Giáo trình Thiết bị tàu thủy

226 trang ngocly 30

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Giáo trình Thiết bị tàu thủy", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

giao_trinh_thiet_bi_tau_thuy.pdf

Nội dung text: Giáo trình Thiết bị tàu thủy

THIEÁT BÒ TAØU THUÛY
MUÏC LUÏC CHÖÔNG I: THIEÁT BÒ LAÙI 6 1. Giôùi thieäu caùc kieåu baùnh laùi. Löïc thuûy ñoäng taùc ñoäng leân baùnh laùi 6 2. Keát caáu baùnh laùi 27 3. OÁng ñaïo löu quay 60 4. Heä thoáng laùi. Maùy laùi 76 CHÖÔNG 2: THIEÁT BÒ NEO 95 1. Boá trí heä thoáng neo treân taøu 95 2. Neo taøu thuûy 98 3.Xích neo 116 4. Tính toaùn ñaûm baûo ñoä beàn neo 122 5. Buoäc ñaàu xích neo 124 6. Thieát keâ loã luoàn xích neo, giöõ neo 127 7. Haõm xích neo 129 8. OÁng daãn xích vaøo thuøng xích 130 9.Thuøng xích 132 10. Maùy keùo neo 135 CHÖÔNG 3: HEÄ THOÁNG BUOÄC TAØU 139 1. Heä thoáng buoäc taøu 139 2. Thieát bò boäc daây 147 3. Thieát bò ñôõ daây 149 4.Tthieát bò luoàn daây 158 5.Troáng cuoän daây 164 6. Quûa ñeäm 166 CHÖÔNG 4: THIEÁT BÒ KEÙO 170 1. Boá trí thieát bò lai, keùo treân taøu 171 2. Thieát bò cuûa heä thoáng keùo 173 3. Tôøi keùo 182 CHÖÔNG 5: THIEÁT BÒ CAÅU HAØNG 185 1. Boá trí thieát bò caåu haøng treân taøu chôû haøng 186 2. Heä thoáng caàn caåu nheï 187 3. Heä thoáng caåu naëng 188 4. Boá trí caàn caåu treân taøu 193 5. Tính toaùn, thieát keá caàn caåu, coät caåu vaø caùc chi tieát heä thoáng caåu 196 6. Tôøi naâng haï 226 7. Naép haàm haøng 227 CHÖÔNG 6: THIEÁT BÒ CÖÙU SINH 230 1. Phöông tieän cöùu sinh 230 2.Caåu xuoàng 241 3. Tôøi naâng haï heä thoáng cöùu sinh 264
TAØI LIEÄI THAM KHAÛO Giôùi thieäu Cuoán saùch THIEÁT BÒ TAØU soaïn theo ñeà cöông moân hoïc “Thieát bò taøu” ñöôïc Hoäi ñoàng Khoa hoïc Khoa Ñoùng taøu vaø Coâng trình noåi thoâng qua naêm 2002. Noäi dung trình baøy trong saùch bao goàm caùc vaán ñeà: Heä thoáng laùi , baùnh laùi, maùy laùi, thieát bò neo, caùc neo taøu, maùy keùo neo, heä thoáng buoäc, chaèng taøu, thieát bò keùo taøu, thieát bò naâng haï duøng treân taøu, töø caàn caåu nheï ñeán caàn caåu naëng, caùc tôøi naâng haï vaø thieát bò cöùu sinh phuø hôïp caùc Coâng öôùc quoác teá veà an toaøn haøng haûi. Tham gia chuaån bò giaùo trình goàm caùc thaày: Vuõ Ngoïc Bích, Huyønh Vaên Chính, vaø Nguyeãn Huy Minh. Saùch ñöôïc chuaån bò trong thôøi gian daøi song chöa traùnh ñöôïc caùc sai soùt, trong ñoù coù sai caùch duøng thuaät ngöõ hoaëc tieáng nöôùc ngoaøi. Tuy nhieân ñeå kòp phuïc vuï baïn ñoïc Khoa Ñoùng taøu vaø Coâng trình noåi xin pheùp ñöa saùch thaønh taøi lieäu hoïc taäp. Caùc yù kieán ñoùng goùp ñeå saùch ñuùng vaø thöïc teá hôn ñeà nghò baïn ñoïc göûi veà Khoa Ñoùng taøu vaø Coâng trình noåi, Ñaïi hoïc Giao thoâng vaän taûi Tp Hoà Chí Minh.
Môû ñaàu Thieát bò taøu, hay coøn goïi saùt nghóa hôn thieát bò treân boong ( deck equipment ) ñaûm baûo cho taøu khai thaùc, vaäïn haønh an toaøn vaø hieäu quaû. Nhöõng thieát bò nhaát thieát phaûi coù maët treân taøu, khoâng phaân bieät kieåu taøu, chöùc naêng : laùi, neo, chaèng buoäc, cöùu sinh, keùo, naâng haï. Ngoaøi thieát bò chung nhöõng taøu chuyeân duïng phaûi ñöôïc trang bò theâm thieát bò theo coâng naêng taøu. Taøu keùo, ñaåy caàn thieát ñuû phöông tieän keùo hoaëc ñaåy coâng trình noåi, phöông tieän noåi treân nöôùc. Taøu chôû container trang bò ñuû phöông tieän boác dôõ container neáu taøu phaûi phuïc vuï nhöõng vuøng thieáu caåu chuyeân boác xeáp haøng thuøng treân bôø, phaûi coù ñuû phöông tieän giöõ thuøng, buoäc thuøng. Taøu chôû saø lan trang bò heä thoáng naâng haï ñuû söùc naâng ñeå ñöa nhöõng saø lan naëng haøng traêm taán vaøo vaø ra taøu. Thieát bò taøu RO-RO ñaûm baûo vaän chuyeån haøng theo phöông thöùc “laên vaøo”, “laên ra” maø khoâng caàn naâng – haï. Nhöõng thieát bò chung ñeà caäp trong giaùo trình khoanh vuøng treân hình A. Hình A. Boá trí thieát bò chung treân taøu vaän taûi 1 – thieát bò laùi (steering ), 2 - thieát bò keùo (towing) , 3 – thieát bò chaèng, buoäc taøu (mooring), 4 – thieát bò naâng – haï haøng (cargo handling), 5 – thieát bò cöùu sinh (lifesaving equipment, survival crafts), 6 – thieát bò neo (anchor handling), 7 – chaân vòt laùi (thrusters). Caùc heä thoáng naøy trình baøy chi tieát hôn trong caùc chöông giaùo trình.
THIEÁT BÒ LAÙI 5 CHÖÔNG I THIEÁT BÒ LAÙI Thieát bò laùi ñaûm baûo cho taøu coù tính aên laùi, hieåu theo nghóa taøu coù khaû naêng quay voøng vaø tính oån ñònh höôùng ñi. Taøu phaûi ñuû naêng löïc giöõ ñöôïc höôùng ñi ngöôøi ñieàu khieån ñaõ ñònh trong suoát haønh trình, maët khaùc coù khaû naêng quay trôû taøu sang traùi, phaûi theo yeâu caàu cuõng cuûa ngöôøi ñieàu khieån. Nhöõng thieát bò ñaûm baûo tính aên laùi laøm vieäc cuøng treân moät nguyeân taéc: taïo löïc ngang taùc ñoäng leân taøu baét taøu quay theo yù ngöôøi ñieàu khieån. Caùc thieát bò thoâng duïng ñang duøng treân taøu goàm: 1) baùnh laùi taøu (rudder), 2) oáng ñaïo löu quay (ducted propeller), 3) thieát bò chænh doøng cuûa maùy phuït nöôùc (waterjet) vaø 4) chaân vòt laùi (thruster). Baùnh laùi taøu coù daïng taám phaúng hoaëc taám daïng caùnh vôùi maët caét ngang profile caùnh maùy bay, ñaët sau taøu, trong vuøng chòu taùc ñoäng doøng chaûy sau chaân vòt taøu. Döôùi taùc ñoäng doøng chaûy ñang ñeà caäp, treân baùnh laùi bò beû sang traùi hoaëc phaûi xuaát hieän löïc thuûy ñoäng R r, vuoâng goùc vôùi maët baùnh laùi. Töø löïc naøy coù theå phaân thaønh hai thaønh phaàn, Y r vuoâng goùc maët caét doïc taøu, taùc ñoäng ngang taøu, X r doïc taøu. Neáu laøm baøi taäp cô hoïc ñôn giaûn vôùi caùc thaønh phaàn löïc coù maët taïi hình 1.1 coù theå thaáy, taïi troïng taâm G cuûa taøu ñaët hai thaønh phaàn löïc taùc ñoäng ngang taøu, ngöôïc chieàu nhau, giaù trò tuyeät ñoái baèng Yr, kyù hieäu Y r’ vaø Y r’’, moâmen ngaãu löïc tính baèng tích Y r. LCG seõ quay taøu quanh truïc ñöùng qua troïng taâm. Thaønh phaàn Y r’ xoâ taøu sang ngang coøn X r boå sung vaøo söùc caûn taøu, laøm taøu chaïy chaäm laïi. Trong coâng thöùc neâu treân, LCG laø khoaûng caùch töø vò trí ñaët löïc Y r ñeán troïng taâm G, tính treân truïc doïc taøu. Döôùi taùc ñoäng momen ngaãu löïc ñang neâu, khi baùnh laùi coøn bò beû sang goùc nhö ñang ñeà caäp taøu seõ quay voøng. Quaù trình quay voøng naøy ñaï ñöôïc xem xeùt trong “ Ñoäng Hình 1.1 Quay voøng taøu löïc hoïc taøu ”. Voøng troøn taøu quay trong cheá ñoä quay voøng oån ñònh coù theå laøm thöôùc ño tính quay trôû cuûa taøu, tuøy thuoäc vaøo thieát keá heä thoáng laùi. Tyû leä ñöôøng kính quay voøng oån ñònh vôùi chieàu daøi taøu thay ñoåi töø 1 ñeán 7 treân caùc taøu ñang khai thaùc. Tyû leä naøy mang giaù trò nhoû duøng cho caùc taøu ñoøi tính quay trôû cao nhö taøu keùo, taøu soâng. Taøu vaän taûi ñi bieån coù tyû leä naøy khaù lôùn. 1. Giôùi thieäu caùc kieåu baùnh laùi. Baùn laùi taøu raát ña daïng. Döïa vaøo caùc tieâu chuaån khaùc nhau ngöôøi ta phaân loaïi baùnh laùi nhö sau:
6 Chöông 1 Baùnh laùi caân baèng ( balanced rudder ) Baùnh laùi khoâng caân baèng ( unbalanced rudder ) Baùnh laùi nöûa caân baèng (semi balanced rudder ) Truïc quay lbaùnh laùi caân baèng qua ñieåm gaàn vôùi ñieåm ñaët löïc thuûy ñoäng, coøn treân baùnh laùi khoâng caân baèng truïc naèm xa ñieåm ñaët löïc. Tuøythuoäc boá trí truïc quay coù theå phaân bieät baùnh laùi quay treân coái hoaëc baùnh laùi treo neáu khoâng quay treân coái. Hình 1.2 Caùc kieåu baùnh laùi taøu Ñaëc tröng hình hoïc tbaùnh laùi trình baøy taïi hình 1.3. Dieän tích baùnh laùi, kyù hieäu A f hoaëc A, laø dieä tích hình chieáu baùnh laùi veà maët caét doïc giöõa taøu. Chieàu cao baùnh laùi h – khoaûng caùch töø meùp döôùi baùnh laùi ñeán meùp treân. Dieän tích phaàn tröôùc, tính töø truïc quay baùnh laùi, A b, coøn goïi laø dieän tích caân baèng cuûa baùnh laùi. Chieàu roäng baùnh laùi b – khoaûng caùch tính töø meùp tröôùc ñeán meùp sau baùnh laùi hình chöõ nhaät. Tröôøng hôïp chung b tính theo coâng thöùc A/h. h h 2 Chieàu daøi töông ñoái baùnh laùi tính töø bieåu thöùc: % $ $ "A / h # A
THIEÁT BÒ LAÙI 7 A Tyû leä k $ b goïi baèng teân “buø tröø” A Hình 1.3 Ñaëc tröng hình hoïc baùnh laùi Ngoaøi caùc kieåu baùnh laùi neâu taïi hình 2, kích thöôùc trình baøy taïi hình 3, ngöôøi ta coøn söû duïng baùnh laùi chuû ñoäng, hoáng.4. Ñaëc ñieåm noåi baät cuûa baùnh laùi ch3 ñoäng laø ngay treân baùnh laùi 1 gaén moät chaân vòt taøu côõ nhoû 2, do ñoäng cô thuûy löïc, coâng suaát khoâng lôùn 3 lai. Ñöôøng oáng thuûy löïc 5 luoàn trong caàn quay baùnh laùi 4, noái vôùi thieát bò thuûy löïc cuûa taøu. Chaân vòt nhoû 2 taïo löïc ñaåy boå sung, trong tröôøng hôïp baùnh laùi naèm thaúng chính giöõa taøu löïc boå sung ñaåy taøu veà tröôùc, khi baùnh laùi ñang bò beû sang beân, löïc ñaåy naøy xoâ ñuoâi taøu sang caïnh vaø nhö vaäy Hình 4. Baùnh laùi chuû ñoäng taøu phaûi thöïc hieän ñoäng taùc quay trôû maø
8 Chöông 1 khoâng phuï thuoäc vaøo vaän toác tieán cuûa taøu. Profile caùnh duøng laøm baùnh laùi Profile ñang duøng thuoäc nhoùm ñoái xöùng, toïa ñoä y u treân truïc ngang vaø y d döôùi truïc ngang nhö nhau, hình 1.5. Chieàu daøy profile ñöôïc hieåu laø ñaïi löôïng t = |y u| + |y d|. Trong söû duïng chuùng ta thöôøng tieáp xuùc vôùi tyû leä giöõa chieàu daøy lôùn nhaát t max vaø chieàu roäng b profile, goïi laø chieàu daøy töông ñoái. t t $ max (1.1) b Nhöõng profile duøng laøm baùnh laùi taøu thuoäc nhoùm profile qua thöû nghieäm taïi caùc phoøng thí nghieäm thuûy khí coù uy tín NACA, \ F I N, JfS, G ttingen vv Teân goïi cuøng caùc con soá ñi lieàn profile thöôøng mang yù nghóa trình baøy ñaëc tính hình hoïc chính profile ñoù. Profile ñoái xöùng cuûa NACA, chieàu daøy töông ñoái 12% vieát döôùi daïng NACA0012, trong ñoù 00 mieâu taû ñöôøng taâm thaúng, 12 chæ roõ t = 12%. Profile ñang ñöôïc duøng roäng raõi giôùi thieäu taïi hình 1.5. Toaï ñoä profile y , %, caùc profile NCA, \F I N vaø SKL ñoïc theo baûng sau, trong ñoù x, %, tính töø meùp tröôùc, y, %, tính töø ñöôøng taâm (truïc Ox). Nöûa chieàu daøy profile tính theo coâng thöùc sau: y y $ %t b (1.2) 100 Baûng 1.1 x, % 0 0,5 0,75 1,0 1,25 1,75 2,5 3,25 5,0 7,5 10,0 NACA 0 6,2 10,3 14,1 15,8 18,6 21,8 24,5 29,6 35,0 39,0 \F I 0 10,3 14,5 20,5 22,7 26,7 31,0 34,8 41,0 46,2 48,3 N SKL 0 6,8 10,8 14,8 16,6 19,2 22,6 27,0 31,1 36,9 41,0 Baûng 1.1 tieáp x, % 15,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0 90,0 95,0 100 NACA 44,6 47,8 50,0 48,8 44,0 38,0 30,5 21,9 12,1 6,7 1,1 \F I 49,8 49,8 46,1 38,7 29,4 21,8 15,1 9,2 4,5 2,5 1,0 N SKL 46,0 49,0 49,5 47,0 40,9 33,4 24,0 15,0 7,5 3,0 0
THIEÁT BÒ LAÙI 9 Hình 1.5. Profile duøng laøm baùnh laùi Taøi lieäu [8] trình baøy ñuû toaï ñoä caùc profile IfS, trang 22 vaø 23, duøng trong khi thieát keá baùnh laùi caân baèng. Baïn ñoïc tìm thaáy caùc baûng soá töông töï trong baûn dòch tieáng Vieät, saùch [5], trang 28, 29, 30 taäp I. Ñaëc tính thuûy ñoäng löïc baùnh laùi Caùc ñaëc tính thuûy ñoäng löïc thu ñöôïc töø caùc phoøng thí nghieäm thuûy khí khi thöû caùc profile ñöôïc trình baøy döôùi daïng caùc heä soá khoâng thöù nguyeân quen thuoäc. Töø hai thaønh phaàn xuaát hieän treân caùnh ñaët xieân goùc ( vôùi doøng chaûy vaän toác v, goàm 1) löïc naâng (Lift - L) vaø 2) löïc caûn (Drag – D) coù theå taäp hoïp thaønh löïc toaøn phaàn Z. Töø Z coù theå phaân thaønh hai thaønh phaàn goàm thaønh phaàn phaùp tuyeán baùnh laùi N vaø tieáp tuyeán T. Moái quan heä giöõa caùc thaønh phaàn nhö chuùng ta ñaõ laøm quen khi tìm hieåu lyù thuyeát chaân vòt, hình 1.6. Z $ L2 - D 2 $ N 2 - T 2 Y L N $ L cos ( - Dsin ( L L T $ D cos ( . Lsin( Z (1.3) L L $ N cos ( . T sin( L D $ N sin ( - T cos ( [L Hình 1.7 Ñaëc tính Hình 1.6 Löïc taùc ñoäng leân baùnh laùi profile NACA0012 Löïc Z taïo momen quay taïi ñieåm caùch meùp tröôùc baùnh laùi khoaûng caùch a: M = N( x – a). Heä soá khoâng thöù nguyeân caùc löïc neâu treân ñöôïc vieát döôùi daïng. L Heä soá löïc naâng: C $ (1.4) L /v 2 A 2 r D Heä soá löïc caûn: C $ (1.5) D /v 2 A 2 r
10 Chöông 1 M Heä soá momen quay: C $ m /v 2 A b 2 r (1.6) Caùc heä soá thuûy ñoäng löïc caùc profile caùnh daøi voâ taän coù daïng ñaëc tröng nhö trình baøy taïi hình 1.7. Döôùi ñaây giôùi thieäu taøi lieäu trích töø coâng boá coâng khai cuûa NACA, trình baøy ñaëc tính thuûy ñoäng löïc baùnh laùi vôùi profile 0012, chieàu daøy töông ñoái 12%, tyû leä % = 0,8, thöû cho tröôøng hôïp tieán vaø luøi. Hình 1.8. Ñaëc tính thuûy ñoäng löïc baùnh laùi hình chöõ nhaät, profile NACA-0012. Hình 1.9 tieáp tuïc giôùi thieäu ñöôøng ñaëc tính thuûy ñoäng löïc baùnh laùi hình chöõ nhaät, laøm töø profile thoaùt nöôùc NACA-0012, tyû leä % thay ñoåi. Thí nghieäm tieán haønh cho tröôøng hôïp tieán, hình beân traùi vaø chaïy luøi, hình beân phaûi.
THIEÁT BÒ LAÙI 11 Hình 1.9 Ñaëc tính thuûy ñoäng löïc baùnh laùi hình chöõ nhaät, profile NACA-0012 Vôùi caùnh coù saûi ngaén, baùnh laùi taøu thuoäc nhoùm ñoù ñaëc tính thuûy ñoäng löïc thay ñoåi khaù roõ neùt, tuøy thuoäc chieàu daøi saûi caùnh. Hình 1.10 trình baøy söï ñoåi thay heä soá löïc naâng profile NACA0015, vôùi ( aspect ratio ) thay ñoåi töø 0,2 ñeán 5. Hình 1.11 trình baøy caùc heä soá C L, C N, C m cho caùc daïng profile khaùc nhau song coù cuøng tyû leä = 1.
12 Chöông 1 Hình 1.10 Quan heä giöõa löïc naâng vaø goùc taán Hình 1.11 Heä soá löïc naâng, löïc caûn vaø momen tron g quan he ä vôùi goùc taán Ñaëc tính thuûy ñoäng löïc baùnh laùi laøm töø taám phaúng, chieàu daøy töông ñoái taám khaùc nhau, theo coâng boá cuûa taùc giaû ngöôøi Ñöùc H. Thieme, naêm 1961 vaø 1962 nhö sau, baûng 1.2
THIEÁT BÒ LAÙI 13 Keát quaû thí nghieäm cho pheùp xaùc laäp quan heä giöõa heä soá momen C m vaø heä soá C N, tuøy thuoäc daïng profile vaø chieàu daøy taám, tröôøng hôïp = 1 nhö taïi hình 1.12. Hình 1.12.
14 Chöông 1 Ñaëc tính thuûy ñoäng löïc baùnh laùi laøm vieäc rieâng leû toång keát töø thí nghieäm moâ hình ñöôïc theå hieän daïng coâng thöùc gaàn ñuùng sau. Keát quaû thöû giôùi thieäu taïi hình 8 cho pheùp vieát bieåu thöùc xaùc ñònh heä soá C L, theo [5]: dC L CL " ! , trong phaïm vi goùc taán ñeán 10 - 15 (1.6) d! ! "0 dC L Neáu kyù hieäu " a , coâng thöùc töông töï (6) do Prandtl ñeà nghò coù daïng: d! ! " ;0 " a C " ! (1.7) L 2 1& Heä soá C N vaø C m tính theo coâng thöùc gaàn ñuùng: C ! 3 S D T C N " CL D1& T vôùi 0,8 < < 2,5 (1.8) E 2 U Heä soá momen quay baùnh laùi tính taïi vò trí caùch meùp tröôùc khoaûng caùch a ñöôïc bieát laø: a C " C - C (1.9) ma m0 N b Heä soá C m0 – tính taïi meùp tröôùc, khi a = 0; chieàu roäng baùnh laùi b, tính töø meùp tröôùc ñeán meùp sau. C m ,0 25 " Cm0 - ,0 25C N (1.10) Coâng thöùc xaùc ñònh heä soá löïc naâng, löïc caûn vaø momen quay tính ñeán tröôøng hôïp phi tuyeán, theå hieän taïi taøi lieäu “ Principles of Naval Architecture ”, SNAME, 1976 vaø 1980 coù daïng: C C L S CD 2 CL " D T! & ! (1.11) E ! U ! "0 F V 1 C C S C C S ! 2 G D m TW L Cm ,0 25 " G ,0 25 - D TW D T- CD (1.12) 57 3, E CL U E ! U 2 G W ! "0 H CL "0 X trong ñoù ! tính baèng radian. C C S 8,1 6 D L T " ; (1.13) E ! U 2 ! "0 8,1 & cos 5 & 4 cos 4 5 C C S F ,0 555 7! 2 & 4 8 &1V D m T " 5,0 G1- W (1.14) D C T ! & 2 E L U HG XW CL "0
THIEÁT BÒ LAÙI 15 trong ñoù 5 - goùc giöõa truï ñöùng vaø ¼ chieàu roäng meùp döôùi, hình 1.13; C D - heä soá caûn, hình 1.14. Hình 1.13 Hình 1.14 Maët khaùc theo caùc taùc giaû Whicker vaø Fehlner (1958), Johnes (1952) heä soá C D coù daïng: C 2 C " C & L (1.15) D d 0 6! e trong ñoù: C d0 – heä soá caûn beù nhaát, = 0,0065 cho NACA 0015, e - heä soá “Oswald” = 0,90 AÛnh höôûng soáng ñuoâi ñeán ñaëc tính thuûy ñoäng löïc baùnh laùi ñaët sau Töø caùc hình 3b, 3c, 3d coù theå nhaän xeùt raèng baùnh laùi treo caân baèng hoaëc khoâng caân baèng luoân ñaët sau chi tieát thuoäc thaân taøu goïi laø soáng ñuoâi, ñoùng vai troø phaàn keùo daøi baùnh laùi veà tröôùc. AÛnh höôûng phaàn coá ñònh naøy ñeán caùc ñaëc tính thuûy ñoäng löïc baùnh laùi theå hieän khaù roõ raøng. Veõ laïi caáu hình baùnh laùi töø hình 3 ñang nhaéc thaønh hai daïng ñaëc tröng sau ñaây khi xem xeùt löïc thuûy ñoäng taùc ñoäng leân phaàn baùnh laùi quay, hình 1.15a vaø 1.15b. Hình 1.15
16 Chöông 1 Hình 1.16. Treân ñoà thò ñöôøng cong naèm thaáp hôn trình baøy löïc naâng luùc baùnh laùi khi goùc beû laùi 30 - 40 do hai thaønh phaàn baùnh laùi, phaàn coá ñònh khoâng quay chieám 25% dieän tích vaø phaàn quay thöïc teá chieám 75% dieän tích thöïc hieän. Neáu so vôùi löïc naâng do baùnh laùi coù 100% dieän tích ñang neâu quay, noùi caùch khaùc phaàn coá ñònh ñöôïc chuyeån hoùa thaønh thaønh phaàn chính thöùc cuûa baùnh laùi ñanh thieát keá ñeå bò quay khi beû laùi, löïc naâng baùnh laùi keå ñaàu chæ chieám 90%. Treân ñoà thò ñang neâu coøn trình baøy keát quaû tính kieåm tra cuûa caùc taùc giaû ngöôøi Myõ thöïc hieän 1959, ghi laïi taïi caùc voøng troøn nhoû, chöùng minh ñaày ñuû, soáng laùi aûnh höôûng ñeán ñaëc tính thuûy ñoäng baùnh laùi sau noù. Töø döõ lieäu do Bottomley cung caáp coù theå vieát bieåu thöùc tính haøm k R trình baøy quan heä giöõa löïc naâng cuïm baùnh laùi coù phaàn coá ñònh C LRR vaø C LR tính cho baùnh laùi khoâng coù soáng ñuoâi, daïng sau: 2 3 kR = 1,872a - 0,591a - 0,281a (1.16) ARR trong ñoù a " ; A RR – dieän tích baùnh laùi sau soáng laùi coá ñònh vaø A R – dieän tích baùnh laùi AR khoâng coù soáng laùi. Coâng thöùc gaàn ñuùng tính heä löïc naâng baùnh laùi sau soáng ñuoâi: AR ARP C LR " CLRR - CLRP (1.17) ARR ARR trong ñoù C LRP tính theo coâng thöùc kinh nghieäm, duøng khi tính löïc naâng soáng ñuoâi: C LRP = (1,69 - 0,89b)C LRR vôùi b = b m/ b tb ; b m – chieàu roäng trung bình baùnh laùi, b tb - chieàu roäng trung bình, tính caû soáng ñuoâi. Ñeå yù ñeán aûnh höôûng naøy coâng thöùc tính löïc naâng treân baùnh laùi sau soáng ñuoâi coù daïng: 9v 2 9v 2 L " C A " k C A (1.18) RR LRR 2 RR R L 2 RR
THIEÁT BÒ LAÙI 17 AÛnh hö ôûng hoaït ñoäng chaân vòt, thaân taøu ñeán löïc thuûy ñoäng baùnh laùi Baùnh laùi ñaët ngay sau taøu chòu aûnh höôûng tröïc tieáp cuûa thaân taøu vaø thieát bò ñaåy taøu, phaàn lôùn trong soá ñoù laø chaân vòt taøu, ñaët taïi khu vöïc naøy. Thaân taøu nhö vaät theå kích thöôùc lôùn “chaïy” tröôùc baùnh laùi, gaây thay ñoåi hoaëc xaùo troän ñöôøng doøng ñeán thieát bò naøy, vaø haäu quaû laø heä thoáng löïc thuûy ñoäng taùc ñoäng leân baùnh laùi cuõng bò ñoåi thay theo. Thieát bò ñaåy taøu ñaët ngay tröôùc baùnh laùi laøm cho ñöôøng doøng ñe án baùnh laùi thay ñoåi theo hoaït ñoäng thieát bò ñaåy vaø gaây ra thay ñoåi löïc thuûy ñoäng cuûa heä thoáng. AÛnh hö ôûng thaân taøu Caùc löïc thuûy ñoäng taùc ñoäng leân baùnh l aùi sau taøu bò ñoåi thay trong quaù trình thaân taøu chuyeån ñoäng do nhöõng nguyeân nhaân tröïc tieáp: - Thay ñoåi vaän toác tieán cuûa taøu khi hoaït ñoäng - AÛnh höôûng thaønh phaàn vaän toác ngang doøng chaûy vaøo baùnh laùi - T hay ñoåi heä soá baùnh laùi taøu do thay ñoåi goùc laùi, hình chieáu baùnh laùi trong vuøng ñaëc bieät na øy . AÛnh höôûng thaân taøu, chuû yeáu aûnh höôûng hình daùng phaàn chìm cuûa taøu, boá trí baùnh laùi vaø thao taùc taøu, nhöõng yeáu toá tröïc tieáp gaây ra thay ñoåi doøng chaûy quanh taøu vaø sau taøu. Trong tính toaùn tính aên laùi vaø tính giöõ höôùng chuùng ta ñaõ laøm quen caùch xaùc ñònh goùc taán doøng chaûy so vôùi baùnh laùi trong ñieàu ki eän baùnh laùi bò beû sang goùc nghieâng vaø goùc daït xaùc ñònh. Goùc taán ñöôïc tí nh baèng coâng thöùc: !R = ; =R:R (1.19) trong ñ où ; - goùc beû laùi, :R - goùc daït, =R – heä soá hieäu chænh. Maët khaùc goùc :R tính theo bieåu thöùc: >? cos : > @cos : : " : & arctg v & arctg (1.20) R >? 1 & > @sin : 1& sin : v l trong ñoù : - goùc daït tính ta ïi troïng taâm taøu, > " , l - khoaûng caùch töø truïc laùi ñeán troïng taâm L L v taøu, L – chieàu daøi taøu; ? " A - vaän toác goùc khoâng thöù nguyeân, v " - giaûm toác töông v0 v0 L ? ñoái, vaø @ " A " . v v Vaän toác doøng chaûy thöïc teá qua baùnh laùi sau thaân taøu tính theo coâng thöùc quen thuoäc: vR = v R’(1 - w R), vôùi v R’ – vaän toác cuïm thieát bò maùy ñaåy, w R - heä soá doøng theo. Heä soá naøy tính theo caùc coâng thöùc kinh nghieäm, döïa vaøo hình 16 döôùi ñaây.
18 Chöông 1 w R " 7 ,0 68CB - ,0 25 & Bw & ,0 18h1 / H 8u (1.21) Bw = 0 giaønh cho taøu ñuoâi Transom; = 0,18 cho ñuoâi tuaàn döông,; u = 1,0 khi baùnh laùi ñaët taïi m aët caét doïc giöõa; u = C B + 0,15 gìanh cho baùnh laùi ñaët leäch taâm. Duøng cho hình 16b: C 2h 1 & h2 S wR " D ,0 68CB - ,0 43 & Bw & ,0 18 Tu (1.22) E H U Duøng cho hình 16c: 2 2 F 1 71- w1 8& F2 71- w2 8 wR " 1- (1.23) AR trong ñoù: C 2h 1 & l1 S w 1 " D ,0 68CB - ,0 43 & Bw & ,0 18 Tu Hình 1.17 E H U C 2h 2 & l2 S w 2 " D ,0 68CB - ,0 43 & Bw & ,0 18 Tu E H U 2 Neáu kyù h ieäu k H = (1 - w R) , coâng thöùc tính löïc phaùp tuyeán N vaø momen tính taïi truïc laùi seõ mang daïng: 9v 2 N " C k A (1.24) N H 2 R 9v 2 M " C k bA (1.25) m H 2 R AÛnh hö ôûng chaân vòt Coù maët chaân vòt taïi vuøng ñuoâi taøu laøm thay ñoåi böùc tranh doøng chaûy ñeán baùnh laùi, naèm ngay sau chaân vòt. Vaän toác trung bình doøng chaûy ñeán baùnh laùi tính theo lyù thuyeát chaân vòt: v m " v P 7 1& CR -18 (1.26) trong ñoù v P - vaän toác doøng ñeán chaân vòt ; CR – heä soá taûi chaân vòt tính baèng bieåu thöùc: 8K C " T (1.27) R 6J 2 8 T /(1- t) hoaëc C " (1.28) R 69 v 2 D 2 Löïc ñaåy T tính cho chaân vòt ñang ñöôïc duøng treân taøu. Thaønh phaàn N vaø M trong tröôøng hôïp naøy mang daïng: 9v 2 N " C xm A (1.29) NP 2 R 9v 2 9v 2 M " C xm A & C H ( A - A ) (1.30) NP 2 P NO 2 R P
THIEÁT BÒ LAÙI 19 Heä soá C NP tính cho phaàn baùnh laùi naèm trong vuøng taùc ñoäng cuûa doøng sau chaân vòt, C NO - tính cho phaàn naèm ngoaøi doøng sau chaân vòt. Coâng thöùc tính v x ñöôïc vieát laïi nhö sau: v xm " v R & v m " v R 1& CR Ví duï döôùi ñaây trình baøy caùch tính löïc thuûy ñoäng taùc ñoäng baùnh laùi sau taøu trình baøy taïi hình 17. Baùnh laùi sau taøu ñöôïc choïn vôùi caùc kích thöôùc sau. 2 Dieän tích baùnh laùi A R = 11,4 m . Chieàu cao h = 3,30m; chieàu roäng b = 3,6m; Chieàu daøi h 2 töông ñoái " = 0,95. Chieàu daøy töông ñoái baùnh laùi t " 0,12. AR Khoaûng caùch a töø meùp daãn ñeán truïc laùi a = 0,85m, heä soá buø tröø 0,21. Hình 1.18 Baùnh laùi sau taøu Vaän toác taøu V s = 17,5 HL/h. Coù theå choïn profile NACA 0012, vôùi caùc ñaëc tính thuûy ñoäng löïc neâu taïi baûng 1.1 khi tính löïc thuûy ñoäng. AÛnh höôûng thaân taøu vaø chaân vòt: vH = 0,5144.V S.( 1 – w R) = 7,0 m/s, vôùi w R = 0,27 . T C " = 28500/ (51. 5,72. 6,2 2) = 2,54. R 1 9A v 2 2 P H 2 Trong ñoù 9 = 102, A P = 5,72m .
20 Chöông 1 Heä soá aûnh höôûng boá trí chaân vòt coù theå xaùc ñònh baèng ñoà thò, trích töø saùch cuûa taùc giaû ngöôøi Nga M. H. Shmakov “ Thieát bò laùi taøu ”, 1968, hình 44, trang 76 nhö sau. Hình 1.19a Ñoà thò k = f( x/D P) theo Shmakov . Vôùi x = 1,5m, D P = 2,7m k = 1,74. Heä soá taêng löïc ngang baùnh laùi, theo ñoà thò 43, trang 75, saùch ñang ñeà caäp vaø ñöôïc trích laïi taïi ñaây, mang giaù trò 2,3. Hình 1.19b. Ñoà thò k P = f( C R /2) theo Shmakov . Tyû leä giöõa dieän tích naèm trong vuøng taùc ñoäng doøng sau chaân vòt A P vaø dieän tích baùnh laùi AR trong tröôøng hôïp naøy baéng 0,84. Heä soá aûnh höôûng doøng chaûy ñöôïc tính theo bieåu thöùc: 2 C k 2 - k S B " D & T = 0,88 D 2 T E 2 1- CR U Heä soá aûnh höôûng taùc ñoäng chaân vòt: AP = " 1& 7k P B -18 = 1,86 AR Löïc thuûy ñoäng taùc ñoäng leân baùnh laùi sau taøu ñoïc theo baûng 1.3 sau.
THIEÁT BÒ LAÙI 21 Baûng 1.3 Coâng thöùc Goùc beû laùi, ( ) 5 10 20 25 30 35 TIEÁN CL 0,150 0,311 0,695 0,90 1,12 1,34 CD 0,018 0,042 0,159 0,250 0,384 0,60 CdR 0,190 0,210 0,267 0,285 0,303 0,320 sin ! 0,087 0,173 0,342 0,423 0,500 0,573 cos ! 0,995 0,984 0,939 0,906 0,866 0,819 CN = C Dsin ! + 0,150 0,310 0,711 0,921 1,170 1,440 CLcos ! 2 2 0,150 0,314 0,713 0,935 0,185 1,470 CZ C L & CD N, (kG) 8000 16400 37700 48800 62000 76300 Z, (kG) 8000 16600 37800 49500 63000 78000 l1, (m) 0,685 0,775 0,960 1,025 1,090 1,150 l= l 1 – a 1, (m) -0,090 -0,020 0,185 0,250 0,315 0,375 M = N.l, (kG.m) -720 -330 7000 12200 19500 28600 Mt = 1,3M, -720 -360 9100 15800 25300 37000 (kG.m) LUØI CL 0,286 0,541 0,740 0,860 1,03 CD 0,060 0,207 0,340 0,530 0,720 CdR 0,844 0,770 0,700 0,678 0,636 CN = C Dsin ! + 0,290 0,580 0,814 1,010 1,260 CLcos ! N= 2600C N, 7500 15100 21200 26300 33000 (kG) l= C dR (b-a), (m) 2,19 1,93 1,67 1,59 1,43 M=N.l, (kG.m) 16400 29200 35400 41600 47000 Trong baûng tính söû duïng caùc thoâng soá boå sung: - Khoaûng caùch töø meùp daãn ñeán truïc baùnh laùi sau hieäu chænh do ñoä khoâng ñoàng ñeàu chieàu cao meùp daãn h’= 3,0m vaø chieàu cao meùp thoaùt h = 3,30m tính baèng bieåu thöùc: a 1 = a. (h’ /h) = 0,85.(3,0/3,3) = 0,775m. - Vaän toác chaïy luøi cuûa taøu nhaän khoaûng 70% vaän toác tieán, töø ñoù vaän toác tính toaùn khi luøi v luøi = 0,7.0,515. V S.k cv = 0,67 m/s, trong ñoù heä soá k cv do aûnh höôûng doøng chaûy chaân vòt tính baèng 1,06 trong tröôøng hôïp cuï theå. Xaùc ñònh dieän tích baùnh laùi Dieän tích baùnh laùi tyû leä thuaän löïc beû laùi, coâng thöùc (1.24) vaø (1.25). Choïn giaù trò cho dieän tích baùnh laùi taøu ñang thieát keá baèng caùch choïn töø taøu ñoàng daïng ñaõ coù tính aên laùi vaø quay voøng toát. Tröôøng hôïp khoâng ñuû döõ lieäu taøu maãu coù theå söû duïng döõ lieäu thoáng keâ, saùch [3], xaùc AR ñònh dieän tích A R. Theo toång keát cuûa Henschke tyû leä giöõa dieän tích A R vaø Lxd: K = , L d trong ñoù L – chieàu daøi taøu, d – chieàu chìm taøu, naèm trong giôùi haïn sau. Taøu moät chaân vòt 1,6 – 1,9
22 Chöông 1 Taøu hai chaân vòt 1,5 – 2,1 Taøu daàu 1,3 – 1,9 Taøu khaùch côõ lôùn 1,2 – 1,7 Taøu ven bieån 2,3 – 3,3 Taøu caù bieån gaàn 2,5 – 5,5 Taøu keùo chaïy bieån 3,0 – 6,0 Taøu hoa tieâu, phaø 2,5 – 4,0 Thuyeàn chaïy nhanh 4,0 – 5,0 Taøu cao toác deep vee 5,0 – 12,0 Theo DNV dieän tích baùnh laùi taøu khoâng ñöôïc nhoû hôn giaù trò tính theo coâng thöùv kinh nghieäm song mang tính baét buoäc: L d C 150 S 2 AR " D ,0 75 & T , (m ) 100 E l & 75 U Theo taùc giaû ngöôøi Nga G.V. Sobolev, tyû leä K phaûi thoûa maõn baát ñaüng thöùc: ,0 023 ,0 03 C K C L L 3 - 2,6 3 - 2,7 C B B C B B vôùi C B – heä soá beùo theå tích, B – chieàu roäng taøu tính taïi ñöôøng nöôùc thieát keá, ño baèng m. Ñoà thò do Landsburg laäp naêm 1983 giuùp chuùng ta ñaùnh giaù dieän tích baùnh laùi cho taøu chôû daàu vaø taøu haøng ñi bieån côõ trung bình vaø lôùn trình baøy taïi hình 1.20. Hình 1.20. Ñoà thò A R = f(LxT)
THIEÁT BÒ LAÙI 23 Hình 1.21 trình baøy khaû naêng quay trôû taøu vôùi baùnh laùi taøu dieän tích A R. Coät ñöùng caùc ñoà thò trình baøy quan heä giöõa ñöôøng voøng quay oån ñònh taøu vôùi chieàu daøi taøu, tuøy thuoäc ñoä lôùn goùc beû laùi ;R. Hình 1.21. Xaây döïng caáu hình baùnh laùi phuø hôïp vôùi cô caáu taøu Baùnh laùi ñöôïc ñaët trong khu vöïc chæ ñònh, coù kích thöôùc phuû bì phuø hôïp vôùi cô caáu thaân taøu taïi ñoù. Moät trong nhöõng ví duï thieát keá caáu hình baùnh laùi phuø hôïp vôùi kích thöôùc thaân taøu taïi vuøng chæ ñònh cuøng caùch boá trí thích hôïp caûnh quan trình baøy taïi hình 1.22. Hình 1.22 Boá trí baùnh laùi
24 Chöông 1 Nhöõng ñieàu quan taâm haøng ñaàu khi boá trí goàm: - Khoaûng caùch thích hôïp giöõa meùp tröôùc baùnh laùi vaø chaân vòt taøu nhaèm ñaûm baûo doøng chaûy sau chaân vòt ñeán taøu thoûa ñaùng vaø coù lôïi veà maët thuûy ñoäng löïc. - Baùnh laùi quay trôû sang hai beân töï do vaø thuaän lôïi . - Thaùo laép baùnh laùi deã daøng Trong moïi tröôøng hôïp coá gaéng daøi tyû leä . Caùc taøu môùn nöôùc noâng khoù coù theå ñaûm baûo yeâu caàu naøy neân chuyeån sang phöông aùn söû duïng nhieàu baùnh laùi, nhaèm taêng gía trò cho . Caùch laøm naøy coøn laø bieän phaùp khoâng ñöa baùnh laùi ra sau quaù xa, traùnh hoûng hoùc do va ñaäp nhöõng vaät laï ngoaøi taøu . Baùnh laùi caàn choïn kích thöôùc thích hôïp nhaèm giaûm thieåu toån thaát toác ñoä taøu khi taøu tieán hoaëc luøi. Nguyeân taéc chung veà tieát kieäm coøn yeâu caàu, baùnh laùi, caàn quay baùnh laùi, truïc, caùc oå ñôõ phaûi coù kích thöôùc nhoû nhaát, taát nhieân phaûi ñaûm baûo tính naêng beàn, an toaøn. Ngöôøi thieát keá baùnh laùi caàn tìm moïi caùch traùnh rung cho taøu hoaëc cho boä phaän thaân taøu neáu nguoàn rung coù xuaát xöù töø baùnh laùi. Thieát keá baùnh laùi caân baèng caàn ñeå yù ñeán heä soá buø tröø nhaèm giöõ giaù trò khoâng thay ñoåi nhieàu cho momen quay baùnh laùi khi taøu tieán vaø taøu luøi. Ñieàu naøy daãn ñeán keát quaû laø trong nhieàu tröôøng hôïp phaûi taêng heä soá buø tröø, ñeå khi luøi taøu, momen quay baùnh laùi khoâng lôùn hôn nhieàu neáu so vôùi giaù trò momen naøy khi tieán. Thoâng leä heä soá naøy khoaûng 0,20 ñeán 0,30 tuøy thuoäc chieàu cao, chieàu roäng baùnh laùi, hình daïng profile vaø caû boá trí baùnh laùi. Töø maët thuûy ñoäng löïc coù theå baøn veà caùch choïn baùnh laùi cho taøu nhö sau. Kieåu baùnh laùi Baùnh laùi thoâng duïng kieåu “ñôn giaûn”, hoaëc goïi theo kieåu nhöõng ngöôøi söû duïng tieáng Anh laø “ all-movable rudder ” laø kieåu toát nhaát cho pheùp taïo löïc quay taøu lôùn, nhö chuùng ta ñaõ töøng xem xeùt. Trong khi duøng baùnh laùi kieåu naøy, heä soá buø tröø hay coøn goïi laø “tyû leä caân baèng “ neân naèm trong phaïm vi sau. Heä soá beùo theå tích C B “heä soá caân baèng” 0,60 0,250 ñeán 0,255 0,70 0,256 ñeán 0,260 0,80 0,265 ñeán 0,270 Töø goùc ñoä keát caáu, giaù thaønh coù theå duøng kieåu chaân vòt treo, nöûa treo, kieåu “ horn – söøng“. Vò trí ñaët baùnh laùi Vò trí thích hôïp nhaát vaø quen thuoäc vôùi moãi ngöôøi ñoùng taøu laø baùnh laùi ñaët sau chaân vòt taøu, taän duïng ñaày ñuû tính troäi cuûa doøng chaûy sau chaân vòt ñeán baùnh laùi. Trong thöïc teá ngöôøi ta ñaët moät baùnh laùi sau moãi chaân vòt, song nhieàu tröôøng hôïp chuùng ta boá trí sau moät chaân vòt hai baùnh laùi hoaëc tröôùc hai baùnh laùi chæ moät chaân vòt. Dieän tích baùnh laùi
THIEÁT BÒ LAÙI 25 Neân choïn baùnh laùi coù dieän tích vöøa phaûi, ñaûm baûo tính quay trôû taøu cao song khoâng gaây toån thaát toác ñoä tieán, khoâng laøm maát oån ñònh höôùng ñi cuûa taøu trong quaù trình haønh trình. Maët caét ngang Taøu côõ lôùn neân söû duïng profile daøy côõ 0015, 0018 hoaëc 0021 vì caùc profile naøy coù ñieåm ñaët löïc thuûy ñoäng ít ñoåi thay. Chieàu daøy naøy goùp phaàn taêng ñoä beàn keát caáu. Sô ñoà tính toaùn thieát keá baùnh laùi ñaët taïi maët giöõa taøu, sau chaân vòt taïi ñuoâi taøu Thöù töï tính caùc löïc thuûy ñoäng nhö ñaõ trình baøy taïi ví duï trang 20. Coâng thöùc tính toùm taét döôùi ñaây. 1) v = 0,5144.v s. (1 – w) 2) vaän toác doøng ñeán baùnh laùi v R = v. k, vôùi heä soá k tính theo coâng thöùc: AP k " 1 & (k p B - )1 ; AR 3) thay ñoåi goùc taán ! = 5, 10, 15, 20, 30 vaø 35 vaø tính caùc heä soá löïc thuûy ñoäng. 4) Xaùc ñònh löïc N, M. 1.2 KEÁT CAÁU BAÙNH LAÙI VAØ NUÙT KEÁT CAÁU Baùnh laùi khoâng caân baèng Baùnh laùi kieåu naøy coù theå chæ duøng moät choát song trong thöïc teá coù baùnh laùi duøng 2 hoaëc 3 choát. Boá trí vaø keát caáu baùnh laùi khoâng caân baèng tieâu bieåu, duøng treân taøu côõ nhoû vaø trung bình ñöôïc trình baøy taïi hình 1.23. Baùnh laùi luoân naèm sau soáng ñuoâi taøu. Baùnh laùi lieân keát vôùi soáng naøy qua choát. Hình ñang neâu giôùi thieáu moái lieân keát qua moät choát, ngay taïi goùt soáng ñuoâi. Ñaàu treân truï baùnh laùi daïng maët bích, baét chaët vôùi maët bích caàn quay baùnh laùi. OÅ ñôõ caàn quay baùnh laùi thöôøng boá trí khoâng xa maët bích, laøm luoân caû chöùc naêng oå chaën. Baùnh laùi töïa treân hai choát trình baøy taïi hình 1.24, treân ba choát hình 1.25. Baùnh laùi caân baèng treân hai goái Baùnh laùi daïng naøy thoâng duïng treân taát caû caù kieåu taøu chaïy soâng vaø chaïy bieån. Baùnh laùi giôùi thieäu taïi hình 1.26 duøng cho saø lan soâng, baùnh laùi phaúng taøu keùo côõ nhoû veõ laïi taïi hình 1.27. Baùnh laùi caân baèng taøu ñi bieån taïi hình 1.28 giôùi thieäu caùch noái caàn quay vôùi baùnh laùi qua moái noái coân, hình 1.29 giôùi thieäu caùch noái baèng bích.
26 Chöông 1 Hình 1.24. Baùnh laùi khoâng caân baèng töïa treân hai choát 1-choát döôùi, 2 – baùnh laùi, 3 –truïc, 4 – oå ñôõ döôùi, 5 – maùy laùi, 6 – tay quay, 7 – oå treân, 8 – giaù ñôõ, 9 – choát treân Hình 1.23 Keát caáu baùnh laùi khoâng caân baèng töïa treân moät choát Hình 1.25. Baùnh laùi khoâng caân baèng lieân keát vôùi soâng ñuoâi baèng ba choát 1- baùnh laùi, 2 – oå ñôõ, 3 – truïc qay, 4, 5, 6 – choát xoay
THIEÁT BÒ LAÙI 27 Hình 1.26 Hình 1.27
28 Chöông 1 Hình 1.28 Hình 1.29
THIEÁT BÒ LAÙI 29 Baùnh laùi kieåu “Simplex” duøng raát phoå bieán treân taøu ñi bieån vaø taøu soâng. Hình 1.30 trình baøy baûn veõ keát caáu baùnh laùi taøu vaän taûi tieâu bieåu cuûa Denmark. 1- caàn quay baùnh laùi, 2 – truïc baùnh laùi, 3 – toân bao, 4 – oå ñôõ treân, 5 – oå ñôõ döôùi Hình 1.30. Baùnh laùi kieåu “Simplex” Baùnh laùi nöûa treo vaø baùnh laùi treo Khaùi nieäm “nöûa treo” ñöôïc duøng treân raát nhieàu taøu kieåu cuõ, phoå bieán treân taøu vaän taûi ñi bieån. Baùnh laùi ( rudder ) treo vaøo keát caáu beàn thaân taøu ñöôïc goïi “ horn ” trong tieáng Anh, hình 1.31a, b. Töø chuyeân ngaønh baèng tieáng Anh goïi laø underhung rudder , trong tieáng Nga ngöôøi ta duøng cuïm töø khi dòch sang tieáng Vieät seõ laø nöûa treo .
30 Chöông 1 Baùnh laùi treo ngaøy nay coù maët treân taøu ñi bieån côõ lôùn, taøu quaân söï chaïy nhanh vaø caû treân caùc taøu côõ nhoû chaïy nhanh treân soâng, hoà. Hình 1.31 c, d giôùi thieäu boá trí baùnh laùi treo treân taøu ñuoâi tuaàn döông vaø taøu coù ñuoâi Transom. Hình 1.31. Boá trí laùi nöûa treo a, b vaø baùnh laùi treo c, d . Hình 1.32 giôùi thieäu baùnh laùi taøu vaän taûi ñi bieån troïng taûi 10.000 dwt. Hình 1.33 giôùi thieäu baùnh laùi taøu daàu ñi bieån, taøu hai baùnh laùi. Phöông aùn boá trí baùnh laùi cho taøu ven bieån trình baøy taïi hình 1.34. Hình 1.32. Baùnh laùi taøu vaän taûi 10.000dwt Hình 1.33. Baùnh laùi treo taøu daàu Hình 1.34. Baùnh laùi taøu ven bieån
THIEÁT BÒ LAÙI 31 Baùnh laùi treo taøu bieån trình baøy taïi hình 1.35. Hình 35. Baùnh laùi treo taøu ñi bieån Keát caáu baùnh laùi Baùnh laùi taøu voû theùp thuoäc keát caáu haøn, goàm caùc thaønh phaàn chính: truïc laùi, neïp ngang, neïp ñöùng, caùc keát caáu ñuùc kích thöôùc lôùn laøm choã töïa caùc chi tieát lieân keát vôùi thaân taøu vaø voû baùnh laùi. Caàn noùi roõ hôn, baùnh laùi vôùi maët caét ngang daïng profile caùnh maùy bay nhö chuùng ta ñaõ gaëp, voû boïc hai maët, ñeø choàng leân caùc neïp ngang vaø neïp ñöùng, coøn vôùi baùnh laùi phaúng laøm töø taám chieàu daøy baùnh laùi khoâng ñoåi. Toân bao baùnh laùi . Taám boïc baùnh laùi chòu taùc ñoäng tröïc tieáp aùp löïc thuyû tónh töø phía nöôùc bao baùnh laùi vaø caû aùp löïc phaùp tuyeán do löïc N theo caùch kyù hieäu cuûa chuùng ta gaây ra khi beû baùnh laùi sang beân moät goùc nhaát ñònh. Moät trong nhöõng caùch tính ñoä beàn taám bao baùnh laùi laø döïa vaøo lyù thuyeát taám 1 baïn ñoïc ñaõ coù dòp laøm quen. Taám theùp trong mieàn haïn cheá baèng neïp ngang vaø neïp ñöùng ñöôïc xeùt nhö taám chöõ nhaät ngaøm taïi boán meùp, chòu taûi troïng phaân boá ñeàu hoaëc phaân boá daïng hình thang theo phöông phaùp tuyeán. Theo caùch tính trình baøy taïi saùch ñaõ daãn, coâng thöùc tính momen uoán taám lôùn nhaát coù daïng: 2 Mmax = k.q.b 1 Ñeà nghò xem theâm “Lyù thuyeát ñaøn hoài. Lyù thuyeát taám, voû”, Phaàn I, “Cô hoïc keát caáu thaân taøu vaø coâng trình noåi”, NXB ÑHQG 2002.
32 Chöông 1 trong ñoù q – aùp löïc theo phöông phaùp tuyeán, b – caïnh ngaén taám chöõ nhaät. Neáu kyù hieäu: 6 M max t0 N ! cr ; Ws ; q d " ; k s k 6 Ws 6 AR coù theå tính chieàu daøy toân bao theo coâng thöùc sau: C N S b 2 D T t 0 k s Dd " T " 5,1 (1.31) E AR U ! cr Trong coâng thöùc khaù quen vôùi baïn ñoïc caùc kyù hieäu coù yù nghóa cuï theå: k s - heä soá phuï thuoäc tyû leä a/b, tyû leä giöõa hai caïnh tröïc giao taám chöõ nhaät. Heä soá k mang giaù trò 0,554; 0,576; 0,605; 0,633; 0,655; 0,671 vaø 0,685 khi tyû leä a/b mang giaù trò töông öùng 1,0; 1,1; 1,2; 1,3; 1,4; 1,5; 1,6; d – chieàu chìm taøu, ño baèng aùp löïc tính theo chieàu cao coät aùp, N/cm 2. Ñaïi löôïng 2 löïc phaùp tuyeán N tính baèng Newton (N), !cr nhaän baèng ½ !Y, ñôn vò ño N/mm . L " 37 Coâng thöùc duøng trong qui phaïm ñoùng taøu coù daïng: t 40 b , vôùi chieàu daøi taøu L 0 L " 240 tính baèng m. Haøn toân bao vôùi heä thoáng neïp ngang, neïp ñöùng theo caùch rieâng, trình baøy taïi hình 1.30 vaø hình 1.36 döôùi ñaây. Moùc ñeå buoäc caùp, xích khi caàn ñöôïc haøn vaøo neïp baùnh laùi theo caùch trình baøy taïi hình 1.37. Hình 1.36. Hình 1.37. Hình 1.37 Hình 1.36 Khoaûng caùch giöõa caùc neïp ñöùng tuøy thuoäc kích thöôùc baùnh laùi. Khoaûng caùch lôùn nhaát giöõa hai neïp khoâng quaù 1,2 laàn khoaûng söôøn ngaén nhaát khu vöïc ñuoâi taøu. Baùnh laùi taøu côõ nhoû, cho pheùp ruùt ngaén khoaûng caùch naøy ñeán 0,60m. Neïp ngang traûi ñeàu doïc chieàu cao baùnh laùi. Khoaûng caùch hai neïp ngang keà nhau khoâng khaùc nhieàu neáu so vôùi khoaûng caùch hai neïp ñöùng saùt nhau. Chieàu daøy toân laøm neïp khoâng ñöôïc pheùp beù hôn toân bao.
THIEÁT BÒ LAÙI 33 Meùp thoaùt baùnh laùi thöôøng ñöôïc vieàn baèng theùp baùn nguyeät hoaëc theùp troøn. Trong nhieàu tröôøng hôïp coù theå thay theùp thanh vöøa neâu baèng caùc keát caáu töông ñöông daïng daàm, taám. Phöông aùn vieàn meùp thoaùt baùnh laùi taøu trình baøy taïi hình 1.38. Hình 1.38. Vieàn meùp thoaùt baùnh laùi Keát caáu baùnh laùi taïi vuøng truïc baùnh laùi ñi qua, tieáng Anh goïi laø rudderpiece yeâu caàu ñuû beàn. Moâ hình tính ñoä beàn keát caáu naøy giôùi thieäu taïi hình 1.39. Hình 39. Sô ñoà tính ñoä beàn rudderpiece Treân moâ hình tính keát caáu ñaëc bieät naøy coù theå thay theá keát caáu thöïc baèng keát caáu khung goàm moät hoaëc hai neïp ñöùng cuøng daûi toân maët roäng ít nhaát 1/6 h, chieàu cao h ñöôïc bieåu dieãn taïi cuøng hình. Tröôøng hôïp truïc baùnh laùi töïa hai goái, coâng thöùc tính momen uoán lôùn nhaát seõ laø: N h M (a) 8 Moâ ñun choáng uoán maët caét ngang rudderpiece caàn thieát tính theo quan heä: N h W (b) 8! cr Baùnh laùi nöûa treo vaø baùnh laùi treo söû duïng moâ hình khaùc vôùi caùch vöøa neâu neáu ñeå yù ñeán ñoaïn daàm coân xoân. Coâng thöùc tính momen uoán mang daïng neâu döôùi ñaây cho tröôøng hôïp keå sau: N A' M y (a’) 2 A
34 Chöông 1 Khoaûng caùch y ño töø meùp döôùi baùnh laùi ñeán maët caét ñang xem xeùt. Dieän tích baùnh laùi A’ chæ tính phaàn naèm döôùi maët caét ñang xeùt, coøn A – dieän tích toaøn boä baùnh laùi. Coâng thöùc töông ñöông (b) seõ phaûi laø: N A' W y (b’) 2! cr A Baùnh laùi sau khi haøn phaûi traûi qua thöû aùp löïc. Baùnh laùi coù maët caét ngang daïng profile caùnh maùy bay chòu thöû taûi tính baèng coâng thöùc: v 2 p ,1 25d " (m cn) test 60 Vaän toác v coâng thöùc cuoái tính baèng HL/h. Nhöõng keát caáu tieâu bieåu baùnh laùi taøu ñi bieån trình baøy taïi hình 1.29, hình 1.30 vaø caùc hình tieáp theo. Hình 1.40 giôùi thieäu keát caáu baùnh laùi khoâng caân baèng, töïa vaøo coái gaén taïi soáng ñuoâi ( rudderpost ). Keát caáu baùnh laùi daïng naøy khoâng phoå bieán, mang nhöõng ñaëc tính khaùc thöôøng. Keát caáu ñaëc bieät rudderpiece ñöôïc ñuùc chöù khoâng haøn. Meùp döôùi baùnh laùi heách leân cao khaùc vôùi nhöõng kieåu chuùng ta ñaõ gaëp. Treân baùnh laùi ngöôøi ta haøn saün moùc roõ to, saün saøng cho caùp moùc vaøo ñeå khi maùy laùi chính bò hoûng ngöôøi ta duøng heä thoáng caùp quay baùnh laùi. Baùnh laùi bò chaën treân, ngay taïi caàn laùi. Hình 1.40. Keát caáu baùnh laùi khoâng caân baèng
THIEÁT BÒ LAÙI 35 Keát caáu töông töï duøng cho taøu daàu troïng taûi 30.000dwt ñi bieån trình baøy taïi hình 1.41. 1 – caàn quay laùi ( redder stock ), 2 – oå chaën baèng voøng bi coân ( upper bearing ), 3 – oå ñôõ, 4 – haõm chuyeån ñoäng doïc ( stopper ), 5 – choát treân ( pintle ), 6 – baùnh laùi, 7 – soáng laùi ( rudderpost ), 8 – naép thaêm doø, 9 – choát döôùi (lower pintle ). Hình 1.41 Keát caáu baùnh laùi kieåi Simplex Keát caáu baùnh laùi nöûa treo, hình 1.42 vaø 1.43 giaønh cho baùnh laùi caân baèng duøng treân caùc taøu ñi bieån neâu taïi trang sau duøng nhö taøi lieäu tham khaûo . Baùnh laùi nöûa treo, khoâng caân baèng, chieàu roäng b khoâng lôùn coù theå thieát keá theo caùch neâu taïi hình 1.44.
36 Chöông 1 Hình 1.42. Keát caáu baùnh laùi nöûa treo Hình 1.43. Keát caáu baùnh laùi nöûa treo treân taøu bieån
THIEÁT BÒ LAÙI 37 Hình 1.44. Baùnh laùi nöûa treo, khoâng caân baèng
38 Chöông 1 Keát caáu baùnh laùi treo taøu côõ lôùn coù daïng nhö neâu taïi hình 1.45. Hình 1.45. Baùnh laùi treo, caân baèng.
THIEÁT BÒ LAÙI 39 Hình 1.46 giôùi thieäu baûn veõ baùnh laùi taøu daàu troïng taûi 48.000dwt ñöa vaøo hoaït ñoäng ñaàu nhöõng naêm saùu möôi. Hình 1.46. Baùnh laùi nöûa caân baèng taøu daàu 48.000dwt Baùnh laùi taøu soâng thöôøng cheá taïo ñôn giaûn hôn baùnh laùi taøu bieån côõ lôùn. Saø lan khoâng töï haønh coù theå chæ trang bò baùnh laùi daïng taám. Keát caáu baùnh laùi kieåu naøy taïo nhieàu thuaän lôïi cho ngöôøi cheá taïo, chi phí saûn xuaát baùnh laùi thaáp hôn neáu so vôùi baùnh laùi maët caét profile caùnh maùy bay. Treân nhöõng phöông tieän côõ lôùn hoaït ñoäng treân soâng ngöôøi ta vaãn phaûi cheá taïo baùnh laùi maët caét profile nhaèm taïo löïc beû laùi ñuû lôùn vaø ñoä beàn baùnh laùi luoân ñaûm baûo.
40 Chöông 1 Hình 1.47 giôùi thieäu baùnh laùi phaúng duøng cho saø lan khoâng töï haønh chaïy soâng. Hình 1.47 Bánh lái tàu sông Hai hình tieáp 1.48 vaø 1.49 giôùi thieäu hai phöông aùn thieát keá baùnh laùi cho saø lan khoâng töï haønh, môùn nöôùc caïn. Boá trí baùnh laùi, sec tô laùi treân taøu keùo chaïy soâng, coâng suaát maùy 600 söùc ngöïa trình baøy taïi hình 1.50 nhö taøi lieäu tham khaûo khi thieát keá taøu soâng. Baùnh laùi saø lan soâng Hình 1.48 Hình 1.49 Keát caáu baùnh laùi taøu soâng
THIEÁT BÒ LAÙI 41 Hình 1. 50. Keát caáu ñaëc tröng baùnh laùi taøu soâng Kieåm tra ñoä beàn caùc chi tieát baùnh laùi Caùc chi tieát baùnh laùi goàm caàn quay laùi ( rudder stock ), truïc ( rudder piece ), keát caáu xöông vaø voû, choát ( pintle ), maët bích ( flange ) phaûi ñöôïc kieåm tra beàn theo nhöõng nguyeân taéc cuûa cô hoïc hoaëc theo yeâu caàu ghi taïi qui phaïm ñoùng taøu. Caùc böôùc tính toaùn kieåm tra ñoä beàn chi tieát thöïc hieän cho caùc keát caáu thöïc teá. Taûi troïng taùc ñoäng leân baùnh laùi cuøng caùc chi tieát phaûi ñöôïc moâ hình hoùa saùt thöïc teá. Cho ñeán nay taûi troïng töø beân ngoaøi taùc ñoäng leân baùnh laùi ñöôïc nhìn nhaän goàm aùp löïc thuûy tónh cuûa nöôùc p vaø löïc phaùp tuyeán N hình thaønh trong quaù trình taøu vaän haønh vaø baùnh laùi bò beû sang traùi hoaëc phaûi theo yeâu caàu. Khi tính ngöôøi ta boû qua löïc thuûy ñoäng do soùng, gioù hoaëc va ñaäp vaøo vaät cöùng, neàn ñaát vv Moâ hình keát caáu caàn quay baùnh laùi lieân keát cöùng vôùi baùnh laùi cuøng phaân boá löïc taùc ñoäng leân heä thoáng naøy khaùi quaùt nhö taïi hình 1.51. Treân hình coù theå phaân bieät caùc kieåu baùnh laùi chuùng ta ñaõ laøm quen taïi phaàn ñaàu giaùo trình. Caùc baùnh laùi ñaùnh soá 1, 2, 8 thuoäc nhoùm khoâng caân baèng, nhoùm goàm 5, 6, 7, 10, 11 laø baùnh laùi nöûa caân baèng, caùc baùnh laùi 3, 4, 9 thuoäc nhoùm baùnh laùi caân baèng. Baùnh laùi treo nhö giôùi thieäu taïi hình ñaùnh soá 12.
42 Chöông 1 Hình 1.51. Sô ñoà phaân boá taûi leân baùnh laùi Nhìn chung baùnh laùi, caàn laùi chòu taùc ñoäng khoâng chæ momen xoaén maø trong nhöõng hoaøn caûnh khaùc nhau coøn chòu momen uoán. Ví duï neâu phaàn treân ñaõ trình baøy caùch tính momen xoaén taùc ñoäng leân heä thoáng ñang quan taâm. Trong baûng tính naøy chöa ñeà caäp caùc löïc boå sung naûy sinh trong quaù trình khai thaùc, khi tính ñoä beàn ngöôøi tính phaûi ñöa heä soá boå sung vaøo caùc pheùp tính. Taûi troïng beân ngoaøi gaây ra momen uoán chi tieát baùnh laùi coù goác töø löïc naâng vaø thaønh phaàn phaùp tuyeán cuûa noù. AÙp duïng caùch tính ñang neâu ñeå tính ñoä beàn caàn quay laùi nhö trình baøy Hình 1.52. Caàn quay laùi taïi hình 1.52 tieán haønh theo caùc thuû tuïc ñeà caäp döôùi ñaây.
THIEÁT BÒ LAÙI 43 Caàn quay baùnh laùi ñôn giaûn vaø baùnh laùi kieåu “Simplex- ñôn giaûn”. Tröôøng hôïp naøy caàn quay trong vuøng töø moái lieân keát baùnh laùi ñeán oå ñôõ chaën treân chæ chòu taùc ñoäng momen xoaén. Töø oå chaën trôû leân ngoaøi momen xoaén coøn coù momen uoán coù goác töø löïc phaùp tuyeán vôùi truïc ñeán töø sec tô laùi. Momen uoán keå sau coù theå tính theo coâng thöùc: M b = T.h k trong ñoù h k – khoaûng caùch töø taâm oå chaën treân ñeán taâm ngang sec tô; T – löïc voøng cuûa sec tô, tính töø bieåu thöùc T = Q/R s, vôùi R s – baùn kính sec tô, Q – momen xoaén tính cho caàn quay. Töø thuyeát beàn chuùng ta ñaõ laøm quen trong söùc beàn vaät lieäu coù theå tính momen toång coäng Meq . 2 M eq M b " Q2 (a) Ñieàu kieän beàn chi tieát ñang xem xeùt ñoøi hoûi: M ! eq * ! (b) eq W cr Vôùi caàn truï troøn ñöôøng kính d, töø bieåu thöùc tính moâ ñun choáng uoán W = +d3/32 coù theå suy ra ñöôøng kính toái thieåu cuûa caàn trong ñoaïn naøy: 32 M eq 3 d min (c) +! cr Ñoaïn döôùi cuûa caàn coù ñöôøng kính nhoû hôn giaù trò vöøa tính neáu coi raèng M b = 0 trong tröôøng hôïp naøy coâng thöùc tính trôû thaønh ñôn giaûn hôn: 32 Q d min 3 (c’) +! cr Caàn quay baùnh laùi caân baèng töïa hai oå ñôõ. Sô ñoà tính neâu taïi hình 51, ghi soá 9, 11 vaø 12 aùp duïng cho tröôøng hôïp naøy. Coù theå coi raèng löïc N phaân boá ñeàu treân suoát chieàu cao h, tính töø goái döôùi ñeán oå döôùi trong caùc pheùp tính ñoä beàn. Neáu kyù hieäu momen quaùn tính maët caét ñoaïn döôùi trong phaïm vi h kyù hieäu laø J 1, momen quaùn tính ñoaïn treân J 2, chieàu daøi ñoaïn naøy h 2, tyû leä giöõa chuùng k = J 1/J 2, , = h 2/h coù theå vieát caùc bieåu thöùc tính momen uoán caàn trong daïng quen thuoäc. Nh 2 Nh 2 M b (d) (8 h " kh2 ) 1(8 " k,) Neáu tính momen toång coäng theo coâng thöùc (a), coù theå söû duïng (c) xaùc ñònh ñöôøng kính caàn cho ñoaïn taïi oå ñôõ döôùi. 32 M eq 3 dlow (e) +! cr Coâng thöùc tính phaûn löïc caùc goái theo sô ñoà naøy coù daïng sau:
44 Chöông 1 F C 1 SV K R 1 N-5,0 / K . ; R2 N G 5,0 " KD1" TW; R 3 /N (f) H E , UX , 1 trong ñoù K (g) 1(8 " k,) Caàn quay laùi nöûa treo vaø laùi treo . Sô ñoà tính vaãn giöõ nhö cuõ, neáu thay theá caùc kyù hieäu h2 h0 h0, h 1, h 2 , ; 6 vaøo hình 53 chuùng ta seõ nhaän ñöôïc caùc quan heä sau: h1 h1 Hình 53. N N N 1 " 2 (h) h0 h1 h Momen uoán lôùn nhaát taïi oå ñôõ döôùi: -N 2 h1 / 4N1h2 . h1 -N 2 / 4N1 6 .h1 M b (i) 8-h 1 " kh2 . 8 -1" k, . hoaëc M b KN 2 h1 / 4K6N1 h1 (k) Coâng thöùc xaùc ñònh phaûn löïc taïi goái: Y R N 71 " 6 -5,0 " 4K . 8 " N -5,0 / K . L 1 1 2 L F C 1 SV C C 1 SSL R 2 N 2 G1 " KD1" TW / 6N 1 D 5,0 " 4KD1" TTZ (l) H E , UX E E , UUL K L R -46N / N . 3 , 1 2 [L Vôùi baùnh laùi treo coâng thöùc tính momen uoán coù daïng: Mb = Nh c (m) Trong ñoù h c - khoaûng caùch töø taâm baùnh laùi ñeán taâm oå döôùi.
THIEÁT BÒ LAÙI 45 C h S h D c T c R 1 ND1 " T; R 2 /N (n) E h1 U h1 Noái bích caàn quay vôùi baùnh laùi . Thoâng leä chuùng ta söû duïng caùch noái nhôø maët bích vaø baét chaët baèng bu loâng. Tröôøng hôïp duøng bích maët troøn, ñöôøng kính chaân buloâng tính theo coâng thöùc: 8M = eq (o) + rn ! cr trong ñoù r – baùn kính voøng troøn taâm bu loâng, n – soá bu loâng. Giaù trò öùng suaát giôùi haïn duøng tính ñoä beàn caét caùc bu loâng nhaän vaøo khoaûng ¼ !Y cuûa vaät lieäu. Tröôøng hôïp thöôøng gaëp trong cheá taïo maët bích baùnh laùi, maët bích daïng hình thang hoaëc hình chöõ nhaät bu loâng seõ phaûi coù ñöôøng kính toái thieåu baèng: 8M = eq .C (p) na 1! cr a " a vôùi C = 1 2 , hình 1.54. a " 3a2 Hình 1.54. Choát . Ñöôøng kính choát tính theo ñieàu kieän chòu caét. R1 d ,2 76 , vôùi !cr = (0,36 – 0,40) !Y. (q) ! cr Hình 1.55 trình baøy moái noái caàn quay laùi, chi tieát thöôøng gaëp, ghi soá 5 hình 1.52. Hình 1.55. Noái caàn quay laùi
46 Chöông 1 Caàn quay laùi taøu bieån coù daïng nhö trình baøy taïi hình 1.56. Hình 1.56. Caàn quay laùi taøu bieån aàn quay laùi Hình 1.56 C Hình 1.57 Truïc laùi Truïc laùi . Baùnh laùi kieåu Simplex luoân coù truïc coá ñònh thay theá vai troø rudderpost, beân döôùi gaén chaët vôùi soáng ñuoâi, ñaàu treân gaén vôùi chi tieát beàn thaân taøu. Tuy laø truï coá ñònh song “töïa” vaøo noù goàm hai oå ñôõ, qua ñoù baùnh laùi quay qua laïi. Moâ hình tính toaùn truïc trình baøy taïi hình 57. Theo caùch naøy ñöôøng kính truïc taïi vò trí ñaët oå ñôõ mang giaù trò: 16 N c(l / c) d 3 (r) +! cr l a " b trong ñoù c 2 Ñöôøng kính truïc taïi vuøng khoâng chòu taùc ñoäng oå ñôõ neân nhaän 0,9d. Hình 1.58. Choát baùnh laùi
THIEÁT BÒ LAÙI 47 Giaûi phaùp laâu ñôøi song öùng duïng roäng raõi trình baøy taïi hình 1.58. Caùc choát luoân laøm daïng coân, ñaûm baûo laép chaët vaøo chi tieát tieáp xuùc. Ñoaïn truï cuûa choát ñöôïc bao lôùp vaät lieäu choáng ræ, chòu maøi moøn, ma saùt raát thaáp ñeå quay trong oå. Chieàu daøy lôùp vaät lieäu naøy chieám 5 – 10% ñöôøng kính choát ñeán 200mm hoaëc 3 – 5% khi duøng cho choát ñöôøng kính treân 200mm. Hình 1.59. Keát caáu choát cuûa baùnh laùi nöûa treo Baïc loùt caùc oå thöôøng laøm baèng kim loaïi chòu maøi moøn, ma saùt thaáp. Chieàu daøy baïc phuï thuoäc vaøo ñöôøng kính choát, ñaït 10 – 15% ñöôøng kính choát döôùi 200mm hoaëc 5 – 10% ñöôøng kính choát treân 200mm. Khe hôû giöõa baïc vaø lôùp vaät lieäu boïc choát neân nhaän khoaûng 1 – 1,5% ñöôøng kính choát ñeán 200mm, hoaëc 0,5 – 1% ñöôøng kính choát treân 200mm.
48 Chöông 1 Choát thöôøng cheá taïo töø phoâi theùp reøn. Yeâu caàu cô tính vaät lieäu laøm choát raát cao, giôùi haïn chaûy theùp caáp 1 khoâng döôùi 200 MPa, coøn theùp caáp 5 phaûi lôùn hôn 420 MPa khoâng quaù 490 MPa. Giôùi haïn beàn töông öùng seõ laø 392 – 490 MPa vaø 686 – 735 MPa. Hình 1.59 trình baøy hai choát cuøng treân baùnh laùi nöûa treo duøng trong thöïc teá. Thieát keá oå ñôõ, oå chaën caàn quay baùnh laùi vaø quay oáng ñaïo löu Thoâng leä caàn quay baùnh laùi hoaëc oáng ñaïo löu töïa treân hai goái hay coøn goïi hai oå ñôõ, oå treân vaø oå döôùi neáu xeùt trong tö theá laøm vieäc cuûa caàn. Trong nhöõng trôøng hôïp raát caàn ngöôøi ta ñaët theâm oå giöõa. OÅ thuoäc hai kieåu , oå ñôõ vaø oå chaën hay coøn goïi oå ñôõ-chaën . OÅ ñôõ cho pheùp caàn laøm vieäc nhö truïc quay trong ñoù, coøn oå chaën vöøa laøm chöùc naêng ñôõ ñoàng thôøi chaën dòch chuyeån doïc truïc cuûa truïc, ”chaën ñöùng ” caùc löïc doïc truïc taïi oå ñeå sau ñoù truyeàn cho voû taøu. Trong heä thoáng laùi hoaëc trong heä thoáng quay oáng ñaïo löu oå chaën khoâng cho pheùp caàn quay bò seä do troïng löôïng baûn thaân vaø troïng löôïng cuïm thieát bò naèm döôùi ñoù goàm baùnh laùi hoaëc oáng ñaïo löu. Hai kieåu oå naøy söû duïng hai kieåu oå laên, oå tröôït vaø oå laên . OÅ ñôõ taïi khu vöïc boong hoaëc saøn kín nöôùc coù cô caáu laøm kín nöôùc, ngaên khoâng cho nöôùc töø ngoaøi taøu vaøo taøu theo khe hôû giöõa truïc vaø baïc loùt. Keát caáu oå ñôõ kieåu thoâng thöôøng khoâng ñoøi hoûi kín nöôùc, trình baøy taïi hình 1.60. Caùc thaønh phaàn tham gia vaøo oå treân goàm : 1 – vai chaën, 2 – oå bi laên, 3 – thaân oå, 4 – haõm baïc, 5 – truïc. Cuõng oå ñôõ töông töï song coù yeâu caàu kín nöôùc ngöôøi ta phaûi laøm theâm boä phaän chöùa vaät lieäu laøm kín vaø thieát bò ñieàu chænh caùc voøng laøm kín naøy, chi tieát 6 hình 1.60b. Baïc loùt ñaùnh daáu 7 taïi cuøng hình. OÅ giôùi thieäu sau thöôøng ñoùng vai troø oå döôùi cuûa heä thoáng. Hình 1.61. OÅ baïc tröôït Hình 1.62 OÅ kín nöôùc 1 , 2 , 3 – bu loâng vaø ñai oác noái bích vôùi saøn, 4 – 6 – buloâng vaø ñai oác lieân keát thaân oå, 5 – vuù môõ, 7 – voøng ñeäm, 8 – baïc loùt, 9 – thaân oå, 10 – haõm baïc, 11 – vít haõm. Hình 1.60 Keát caáu oå ñôõ khoâng bao kín nöôùc Yeâu caàu chung thieát keá vaø boá trí caùc oå ñôõ caàn quay laø: - Deã thao taùc, deã laép raùp vaø thaùo dôõ, söûa chöõa. - Ma saùt thaáp - Vaät lieäu laøm thaân oå, baïc loùt ñuû beàn, chòu ñöôïc taùc ñoäng moâi tröôøng.
THIEÁT BÒ LAÙI 49 OÅ ñôõ tröôït Thaân oå thöôøng laøm töø theùp ñuùc, coù maët bích ñuû roäng, ñuû daøy ñeå lieân keát vôùi saøn taøu. Thaân oå thoâng leä laø keát caáu rôøi goàm phaàn treân vaø phaàn döôùi. Baïc loùt bò eùp vaøo trong loøng oå. Vaät lieäu laøm baïc loùt phong phuù. Ngaøy nay coù theå thaáy baïc loùt öùng duïng naøy laøm töø theùp khoâng ræ, hôïp kim chòu maøi moøn ít ma saùt, ñoàng, bi-metal, babbit, goã, textolit vv Vaät lieäu deûo ñaõ ñöôïc thöû nghieäm laøm baïc vaø ñaõ coù nhöõng thaønh coâng. Chieàu daøi baïc loùt phaûi töø 1,0 ñeán 1,2 ñöôøng kính truïc. Chieàu daøy baïc loùt thöôøng ñaït 5 – 10% ñöôøng kính truïc quay baùnh laùi hoaëc quay oáng ñaïo löu. Cheá ñoä laép gheùp giöõa baïc vaø thaân oå phaûi laø laép H8/h7. Cheá ñoä laøm vieäc giöõa truïc vaø baïc trong caùc thieát keá thoâng thöôøng laø H8/h8, H9/h9. AÙp löïc giôùi haïn khi duøng cho baïc loùt coù xuaát xöù töø quan heä: Ri pcr (a) h b d stock trong ñoù h b - chieàu cao baïc loùt, tính baèng mm, d stock – ñöôøng kính truïc taïi khu vöïc oå tính baèng mm; R i - phaûn löïc taïi goái thöù i tính baèng N. Keát caáu oå ñôõ khoâng ñoøi hoûi kín nöôùc, trình baøy taïi hình 1.61. Cuõng oå ñôõ töông töï song coù yeâu caàu kín nöôùc ngöôøi ta phaûi laøm theâm boä phaän chöùa vaät lieäu laøm kín vaø thieát bò ñieàu chænh caùc voøng laøm kín naøy. Hình 1.62 giôùi thieäu oå tröôït kín nöôùc, trong ñoù : 1 – truïc, 2 – voøng ñeäm, 3 – baïc loùt, 4 – thaân oå, 5 – bu loâng gaén oå vôùi saøn, 6 – laøm kín, 7 –vít caáy , 8 – ñai oác chænh ñoä kín nöôùc, 9 - voøng laøm kín. Hình 1. 63 theo trình baøy oå laên Hình 1.63. OÅ laên 1 – truïc, 2 – naép, 3 – ñai oác haõm , kín nöôùc söû duïng voøng bi chaën duøng 4 – bi laên, 5 – thaân, 6 – loã bôm môõ, 7 – voøng laøm kín, treân caùc taøu ngaøy nay. 8 – naép döôùi OÅ ñôõ – chaën . Keát caáu oå kieåu naøy raát ña daïng. Ñieåm khaùc nhau cô baûn giöõa hai kieåu oå chuùng ta ñang theo doõi chæ ôû choã, oå kieåu sau coù theâm chi tieát “keïp” truïc laø ñoái töôïng phuïc vuï cuûa noù hoaëc ”giöõ chaân ” truïc naøy trong loøng oå, caám chæ hoaøn toaøn söï tröôït daøi cuûa truïc. Chi tieát ñaëc bieät quan troïng naøy trong thöïc teá voâ cuøng ñôn giaûn, thöôøng cheá taïo döôùi daïng voøng keïp truïc, chi tieát 1 treân caùc hình 1.64, 1.65 vaø chi tieát 2 taïi hình 1.66. Ñieàu caàn noùi taïi ñaây coøn nhöõng ngöôøi thieát keá heä thoáng baùnh laùi deã queân chi tieát giöõ truïc naøy trong khi haäu quaû cuûa sai soùt naøy thöôøng lôùn, nguy haïi ñeán baùnh laùi vaø an toaøn taøu.
50 Chöông 1 Hình 1.64 OÅ ñôõ chaën 1 – voøng keïp truïc, 2 – gaân, 3 – baïc loùt, 4 – oå laên, 5 – thaân, 6 – taám ñeäm daøy, 7 – voøng laøm kín, 8 – laøm kín, 9 – truïc, 10 – oå bi caàu, 11 – vuù môõ. Hình 1.66 Hình 1.65 1 – keïp truïc, 2 – truïc, 3 – bu long, 4 – voøng laøm kín, 5 – raõnh daãn môõ, 6 – voøng ñeäm ñaøn hoài, 7 – giaù ñôõ, 8 – vít caáy, 9 – baïc loùt, 10 – thaân, 11 – taám loùt.
THIEÁT BÒ LAÙI 51 1.3 OÁNG ÑAÏO LÖU QUAY Ñaëc tröng hình hoïc oáng ñaïo löu cuøng caùnh oån ñònh doøng Treân nhöõng taøu môùn nöôùc haïn cheá hoaït ñoäng trong soâng, ven bieån hoaëc treân caùc taøu thuoäc ñoäi taøu kyõ thuaät heä thoáng oáng ñaïo löu – chaân vòt quay cuøng baùnh laùi oån ñònh doøng ñöôïc duøng vaøo vò trí maø chaân vòt vaø baùnh laùi vaãn chieám choã treân taøu thöôøng gaëp. OÁng ñaïo löu quay coù daïng gaàn gioáng oáng truï, chieàu daøy thaønh oáng khoâng ñeàu, chöùa trong loøng noù chaân vòt ñoàng taâm vôùi oáng. Ñaàu caùnh chaân vòt raát gaàn vôùi thaønh trong oáng, khe hôû giöõa chuùng chæ vaøo khoaûng 0,5% ñöôøng kính chaân vòt song ít khi lôùn hôn 10mm. Baùnh laùi oån ñònh doøng , coù khi coøn goïi theo tieáng nöôùc ngoaøi stabilizator , hay laø caùnh oån ñònh doøng , daïng taám phaúng hoaëc maët caét ngang daïng profile caùnh maùy bay nhö chuùng ta ñaõ quen phaàn tröôùc, boá trí ngay sau oáng, theo phöông thaúng ñöùng, truøng maët caét doïc taøu. Chöùc naêng stabilizator laø giaûm momen treân caàn quay, taêng tính aên laùi vaø naâng cao hieäu suaát thieát bò ñaåy taøu nhôø taän duïng doøng chaûy sau chaân vòt trong oáng gaây taêng löïc naâng taám. Caùnh oån ñònh naøy khoâng chæ naâng cao tính quay trôû, tính giöõ höôùng cuûa taøu khi chaïy vôùi vaän toác ñuû lôùn maø coøn ñaûm baûo khaû naêng thao taùc taøu ngay caû khi chaïy ôû vaän toác thaáp. Ñaëc tröng hình hoïc Caùc ñaëc tröng hình hoïc trình baøy taïi hình 1.67, mang teân goïi sau ñaây. Hình 1.67 OÁng ñaïo löu quay Chieàu daøi oáng l n, vaø tieáp ñoù chieàu daøi töông ñoái ñöôïc xaùc ñònh theo bieåu thöùc: ln l n (a) D trong ñoù D – ñöôøng kính chaân vòt. Caùc dieän tích ñaëc tröng cho tieát dieän oáng: Taïi tieát dieän caét qua chaân vòt.
52 Chöông 1 & A "D $ 2#%2 , trong ñoù # - khe hôû giöõa aàu caùnh chaân vòt vôùi thaønh trong oáng 0 4 (b) Taïi ñaàu vaøo cuûa oáng. &D 2 A i (c) in 4 Taïi ñaàu ra. &D 2 A o (d) o 4 Chieàu daøi ñoaïn tröôùc, tính töø truïc caàn quay ñeán meùp mieäng tröôùc: l in (e) Chieàu daøi ñoaïn sau, tính töø truïc caàn quay ñeán meùp mieäng sau: l out (f) Ain Heä soá môû mieäng huùt: ' in (g) A0 Aout Heä soá môû mieäng xaû: ' out (h) A0 l Heä soá buø tröø: k in (i) lout Chieàu roäng taám caùnh oån ñònh: b sta (j) Chieàu cao taám caùnh oån ñònh: h sta (k) Hình 1.69 OÁng ñaïo löu treân taøu bieån Hình 1.68 Profile oáng ñaïo löu 1- oáng ñôn giaûn, 2 – oáng “taêng toác”, 3 – oáng “giaûm toác” Caáu hình oáng khoâng coù caùnh oån ñònh, duøng phoå bieán treân caùc taøu daân söï do beå thöû Wageningen coâng boá ñöôïc trình baøy taïi saùch [5] vaø taøi lieäu phuïc vuï thieát keá chaân vòt taøu 2. Hình 1.68 giôùi thieäu maët caét doïc caùc oáng thoâng duïng. ÖÙng duïng caùc oáng treân taøu tìm thaáy qua caùc ví duï treân taøu bieån, hình 1.69. 1 “Thieát keá chaân vòt taøu thuûy”, NXB ÑHQG Tp Hoà Chí Minh, 2002
THIEÁT BÒ LAÙI 53 1 – oáng ñaïo löu, 2 – stabilizator (caùnh oån ñònh) Hình 1.70 Heä thoáng oáng ñaïo löu, caùnh oån ñònh taøu soâng Hình 1.71 Heä thoáng ñaïo löu taøu ñaåy chaïy soâng
54 Chöông 1 Taøu daàu noäi ñòa trang bò heä thoáng ñang ñeà caäp ñöôïc trình baøy ñaàu ñuû taïi hình 1.72. Caùc ñöôøng ñaëc tính thuûy ñoäng löïc toát nhaát nhaän töø thí nghieäm moâ hình. Tuy nhieân khi chöa ñuû ñieàu kieän thöû moâ hình coù theå söû duïng caùc coâng thöùc kinh nghieäm ñeå xaùc ñònh caùc löïc naøy. Töø nhöõng taøi lieäu ngöôøi vieát coù ñöôïc, caùc coâng thöùc do nhaø nghieân cöùu ngöôøi Nga Pershix, chuyeân saâu veà oáng ñaïo löu gaén caùnh oån ñònh, ñeà xuaát toû ra thuaän tieän khi thieát keá heä thoáng goàm oáng ñaïo löu, chaân vòt trong oáng vaø caùnh oån ñònh gaén sau oáng. Nhöõng coâng thöùc ghi tieáp ñaây, neáu khoâng coù chuù giaûi naøo hôn ñeàu coù nguoàn goác töø saùch [5]. Hình 1.72 Ñaïo löu taøu noäi ñiaï Ñaëc tính thuûy ñoäng löïc oáng ñaïo löu Ñaëc tính thuûy ñoäng löïc oáng ñaïo löu khoâng chæ phuï thuoäc vaøo caáu hình oáng maø coøn vaøo hoaït ñoäng chaân vòt trong oáng. Trong soá nhöõng ñaëc tröng hình hoïc, ñaïi löôïng l n vaø heä soá k coù yù nghóa lôùn. Heä soá löïc naâng cuûa oáng ñaïo löu tính theo coâng thöùc kinh nghieäm: F 2 V 1 $ ,0 25"1$ 1$ CP % ( ,0 55 * ,0 35l n ) C dC Ln S HG XW CP D T $ (a) E d' U' 0 2l n 4l n trong ñoù heä soá taûi chaân vòt C P tính baèng bieåu thöùc: ,0 025T CP 2 2 (b) D vP Vaän toác doøng chaûy qua chaân vòt trong oáng coù tính ñeán aûnh höôûng doøng theo: v p = v s( 1 – w). Tieán Luøi
THIEÁT BÒ LAÙI 55 Hình 1.73. Heä soá C p0 = f(C p) Heä soá momen tính taïi caàn quay oáng ñaïo löu tính theo coâng thöùc: Cm,n = C L(C pr – k) (c) Heä soá C pr giuùp xaùc ñònh taâm chòu aùp löïc coù daïng: C pr C p0 "a $ bk % (( * ,0 37 $ ,1 78') $ ,1( 64 * ,2 12')l n ) (d) Heä soá C p0 ñoïc töø ñoà thò taïi hình 1.73. Hai heä soá a, b ñoïc treân ñoà thò taïi hình 1.74 vaø hình 1.75, töông öùng. Hình 1.75. Heä soá b Hình 1.74. Heä soá a Theo caùch laøm do Pershix ñeà xuaát treân ñaây, löïc naâng vaø momen taïi caàn quay oáng ñaïo löu ñöôïc tính theo coâng thöùc: 2 ;vP Y L n CLn &Dl n L 2 L Z (e) ;v 2 M C P &Dl 2 L n m,n 2 n [L Löïc thuûy ñoäng caùnh oån ñònh theo oáng Tröôøng hôïp oáng cuøng caùnh coù heä soá buø tröø trong phaïm vi k = 0,35 – 0,5 phaân boá aùp löïc leân oáng quay taïo ra momen tính taïi caàn quay oáng laøm lôùn hôn goùc quay. Noùi caùch khaùc momen naøy thöïc teá luoân mang daáu aâm. Thaønh phaàn löïc N sta cuûa caùnh khi taøu tieán coù höôùng truøng vôùi höôùng cuûa löïc phaùp tuyeán treân oáng N n song ñieåm ñaët naèm sau caàn quay, taïo momen döông, coá gaéng xoay oáng quay laïi vò trí trung hoøa. Theo caùch naøy caùnh oån ñònh laøm giaûm momen quay khi taøu tieán, hình 1.76a, vaø momen toång coïng ñöôïc tính baèng: |M FOR | = |M sta | - |M n| (f) Khi taøu chaïy luøi momen tính taïi caàn quay oáng do löïc töø oáng vaø töø caùnh oån ñònh luoân aâm, hình 1.76b, do vaäy coâng thöùc tính momen taïi caàn quay oáng do caû hai boä phaän ñang ñeà caäp taùc ñoäng seõ coù daïng: M AFT = M sta + M n (g)
56 Chöông 1 Tieán Luøi Hình 1.76 Khi choïn löïa kích thöôùc cho caùnh oån ñònh phaûi caân nhaéc caû hai coâng thöùc cuoái. Nhaèm ñaûm baûo momen taùc ñoäng caàn quay oáng beù nhaát caàn thoûa maõn ñieàu kieän: |M FOR | = |M AFT | (h) Löïc naâng tính cho caû heä thoáng goàm oáng, caùnh theå hieän nhö sau: Lsys = L n + L sta (i) Nhöõng coâng thöùc tính heä soá löïc naâng cuûa caùnh: dC C Lsta ' (j) Lsta d' sta hoaëc tính theo coâng thöùc Prandtl: dC 2& Lsta (k) d' 2 1$ <sta Caùc ñoà thò tieáp theo taïi hình 1.77trình baøy caùc ñaëc tính thuûy ñoäng löïc cuûa caùnh oån ñònh sau oáng, theo caùch laøm caùc nhaø nghieân cöùu Nga. Hình beân traùi 1.77a trình baøy cho cheá ñoä taøu tieán, hình beân phaûi duøng cho tröôøng hôïp chaïy luøi.
THIEÁT BÒ LAÙI 57 Hình 1.77 Ñaëc tính thuûy ñoäng löïc caùnh oån ñònh sau oáng Hình 1.78 trình baøy heä soá momen quay duøng cho tröôøng hôïp oáng ñaïo löu quay coù gaén theâm caùnh oån ñònh. Caùc thoâng soá xuaát hieän trong ñoà thò goàm chieàu daøi töông ñoái oáng vaø chieàu roäng caùnh, theo caùch ghi ñaõ trình baøy treân. Hình 1.78 Heä soá momen quay, tính taïi caàn quay oáng Keát caáu oáng ñaïo löu quay OÁng ñaïo löu gaén leân taøu theo caùch lieân keát maø baùnh laùi vaãn aùp duïng. Trong thöïc teá cuïm thieát bò goàm oáng, caùnh oån ñònh vaø chaân vòt gaén vaøo taøu treân hai ñieåm töïa, xem hình 1.69, hoaëc chòu treo nhö baùnh laùi treo hình 1.79.
58 Chöông 1 Hình 1.79 Ñaïo löu quay Keát caáu oáng goàm voû phía trong oáng vaø voû ngoaøi, töïa leân heä khung ngang daïng khung voøng troøn vaø heä xöông doïc. Moái haøn voû oáng ñaïo löu coù theå ñaët ngang, töùc voøng theo chu vi oáng taïi maët caét xaùc ñònh, nhöng cuõng coù theå boá trí doïc oáng. Moãi oáng coù ít nhaát moät neïp cöùng voøng ñi qua taâm caàn quay oáng. Caùc oáng côõ lôùn neïp voøng daïng naøy phaûi laø hai, taïi vò trí ñaëc tröng naøy. Keát caáu lieân keát oáng vôùi caàn qua maët bích noái töïa leân boä khung cöùng naøy. Taïi phaàn baøn veà caàn quay vaø bích noái caàn vôùi baùnh laùi baïn ñoïc ñaõ tìm hieåu caùc phöông thöùc noái cuøng caùc hình veõ minh hoïa. Noái oáng ñaïo löu quay vôùi caàn quay theo ñuùng nhöõng chæ daãn ñaõ neâu. Kích thöôùc caàn cho caû hai tröôøng hôïp chòu chung moät caùch tính, kích thöôùc bích noái vaø bu loâng noái cuøng chung moät coâng thöùc tính. Daûi toân trong voøng quanh oáng trong khu vöïc boá trí caùnh chaân vòt coù chieàu roäng ít nhaát baèng chieàu roäng caùnh chaân vòt. Kinh nghieäm thöïc teá cho thaáy raèng, daûi toân naøy neân laøm töø theùp ñoä beàn ñuû lôùn song baèng theùp khoâng ræ. OÁng ñaïo löu cuøng caùnh oån ñònh ñaõ duøng treân taøu trong nhöõng naêm saùu möôi coù daïng tieâu bieåu neâu taïi hình 80. Voû trong cuûa thaønh oáng luoân laøm vieäc trong mieàn chòu taùc ñoäng xung löïc mang tính chu kyø töø heä thoáng thieát bò ñaåy taøu vaø töø aùp löïc thuûy ñoäng thay ñoåi theo nhòp laøm vieäc chaân vòt. Trong tình huoáng naøy caàn thieát tính toaùn khaû naêng traùnh coäng höôûng dao ñoäng caùc taám theùp boá trí coá ñònh taïi ñaây. Moâ hình tính nhö ñaõ ñeà caäp, taám hình vuoâng hoaëc thöôøng gaëp hôn taám chöõ nhaät coá ñònh taïi caùc neïp cöùng, chòu taùc ñoäng löïc phaùp tuyeán ñoä lôùn thay ñoåi vôùi taàn suaát xaùc ñònh. Chieàu daøy toân trong tröôøng hôïp ñang ñeà caäp ñöôïc choïn nhaèm traùnh coäng höôûng.
THIEÁT BÒ LAÙI 59 Hình 1.80 Keát caáu oáng ñaïo löu quay Coâng thöùc tính chieàu daøy toân nhaèm ñaûm baûo taám khoâng coäng höôûng rung theo yù caùc taùc giaû saùch [5] seõ laø: 2 t0 0,016s n.z (a) trong ñoù s – khoaûng caùch giöõa hai neïp doïc hoaëc neïp ngang keà nhau; n – taàn soá quay chaân vòt ; z – soá caùnh chaân vòt. Vôùi tröôøng hôïp thöôøng gaëp s = 0,6m; nz = 300 - 1200, chieàu daøy t 0 theo coâng thöùc seõ vaøo khoaûng 2 ñeán 7mm. Chieàu daøy naøy luoân nhoû hôn chieàu daøy daûi toân ñaàu caùnh chaân vòt chuùng ta ñaõ neâu. Maët khaùc chieàu daøy toân voû trong cuûa oáng phaûi ñaûm baûo chòu ñöôïc taûi töø phía xung löïc. Neáu moâ hình hoùa taám theo caùch vöøa ñeà caäp, öùng suaát do uoán taïi taám ñöôïc hieåu laø F 4T V s 2 > 5,0 G 2 W 2 H D X t0 Töø ñoù coù theå xaùc laäp coâng thöùc tính t 0. s T t0 ,1 64 (b) Din ,n > cr Trong coâng thöùc naøy t 0 – chieàu daøy taám ñaàu caùnh, mm; s – khoaûng caùch giöõa caùc neïp oáng, cm, D in,n – ñöôøng kính trong cuûa oáng, cm; Löïc ñaåy chaân vòt T tính baèng N. ÖÙng suaát giôùi haïn >CR = (0,35 – 0,5) >Y.
60 Chöông 1 Chieàu daøy caùc taám thuoäc voû trong, khoâng naèm trong daûi ñaàu caùnh chaân vòt seõ moûng hôn chieàu daøy vöøa tính, trong thöïc teá nhaän baèng: ’ t0 = 0,87 t 0 (c) Chieàu daøy voû ngoaøi oáng ñaïo löu tính theo coâng thöùc giaønh cho baùnh laùi, ñeà caäp phaàn treân. 1 – stabilizator, 2 – oå dôõ stabilizator, 3 – voû oáng ñaïo löu, 4 – neïp cuûa oáng ñaïo löu, 5 – neïp doïc. Hình 1.81 Keát caáu oáng ñaïo löu quay Keát caáu caùnh oån ñònh trình baøy taïi hình 1.82. Treân hình caùc chi tieát ñöôïc ghi chuù nhö sau: 1 – neïp cöùng, 2 – caùnh (stabilizator), 3 – cô caáu naén doøng chaûy, 4 – oå döôùi.
THIEÁT BÒ LAÙI 61 Maët caét doïc oáng coù caáu hình khoâng khaùc maët caét baùnh laùi, keát caáu oáng nhö vöøa mieâu taû gioáng nhö keát caáu baùnh laùi maët caét profile. Caùc nuùt keát caáu oáng trong thöïc teá khoâng khaùc caùc nuùt cuûa baùnh laùi. Ñieàu naøy nöõa, caùch haøn toân voû vôùi heä khung xöông oáng gioáng nhö caùch laøm chuùng ta ñaõ quen khi baøn veà keát caáu baùnh laùi vaø haøn baùnh laùi. Hình 1.82. Keát caáu caùnh oån ñònh Hình 1.83 Moái noái giöõa caùnh vaø oáng Hai hình tieáp theo giôùi thieäu caùch boá trí oáng ñaïo löu quay sau taøu keùo bao goàm boá trí oáng, chaân vòt, maùy laùi, caùc oå ñôõ vaø oå chaën. Hình 1.84 trình baøy boá trí heä thoán g ñang ñeà caäp taøu keùo ñi bieån. Caùc vaán ñeà lieân quan laép raùp truïc, oå ñôõ baøn ñeán taïi phaàn tröôùc khi baøn veà baùnh laùi ñöôïc öùng duïng taïi ñaây gaàn nhö nguyeân song giaønh cho truïc quay oáng ñaïo löu. 1 – sternpost, 2 – oáng ñaïo löu, 3 – maùy laùi, 4 – caàn quay, 5 – oå ñôõ – chaën, 6 – oå döôùi, 7 – xi maêng, 8 – ñai oác, 9 – bu loâng noái bích, 10 – voøng chaën, 11 – choát döôùi.
62 Chöông 1 Hình 84. OÁng ñaïo löu taøu keùo ven bieån Boá trí heä thoáng oáng – caùnh oån ñònh taøu keùo trong caûng mang ñaëc thuø rieâng nhö neâu taïi hình 1.85. a- oå kín nöôùc, b – choát döôùi, c – boá rí oáng ñ aïo löu Hình 1.85 OÁng ñaïo löu taøu keùo trong caûng Döõ lieäu neâu taïi baûng sau ñaây coù theå giuùp b aïn ñoïc thieát keá nhöõng “caùnh oån ñònh ñoàng daïng”, ít nhaát khoâng xaáu hôn caùc caùnh ñang duøng. Baûng 1.4 Coâng sua át Dcv , Oáng ñaïo löu Caùnh oån ñònh maùy, kW m D trong, Da øi , ' ' k Dieän l n in out l sta m m tích,m 2 165 1,0 1,01 0,61 0,60 1,15 1,30 0,5 0 ,53 2 ,7 220 1,20 1,22 1,10 0,9 1,10 1,33 0,5 230 1,10 1,11 0,66 0,6 1,15 1,3 0,5 0,62 2,85 440 1,8 1,82 1,27 0,7 1,15 1,37 0,4 1,66 2 ,3 880 1,8 1,82 1,10 0,61 1,15 1,4 0 0,4 1700 2,90 2,92 1,52 0,53 - - 0,38 4,72 2,05 1.4 HEÄ THOÁNG LAÙI. MAÙY LAÙI Heä tho áng truyeàn ñoäng Heä thoáng truyeàn ñoäng trong heä thoáng laùi truyeàn chæ thò hoaëc leänh töø ngöôøi ñieàu khieån qua heä thoáng daãn ñoäng ñeán maùy laùi ñeå quay baùnh laùi hoaëc oáng ñaïo löu neáu taøu trang bò thieát bò naøy, sang goùc beû laùi xaùc ñònh. Caùc thieát bò chính cuûa heä thoáng truyeàn ñoäng bao goàm: tay laùi, heä thoán g daãn ñoäng , maùy laùi, caùc thieát bò ño, truyeàn thoâng tin phaûn hoài vv Maùy laùi t reân caùc taøu coù theå phaân thaønh caùc nhoùm: maùy laùi tay, cô khí, ñieän, ñieän – thuûy löïc vaø thuûy löïc. Nhöõng yeâu caàu cô baûn heä thoáng laùi Treân taøu n haát thieát phaûi boá trí hai heä thoáng laùi ñoäc laäp nhau: heä thoáng laùi chính vaø heä thoáng döï phoøng.
THIEÁT BÒ LAÙI 63 Heä thoáng chính ñaûm baûo cho taøu thao taùc an toaøn trong moïi ñieàu kieän khai thaùc, khi taøu tieán nhanh nhaát hoaëc khi taøu luøi. Thôøi gian beû laùi töø 35 beân maïn naøy ñeán goùc 30 maïn kia khoâng quaù 28 giaây. Heä thoáng laùi döï phoøng saün saøng thay theá heä thoáng laùi chính khi heä thoáng chính gaëp söï coá, ñaûm baûo taøu vaän haønh ñöôïc trong ñieàu kieän vaän toác tieán taøu giaûm coøn moät nöûa, song khoâng nhoû hôn 7 HL/h ñoái vôùi taøu ñi bieån. Heä thoáng ñaûm baûo quay laùi töø 20 beân maïn naøy sang 20 maïn kia khoâng quaù 60 giaây. Tröôøng hôïp söû duïng heä thoáng laùi tay nhöõng chæ tieâu ñaët ra cho heä thoáng raát roõ raøng. Löïc taùc ñoäng cuûa moät ngöôøi laùi leân tay laùi 12 kG. Soá voøng quay tay laùi (voâ laêng) khoâng quaù 25 voøng / phuùt ñeå ñöa baùnh laùi töø goùc beû laùi 35 beân maïn naøy sang 30 maïn kia. Heä thoáng laùi döï phoøng baèng tay treân caùc taøu khoâng phaûi côõ nhoû ñaûm baûo quay caùc caàn ñöôøng kính ñeán 230mm treân taøu khaùch, coøn caùc taøu vaän taûi ñöôøng kính caàn quay laùi ñeán 355mm. Trong moïi tröôøng hôïp ñeå beû laùi töø 20 maïn naøy sang 20 maïn kia chæ caàn thôøi gian 60 giaây, ngöôøi ta cho pheùp boán ngöôøi cuøng beû laùi, cuï theå hôn cuøng quay voâ laêng laùi, söùc beû laùi cuûa moãi ngöôøi 16 kG. Laùi phuï phaûi ñöôïc boá trí ôû boong cao hôn ñöôøng nöôùc thieát keá coøn trong tröôøng hôïp khoâng theå laøm ñieàu ñoù thì heä thoáng laùi tai naïn phaûi naèm treân boong vaùch. Laùi söï coá ñaûm baûo quay laùi töø maïn naøy sang maïn kia trong ñieàu kieän taøu tieán vôùi vaän toác khoâng nhoû hôn 4 HL/h. Momen tính toaùn quay laùi ñöôïc tính theo coâng thöùc chung: Qeq = Q + BQf (a) Trong coâng thöùc naøy BQf laø toång caùc momen ma saùt trong caùc oå truïc quay laùi. Coâng thöùc tính momen naøy ñuùng daïng nhö chuùng ta ñaõ laøm quen khi baøn veà chi tieát maùy: BQf = ½ AB diRi (b) Heä soá ma saùt A trong oå ñôõ truïc, phuï thuoäc vaøo vaät lieäu laøm truïc vaø baïc truïc. Theùp – bron 0,6 – 0,10 Bron – bron 0,04 – 0,14 Texttolit – bron 0,12 – 0,14 Vôùi oå laên: Bi caàu 0,015 Voøng laên 0,030 Trong coâng thöùc cuoái d i - ñöôøng kính truïc trong oå, m; R i - phaûn löïc taïi oå, tính theo caùc sô ñoà ñaõ höôùng daãn taïi phaàn tröôùc. Laùi tay, truyeàn daãn baèng xích Heä thoáng truyeàn ñoäng ñôn giaûn nhaát song duøng roäng raõi nhaát treân caùc kieåu taøu côõ khoâng lôùn töø nghìn xöa cho ñeán nay. Heä thoáng thích hôïp cho taøu côõ nhoû, ca noâ, saø lan khoâng töï haønh vaø töï haønh. Heä thoáng naøy cuõng coù theå duøng cho taøu ñi bieån côõ nhoû.
64 Chöông 1 Heä thoáng duøng roäng raõi nhaát ñöôïc trình baøy taïi hình 1.86. Trong heä thoáng caùc thieát bò coù teân goïi nhö sau: 1 – xích truyeàn ñoäng, 3 – pu ly daãn höôùng, 4 – troáng tang, 5 – sec tô, 6 – “giaûm chaán”, 7 – taêng xích. Chi tieát 6 ñöôïc veõ to taïi phaàn döôùi cuûa hình trình baøy nguyeân lyù töï ñieàu chænh. Cuïm chi tieát goàm voâ laêng (tay quay), caëp raêng truyeàn ñoäng vaø troáng trình baøy taïi hình 1.87. Hình 1.87 Truyeàn ñoäng xích Hình 1.86 Heä thoáng truyeàn ñoäng xích. Hình 1.88 Hình 1.86 Heä truyeàn ñoäng xích Tröôøng hôïp khoâng duøng sec tô ngöôøi ta thay vaøo vò trí ñoù tay quay truïc laùi daïng tay quay thaúng, hình 1.88. Laùi tay, truyeàn daãn baèng truïc caùc ñaêng Heä thoáng truyeàn ñoäng naøy coù ñoä tin caäy cao hôn tuy cheá taïo toán keùm hôn. Moãi ñoaïn truïc khoâng quaù 3 – 4m daøi. Goái ñôõ neân boá trí caùch nhau khoaûng 70 – 80 ñöôøng kính truïc daãn, hình 89. Hình 1.89. Truyeàn baèng truïc caùc ñan
THIEÁT BÒ LAÙI 65 Boá trí caùc ñoaïn truïc töø baøn laùi ñeán sec tô laùi minh hoïa taïi hình 1.90. Caùc truïc noái vôùi nhau qua khôùp caùc ñan, hình 1.91. Nhöõng vò trí ñöôøng truïc gaõy gaàn 90 boá trí boä truyeàn baèng raêng noùn, cho pheùp ñoåi höôùng caùc truïc sang goùc vuoâng, hình 1.92 . Hình 1.90 Truyeàn ñoäng baèng cac ñan Sec tô coù keát caáu haøn hoaëc ñuùc. Goùc môû sec tô taøu bieån chæ vaøo khoaûng 70 - 90 , trong khi treân taøu soâng goùc naøy töø 160 ñeán goùc 180 . Hình 1.91 Khôùp caùc ñan Hình 1.92 OÅ ñoåi höôùng Hình 1.91 Khôùp cac dan Hình 1.93 Truyeàn ñoäng thanh ren Truyeàn ñoäng nhôø thanh ren . Caùch laøm naøy chuû yeáu duøng cho heä thoáng döï phoøng. Nguyeân lyù laøm vieäc heä truyeàn ñoäng ñöôïc giôùi thieäu qua hình 1.93.
66 Chöông 1 Truyeàn ñoäng qua sec tô coù raêng. Sec tô ñoàng taâm truïc quay baùnh laùi ñöôïc laøm daïng sec tô cuûa baùnh raêng truï. Daõy baùnh raêng treân sec tô naøy seõ aên khôùp vôùi raêng thieát bò maùy laùi ñaët caän keà, caùch truïc quay baùnh laùi khoaûng baèng baùn kính sec tô. Maùy laùi quay chuû ñoäng, sec tô laø thieát bò naèm phía bò ñoäng seõ quay theo laøm truïc quay baùnh laùi quay, xem sec tô taïi hình 1.90. Nhöõng maùy laùi ñieän quay caùc sec tô naøy ñaõ ñöôïc boá trí leân taøu, momen quay lôùn nhaát trong soá ñoù ñeán 16 Tm. Truyeàn ñoäng ñieän. Ñeå truyeàn momen lôùn ngöôøi ta söû duïng maùy laùi hoaït ñoäng treân cô sôû naêng löôïng ñieän, goïi laø maùy laùi chaïy ñieän, chòu ñeán momen 16 Tm. Sô ñoà laøm vieäc maùy laùi kieåu naøy trình baøy taïi hình 1.94. 1 – baøn ñieàu khieån, 2 – baûng ñieän maùy laùi taïi buoàng maùy taøu, 3 – thieát bò ñieàu khieån töï ñoäng, 4 – khaùng trôû, 5 – ñoäng cô ñieän, 6 – phanh ñieän töø, 7, 8 – coâng taéc, 9 – caàn quay laùi, 10 – maùy laùi, 11 – phanh tay, 12 – tay laùi döï phoøng, 13 - hoäp giaûm toác. Hình 1.94 Truyeàn ñoäng ñieän Truyeàn ñoäng ñieän – thuûy löïc vaø truyeàn ñoäng thuûy löïc. Tröôøng hôïp momen quay baùnh laùi khoâng lôùn, chæ ñeán 1,6 Tm, coù theå söû duïng maùy laùi thuûy löïc vaän haønh baèng tay. Sô ñoà boá trí heä thoáng ñieàu khieån laùi nhôø maùy laùi thuûy löïc quay tay trình baøy taïi hình 1. 95 Hình 1.95 Truyeån ñoäng ñieän – thuûy löïc 1 – bôm, 2 – oáng daãn daàu thuûy löïc , 3 – xi lanh, 4 – pit ton, 5 – register, 6 – caàn gaït, 7 – caàn quay laùi, 8 – baøn ñieàu chænh . Moät trong nhöõng maùy laùi thuûy löïc quay tay coù maët raát sôùm treân taøu ñöôïc giôùi thieäu taïi hình 1.96 döôùi ñaây.
THIEÁT BÒ LAÙI 67 Hình 1.96 Maùy laùi thuûy löïc quay tay Maùy laùi ñieän – thuûy löïc momen quay lôùn coù daïng nhö taïi aûnh chuïp treân hình 1.97. Hình 1.98 Boá trí maùy laùi ñieän – thuûy löïc Hình 1.97. Maùy laùi ñieän – thuûy löïc 1 – truïc quay laùi, 2 – caàn gaït, 3 – xi lanh, 4 – pit ton, 5 – ñoäng cô ñieän, 6 – bôm nhôùt, 7. – baøn ñieàu khieån Coù theå trình baøy roõ hôn, maùy laùi ñieän – thuûy löïc quay tay tuy khoâng taïo ñöôïc momen quay lôùn song duøng raát tieän treân taøu côõ nhoû. Moät rong nhöõng maùy laùi kieåu naøy ñaõ coù maët treân taøu töø raát sôùm, hình 1. 99.
68 Chöông 1 Hình 1.99 Maùy laùi ñieän – thuûy löïc quay tay Boá trí heä thoáng laùi treân taøu vaän taûi ñi bieån ñöôïc veõ laïi taïi hình 1.100 döôùi ñaây. Caùch boá trí naøy ñaëc tröng cho caùc kieåu taøu saûn xuaát vaøo nhöõng naêm giöõa theá kyû XX vaø coøn taùc duïng cho ñeán ngaøy nay. Maùy laùi ñieän thuûy löïc phaûi ñöôïc boá trí trong khoang maùy laùi, thuaän tieän cho vieäc laép raùp, thaùo kieåm tra vaø thay theá phuï tuøng khi caàn. Hình 1.100 Boá trí maùy laùi ñieän – thuûy löïc treân taøu ñi bieån
THIEÁT BÒ LAÙI 69 Maùy laùi ñieän – thuûy löïc coù momen quay ñeán 400 Tm. Neáu kyù hieäu momen quay laùi Q eq nhö ñaõ töøng thöïc hieän, coâng thöùc (a) löïc keùo sec tô sang traùi hoaëc phaûi tính baèng bieåu thöùc: Qeq Fs (c) Rs trong ñoù R s - baùn kính sec tô. Tính aûnh höôûng ma saùt daây truyeàn (xích), coù theå vieát coâng thöùc tính löïc taùc ñoäng leân tay laùi: Fs Fwh (d) Bsys Bsys - hieäu suaát truyeàn ñoäng cuûa heä thoáng daãn ñoäng, coù theå nhaän khoaûng 0,90 neáu duøng xích, = 0,95 khi duøng caùp. Vôùi tay laùi ñöôøng kính D wh , vaän toác voøng tay laùi do ngöôøi quay Cwh , trong ñoù Cwh = 0,8 – 0,8 m/s cho heä thoáng laùi chính, coøn Cwh = 0,6 – 1,0 m/s cho heïâ laùi döï tröõ, soá voøng quay tay laùi trong moät huù seõ laø: 60 .C wh nwh (e) &Dwh Tyû soá truyeàn caàn thieát tính cho caëp raêng truï duøng trong hoäp giaûm toác: t i 3n rule (f) wh D vôùi t rule – thôøi gian beû laùi töø maïn naøy sang maïn kia theo qui phaïm ñoùng taøu , phuùt; D - goùc beû laùi theo qui ñònh ghi taïi qui phaïm, ñaõ ñeà caäp treân. Momen quay tính taïi truïc laùi tay: Q Qwh (g) i.B wh B gear Hieäu suaát tay laùi khoaûng chöøng Bwh = 0,97; hieäu suaát caëp raêng truï neân nhaän Bgear = 0,93 – 0,95. Löïc beû tay laùi (quay voâ laêng) tính töø bieåu thöùc cuoái: 2Q Fwh (h) Dwh Caùc coâng thöùc töø (a) ñeán (h) giuùp xaùc ñònh löïc beû laùi vaø laø cô sôû thieát keá tay laùi, xích truyeàn, caùp truyeàn hoaëc truïc caùc ñan duøng laøm thieát bò daãn ñoäng. Nhöõng thieát keá laùi tay coù maët trong ngaønh taøu vaøi traêm naêm nay ñöôïc söu taàm vaø trình baøy laïi nhö taøi lieäu tham khaûo. Tuy caùc maãu naøy ñaõ quaù cuõ song coù theå noùi raèng, caùc taøu côõ nhoû ngaøy nay vaãn coøn duøng thieát bò naøy nhôø tính ñôn giaûn keát caáu, gía thaønh thaáp vaø nhôø vaøo ñoä
70 Chöông 1 an toaøn khi laøm vieäc cuûa chuùng. Ngöôøi vieát taøi lieäu ñaõ söû duïng heä thoáng truyeàn ñoäng cô khí ñôn giaûn, quay tay, moät ngöôøi laùi ñeå ñieàu khieån taøu vaän taûi ñi bieån söùc chôû 600dwt trong nhöõng ngaøy khoù khaên cuûa ñaát nöôùc. Maùy laùi quay tay duøng cho heä truyeàn ñoäng xích. Hình 1.101. Maùy laùi quay tay . Kích thöôùc maùy laùi tay thoâng duïng ñöôïc tieâu chuaån hoùa, hình 1.101. Trong ba kieåu maùy laùi trình baøy taïi hình, kieåu ñaàu duøng cho tröôøng hôïp löïc keùo ngang cho sec tô 900 kG, kieåu hai cho löïc keùo 1700kG coøn kieåu thöù ba cho 2700kG.
THIEÁT BÒ LAÙI 71 Keát caáu moät maùy laùi theo kieåu ñaàu giôùi thieäu taïi hình 1.102. Voøng quay (voâ laêng) ñöôïc saûn xuaát theo caùc kieåu thoâng duïng, ñöôïc ngöôøi duøng chaáp nhaän, hình 1.103. Hình 1.102 Maùy laùi thuû coâng Hình 1.103. Tay laùi Beân caïnh maùy laùi tay duøng caëp raêng truï treân taøu coøn duøng maùy laùi tay söû duïng baùnh vít voâ taän. Nhöõng phöông aùn thieát keá maùy laùi kieåu naøy coù daïng nhö taïi hình 1.104.
72 Chöông 1 1 – truïc tang, 2 – troâng, 3 – thaân, 4 – baùnh vít, 5 – baùnh xích, 6 – tay quay, 7 – ñoàng hoà chæ goùc, 8 – truïc baùnh vít, 9 – haõm vít. Hình 1.104 Maùy laùi baùnh vít Maùy laùi quay tay duøng cho heä truyeàn ñoäng truïc cuøng khôùp cac ñan. Maùy laùi mhoùm naøy goàm nhieàu kieåu khaùc nhau. Hình 1.105 giôùi thieäu ba kieåu thöôøng duøng cuøng kích thöôùc phuû bì ñang coù trong thöïc teá. Hình 1.105 Keát caáu kieåu ñôn giaûn nhaát trong soá vöøa neâu coù daïng nhö taïi hình 1.106.
THIEÁT BÒ LAÙI 73 Hình 1.106. Tay laùi coù trôï löïc ñoäng cô ñieän duøng cho cuøng heä thoáng trình baøy taïi hình 1.107. Hình 1.107 Maùy laùi coù trôï löïc ñoäng cô ñieän
74 Chöông 1 Ñeå keát thuùc phaàn baøn veà laùi tay baïn ñoïc xem laïi sô ñoà boá trí thieát bò maùy laùi thuûy löïc quay tay vôùi momen quay khaùc nhau. Hình 108a giôùi thieäu maùy laùi coù momen quay chuaån 1 Tm, hình 1.108b trình baøy maùy laùi momen quay 500 kG.m. 1 – caàn gaït, 2 – caûm öùng, 3 – xi lanh, 4 – xi lanh daàu, 5 – hoäp phaân phoái ñieän , 6 – haõm, 7 – tay laùi, 8 – ñoàng hoà chæ vò trí laùi, 9 – hoäp bôm, 10 – hoäp phaân phoái, 11, 12 – van. Hình 1.108. Maùy laùi thuûy löïc quay tay Tính toaùn, thieát keá maùy laùi ñieän Coâng suaát caàn thieát ñeå maùy laùi ñieän hoaït ñoäng tính theo coâng thöùc: Q n P el (, kW ) (a) 975
THIEÁT BÒ LAÙI 75 trong ñoù Q el - coâng suaát ñoäng cô ñieän, kGm; n – voøng quay ñoäng cô, voøng/ phuùt, tính töø quan heä: C Q S D ' el T n nx D1 T (b) E Qmax U töø ñoù: n C Q 2 S x D ' el T P DQel T (c) 975 E Qmax U Ñieàu kieän ñeå ñoäng cô phaùt huy coâng suaát toái ña tính theo coâng thöùc toaùn, ñaïo haøm coâng suaát theo momen quay ñoäng cô baèng 0 cho pheùp ruùt ra Q el = 0,5 Q max , vôùi n x > 0. Töø ñieàu naøy coù theå ruùt ra: n = 0,5 n x. Maùy laùi ñieän – thuûy löïc . Maùy laùi nhoùm naøy ñaûm baûo momen quay töø giaù trò nhoû, chæ 0,63 Tm ñeán momen quay lôùn, 125 Tm thuoäc kieåu maùy tieâu chuaån ñaõ cheá taïo vaø hoaït ñoäng vaøi chuïc naêm nay. Maùy laùi kieåu naøy ñaûm baûo beû laùi töø -35 ñeán +35 trong thôøi haïn 28 giaây. 1 – cuïm pit ton, 2 – bôm, 3 – caàn quay, 4 – caûm öùng chæ goùc laùi, 5 – hoäp phaân phoái. Hình 1.109 Maùy laùi ñieän – thuûy löïc momen quay 125Tm Maùy laùi ñieän - thuûy löïc boán pit ton coù daïng neâu taïi hình 1.110. AÙp löïc daàu duøng trong maùy laùi thuûy löïc khoâng gioáng nhau giöõa caùc nhaø cheá taïo. Maùy laùi do Nga saûn xuaát chòu aùp löïc daàu trong phaïm vi 70 – 100 kG/cm 2, trong khi ñoù maùy thuûy löïc thuoäc nhoùm naøy thieát keá vôùi aùp löïc daàu ñeán 315 kG/cm2. Thôøi gian laøm vieäc cuûa maùy laùi khoâng thaáp hôn 40.000 giôø.
76 Chöông 1 Hình 1.110
THIEÁT BÒ NEO 95 CHÖÔNG 2 THIEÁT BÒ NEO Heä thoáng neo cuøng caùc thieát bò hoã trôï treân taøu, phöông tieän noåi ñaûm baûo cho taøu, phöông tieän noåi ñoù giöõ ñöïôïc tö theá “ñöùng” treân bieån, taïi caûng hoaëc nhöõng vò trí chæ ñònh khaùc, thöôøng caùch xa bôø hoaëc nôi buoäc coá ñònh, nhôø neo baùm vaøo neàn cuøng xích noái neo vôùi phöông tieän. Heä thoáng naøy trong tröôøng hôïp thoâng duïng bao goàm neo, xích neo, tôøi neo, loã luoàn neo, xích vaø haõm neo . 2.1 BOÁ TRÍ HEÄ THOÁNG NEO TREÂN TAØU Boá trí heä thoáng neo treân taøu haøng ñi bieån coù daïng nhö trình baøy taïi hình 2.1. Hình 2.1 Boá trí heä thoáng neo taøu haøng 1 – tôøi neo (windlass), 2 – xích neo (anchor chain), 3 – (vaø 11) - haõm xích (chain stopper), 4 – loã luoàn neo (hawse pipe), 5 – neo (anchor), 6 – oáng luoàn xích, 7 – thuøng xích ( chain tank), 8 - choát buoäc ñaàu xích, 9 – tay nhaû xích, 10 - baøn ñieàu khieån tôøi neo . Sô ñoà boá trí neo treân taøu khaùc kieåu ñöôïc giôùi thieäu taïi caùc hình tieáp theo. Hình 2.2 trình baøy sô ñoà boá trí heä thoáng neo treân taøu keùo trong caûng, coâng suaát maùy 600 PS. Taøu trang bò tôøi ñöùng 1 thay vì tôøi ngang nhö ñaõ neâu taïi hình 2.2. Boá trí heä thoáng neo muõi vaø heä thoáng neo laùi taøu Ro-Ro söùc chôû 5.000 DWT ñöôïc giôùi thieäu taïi hình 2.3.
96 Chöông 2 Hình 2.2 Heä thoáng neo taøu keùo trong caûng Hình 2.3 Heä thoáng taøu Ro-Ro côõ nhoû Heä thoáng neo taøu daàu söùc chôû 150.000 DWT coù daïng nhö trình baøy taïi hình 2.4.
THIEÁT BÒ NEO 97 Hình 2.4 Heä thoáng neo taøu daàu 2.2 NEO TAØU THUÛY Treân taøu ngöôøi ta boá trí neo muõi vaø neo laùi. Neo muõi coù chöùc naêng neo taøu taïi vò trí chæ ñònh, coøn neo laùi nhö neo phuï giöõ cho taøu “ñöùng “ taïi vò trí ñaõ ñöôïc neo muõi giöõ laïi. Treân taøu, thoâng leä neo phuï coù khoái löôïng khieâm toán, chöøng 1/3 khoái löôïng neo muõi. Theo caùch phaân loaïi kinh ñieån, coù hai nhoùm neo: neo coù ngaùng vaø neo khoâng ngaùng . Töø chuyeân ngaønh baèng tieáng Anh ghi laø stock anchor vaø stockless anchor . Neo khoâng ngaùng cheá taïo baèng theùp ñuùc hoaëc theùp reøn. Hình 2.5 giôùi thieäu neo tieâu bieåu cho nhoùm khoâng ngaùng, neo Hall duøng phoå bieán treân taát caû kieåu taøu.
98 Chöông 2 Hình 2.5 Neo Hall Hình 2.6 Neo Danforth Neáu kyù hieäu tyû leä baùm k = (löïc baùm)/(troïng löôïng neo ), heä soá naøy thu nhaän töø thí nghieäm caùc neo nhö sau. Neo Hall coù tyû leä baùm k = 3 4. Kích thöôùc chính cuûa neo Hall xaùc ñònh sô boä theo coâng thöùc sau. ! 3 Moâ ñun tính toaùn: M 18 5, Wa , (mm), vôùi W a - troïng löôïng neo, (kG). Chieàu daøi thaân neo A = 9,6M Chieàu roäng L= 6,4M Chieàu cao löôõi neo h = 5,8M Chieàu roäng taïi ñeá löôõi neo B = 2,65M Hình aûnh neo Hall baùm ñaát trình baø taïi hình 2.7. Baûng veõ baûng neo Hall trình baøy cuøng hình 2.7. Neo Hall ñöôïc tieâu chuaån hoùa. Moät trong nhöõng tieâu chuaån ñöôïc duøng roäng raõi, theo NKK coù daïng theo baûng 2.1 sau. Hình 2.7 Baûn veõ baûng neo Hall
THIEÁT BÒ NEO 99
100 Chöông 2
THIEÁT BÒ NEO 101
102 Chöông 2 Neo Hall thuoäc nhoùm neo coù ñoä baùm trung bình. Cuøng nhoùm vôùi Hall chuùng ta coøn gaëp neo mang nhöõng teân goïi coù uy tín trong ngaønh taøu: Crusson, Union, Britanic, Taylor, Speake vv , hình 2.8. Hình 2.8 Neo ñoä baùm trung bình Hình 2.9 giôùi thieäu neo Speake cuøng kích thöôùc chuaån cuûa noù. Neo ñoä baùm cao thuoäc nhoùm neo khoâng ngaùng khaù ña daïng. Neo ñöôïc ngöôøi Nga öa duøng coù tyû leä baùm k = 6 – 11 mang teân goïi “ neo Matrosov ” laø moät trong nhöõng thaønh ñaït cuûa cheá taïo neo taøu. Ñieàu caàn giaûi thích, neo mang teân goïi rieâng cuûa ngöôøi Nga ñaõ hoaøn thieän noù, vaø teân aáy coøn coù nghóa “thuûy thuû” neân noù toû ra raát thích hôïp cho coâng vieäc treân taøu. Chæ coù ñieàu hôi laï, ngoaøi nöôùc Nga khoâng thaáy Hình 2.29 ngöôøi ta phoå bieán roäng raõi saûn phaåm ñaùng duøng naøy. Hình 2.11 Neo ñoä baùm cao Hình 2.10 Neo Matrosov Theo tieâu chuaån cuûa Nga, neo Matrosov töø 5kg ñeán 200 kg ñöôïc cheá taïo baèng haøn, coøn neo 25 kg ñeán 1500 kg theo tieâu chuaån neo ñuùc.
THIEÁT BÒ NEO 103
104 Chöông 2 Cuøng nhoùm neo ñoä baùm cao coøn coù caùc teân goïi Danforth, Crusson-Heine, Stevin, Stokes vv , hình 2.11. Kích thöôùc chính neo Danforth trình baøy taïi baûng 2.4.
THIEÁT BÒ NEO 105 Hình 2.12. Neo Danforth
106 Chöông 2 Ñaïi dieän ñaëc tröng nhoùm neo coù ngaùng mang teân goïi raát haáp daãn, “ neo haûi quaân ” theo caùch dieãn ñaït cuûa chuùng ta. Baûn veõ kyõ thuaät neo trình baøy taïi hình 2.13. ! 3 Kích thöôùc chính cuûa neo tính qua moâ ñun M 23 Wa , trong ñoù W a - troïng löôïng neo, tính baèng kG, nhö döôùi ñaây: Chieàu daøi thaân neo A = 11,4M Chieàu roäng L= 7,35M Chieàu cao löôõi neo h = 2,75M Chieàu roäng taïi ñeá löôõi neo B 1 = 2,15M Chieàu daøi thanh ngaùng B = 10,8 – 11,3 M Hình 2.13 Neo haûi quaân Neo haûi quaân ñöôïc tieâu chuaån hoùa töø raát sôùm. Döôùi ñaây trình baøy trích ñoaïn baûn veõ baûng neo coù ngaùng theo giôùi thieäu cuûa NKK Nhaät baûn. Baûn veõ baûng naøy, daïng hình 2.14, ñang ñöôïc duøng taïi nöôùc ta nhö taøi lieäu chính thöùc trong thieát keá. Hình aûnh neo coù ngaùng baùm vaøo ñaát ñöôïc minh hoïa taïi hình 2.14. Treân hình, hình beân traùi trình baøy tö theá khoâng oån ñònh cuûa neo treân neàn, hình giöõa trình baøy giai ñoaïn oån ñònh tröôùc khi löôõi neo baùm vaøo neàn. Muõi teân chæ höôùng keùo cuûa phöông tieän. Hình beân phaûi dieãn taû tình traïng neo ñaõ baùm chaéc vaøo neàn, goïi laø giai ñoaïn laøm vieäc cuûa neo. Hình 2.14 Minh hoïa neo haûi quaân baùm ñaát Neo moät löôõi ( Single fluke stock anchor ) duøng phoå bieán cho ñoäi taøu coâng trình vaø gaàn ñaây duøng caû cho caùc coâng trình ngoaøi khôi. Neo daïng naøy coù tyû leä baùm cao, k = 6 12. Hình aûnh neo moät löôõi nhö giôùi thieäu taïi hình 1.15. ! 3 Kích thöôùc chính tính theo moâ ñun kích thöôùc M 22 7, x Wa , trong ñoù W a - troïng löôïng neo, tính baèng kG. Chieàu daøi thaân neo A = 11,5M Chieàu roäng L/2 = 4M Chieàu cao löôõi neo h = 4,3 - 4,6M Chieàu roäng taïi ñeá löôõi neo B = 4,3 – 4,6M 1 Chieàu daøi thanh ngaùng B = 9,2 M Hình 2.15 Neo 1 löôõi Tieâu chuaån hoaù cho neo naøy ñöôïc bieát theo caùch laøm cuûa ngöôøi Nhaät, giôùi thieäu taïi hai trang tieáp theo. Söû duïng caùc baûng sau theo caùch baïn ñoïc ñaõ quen.
THIEÁT BÒ NEO 107
108 Chöông 2
THIEÁT BÒ NEO 109
110 Chöông 2
THIEÁT BÒ NEO 111
112 Chöông 2
THIEÁT BÒ NEO 113 2.3 XÍCH NEO Cho ñeán ñaàu theá kyû XIX ñeå noái neo vôùi phöông tieän noåi ñang caàn neo giöõ ngöôøi ta söû duïng daây thöøng laøm töø xô thöïc vaät. Ñöôøng kính daây thôøi baáy giôø khaù lôùn, tieâu chuaån choïn löïa chöa cuï theå, roõ raøng. Naêm 1806 xích neo ra ñôøi vaø tìm thaáy choã öùng duïng laø thay daây thöøng treân moät soá taøu. Xích neo ngaøy caøng ñöôïc duøng phoå bieán treân caùc taøu ñi bieån töø ñoù. Heä thoáng xích neo taäp hoïp töø nhöõng thaønh phaàn lieân keát laøm nhöõng coâng vieäc cuï theå, ñaûm baûo truyeàn löïc keùo caêng töø phöông tieän noåi ñeán neo baùm vaøo neàn. Sô ñoà moät sôïi xích (heä thoáng xích) giôùi thieäu taïi hình 2.14. Sôïi xích goàm nhieàu ñoaïn xích chieàu daøi chöøng 25 – 27m, noái vôùi nhau nhôø nhöõng maéc thaùo gôõ ñaëc bieät. Moãi ñoaïn xích goàm nhieàu maét xích, lieân keát vôùi nhau. Sôïi xích taøu ñi bieån coù chieàu daøi töø 50m ñeán 300m. 1 – maét xích cuoái (end link), 2 – maét xích xoay, 3 – maét xích (common link), 4 – maét lieân keát, 5 – moùc, 6 – quai chöõ U (shackle). Hình 2.16 Xích neo Chieàu daøi xích coù theå chia laøm ba phaàn: xích buoäc neo, xích trung gian vaø ñaàu xích . Ba phöông aùn toå chöùc sôïi xích nhö trình baøy taïi hình 2.17. Hình 2.17 A- xích buoäc neo, B – xích giöõa, C – ñaàu xích Xích neo laøm baèng theùp, theo caùc phöông phaùp saûn xuaát thoâng duïng trong ngaønh cô khí. Tröôùc ñaây ñaõ coù luùc chuùng ta qui öôùc nhö sau: (1) xích ñöôøng kính töø 13 – 100mm, coù ngaùng, cheá taïo baèng reøn vaø haøn, (2) xích ñöôøng kính 7 – 37 mm, khoâng ngaùng, reøn vaø haøn, (3) xích ñöôøng kính 13 – 57mm, coù ngaùng, haøn ñieän ,
114 Chöông 2 (4) xích ñöôøng kính 5 – 37mm, khoâng ngaùng, haøn ñieän, (5) xích ñöôøng kính 34 – 100mm, coù ngaùng cheá taïo theo coâng ngheä ñuùc. Xích neo taøu chia laøm boán caáp ( grade ) chaát löôïng. Xích caáp ñaàu laøm töø theùp ñoä beàn cao, giôùi haïn beàn "U = 310 – 410 MPa, xích caáp hai töø theùp vôùi "U = 500 – 590 MPa, coøn nhoùm ba "U = 700 – 785 MPa. Xích caáp ñaàu ít ñöôïc duøng cho taøu bieån, ngöôïc laïi xích ba caáp sau ñang coù maët treân caùc phöông tieän noåi treân bieån, keå caû taøu. Ñoä beàn xích neo taøu ñaùnh giaù qua hai ñaïi löôïng ñaëc tröng: taûi thöû ( proof load ) vaø taûi ñöùt xích ( break strength - BS). Hai giaù trò naøy ñeàu phaûi nhaän töø keát quaû thöû taïi beä thöû. Coâng thöùc thöïc nghieäm duøng khi xaùc ñònh hai giaù trò vöøa neâu coù daïng nhö sau. Taûi ñöùt xích BS = (52 55)d 2, (N), duøng cho xích ñuùc, ñöôøng kính ñeán 70mm Taûi ñöùt xích BS = (39 41)d 2, (N), duøng cho xích haøn, ñöôøng kính ñeán 70mm, trong ñoù ñöôøng kính xích d tính baèng mm. Xích theùp duøng cho taøu bieån vaø caùc coâng trình noåi treân bieån ñöôïc qui ñònh gaàn nhö thoáng nhaát töø nhöõng naêm taùm möôi ñeán nay nhö sau. Xích caáp I, kyù hieäu theo tieâu chaån EU laø Q1, theo Nauy laø K1 mang nhöõng ñaëc tính ñaõ neâu. Xích naøy ít ñöôïc duøng. Xích caáp III vaø caáp IV ñöôïc khuyeán khích söû duïng. Heä thoáng xích ORQ ( Oil Rig Quality ) theo tieâu chuaån cuûa USA duøng roäng raõi trong neo buoäc coâng trình noåi. Ñaëc tính cô hoïc chính cuûa caùc caáp xích: Caáp xích OQR 3 4 "Y (MPa) - 410 580 "U (MPa) 641 690 860 Coâng thöùc thöïc nghieäm tính ñoä beàn ñöùt vaø taûi thöû coù daïng: Ñoä beàn ñöùt hoaëc taûi thöû = HS(44 - 0,08d)d 2, (N), d –mm. HS ñoïc theo baûng. Caáp xích OQR 3 4 HS taûi thöû 14,0 14,8 21,6 HS BS 21,1 22,3 27,4 Taûi thöû vaø taûi ñöùt aùp duïng cho xích ñöôøng kính töø 13mm ñeán 95mm giôùi thieäu taïi baûng A trang sau.
THIEÁT BÒ NEO 115 Xích neo taøu ñöôïc tieâu chuaån hoùa. Troïng löôïng rieâng hieåu nhö laø troïng löôïng cuûa 1m chieàu daøi xích, tính baèng kG, tham khaûo theo baûng 2.9 sau.
116 Chöông 2 Baûng 2.9 Ñöôøng kính xích (mm) Troïng löôïng 1m Ñöôøng kính xích (mm) Troïng löôïng 1m 13 3,59 46 45,5 15 4,84 49 51,7 17 6,27 53 60,2 19 7,81 57 70 22 10,4 62 83 25 13,5 67 96 28 16,7 72 111,4 31 20,7 77 127,6 34 25 82 144,3 37 29,4 87 161,8 40 34,4 92 185 43 39,8 100 215 Xích khoâng ngaùng Baûng 2.10 Ñöôøng kính Troïng löôïng 1m Ñöôøng kính Troïng löôïng 1m (mm) Xích haøn Xích ñuùc (mm) Xích haøn Xích ñuùc 5 - 0,52 17 6,7 6,93 6 - 0,78 19 8,3 8,59 7 1,1 1,09 22 11,1 11,6 8 1,5 1,43 25 14,3 14,9 9 1,9 1,74 28 18 18,7 11 2,8 2,74 31 22,1 22,9 13 3,4 4,04 34 26,6 27,5 15 5,2 5,39 37 31,5 32,6 Trong ñieàu kieän neo taøu, sô ñoà boá trí töø neo ñeán ñieåm buoäc neo treân taøu coù daïng nhö trình baøy taïi hình 2.18. Moâ hình ñôn giaûn xaùc ñònh löïc caêng treân xích neo trong cheá ñoä naøy ñöôïc trình baøy taïi cuøng hình, trong heä toïa ñoä xOy. Ñaùy bieån trong heä toïa ñoä naøy caùch Ox ñoaïn a, chieàu cao vuøng nöôùc tính töø maët thoaùng ñeán ñaùy baèng h. Trong moïi tröôøng hôïp löïc T 2 – löïc caêng xích taïi chaân neo, phaûi caân baèng toång caùc löïc beân ngoaøi do moâi tröôøng taùc ñoäng leân taøu ñang ñaäu treân neo, hieän ñang kyù hieäu R, theo höôùng naèm ngang. Neáu khoaûng caùch y tính ñeán ñieåm baát kyø treân daây xích voõng tính theo coâng thöùc gaàn ñuùng y ! s 2 # a 2 , khi s = L vaø y = L 2 $ h 2 a+h coù theå vieát: a # h ! L2 # a 2 vaø a ! 2h (2.1)
THIEÁT BÒ NEO 117 Hình 2.18 Tính löïc caêng xích neo Ñoä caêng xích taïi ñieåm baát kyø tính baèng tích cuûa toïa ñoä ñieåm vôùi troïng rieâng rieâng 1m chieàu daøi xích: L 2 h 2 Taïi ñaàu buoäc caùp phía treân: T " ,0 87q(a h) " ,0 87 q (2.2) 1 2h L 2 # h 2 Taïi ñieåm xích chaïm ñaát: T " ,0 87 q a " ,0 87 q (2.3) 2 2h Heä soá 0,87 ñöôïc ñöa vaøo tính cho ñoaïn xích naèm trong nöôùc, chòu taùc ñoäng löïc noåi töø nöôùc. Thoaû maõn ñieàu kieän caân baèng löïc theå hieän qua bieåu thöùc: L 2 # h 2 T " R " ,0 87 q (2.4) 2 2h Töø bieåu thöùc (4) coù theå xaùc ñònh chieàu daøi caàn thieát cuûa xích voõng nhaèm ñaûm baûo löïc baùm khi neo taøu: 3,2 hR L " h 2 (2.5) q Moái lieân quan giöõa troïng löôïng neo G a vaø chieàu daøi xích xaùc ñònh theo coâng thöùc sau, cuøng coù xuaát xöù töø bieåu thöùc ñang ñeà caäp, neáu coi raèng ñoä baùm cuûa neo, taïi neo T 3 = f.T 2 1,05T 2, khi tính aûnh höôûng ma saùt xích treân neàn. L 2 # h 2 L 2 # h 2 T " w " ,0( 87q) " ,1 05K .G (2.6) 3 2h 2h a trong ñoù K – heä soá baùm cuûa neo. Chieàu daøi toái thieåu ñoaïn xích voõng phaûi laø: 1,2 h L " KG h 2 (2.7) w a trong coâng thöùc cuoái w – troïng löôïng 1m xích trong nöôùc. Tính choïn neo vaø xích neo theo moät trong hai caùch. Thieát keá neo, tính troïng löôïng neo, ñaûm baûo ñoä baùm nhaèm giöõ taøu taïi vò trí ñaõ ñònh theo caùc coâng thöùc ñang ñeà caäp. Caùch thöù hai, tính choïn troïng löôïng neo, xích neo theo qui ñònh ghi trong caùc qui phaïm ñoùng taøu. 1) Löïc baùm H tính toaùn cuûa neo phaûi lôùn hôn löïc R neâu taïi (2.4) nhaèm ñaûm baûo an toaøn khai thaùc. Heä soá an toaøn duøng cho taøu thoâng duïng FS = 1,75 2,0. H = FS. R (2.8) Giaù trò R tính ñeán aûnh höôûng moâi tröôøng goàm gioù, soùng, doøng chaûy vv , coù theå thöïc hieän theo höôùng daãn ghi taïi soå tay thieát bò taøu [3],[5],[8]. Troïng löôïng neo coù tyû leä baùm K tính theo coâng thöùc:
118 Chöông 2 FS R FS R GA " " (2.9) H / GA K Heä soá K cuûa caùc neo thöôøng gaëp nhö sau: Neo khoâng ngaùng, ñoä baùm trung bình 3,0 – 4,5 Neo haûi quaân 6,0 – 10 Neo khoâng ngaùng, ñoä baùm cao 6,0 – 15 Chieàu daøi xích neo voõng phuï thuoäc vaøo chieàu saâu vuøng nöôùc h, löïc baùm neo H vaø ñöôøng kính xích neo theå hieän qua troïng löôïng 1m chieàu daøi xích, tính töông töï coâng thöùc (2.5). 2hH L " h 2 (2.10) ,0 87 q 2) Caùch thöù hai thuaän tieän cho ngöôøi tính, caên cöù vaøo yeâu caàu ghi taïi qui phaïm ñoùng taøu maø choïn neo vaø xích. Theo qui ñònh ghi taïi ñieàu 21.2.1 “ Neo, xích neo vaø caùp ”, TCVN 6259- 2:1997, caùc taøu phaûi ñöôïc trang bò neo, xích neo, daây buoäc taøu, theo ñaëc tröng cung caáp , khoâng ít hôn soá löôïng qui ñònh ghi taïi baûng 2-B/21.2.1 Qui phaïm phaân caáp vaø ñoùng taøu voû theùp 1997, Ñaêng kieåm Vieät nam. Ñaëc tröng cung caáp theo caùch ghi trong Qui phaïm vöøa neâu seõ laø: EN = W 2/3 + 2,0hB + 0,1A Trong ñoù: W – löôïng chieám nöôùc toaøn taûi, (T), h vaø - trò soá tính ñeán aûnh höôûng maïn khoâ, thöôïng taàng, A – tính aûnh höôûng chieàu daøi taøu vaø caùc chieàu cao, chieàu daøi thöôïng taàng, xaùc ñònh theo höôùng daãn qui phaïm. ÖÙng vôùi giaù trò tính toaùn cuûa EN, töø baûng coù theå ñoïc caùc yeâu caàu lieân quan trang thieát bò. Ví duï vôùi EN = 130 – 150, theo qui ñònh taïi baûng ñang ñeà caäp taøu phaûi ñöôïc trang bò: 2 neo muõi, khoái löôïng 420kg, 1 neo ñuoâi khoái löôïng 140kg. Xích duøng cho neo muõi phaûi laø xích coù ngaùng, toång chieàu daøi 275m, ñöôøng kính xích caáp 2 (qui phaïm ghi laø loaïi 2 ) d = 17,5mm. 2.3 TÍNH TOAÙN ÑAÛM BAÛO ÑOÄ BEÀN NEO Moâ hình tính ñoä beàn neo Hall coù daïng nhö neâu taïi hình 2.19. Löïc thöû neo P pr phaûi saùt vôùi giaù trò tính toaùn theo muïc 3 neâu treân. Hình 2.19 Thöû beàn neo Hall
THIEÁT BÒ NEO 119 Caùc löïc thaønh phaàn tính theo coâng thöùc: P 1 " Ppr sin 19 " ,0 326Ppr Y L P 2 " Ppr cos 19 " ,0 946Ppr L L P 3 " P1l1 / l0 L Z (2.11) P 4 " Ppr cos 64 " ,0 438Ppr L P " P sin 64 " ,0 899P L 5 pr pr L P 6 " P1 P3 [L ÖÙng suaát tính taïi löôõi neo tính theo moâ hình: M P4 Ppr C l1 S 0 max " " D ,5 39 ,0 44T (2.12) W F b h E h U Maët caét yeáu theå hieän taïi hình beân traùi, phía döôùi. Löïc P 7 coù theå tính theo caùch hieåu P6sin 45 = 0,707P 6, coøn momen uoán M (P 7l2)/8. Töø ñoù coù theå tính toång öùng suaát taïi maët caét: P l 0 " 0 2 0 2 " ,0 53 6 2 B 2 H 2 (2.13) max 1 2 B 2 H 2 Thay giaù trò P 6 theo (2.11) coù theå vieát: P l C L S 0 " ,0 173 pr 2 D1 1 T B 2 H 2 (2.14) max 2 2 D T B H E l0 U Moâ hình tính ñoä beàn caàn neo. Hình 2. 21 Tính ño ä beàn choát Hình 2.20 Tính ñoä beàn caàn neo C L ,0 946 S D i T 0 max " Ppr D ,0 326 T (2.15) E W i Fi U Moâ hình tính ñoä beàn choát. Q C l l S Momen uoán choát M " D 2 # 4 T 2 E 2 4 U
120 Chöông 2 Ppr 2 2 Taûi troïng Q = ,0 326 ,8 45l 0 L1 l0 ÖÙng suaát uoán choát: Ppr 2 2 0 " ,0 81 3 2l 3 # 5,0 l4 3 ,8 45l0 L1 (2.16) l 0 d 2.5 BUOÄC ÑAÀU XÍCH NEO Ñaàu xích neo buoäc vaøo cô caáu ñaëc bieät, boá trí trong haàm xích neo treân taøu. Moái buoäc phaûi ñaûm baûo chaéc song cho pheùp nhaû nhanh, giaûi phoùng xích khoûi taøu khi hoaøn caûnh baét buoäc. Yeâu caàu beàn moái noái chòu ñöôïc taûi keùo T = 0,6.SB, trong ñoù SB – taûi ñöùt xích. Keát caáu ñang duøng coù hieäu quaû treân taøu trình baøy taïi hình 2.22 vaø 2.23. Chi tieát chính cuïm cô caáu naøy ñaùnh daáu treân hình nhö sau: 1 – caàn ñieàu khieån, 2 – ñoøn baåy, 3 – moùc, 4 – maét xích cuoái. Hình 2.23 Hình 2.22 Nhöõng ví duï boá trí moái noái ñaàu xích treân taøu ñi bieån trình baøy taïi caùc hình 2.24, 2.25, 2.26, 2.27, trích töø soå tay thieát keá [5], giuùp baïn ñoïc theâm tö lieäu thieát keá. Hình 2.24 Buoäc ñaàu xích treân taøu daàu 150.000 dwt