Đồ án Thiết kế hệ thống động lực tàu hàng 6800 tạ
MỤC LỤC
CHƢƠNG 1 – TỔNG QUAN .............................................................................................3
1.1 TỔNG QUAN VỀ TÀU ...........................................................................................3
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
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
CHƢƠNG 3 - THIẾT KẾ HỆ TRỤC...............................................................................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
3.3.1 Chiều dày khớp nối trục..................................................................................24
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
4.1.1 Mục đích .........................................................................................................37
1
4.1.2 Phƣơng pháp ...................................................................................................37
4.1.3 Sơ đồ tính ........................................................................................................37
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
5.1.1 Luật áp dụng và tài liệu tham khảo.................................................................43
5.1.2 Chong chóng ...................................................................................................44
5.1.3 Trục .................................................................................................................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
5.3.1 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
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
– Chiều dài đƣờng nƣớc thiết kế
– Chiều rộng thiết kế
– Chiều cao mạn
Lmax
LWL
B
=
=
=
=
=
102,79
98,40
17,0
m.
m.
m.
D
9,10
m.
– Chiều chìm toàn tải
– Lƣợng chiếm nƣớc
d
7,20
m.
Disp =
9105
tons.
1.1.1.3 Hệ động lực chính
– Máy chính
– Số lƣợng
LH41LA
01.
– Công suất
H
N
=
=
2684
240
kW
– Số vòng quay
– Kiểu truyền động
– Chân vịt
rpm.
Trực tiếp.
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
HANSHIN
2684 kW
240 rpm
4
– Hãng sản xuất
– Công suất định mức, [H]
– Vòng quay định mức, [N]
– Số kỳ, []
– Số xy-lanh, [Z]
6
– Đƣờng kính xy-lanh, [D]
– Hành trình piston, [S]
–Suất tiêu hao nhiên liệu [ ge]
410 mm
800 mm
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
YANMAR (JAPAN)
– Hãng (Nƣớc) sản xuất:
– Công suất định mức, [Ne]:
– Vòng quay định mức, [n]:
– Số kỳ, []:
360
1200
4
hp
rpm
– Số xy-lanh, [Z]:
6
– Đƣờng kính xy-lanh, [D]:
– Hành trình piston, [S]:
– Suất tiêu hao nhiên liệu:
148
165
190
mm
mm
g/cv.h
1.2.4.2 Máy phát điện
– Số lƣợng:
0
– Hãng sản xuất:
– Kiểu:
Brushless A.C.Generator
3 pha
– Công suất máy phát:
– Vòng quay máy phát:
– Điện áp:
300
1200
450
60
kVA
rpm
V
– Tần số:
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
01
01
01
01
01
01
01
01
01
cụm
cụm
cụm
cụm
cụm
cụm
cụm
cụm
cụm
cụm
– Bơm nƣớc ngọt làm mát
– Bơm nƣớc biển làm mát
– Bầu làm mát dầu nhờn
– Bầu làm mát nƣớc ngọt
– Máy phát điện một chiều
– Mô-tơ điện khởi động
– Các bầu lọc
– Bầu tiêu âm
– Ống bù hòa giãn nở
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 :
Công suất x Vòng quay :
(60-120) m3/h x (20-55) m
26 kW x 1750 v/p
1.3.1.2 Bơm dự phòng
Số lƣợng
01
Kiểu - Hãng sản xuất :
Lƣu lƣợng x Áp suất :
Công suất x Vòng quay :
M.D.H.G - Naniwa
50 m3/h x 0,45 MPa
18,5 kW x 1150 v/p
a.
Bơm nƣớc biển trực nhật
Số lƣợng :
01
Kiểu - Hãng sản xuất :
Lƣu lƣợng x Cột nƣớc :
Công suất x Vòng quay :
M.D.H.Cent - Naniwa
60 m3/h x 20 m
7,5 kW x 1750 v/p
b.
Bơm nƣớc ngọt
Số lƣợng :
02
Kiểu - Hãng sản xuất :
Lƣu lƣợng x Cột nƣớc :
Công suất x Vòng quay :
M.D.H.Cent - Naniwa
3 m3/h x 40 m
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
2 m3/h x 40 m
1,5 kW x 1800 v/p
Lƣu lƣợng x Cột nƣớc :
Công suất x Vòng quay :
6
1.3.1.2.2 Bơm trợ lực dầu FO nồi hơi
Số lƣợng :
01
Kiểu - Hãng sản xuất :
Lƣu lƣợng x Áp suất :
Công suất x Vòng quay :
M.D.H.G - Naniwa
0,5 m3/h x 0,2 MPa
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.
4 m3/h x 0,3MPa
1,5 kW x 3480 v/p
Naniwa
Lƣu lƣợng x Áp suất :
Công suất x Vòng quay :
Hãng sản xuất :
1.3.1.2.4 Bơm dằn và nƣớc đáy tàu :
Số lƣợng :
01
Kiểu :
M.D.V.Cent.
(120-60) m3/h x (20-55) m
Lƣu lƣợng x Cột nƣớc :
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 :
Lƣu lƣợng x Áp suất :
Công suất x Vòng quay :
Diesel Driven - Burmhan Korea
11,5 m3/h x 30 kG/cm2
6 PS x 2200 v/p
1.3.1.3.2 Máy phân li dầu HFO :
Số lƣợng :
02
Kiểu - Hãng sản xuất :
Lƣu lƣợng x Công suất :
M.D - Mitsubishi
900 l/h x 5,5 kW
1.3.1.3.3 Máy phân li dầu DO :
Số lƣợng :
01
Kiểu - Hãng sản xuất :
Lƣu lƣợng x Công suất :
M.D - Mitsubishi
760 l/h x 5,5 kW
1.3.1.3.4 Máy phân li dầu LO :
Số lƣợng :
01
Kiểu - Hãng sản xuất :
Lƣu lƣợng x Công suất :
M.D - Mitsubishi
1400 l/h x 5,5 kW
7
1.3.1.3.5 Bơm dầu thừa :
Số lƣợng :
Kiểu :
01
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 :
Lƣu lƣợng x Công suất :
WM .10M - Miura, Japan
10T/day x 5,5 kW
1.3.1.3.7 Lò đốt dầu thải :
Số lƣợng :
01
Kiểu - Hãng sản xuất :
Công suất :
WM .10M - Miura, Japan
200000 kcal/h
1.3.1.3.8 Máy phân li dầu - nƣớc :
Số lƣợng :
01
Kiểu - Hãng sản xuất :
Công suất :
USH .20 - Taiko, Japan
2 m3/h x 15 PPM
1.3.1.3.9 Nồi hơi phụ
Số lƣợng :
01
Kiểu - Hãng sản xuất :
Công suất :
Miura, Japan
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 :
Sản lƣợng x Áp suất :
Công suất x Vòng quay :
Quạt thải buồng phân li :
Số lƣợng :
M.D.Axial - Onishi, Japan
450 m3/ph x 300 Pa
7,5 kW x 1740 v/p
01
Kiểu - Hãng sản xuất :
Sản lƣợng x Áp suất :
Công suất x Vòng quay :
Quạt thông gió hầm hàng :
Số lƣợng :
M.D.Axial - Onishi, Japan
50m3/p x 300 Pa
0,7 kW x 3340 v/p
04
Kiểu - Hãng sản xuất :
Sản lƣợng x Áp suất :
Công suất x Vòng quay :
Quạt thải buồng bơm sự cố :
Số lƣợng :
M.D.Axial - Onishi, Japan
400m3/p x 300 Pa
5,5 kW x 1740 v/p
01
Kiểu
- Hãng sản xuất :
M.D.Axial - Onishi, Japan
35m3/p x 200 Pa
0,4 kW x 3420 v/p
Sản lƣợng x Áp suất
Công suất x Vòng quay :
Quạt buồng máy phát điện sự cố :
Số lƣợng :
01
Kiểu - Hãng sản xuất :
Sản lƣợng x Áp suất :
Công suất x Vòng quay :
Quạt thải phòng CO2 :
Số lƣợng :
M.D.Axial - Onishi, Japan
20 m3/p x 150 Pa
0,55 kW x 3410 v/p
01
Kiểu - Hãng sản xuất :
M.D.Axial - Onishi, Japan
9
Sản lƣợng x Áp suất :
Công suất x Vòng quay :
Quạt thải nhà bếp :
số lƣợng :
35 m3/p x 200 Pa
0,4 kW x 3420 v/p
01
Kiểu - Hãng sản xuất :
Sản lƣợng x Áp suất :
Công suất x Vòng quay :
M.D.Axial - Onishi, Japan
35 m3/p x 200 Pa
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 :
5 m
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
LWL
B
=
=
=
=
=
102,79
94,50
17,0
m
– Chiều dài đƣờng nƣớc thiết kế
– Chiều rộng thiết kế
– Chiều cao mạn
m
m
m
D
9,10
– Chiều chìm toàn tải
– Lƣợng chiếm nƣớc
– Hệ số béo thể tích
d
7,20
m
Disp =
9105
0,71
tons
CB
H
=
=
=
– Công suất tính toán
– Số vòng quay chong chóng
2684
240
kW
rpm
np
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
2
3
4
Tỷ số kích thƣớc [B/d]
Tỷ số kích thƣớc [L/B]
Hệ số béo thể tích [CB]
Hệ số thon đuôi tàu []
2,36
5,79
1,5 – 3,5
4 – 11
0,71
0,35 – 0,8
0,33 – 1,5
0,777
2.1.2.2 Công thức xác định sức cản của Pamiel
VS3
EPS
, (hp)
(2.1)
LC0
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
xác định
№
Công thức tính
Kết quả
Tốc độ tính
1
toán
VS, Dự kiến thiết kế
10
11
12
13
(knots)
Tốc độ tính
toán VS, (m/s)
2
3
4
Tính theo m/s
Theo thiết kế
Theo thiết kế
5,14
0,71
9105
5,654
0,71
6,168
0,71
6,682
0,71
Hệ số béo thể
tích CB
Lƣợng chiếm
9105
9105
9105
nƣớc
(tons)
,
10 CB
L
Hệ số hình
dáng
5
6
7
8
9
1,327
1,11
95
1,327
1,22
93
1,327
1,33
91
1,327
1,45
90,5
1
Tốc độ tƣơng
đối V1
V1 VS
L
Hệ số tính
Cp, theo đồ
thị
Cp f
V1,
Hệ số hình Cho một đƣờng
1
1
1
dạng X1
trục
Hiệu chỉnh
chiều dài tàu
Hệ số tính
theo Pamiel
C0
0,7 0,03 L
1,004
1,004
1,004
1,004
Cp
C0
X1
10
91,8
89,9
87,9
87,5
Công
kéo
(hp)
suất
EPS,
s
EPS
LC0
11
12
965
1312
8944
1740
2225
75EPS
Vs
Sức cản toàn
phần Rt, (kG)
Rt
7237
10878
12838
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):
– Hiệu suất đƣờng trục (lấy gần đúng):
– Dự trữ công suất máy chính:
– Công suất của máy chính:
p
t
= 0,5
= 0,98
15%Ne
Ne = 4140
EPS = 0,85.Nept
EPS = 1724 hp
hp
– Công suất kéo của tàu:
Kết quả:
Tƣơng ứng (gần đúng) trên đồ thị sức cản có:
Vs
Rt
= 12,1
knots
kG
= 11000
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 = (0,50,7) 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
ndc
np
1
2
Vòng quay động cơ
v/p
v/s
Theo M.E
240
4
Vòng quay chong
chóng
np = nhs/60
3
4
Hệ số dòng theo
Hệ số dòng hút
Sức cản tàu
–
–
0,36
0,25
-
t = 0,85
t
5
6
R
P
kG
kG
Theo đồ thị sức cản
11000
14356
R
P
Lực đẩy chong
chóng
1t
Vận tốc dòng chảy
đến chong chóng
7
8
9
Vp
D
m/s
4,11
104,5
2,7
Vp = (1-)VS
Mật độ chất lỏng
kGs2/m4 Nƣớc biển
Đƣờng kính sơ bộ
chong chóng
m
D= (0,10,8)d
14
Hệ số lực đẩy theo
đƣờng kính
Kd ' Vp D
10
11
Kd’
Kn’
Z
–
–
1,92
0,58
0,59
P
Vp
P
4
Hệ số lực đẩy theo
vòng quay
Kn'
np
Kd’< 2
Kn’< 1
Số cánh chong
chóng
12
13
Cánh
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
A0
Ae
A0
2
C'.Z
m'.P
104
3
θ =
0,375.
.
D. max
min
Bảng 2.4: Tính chọn tỉ số đĩa theo điều kiện bền
K
Kết
N0
1
Hạng mục tính
Đơn vị
Công thức xác định
hiệu
quả
Đƣờng kính chong chóng
Số cánh
D
Z
m
Theo mục 2.2.1.4
2,7
2
Cánh Theo mục 2.2.1.4
4
Chiều dày cánh tƣơng đối
tại tại bán kính R = 0,6
3
cm
–
0,1
max
C’
m’
Chọn (0,08 0,1)
Đồng thau
Hệ số phụ thuộc vào vật
liệu làm chong chóng
4
0,055
1,15
Hệ số phụ thuộc vào loại
tàu
5
_
Với tàu hàng
2
C'Z
m'P
104
3
6
7
Tỷ số đĩa nhỏ nhất
–
–
0,312
0,55
min
min 0,375
Dmax
Chọn tỷ số đĩa theo điều
kiện bền
Chọn = 0,55
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
Giá trị
K
hiệu
Đơn
vị
Công thức
xác định
N0
Hạng mục tính
Lần 1
Lần 2
1
Tốc độ tàu giả thiết
vs
vp
P
hl/h Giả định
12
13
Vận tốc dòng nƣớc
chảy đến chong chóng
2
3
4
m/s
kG
5,654
14356
1025
6,682
14356
1025
V.(1-)
R
Lực cản toàn phần
Mật độ nƣớc biển
1t
kG/m3 Tra
Vp
p
Hệ số lực đẩy theo
vòng quay
’
5
Kn
0,6
0,6
4
.
n
Tra đồ thị
p = f(Kn )
6
7
Độ trƣợt tƣơng đối
0,385
0,39
0,395
0,4
p
’
Tỉ số bƣớc thực tế với
tàu một chong chóng
a=1,05
’
’
p
p =p.1,05
Vp
'
Đƣờng kính chong
chóng tối ƣu
np.p
8
9
Dopt
m
2,5
2,7
P
.n2.D4
Hệ số lực đẩy
K1
0,21
0,65
0,17
0,66
opt
Tra đồ thị
p = f(Kn )
Tỉ số bƣớc của chong
chóng
10
H/D
’
16
Tra đồ thị
p = f(Kn )
Hiệu suất đẩy của
chong chóng
11
0,65
0,67
p
’
1t
12
13
Hiệu xuất đẩy thân tàu
1,08
1,08
k
k =
1
Hiệu suất chong chóng
làm việc sau thân tàu
0,701
0,723
= p. k
’
Np =
R.v
Công suất đẩy của
chong chóng
’
14
15
Np
cv
%
2503
2647
75.
Np' Np
.100
Np'
Sai số công suất
0,067
0,014
N
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
D.
m'.p
104
3
min 0,375.
.
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.
2
130.1.K
min
=
C . n .D
p
p
P
Bảng 2.6: Tính kiểm tra độ bền xâm thực của chong chóng
K
hiệu
Đơn
vị
No.
Hạng mục tính
Công thức xác định
Kết quả
Hệ số đặc trƣng
cho chế độ tải
1
_
_
( 1,1 ÷ 1,6 )
1,5
Hệ số đặc trƣng
cho chế độ xâm
thực
2
3
KC
Tra đồ thị
0,21
Đƣờng
chong
tối ƣu
kính
chóng
Dopt
m
Theo bảng 2.5
2,7
Áp suất mặt
thoáng
4
5
6
Pa
Pd
kG/m2
10330
Áp suất hơi bão
hòa
kG/m2 ở 200C
238
Trọng
lƣợng
1025
kG/m3
nƣớc biển
Độ sâu chong
chóng so với
mặt biển
7
hb
m
5,65
Dopt
d-(
+0,2)
2
Áp suất hủy
tĩnh tại vị trí
8
9
P1
kG/m2
15883
0,009
Pa+.hb-Pd
đặt
chong
chóng
2
130.1.K
C . n .D
p
p
Tỉ số đĩa
_
’’
P
18
Chọn tỉ số đĩa
theo điều kiện
10
11
Chọn
0,55
chống
thực
xâm
Suy ra min = 0,009 < 0,55
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
4.104
b
d
e0.6
4
0
G =
m.D3 0.6 . 6,2 2.10 . 0,71
.
0,59.m.l0.d2
(*)
0
D
D
D
Bảng 2.7: Tính khối lượng của chong chóng
K
hiệu
No
Hạng mục tính
Đơn vị Công thức xác định
Giá trị
Đƣờng kính
chong chóng
1
2
Dp
d0
M
M
Theo trên
2,7
Đƣờng kính củ
chong chóng
0,43
(0,167 0,22)Dp
Chiều dày lớn
nhất của cánh
chong chóng tại
tiết diện 0,6R
3
e0,6
M
M
0,108
(0,044 0,055)Dp
Chiều dài củ
chong chóng
4
5
l0
Z
0,32.D
0,65
4
Thiết kế
Số cánh
D
bm
b0,6 =
Z
Chiều rộng cánh
tại bán kính 0,6 R
6
b0,6
M
0,76
bm = 1,1 – 1,3
Khối lƣợng riêng
của hợp kim
Đồng-Nhôm-
Niken
7
8
kG/m3
kG
8600
2130
Trọng lƣợng
chong chóng
G
Tính theo công thức (*)
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
– Đƣơng kính trung bình của củ chong chóng: do = 0,2.D = 0,54
– Chiều dài phần khoét lỗ: l = 0,1.D = 0,27
m
m
m
– Chiều dài củ chong chóng: l0 = 0,32.D = 0,864
– Nắp chụp chân vịt có các bulong nối , và đƣợc làm kín
+ Vật liệu của nắp chụp: đồng-nhôm-niken
m
Kết luận:
Đƣờng kính chong chóng:
Số cánh:
D
=
=
=
2,7
4
m
Z
Tỉ số đĩa:
0,55
0,66
Tỉ số bƣớc:
H/D =
Chiều dài củ chong chóng:
lo
=
=
=
0,864 m
0,54 m
Đƣờng kính trung bình củ chong chóng: d0
Khối lƣợng chong chóng:
G
2130 kG
20
Tải về để xem bản đầy đủ
84 trang
28020
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Đồ án Thiết kế hệ thống động lực tàu hàng 6800 tạ", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- do_an_thiet_ke_he_thong_dong_luc_tau_hang_6800_ta.pdf
