Tải bản đầy đủ

ĐAMH ĐẠO LƯU ĐỊNH HƯỚNG XOAY LÊ TUẤN VŨ VT14

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA KỸ THUẬT TÀU THỦY

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
THIẾT KẾ ĐẠO LƯU ĐỊNH HƯỚNG XOAY

Giảng viên hướng dẫn:
Sinh viên thực hiện:
Lớp:
MSSV:

ThS ĐẶNG QUỐC TOÀN
LÊ TUẤN VŨ
VT14
1451070133

Tp. Hồ Chí Minh tháng 1 năm 2018



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


ĐAMH: THIẾT BỊ TÀU

GVHD: Th.S ĐẶNG QUỐC TOÀN

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU .................................................................................................................................. 3
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ TÀU DỊCH VỤ DẦU KHÍ, ĐẠO LƯU ĐỊNH HƯỚNG
XOAY VÀ THÔNG SỐ TÀU THIẾT KẾ ..................................................................................... 4
1.1

GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TÀU DỊCH VỤ DẦU KHÍ ................................................. 4



1.1.1

Lịch sử về tàu dịch vụ dầu khí. .............................................................................. 4

1.1.2

Nhiệm vụ của các loại tàu ....................................................................................... 5

1.2

GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ LÁI TÀU THỦY ........................................................... 5

1.2.1

Bánh lái tàu thủy ..................................................................................................... 6

1.2.2

Ống đạo lưu quay .................................................................................................... 6

1.2.3

Chân vịt lái. .............................................................................................................. 6

1.3

Giới thiệu về đạo lưu định hướng xoay tàu thủy............................................................ 6

1.3.1

Lịch sử ra đời của đạo lưu ...................................................................................... 6

1.3.2

Các thông số cơ bản ................................................................................................ 7

1.3.3

Các loại ống cơ bản ................................................................................................. 8

1.3.4

Lý thuyết tạo lực đẩy bổ sung ................................................................................ 8

1.3.5

Ưu điểm và nhược điểm của thiết bị. ..................................................................... 8

1.3.6

Đạo lưu định hướng xoay ....................................................................................... 8

1.4

Thông số tàu thiết kế......................................................................................................... 9

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐẠO LƯU ĐỊNH HƯỚNG XOAY .......................... 10
2.1

Tính sức cản tàu và tính toán sơ bộ chân vịt. ................................................................ 10

2.1.1

Tính toán và xác định các thông số hỗ trợ quá trình thiết kế: ........................... 10

2.1.2

Tính toán sức cản tàu theo phương pháp Taylor: ............................................... 10

2.1.3

Tính chọn máy cho tàu dựa vào đồ thị Taylor..................................................... 11

2.2

TÍNH TOÁN SƠ BỘ ĐẠO LƯU .................................................................................... 15

2.2.1

Đường kính trong nhỏ nhất của Đạo lưu: ............................................................ 15

2.2.2

Chiều dài tương đối của Đạo lưu: ......................................................................... 15

2.2.3

Chiều dài của Đạo lưu: .......................................................................................... 16

2.2.4

Hệ số giãn của Đạo lưu: ......................................................................................... 16

2.2.5

Đường kính cửa ra của Đạo lưu:........................................................................... 16

2.2.6

Hệ số thắt của Đạo lưu:.......................................................................................... 16

2.2.7

Đường kính cửa vào của Đạo lưu: ........................................................................ 16

2.2.8

Bán kính lượn phần mũi, đuôi Đạo lưu:............................................................... 17

2.2.9

Vị trí đặt trục của Đạo lưu: ................................................................................... 17

2.2.10

Chiều dày tương đối của Đạo lưu: ........................................................................ 17

2.2.11

Kích thước cánh giữ hướng:.................................................................................. 17

2.2.12

Hệ số cân bằng của Đạo lưu: ................................................................................. 18

2.2.13

Tọa độ profil Đạo lưu:............................................................................................ 18

SVTH: LÊ TUẤN VŨ

MSSV: 1451070133

Page: 1


ĐAMH: THIẾT BỊ TÀU

GVHD: Th.S ĐẶNG QUỐC TOÀN

CHƯƠNG III: ĐẶC TÍNH THỦY ĐỘNG CỦA ĐẠO LƯU ..................................................... 20
3.1

Tính cho tàu chạy tiến .................................................................................................... 20

3.1.1

Xác định hệ số tải và hệ số tốc độ kích thích của chân vịt trong ống Đạo lưu: . 20

3.1.2
Xác định lực thủy động và momen thủy động trên hệ Đạo lưu – Cánh giữ
hướng: ..................................................................................................................................... 20
CHƯƠNG 4: KẾT CẤU ĐẠO LƯU VÀ CÁNH GIỮ HƯỚNG ................................................ 25
4.1

Kết cấu Đạo lưu ............................................................................................................... 25

4.1.1

Khoảng cách giữa các xương gia cường .............................................................. 25

4.1.2

Chiều dày tôn bao trong: ...................................................................................... 25

4.1.3

Chiều dày phần tôn bao ngoài .............................................................................. 25

4.1.4

Chiều dày xương gia cường:................................................................................. 25

4.1.5

Kiểm tra ứng suất tại các mặt cắt nguy hiểm: .................................................... 25

4.2

Kết cấu của cánh giữ hướng........................................................................................... 27

4.2.1

Khoảng cách giữa các xương gia cường. ............................................................. 27

4.2.2

Số tấm gia cường. .................................................................................................. 27

4.2.3

Chiều dày tôn bao cánh giữ hướng:..................................................................... 27

4.2.4

Chiều dày của xương cánh giữ hướng ................................................................. 28

TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................................. 29

SVTH: LÊ TUẤN VŨ

MSSV: 1451070133

Page: 2


ĐAMH: THIẾT BỊ TÀU

GVHD: Th.S ĐẶNG QUỐC TOÀN

LỜI NÓI ĐẦU
Tàu thủy là một công 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: vỏ, ngăn cách giữa môi trường nước và khô của tàu, cộng vào đó vỏ tàu được
gia cường dọc và ngang đảm bảo cho tàu nổi trên mặt nước và làm việc an toàn trong
các diều kiện khai thác.
Và để tàu có thể di chuyển tiến lùi, quay trái, quay phải thì vai trò của thiết bị đẩy
rất quan trọng. Trong số các thiết bị đẩy đó thì chân vịt trong ống đạo lưu xoay đóng
một vài trò to lớn, loại thiết bị đẩy này không chỉ tăng hiệu suất đẩy của chân vịt thông
thường lên 20% tới 30% mà nó còn có thể thay thế bánh lái trong một số trường hợp
nhất định.
Với lý do trên mà chân vịt trong ống đạo lưu nói chung cũng như bộ môn thiết bị
tàu thủy nói riêng là một bộ môn nền tảng hết sức quang trọng. Bên cạnh đó "ĐAMH
thiết bị tàu thủy" là một công cụ phụ trợ cần thiết, nhằm giúp chúng ta cũng cố kiến
thức cũng như làm quen với một trong những công việc quang trọng của người kĩ sư
khi ra làm việc thực tế.
Nhận thức được tầm quan trọng của môn học nên bản thân chung em đã cố gắng
học tập và nghiêng cứu một cách nghiêm túc dưới sự hướng dẫn nhiệt tình của các
thầy, và kết quả là em đã hoàn thành xong đồ án đúng thời gian cho phép. Vì đây là
đề tài mới 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 quý báu của các thầy cô để bài làm
trở nên tốt hơn.
Và cuối cùng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo bộ môn cũng như các thầy khác
trong khoa đã hướng dẫn em trong thời gian làm đồ án để chúng em hoàn thành đồ
án một cách tốt nhất.

SINH VIÊN THỰC HIỆN
LÊ TUẤN VŨ

SVTH: LÊ TUẤN VŨ

MSSV: 1451070133

Page: 3


ĐAMH: THIẾT BỊ TÀU

GVHD: Th.S ĐẶNG QUỐC TOÀN

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ TÀU DỊCH VỤ DẦU KHÍ, ĐẠO
LƯU ĐỊNH HƯỚNG XOAY VÀ THÔNG SỐ TÀU THIẾT KẾ
1.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ TÀU DỊCH VỤ DẦU KHÍ
1.1.1 Lịch sử về tàu dịch vụ dầu khí.
Cuối thế kỷ 20, ngành khai thác và sản xuất dầu khí ngoài khơi đã trở thành một trong
những hoạt động kinh tế mũi nhọn của thế giới. Những mỏ dầu trong đất liền đã gần
trở nên cạn kiệt, nên mối quan tâm đã chuyển sang việc thăm dò, phát hiện nguồn tài
nguyên dầu khí dưới đáy biển. Bằng việc tạo giếng khoan thăm dò, và những cuộc
khảo sát địa chấn với mật độ ngày càng tăng lên, vị trí có trữ lương dầu khí nằm bên
dưới thềm lục địa đang được đánh dấu trên bản đồ và có xu hướng tiến dần ra những
khu vực có độ sâu lớn và khó xâm nhập hơn.
Để khai thác được những nguồn tài nguyên này, cả một nghành công nghiệp đồ
sộ đã được phát triển, sử dụng các giàn khoan nổi, tàu thuyền và các giàn sản xuất cố
định hoặc neo đậu trên biển. Những công trình nổi này đòi hỏi những loại hình hoạt
động hỗ trợ khác nhau và để cung cấp sự trợ giúp cần thiết này, người ta đã cho ra
đời nhiều chủng loại tàu qua nhiều năm.
Thông thường, các loại tàu hỗ trợ xa bờ được vân hành bởi các chủ tàu, họ hoặc
những công ty chuyên trách sở hữu và vận hành các loại tàu này hoặc là những công
ty kết hợp vận hành hỗ trợ xa bờ với các hoạt động khác như là lai dắt và cứu hộ, sở
hữu tàu theo công ước, hay các hoạt động công nghiệp và thương mại khác. Ngành
khai thác và sản xuất dầu khí ngoài khơi do một số tổ chức nắm giữ. Những tổ chức
này có thể là các công ty dầu khí quốc doanh hoặc những tập đoàn gồm các công ty
dầu khí cùng với các bên liên quan, cho đến các công ty công nghiệp phụ trách việc
cung cấp một số dịch vụ nhất định cho dự án.
Những đòi hỏi từ phía các nhà khai thác và sản xuất đối với dịch vụ tàu hỗ trợ
được đáp ứng bởi những con tàu hiện có thông qua một số cơ chế khác nhau. Đó là
thị trường giao nhận trực tiếp rất phát triển, hoạt động như một phương thức thanh
toán bù trừ dành cho những hợp đồng ngắn hạn. Ví dụ như trường hợp, người điều
hành của một giàn khoan nửa chìm nửa nổi cần sử dụng dịch vụ tàu cung ứng kéo và
xử lý neo (AHTS) trong thời gian 3 tháng diễn ra hoạt động khoan để di chuyển giàn
khoan tới và rời khỏi vị trí khoan. Một số lượng tàu loại này hoạt động trên thị trường
giao nhận trực tiếp, được phân loại theo kích cỡ, sức chứa và công suất, với thời gian
thay đổi tùy theo khả năng của tàu và phương thức phục vụ và theo nhu cầu thị trường.
Đối với việc hỗ trợ dài hạn cho những công trình cố định người ta thuê những con
tàu bằng những hợp đồng kéo dài nhiều năm, thường cùng quyền lựa chọn gia hạn
hoặc kéo dài. Hợp đồng thuê tàu kiểu này có thể đủ chặt chẽ để bảo lãnh cho việc
đóng một hoặc nhiều con tàu hỗ trợ, mà các đặc tính của chúng được thiết kế phù hợp
với những nhu cầu của một giàn khoan hoặc mỏ cụ thể. Trong một số trường hợp tàu
hỗ trợ có thể giành toàn bộ thời gian hoạt động kinh tế của nó, về cơ bản, để thực hiện
một công việc.

SVTH: LÊ TUẤN VŨ

MSSV: 1451070133

Page: 4


ĐAMH: THIẾT BỊ TÀU

GVHD: Th.S ĐẶNG QUỐC TOÀN

1.1.2 Nhiệm vụ của các loại tàu
Nhiệm vụ chung của các loại tàu hỗ trợ xa bờ là hỗ trợ cho nghành khai thác và
sản xuất dầu khí ngoài khơi. Nhiệm vụ chung này có thể được chia thành nhiều nhiệm
vụ cụ thể. Một con tàu có thể được thiết kế để thực hiện một nhiệm vụ cụ thể đơn lẻ,
nhưng thông thường người ta thường thiết kế tàu để thực hiện kết hợp một số loại
nhiệm vụ. Khi phải giải quyết nhiều nhiệm vụ cùng lúc, thì chủ tàu phải đưa ra quyết
định để có được cán cân thăng bằng nhất giữa những yêu cầu đối nghịch nhau, và
người thiết kế tàu phải hiện thực hóa các nhiệm vụ đó vào trong con tàu, đáp ứng
được các yêu cầu về mặt vận hành và các bộ luật an toàn tương ứng.
Các loại tàu hỗ trợ xa bờ gồm:
Tàu dịch vụ dầu khí (Offshore Support Vessels) là các tàu trực tiếp tham gia
dịch vụ các giàn khoan thăm dò và khai thác dầu khí. Tàu dịch vụ dầu khí phục vụ
mục đích chung là đảm bảo an toàn cho người và công việc thăm dò, khai thác dầu
khí ngoài khơi. Những tàu cỡ lớn đảm bảo lắp ráp và bảo dưỡng giàn khoan, trang
thiết bị giàn, giếng... những tàu cỡ nhỏ hơn đảm bảo công tác cung ứng, dịch vụ các
giàn, đảm bảo chăm sóc y tế, sức khỏe người làm việc trên giàn ngoài khơi, đảm bảo
an toàn công việc lặn biển.
Những chức năng của đội tàu dịch vụ dầu khí bao gồm:
- Theo dõi động đất vùng biển có đặt các giàn khoan thăm dò và khai thác dầu khí.
- Chuyên chở các giàn di động từ xưởng sản xuất đến vị trí khai thác. Bố trí hệ thống
neo - buộc giàn tại vị trí đã định.
- Chuyên chở các giàn cố định từ bờ ra vị trí lắp đặt, định vị vị trí đặt giàn và hạ
giàn.
- Cung ứng dịch vụ cho giàn di động, giàn cố định những vật dụng, thiết vị cần thiết,
chuyên chở người làm việc đến giàn, chuyên chở thực phẩm, dự trữ đến giàn và
chở từ giàn những mẫu bùn, đất, dầu, vật thải.
Tàu cung ứng dịch vụ dầu khí ( Platform Supply Vessels - PSV): Tàu nhóm
này ra đời cùng công nghiệp khai thác dầu khí ngoài khơi. Tàu cung ứng dịch vụ cho
các giàn khoang trên biển. Đặc tính chung của tàu nhóm này là tính cơ động cao, khả
năng đi biển rất tốt, tính ổn định đảm bảo, độ bền kết cấu đảm bảo. Ngày nay nhóm
này mang tên gọi đồng nghĩa với PSV là OSV - Offshore Supply Vessels. Tàu nhóm
này cung ứng định kỳ cho giàn nhiên liệu, nước sinh hoạt cho người làm việc, lương
thực, thực phẩm, thiết bị và các loại chất lỏng phục vụ khoan.
Tàu hỗ trợ xa bờ đa năng (Anchor Handling Tug Supply Vessel - AHTS):
Trình bày rõ hơn ở mục 1.2 .
Tàu đa chức năng (Multifunctional Vessel): Tàu nhóm này thường được cải
tiến từ tàu thả neo (AHTS). Ngoài những công việc đã kể cho AHTS, tàu đã chức
năng còn giải quyết các công việc thuộc phần dưới nước của các giàn khoan như khảo
sát dưới nước và bảo dưỡng đường ống, thân giàn.
1.2 GIỚI THIỆU CÁC THIẾT BỊ LÁI TÀU THỦY
- Thiết bị lái tàu thủy đảm bảo cho tàu có tính ăn lái, có nghĩa là tàu có khả năng
quay vòng và tính ổn định hướng đi. Tàu phải đủ năng lực giữ hướng đi mà người
điều khiển đã định trong suốt hành trình, mặt khác có khả năng quay tàu sang trái,
SVTH: LÊ TUẤN VŨ

MSSV: 1451070133

Page: 5


ĐAMH: THIẾT BỊ TÀU

GVHD: Th.S ĐẶNG QUỐC TOÀN

phải thro yêu cầu của người điều khiển. Những thiết bị đảm bảo tính ăn lái làm
việc trên cùng một nguyên tắc: Tạo lực ngang tác động lên tàu, bắt tàu quay theo
ý muốn điều khiển. Các thiết bị thông dụng của thiết bị lái thường dùng trên tàu
bao gồm:
o Bánh lái tàu (Rudder)
o Ống đạo lưu quay (Ducted propeller)
o Chân vịt lái (Thruster)
1.2.1 Bánh lái tàu thủy
- Bánh lái tàu thủy có dạng tấm phẳng hoặc dạng tấm dang cánh, mặt cắt ngang là
biên dạng giống cánh máy bay, đặt sau tàu trong vùng chịu tác động dòng chảy sau
chân vịt tàu thủy. Dưới tác động dòng chảy đang đề cập, trên bánh lái bị bẻ sang
phải hoặc sang trái xuất hiện lực thủy động vuông góc với mặt bánh lái. Bánh lái
được chia ra làm nhiều loại, cụ thể như sau:
o Bánh lái cân bằng (Balanced rudder)
o Bánh lái không cân bằng (Umbalanced rudder)
o Bánh lái nửa cân bằng (Semibalanced)
1.2.2 Ống đạo lưu quay
- Trên những tàu mớn nước hạn chế hoạt động trong sông, ven biển hoặc trên những
tàu thuộc đội tàu kỹ thuật hệ thống ống Đạo lưu – chân vịt quay cùng bánh lái ổn
định dòng được dùng vào vị trí mà chân vịt và bánh lái vẫn chiếm chỗ trên tàu
thường gặp. Ống đạo lưu quay có dạng gần giống ống trụ, chiều dày ống không
đều chứa trong lòng chân vịt đồng tâm với nó. Đầu cánh chân vịt rất gần với thành
bên trong ống, khe hở giữa chúng vào khoảng 0,5% đường kính chân vịt song ít
khi lớn hơn 10 mm.
- Bánh lái ổn định dòng, có khi còn được gọi theo tiếng nước ngoài là stabilizator,
hay là cánh ổn định dòng có hình dạng tương tự như bánh lái tàu thủy.
1.2.3 Chân vịt lái.
- Chân vịt lái không làm nhiệm vụ đẩy tàu tiến hoặc lùi mà chỉ giúp vào việc quay
trở tàu thậm chí ở vận tốc tiến của tàu bằng 0, có tên gọi tạm dùng là chân vịt lái.
Thuật ngữ chuyên dùng bằng tiếng Anh gọi chung đây là “máy đẩy” Thruster.
- Chân vịt lái trong thực tế được sản xuất và sử dụng dưới 2 dạng: chân vịt đặt trong
hầm nằm ngang, và thường hầm này đặt trước tàu với số lượng từ 1 đến vài hầm.
Loại thứ 2 mang tên chân vịt lái góc phương vị, là chân vịt trong ống đạo lưu quay
360o, thường nằm dưới đáy tàu.
1.3 Giới thiệu về đạo lưu định hướng xoay tàu thủy.
1.3.1 Lịch sử ra đời của đạo lưu
- Trong những năm 1920 Bộ Giao Thông Vận Tải Đức chỉ thị cho chủ của các tàu kéo
trong kênh, rạch lớn phải gắn thêm thiết bị bảo vệ xung quanh chân vịt để làm giảm
sự rữa trôi và sói mòn đến các kênh rạch. Nhưng lạ thay là các tàu di chuyển nhanh
hơn và lực đẩy cung cấp nhiều hơn. Lúc bấy giờ Ludwing Kort người ở Hanover,
nước Đức bắt đầu thử nghiệm với hình dạng và kích thước của thiết bị bảo vệ chân
vịt. Kết quả là vào năm 1930 ông đã được Hòa Kỳ cấp bằng sáng chế cho các nghiên
SVTH: LÊ TUẤN VŨ

MSSV: 1451070133

Page: 6


ĐAMH: THIẾT BỊ TÀU

GVHD: Th.S ĐẶNG QUỐC TOÀN

cứu của ông, và tên ông được đặt cho các loại ống đạo lưu mà ngày nay ta vẫn thường
gọi là ống Kort.

1.3.2 Các thông số cơ bản
- Ống đạo lưu là một ống hình trụ, có mặt cắt ngang dạng hình vành khuyên và mặt
cắt dọc có dạng profil của cánh máy bay. Một số thông số hình học chính của ống
đạo lưu gồm:

o L:
Chiều dài ống, và chiều dài tương đối Ln được xác định theo công thức:
Ln = L/D.
o C:
Độ hở của đầu cánh chân vịt và mép trong ống, và độ hở tương đối Cn
được xác định theo công thức: Cn = C/D.
o t:
Chiều dày lớn nhất của thành ống, và chiều dày tương đối tn được xác
định theo công thức: tn = t/b.
Trong đó:
o D:
Đường kính chân vịt.
o b:
Chiều rộng profil.
o Cx = Ax/A: Tỉ lệ giữa diện tích miệng hút và diện tích mặt cắt ngang ống.
o Cy = Ay/A: Tỉ lệ giữa diện tích miệng xả và diện tích mặt cắt ngang ống.
Các hệ số trên thường nằm trong phạm vi sau:
Ln = 0,5 – 0,9
Cn = 0,005 – 0,1
tn = 0,11 – 0,14
Cx = 1,15 – 1,5 Cy = 1,0 – 1,5

SVTH: LÊ TUẤN VŨ

MSSV: 1451070133

Page: 7


ĐAMH: THIẾT BỊ TÀU

GVHD: Th.S ĐẶNG QUỐC TOÀN

1.3.3 Các loại ống cơ bản
- Có 2 loại ống đạo lưu chính là ống tăng tốc và ống giảm tốc:
o Với ống tăng tốc, thì vận tốc ra khỏi ống và hiệu suất chân vịt tăng đáng kể. Loại
ống này thường dùng cho chân vịt chạy nặng tải hoặc chân vịt có đường kính giới
hạn. Ống này còn được gọi dưới cái tên “Kort nozzle”.
o Với loại ống thứ hai, tốc độ dòng ra khỏi ống giảm đi so với dòng vào ống, chính
vì thế áp suất tăng nhờ đó mà giảm được quá trình sâm thực chân vịt. Với tên gọi
là “thiết bị đẩy phản lực” loại ống này thường được kết hợp với chân vịt cánh cố
định.
o Viện nghiên cứu Hàng Hải Hà Lan đã đã đưa ra hàng loạt mô hình của hệ thống
ống chân vịt làm việc có hiệu quả. Một số dạng profil dạng cánh máy bay của
NACA được đưa vào thử nghiệm và cải tiến thành công như NACA 4415 đã cho
ra những đặc trưng rất tốt.
o Một trong những dạng ống được sử dụng rộng rãi nhất do có những ưu điểm cải
tiến nổi trội là ống 19A và ống 37. Hai loại ống này có mép đẫn dạng bo tròn nên
đễ dàng cho chế tạo và nâng cao hiệu suất lực đẩy khi chạy. Ban đầu, chân vịt nhóm
B Wageningen được sử dụng rộng rãi, về sau chân vịt nhóm Kaplan với đầu cánh
rộng cũng được đưa vào sử dụng.
1.3.4 Lý thuyết tạo lực đẩy bổ sung
- Với ống tăng tốc, vận tốc dòng chày phía trong ống tăng dẫn đến áp lực giảm. Điều
đó làm giảm lực đẩy và momen xoắn của chân vịt. Đồng tời do chênh lệch áp suất
nên bề mặt trong của cánh suất hiện một lực hướng vào trong ống, lực này được
phân tích thành hai thành phần lực đẩy bổ sung hướng về phía trước và lực hướng
tâm. Do thành phần lực đẩy bổ sung lớn hơn tổng thành phần lực cản và phần giảm
lực đẩy chân vịt nên hiệu suất chung của chân vit tăng lên trong khi đó tiêu hao
nhiên liệu lại giảm xuống.
- Tốc độ tăng dẫn đến lực cản tăng, tới lúc nào đó lực cản lớn hơn lực đẩy bổ sung.
Do vậy tàu thông thường không trang bị thiết bị này. Với tàu kéo, tàu chạy với tốc
độ thấp và chân vịt làm việc trong môi trường nặng tải khi kéo do vậy ống đạo lưu
loại này thường được trang bị cho tàu và hiệu suất lực đẩy có thể tăng tới 30%.
- Với ống giảm tốc, loại này ngược với loại trên về phân tích lực và thường được sử
dụng cho tàu cao tốc do hoạt động theo nguyên lý phản lực. Các tàu muốn giảm tiếng
ồn và tăng vận tốc như tàu chiến thường dùng loại ống này.
1.3.5 Ưu điểm và nhược điểm của thiết bị.
- Ống Kort hay chân vịt trong ống đạo lưu có thể tạo ra hiệu suất đẩy cao hơn so với
chân vịt thông thường khi tàu hoạt động ở vận tốc nhỏ, và so với cùng một đơn vị diện
tích cánh chân vịt thì lực đẩy tao ra lớn hơn so với chân vịt không có ống đạo lưu. Các
loại tàu kéo đẩy, tàu cá, tàu khách là những loại áp dụng nhiều nhất thiết bị này bởi vì
nó cho hiệu quả rỏ nét về kinh tế. Một trong những ưu điêm nữa của thiết bị là tăng
tính ăn lái và giảm quá trình hút (nạo vét) đáy khi tàu hoạt động ở những vùng nước
cạn.
1.3.6 Đạo lưu định hướng xoay
- Thiết bị em thiết kế là đạo lưu định hướng xoay, tên tiếng anh là Azimuthing thruster,
thiết bị này có nhiều ưu điểm hơn so với đạo lưu thông thường do có tính cơ động
SVTH: LÊ TUẤN VŨ

MSSV: 1451070133

Page: 8


ĐAMH: THIẾT BỊ TÀU

GVHD: Th.S ĐẶNG QUỐC TOÀN

cao, tính ăn lái cho tàu tốt… Ngoài ra, thiết kế đạo lưu định hướng xoay để tránh việc
lắp thêm bánh lái cho tàu thủy khi thiết kế đạo lưu cố định.

1.4 Thông số tàu thiết kế.
- Đề tài thiết kế: Thiết kế “Đạo lưu định hướng xoay cho tàu dịch vụ dầu khí”
- Thông số cơ bản của tàu:
Chiều dài:
L
=
95
m
Chiều rộng:
B
=
15
m
Chiều cao:
D
=
6
m
Chiều chìm:
d
=
4,4
m
Vận tốc:
Vs
=
15
HL/h
Vùng hoạt động
Hạn chế I.

SVTH: LÊ TUẤN VŨ

MSSV: 1451070133

Page: 9


ĐAMH: THIẾT BỊ TÀU

GVHD: Th.S ĐẶNG QUỐC TOÀN

CHƯƠNG II: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ĐẠO LƯU ĐỊNH HƯỚNG XOAY
2.1
Tính sức cản tàu và tính toán sơ bộ chân vịt.
2.1.1 Tính toán và xác định các thông số hỗ trợ quá trình thiết kế:
a. Các hệ số Froude, hệ số Reynolds
-

v
7,717

 0,2528
gL
9,81  95
v  L 7,717  95
Hệ số Reynolds Rn 

 8,169  10 4

897400

Hệ số Froude:

Fn =

b. Hệ số béo thể tích:
CB = 1,05 – 1,4Fn ± 0,06
(Theo công thức 9.65 trang 175 sách Lý thuyết thiết kế tàu thủy)
Từ đó ta có:
CB = 0,64 – 0,76.
Vậy chọn
CB = 0,70
c. Hệ số béo sườn giữa:
CM = 1,014  CB1 / 12  0,004
(Theo công thức 6.19 trang 114 sách Lý thuyết thiết kế tàu thủy)
Từ đó ta có:
CM = 0,98 – 0,988
Vậy chọn:
CM = 0,984
d. Hệ số béo đường nước thiết kế:
CW = 0,98  CB1 / 2  0,06
(Theo công thức 6.28 trang 116 sách Lý thuyết thiết kế tàu thủy)
Từ đó ta có:
CW = 0,76 – 0,88
Vậy chon:
CW = 0,82
e. Hệ số béo lăng trụ:
CP 

CB
0,7

 0,711
CM 0,984

f. Mật độ nước biển:   101,6621kgs 2 / m 4 
Ở nhiệt độ 25oC
  0,8974  106 m2 / s 
g. Hệ số nhớt
Ở nhiệt độ 25oC
h. Diện tích mặt ướt vỏ tàu theo công thức Mumford:
S  1,7d  B L  1708,1 m 2
i. Lượng chiếm nước:
    V    CB  L  B  d  4498,725T
j. Vận tốc tàu:
Vs = 15 HL/h  v = 7,717 m/s
2.1.2 Tính toán sức cản tàu theo phương pháp Taylor:
- Phạm vi ứng 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:
CP = 0,711 ;
L/B = 6,33;
B/d = 3,409
0,075

-

Hệ số ma sát: C F 

-

Sứa cản toàn phần: RT = RF + Rr

-

Công có ích để kéo tàu: EPS 

SVTH: LÊ TUẤN VŨ

log10 Rn  22
RT  v
75

vm / s 

MSSV: 1451070133

Page: 10


ĐAMH: THIẾT BỊ TÀU

-

GVHD: Th.S ĐẶNG QUỐC TOÀN

Với vận tốc tàu là:
Lực cản tàu:

Vs = 15 HL/h
R = 23406 KG

2.1.3 Tính chọn máy cho tàu dựa vào đồ thị Taylor
2.1.3.1 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 số cánh: z = 4

-

Hệ số dòng theo (theo Taylor):
w = 0,5CB – 0,05 = 0,5.0,7 – 0,05 =0,3

-

Hệ số lực hút:
t= k.w = 0,7.0,3 =0,21
SVTH: LÊ TUẤN VŨ

MSSV: 1451070133

Page: 11


ĐAMH: THIẾT BỊ TÀU

-

GVHD: Th.S ĐẶNG QUỐC TOÀN

Xác định đường kính chân vịt lớn nhất:
Dmax = 0,75.d =0,75.4,4 =3,3 m

-

Xác định độ chìm trục chân vịt:
HS = d- (DMax /2) – 0,04DMax – 0,2 =2,418 m

-

Nhiệt độ nước biển vùng hoạt động: T = 25oC

-

Tỉ lệ chọn mặt đĩa: θ = 0,55

-

Vận tốc v= 15 HL/h = 7,717 m/s

-

Lực cản tàu R: từ đồ thị sức cản với v = 15 HL/h ta có :
R = 23418.93 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

75.N o
R

Kg
1  t v.(1  t )

Lực đẩy cần thiết của chân vịt:
T

R
23418,93

 29644.2 KG
1 t
1  0,21

Ta có: 1funt = 0,4563 KG  T = 65353,2 funt
Công suất kéo:
No 

-

R  v 23418,93  7,717

 2409,55 ML
75
75

Tốc độ tịnh tiến của chân vịt:
v p  v  (1  w)  12  (1  0.3)  10,5 HL/h => v p  5,412 m/s
1  t 1  0,21

 1,129
1  w 1  0.3

-

Tính hiệu suất thân tàu: nk 

-

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
2.1.3.2 Công suất đẩy tàu:
N T' 

T  vp

327,3



65353,2  10,5
 2096,57 HP
327,3

Trong đó:
o T: Lực đẩy chân vịt (funt) với 1funt = 0,4536 KG
SVTH: LÊ TUẤN VŨ

MSSV: 1451070133

Page: 12


ĐAMH: THIẾT BỊ TÀU

GVHD: Th.S ĐẶNG QUỐC TOÀN

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 2096,57  1000
NT 

 2045,44 HP
1025
1025

Theo Catalogue Marine Engine – IMO Tier II and Tier III Programme 2015 chọn
máy có các thông số như sau:
-

Type:
SVTH: LÊ TUẤN VŨ

S30ME-B9/-GI5
MSSV: 1451070133

Page: 13


ĐAMH: THIẾT BỊ TÀU

GVHD: Th.S ĐẶNG QUỐC TOÀN

-

Công suất:

3200 kW

BHP = 4350,79 PS

-

Số vòng quay đầu ra:

300 vòng/phút

2.1.3.3 Tính toán Chân Vịt theo Taylor
-

Vận tốc thiết kế:

Vs = 15 HL/h

-

Sức cản:

R = 23418.93 KG

-

Công suất truyền đến trục chân vịt:
PD = Cmt.ƞt.ƞh.BHP = 0,9.0,96.0,97.4350,79 = 3646 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 = 4350,79 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 + 1025.2,418 = 12808,45 (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: 14


ĐAMH: THIẾT BỊ TÀU

GVHD: Th.S ĐẶNG QUỐC TOÀN

Te  R 22633  23418,93

 3% Thỏa mãn.
R
23418,93

-

Ta có: %Te 

-

Như vậy đường kính sơ bộ chân vịt ta chọn là D = 2,84 m.
2.2

-

TÍNH TOÁN SƠ BỘ ĐẠO LƯU

Ống đạo lưu được chọn ở đây là ống 19A, với các thông số hình học được xác định
như sau:
2.2.1 Đường kính trong nhỏ nhất của Đạo lưu:

-

Dt = Dcv + 2C = 2,8684 m
Trong đó:

-

-

o Dt
: Đường kính đạo lưu
o Dcv
: Đường kính chân vịt
o C
: Khe hở giữa đạo lưu và cánh chân vịt, được tính theo
công thức sau: C = 0,005.Dcv
Đường kính trong nhỏ nhất của Đạo lưu phải thỏa mãn điều kiện sau:
Dt  1,02Dcv  1,02  2,84  2,8968 m
(Theo công thức 1 – 12 Sổ tay thiết bị tàu thủy tập 1).
Vậy Dt = 2,8684 m thỏa mãn điều kiện bài toán.
2.2.2 Chiều dài tương đối của Đạo lưu:

SVTH: LÊ TUẤN VŨ

MSSV: 1451070133

Page: 15


ĐAMH: THIẾT BỊ TÀU

-

Theo công thức 1 – 13 Sổ tay thiết bị tàu thủy tập 1 thì chiều dài tương đối của Đạo
lưu được tính như sau: l 

-

GVHD: Th.S ĐẶNG QUỐC TOÀN

l đl
trong đó: lđl là chiều dài Đạo lưu.
Dt

Chiều dài tương đối của Đạo lưu nằm trong khoảng l  0,55  0,95 thì người ta nhận
thấy rằng chất lượng hàng hải của tàu nhận được lớn nhất.
Theo Sổ tay thiết bị tàu thủy tập 1 trang 17, để chất lượng đẩy của chân vịt tốt nhất
ta chọn: l  0,8
2.2.3 Chiều dài của Đạo lưu:
l đl
 l đl  l  Dt
Dt

-

Từ công thức l 

-

Với l  0,8 ta có: lđl  0,8  2,8684  2,295 m
2.2.4 Hệ số giãn của Đạo lưu:

-

Theo sổ tay thiết bị tàu thủy tập 1 trang 17, công thức 1 – 14 ta có

-

Hệ số giãn của đạo lưu:  

Dr2
: Diện tích cửa ra của đạo lưu (mm2)
4
Dt2
A

o t
: Diện tích mặt cắt của đạo lưu tại mặt phẳng chân vịt (mm2)
4
o Dr
: Đường kính cửa ra của Đạo lưu (mm)
Thông thường   1,10  1,15 . Thực nghiệm trên mô hình cho thấy Đạo lưu có hiệu
quả nhất khi β = 1,15. Tuy nhiên trong thực tế, vì độ nhám của bề mặt đạo lưu lớn
hơn của mẫu nên thường lấy β = 1,12.

o

-

Ar Dr2

trong đó:
At Dt2

Ar 

2.2.5 Đường kính cửa ra của Đạo lưu:
-

Dựa trên công thức hệ số giãn của Đạo lưu ta có:
Dr2
  2  Dr  Dt    2,8684  1,12  3,036 m
Dt

2.2.6 Hệ số thắt của Đạo lưu:
-

Theo sổ tay thiết bị tàu thủy tập 1 trang 17, công thức 1 – 15 ta có

-

Hệ số thắt của Đạo lưu:  th 
o

-

Av 

Dv2
4

Av Dv2

trong đó:
At Dt2

: Diện tích cửa vào của Đạo lưu (mm2)

o Dv
: Đường kính cửa vào của Đạo lưu (mm)
Trị số tối ưu của αth là:  th  1,2  1,5 , αth quá lớn thì chất lượng lái của tàu xấu đi,
đặc biệt khi chạy lùi. Nên lấy  th  1,3  1,35 , trị số nhỏ ứng với công suất động cơ
lớn. Ta chọn αth = 1,35
2.2.7 Đường kính cửa vào của Đạo lưu:
SVTH: LÊ TUẤN VŨ

MSSV: 1451070133

Page: 16


ĐAMH: THIẾT BỊ TÀU

-

GVHD: Th.S ĐẶNG QUỐC TOÀN

Dựa trên công thức hệ số thắt của Đạo lưu ta có:
Dv2
 th  2  Dv  Dt   th  2,8684  1,35  3,333 m
Dt

2.2.8 Bán kính lượn phần mũi, đuôi Đạo lưu:
-

Bán kính lượn phần mũi đạo lưu Rin và bán kính lượn phần đuôi Đạo lưu Rout được
tính theo các công thức sau: (Theo công thức 1-28 Sổ tay thiết bị tàu thủy)
Rin  0,03Rt  0,03 

Dt
2,8684
 0,03 
 0,043 m = 43mm
2
2

Rout  0,015Rt  0,015 

Dt
2,8684
 0,015 
 0,022 m = 22mm
2
2

2.2.9 Vị trí đặt trục của Đạo lưu:
-

Ta lựa chọn vị trí đặt trục của Đạo lưu x theo khoảng cách tương đối từ vị trí đặt
trục của Đạo lưu tới cửa ra vào của Đạo lưu x : x 

-

x
ldl

Với Đạo lưu có cánh giữ hướng: x  0,43  0,44 thì momen thủy động trên trục Đạo
lưu khi tàu chạy tiến và chạy lùi xấp xỉ nhau. Vì thế ta chọn x  0,44
Do đó ta có: x  x  ldl  0,44  2,295  1,01m = 1010 mm
2.2.10 Chiều dày tương đối của Đạo lưu:

-

Chiều dày tương đối của Đạo lưu thay đổi trong giới hạn rộng. Để đảm bảo độ bền
cho Đạo lưu ta thường lấy:   0,12  0,13 . Vậy ta chọn   0,125
2.2.11 Kích thước cánh giữ hướng:

-

Chiều cao cánh giữ hướng: hc  Dr  3036 mm
Chiều rộng cánh giữ hướng: bc  0,55  0,65lđl  bc  0,6lđl  bc  0,6  2,295  1,377 m

-

Độ dang cánh giữ hướng:  

-

Chiều dày tương đối của profil cánh giữ hướng: t  15%
Mà: t 

-

hc 3036

 2,205
bc 1377

t max
 0,15  t max  t  bc  0,15  1377  206,55mm
bc

Khoảng cách từ mép trước cánh giữ hướng đến trục quay của Đạo lưu:
a

a
 0,06  0,12  Dcv  0,06  0,12  2,84  0,1704  0,3408
lđl

 a  a  lđl  0,1704  0,3408  2,295  0,391  0,782  a  0,6m  600mm

-

Bảng tỉ lệ phần trăm profil cánh giữ hướng: Trong đó lc = bc

SVTH: LÊ TUẤN VŨ

MSSV: 1451070133

Page: 17


ĐAMH: THIẾT BỊ TÀU

-

GVHD: Th.S ĐẶNG QUỐC TOÀN

Bảng kích thước profil cánh giữ hướng: Trong đó lc = bc

2.2.12 Hệ số cân bằng của Đạo lưu:
-

Hệ số cân bằng của Đạo lưu k  0,43  0,44 . Ta chọn k = 0,44
2.2.13 Tọa độ profil Đạo lưu:

-

-

-

Sau khi tính toán ta có các thông số cơ bản như sau:
o Chiều dài Đạo lưu:
o Đường kính trong nhỏ nhất của Đạo lưu:
o Đường kính cửa ra của Đạo lưu:
o Đường kính cửa vào của Đạo lưu:
o Vị trí đặt trục của hệ thống:
o Bán kính lượn phần mũi Đạo lưu:
o Bán kính lượn phần đuôi Đạo lưu:
Bảng tỉ lệ phần trăm profil Đạo lưu:
0
1,25
2,5
5
7,5
x / lđl %
8
y(in) / lđl (%) 18,25 14,68 12,8 10,87
20,72 21,07 20,8
y(out) / lđl (%)
30
40
50
60
70
x / lđl %
0,48
0,3
y(in) / lđl (%)
y(out) / lđl (%)
Bảng kích thước profil Đạo lưu:
xmm 
0
28,7
57,4
y (in)( mm ) 418,8 336,9 293,8
y (out )(mm)
475,5 483,6
xmm 
688,5 918,0 1147,5
y (in)( mm )
11
y (out )(mm)

SVTH: LÊ TUẤN VŨ

l đl  2295mm
Dt  2868,4mm
Dr  3036mm
Dv  3333mm
x  1010mm
Rin  43mm
Rout  22mm

10
6,34

15
3,87

20
2,17

25
1,1

80
0,82

90
1,45

95
1,86

100
2,36
6,36

114,8 172,1 229,5 344,3
459
573,8
249,5 183,6 145,5 88,8
49,8
25,2
477,4
1377 1606,5 1836 2065,5 2180,3 2295
6,9
18,8
33,3
42,7
54,2
146

MSSV: 1451070133

Page: 18


ĐAMH: THIẾT BỊ TÀU

-

GVHD: Th.S ĐẶNG QUỐC TOÀN

Hình dạng Đạo lưu sau khi vẽ trên SolidWorks có dạng sau:

SVTH: LÊ TUẤN VŨ

MSSV: 1451070133

Page: 19


ĐAMH: THIẾT BỊ TÀU

GVHD: Th.S ĐẶNG QUỐC TOÀN

CHƯƠNG III: ĐẶC TÍNH THỦY ĐỘNG CỦA ĐẠO LƯU

-

-

3.1 Tính cho tàu chạy tiến
3.1.1 Xác định hệ số tải và hệ số tốc độ kích thích của chân vịt trong ống Đạo
lưu:
Tính vận tốc dòng chảy tới chân vịt (qua Đạo lưu) :
Theo công thức 1-66 Sổ tay thiết bị tàu thủy tập 1 ta có:
vđl  v  (1  w)  7,717  (1  0,3)  5,402m / s 
Trong đó:
o vđl
: Vận tốc dòng chảy tới chân vịt (qua Đạo lưu)
o v
: Vận tốc của tàu (m/s)
o w
: Hệ số dòng theo của chân vịt
Hệ số tải của Đạo lưu:
B 

PB
1
  vđl2  Fcv
2

Trong đó:
o PB
: Lực đẩy toàn phần của Chân vịt trong ống Đạo lưu:
PB = T = 28650 kG
o ρ
: Mật độ nước biển.   101,6621 kg  s 2 / m 4 
  Dcv2   2,842

 6,33m 2
o Fcv
: Diện tích vòng quay của chân vịt. Fcv 
4

Do đó ta có:  B 
-

PB
1
  vđl2  Fcv
2



28650
1
 101,6621 5,4022  6,33
2

4

 3,05

Hệ số tải của Chân vịt trong ống Đạo lưu:

 cv  B
1  tH

Trong đó:
o tH
: hệ số hút của Đạo lưu (tra theo đồ thị hình 1.27 – Sổ tay thiết bị tàu
thủy tập 1 trang 49). Ta có: t H  0,24

3,05
 2,46
Vậy  cv  B 
1  tH

-

Hệ số vận tốc dọc do chân vịt a:
a

-

1   0,24

1
2

 1 

cv

 12  1  2,46  1  0,43

1 

3.1.2 Xác định lực thủy động và momen thủy động trên hệ Đạo lưu – Cánh giữ
hướng:
a. Tính lực và momen thủy động trên Đạo lưu:
Lực và momen thủy động từ góc 0o đến góc 40o được xác định bằng các hệ số tra
trong sổ tay thiết bị tàu thủy. Ngoài ra, một số công thức bổ sung cho quá trình tính
toán như sau:
CP 

xP
 xP  C P  lđl với CP là hệ số tâm áp lực. Được tính theo công thức sau:
lđl

SVTH: LÊ TUẤN VŨ

MSSV: 1451070133

Page: 20


ĐAMH: THIẾT BỊ TÀU

GVHD: Th.S ĐẶNG QUỐC TOÀN





CP  C p 0 a  bk   0,37  1,78 t   1,64  2,12 t   l (Theo công thức số 1.75 Sổ tay

thiết bị tàu thủy Tập 1 trang 49)
Trong đó:
o Cp0 : Hệ số tâm áp lực của Đạo lưu gốc (Hình 1.21 Sổ tay thiết bị tàu)
o a,b
: Các hệ số kinh nghiệm (Hình 1.26 Sổ tay thiết bị tàu)
o k
: Hệ số cân bằng của Đạo lưu k = 0,44
o l
: Chiều dài tương đối của Đạo lưu, ta có: l  0,8
-

Hệ số lực nâng C y và hệ số momen Cm : Theo công thức 1.67, 1.74 và 1.76 Sổ tay
thiết bị tàu thủy tập 1.
 dC y
Cy  
 d


o
o
o
o
o
o
-


 t

 0 



dC y
d

và Cm  C y  C p  k 

 0

 cv

1  0,25  1  1  
cv


2l

  0,55  0,35l 

Trong đó:

2



 cv
4l

: Hệ số tải của chân vịt trong ống Đạo lưu  cv  2,46
: Chiều dài tương đối của Đạo lưu l  0,8
: góc bẻ lái (rad)
: Hệ số tâm áp lực.
: Hệ số cân bằng của Đạo lưu k = 0,44

l

t
Cp
k

Lực nâng và Momen thủy động của Đạo lưu là: (Theo công thức 1.78 và 1.79 Sổ
tay thiết bị tàu thủy Tập 1)
  vdl2
  vdl2
   Dt  l đl2
Py  C y 
   Dt  l đl
và M tđ  C m 
Trong đó:
2

o
o
o
o


v đl
Dt
l đl

2

: Mật độ nước biển   101,6621 kg  s 2 / m 4 
: Vận tốc dòng chảy tới chân vịt (Qua Đạo lưu) vđl  5,402 m/s
: Đường kính trong nhỏ nhất của Đạo lưu Dt = 2,8684 m
: Chiều dài của Đạo lưu lđl  2,295 m

SVTH: LÊ TUẤN VŨ

MSSV: 1451070133

Page: 21


ĐAMH: THIẾT BỊ TÀU

-

b. Tính lực và Momen thủy động trên cánh giữ hướng:
Cánh giữ hướng ổn định nằm phía sau dòng chảy của Đạo lưu. Góc tấn thực của
cánh nhỏ hơn góc tấn (góc bẻ lái) của Đạo lưu và có thể tính theo công thức sau:
(Theo công thức 1.89 Sổ tay Thiết bị tàu thủy tập 1)
 tc   tdl  57,3  C ydl 

o tc
o  tdl
o C ydl
o Dtb
Dtb 

o
o
o
o

-

GVHD: Th.S ĐẶNG QUỐC TOÀN

Dtb  lđl
Trong đó:
Dt2    v 2

: Góc tấn thực của cánh.
: Góc tấn thực của Đạo lưu. tdl  t
: Hệ số lực nâng của Đạo lưu: Cydl  C y
: Đường kính trung bình của Đạo lưu:
Dr  Dv 3036  3333

 3184,5 mm
2
2

lđl
: Chiều dài Đạo lưu: lđl  2,295 m
Dt
: Đường kính trong nhỏ nhất của Đạo lưu: Dt  2,8684 m
: Hệ số giãn của Đạo lưu:   1,12

: Vận tốc tương đối của dòng ra khỏi Đạo lưu. (Theo công thức 1.90
v
Sổ tay thiết bị tàu thủy Tập 1 đối với tàu chạy tiến)
 1

1
2
2
v   1    cv  1   1 
 2,46  1  1,66 m/s
2

1,12
 2


Vận tốc dòng chảy qua cánh giữ hướng:
vc  v  vcv  1,66  7,717  12,81 m/s
Các lực thủy động và momen của cánh giữ hướng được tính bằng các công thức sau
đây:
  vc2
Pxc  C xc  Ac 

2
  vc2
Pyc  C yc  Ac 
2
  vc2
Pnc  Cnc  Ac 
2
M c  Pnc  l

Trong đó:
o C xc , C yc , Cnc : Các hệ số được tính toán dựa trên các hệ số Cx1 , C y1 , Cm1 được
tra theo bảng 11.3 Sổ tay Kỹ thuật đóng tàu Tập 1. Với các công thức tính
chuyển như sau:
C xc C x1C1  C y21 với C1 
SVTH: LÊ TUẤN VŨ

1 1 1 
    áp dụng cho 1    2,205 và 2  6
  1 2 

MSSV: 1451070133

Page: 22


ĐAMH: THIẾT BỊ TÀU

GVHD: Th.S ĐẶNG QUỐC TOÀN

1 1 1 1  1
1
      
   0,0913
  1 2    2,205 6 
C yc  C y1 , Cmc  Cm1

Do đó: C1 

Cnc  Cxc  sin  tc  C yc  cos  tc

o

Ac

: Diện tích bánh lái Ac  hc  bc  3,036 1,377  4,181 m 2

o l  Cdc  bc  a Với: Cdc 
-

-

Cmc
và a  0,6m là khoảng cách từ mép trước cánh
Cnc

giữ hướng đến trục quay của Đạo lưu.
Các hệ số tính chuyển ta thành lập được bảng tính sau:

Như vậy ta có thể tổng hợp tất cả vào bảng tính lực thủy động và momen của cánh
giữ hướng tác dụng lên trục sau đây:

SVTH: LÊ TUẤN VŨ

MSSV: 1451070133

Page: 23


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×