Đang tải... (xem toàn văn)
Thiết kế bánh lái tàu hàng 11500 tấn chạy biển không hạn chế với các thông số chính sau Vận tốc tàu vS = 13 hlh Chiều dàI tàu L = 126 m Chiều rộng tàu B = 22 m Chiều cao mạn H = 10,5 m Chiều chìm thiết kế T = 7,6 m Các hệ số béo Hệ số béo chung = 0,7 Hệ số béo sườn giữa = 0,982 Hệ số béo đường nước = 0,81
thiết kế môn học môn thiết bị tàu Trang :1 Trờng đại học hàng hải Khoa đóng tàu Ngời thực hiện: nguyễn văn a Thiết kế môn học thiết bị tàu Đề tài: Thiết kế bánh lái tàu hàng 11500 tấn chạy biển không hạn chế với các thông số chính sau * Vận tốc tàu v S = 13 hl/h * Chiều dàI tàu L = 126 m * Chiều rộng tàu B = 22 m * Chiều cao mạn H = 10,5 m * Chiều chìm thiết kế T = 7,6 m HảI phòng 20 GVHD : Nguyễn Văn Võ Sinh viên : Nguyễn Đăng Cơng Lớp : VTT - 41 - ĐH2 thiÕt kÕ m«n häc m«n thiÕt bÞ tµu Trang :2 Môc lôc GVHD : NguyÔn V¨n Vâ Sinh viªn : NguyÔn §¨ng C¬ng Líp : VTT - 41 - §H2 thiết kế môn học môn thiết bị tàu Trang :3 Thiết kế môn học môn - thiết bị tàu - o0o I.Các thông số chính của tàu Thiết kế bánh lái tàu hàng 11500 tấn chạy biển không hạn chế với các thông số chính sau * Vận tốc tàu v S = 13 hl/h * Chiều dàI tàu L = 126 m * Chiều rộng tàu B = 22 m * Chiều cao mạn H = 10,5 m * Chiều chìm thiết kế T = 7,6 m * Các hệ số béo # Hệ số béo chung = 0,7 # Hệ số béo sờn giữa = 0,982 # Hệ số béo đờng nớc = 0,81 II.Tính toán sức cản và đ ờng kính chong chóng Ta xét các đặc trng của tàu * 9,2 6,7 22 == T B * 7,5 22 126 == B L * = 0,7 Vậy ta áp dụng phơng pháp Papmiel để tính sức cản tàu Công suất kéo của tàu đợc xác định bằng công thức GVHD : Nguyễn Văn Võ Sinh viên : Nguyễn Đăng Cơng Lớp : VTT - 41 - ĐH2 thiết kế môn học môn thiết bị tàu Trang :4 EPS = 0 3 C v L D S Trong đó * D = LBT = 1,025.0,7.126.22.7,6 = 15116 ,tấn là trọng lợng tàu * L = 126 ,m là chiều dài tàu * C 0 là hệ số tính theo công thức C 0 = 11 11 x C Trong đó * 1 = L B 10 = 7,0 126 22 10 = 1,2 là hệ số đặc trng về hình dáng thân tàu * 1 = 1 vì L > 100 m * x 1 = 1 là hệ số kể đến ảnh hởng của phần nhô thân tàu phụ thuộc vào số đờng trục * C 1 là hệ số phụ thuộc vào 1 và tốc độ tơng đối v 1 = L v s 1 = 0,098v s Hệ số này đợc cho trong đồ thị Thay số vào ta đợc công thức tính công suất kéo của tàu EPS = 0 3 120 C v S với C 0 = 0,905C 1 Các giá trị công suất và lực cản đợc tính theo bảng GVHD : Nguyễn Văn Võ Sinh viên : Nguyễn Đăng Cơng Lớp : VTT - 41 - ĐH2 thiết kế môn học môn thiết bị tàu Trang :5 Vận tốc giả thiết v S (hl/h) Vận tốc tơng đối v 1 =0,098v s Hệ số C 1 (tra đồ thị) Hệ số C 0 =0,905C 1 Công suất kéo EPS (Cv) Lực cản R (kG) 8 0.784 104 94.120 652.78 6119.85 10 0.980 101 91.405 1312.84 9846.29 12 1.176 94 85.070 2437.52 15234.51 13 1.274 91.5 82.808 3357.77 19367.90 14 1.372 90.5 81.903 4207.39 22537.80 16 1.568 87.5 79.188 6207.04 29095.50 S E P S = f ( v ) S R = f ( v ) 8 9 10 11 12 13 14 15 16 v (hl/h) S 10000 14000 18000 22000 26000 30000 34000 R (kG) 1600 2400 3200 4000 4800 5600 6400 EPS (Cv) Ta vẽ đợc đồ thị công suất kéo và lực cản Đờng kính chong chóng Đờng kính chong chóng đợc xác định dựa vào tích số tối u giữa đờng kính và vòng quay chong chóng 4 8,11 TnD m = GVHD : Nguyễn Văn Võ Sinh viên : Nguyễn Đăng Cơng Lớp : VTT - 41 - ĐH2 thiết kế môn học môn thiết bị tàu Trang :6 trong đó T = t R 1 Sơ bộ cho t = 0,21 là hệ số lực hút T = 21,01 19368 = 24516 kG = 24516.9,8.10 -3 = 240 kN Để tàu chạy với vận tốc 13 hl/h thì EPS = 3358 Cv = 3358.0,7355 = 2470 kW Sơ bộ cho D S = 0,55 Công suất máy P S = SD EPS = 55,0 2470 = 4491 kW Từ công suất máy ta chọn vòng quay hợp lý của chong chóng là n m = 160 vòng/phút Thay số vào ta có đờng kính sơ bộ của chong chóng D = m n T 4 8,11 = 160 2258,11 4 = 3,6 m Từ đờng kính chong chóng ta vẽ đợc sơ đồ khung giá lái III.Lựa chọn dạng bánh lái Ta lựa chọn dạng bánh lái cân bằng,đơn giản * Bánh lái có dạng hình chữ nhật * Profin bánh lái là profin NACA 0012 GVHD : Nguyễn Văn Võ Sinh viên : Nguyễn Đăng Cơng Lớp : VTT - 41 - ĐH2 thiết kế môn học môn thiết bị tàu Trang :7 IV.Các đặc tr ng hình học của bánh lái 1.Diện tích bánh lái 1.1.Theo công thức thống kê Diện tích bánh lái đợc tính bằng công thức F P = àLT ,m 2 trong đó à = 0,018 ữ 0,027 là hệ số diện tích bánh lái cho tàu đi biển 1 bánh lái L = 126 ,m là chiều dài giữa 2 trụ của tàu T = 7,6 ,m là chiều chìm trung bình của tàu ở trạng thái toàn tải Thay số vào ta có F P = 17,2 ữ 25,9 ,m 2 Ta chọn diện tích bánh lái F P = 19,44 ,m 2 1.2.Kiểm tra theo điều kiện diện tích tối thiểu Diện tích của bánh lái phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau F Pmin = ) 75 150 75,0( 100 + + L LT pq ,m 2 trong đó p = 1 vì bánh lái đặt trực tiếp sau chân vịt q = 1 đối với tàu hàng L,T lần lợt là chiều dài và chiều chìm tàu Thay số vào ta có F Pmin = ) 75126 150 75,0( 100 6,7.126 + + = 14,3 ,m 2 Vậy diện tích bánh lái đã chọn F P = 22 m 2 thoả mãn không nhỏ hơn diện tích tối thiểu F Pmin = 14,3 m 2 GVHD : Nguyễn Văn Võ Sinh viên : Nguyễn Đăng Cơng Lớp : VTT - 41 - ĐH2 thiết kế môn học môn thiết bị tàu Trang :8 2.Kích th ớc bánh lái Các kích thớc đặc trng cho bánh lái hình chữ nhật gồm có chiều cao và chiều rộng bánh lái Dựa vào điều kiện bố trí trong khung giá lái mà ta chọn # Chiều cao bánh lái h P = 5,4 ,m # Chiều rộng bánh lái b P = P P h F = 3,6 ,m 3.Độ dang bánh lái Độ dang của bánh lái tính bằng công thức = P P b h = 6,3 4,5 = 1,5 4.Chiều dày lớn nhất của profin bánh lái Với prôfin NACA 0012 thì chiều dày tơng đối 12,0=t t max = t b P = 0,12.3,6 = 0,423 ,m Vị trí chiều dày lớn nhất x = 0,3 Hoành độ chiều dày lớn nhất x = x b P = 0,3.3,6 = 1,08 ,m 5.Vị trí đặt trục tối u Vị trí đặt trục tối u đợc tính bằng công thức a = a opt = 2 maxmin pp xx + Giá trị của x pmin và x pmax đợc tính theo bảng sau GVHD : Nguyễn Văn Võ Sinh viên : Nguyễn Đăng Cơng Lớp : VTT - 41 - ĐH2 thiết kế môn học môn thiết bị tàu Trang :9 p (độ ) C x C y C m C n =C x sin p +C y cos p C d =C m /C n x p =C d b p (m) 5 0.02 0.2 0.05 0.20 0.25 0.90 10 0.04 0.4 0.1 0.40 0.25 0.90 15 0.09 0.6 0.16 0.60 0.27 0.96 20 0.16 0.85 0.23 0.85 0.27 0.97 27 0.34 1.2 0.35 1.22 0.29 1.03 Để tìm x Pmax và x Pmin ta vẽ đồ thị x P = x P ( P ) 0,89 0,9 5 107,9 x (m) 1,03 1,0 P 15 20 27 (độ) 0,9 P 1,0 Dựa vào đồ thị ta có x Pmax = 1,03 m tại P = 27 độ x Pmin = 0,89 m tại P = 7,9 độ Vị trí đặt trục tối u a = a opt = 2 89,003,1 + = 0,96 ,m GVHD : Nguyễn Văn Võ Sinh viên : Nguyễn Đăng Cơng Lớp : VTT - 41 - ĐH2 thiết kế môn học môn thiết bị tàu Trang :10 6.Hệ số cân đối của bánh lái Hệ số cân đối của bánh lái đợc tính theo công thức R = P P F F ' trong đó F P = 0,96.5,4 = 5,184 m 2 là diện tích phần đối của bánh lái F P = 19,44 m 2 là diện tích của toàn bộ bánh lái R = 44,19 184,5 = 0,27 > 0,25 Vậy vị trí đặt trục tối u là a = 0,25.3,6 a = 0,9 m 7.Xây dựng tuyến hình prôfin lý thuyết Toạ độ thực của prôfin tính theo công thức 100 bx x = 100 . max ty y = Tra bảng 1-9 tr 24 sổ tay thiết bị tàu thuỷ ta lập bảng toạ độ prôfin x (%) y (%) x(mm) y(mm ) x (%) y (%) x(mm) y(mm) 0 0 0.00 0.00 17.5 46.3 630.00 195.85 0.25 7.2 9.00 30.46 20 47.78 720.00 202.11 0.5 10.28 18.00 43.48 25 49.5 900.00 209.39 0.75 12.45 27.00 52.66 30 50 1080.00 211.50 1 14.1 36.00 59.64 40 48.35 1440.00 204.52 GVHD : Nguyễn Văn Võ Sinh viên : Nguyễn Đăng Cơng Lớp : VTT - 41 - ĐH2 [...]... 4175.72 2078.43 T k t quả ta vẽ đồ thị lực và mômen thủy động t c dụng lên bánh lái So sánh 2 trờng hợp t u chạy tiến và chạy lùi ta có k t luận # Pnmax = 86314 kG t i P = 27 độ # Mmax = 14562 kGm t i P = 27 độ VI.K t cấu của bánh lái 1.V t liệu chế t o bánh lái * Chọn v t liệu chế t o là thép CT 3C có ch = 2400 kG/cm2 * V t liệu chế t o trục là phôi rèn bằng thép hợp kim thấp nhóm 8 theo ĐKLX có ch... 4.44 V.Lực và mômen thủy động t c dụng lên bánh lái 1 .T u chạy tiến Vận t c dòng nớc chảy đến bánh lái vep = 0,515vS(1-r) ,m/s Trong đó vS = 13 ,hl/h là là vận t c khai thác của t u r là giá trị trung bình của hệ số dòng theo t i vị trí đ t bánh lái r = 0,80 với 0 là giá trị trung bình của hệ số dòng theo t i vị trí đĩa chong chóng Theo Papmiel,với t u biển ta có 0 = 0,165 x x 3 V DB trong đó x = 1 là... VTT - 41 - ĐH2 - thi t kế môn học môn thi t bị t u Trang :19 Chiều dày t n m t trên và t n m t dới Đợc lấy không nhỏ hơn 1,20 = 1,2.14 = 16,8 mm Chọn chiều dày t n m t trên và dới t = d = 18 mm Trên t m t n m t trên và m t dới có kho t lỗ để thử áp lực,sau đó đợc làm kín bằng v t đồng có đờng kính 50 mm,phía ngoài đợc hàn t m ốp có đờng kính 100 mm Chiều dày t n bao vùng thay thế cho trục lái. .. = 7608 kG VII.K t cấu trục lái T i trọng t c dụng lên trục lái gồm có # áp lực thuỷ động Pn của nớc t c dụng vuông góc gây uốn trục # Mômen thuỷ động M gây xoắn trục # Lực t c dụng lên đầu sectơ lái PC = MC/RC với RC là bán kính sectơ lái # Trọng lợng bánh lái Gm và trọng lợng bản thân của trục lái 1 .T nh toán lần gần đúng thứ nh t Ta giả thi t PC = 0 và ta áp dụng nguyên lý độc lập t c dụng GVHD :... 3 ti t diện nguy hiểm # Ti t diện 1-1 là ti t diện mà g t ki lái liên k t với trục lái # Ti t diện 2-2 là ti t diện ổ trên trục lái GVHD : Nguyễn Văn Võ Sinh viên : Nguyễn Đăng Cơng Lớp : VTT - 41 - ĐH2 - thi t kế môn học môn thi t bị t u l' = 0,2 m 1 1 2 l'3 = 0,4 m 2 1 l1 = 6,5 m l2 = 1,9 m Trang :30 3 l 3 = 0,65 m # Ti t diện 3-3 là là nới lắp vành chặn 2 nửa để đỡ toàn bộ trọng lợng của bánh. .. thi t kế môn học môn thi t bị t u Trang :21 Mô men quán t nh I = 331160,12 cm4 Mômen chống uốn W = I/Zmax = 331160,12/23 = 14398 cm3 Mômen chống uốn cho phép [W] = Mtt/[] = 113437.102/800 = 14179 cm3 Vậy bánh lái đủ bền 6.Khối lợng & toạ độ trọng t m bánh lái Ta t nh đợc toạ độ trọng t m của profin bánh lái, cách mép trớc bánh lái m t khoảng là 155 cm Diện t ch prôfin bánh lái S = 10333 cm2 Việc t nh... Đăng Cơng Lớp : VTT - 41 - ĐH2 - thi t kế môn học môn thi t bị t u Trang :22 Chú ý: Hệ số 0,9 là hệ số kể đến việc chiếm diện t ch của lỗ kho t trên vách ngang và vách đứng T bảng trên ta có khoảng cách t trọng t m bánh lái đến mép trớc V x V i xG = i i 145177635 = 969157,5 = 150 cm Khoảng cách t trọng t m bánh lái t i trục lái r = xG-90 = 60 cm r = 60 cm Khối lợng bánh lái G = Vi = 7850.0,9692... là T1 và T2 .Chúng phải thoả mãn hệ phơng trình 4T1 b1+ 2T2 b2 = M T1 /b1 = T2 /b2 Thay số vào ta có T1 = 6434 kG T2 = 5362 kG Ta x t bulông ghép có khe hở Lực xi t cần thi t của bulông kT2 N2 = f Trong đó k = 2 là hệ số an toàn f = 0,2 là hệ số ma s t Thay số vào ta có N2 = 53620 kG GVHD : Nguyễn Văn Võ Sinh viên : Nguyễn Đăng Cơng Lớp : VTT - 41 - ĐH2 - thi t kế môn học môn thi t bị t u Trang :34... môn học môn thi t bị t u Trang :13 kB phụ thuộc vào B/2 và đợc tra đồ thị với B là hệ số t i của chong chóng T 1 2 D B v A 4 B = 2 2 trong đó TE T = 1 t là lực đẩy của chong chóng TE = R/x = 19368 kG là lực đẩy có ích của chong chóng t là hệ số lực h t đợc t nh bằng công thức t = K0 trong đó K = 0,5 ~ 0,7 cho t u có bánh lái dạng tho t nớc Chọn t = 0,7 t = 0,7.0,301 = 0,211 19368 T = 1 0,211 = 24548... : VTT - 41 - ĐH2 - thi t kế môn học môn thi t bị t u Trang :23 1.1.Trục lái dới t c dụng của Pn và M Ta coi bánh lái và trục lái nh 1 dầm t a trên các đế cứng.Phản lực t i các đế là Ri.Độ cứng của bánh lái là EI1 ,của trục là EI2.Ta giả thi t là R'0 a1 = 3 m b1 = 3,5 m L1 = 6,5 m L2 = 1,9 m L3 = 0,65 m M R'' 0 a1 P n R' 1 MG R' 2 M' 1 R'' 1 R'' 2 b1 L1 L2 M = 139430 kGm L3 M' = 81705 kGm 1 T c