Đang tải... (xem toàn văn)
Đây là đồ án bánh lái tàu dầu. Bài đồ án này có đầy đủ bản vẽ, lập luận rất chính xác. Được thầy giáo đánh giá cao... Nhanh tay tải về tài liệu rất hữu ích cho các bạn sinh viên đang theo học ngành công nghệ đóng tàu
ĐỒ ÁN THIẾT BỊ TÀU THỦY GVHD: NGUYỄN VĂN CÔNG SVTH: TRẦN QUỐC VIỆT 1 ĐỒ ÁN THIẾT BỊ TÀU THỦY GVHD: NGUYỄN VĂN CÔNG LỜI NÓI ĐẦU Tàu thủy là một cơng trình mổi đặc biệt mà con người từng tạo ra, nó có thể nổi, di chuyển, và phục vụ nhiều nhu cầu của con người trên mặt nước. Với nét đặc trưng như vậy cho nên tàu thủy có kết cấu rất đặc biệt. Người ta khái niệm cơ bản tàu thủy gồm: kết cấu và thiết bị tàu để làm việc an tồn trong các diều kiện khai thác. Với lý do trên mà thiết bị tàu nói chung cũng như bộ mơn kết cấu tàu thủy nói riêng là một bộ mơn nền tảng hết sức quang trọng. Bên cạnh đó "ĐAMH thiết bị tàu thủy" là một cơng cụ phụ trợ cần thiết, nhằm giúp chúng ta cũng cố kiến thức cũng như làm quen với một trong những cơng việc quang trọng của người kĩ sư khi ra làm việc thực tế. Nhận thức được tầm quang trọng của mơn học nên em học tập và nghiên cứu một cách nghiêm túc dưới sự hướng dẫn nhiệt tình của các thầy, và kết quả là em đã hồn thành xong đồ án đúng thời gian cho phép. Vì đây là lần đầu và tự nhận thấy kiến thức còn chưa vững nên trong bài làm chắc chắn còn nhiều phần sai sót, hy vọng sẽ nhận được sự góp ý q báu của thầy để bài làm trở nên tốt nhất có thể. Và cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Văn Cơng cũng như các thầy khác trong khoa đã hướng dẫn em trong thời gian làm đồ án. Sinh viên thực hiện: Trần Quốc Việt SVTH: TRẦN QUỐC VIỆT 2 ĐỒ ÁN THIẾT BỊ TÀU THỦY GVHD: NGUYỄN VĂN CÔNG I. GIỚI THIỆU CHUNG: - Để đảm bảo tính ăn lái cho tàu ở các điều kiện khai thác người ta bố trí thiết bò lái. - Tuỳ theo từng loại tàu và tuyến hình mà ta bố trí thiết bò lái phù hợp. - Bánh lái thiết kế là bánh lái cân bằng hai gối một chốt.Đây là loại bánh lái có hiệu quả cao dễ chế tạo. THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA TÀU: Chiều dài Lpp : 112 (m). Chiều rộng B : 17,23 (m). Chiều cao mạn D : 9,99 (m). Chiều chìm d : 6,89 (m). Vận tốc tàu v : 13 (Hl/h). Hệ số Cb : 0,786 Cấp tàu không hạn chế. II. TÍNH TOÁN THÔNG SỐ CƠ BẢN CỦA BÁNH LÁI: 1. Xác đònh đường kính của chân vòt: 1.1. Tính toán sức cản vỏ tàu: Phương pháp Papmiel EPS = 1 s v V L C ξ ψ λ - Thể tích phần chìm: V= . . . . B C L B T γ = 10712 (cm 3 ). - Chiều dài tàu: L = 112 (m). - Vận tốc tàu : v s = 13 (Hl/h). - 1 ξ = : tàu có 1 chân vòt. - 1 λ = : L≥ 100 m. - 10( / ) 1, 2 B B L C ψ = = - C 1 tra đồ thò Papmeil : SVTH: TRẦN QUỐC VIỆT 3 ĐỒ ÁN THIẾT BỊ TÀU THỦY GVHD: NGUYỄN VĂN CÔNG TT Ký hiệu &công thức Đơn vò Kết quả 1 Vs HL/h 11 12 13 14 15 2 V m/s 5,65 6,17 6,68 7,20 7,71 3 HL/h 1,14 1,24 1,35 1,45 1,55 4 C 1 , từ đồ thò - 95 93 92 91 90 5 EPS PS 1468 1947 2502 3159 3929 6 R=75EPS/V KG 19472 23671 28083 32927 38219 Đồ thò sức cản : 1.2. Tính chọn máy : a. Tính chọn thông số mở đầu : Hệ số dòng theo : 0,50. 0,05 0,343 B C ω = − = Hệ số lực hút : . 0, 223 t t K ω = = Với K t = 0,65 (Bánh lái và trụ lái có dạng khí động học) b. Tính chọn máy : - Tốc độ tònh tiến của chân vòt: (1 ) 8,6 p v v ω = − = (Hl/h) - Lực đẩy cần thiết của chân vòt : 13 28083 36143 1 1 0, 223 R T t = = = − − (KG). - Công suất đẩy tàu : . ' 950 327,3 p T T v N = = (HP). - Vì đồ thò dùng cho chân vòt nước ngọt nên khi tính cho chân vòt nước ngọt : 1000 ' 927 1025 T T N N= = (HP) - Tính chọn số cánh chân vòt : ' . d p K v D T ρ = = SVTH: TRẦN QUỐC VIỆT 4 ' 1 / s v V L ψ = ĐỒ ÁN THIẾT BỊ TÀU THỦY GVHD: NGUYỄN VĂN CÔNG Ta chọn chân vòt có 4 cánh B.4.55 trong tính toán sơ bộ. Lập bảng tính : STT Đại lượng cần tính Đ/vò Giá trò 1 Vòng quay giả thiết vg/ph 130 150 170 190 210 2 18.25 21.06 23.86 26.67 29.48 3 δ =f(Bu,ηopt) 184 189 198 207 224 4 δ ' = b.δ 173 178 186 195 211 5 H/D =f(Bu,δ') 0.81 0.79 0.77 0.74 0.7 6 ( , ') p f Bu η δ = 0.610 0.600 0.590 0.580 0.550 7 foot 11.44 10.19 9.42 8.81 8.62 8 D = 0,3048 D' m 3.49 3.10 2.87 2.68 2.63 9 ML 3694 3756 3820 3885 4097 Chú thích : 1. Giả thiết số vòng quanh n. 2. B u : Hệ số 3. Đọc giá trò δ trên đồ thò Bu-δ’, trên đường (n p )opt. 4. b= 0,94 : tàu 1 chân vòt 5. Đọc giá trò H/D trên đồ thò Bu-δ’ cho Bu và 0,94δ 6. Đọc giá trò n p trên đồ thò Bu-δ’ cho Bu và 0,94δ 7. D : Đường kính chân vòt 8. D’ : Đường kính chân vòt 9. Các hệ số : - Hiệu suất hộp số : 0,97 h η = - Hiệu suất trục chân vòt : 0,97 t η = SVTH: TRẦN QUỐC VIỆT 5 5.2 5.0 . p T v Nn Bu = n v. D p ' ' δ = VpHt EPS Ne ηηηη ' = ĐỒ ÁN THIẾT BỊ TÀU THỦY GVHD: NGUYỄN VĂN CÔNG - Hiệu suất thân tàu : 1 1,18 1 k t η ω − = = − ĐỒ THỊ CHỌN ĐỘNG CƠ CHO TÀU n D Ne 130 150 170 190 210 3694 3756 3820 3885 4097 2.63 2.68 2.87 3.10 3.49 Dựa vào vào đồ thò các điểm nằm trên đường Ne tương ứng với công suất đảm bảo cho tàu có tốc độ đã cho. Trường hợp này chọn động cơ có Ne = 3852 ML, và chân vòt có vòng quay 180 vòng/phút. 1.3. Thiết kế chân vòt sử dụng hết công suất máy : Vì động cơ đã chọn có công suất lớn hơn công suất cần thiết để đảm bảo cho tàu có tốc độ 13 HL/h. Vì vậy trong phép tính tiệm cận lần 1 chọn V1 = 12,75 HL/h. Công suất truyền đến chân vòt : Nước biển : . . 3363 D mt dt e P C N η = = (PS). Nước ngọt : 75 1000 . . . 3238 76 1025 D mt dt e P C N η = = (PS). Trong đó : C mt = 0,9 : Hệ số ảnh hưởng của môi trường 0,97 dt η = : Hiệu suất đường trục. SVTH: TRẦN QUỐC VIỆT 6 ĐỒ ÁN THIẾT BỊ TÀU THỦY GVHD: NGUYỄN VĂN CÔNG Do ảnh hưởng của điều kiện môi trường, tần suất quay nhận khoảng 98 ÷ 99% đònh mức. Vòng quay chân vòt trong tính toán : n = 0,98.n =176.4 (vg/ph). Tỉ số diện tích mặt đóa chọn theo khuyến cáo của các chuyên gia bể Wagenigen : ( ) ( ) 2 0 1,3 0,3 . d Z T Ae K A p p D + ≥ + − Trong đó : + T = (8,5÷10).P D = 30267 (KG): Lực đẩy của chân vòt. + D : Đường kính chân vòt (m), tính theo công thức kinh nghiệm sau : 4 60 (0,78 0,8) 4,65 D P D n = ÷ = (m). + p 0 : Là áp suất tónh trong chất lỏng, ngang trên tâm trục chân vòt, cách mặt thoáng H S (m) theo công thức trong cơ lỏng : P 0 = p a +γHs = 12790 (KG/m 2 ) Với : p a = 10330 (KG/m 2 ) : áp suất khí quyển γ = 1025 (KG/m 2 ) : trọng lượng riêng chất lỏng H S = 2,4 (m) : chiều chìm trục chân vòt. P d = 240 (KG/m 2 ) : áp suất hơi bão hào ở 23 0 C K = 0,2 : hệ số tàu 1 chân vòt. Tỉ số diện tích mặt đóa : 0, 48 e A A = Vậy ta chọn : a e = 0,5 e A A = Lập bảng tính : Stt Đại lượng Đơn vò G/thiết 2 G/thiết 1 SVTH: TRẦN QUỐC VIỆT 7 ĐỒ ÁN THIẾT BỊ TÀU THỦY GVHD: NGUYỄN VĂN CÔNG 1 V S (cho trước) HL/h 13.00 12.75 2 V a =V S (1-w) HL/h 8.54 8.38 3 V p m/s 4.39 4.29 4 _ 47.98 50.37 5 δ οπτ _ 214 220 6 δ = 0,94δ opt _ 201 207 7 η p - đọc từ đồ thò _ 0.650 0.632 8 H/D – đọc từ đồ thò _ 0.72 0.73 9 m 2.97 3.00 10 KG 37345 37167 11 Te=T(1-t) KG 29017 28879 12 Sai số giữa Te và R % -3.33 -2.83 Giải thích : 1 : Giả thuyết 2 : Va vận tốc tiến (Hl/h) 3 : Vp vận tốc tiến (m/s) Sai lệch giữa Te và R nằm trong khoảng giới hạn cho phép. Vì vậy nên ta có thông số đặc tính hình học chân vòt : Đường kính : D = 3 m Tỉ lệ bước xoắn : H/D = 0,73 m SVTH: TRẦN QUỐC VIỆT 8 a D 2 a V P V n Bp = p pD V P75 T η = n V .305,0D a δ = ĐỒ ÁN THIẾT BỊ TÀU THỦY GVHD: NGUYỄN VĂN CÔNG Tỉ lệ diện tích mặt cánh : a e = 0,5 2. Thông số ban đầu của bánh lái : 2.1. V ị trí đặt bánh lái : Bánh lái phải nằm trong dòng đẩy của chân vòt. Khoảng cách a giữa mép trước của bánh lái và mép cánh của chân vòt không nhỏ trò số tính theo công thức sau : - Tàu có L < 120 m, trò số a tương ứng sẽ giảm 0,025 m , ứng với 1 đoạn 15 m: 0,3 0,025 0, 275a = − = (m). Khi tàu toàn tải bánh lái phải ngập hoàn toàn trong nước. Khoảng cách lớp nước phía trên bánh lái không nhỏ hơn 0,25h bl 2.2. Diện tích bánh lái : Phương pháp tính là chọn theo các số liệu thống kê (không có tàu mẫu) : 10,03 14,66 100 bl LT A µ = = ÷ ∑ (m 2 ). Trong đó : + L= 112 (m): chiều dài giữa 2 đường vuông góc. + T= 6,89 (m) : chiều chìm của tàu khi chở đầy tải. + μ= 0,013÷0,019 : hệ số diện tích bánh lái thống kê cho trong bảng (1.2), sách STTBTT tập 1. Diện tích bánh lái phải không nhỏ hơn trò số tính theo công thức sau : min . 150 . . 0,75 100 75 L T A p q L = + = ÷ + 11,97 (m 2 ). Trong đó : + L= 112 (m) : chiều dài tàu. + T= 6,89 (m) : chiều chìm tàu. + p = 1 : bánh lái đặt trực tiếp sau chân vòt. + q = 1 : p dụng với các loại tàu không phải tàu kéo. Vậy chọn bánh lái có diện tích : A bl = 13,2 (m 2 ). 2.3. Chiều cao bánh lái : Chiều cao bánh lái nằm trong khoảng : 0,6T≤ h bl ≤ 0,9T SVTH: TRẦN QUỐC VIỆT 9 ĐỒ ÁN THIẾT BỊ TÀU THỦY GVHD: NGUYỄN VĂN CÔNG Vậy chiều cao bánh lái nằm trong khoảng : 4,134 ≤ h bl ≤ 6,2 (m). Chiều cao bánh lái : h bl chọn lớn nhất có thể phụ thuộc vào tuyến hình phần đuôi tàu : h bl = 4,4 (m). 2.4. Chiều rộng bánh lái : Đối với bánh lái hình chữ nhật, chiều rộng bánh lái là khoảng cách từ cạnh trước đến cạnh sau của bánh lái. 3 bl bl bl A b h = = (m). 2.5. Hệ số kéo dài của bánh lái : Tính theo công thức sau : (STTBTT tập 1_ trang 12) 1, 47 bl bl h b λ = = 2.6. Chiều dày Profin : Chiều dày lớn nhất của profin lấy theo đường kính chân vòt. ( ) ( ) 0,1 0,125 . 0,3 0,375 cv t D = ÷ = ÷ Chiều dày tối ưu nằm trong khoảng : ( ) ( ) 0,12 0, 25 . 0,36 0,75 bl t b = ÷ = ÷ Chọn t = 0,45 (m) 2.7. Profin của bánh lái : Dạng profin của bánh lái : Chọn profin dạng thoát nước kiểu NACA0015 Tọa độ thực của profin bánh lái tính theo công thức : - Chiều dày tương đối : max 0,15 t t b = = - Tọa độ thực tính theo công thức : SVTH: TRẦN QUỐC VIỆT 10 [...]... của bánh lái đến điểm đặc lực - Moonen tải trên trục lái được tính theo công thức : M0 = N.x = N (e – a) Trong đó : a : là khoảng cách từ trục lái đến cạnh trước của bánh lái e : khoảng cách từ điểm đặc lực đến cạnh trước của bánh lái 3.2 Tính toán đặc tính thủy động của bánh lái : Trong bảng 11-3, sổ tay đóng tàu tập I đã cho biết đặc tính của bánh lái có λ = λ1 = 6 Trong thực tế thiết kế tàu. .. động học của bánh lái : 3.1 Lực thủy động tác dụng lên bánh lái : Mục đích của việc tính toán lực thủy động học bánh lái là đi xác đònh trò số của lực thủy động để làm cơ sở cho : - Chọn máy lái - Tính toán bền cho thiết bò lái Khi bánh lái đặt trong dòng nước chảy có vận tốc Vs, dưới góc tấn ∝, dưới tác dụng của dòng chất lỏng phân vố áp lực ở mặt trên và mặt dưới của profin mặt cắt bánh lái khác... trục lái - ms 0 M = (20%÷30%) M : Momen ma sát tại các ổ đỡ trục lái và chốt lái ms 0 Chọn M = 20% M =235,3 (kGm) 3.7 Xác đònh lực và momen thủy động tác động lên bánh lái theo quy phạm phân cấp và đóng tàu vỏ thép 2010 : 3.7.1 Lực tác dụng lên bánh lái khi tàu chạy tiến và lùi : Lực tác dụng lên bánh lái khi tàu chạy tiến hoặc lùi được dùng để làm cơ sở xác đònh kích thước cơ cấu của bánh lái ... THỦY - GVHD: NGUYỄN VĂN CÔNG 2 k : Hệ số phụ thuộc vào kiểu bánh lái và profile bánh lái lấy theo Bảng 2A-B/10.1 2 + k = 1,1 : Khi tàu chạy tiến 2 + k = 0,8 : Khi tàu chạy lùi - 3 k = 1 : Hệ số phụ thuộc vào vò trí của bánh lái nằm trong dòng chảy của chân vòt - t k = 1 : Hệ số đối với bánh lái nằm phía sau chân vòt Lực tác dụng lên bánh lái khi tàu chạy tiến là : → CR = 132 AV 2 k1.k2 k3 kt = 132 x13,... tác dụng lên bánh lái khi tàu chạy lùi : → R R Q = C r = 68316,02 1,281 = 87512,82 (Nm) bc Với : r = b (∝ - k ) = 3 (0,66 – 0,233) = 1,281 (m) III TÍNH TOÁN KẾT CẤU CỤM BÁNH LÁI : 1.1 l3 Tính toán trục lái : Xác đinh phản lực gối và moomen uốn của hệ bánh lái – trục lái : - (m) l2 = 5,08 (m) l3 = 0,5 (m) c Sơ đồ tính : a l1 b - l1 = 5,12 l2 1 SVTH: TRẦN QUỐC VIỆT 24 ĐỒ ÁN THIẾT BỊ TÀU THỦY GVHD:... lái, cốt bánh lái là thép CT3 : σb = 300 (N/mm2) ; σch = 200 (N/mm2) 3.2 Sống bánh lái : Sống bánh lái thường là một hoặc 2 tấm vách đứng liên tục đặt ở vùng đường tâm quay của bánh lái hàn vơi hai tấm tôn bao tạo thành kết cấu chòu lực chính của bánh lái Chiều dày tôn cốt bánh lái lấy gấp (1,8÷ 2) chiều dày tôn bánh lái : 24 mm Ta có : a>t (STTBTT tập 1 – trang 91) Trong đó : + a = 700 mm :... QUỐC VIỆT 200 18 35 ĐỒ ÁN THIẾT BỊ TÀU THỦY GVHD: NGUYỄN VĂN CÔNG Sau khi hàn, hình dạng bánh lái được kiểm tra bằng dưỡng Khe hở giữa bánh lái và dưỡng không được quá 1% chiều dày profin tại mặt cắt đó Trên bánh lái khoét lỗ luồn dây nâng bánh lái lúc tháo lắp có đường kính 80 mm 80 14 12 theo tri so profin banh lai Chiều dày nắp của thăm không nhỏ hơn chiều dày tôn mạn bánh lái Nắm được bắt vào... cv = + 5.42 (m/s) : vận tốc dọc của dòng chảy qua bánh lái + kv = 0,2704 : hệ số ảnh hưởng của vỏ tàu + v = 6,682 (m/s) : vận tốc tàu + Diện tích toàn bộ bánh lái : bl 2 A = 13,2 (m ) Vậy diện tích bánh lái nằm trong dòng đẩy chân vòt : bl 2 A ’ =6,78 (m ) 3.6 Xác đònh lực và moomen thủy động tác dụng lên bánh lái : Lực nâng L tác động lên bánh lái tính đến các hệ số ảnh hưởng : ρ v 2 L = kv kcv... tàu N = 375738,1 (N) : Lực pháp tuyến thủy động (Khi tàu chạy tiến) Abl = 132000 (cm2): Diện tích bánh lái SVTH: TRẦN QUỐC VIỆT 34 ĐỒ ÁN THIẾT BỊ TÀU THỦY [σ ] = - GVHD: NGUYỄN VĂN CÔNG σ ch 200 = = 100 ( MPa ) 2 2 : ng suất cho phép của tôn mạn bánh lái 1,5 : Chiều dày tôn bổ sung tính đến hiện tượng gỉ (mm) Vậy chọn chiều dày tôn mạn bánh lái là : t = 12 (mm) Chiều dày tôn nắp và tôn đáy bánh lái. .. tối ưu của trục bánh lái được tính theo công thức sau : atruc = amax + amin 0.72 + 0.76 = = 0.74 2 2 (m) Vò trí của trục lái quay bánh lái trong toàn bộ góc nghiêng của bánh lái phải thỏa mãn bất phương trình : a< 3.4 CM b = CN 0.74 (STKTDT tập 1 – trang 791) → Chọn a = 700 (mm) nh hưởng của mặt nước và vỏ tàu đến đặc tính thủy động của bánh lái : SVTH: TRẦN QUỐC VIỆT 15 ĐỒ ÁN THIẾT BỊ TÀU THỦY GVHD: . = p pD V P75 T η = n V .305,0D a δ = ĐỒ ÁN THIẾT BỊ TÀU THỦY GVHD: NGUYỄN VĂN CÔNG Tỉ lệ diện tích mặt cánh : a e = 0,5 2. Thông số ban đầu của bánh lái : 2.1. V ị trí đặt bánh lái : Bánh lái phải nằm trong. Chiều cao bánh lái : h bl chọn lớn nhất có thể phụ thuộc vào tuyến hình phần đuôi tàu : h bl = 4,4 (m). 2.4. Chiều rộng bánh lái : Đối với bánh lái hình chữ nhật, chiều rộng bánh lái là khoảng. (m 2 ). 2.3. Chiều cao bánh lái : Chiều cao bánh lái nằm trong khoảng : 0,6T≤ h bl ≤ 0,9T SVTH: TRẦN QUỐC VIỆT 9 ĐỒ ÁN THIẾT BỊ TÀU THỦY GVHD: NGUYỄN VĂN CÔNG Vậy chiều cao bánh lái nằm trong khoảng