MỤC LỤC
PHẦN TÊN PHẦN, MỤC
MỤC LỤC 1
GIỚI THIỆU CHUNG 2
PHẦN
I
TÍNH TOÁN LỰC CẢN VÀ CONG SUẤT KÉO 3
1.1 LỰA CHỌN PHƯƠNG PHÁP TÍNH 3
1.2 TÍNH TOÁN LỰC CẢN VÀ CÔNG SUẤT KÉO 3
PHẦN
II
TÍNH TOÁN CHONG CHÓNG 6
2.1 CHỌN VẬT LIỆU 6
2.2 TÍNH TOÁN HỆ SỐ LỰC HÚT, HỆ SỐ DÒNG THEO 6
2.3 CHỌN SƠ BỘ ĐƯỜNG KÍNH CHONG CHÓNG 6
2.4 CHỌN SỐ CÁNH CHONG CHÓNG 7
2.5 TÍNH TOÁN CÁC YẾU TỐ CƠ BẢN CỦA CHONG
CHÓNG
7
2.6 XÂY DỰNG BẢN VẼ CHONG CHÓNG 10
2.7 KIỂM TRA BỀN THEO QUY PHẠM 16
2.8 TÍNH TOÁN VÀ XÂY DỰNG ĐỒ THỊ VẬN HÀNH 19
1
GIỚI THIỆU CHUNG
Loại tàu : tàu hàng bách hóa trọng
Vùng hoạt động : hoạt động vùng biển không hạn chế
Chiều dài tàu :
L
= 140 m
Chiều rộng tàu :
B

1.1. Lựa chọn phương pháp
- Chọn phương pháp Guldhammer- Harvald
- Giới hạn phương pháp:
+ Phạm vi vận tốc:
5,15,0 ÷=
W
L
v
+
8,05,0 ÷=
P
C
+
50,2=
T
B
(có hiệu chỉnh)
+
44,015,0 ÷=Fr
+
0,80,4
3
÷==
V
L
l
- Ta có các thông số của tàu:
686,0
35,478
15

M
B
P
C
C
C

230,5
.68,8.5,20.140.77,0
140
3
3
===
V
L
l
Trong đó:
m
L
L
w
83,145
96,0
140
96,0
===
hay
ftL
w
35,478=

/025,1 mt=
ρ
v
- tốc độ tàu, m/s
smvv
S
/716,715.5144,05144,0 ===

S
- diện tích mặt ướt của vỏ tàu, [m
2
]
Vì tàu có hệ số béo thể tích:
65,077,0 >=
B
C
nên ta áp dụng công thức V.A Cemeki để
tính diện tích mặt ướt của tàu:
3

)(784,4486
68,8
5,20
)247,077,0(37,1268,8.140)247,0(37,12
2
m
T
B
CLTS
B

Với
0
F
C
- hệ số lực cản ma sát của bản phẳng tương đương
Ta áp dụng công thức ITTC 1957 để tính
0
F
C
:

2
)2Re(log
075,0
0
−
=
F
C
Trong đó:

Re
- hệ số Reynold tính theo công thức:

ν
vL
=Re
Với:

ν

T
B
C
R
+ Hiệu chỉnh cho hoành độ tâm nổi khác LCB tiêu chuẩn:
Ta có công thức tính
LCB
tiêu chuẩn
( )
s
LCB
như sau:

01,0042,001,0 ±−= FrLCB
s

)/( LxLCB
B
=
Chỉ hiệu chỉnh với
6,0>
W
L
v
và lượng hiệu chỉnh như sau:







4,010
3
=∆
F
C
Việc tính toán thể hiện qua bảng sau:
4
Bảng 1.1. Tính toán lực cản và công suất kéo
- Từ bảng tính toán ta vẽ được đồ thị lực cản và công suất kéo của tàu:
Hình 1.1
5
PHẦN II: THIẾT KẾ CHONG CHÓNG
2.1. Chọn vật liệu chế tạo
- Theo quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép QCVN 21:2010/BGTVT (Bảng
7A/7.2) chọn vật liệu làm chong chóng là hợp kim đồng .
+ Loại: Đồng thau mangan đúc cấp 1.
+ Cấp: HB
S
C-1
+ Thành phần hóa học Cu 52÷62%; Al 0,5÷3%; Mn 0,5÷4,0%; Zn 35÷40%; Fe
0,5÷2,5%; Ni ≤ 1%; Sn ≤ 1,5%; Pb ≤ 0,5%
+ Giới hạn chảy:
[ ]
2
175 /
C
N mm
σ
≥

2.3. Chọn sơ bộ đường kính chong chóng:
2.3.1. Chọn sơ bộ công suất của động cơ
- Ta có
knotsv
s
15=
, tra đồ thị lực cản ta có
kWP
E
62,4708=
- Khi đó:
kW
k
P
P
E
s
6,9232
6,0.85,0
62,4708
85,0
===
Với k = 0,6 – hệ số
2.3.2. Chọn sơ bộ vòng quay của chong chóng
- Từ bảng 9.2 “ Giới hạn thay đổi vòng quay hợp lý của chong chóng” trang 103 -Sách
Thiết bị đẩy tàu thủy - Ta chọn vòng quay chong chóng
rpmn 130=
2.3.3. Chọn sơ bộ đường kính chong chóng
- Ta có công thức:


−
=
−
=
−
=
n - vòng quay chong chóng, rpm,
rpmn 130=

6
2.4. Chọn số cánh chong chóng Z
- Ta có hệ số lực đẩy theo vòng quay tính theo công thức
653,0
663,833
025,1
.
167,2
131,5
4
4
===
T
n
v
k
A
NT
ρ
Trong đó:
A

Trong đó:

A
v
- vận tốc tiến của chong chóng, m/s
smwvv
TA
/131,5)335,01.(716,7)1( =−=−=
, với
smv /716,7=
D - đường kính chong chóng,
)(561,5 mD =
T - lực đẩy của chong chóng

)(663,833
1
kN
t
T
T
E
=
−
=
Vì
1<
NT
K
và
2<







−=








≥
Trong đó:
4=Z
- số cánh chong chóng
D - đường kính chong chóng,
mD 561,5=

max
δ
: chiều dày tương đối của chong chóng ở mặt cắt bán kính tương đối,
6,0==
R
r
r
;

941,837.15,1.10
.
08,0.568,5
4
).167,008,1.(24,0
3
4
3/2
min
0
=






−=








A
A
E
- Vậy chọn tỷ số đĩa chong chóng

(14 16)
S
v knots= ÷
và tính toán với vòng quay chong chóng
124 2,067n rpm rps= =
Quá trình tính toán thể hiện qua bảng sau:
Tiến hành vẽ đồ thị :
0
( ), ( ), ( ), / ( )
S S opt S S S
P f v D f v f v P D f v
η
= = = =

Với công suất máy chính
kWP
S
9720=
, từ đồ thị ta có vận tốc tàu và các thông số của
chong chóng như sau :
9

0
15,12 ; 5,628 ; 0,528; / 0,787
S opt
v knot D m P D
η
= = = =

2.5.4 Kiểm tra tỷ số đĩa theo điều kiện không xảy ra xâm thực:

( ; / ; )
C
k f Z P D J=
- hệ số tra đồ thị
Với
4; / 0,787; 0,445Z P D J= = =
ta tra đồ thị được
0,262
C
k =

2
0
( ), /
a s
P P h kN m
γ
= +

Với:

2
101,340 /
a
P kN m=
- áp suất khí quyển

3
10 /kN m
γ

= = =
 ÷
+
 0
min
0,460 0,55
E
A
A
 
= <
 ÷
 
Vậy điều kiện tỷ số đĩa để không xảy ra xâm thực được thỏa mãn.
2.6 Xây dựng bản vẽ chong chóng
2.6.1 Xây dựng hình bao duỗi thẳng của chong chóng :
Tính chiều rộng lớn nhất của cánh b
ax
0
2,187. 2,187.5,628
. .0,55 1,692 1692
4
E
m
AD
b m mm
z A

2.6.2.2 Bảng tung độ profin cánh
2.6.3 Xây dựng hình chiếu pháp và hình chiếu cạnh
- Chọn góc nghiêng cánh bằng 10
12
- Từ hình bao duỗi phẳng ta xác định được các giá trị
1 2 1 2
, , ,l l h h
như sau :
2.6.4 Xây dựng củ chong chóng :
2.6.4.1 Xác định đường kính trục chong chóng
- Đường kính trục chong chóng :
1,12
B P C
d d k D= +
Với d là đường kính trục trung gian được tính theo công thức sau :
( )
3
92 1
S
P
m
P
d k
n
= +

Trong đó:
( 1)k q a= −
với
0,4q =

B
d mm=

- Độ côn trục:
1/15k =
- Chiều dài phần côn trục
(90 95)% (1107 1168,5)
k H
l l mm= ÷ = ÷
. Chọn
1120
k
l mm=
2.6.3.2 Xác định kích thước củ chong chóng
- Chiều dài củ:
H
l
lấy lớn hơn
2% 3%
÷
chiều rộng lớn nhất của hình chiếu cạnh
Do đó chọn
1230
H
l mm=

- Độ côn của củ chong chong chóng, chọn
1/15
H
k =

1020
t
l mm=
- Chiều rộng then:

(0,25 0,3) 147,5 177
t B
b d mm= ÷ = ÷
. Chọn
150
t
b mm=
- Chiều cao then:

(0,5 0,6) (75 90)
t t
h b mm= ÷ = ÷
. Chọn
80
t
h mm=
- Kiểm tra bền:
Điều kiện bền :
[ ]
d
d
δδ
≤
[ ]
cc

T
T
2
=
Ta có mô men xoắn trên trục chong chóng là:
7162.
D
m
P
T
n
=

D
P
- công suất truyền đến chong chóng

0,97.9720 9428,4
D s S
P P kW
η
= = =
Thay vào :
9428,4
7162. 62451,442 62451442
124
T Nm Nmm= = =
Với
2
t

(0,14 0,17) (0,14 0,17).5,628 (0,788 0,957)l D mm= ÷ = ÷ = ÷
14
Chọn
0
0,940l m=
- Bán kính cầu ở cuối mũ:

0
(0,05 0,1) (0,05 0,1).5,628 (0,281 0,563)r D mm= ÷ = ÷ = ÷

Chọn
0
0,4r m=

2.6.3.5 Tính khối lượng chong chóng
Theo Kopeeski thì khối lượng chong chóng được tính như sau :

0,6 0,6
3 4 2
4
. . .( ). 6,2 2.10 0,71 . 0,59. . .
4.10
H
H H
b e
dZ
G D l d
D D D
γ γ
 

- chiều rộng cánh tại 0,6R
Thay số ta được:
3 4 2
4
4 1,692 0,94 0,142
.8600.5,628 .( ). 6,2 2.10 0,71 . 0,59.8600.1,23.0,94
4.10 5,628 5,628 5,628
G
 
 
= + − +
 
 ÷
 
 

18429G kg=

Vậy khối lượng chong chóng là
18429G kg=
2.6.4 Xây dựng tam giác đúc
- Bán kính đặt tam giác đúc:

(50 60) (2864 2874)R R mm mm
φ
= + ÷ = ÷
. Chọn
2870R mm
φ
=

,
ϕ ϕ
xác định từ hình vẽ:
0 0
1 2
43,17 , 32,05
ϕ ϕ
= =
15
0,2R
0,3R
32.05
0
43.17
0
- Chiều cao tam giác đúc:

1 2
43,17 32,05
. 4429,2. 925,5
360 360
h P mm
φ
ϕ ϕ
+ +
= = =
- Vị trí đường trung bình của củ chong chóng cánh cạnh huyền của tam giác đúc một
đoạn:
.
R

cm
Trong đó:
t
- chiều dày cánh trừ góc lượn của chân cánh, cm
H
- công suất liên tục lớn nhất của máy chính,
9720H kW=
Z
- số cánh chong chóng,
4Z =
N
- số vòng quay liên tục lớn nhất chia cho 100,
1,24 /N v p=
l
- chiều rộng cánh tại bán kính đang xét:
16
Tại bán kính 0,25R thì
137,4l cm=

Tại bán kính 0,6R thì
169,2l cm=

1 2
,K K
- hệ số xác định theo công thức sau:
1 2 3
2
1
30,3 D P'
K = k +k

, k
5
: Hệ số tra bảng 3/7.1
'P
- bước tại bán kính đang xét,
' 4,429P m=
P
- bước tại bán kính 0,7R,
4,429P m=
E
- độ nghiêng tại đầu mút cánh,
49,62E cm=
0
t
- chiều dày giả định cánh tại đường tâm của trục,
0
32,5t cm=
K
- hệ số tra bảng 3/7.2,
1,15K =
với vật liệu chong chóng là HBsC1
Do đó:
Tại bán kính 0,25R:
1
14,527K =
2
0,924K =
Tại bán kính 0,6R :
1
4,5K =

8,68
S
d m=
W
- là hệ số kể đến sự dao động của nước kèm và giá trị cực đại của dao động nước
kèm ở đĩa chong chóng:
2 3 4 1
3 1
'
1 1,724
'
P
A A A A
D
W
P
A A
D
+
= +
+
Nếu
2,8W <
thì lấy
2,8W =

1 2 3
, ,A A A
- xác định theo công thức sau:
1

3,52A =
tại 0,25R
4
1,26A =
tại 0,6R
1 2 3
, ,C C C
- là các hệ số xác định theo công thức sau:
1
2
3
2
1,3 0,22 1
0,95
1,19
1,1 0,2 1
0,95
0,122 0,0236
O
O
a
D P
C
P D Z
a
D P
C
P D Z
P
C

 
 ÷
 
 
 
w∆
là giá trị cực đại của dao động nước kèm và xác định theo công thức sau:
7,32 1,56 0,04 4
B
S
B B
w C w
D d
 
 
 
∆ = − + −
 
 ÷
 
 
 
B
- chiều rộng tàu,
20,5B m=
B
C
- là hệ số béo thể tích của tàu,
0,77
B

Chiều dày cánh tại bán kính 0,25R là:
23,507t mm=

Chiều dày cánh tại bán kính 0,6R là:
11,473t mm=
Mà:
Chiều dày cánh thực tế tại bán kính 0,25R là:
24,5t mm=
Chiều dày cánh thực tế tại bán kính 0,6R là:
14,2t mm=
Kết luận: Chong chóng đủ bền
2.7.2 Tính bán kính góc lượn
Theo quy phạm thì bán kính góc lượn giữa chân cánh và củ chong chong không nhỏ
hơn trị số
0
R
xác định theo công thức sau :
( ) ( )
B 0 1
0 1
e-r t -t
R = t +
e
Trong đó:
0
R
- bán kính yêu cầu góc lượn, cm
1
t
- chiều dày qui định cánh tại 0,25R,

R= 27 cm

Bán kính góc lượn phía mặt hút giữa cánh và củ là:
R= 29 cm
Vậy chong chóng thoả mãn điểu kiện bền theo qui phạm
2.8 Tính toán và xây dựng đồ thị vận hành của chong chóng
2.8.1. Tính toán các đặc trưng không thứ nguyên của chong chóng làm việc sau thân
tàu
Các thông số chủ yếu như sau:
0
/ 0,55
E
A A =

/ 0,787P D =

4Z =

0,335
T
w =

0,268t =

0,445
1 1 0,435
/ 0,787
p
P
J

dm
n
P P
n
 
=
 ÷
 
Với
9720.0,85 8262
dm
P kW= =
và
124
dm
n rpm=

STT Đơn vị Giá trị tính toán
1 Vòng quay giả thiết rpm 112 118 124 130
2 Công suất định mức kW 6740 7482 8262 9081
21