Đề tài Thử so sánh kết quả tính toán thiết bị lái bằng phương pháp lí thuyết với yêu cầu quy phạm

LỜI CẢM ƠN ( ( ( Người Việt Nam có câu tục ngữ ‘không thầy đố mày làm nên’. Câu nói tục ngữ đó cho chúng ta thấy một tinh thần hiếu học của một dân tộc chịu khó cần cù học hỏi như dân tộc Việt Nam. Người Việt Nam chúng ta luôn đề cao vai trò của người thầy trong việc dậy dỗ, hình thành nhân cách của một con người. Nếu không có người thầy thì chúng ta không thể làm nên bất cứ một cái gì. Người thầy không chỉ dậy chúng ta các kiến thức mà còn truyền cho chúng ta những ý tưởng để từ đó tự ta từ những ý tưởng đó mà thực hiện chúng và nó làm nền tảng cho ta phát triển sau này. Để hoàn thành tốt đề tài này tôi đã nhận rất nhiều sự giúp đỡ nhiệt tình, chân thành của các thầy cô trong khoa Kỹ Thuật Tàu Thủy nói chung và trong bộ môn tàu thuyền nói riêng. Thầy cô đã giúp đỡ tôi về tài liệu nghiên cứu cũng như sự hướng dẫn thực hiện đề tài một cách nhiệt tình. Tôi xin gửi lời cảm ơn nhất. Điều đầu tiên tôi muốn nói là lời cảm ơn tới thầy Nguyễn Thái Vũ người đã hướng dẫn, chỉ bảo trực tiếp tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Dưới sự hướng dẫn tận tình của thầy, tôi đã có nhiều kiến thức cho mình và đã biết cách vận dụng các kiến thức đã học được trong suốt quá trình ngồi trên ghế nhà trường để giải quyết một vấn đề cụ thể mà thực tế đặt ra đối với một người kỹ sư cơ khí tàu thuyền . Bên cạnh đó; ngoài sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Thái Vũ và các thầy cô trong bộ môn tàu thuyền ra tôi còn được gia đình, bạn bè, người thân đã động viên khuyến khích tinh thần tôi thực hiện đề tài này. Tôi xin gửi lời cảm ơn! Để đáp lại những sự giúp đỡ chân thành đó tôi đã thực hiện xong đề tài này đúng thời gian quy định của nhà trường. Tuy nhiên do lần đầu tiên thực hiện một đề tài lớn như thế này chắc không thể tránh khỏi những thiếu sót, nhầm lẫn, tôi rất mong được đón nhận những đóng góp ý kiến, phê bình để đề tài của tôi được hoàn thiện hơn! Sinh viên thực hiện. An Văn Minh ĐỀ CƯƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên: An Văn Minh MSSV: 45DC148 Lớp: 45TT-1 Địa chỉ liên hệ: 27/8 - Đoàn Trần Nghiệp - Vĩnh Phước - Nha Trang. Số điện thoại: 0978 369 665 Tên đề tài: “Thử so sánh kết quả tính toán thiết bị lái bằng phương pháp lí thuyết với yêu cầu quy phạm”. Chuyên ngành: Đóng tàu. Cán bộ hướng dẫn: Th.S. Nguyễn Thái Vũ. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu: Thiết bị lái tàu vỏ thép. Phạm vi nghiên cứu: So sánh kết quả tính toán thiết bị lái bằng lí thuyết với yêu cầu quy phạm. Mục tiêu nghiên cứu: Tính toán thiết bị lái bằng phương pháp lí thuyết nhằm đánh giá lại kết quả tính theo yêu cầu quy phạm. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ I.1. Tổng quan về đề tài nghiên cứu. I.2. Nội dung và giới hạn đề tài. CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT II.1. Những yêu cầu đặt ra khi tính toán thiết bị lái. II.1.1. Tính an toàn. II.1.2. Tính công nghệ. II.1.3. Tính kinh tế. II.2. Cơ sở tính toán thiết bị lái bằng phương pháp lí thuyết. II.2.1. Những khái niệm cơ bản và thuật ngữ chính. II.2.2. Cơ sở lý thuyết tính toán thiết bị lái bằng phương pháp lí thuyết. CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ LÁI III.1. Giới thiệu sơ lược về tàu mẫu dùng để tính toán. III.2. Tính toán thiết bị lái bằng phương pháp lí thuyết. III.3. Tính toán thiết bị lái theo “Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép Việt Nam 2003” (TCVN - 6259). III.4. So sánh kết quả tính toán theo lí thuyết với kết quả tính toán theo quy phạm. CHƯƠNG IV: THẢO LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN IV.1. Thảo luận. IV.2. Đề xuất ý kiến. III: KẾ HOẠCH VÀ THỜI GIAN THỰC HIỆN KẾ HOẠCH THỜI GIAN 1. Tìm hiểu, thu thập tài liệu liên quan và tàu mẫu 17/03/08-28/03/08 2. Kế hoạch thực hiện đề tài: -Hoàn thành nội dung đề cương: 29/03/08-06/04/08 -Hoàn thành nội dung chương 1, 2: 07/04/08-26/04/08 -Hoàn thành nội dung chương 3: 27/04/08-07/06/08 -Hoàn thành nội dung đề tài. 08/06/08-28/06/08 Nha Trang, ngày 10 tháng 04 năm 2008 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN SINH VIÊN THỰC HIỆN (kí và ghi rõ họ tên) (kí và ghi rõ họ tên) Th.S. Nguyễn Thái Vũ An Văn Minh MỤC LỤC ( ( ( LỜI CẢM ƠN 1 ĐỀ CƯƠNG ĐỀ TÀI TỐT NGHIỆP 2 MỤC LỤC 4 LỜI NÓI ĐẦU 8 CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN ĐẾ 9 I.1. Tổng quan về đề tài 9 I.2. Nội dung và giới hạn đề tài 9 I.2.1. Giới hạn đề tài 9 I.2.2. Nội dung thực hiện 10 I.2.3. Mục tiêu của đề tài 10 CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÍ THUYẾT 11 II.1. Những yêu cầu đặt ra khi tính toán thiết bị lái 11 II.1.1. Tính an toàn 11 II.1.2. Tính công nghệ 11 II.1.3. Tính kinh tế 11 II.2. Cơ sở tính toán thiết bị lái bằng lí thuyết 11 II.2.1. Những khái niệm cơ bản về thiết bị lái 11 II.2.1.1. Tính ăn lái của tàu và nhiệm vụ của thiết bị lái 11 II.2.1.2. Các loại thiết bị lái và các bộ phận chính 12 II.2.1.2.1. Các loại thiết bị lái 12 II.2.1.2.2. Các bộ phận chính 13 II.2.1.3. Phân loại bánh lái và yêu cầu bố trí bánh lái 14 II.2.1.3.1. Phân loại bánh lái 14 II.2.1.3.2. Yêu cầu bố trí bánh lái 16 II.2.2. Cơ sở lý thuyết tính toán thiết bị lái bằng lí thuyết 18 II.2.2.1. Định nghĩa và công thức tính các thông số hình học 18 II.2.2.1.1. Diện tích bánh lái 18 II.2.2.1.2. Chiều cao bánh lái 19 II.2.2.1.3. Chiều rộng bánh lái 19 II.2.2.1.4. Hệ số kéo dài của bánh lái 20 II.2.2.1.5. Hệ số kéo dài của hệ bánh lái - trụ lái 20 II.2.2.1.6. Hệ số cân bằng của bánh lái 20 II.2.2.1.7. Góc quay lái 20 II.2.2.1.8. Chiều dày của profin 20 II.2.2.2. Đặc tính thủy động của bánh lái 21 II.2.2.2.1. Lực thủy động tác dụng lên bánh lái 21 II.2.2.2.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến đặc tính thủy động 23 II.2.2.2.3. Các phương pháp tính thủy động thiết bị lái 25 II.2.2.3. Tính toán cụm bánh lái 27 II.2.2.3.1. Các trường hợp tính toán cụm bánh lái 27 II.2.2.3.2. Tính trục lái 28 II.2.2.3.3. Tính mối nối trục lái - bánh lái 28 II.2.2.3.4. Tính bánh lái 30 II.2.3. Tổng hợp trình tự các bước tính toán 32 II.2.3.1. Xác định các trị số làm cơ sở cho tính toán 32 II.2.3.2. Tính thiết bị lái 34 II.2.4. Cơ sở tính toán thiết bị lái theo quy phạm 36 CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT BỊ LÁI 37 III.1. Giới thiệu sơ lược về tàu mẫu tính toán 37 III.2. Tính toán thiết bị lái bằng phương pháp lí thuyết 38 III.2.1. Xác định các thông số hình học bánh lái 38 III.2.1.1. Chiều cao bánh lái 38 III.2.1.2. Tổng diện tích bánh lái 38 III.2.1.3. Hệ số kéo dài λ 39 III.2.1.4. Chiều dày profin t 39 III.2.1.5. Vẽ profin bánh lái 40 III.2.2. Tính toán đặc tính thủy động bánh lái 47 III.2.2.1. Xác định vị trí tối ưu trục lái 49 III.2.2.2. Ảnh hưởng của mặt nước và vỏ tàu 50 III.2.2.3. Ảnh hưởng của chân vịt đến đặc tính thủy động 50 III.2.2.4. Tính lực và mômen thủy động tác dụng lên bánh lái 57 III.2.2.4.1. Lực tác dụng lên bánh lái 57 III.2.2.4.2. Mômen thủy động tác dụng lên bánh lái 57 III.2.2.4.3. Mômen trên trục lái 59 III.2.2.5. Tính toán kết cấu bánh lái 60 III.2.2.5.1. Xác định phản lực và mômen uốn 60 III.2.2.5.2. Tính trục lái 63 III.2.2.5.3. Tính toán các ổ đỡ 64 III.3. Tính toán thiết bị lái theo quy phạm 65 III.3.1. Tính lực và mômen thủy động tác dụng lên bánh lái 65 III.3.1.1. Lực tác dụng lên bánh lái khi tàu chạy tiến và chạy lùi 65 III.3.1.2. Mômen xoắn tác dụng lên trục 66 III.3.2. Tính toán kết cấu bánh lái 69 III.3.2.1. Tính trục lái 69 III.3.2.1.1. Xác định phản lực gối và mômen uốn 69 III.3.2.1.2. Xác định đường kính trục lái 73 III.3.2.1.3. Kiểm tra bền trục lái 75 III.3.2.2. Tôn bánh lái, xương bánh lái và cốt bánh lái 77 III.3.2.2.1. Tôn bánh lái 77 III.3.2.2.2. Xương bánh lái 78 III.3.2.2.3. Cốt bánh lái 78 III.3.2.3. Tính chốt bản lề bánh lái 79 III.3.2.4. Tính ổ đỡ trục lái và chốt lái 80 III.3.2.4.1. Tính ổ đỡ trục lái 80 III.3.2.4.2. Tính toán ổ đỡ chốt lái 82 III.4. So sánh kết quả tính toán 84 CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 86 IV.1. Kết luận 86 IV.2. Đề xuất ý kiến 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO 87 LỜI NÓI ĐẦU ( ( ( Kinh tế nước ta đang trên đà phát triển, đặc biệt là nền công nghiệp. Nước ta có hơn 3000 km bờ biển và có rất nhiều vịnh sâu. Đứng trước vị trí địa lý và sự phát triển mạnh mẽ của ngành công nghiệp đóng tàu. Đảng và nhà nước đã định hướng phát triển ngành công nghiệp đóng tàu trở thành ngành công nghiệp mũi nhọn của đất nước. Tàu thủy là một công trình kỹ thuật nổi trên nước, nó có thể nổi và di chuyển được trên nước, có kết cấu phước tạp và hoạt động trong môi trường vô cùng khắc nghiệt, chịu sự tác động của rất nhiều yếu tố như sóng, gió, mưa bão … Chính vì vậy để đảm bảo tính an toàn cho con tàu trong quá trình hoạt động, thì thiết bị lái tàu thủy đóng một vai trò rất quan trọng. Nó có nhiệm vụ giúp ta điều khiển con tàu đến những nơi ta mong muốn. Độ tin cậy của thiết bị lái ảnh hưởng trực tiếp đến sự an toàn khi vận hành và khai thác con tàu. Hiện nay có nhiều phương pháp tính thiết bị lái xong chủ yếu là tính theo quy phạm còn phương pháp lí thuyết chưa dược đi sâu nghiên cứu để có thể áp dụng vào thực tế. Vì vậy, với mục đích là đặt ra các bài toán mới và thiết thực để sinh viên nghiên cứu, tìm hướng giải quyết, nhà trường đã giao cho tôi thực hiện đề tài: “Thử so sánh kết quả tính toán thiết bị lái bằng phương pháp lí thuyết với yêu cầu quy phạm”. Vì thời gian và kiến thức bản thân còn hạn chế nên Đề Tài tốt nghiệp không tránh khỏi những sai sót nhất định. Kính mong quý thầy cô cùng các bạn sinh viên đóng góp những ý kiến quý báu để Đề Tài của tôi được hoàn thiện hơn. Tôi xin chân thành cảm ơn! CHỦ NHIỆM ĐỒ ÁN An Văn Minh CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ I.1. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU. Hiện nay ngành công nghiệp đóng tàu ở nước ta đang phát triển rất mạnh, Đảng và nhà nước đã đặt ngành công nghiệp này vào một ngành mũi nhọn của đất nước. Để đưa ngành công nghiệp đóng tàu của nước ta đứng hàng đầu thế giới thì vấn đề áp dụng khoa học kỹ thuật, công tác tính toán thiết kế tàu và tính toán các thiết bị phụ tàu thuỷ là hết sức quan trọng. Như chúng ta đã biết; thiết bị lái là bộ phận quan trọng trong hệ thống thiết bị tàu thuỷ. Nó đảm bảo tính năng hàng hải cho những con tàu. Nếu một con tàu không có thiết bị lái thì ta không thể cho nó di chuyển trên mặt nước theo ý muốn của chúng ta được. Chính vai trò quan trọng đó nên khi tính toán thiết bị lái theo lí thuyết hay theo quy phạm ta luôn phải quan tâm đến nó một cách đặc biệt như: Có tính an toàn tin cậy cao, có khả năng làm việc trong môi trường và điều kiện đặc biệt. Trong thực tế ta thấy: Việc tính toán thiết bị lái theo lí thuyết hay theo quy phạm luôn cho kết quả có độ sai lệch nhất định giữa hai phương pháp này. Vì vậy việc thực hiện đề tài: “Thử so sánh kết quả tính thiết bị lái bằng phương pháp lí thuyết với yêu cầu quy phạm”, sẽ cho ta thấy rõ hơn độ sai lệch trong tính toán giữa hai phương pháp là bao nhiêu. I.2. NỘI DUNG VÀ GIỚI HẠN ĐỀ TÀI. I.2.1. GIỚI HẠN ĐỀ TÀI. - Đề tài: “Thử so sánh kết quả tính toán thiết bị lái bằng phương pháp lí thuyết với yêu cầu quy phạm”, nhằm giải quyết các vấn đề chính sau đây: + Tính toán thiết bị lái bao gồm: Bánh lái, trục lái, … + Thiết bị lái theo yêu cầu của đề tài được tính toán áp dụng cho tàu hành khô có trọng tải 20000 DWT. I.2.2. NỘI DUNG THỰC HIỆN. - Đặt vấn đề. - Cơ sở lý thuyết. - Tính toán và so sánh kết quả áp dụng cho một tàu cụ thể. - Thảo luận và đề xuất ý kiến. I.2.3. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI. - Tạo điều kiện cho sinh viên hiểu biết thêm về các phương pháp tính toán thiết bị phụ tàu thuỷ (cụ thể ở đây là thiết bị lái). - Giúp sinh viên biết cách so sánh giữa các phương pháp tính toán để tìm ra được phương pháp tốt nhất áp dụng vào thực tế. - Mở rộng việc áp dụng tính toán so sánh này cho các tàu khác nhau và là cơ sở so sánh việc tính toán giữa các hệ thống và các thiết bị khác. CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT. II.1. Những yêu cầu đặt ra khi tính toán thiết bị lái. II.1.1. Tính an toàn. - Thiết bị lái đặc biệt là bánh lái khi làm việc chịu tác dụng của hệ lực tương đối phức tạp như: Lực thủy động tác dụng lên bánh lái, lực do chân vịt tạo ra khi làm việc tác dụng lên bánh lái, mômen máy lái truyền qua trục lái tác dụng lên bánh lái…Dưới tác dụng của những lực này có thể nói thiết bị lái làm việc trong môi trường và điều kiện hết sức phức tạp. Do đó khi tính toán thiết bị lái phải đảm bảo độ bền, độ ổn định và độ cứng vững cần thiết để dưới tác dụng của hệ lực đó thì thiết bị lái vẫn làm việc bình thường, không bị phá hủy, mất ổn định và đảm bảo được tính năng hàng hải cho tàu trong khai thác. II.1.2. Tính công nghệ. - Khi tính toán thiết bị lái phải đảm bảo được tính công nghệ, thuận lợi cho quá trình thi công để giảm thời gian và cường độ công việc, tiết kiệm nguyên vật liệu nhằm nâng cao năng suất lao động. II.1.3. Tính kinh tế. - Ngoài việc phải đảm bảo hai yêu cầu trên khi tính toán thiết bị lái còn phải đảm bảo các kích thước ở dạng tối ưu nhất để giảm bớt trọng lượng thiết bị lái, hạ giá thành đóng mới nhằm đảm bảo tính kinh tế trong chế tạo, sửa chữa và sử dụng tàu. II.2. Cơ sở tính toán thiết bị lái bằng phương pháp lí thuyết. II.2.1. Những khái niệm cơ bản về thiết bị lái. II.2.1.1. Tính ăn lái của tàu và nhiệm vụ của thiết bị lái. - Tính ăn lái của tàu thuỷ là khả năng giữ nguyên hoặc thay đổi hướng đi của tàu theo ý người lái. Tính ăn lái bao gồm hai lĩnh vực chính liên hệ mật thiết với nhau là tính ổn định hướng và tính quay trở. + Tính ổn định hướng là khả năng giữ hướng đi của tàu mà không có sự tham gia giữ hướng của người lái hoặc chỉ với góc nghiêng bánh lái rất nhỏ. + Tính quay trở là khả năng thay đổi hướng đi về một phía bất kỳ của tàu. - Qua đó ta thấy, tính ổn định hướng và tính quay trở là hai khái niệm tương phản nhau, một con tàu có tính ổn định hướng tốt thì sẽ có tính quay trở kém và ngược lại. Do đó khi thiết kế nhà thiết kế phải có nhiệm vụ dung hòa hai mâu thuẫn đó, phải nhấn mạnh những đặc tính nào cần thiết đối với con tàu cần thiết kế. - Tính ăn lái của tàu phụ thuộc rất nhiều vào kích thước (L, B) và hình dáng thân tàu, nhất là phần đuôi. Không những thế, tính ăn lái còn phụ thuộc rất nhiều vào những bộ phận ổn định cố định như ky hông, ky đuôi…vào độ lớn và số lượng chân vịt cũng như vị trí đặt chúng trên tàu. - Thiết bị lái có nhiệm vụ đảm bảo tính ăn lái của tàu, bằng cách tạo ra mômen quay làm quay tàu quanh trục thẳng đứng đi qua trọng tâm tàu. - Các đại lượng đặc trưng cho tính quay trở: + Đường kính vòng quay Dc: đây là thông số quan trọng nhất xác định tính quay vòng của tàu và có thể đo trực tiếp khi thử tàu. + Đường kính quay “chiến thuật” Dt: Dt = (0,9 ÷ 1,2).Dc. + Chiều dài quay trở A: A = (0,6 ÷ 1,3).Dc. + Chiều dài dịch chuyển ngang T: T = (0,25 ÷ 0,5).Dc. + Độ lệch phương lái C: C = (0 ÷ 0,1).Dc . II.2.1.2. Các loại thiết bị lái và các bộ phận chính của thiết bị lái. II.2.1.2.1. Các loại thiết bị lái. - Thiết bị lái dùng bánh lái là loại thiết bị lái đơn giản và phổ biến nhất. Bánh lái có dạng tấm phẳng hoặc tấm có prôfin lưu tuyến. Khi tàu chạy thẳng bánh lái nằm trong mặt phẳng đối xứng của tàu hoặc song song với mặt phẳng đó. - Thiết bị lái dùng bánh lái chủ động để tăng tính quay trở của tàu, nhất là khi tàu chạy ở tốc độ thấp. Với loại bánh lái này người ta lắp thêm vào nó một chân vịt phụ. - Thiết bị lái dùng đạo lưu quay: Đạo lưu quay là một ống có profin lưu tuyến đặt bao quanh chân vịt. Ngoài tác dụng lái tàu, đạo lưu còn là một bộ phận của thiết bị đẩy, có tác dụng cải thiện chất lượng đẩy của chân vịt. - Ngoài các thiết bị lái kể trên còn có thiết bị lái kiểu phụt nước. II.2.1.2.2. Các bộ phận chính của thiết bị lái. - Bánh lái (hoặc đạo lưu quay): trực tiếp chịu áp lực thủy động để lái tàu. - Trụ lái: là phần của sống đuôi tàu, có các bản lề để lắp bánh lái. - Trục lái: truyền mômen lái từ máy lái tới làm quay bánh lái hoặc đạo lưu. - Bộ phận tạo lực lái gồm nguồn động lực, hệ truyền động, hệ điều khiển. - Các thiết bị an toàn tín hiệu: thiết bị chỉ góc quay lái, thiết bị giới hạn góc quay lái, thiết bị hãm… II.2.1.3. Phân loại bánh lái và yêu cầu bố trí bánh lái trên tàu thủy. II.2.1.3.1. Phân loại bánh lái. - Theo cách liên kết giữa bánh lái và vỏ tàu: + Bánh lái đơn giản (kiểu 1, 3): là bánh lái có ít nhất một gối đỡ ở phía trên và một gối đỡ ở phía dưới bánh lái. Ngoài ra có thể thêm các gối đỡ trung gian. + Bánh lái nửa treo (kiểu 2): là bánh lái có nửa phần dưới làm việc như một đoạn công xôn. + Bánh lái treo (kiểu 4): là bánh lái liên kết với vỏ tàu qua các gối của trục lái. - Theo vị trí bánh lái so với đường tâm quay: + Bánh lái cân bằng: là bánh lái có đường tâm quay chia bánh lái thành hai phần. Mômen do áp lực thủy động tác dụng lên phần sau sẽ được cân bằng bởi áp lực tác dụng lên phần trước. + Bánh lái không cân bằng: là bánh lái có đường tâm quay nằm sát cạnh trước của bánh lái. Mômen do áp lực thủy động tác dụng lên bánh lái sẽ truyền hoàn toàn lên trục lái. + Bánh lái bán cân bằng: là bánh lái có phần dưới nhô ra phía trước trục lái gây ra đối trọng. - Theo số chốt liên kết: gồm bánh lái một chốt và bánh lái nhiều chốt. Các bánh lái đơn giản và bánh lái nửa treo có thể liên kết với sống đuôi tàu bằng một hay nhiều chốt bản lề. Có thể tóm tắt việc phân loại bánh lái qua sơ đồ dưới đây: II.2.1.3.2. Bố trí bánh lái và yêu cầu đối với vị trí bánh lái: - Các kiểu bố trí bánh lái trên tàu: Tàu một chân vịt có các kiểu bố trí sau: + Kiểu 1: Bánh lái đặt sau chân vịt trong mặt phẳng đối xứng của tàu (được sử dụng phổ biến). + Kiểu 2: Bánh lái đặt sau đạo lưu cố định trong mặt phẳng đối xứng của tàu. Tàu hai chân vịt có các kiểu bố trí sau: + Kiểu 1: Mỗi bánh lái đặt trong mặt phẳng đối xứng (không phổ biến). + Kiểu 2: Mỗi chân vịt một bánh lái (kiểu này được dùng cả ở tàu biển và tàu nội thuỷ). + Kiểu 3: Hai bánh lái tiến đặt sau hai bánh lái lùi đặt trước từng chân vịt (ít dùng). + Kiểu 4: Mỗi chân vịt có một đạo lưu cố định và một bánh lái đặt sau đạo lưu. + Kiểu 5: Mỗi chân vịt có một đạo lưu cố định và chung một bánh lái đặt trong mặt phẳng đối xứng. - Các yêu cầu đối với vị trí bánh lái trên tàu. + Bánh lái phải nằm trong dòng đẩy của chân vịt. Khoảng cách a giữa mép trước của bánh lái và mép cánh chân vịt không nhỏ hơn 0.3 m (a ( 0.3 m) khi chiều dài tàu bằng 120 m (đo cách trục chân vịt một khoảng 0.7*Rcv - Rcv là bán kính chân vịt. Nếu chiều dài tàu lớn hơn 120 m thì khoảng cách a tương ứng tăng hoặc giảm 0.025 m ứng với một đoạn 15 m thay đổi chiều dài. Trị số a càng nhỏ thì dao động của vùng đuôi tàu càng tăng. + Khi tàu toàn tải, bánh lái phải ngập hoàn toàn trong nước. Khoảng cách lớp nước phía trên bánh lái b không nhỏ hơn 0.25* hbl (tàu sông - biển) và 0.125* hbl (tàu chạy trong hồ), với hbl là chiều cao bánh lái. Tàu sông cấp “C” và “D” mặt trên bánh lái có thể cao hơn đường nước chở hàng khoảng (0.05 ( 0.1)* hbl nhưng không quá 350 mm. + Mặt dưới bánh lái cân bằng và nửa cân bằng không được thấp hơn mép dưới cánh chân vịt (c>0). + Ở tàu có tốc độ trung bình, trục quay của bánh lái phải vuông góc với mặt phẳng cơ bản của tàu và nằm trong mặt chứa đường tâm quay của chân vịt. + Ở tàu cao tốc hai chân vịt, bánh lái nên đặt dịch sang phía mạn nếu chân vịt có hướng quay ra ngoài và đặt dịch vào giữa nếu chân vịt có hướng quay vào trong. Khi đó bánh lái sẽ không rơi vào vùng xoáy. + Khi quay hết lái sang một bên mạn, mép sau bánh lái không được vượt ra ngoài giới hạn chiều rộng tàu. + Nếu bánh lái treo cân bằng được hàn với trục lái thì chiều cao bánh lái phải chọn sao cho có thể tháo được bánh lái khi sửa chữa. II.2.2. Cơ sở lý thuyết tính toán thiết bị lái bằng phương pháp lí thuyết. Khác với phương pháp tính theo yêu cầu của quy phạm là tính theo các công thức ghi trong quy phạm, phương pháp tính toán thiết bị lái theo phương pháp lí thuyết được dựa trên cơ sở là đi xác định các trị số tính toán của lực thủy động P và mômen thủy động Mtđ để chọn máy lái, tính toán các kích thước và kiểm tra độ bền thiết bị lái. II.2.2.1. Định nghĩa và công thức tính toán các thông số hình học của bánh lái. Mục đích của tính toán các thông số hình học của bánh lái là khi có các thông số hình học cùng với việc chọn các hệ số trong các công thức ta sẽ xác định được lực thủy động P và mômen thủy động Mtđ. II.2.2.1.1. Diện tích bánh lái Abl: Là diện tích mặt cắt đối xứng dọc của bánh lái. - Chọn theo tàu mẫu có tính ăn lái tốt. - Khi không có tàu mẫu thì chọn theo các số liệu thống kê:
, (m2). - Trong đó: L - Chiều dài giữa hai đường vuông góc của tàu (m). T - Chiều chìm của tàu khi trở đầy (m). ( - Hệ số diện tích bánh lái thống kê. (Abl - Tổng diện tích các bánh lái của tàu (m2). - Khi không có tàu mẫu hoặc không có số liệu thống kê thì ( có thể tính chọn theo công thức của G.V.Xôbôlep:
- Trong đó: L - Chiều dài tàu (m). B - Chiều rộng tàu (m). ( - Hệ số béo thể tích của tàu. Khi chọn ( cần chú ý: tăng diện tích bánh lái thì đường kính quay vòng giảm khi góc quay lái lớn và đường kính quay vòng tăng khi góc quay lái nhỏ; diện tích khối đặc đuôi ảnh hưởng rất lớn đến tính quay trở của tàu, tăng diện tích khối đặc đuôi đường kính quay vòng tăng rất nhanh; hệ số ( của bánh lái nằm ngoài dòng đẩy chân vịt lớn hơn của bánh lái nằm trong dòng đẩy của chân vịt; hệ số ( của tàu hàng, khách lớn hơn của tàu dầu; tàu nội thuỷ và tàu sông - biển thường có diện tích bánh lái lớn hơn tàu biển v.v… Tóm lại diện tích bánh lái có ảnh hưởng rất lớn đến tính ăn lái của tàu, khi xác định nó phải chú ý đến các đặc điểm cụ thể của tàu: vị trí bánh lái, số chân vịt, loại tàu, kết cấu vùng đuôi tàu, luồng lạch v.v… - Diện tích bánh lái đã chọn phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức: Amin = p.q.
, (m2). - Trong đó: L - Chiều dài tàu (m). T - Chiều chìm tàu (m). p - hệ số, bằng 1,2 nếu bánh lái không đặt trực tiếp sau chân vịt; bằng 1,0 nếu bánh lái đặt trực tiếp sau chân vịt. q = 1,25 đối với tàu kéo, q = 1,0 đối với các loại tàu khác. II.2.2.1.2. Chiều cao bánh lái hbl: Là khoảng cách giữa điểm cao nhất và thấp nhất của bánh lái đo theo phương thẳng đứng.