Chuyên đề Tìm hiểu cáu tạo và nguyên lý hoạt động của chân vịt biến bước

chuyên đề GVHD: NGUYỄN ĐÌNH LONG SVTH : NGUYỄN VĂN BÍNH LỚP : 48 ĐT_1 MSSv : 48132014 I.Lời nói đầu Trong những năm vừa qua ngành đóng tàu thế giới nói chung,ngành đóng tàu Việt Nam nói riêng đã có những bước phát triển rất mạnh mẽ.Những con tàu mới được đóng ra đã đáp ứng được nhu cầu ngày càng cao của các chủ tàu,từ sưc chở,tính năng hằng hải đến nội thất.Thiết bị đẩy tàu cũng được cải thiện đáng kể.Nhiều loại chân vịt mới có những tính năng tốt được ra đời.”Chân vịt biến bước” là một điển hình.Nó ra đời khá muộn so với các loại chân vịt khác.Nội dung bài báo cáo này sẽ đi sâu vào tìm hiểu nguyên lý cấu tạo và làm việc của chân vịt biến bước. Vì trình độ của bản thân còn nhiều hạn chế, nguồn tài liệu không nhiều nên bài báo cáo chắc chắn còn nhiều thiếu sót.Em mong nhận được sự góp ý của thầy giáo. Em xin chân thành cảm ơn! svth: Nguyễn văn Bính II.Định nghĩa: Chân vịt có bước thay đổi được gọi là chân vịt biến bước,về mặt kết cấu chân vịt biến bước khác chân vịt cố định ở chỗ:cánh chân vịt biến bước có thể quay quanh trục vuông góc với trục chân vịt. Chân vịt biến bước đầu tiên được người Đức chế tạo gọi là Verstellpropeller tại xưởng Escher Wyss, Deutschland, năm 1844, có dạng hết sức giản đơn.Từ những mô hình đơn giản đó ngày nay kết cấu chân vịt, mà chủ yếu là kết cấu bộ phận truyền động ngày càng hoàn thiện. III.Đặc điểm: Chân vịt bước thay đổi, trong củ chứa toàn bộ cơ cấu điều khiển bước do vậy kích thước thường lớn. Nếu ở chân vịt cố định đường kính củ chỉ từ 0.15D-0.22D, thì trên chân vịt bước thay đổi tỉ lệ d­h/D thường là 0.24D-0.32D. Trong một số trường hợp tỷ lệ này đạt giới hạn đáng chú ý là 0.4D-0.5D. Để tăng tính quay trở cánh, chủ yếu là quay ngược trở lại,thông thường chiều rộng cánh chân vịt kiểu này phải đủ lớn. Tỷ lệ thông dụngcủa chân vịt 3,4 và 5 cánh có thể đọc từ quan hệ sau: Chân vịt 3 cánh: bmax/D = (1.01x + 0.05(P/D-1)+0.055) Chân vịt 4 cánh: bmax/D = (0.771x + 0.025(P/D-1)+0.023) Chân vịt 5 cánh: bmax/D = (0.632x + 0.0125(P/D-1)+0.01) Một số chân vịt BB : IV.Ưu điểm: Nhờ khả năng thay đổi bước trong suốt quá trình khai thác,chân vịt bước thay đổi đạt tất cả các yêu cầu đề ra cho chế độ kéo và chế độ chạy tự do, đường làm việc của nó bao trùm phần tốt nhất của hai đường đặc tính riêng lẻ của chân vịt cánh cố định, đường BB trên. V.Phạm vi ứng dụng: Những lợi thế về tính năng của chân vịt bước thay đổi làm cho loại máy đẩy này chiếm ngày càng nhiều trong ứng dụng thực tế. Nếu những năm đầu của những năm sáu mươi thế kỉ XX chân vịt biến bước chỉ chiém chừng 5% tổng số đầu máy của đội thuyền thương mại, cuối những năm sáu mươi con số này lên đến 20%. Trong thập niên 80 tỉ lệ tham gia chân vịt biến bước đã là 40%. Một vài tài liệu tham khảo chứng minh cho sự việc vừa nêu là số tàu lắp máy chính trên 2000 HP, trang bị chân vịt bước thay đổi tăng lên theo từng năm. Ngày nay chân vịt biến bước được sản xuất hàng loạt, được dùng rộng rãi trên nhiều kiểu tàu làm các nhiệm vụ khác nhau. Chọn chân vịt biến bước: Trước tình hình thực tế, cánh chân vịt xoay trong quá trình làm việc nhằm thay đổi bước xoắn của nó, đường bao cánh thay đổi dạng và các mặt cắt cũng uốn theo sự thay đổi đó.(h8.8). hình trên trình bày bước của chân vịt không đổi khi không xoay cánh trong quá trình làm việc,hình dưới trình bày bước chân vịt khi cánh bị xoay quanh trục canh một góc. 21tg1= 22tg2 =23tg3 . Sau khi xoay góc : 21tg(1 + ) 22tg(2 + ) 23tg(3 + ). Hình 8.9 : Giới thiệu thay đổi đường bao cánh chân vịt bước thay đổi trong quá trình xoay cánh.Mặt cắt tiêu biểu bằng mặt trụ bán kính r của cánh biến dạng trong quá trình xoay cánh được trình bày tại phía phải cùng hình. Vì rằng đặc tính hình học của chân vịt và theo đó dặc tính thủy động lực thay đổi khi cánh xoay quanh trục vuông góc với trục chân vịt nhằm thay đổi bước, do vậy phải phân biệt 2 trường hợp riêng khi thiết kế. Trường hợp đầu áp dụng cho chân vịt không xoay, bước xoắn của chân vịt này đúng bằng bước xoắn chuẩn gọi là bước xoắn kết cấu. Trong trường hợp này điều lưu ý quan trọng nhất là ảnh hưởng của đường kính củ chân vịt đến các đặc tính thủy động lực chân vịt. Đường kính củ khá lớn của chân vịt biến bước làm cho phân bố dòng xoáy trên các cánh không đúng như điều chúng ta đã biết từ lý thuyết dòng xoáy, theo đó đường kính củ chân vịt được giả thuyết bằng 0. Phân bố lực thủy động dọc cánh cũng khác so với chân vịt cố định,lực cản bổ sung ở chân vịt biến bước cũng thay đổi đáng kể, các hệ số hiệu chỉnh Goldstein cũng không thật phù hợp cho trường hợp dh quá lớn. Một số loại củ chân vịt BB: VI.Tính toán kiểm tra chân vịt bước thay đổi: Kiểm tra đặc tính chân vịt cho chế độ chạy tự do tiến hành theo đúng các thủ tục dùng cho chân vịt bước cố định.Còn tính kiểm tra cho chế độ kéo,tại tốc độ kéo cho trước cần xác định lực kéo lớn nhất,mang những đặc trưng riêng,vì ứng với miỗ điểm của đường cong là một giá trị của tỷ lệ bước P/D,đảm bảo sử dụng đầy đủ công suất định mức của máy chính,tại vận tốc cố định đó. Đường làm việc của chân vịt biến bước dạng thông dụng được biểu diễn trong hệ thống công suất-vận tốc tàu,giống như các dạng đồ thị vẫn dùng cho chân vịt bước cố định. Lực đẩy chân vịt khi máy làm việc theo chế độ định mức: Các thông số đã biết: KQ= w,t,n,D,đã biết trước. Ví dụ sau trình bày các phép tính thực hiện theo thủ tục trên,áp dụng vào tàu đánh cá cỡ trung, w = 0.21;t = 0.158 Trong hệ tọa độ P~n thứ tự tính như sau,với ví dụ bằng số: Đường sức kéo lớn nhất và tỷ lệ P/D Từ đường đặc tính máy diesel, có thể nhận thấy: suất tiêu hao nhiên liệu cho máy là hàm số của tần suất quay và công suất, theo hình vẽ: Mặt khác từ đường đặc tính chân vịt biến bước có thể thấy tỉ lệ bước chân vịt trong quan hệ với vận tốc tàu luôn là hàm tần suất quay, hình vẽ: Trong tài liệu đi kèm với chân vịt BB ở tàu thông thường còn có đồ thị nêu quan hệ giữa công suất và tần suất quay giúp chủ tàu tìm chế độ làm việc ít nhiên liệu nhất. Xác lập đường làm việc của chân vịt nhằm chọn chế độ khai thác có hiệu quả kinh tế nhất. Trên đồ thị dạng này sẽ trình bày quan hệ giữa tỷ lệ bước P/D với vận tốc tàu trong điều kiện n=const.  Các bước thực hiện theo bảng sau: Chân vịt BB điều khiển bằng thủy lực: Hệ trục chân vịt BB: Bộ phận điều khiển bước xoắn cánh: Hệ thống điều khiển: Phân bố ứng suất trên cánh và hư hỏng: VI.Kết luận Sự ra đời của chân vịt biến bước là một bước tiến quan trọng của ngành đóng tàu.nó đã phần nào khắc phục được những nhược điểm của chân vịt truyền thống.Hy vọng cùng với ngành đóng tàu,nó sẽ ngày được nghiên cứu phát triển hơn nữa. VII.Tài liệu tham khảo: Trần Công Nghị: Thiết kế hệ trục chân vịt Nguyễn Đình Long Trang bị động lực tàu thuỷ Một số trang web