Luận Văn Viết chương trình thiết kế chân vịt tàu

Đồ án tốt nghiệp
Đề tài: VIẾT CHƯƠNG TRÌNH THIẾT KẾ CHÂN VỊT TÀU


CHƯƠNG 1
ĐẶT VẤN ĐỀ


1.1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨ U
Chân vịt là một bộ phận của thiết bị năng lượng, làm nhiệm vụ chuyển hĩa
năng lượ ng củađộ ng cơ thành lựcđẩy để đẩy tàu chuyển động.
Như đã biết, để nâng cao tốc độ tàu ngồi việc thiết kế đường hình tối ưu
nhằm hạn chế tối đa sức cản thì để phát huy hết cơng suất máy chính cần phải cĩ
một chân vịt hợp lý về động lực học và phù hợp với sự làm việc của máy chính và
thân tàu.
Đối với nước ta hiện nay, cơng tác thiết kế và chế tạo chân vịt cịn nhiều
hạn chế. Việc thiết kế chế tạo và lắp đặt chân vịt hầu như theo kinh nghiệm, theo
các tàu mẫu hoặc lắp máy cĩ kèm theo châ n vịt. Do đĩ, việc nghiên cứu thiết kế
chân vịt, nhất là việc ứng dụng tin học vào cơng tác thiết kế là một việc làm cần
thiết và gĩp phần đẩy mạnh sự hiện đại hĩa cơ sởvật chất cho ngành đánh bắt cá
nước ta trê n đường phát triển.
Chương trình thiếtkế chân vịtđược lập nhằm tựđộng hĩavới cơng việc thiết
kế chân vịtphù hợpvới yêu cầu đặtra.
1.2 THỰC TRẠNG CƠNG TÁC THIẾT KẾ CHÂN VỊT
Ơû nước ta hiện nay do những hạn chế về mặt cơng nghệ nên cơng tác thiết
kế và chế tạo chân vịt chưa được quan tâm đúng mức. Đa số các tàu đánh cá ở
nước ta khi đĩng mới thường chưa thực hiện vấn đề thiết kế chân vịt, hầu hết lắp
các máy cĩ kèm chân vịt hoặc lắp chân vịt theo kinh nghiệm dựa trên dựa trên
mẫu cĩ sẵn của cá c cơ sở đĩng tàu nên khơ ng thể đảmbảo sự phù hợ p giữa máy –
thân tàu – chân vịt.
Đối với các nước trên thế giới đã cĩ rất nhiều phần mềm được cơng bố và
sử dụng khá rộ ng rãi như Modul AutoPower trong phần mềm AutoShip. Song trên
thực tếnhững phần mềmnày ítphùhợp vớinhững nhà máy đĩng tàu vừavà nhỏở
nước ta vì chi phí đầu tư để mua những phần mềm như thế này là khá lớn, nên các
phần mềm này chưa được sử dụng phổ biế n ở nước ta. Do đĩ cần phải tìm kiếm
những phương án mới nhằm giải quyết hiệ u quả hơn nữa những vấn đề thực tiễn
trongngành cơng nghiệp đĩng tàu Việt Nam.
Trong nhiều năm trở lại đây việc ứng dụng cơng nghệ tin học vào các ngành
khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển, nhằm đáp ứng một phần cơng tác đĩng
mới tàu thủy ở nước ta thì việc nghiên cứu bài toán viết chương trình thiết kế chân
vịt tàu thủy là cần thiết đối với ngành đóng tàu nước ta.
1.3 GIỚI HẠN NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
Thực tếhiện nay cónhiều phương pháp thiếtkế chân vịtkhácnhau, trong đó
phổ biế n nhất là phương pháp thiết kế chân vịt theo phương pháp đồ thị. Điển hình
là phương pháp thiết kế chân vịt theo đồ thị Papmeil (Nga) và Taylor (Mỹ). Trong
phạm vi đề tài này, chúng tôi lựa chọn viết chương trình thiết chân vịt theo phương
pháp Papmeil theo haiphương án thiếtkế: chếđộ hànghải tự do và chế độ kéo.
Trên cơ sở đó, nội dung của đề tàinày được trình bày trong4 chương:
Chương1: Đặtvấn đề.
Chương2: Cơ sở lý thuyết thiếtkế chân vịt.
Chương3: Thuật toán và chương trình.
Chương4: Đề xuấtvà kiến nghị.


CHƯƠNG 2:
CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT KẾ CHÂN VỊT


2.1 ĐẶC ĐIỂM HÌNH HỌC VÀ THỦY ĐỘNG LỰC HỌC CỦA CHÂN VỊT
2.1.1 Đặc điểm hình học
Cánh chân vịt là một phần của mặtxoắnốc, do đó đặcđiểm hìnhhọc của
chân vịt chính làđặcđiểm của mặtxoắn ốc.
1. Mặt xoắn ốc và bướ c xoắn ố c
Một điểm di chuyển dọc theo bề mặt của hình trụ tròn và thực hiện đồng
thời hai chuyển động: chuyể n độ ng tịnh tiến dọc theo trục hình trụ và chuyể n độ ng
quay xungquanh trụchình trụ,vẽ lê n bề mặt củanó1 đườ ng cong khô ng gian được
gọi làđườngxoắnốc.
a) b) c)
Hình 1: Đường xoắn ốc và gó c xoắn
Giả sử có mộtđiểm chuyển động đều dọc theo bề mặthình trụ bán kính hình
trụ, tức là vận tốc chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay khô ng đổi( Hình 1.a
đoạn AA’) của nó sau 1 vòng quay được gọi là bước xoắn của đường xoắn ốc. Nếu
cắt bề mặt hình trụ dọc theo đường sinh AA’ và khai triển nó trên mặt phẳng, thì
đường xoắn ốc sẽ được biểu diễn trên mặt phẳng dưới dạng cạnh huyền của tam
giác vuông ADE, có cạnh góc vuông AE bằng chiều dài vòng tròn đáy của hình trụ
r p 2 cạnh DE bằng bướcxoắn H củađườ ng xoắn ốc. Tamgiác này được gọi là tam
giác bước xoắn, còn góc đáy j được gọi là góc bước xoắn. Theo hình vẽ ta thấ y
bước xoắn H của đường xoắn ốc và góc bước xoắn j quan hệ với nhau theo biểu
thức:
tg
2 p
j = (1)
Trường hợp đang xét trê n là đường xoắn ốc của 1 điểm chuyển động đề u
dọc theo bề mặt hình trụ, khi khai triển trên mặt phẳng sẽ chuyển thành đườ ng
thẳng. Đường xoắn ốc như thế được gọi đường xoắn ốc có bước xoắn không đổi
(Hình1.b).
Bây giờ, ta giả thiết rằng điểm chuyển độ ng tịnh tiến hay vận tốc chuyển
động quay thay đổi. Trong trườ ng hợp này, đường xoắn ốc khi khai triển trên mặt
phẳng sẽ chuyể n thành 1 đườ ng cong phẳng (hình 1.c). Đườ ng xoắn ốc như thế
được gọi làđường xoắn ốc có bướcxoắn thay đổi, cò n độnâng DE củađiểmđó sau
1 vò ng quay được gọi là bước xoắn trung bình của đường xoắn ốc có bước xoắn
thay đổi. Để xác định bước xoắn thực tế h của nó tại một điểm bất kì F, cần phải
vẽ tiếp tuyế n FG với đường xoắn ốc khai triển tại điểm này và xây dựng tam giác
bước xoắn FGK(Hình1.c).
Đoạn thẳng A’B’ khi chuyển động sao cho 1 đầu của nó dịch chuyển dọc
theo trục O’O của hình trụ mà đường xoắn ố c này được vẽ lên bề mặt của nó trong
không gian 1 bề mặt xoắn ốc ( hình 2). Đoạn thẳng này đượcgọi là đườ ng sinh của
bề mặt xoắn ốc, còn đường xoắn ốc mà đầu đoạn thẳng trượt theo nó, được gọi là
đường chuẩn hay đường dẫn hướ ng của bề mặt xoắn ốc. Đường sinh của bề mặt
xoắn ốc có thể là đường thẳng hay đườ ng cong, nghiê ng 1 góc bất kì với trục O’O.
Cũng như đườngxoắnốc, mặt xoắn cũng có bước cố định hoặcbiến đổi.