MỤC LỤC CHƢƠNG 1 – TỔNG QUAN ............................................................................................. 3 1.1 TỔNG QUAN VỀ TÀU ........................................................................................... 3 1.2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NĂNG LƢỢNG VÀ TRANG TRÍ ĐỘNG LỰC .. 4 1.2.1 Bố trí buồng máy............................................................................................... 4 1.2.2 Máy chính ......................................................................................................... 4 1.2.3 Thông số cơ bản của máy chính ........................................................................ 4 1.2.4 Tổ máy phát điện............................................................................................... 5 1.3 CÁC THIẾT BỊ ĐỘNG LỰC KHÁC ....................................................................... 6 1.3.1 Tổ bơm .............................................................................................................. 6 CHƢƠNG 2: ...................................................................................................................... 11 TÍNH SỨC CẢN & THIẾT KẾ SƠ BỘ CHONG CHÓNG ............................................. 11 2 SỨC CẢN ............................................................................................................. 11 2.1.1 Các số liệu cơ bản ........................................................................................... 11 2.1.2 Công thức Pamiel ............................................................................................ 11 2.2 THIẾT KẾ CHONG CHÓNG ................................................................................ 13 2.2.2 Nghiệm bền chong chóng ............................................................................... 17 2.2.3 Xác định khối lƣợng và kích thƣớc chong chóng. .......................................... 19 CHƢƠNG 3 - THIẾT KẾ HỆ TRỤC............................................................................... 21 3 DỮ KIỆN PHỤC VỤ THIẾT KẾ ........................................................................ 21 3.1.1 Số liệu ban đầu ................................................................................................ 21 3.1.2 Luật áp dụng.................................................................................................... 21 3.1.3 Bố trí hệ trục ................................................................................................... 21 3.2 TRỤC CHONG CHÓNG ....................................................................................... 22 3.2.1 Đƣờng kính trục chong chóng......................................................................... 22 3.2.2 Chiều dày áo bọc trục...................................................................................... 22 3.2.3 Đƣờng kính trục trung gian ............................................................................. 23 3.3 CÁC CHI TIẾT CHÍNH CỦA HỆ TRỤC .............................................................. 24 3.3.1 Chiều dày khớp nối trục .................................................................................. 24 3.3.2 Đƣờng kính bu lông khớp nối trục trung gian và trục chong chóng ............... 25 3.3.3 Chiều dày bích nối trục ................................................................................... 25 3.3.4 Ổ đỡ ................................................................................................................. 26 3.3.5 Chiều dày ống bao trục ................................................................................... 26 3.3.6 Chiều dày bạc .................................................................................................. 27 3.4 KIỂM NGHIỆM ..................................................................................................... 28 3.4.1 Áp lực gối đỡ................................................................................................... 28 3.4.2 Mô men tại gối đỡ ........................................................................................... 29 3.4.3 Nghiệm bền hệ trục ......................................................................................... 30 3.4.4 Nghiệm bền bulông bích nối ........................................................................... 35 3.4.5 Nghiệm bền ổ đỡ ............................................................................................. 36 CHƢƠNG 4 - DAO ĐỘNG NGANG .............................................................................. 37 4 PHƢƠNG PHÁP VÀ SƠ ĐỒ TÍNH.................................................................... 37 4.1.1 Mục đích ......................................................................................................... 37 1 4.1.2 Phƣơng pháp ................................................................................................... 37 4.1.3 Sơ đồ tính ........................................................................................................ 37 4.2 TÍNH DAO ĐỘNG NGANG THEO PHƢƠNG PHÁP SIMANXKI .................... 40 4.2.1 Lập bảng tính để tính toán............................................................................... 40 4.2.2 Bảng tính dao động ngang .............................................................................. 41 4.2.3 Khoảng dƣ lƣợng tính toán ............................................................................. 42 4.2.4 Kết luận ........................................................................................................... 42 CHƢƠNG 5: DAO ĐỘNG XOẮN ................................................................................... 43 5 DỮ KIỆN PHỤC VỤ TÍNH TOÁN .................................................................... 43 5.1.1 Luật áp dụng và tài liệu tham khảo ................................................................. 43 5.1.2 Chong chóng ................................................................................................... 44 5.1.3 Trục ................................................................................................................. 44 5.2 MÔ HÌNH VÀ PHƢƠNG PHÁP TÍNH DAO ĐỘNG ........................................... 44 5.2.1 Mô men quán tính khối lƣợng ......................................................................... 44 5.2.2 Độ mềm không thứ nguyên ............................................................................. 50 5.2.3 Sơ đồ chuyển đổi ............................................................................................. 50 5.2.4 Tần số dao động tự do theo công thức. ........................................................... 52 5.2.5 .Số lần dao động tự do: ................................................................................... 53 5.3 DAO ĐỘNG XOẮN CƢỠNG BỨC ...................................................................... 54 5.3.1 Cấp điều hòa mô-men kích thích .................................................................... 54 5.3.2 Vòng quay cộng hƣởng ................................................................................... 55 5.3.3 Góc lệch pha giữa các xy-lanh ........................................................................ 55 5.3.4 Tổng biên độ dao động hình học tƣơng đối .................................................... 58 5.3.5 Công của mômen điều hoà cƣỡng bức ............................................................ 61 5.3.6 Công của các mô men cản............................................................................... 62 5.3.7 Biên độ cộng hƣởng A1R ................................................................................. 64 5.3.8 Tổng ứng suất xoắn trên trục khi cộng hƣởng ................................................ 65 5.4 .KẾT LUẬN VỀ VÙNG CẤM QUAY ............................................................................. 67 CHƢƠNG 6: ...................................................................................................................... 68 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHỤC VỤ .......................................................... 68 6 DỮ KIỆN PHỤC VỤ THIẾT KẾ ........................................................................ 68 6.1 SỐ LIỆU BAN ĐẦU .................................................................................................... 68 Cấp thiết kế ................................................................................................................ 68 6.2 HỆ THỐNG NHIÊN LIỆU ..................................................................................... 68 6.2.1 Lƣợng nhiên liệu dự trữ và trực nhật .............................................................. 68 6.2.2 Vận chuyển dầu đốt......................................................................................... 72 6.2.3 Cấp dầu đốt cho động cơ. ................................................................................ 72 6.3 HỆ THỐNG DẦU BÔI TRƠN ............................................................................... 73 6.3.1 Dự trữ dầu bôi trơn.......................................................................................... 73 6.3.2 Vận chuyển. .................................................................................................... 74 6.4 HỆ THỐNG NƢỚC LÀM MÁT. .......................................................................... 75 6.5 HỆ THỐNG KHÔNG KHÍ NÉN ............................................................................ 78 6.6 HỆ THỐNG KHÍ XẢ–TIÊU ÂM ........................................................................... 80 6.6.1 Nhiệm vụ của hệ thống khí xả ....................................................................... 80 6.6.2 Nguyên lý hoạt động ....................................................................................... 80 6.7 HỆ THỐNG CỨU HỎA ......................................................................................... 82 2 CHƢƠNG 1 – TỔNG QUAN 1.1 TỔNG QUAN VỀ TÀU 1.1.1.1 Loại tàu Tàu hàng sức chở 6800 tấn là loại tàu vỏ thép, kết cấu hàn điện hồ quang.Tàu đƣợc thiết kế trang bị 01 Diezel chính 4 kỳ truyền động trực tiếp cho 01 hệ trục chân vịt. Vùng hoạt động Tàu hàng 6800 tấn đƣợc thiết kế thoả mãn cấp không hạn chế theo Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép 2013 1.1.1.2 Cấp thiết kế Vùng hoạt động của tàu : Biển Quốc tế . Tàu hàng 6800 tấn đƣợc thiết kế thỏa mãn cấp Không hạn chế theo Quy phạm phân cấp và đóng tàu vỏ thép - 2013, do Bộ Khoa học Công nghệ và Môi trƣờng ban hành. Phần hệ thống động lực đƣợc tính toán thiết kế thỏa mãn tƣơng ứng cấp Không hạn chế theo 6259:2013 –“ Quy phạm phân cấp và đóng tàu vỏ biển vỏ thép” Các thông số cơ bản phần vỏ tàu – Chiều dài lớn nhất Lmax = 102,79 m. – Chiều dài đƣờng nƣớc thiết kế LWL = 98,40 m. – Chiều rộng thiết kế B = 17,0 m. – Chiều cao mạn D = 9,10 m. – Chiều chìm toàn tải d = 7,20 m. – Lƣợng chiếm nƣớc Disp = 9105 tons. 1.1.1.3 Hệ động lực chính – Máy chính LH41LA – Số lƣợng 01. – Công suất H = 2684 kW – Số vòng quay N = 240 rpm. – Kiểu truyền động Trực tiếp. – Chân vịt Định bƣớc. 1.1.1.4 Quy phạm áp dụng TCVN 6259:2013 –“ Quy phạm phân cấp và đóng tàu vỏ biển vỏ thép” 1.1.1.5 Công ƣớc quốc tế áp dụng (1) Công ƣớc quốc tế về an toàn sinh mạng con ngƣời trên biển, 1974 (SOLAS, 74); 3 (2) Công ƣớc quốc tế về mạn khô tàu biển, 1966 (LOAD LINES, 66); (3) Công ƣớc quốc tế về ngăn ngừa ô nhiễm biển do tàu gây ra, 73/78 (MARPOL, 73/78); (4) Qui tắc quốc tế tránh va trên biển, 1972 (COLREG, 72); (5) Công ƣớc đo dung tích tàu biển, 1969 (TONNAGE, 69); (6) Nghị quyết của Tổ chức lao động quốc tế (ILO). 1.2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG NĂNG LƢỢNG VÀ TRANG TRÍ ĐỘNG LỰC 1.2.1 Bố trí buồng máy Buồng máy đƣợc bố trí từ sƣờn số 8 (Sn8) đến sƣờn số 29 (Sn29). Lên xuống buồng máy bằng 04 cầu thang chính (02 cầu thang tầng 1 và 02 cầu thang tầng 2) Trong buồng máy lắp đặt 01 máy chính và các thiết bị phục vụ hệ thống động lực, hệ thống ống toàn tàu. Điều khiển các thiết bị đƣợc thực hiện tại chỗ trong buồng máy. Điều khiển máy chính đƣợc thực hiện tại chỗ trong buồng máy hoặc từ xa trên buồng lái. Một số bơm chuyên dụng có thể điều khiển từ xa trên boong chính nhƣ bơm vận chuyển dầu đốt, bơm nƣớc vệ sinh, sinh hoạt, các quạt thông gió ... 1.2.2 Máy chính Máy chính có kí hiệu LH41LA, do hãng HANSHIN - JAPAN sản xuất, là động cơ Diezel 4 kỳ tác dụng đơn, dạng thùng, một hàng xi lanh thẳng đứng, làm mát gián tiếp hai vòng tuần hoàn, bôi trơn áp lực tuần hoàn kín, khởi động bằng không khí nén, tự đảo chiều, điều khiển tại chỗ hoặc từ xa trên buồng lái . 1.2.3 Thông số cơ bản của máy chính – Số lƣợng 01 – Kiểu máy LH41LA – Hãng sản xuất HANSHIN – Công suất định mức, [H] 2684 kW – Vòng quay định mức, [N] 240 rpm – Số kỳ, [] 4 – Số xy-lanh, [Z] 6 – Đƣờng kính xy-lanh, [D] 410 mm – Hành trình piston, [S] 800 mm –Suất tiêu hao nhiên liệu [ ge] 132 g/cv.h 4 1.2.4 Tổ máy phát điện 1.2.4.1 Diesel lai máy phát Diesel lai máy phát có ký hiệu 6NY16L-HN do hãng YANMAR sản xuất, là diesel 4 kỳ tác dụng đơn, một hàng xy-lanh thẳng đứng, tăng áp, làm mát từ một hệ làm mát trung tâm, bôi trơn áp lực tuần hoàn kín, khởi động bằng khi nén. – Số lƣợng: 02 – Kiểu máy: 6NY16L-HN – Hãng (Nƣớc) sản xuất: YANMAR (JAPAN) – Công suất định mức, [Ne]: 360 hp – Vòng quay định mức, [n]: 1200 rpm – Số kỳ, []: 4 – Số xy-lanh, [Z]: 6 – Đƣờng kính xy-lanh, [D]: 148 mm – Hành trình piston, [S]: 165 mm – Suất tiêu hao nhiên liệu: 190 g/cv.h 1.2.4.2 Máy phát điện – Số lƣợng: 0 – Hãng sản xuất: Brushless A.C.Generator – Kiểu: 3 pha – Công suất máy phát: 300 kVA – Vòng quay máy phát: 1200 rpm – Điện áp: 450 V – Tần số: 60 Hz Ngoài ra còn có các thiết bị khác kèm theo tổ máy phát điện. 1.2.4.3 Thiết bị kèm theo tổ máy phát điện – Bơm LO bôi trơn máy 01 cụm – Bơm nƣớc ngọt làm mát 01 cụm – Bơm nƣớc biển làm mát 01 cụm – Bầu làm mát dầu nhờn 01 cụm – Bầu làm mát nƣớc ngọt 01 cụm – Máy phát điện một chiều 01 cụm – Mô-tơ điện khởi động 01 cụm – Các bầu lọc 01 cụm – Bầu tiêu âm 01 cụm – Ống bù hòa giãn nở 01 cụm 5 1.3 CÁC THIẾT BỊ ĐỘNG LỰC KHÁC 1.3.1 Tổ bơm 1.3.1.1 Tổ bơm nƣớc chữa cháy và dung Số lƣợng : 01 Kiểu : M.D.V.Cent. Lƣu lƣợng x Cột nƣớc : (60-120) m3/h x (20-55) m Công suất x Vòng quay : 26 kW x 1750 v/p 1.3.1.2 Bơm dự phòng Số lƣợng 01 Kiểu - Hãng sản xuất : M.D.H.G - Naniwa Lƣu lƣợng x Áp suất : 50 m3/h x 0,45 MPa Công suất x Vòng quay : 18,5 kW x 1150 v/p a. Bơm nƣớc biển trực nhật Số lƣợng : 01 Kiểu - Hãng sản xuất : M.D.H.Cent - Naniwa Lƣu lƣợng x Cột nƣớc : 60 m3/h x 20 m Công suất x Vòng quay : 7,5 kW x 1750 v/p b. Bơm nƣớc ngọt Số lƣợng : 02 Kiểu - Hãng sản xuất : M.D.H.Cent - Naniwa Lƣu lƣợng x Cột nƣớc : 3 m3/h x 40 m Công suất x Vòng quay : 2 ,2 kW x 3500 v/p 1.3.1.2.1 Bơm dầu cặn Số lƣợng : 01 Kiểu - Hãng sản xuất : M.D.H.Piston - Naniwa Lƣu lƣợng x Cột nƣớc : 2 m3/h x 40 m Công suất x Vòng quay : 1,5 kW x 1800 v/p 6 1.3.1.2.2 Bơm trợ lực dầu FO nồi hơi Số lƣợng : 01 Kiểu - Hãng sản xuất : M.D.H.G - Naniwa Lƣu lƣợng x Áp suất : 0,5 m3/h x 0,2 MPa Công suất x Vòng quay : 0,4 kW x 1125 v/p 1.3.1.2.3 .Bơm tuần hoàn nƣớc nồi hơi Số lƣợng : 01 Kiểu : M.D.H.Cent. Lƣu lƣợng x Áp suất : 4 m3/h x 0,3MPa Công suất x Vòng quay : 1,5 kW x 3480 v/p Hãng sản xuất : Naniwa 1.3.1.2.4 Bơm dằn và nƣớc đáy tàu : Số lƣợng : 01 Kiểu : M.D.V.Cent. Lƣu lƣợng x Cột nƣớc : (120-60) m3/h x (20-55) m Công suất x Vòng quay : 26 kW x 1750 v/p 1.3.1.3 Các thiết bị phụ : 1.3.1.3.1 Máy nén khí sự cố : Số lƣợng : 01 Kiểu - Hãng sản xuất : Diesel Driven - Burmhan Korea Lƣu lƣợng x Áp suất : 11,5 m3/h x 30 kG/cm2 Công suất x Vòng quay : 6 PS x 2200 v/p 1.3.1.3.2 Máy phân li dầu HFO : Số lƣợng : 02 Kiểu - Hãng sản xuất : M.D - Mitsubishi Lƣu lƣợng x Công suất : 900 l/h x 5,5 kW 1.3.1.3.3 Máy phân li dầu DO : Số lƣợng : 01 Kiểu - Hãng sản xuất : M.D - Mitsubishi Lƣu lƣợng x Công suất : 760 l/h x 5,5 kW 1.3.1.3.4 Máy phân li dầu LO : Số lƣợng : 01 Kiểu - Hãng sản xuất : M.D - Mitsubishi Lƣu lƣợng x Công suất : 1400 l/h x 5,5 kW 7 1.3.1.3.5 Bơm dầu thừa : Số lƣợng : 01 Kiểu : Trochoid L.lƣợng x Áp suất x Công suất : 9000 l/h x 0,2 MPa x 0,4 kW 1.3.1.3.6 Máy phát điện nƣớc ngọt : Số lƣợng : 01 Kiểu - Hãng sản xuất : WM .10M - Miura, Japan Lƣu lƣợng x Công suất : 10T/day x 5,5 kW 1.3.1.3.7 Lò đốt dầu thải : Số lƣợng : 01 Kiểu - Hãng sản xuất : WM .10M - Miura, Japan Công suất : 200000 kcal/h 1.3.1.3.8 Máy phân li dầu - nƣớc : Số lƣợng : 01 Kiểu - Hãng sản xuất : USH .20 - Taiko, Japan Công suất : 2 m3/h x 15 PPM 1.3.1.3.9 Nồi hơi phụ Số lƣợng : 01 Kiểu - Hãng sản xuất : Miura, Japan Công suất : 350kg/h x 7 kG/cm2 1.3.1.3.10 Chai gió máy chính : Số lƣợng : 02 Dung tích x Áp suất : 900 lít x 30 kG/cm2 Chai gió máy phụ : Số lƣợng : 01 Dung tích x Áp suất : 80 lít x 30 kG/cm2 8 1.3.1.3.11 Tổ quạt : Quạt thông gió buồng máy : Số lƣợng : 02 Kiểu - Hãng sản xuất : M.D.Axial - Onishi, Japan Sản lƣợng x Áp suất : 450 m3/ph x 300 Pa Công suất x Vòng quay : 7,5 kW x 1740 v/p Quạt thải buồng phân li : Số lƣợng : 01 Kiểu - Hãng sản xuất : M.D.Axial - Onishi, Japan Sản lƣợng x Áp suất : 50m3/p x 300 Pa Công suất x Vòng quay : 0,7 kW x 3340 v/p Quạt thông gió hầm hàng : Số lƣợng : 04 Kiểu - Hãng sản xuất : M.D.Axial - Onishi, Japan Sản lƣợng x Áp suất : 400m3/p x 300 Pa Công suất x Vòng quay : 5,5 kW x 1740 v/p Quạt thải buồng bơm sự cố : Số lƣợng : 01 Kiểu - Hãng sản xuất : M.D.Axial - Onishi, Japan Sản lƣợng x Áp suất 35m3/p x 200 Pa Công suất x Vòng quay : 0,4 kW x 3420 v/p Quạt buồng máy phát điện sự cố : Số lƣợng : 01 Kiểu - Hãng sản xuất : M.D.Axial - Onishi, Japan Sản lƣợng x Áp suất : 20 m3/p x 150 Pa Công suất x Vòng quay : 0,55 kW x 3410 v/p Quạt thải phòng CO2 : Số lƣợng : 01 Kiểu - Hãng sản xuất : M.D.Axial - Onishi, Japan 9 Sản lƣợng x Áp suất : 35 m3/p x 200 Pa Công suất x Vòng quay : 0,4 kW x 3420 v/p Quạt thải nhà bếp : số lƣợng : 01 Kiểu - Hãng sản xuất : M.D.Axial - Onishi, Japan Sản lƣợng x Áp suất : 35 m3/p x 200 Pa Công suất x Vòng quay : 0,4 kW x 3420 v/p 1.3.1.4 Bầu trao nhiệt : 1.3.1.4.1 Bộ hâm nhiên liệu máy chính : Số lƣợng : 01 Kiểu - Hãng sản xuất : Có áo bọc - ShoWa, Japan 1.3.1.4.2 Bộ hâm dầu phân li HFO : Số lƣợng : 02 Kiểu - Hãng sản xuất : Có áo bọc - ShoWa, Japan 1.3.1.4.3 Bộ hâm dầu phân li LO : Số lƣợng : 01 Kiểu - Hãng sản xuất : Có áo bọc - ShoWa, Japan 1.3.1.4.4 Bầu làm mát nƣớc ngọt máy chính : Số lƣợng : 01 Kiểu : Dạng có áo bọc Thông số kỹ thuật : 14m2 1.3.1.4.5 Bầu làm mát dầu LO máy chính : Số lƣợng : 01 Kiểu : Dạng có áo bọc Diện lích trao nhiệt : 60 m2 1.3.1.4.6 Bầu làm mát dầu xả : Số lƣợng : 01 Kiểu : Dạng có áo bọc Diện tích trao đổi : 5m 10 CHƢƠNG 2: TÍNH SỨC CẢN & THIẾT KẾ SƠ BỘ CHONG CHÓNG 2 SỨC CẢN 2.1.1 Các số liệu cơ bản – Chiều dài lớn nhất Lmax = 102,79 m – Chiều dài đƣờng nƣớc thiết kế LWL = 94,50 m – Chiều rộng thiết kế B = 17,0 m – Chiều cao mạn D = 9,10 m – Chiều chìm toàn tải d = 7,20 m – Lƣợng chiếm nƣớc Disp = 9105 tons – Hệ số béo thể tích CB = 0,71 – Công suất tính toán H = 2684 kW – Số vòng quay chong chóng np = 240 rpm 2.1.2 Công thức Pamiel 2.1.2.1 Phạm vi áp dụng của Pamiel № Đại lƣợng xác định Tàu thực thiết kế Phạm vi của Pamiel 1 Tỷ số kích thƣớc [B/d] 2,36 1,5 – 3,5 2 Tỷ số kích thƣớc [L/B] 5,79 4 – 11 3 Hệ số béo thể tích [CB] 0,71 0,35 – 0,8 4 Hệ số thon đuôi tàu [] 0,777 0,33 – 1,5 2.1.2.2 Công thức xác định sức cản của Pamiel VS3 EPS  , (hp) (2.1) LC 0 Trong đó: VS – Tốc độ tàu tƣơng ứng với giá trị EPS cần xác định, (m/s);  – Lƣợng chiếm nƣớc của tàu, (tons); L– Chiều dài tàu thiết kế, (m); C0 – Hệ số tính toán theo Pamiel. 11 2.1.2.3 Kết quả xác định sức cản tàu theo Pamiel Đại lƣợng № Công thức tính Kết quả xác định Tốc độ tính 1 toán VS, Dự kiến thiết kế 10 11 12 13 (knots) Tốc độ tính 2 Tính theo m/s 5,14 5,654 6,168 6,682 toán VS, (m/s) Hệ số béo thể 3 Theo thiết kế 0,71 0,71 0,71 0,71 tích CB Lƣợng chiếm 4 nƣớc , Theo thiết kế 9105 9105 9105 9105 (tons) B  10 CB 5 Hệ số hình L 1,327 1,327 1,327 1,327 dáng  Tốc độ tƣơng V1  VS  6 1,11 1,22 1,33 1,45 đối V1 L Hệ số tính 7 Cp, theo đồ C p  f V1 ,   95 93 91 90,5 thị Hệ số hình Cho một đƣờng 8 1 1 1 1 dạng X1 trục Hiệu chỉnh   0,7  0,03 L 9 chiều dài tàu 1,004 1,004 1,004 1,004  Hệ số tính C  C p  X1  0 10 theo Pamiel 91,8 89,9 87,9 87,5 C0 Công suất EPS  Vs3 11 kéo EPS, LC 0 965 1312 1740 2225 (hp) Sức cản toàn Rt  75 EPS 12 7237 8944 10878 12838 phần Rt, (kG) Vs 12 2.1.2.4 Đồ thị R–v, EPS–v Hình 2-1: Đồ thị R–v và EPS–v. 2.1.2.5 Xác định sơ bộ tốc độ tàu cho thiết kế chong chóng – Hiệu suất chong chóng (lấy gần đúng): p = 0,5 – Hiệu suất đƣờng trục (lấy gần đúng): t = 0,98 – Dự trữ công suất máy chính: 15%Ne – Công suất của máy chính: Ne = 4140 hp – Công suất kéo của tàu: EPS = 0,85.Nept Kết quả: EPS = 1724 hp Tƣơng ứng (gần đúng) trên đồ thị sức cản có: Vs = 12,1 knots Rt = 11000 kG 2.2 THIẾT KẾ CHONG CHÓNG Để tàu có thể chạy với một tốc độ nào đó ta phải đặt vào nó một lực đẩy có hƣớng trùng với hƣớng chuyển động. Lực này đầy tàu cân bằng với lực cản do nƣớc và không khí tạo ra khi tàu chuyển động. Năng lƣợng biến đổi từ động cơ chính thành lực đẩy tàu thông qua thiết bị đẩy tàu. Chong chóng là thiết bị đẩy thông dụng nhất trên các tàu hiện nay. Việc thiết kế chong chóng là công việc đáng quan tâm của nhà thiết kế. 13 2.2.1.1 Chọn vật liệu chế tạo chong chóng. Chọn vật liệu chế tạo chong chóng là loại hợp kim đồng-nhôm-niken, Hệ số dòng theo và hệ số hút. 2.2.1.2 Hệ số dòng theo Theo Taylor  = 0,5.-0,05 Với  = CB = 0,71 =>  = 0,36 2.2.1.3 Hệ số hút t = C1. C1 = (0,50,7) khi bánh lái có profin dạng động học, Chọn C1=0,7  t = 0,7.0,357 = 0,25 2.2.1.4 Chọn số cánh của chong chóng. Bảng2.3: Tính chọn số cánh chong chóng K N0 Hạng mục tính Đơn vị Công thức xác định Kết quả hiệu 1 Vòng quay động cơ ndc v/p Theo M.E 240 Vòng quay chong 2 np v/s np = nhs/60 4 chóng 3 Hệ số dòng theo  –   - 0,36 4 Hệ số dòng hút t – t = 0,85 0,25 5 Sức cản tàu R kG Theo đồ thị sức cản 11000 Lực đẩy chong R 6 P kG P 14356 chóng 1 t Vận tốc dòng chảy 7 Vp m/s Vp = (1-)VS 4,11 đến chong chóng 8 Mật độ chất lỏng  kGs2/m4 Nƣớc biển 104,5 Đƣờng kính sơ bộ 9 D m D= (0,10,8)d 2,7 chong chóng 14  Hệ số lực đẩy theo Kd '  Vp D 10 Kd’ – P 1,92 đƣờng kính Vp  Hệ số lực đẩy theo K n'  4 11 Kn’ – np P 0,58 vòng quay Số cánh chong Kd’< 2 12 Z Cánh 0,59 chóng Kn’< 1 13 Kết luận: Chọn số cánh chong chóng Z = 4 cánh. 2.2.1.5 Chọn tỉ số đĩa theo điều kiện bền. Điều kiện bền theo tỉ số đĩa: Ae  Ae  2  C '.Z  m'.P θ=     0,375.   . 4 A0  A0  min 3  D. max  10 Bảng 2.4: Tính chọn tỉ số đĩa theo điều kiện bền K Kết N0 Hạng mục tính Đơn vị Công thức xác định hiệu quả 1 Đƣờng kính chong chóng D m Theo mục 2.2.1.4 2,7 2 Số cánh Z Cánh Theo mục 2.2.1.4 4 Chiều dày cánh tƣơng đối 3 max cm Chọn (0,08  0,1) 0,1 tại tại bán kính R = 0,6 Hệ số phụ thuộc vào vật 4 C’ – Đồng thau 0,055 liệu làm chong chóng Hệ số phụ thuộc vào loại 5 m’ _ Với tàu hàng 1,15 tàu 2  C ' Z   m' P  6 Tỷ số đĩa nhỏ nhất min –  min  0,375 3    4  0,312  D max   10  Chọn tỷ số đĩa theo điều 7  – Chọn  = 0,55 0,55 kiện bền 15 2.2.1.6 Nghiệm lại vận tốc tàu để chong chóng sử dụng hết công suất. Bảng2.5: Tính nghiệm lại vận tốc tàu để chong chóng sử dụng hết công suất K Đơn Công thức Giá trị N0 Hạng mục tính hiệu vị xác định Lần 1 Lần 2 1 Tốc độ tàu giả thiết vs hl/h Giả định 12 13 Vận tốc dòng nƣớc 2 vp m/s V.(1-) 5,654 6,682 chảy đến chong chóng R 3 Lực cản toàn phần P kG 1 t 14356 14356 4 Mật độ nƣớc biển  kG/m3 Tra 1025 1025 Hệ số lực đẩy theo Vp  5 Kn’  .4 0,6 0,6 vòng quay p n Tra đồ thị 6 Độ trƣợt tƣơng đối p  0,385 0,395 p = f(Kn’) Tỉ số bƣớc thực tế với 7 tàu một chong chóng p’  p’=p.1,05 0,39 0,4 a=1,05 Vp Đƣờng kính chong n p . p ' 8 Dopt m 2,5 2,7 chóng tối ƣu P 9 Hệ số lực đẩy K1   .n .D 4 opt 2 0,21 0,17 Tỉ số bƣớc của chong Tra đồ thị 10 H/D  0,65 0,66 chóng p = f(Kn’) 16 Hiệu suất đẩy của Tra đồ thị 11 p  0,65 0,67 chong chóng p = f(Kn’) 1 t 12 Hiệu xuất đẩy thân tàu k  k =  1   1,08 1,08 Hiệu suất chong chóng 13 làm việc sau thân tàu    = p. k 0,701 0,723 Công suất đẩy của Np’= R.v 14 Np ’ cv 75. 2503 2647 chong chóng N p'  N p 15 Sai số công suất N % N p' .100 0,067 0,014 Kết luận: Vậy đƣờng kính chong chóng lấy D=2,17 m 2.2.2 Nghiệm bền chong chóng 2.2.2.1 Nghiệm bền theo tỉ số đĩa 2  C '.Z   m '. p   min  0,375.  3  . 4   D.   10  Trong đó: Z– Là số cánh của chong chóng, Z = 4. C’– Hệ số phụ thuộc vào vật liệu chế tạo chong chóng, C’ = 0,055 m'– Hệ số phụ thuộc vào loại tàu, với tàu hàng, m’ = 1,15. Dopt– Đƣờng kính tối ƣu của chong chóng, Dopt = 2,17 m. max– Chiều dày tƣơng đối lớn nhất của cánh chong chóng tại bán kính (0,6 – 0,7)R, chọn max = 0,1. P– Lực đẩy của chong chóng, P 14356 kG Kết quả: min = 0,43 <  = 0,55 Kết luận: chong chóng thỏa mãn điều kiện bền về tỉ số đĩa. 17 2.2.2.2 Kiểm tra độ bền xâm thực của chong chóng. 130. 1.KC .  n p .Dp  2    min = P Bảng 2.6: Tính kiểm tra độ bền xâm thực của chong chóng K Đơn No. Hạng mục tính Công thức xác định Kết quả hiệu vị Hệ số đặc trƣng 1  _ ( 1,1 ÷ 1,6 ) 1,5 cho chế độ tải Hệ số đặc trƣng 2 cho chế độ xâm KC _ Tra đồ thị 0,21 thực Đƣờng kính 3 chong chóng Dopt m Theo bảng 2.5 2,7 tối ƣu Áp suất mặt 4 Pa kG/m2 10330 thoáng Áp suất hơi bão 5 Pd kG/m2 ở 200C 238 hòa Trọng lƣợng 1025 6  kG/m3 nƣớc biển Độ sâu chong 7 chóng so với hb m Dopt 5,65 mặt biển d-( +0,2) 2 Áp suất hủy tĩnh tại vị trí 8 P1 kG/m2 Pa+.hb-Pd 15883 đặt chong chóng 130. 1.KC .  n p .Dp  2 9 Tỉ số đĩa ’’ _ P 0,009 18 Chọn tỉ số đĩa theo điều kiện 10  Chọn 0,55 chống xâm thực Suy ra  min = 0,009 < 0,55 11 Kết luận : Điều kiện xâm thực đƣợc thỏa mãn. 2.2.3 Xác định khối lƣợng và kích thƣớc chong chóng. 2.2.3.1 Xác định khối lƣợng chong chóng. Khối lƣợng chong chóng đƣợc xác định theo công thức : Z b   d  e  G=  .D3 0.6 . 6, 2  2.104.  0, 71  0  . 0.6   0,59. m .l0 .d 20 4 m (*) 4.10 D   D D  Bảng 2.7: Tính khối lượng của chong chóng K No Hạng mục tính Đơn vị Công thức xác định Giá trị hiệu Đƣờng kính 1 Dp M Theo trên 2,7 chong chóng Đƣờng kính củ 2 d0 M (0,167  0,22)Dp 0,43 chong chóng Chiều dày lớn nhất của cánh 3 e0,6 M (0,044  0,055)Dp 0,108 chong chóng tại tiết diện 0,6R Chiều dài củ 4 l0 M 0,32.D 0,65 chong chóng 5 Số cánh Z Thiết kế 4 D b0,6 = bm Z Chiều rộng cánh 6 b0,6 M 0,76 tại bán kính 0,6 R bm = 1,1 – 1,3 Khối lƣợng riêng của hợp kim 7  kG/m3 8600 Đồng-Nhôm- Niken Trọng lƣợng 8 G kG Tính theo công thức (*) 2130 chong chóng 19 2.2.3.2 Xác định kích thƣớc cơ bản của chong chóng. – Đƣờng kính phía trƣớc củ chong chóng: dt = 0,125.D = 0,337 m – Đƣờng kính phía sau củ chong chóng: ds = 0,18.D = 0,486 m – Đƣơng kính trung bình của củ chong chóng: do = 0,2.D = 0,54 m – Chiều dài phần khoét lỗ: l = 0,1.D = 0,27 m – Chiều dài củ chong chóng: l0 = 0,32.D = 0,864 m – Nắp chụp chân vịt có các bulong nối , và đƣợc làm kín + Vật liệu của nắp chụp: đồng-nhôm-niken Kết luận: Đƣờng kính chong chóng: D = 2,7 m Số cánh: Z = 4 Tỉ số đĩa:  = 0,55 Tỉ số bƣớc: H/D = 0,66 Chiều dài củ chong chóng: lo = 0,864 m Đƣờng kính trung bình củ chong chóng: d0 = 0,54 m Khối lƣợng chong chóng: G = 2130 kG 20