD:

TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Sổ tay thiết kế tàu thủy (tập I) – của nhiều tác giả

2. Lý thuyết tàu (tập II) : Sức cản vỏ tàu và thiết bị đẩy – Trần Công Nghị;
Trường đại học giao thông vận tải TP.HCM
3. Lý thuyết tàu thủy (tập 2) – PGS.TS.Nguyễn Đức Ân, KS.Nguyễn Bân

Page 23


Đồ án thiết kết chân vịt cho tàu vận tải đi biển

SVTH: Lê Hoàng Vinh
GVHD: TS.Lê Văn Toàn

Page 24