Thiết kế kết cấu cụm bánh lái cho tàu hàng, chương 5

Mục đích của việc tính toán thuỷ động học bánh lái là đi xác định các trị số của lực thuỷ động để làm cơ sở cho việc chọn máy lái, tính toán bền cho thiết bị lái. Khi bánh lái được đặt trong dòng chảy vận tốc vs, dưới góc tấn α, dưới tác dụng của dòng chảy chất lỏng phân bố áp lực ở mặt trên và mặt dưới của profin mặt cắt bánh lái khác nhau, làm xuất hiện lực tác động ngang. Các lực thuỷ động tác động lên bánh lái gồm có: Lực nâng L...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết kế kết cấu cụm bánh lái cho tàu hàng, chương 5 Chương 5: Tính toán đặc tính thuỷ động của bánh lái Mục đích của việc tính toán thuỷ động học bánh lái là đi xácđịnh các trị số của lực thuỷ động để làm cơ sở cho việc chọn máylái, tính toán bền cho thiết bị lái.Khi bánh lái được đặt trong dòng chảy vận tốc vs, dưới góc tấn α,dưới tác dụng của dòng chảy chất lỏng phân bố áp lực ở mặt trênvà mặt dưới của profin mặt cắt bánh lái khác nhau, làm xuất hiệnlực tác động ngang. Các lực thuỷ động tác động lên bánh lái gồmcó: Lực nâng L và lực cản D. Tổng hợp của L và D sẽ được lực R - lực chính tác động lênbánh lái: (hình 2-8). R  L2  D 2- Lực R có thể phân thành hai thành phần gồm: + Lực pháp tuyến: N  L. cos   D. sin  +Lực tiếp tuyến: T  L. sin   D. cos  .Các lực này đặt tại tâm áp lực k.- Mômen thuỷ động ở cạnh trước của bánh lái: Mtđ = N.eTrong đó: e - khoảng cách từ cạnh trước của bánh lái đến điểm đặt lực N.- Mômen tải trên trục láiđược tính theo công thức: M0 = N.x = N.(e – a).Trong đó: e - khoảng cách từ trục lái đến cạnh trước của bánh lái. a - khoảng cách từ điểm đặt lực đến tâm trục lái. Hình 2-8. Lực thủy động tác dụng lên bánh lái Trong bảng 11-3, sổ tay kỷ thuật tàu thủy tập I đã cho biếtđặc tính của bánh lái có   1  6. Trong thực tế thiết kế tàu thủy, bánh lái thường có hệ số λnhỏ hơn 6. Vì các hệ số CL, CD và CM phụ thuộc rất nhiều vào λnên ta tính các hệ số ấy cho mọi bánh lái như sau: CD2 = CD1 + C1CL2. [3- tr 709]  1   2  C1C L . [3- tr 709]Trong đó: 1 1 1 C1  (  ) [3- tr 709]   2 1 57,3 1 1 C2  (  ) [3- tr 709]   2 1Tra trong bảng 11-3 (3- tr 705) người ta cho biết đặc tính của loạicó λ = λ1 = 6,λ2 = λef = 1,74.Suy ra : 1 1 1 1 1 1 C1  (  )= (  )= 0,1304   2 1 3,14 1,74 6 57,3 1 1 57,3 1 1 C2  (  ) (  ) = 7,4704   2 1 3,14 1,74 6 Lập bảng tính các hệ số CL, CD và CM cột 1 ÷ cột 4 được chogiống như trong bảng 11-3 sổ tay kỷ thuật đóng tàu thủy với prôfinNACA0015 Các cột khác được tính toán dựa theo các cột 1 ÷ cột 4 1 2 3 4 5 6 7 8 9α C1*CL CD2=(3)+ α2=(1)+(độ CL CD CM CL2 2 (6) C2*CL 8) 0 0 0,01 0 0 0 0,01 0 0 0,01 0,07 0,011 2,241 4 0,3 9 5 0,09 73 0,03073 11 6,24111 0,6 0,03 0,37 0,048 4,556 8 1 7 0,15 21 51 0,08551 92 12,5569 0,9 0,05 0,22 0,82 0,107 6,798 12 1 9 5 81 96 0,16696 02 18,798 1,1 0,09 1,41 0,184 8,889 16 9 8 0,3 61 62 0,28262 72 24,8897 0,255 10,4520 1,4 0,14 0,36 1,96 53 0,39553 85 30,458522. 1,5 0,2 0,38 2,34 0,305 0,50519 11,42 33,9296 5 3 09 19 962.4.1.Xác định vị trí tối ưu của trục lái: Ta xác định hệ số lực thẳng góc bánh lái CN theo công thứcsau : CN = CL.cosα + CDsinα [2-tr.47] Khoảng cách tâm áp suất từ cạnh dẫn được xác định theocông thức : CM e .b [2- tr.46] CN Với b là chiều rộng trung bình của bánh lái. Lập bảng tính vị trí tối ưu của trục bánh lái như sau : α CL cosα CD2 sinα cosα*CL sinα*CD2 CN CM e/b 0 0 1 0,01 0 0 0 0 0 06,241 0,3 0,994 0,031 0,109 0,255 0,002 0,257 0,075 0,29212,557 0,61 0,976 0,086 0,217 0,504 0,015 0,519 0,150 0,28818,798 0,91 0,947 0,167 0,322 0,721 0,054 0,775 0,225 0,28924,890 1,19 0,907 0,283 0,421 0,999 0,119 1,018 0,300 0,29430,458 1,4 0,862 0,396 0,507 1,037 0,160 1,197 0,360 0,30033,930 1,53 0,830 0,505 0,558 1,060 0,221 1,281 0,380 0,297 Các phép tính được thực hiện trong bảng. Qua đó ta thấ ...