›

Luận văn Phát triển chương trình thiết kế hệ đạo lưu

pdf 56 trang thiennha21 09/04/2022 8370
Download
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Luận văn Phát triển chương trình thiết kế hệ đạo lưu", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

  • pdfluan_van_phat_trien_chuong_trinh_thiet_ke_he_dao_luu.pdf

Nội dung text: Luận văn Phát triển chương trình thiết kế hệ đạo lưu

  1. BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI - BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Đề tài: PHÁT TRIỂN CHƢƠNG TRÌNH THIẾT KẾ HỆ ĐẠO LƢU Ngƣời thực hiện: K.S Vũ Văn Tuyển Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: T.S Đinh Khắc Minh 1 Hải Phòng, tháng 11 năm 2014
  2. Nội dung: 1. Mở đầu 2. Cơ sở lý thuyết thiết kế đạo lƣu 3. Xây dựng sơ đồ bài toán 4. Xây dựng chƣơng trình 5. Kết luận, kiến nghị 2
  3. 1/ Mở đầu/ * Lý do chọn đề tài * Mục đích của đề tài * Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu * Phƣơng pháp nghiên cứu * Ý nghĩa của đề tài 3
  4. 1/ Mở đầu/ Đòi hỏi về thiết Khả năng, bị lái, đẩy trong công dụng bài toán thiết kế của đạo lƣu tàu thủy Phát triển ngành vận Tình hình tải đƣờng nghiên cứu thủy Lý do chọn đề tài Phát triển chƣơng trình thiết kế hệ đạo lƣu 4
  5. Tình hình nghiên cứu Tỷ số kích thƣớc Tuyến hình E.E.D.I Máy Đạo lƣu HT lái-đẩy . 5
  6. 1/ Mở đầu/ 6
  7. 1/ Mở đầu/ Mục đích đề tài 1 Tìm hiểu tổng quan về đạo lƣu 2 Xây dựng sơ đồ khối, sơ đồ thuật toán 3 Xây dựng một chƣơng trình 4 Áp dụng chƣơng trình vào thực tế 7
  8. 1/ Mở đầu/ cứu nghiên vi Phạm Đi sâu vào phân tích lựa chọn các giá trị cho các thông số và kiểu profin của đạo lƣu để đƣa ra một thiết kế thích hợp cho tàu 8
  9. 1/ Mở đầu/ Phƣơng pháp nghiên cứu Tìm hiểu lý thuyết tính toán đạo lƣu định hƣớng xoay và các mối liên hệ giữa các đại lƣợng đó cũng nhƣ các thông số cần phải có cho một bài toán thiết kế đạo lƣu định hƣớng xoay Vận dụng các phƣơng pháp tính đã có để giải quyết bài toán tính toán thiết kế đạo lƣu và dùng ngôn ngữ lập trình Visual Basic để xây dựng chƣơng trình 9
  10. 1/ Mở đầu/ Ý nghĩa của đề tài Khoa học Thực tiễn  Sơ đồ thuật toán  Thiết kế đạo lƣu định  Xây dựng đƣợc một hƣớng xoay chƣơng trình  Ứng dụng trong thực tế  Ứng dụng thành tựu thiết kế tàu và là một công  Xây dựng một chƣơng cụ cho đào tạo chuyên trình ngành thiết kế tàu thủy 10
  11. Nội dung: 1. Mở đầu 2. Cơ sở lý thuyết thiết kế đạo lƣu 3. Xây dựng sơ đồ bài toán 4. Xây dựng chƣơng trình 5. Kết luận, kiến nghị 11
  12. 2/ Cơ sở lý thuyết thiết kế đạo lưu/ h Kích thƣớc hệ đạo lƣu:  c bc 13 Ps DB ac e lmu 0,5lcu n vs tmax t.bc h D" DH DB 2. c H xc xc.bc b bc.l (0,005 0,01).DB c H 2 .D Fc bc.hc F H H 4 lH l H DH , DH DH H " DH DH H dep (1.11.4).do x x .lH (D' D" )2 b l 2 H H H  H .bH H H 4 12
  13. 2/ Cơ sở lý thuyết thiết kế đạo lưu/ Lực và mômen thuỷ động: 1 2 1 2 P .C .v .S PxC .C xC .vC .FC xH 2 xH e H 2 1 1 P P P P .C .v2.S P .C .v 2 .F n nH nC yH 2 yH e H yC 2 yC C C ' 1 2 M M M 1 2   C  H P .C .v .S PnC .CnC.vC .FC nH nH e H 2 2 ' 1 1 M K0 M P C .v2.S P .C .v 2 .F tH 2 tH e H tC 2 tC C C 1 M C .v2.S .l M P .(x a ) H 2 mH e H H C nC pC C 13
  14. 2/ Cơ sở lý thuyết thiết kế đạo lưu/ Kết cấu hệ đạo lƣu: x P  1,64. D 1,5 t D   H P a 2 nc c ' 0 kS . T 1,5 t  t Fc   L 37 L 37  40.x. 0min 40.x. n L 240 L 240 D P n N  gc 0,87o  1 14k1k2 . T.Dn x 2 l o ll o 2 Dn PN  2 0,5k1k3. T.Dn 0,31 n l Dn PN 1 ' 14k1k4 . T.Dn x 2 l k1 PN  2 ' T.Dn (k3 2k5 ) 0,31 '  n l 14
  15. Nội dung: 1. Mở đầu 2. Cơ sở lý thuyết thiết kế đạo lƣu 3. Xây dựng sơ đồ bài toán 4. Xây dựng chƣơng trình 5. Kết luận, kiến nghị 15
  16. 3/ Xây dựng sơ đồ bài toán/  Dựa trên những đại lƣợng cần tính toán trong bài toán thiết kế và mối liên hệ giữa các đại lƣợng đó: K.T èng ®¹o l• u KÝch th• í c K.T c¸nh gi÷ h• í ng K.C èng ®¹o l• u KÕt cÊu K.C c¸nh gi÷ h• í ng HÖ ®¹o l• u Lùc thñy ®éng t¸c dông lªn hÖ § L-CGH Lùc vµ m«men (Khi tµu ch¹y tiÕn vµ lï i) M«men thuû ®éng t¸c dông lªn trôc ®¹o l• u K.L èng ®¹o l• u Khèi l• î ng K.L c¸nh gi÷ h• í ng  Sơ đồ khối tính toán: 16
  17. 3/ Xây dựng sơ đồ bài toán/ B¾t ®Çu NhËp d÷ liÖu tµu Để thực hiện chƣơng trình NhËp d÷ liÖu m¸y ta cần những dữ liệu sau: chiều dài hai đƣờng vuông KiÓm tra S d÷ liÖu góc của tàu, chiều rộng § thiết kế, chiều cao mạn, Lùa chän c¸c th«ng sè chiều chìm tàu, hệ số béo thể tích, hệ số béo sƣờn S KiÓm tra th«ng sè giữa, hệ số béo đƣờng § nƣớc, công suất máy chính, Lùa chän profin vận tốc tàu vòng quay động Module 1 cơ, số chong chóng. TÝnh ®Æc tr• ng h×nh häc Module 2 Module 3 Module 4 TÝnh lùc vµ m«men TÝnh kÕt cÊu TÝnh khèi l• î ng Sơ đồ khối XuÊt thuyÕt minh In kÕt qu¶ XuÊt b¶n vÏ Bài toán thiết kế hệ đạo lƣu 17 KÕt thóc
  18. 3/ Xây dựng sơ đồ bài toán/ B¾t ®Çu B¾t ®Çu LÊy d÷ liÖu ®Çu vµo LÊy d÷ liÖu ®Çu vµo TÝnh ®Æc tr• ng èng § L TÝnh ®Æc tr• ng CGH TÝnh to¸n khèi l• î ng täa ®é träng t©m TÝnh trÞ sè profin èng § L TÝnh trÞ sè profin CGH L• u kÕt qu¶ L• u kÕt qu¶ KÕt thóc KÕt thóc Sơ đồ khối Sơ đồ khối tính các đặc trƣng hình học tính khối lƣợng và trọng tâm 18
  19. 3/ Xây dựng sơ đồ bài toán/ B¾t ®Çu B¾t ®Çu LÊy d÷ liÖu ®Çu vµo LÊy d÷ liÖu ®Çu vµo Khi tµu ch¹y tiÕn Lùa chän vËt liÖu TÝnh lùc vµ m« men TÝnh lùc vµ m«men t/d lªn ®¹o l• u t/d lªn c¸nh gi÷ h• í ng TÝnh to¸n chiÒu dµy t«n x• ¬ng gia c• êng, lËp lµ TÝnh lùc vµ m«men t/d lªn hÖ § L-CGH Lùa chän quy c¸ch Khi tµu ch¹y lï i KiÓm tra S chän TÝnh lùc vµ m« men TÝnh lùc vµ m«men t/d lªn ®¹o l• u t/d lªn c¸nh gi÷ h• í ng § L• u kÕt qu¶ TÝnh lùc vµ m«men t/d lªn hÖ § L-CGH KÕt thóc L• u kÕt qu¶ Sơ đồ khối Sơ đồ khối tính lực và mômen 19 KÕt thóc tính kết cấu
  20. 3/ Xây dựng sơ đồ bài toán/ Trên cơ sở các sơ đồ khối của bài toán thiết kế tính toán đạo lƣu cùng với các đòi hỏi của ngôn ngữ lập trình, tác giả đã xây dựng sơ đồ thuật toán nhƣ sau: B¾t ®Çu NhËp d÷ liÖu Lpp , B, D, d, CB , CM , CW PS , n, vS , Z KiÓm tra 0 0 NhËp vµ kiÓm tra d÷ liÖu d÷ tra kiÓm vµ NhËp 0<Z<5 n N § 20 Chän gi¸ trÞ tÝnh to¸n , l H , H ,  H , X  , H bc , t c , X c , do , max KiÓm tra     H l H =0,7-0,9 b c =0,55-0,65 S   H d o =0,162-0,22 X  =0,43-0,44   max   H X c =0,3 § TÝnh ®Æc tr• ng h×nh häc tr• h×nh ng ®Æc TÝnh TÝnh ®•êng kÝnh Chän profin Chän profin D B , dep èng ®¹o l• u CGH TÝnh ®Æc tr• ng hh § L TÝnh ®Æc tr• ng hh CGH ' '' ,D H ,FH , lH,D H ,D H hc , bc , Fc , c X  , H ,ac , bH X c , t max TÝnh profin ®¹o l• u TÝnh profin CGH hm hd RH' RxB (x,y) TiÕp theo
  21. B¾t ®Çu NhËp d÷ liÖu Lpp , B, D, d, CB , CM , CW PS , n, vS , Z KiÓm tra 0 0 NhËp vµ kiÓm tra d÷ liÖu d÷ tra kiÓm vµ NhËp 0<Z<5 3/ Xây dựng sơ đồ bài toán/n N § Chän gi¸ trÞ tÝnh to¸n , l H , H ,  H , X  , H bc , t c , X c , do , max KiÓm tra     H l H =0,7-0,9 b c =0,55-0,65 S   H d o =0,162-0,22 X  =0,43-0,44   max   H X c =0,3 § TÝnh ®Æc tr• ng h×nh häc tr• h×nh ng ®Æc TÝnh TÝnh ®•êng kÝnh Chän profin Chän profin D B , dep èng ®¹o l• u CGH TÝnh ®Æc tr• ng hh § L TÝnh ®Æc tr• ng hh CGH ' '' ,D H ,FH , lH,D H ,D H hc , bc , Fc , c X  , H ,ac , bH X c , t max TÝnh profin ®¹o l• u TÝnh profin CGH hm hd RH' RxB (x,y) TiÕp theo 21
  22. 3/ Xây dựng sơ đồ bài toán/ TiÕp tôc Khi tµu ch¹y tiÕn Khi tµu ch¹y lï i ve =0,515.vs (1-  ) vel =0,515.vsl .e K K  B  B 1 - tH 1 - tH a =0,5 ( 1+  B -1) a =0,5 ( 1+  B -1) TÝnh lùc vµ m«men TÝnh lùc vµ m«men trªn ®¹o l• u trªn ®¹o l• u PnH , MH PnHl , MHl TÝnh lùc vµ m«men TÝnh lùc vµ m«men trªn CGH & trôc § L trªn CGH & trôc § L PnC , MC PnCl , MCl TÝnh lùc vµ m«men TÝnh lùc vµ m«men trªn hÖ § L-CGH trªn hÖ § L-CGH TÝnh lùc vµ m« men thñy ®éng thñy men m« vµ lùc TÝnh Pn , M Pnl , Ml 22 KC èng ®¹o l• u KC c¸nh gi÷ h• í ng Chän vËt liÖu § L Chän vËt liÖu CGH TÝnh KC èng ®¹o l• u TÝnh KC c¸nh gi÷ h• í ng ch , t , t' , ng min, gc ch , o,t , min , d ,gc 1 , 2 , 1' , 2' Chän quy c¸ch c¬ cÊu KiÓm tra • s  , ,  ,  , S o t min d gc 1,2 ,1',2' ch TÝnh kÕt cÊu kÕt TÝnh KiÓm tra §  , , S t o d N* Chän quy c¸ch c¬ cÊu gc ,min t , t', gc ,ng.min § KiÓm tra  ,  ' S t t N* gc,ng.min § TiÕp theo
  23. TiÕp tôc Khi tµu ch¹y tiÕn Khi tµu ch¹y lï i ve =0,515.vs (1-  ) vel =0,515.vsl .e K K  B  B 1 - tH 1 - tH a =0,5 ( 1+  B -1) a =0,5 ( 1+  B -1) TÝnh lùc vµ m«men TÝnh lùc vµ m«men trªn ®¹o l• u trªn ®¹o l• u PnH , MH PnHl , MHl TÝnh lùc vµ m«men TÝnh lùc vµ m«men trªn CGH & trôc § L trªn CGH & trôc § L PnC , MC PnCl , MCl TÝnh lùc vµ m«men TÝnh lùc vµ m«men trªn hÖ § L-CGH trªn hÖ § L-CGH TÝnh lùc vµ m« men thñy ®éng thñy men m« vµ lùc TÝnh P , M P , M 3/ Xây dựng sơn đồ bài toán/ nl l KC èng ®¹o l• u KC c¸nh gi÷ h• í ng Chän vËt liÖu § L Chän vËt liÖu CGH TÝnh KC èng ®¹o l• u TÝnh KC c¸nh gi÷ h• í ng ch , t , t' , ng min, gc ch , o,t , min , d ,gc 1 , 2 , 1' , 2' Chän quy c¸ch c¬ cÊu KiÓm tra • s  , ,  ,  , S o t min d gc 1,2 ,1',2' ch TÝnh kÕt cÊu kÕt TÝnh KiÓm tra §  , , S t o d N* Chän quy c¸ch c¬ cÊu gc ,min t , t', gc ,ng.min § KiÓm tra  ,  ' S t t N* gc,ng.min § TiÕp theo 23
  24. 3/ Xây dựng sơ đồ bài toán/ TiÕp tôc KL1 KL2 KL3 KL4 KL5 KL6 g/c g/c t«n mÆt t«n mÆt g/c g/c däc ngang trong ngoµi däc ngang èng ®l èng ®l èng ®l èng ®l CGH CGH KL7 KL8 t«n mÆt t«n bao trªn + CGH d• í i CGH TÝnh khèi l• î ng 8 m®l = KLi i=1 TÝnh khèi l• î ng vµ täa ®é träng t©m träng ®é l• khèi täa îvµ ng TÝnh TÝnh hoµnh ®é träng t©m x c XuÊt thuyÕt minh In kÕt qu¶ XuÊt b¶n vÏ KÕt thóc XuÊt kÕt qu¶ kÕt XuÊt 24
  25. Nội dung: 1. Mở đầu 2. Cơ sở lý thuyết thiết kế đạo lƣu 3. Xây dựng sơ đồ bài toán 4. Xây dựng chƣơng trình 5. Kết luận, kiến nghị 25
  26. 4/ Xây dựng chương trình/ Visual Basic NDP Microsoft Excel Nozzle Design Program VisualLisp 26
  27. 4/ Xây dựng chương trình/ Với NDP - Tự động tra các giá trị khi chạy chƣơng trình theo phƣơng pháp nội suy. - Có nhiều dạng profin của ống đạo lƣu và cánh giữ hƣớng để lựa chọn và tính toán. - Lựa chọn giá trị cho các thông số. - Chọn vật liệu cho các kết cấu của ống đạo lƣu và cánh giữ hƣớng. - Lựa chọn ngôn ngữ hiển thị. 27
  28. Nội dung: 1. Mở đầu 2. Cơ sở lý thuyết thiết kế đạo lƣu 3. Xây dựng sơ đồ bài toán 4. Xây dựng chƣơng trình 5. Kết luận, kiến nghị 29
  29. 5/ Kết luận, kiến nghị/ Kết luận Luận văn đã hoàn thành với kết quả như sau: 1. Tác giả đã giới thiệu đƣợc một cách cô đọng về đạo lƣu ứng dụng trên các chủng loại tàu và lý thuyết chung nhất cho việc tính toán, thiết kế một hệ đạo lƣu cánh giữ hƣớng xoay ứng dụng cho tàu kéo và tàu đánh bắt hải sản. 2. Luận văn đã xây dựng đƣợc sơ đồ thuật toán cho bài toán tính toán thiết kế đạo lƣu định hƣớng xoay một cách hợp lý trên cơ sở lý thuyết và đã chứng minh bằng một ví dụ mẫu. 30
  30. 5/ Kết luận, kiến nghị/ Kết luận 3. Tác giả đã xây dựng đƣợc một chƣơng trình với giao diện thân thiện, dễ sử dụng và đã giải quyết đƣợc hầu hết các vấn đề của một thiết kế đạo lƣu nhƣ: cho phép can thiệp lựa chọn hệ số, lựa chọn dạng profin của ống đạo lƣu và cánh giữ hƣớng, tự động trong việc tra các đồ thị, xuất đƣợc kết quả sang Microsoft Excel và xuất đƣợc bản vẽ đạo lƣu sang AutoCAD. 4. Kết quả tính toán của chƣơng trình có độ chính xác tin cậy [Mục 3.5] 31
  31. 5/ Kết luận, kiến nghị/ Kiến nghị 1. Chƣơng trình chỉ áp dụng cho chủng loại tàu đánh bắt hải sản và tàu kéo đẩy còn với các chủng loại tàu khác là không áp dụng đƣợc nên cần hoàn thiện, mở rộng hơn cho tất cả các chủng loại tàu mà có thể áp dụng hệ đạo lƣu. 2. Chƣơng trình là một phần độc lập chỉ riêng cho lĩnh vực thiết kế đạo lƣu nên cần cân nhắc đến việc liên quan đến các phần khác trong bài toán thiết kế tàu. 3. Chƣơng trình chƣa đƣa ra đƣợc những đánh giá về tính ƣu việt của bản tính toán đạo lƣu sau khi hoàn thành và phân tích những yếu tố ảnh hƣởng đến việc lựa chọn các thông số. Cho nên chƣơng trình cần nghiên cứu, mở rộng thêm. 32
  32. 5/ Kết luận, kiến nghị/ Hƣớng phát triển 1. Chƣơng trình cần hoàn thiện phần phần tính toán lựa chọn chong chóng để làm cơ sở lựa chọn thiết kế ống đạo lƣu 2. Chƣơng trình cần có phần đánh giá các bài toán (phƣơng án) tối ƣu của hệ đạo lƣu. 3. Chƣơng trình nên đƣa thêm cơ sở về các dạng profin của ống đạo lƣu mới ngoài những ống đạo lƣu truyền thống. 33
  33. CHÂN THÀNH CẢM ƠN! 34
  34. Visual Basic 35
  35. Visual Lisp For AutoCAD 36
  36. Microsoft Excel 37
  37. Các đồ thị tra 38
  38. Phƣơng pháp nội suy Công thức nội suy: yyii 1 y yii .( x x ) xxii 1 Ví dụ khi tra hệ số ks phụ thuộc tỷ số bc/ac bc/ac 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 ks 0.554 0.576 0.605 0.633 0.655 0.671 0.685 Khi tỷ số bc/ac = 1.14 ta có: 0.576 0.605 k 0.576 .(1.14 1.1) 0.5876 s 1.2 1.1 39
  39. Profin 40
  40. Vật liệu 41
  41. Ngôn ngữ 42
  42. Chọn giá trị 43
  43. Ứng dụng của hệ đạo lƣu trên thực tế: Ngoài ra thì đạo lƣu định hƣớng xoay còn là một thiết bị có kích thƣớc nhỏ, dễ chế tạo và lắp ráp cho tàu, là phƣơng tiện có phƣơng pháp truyền động đơn giản nên đƣợc ứng dụng rộng rãi cho các tàu nhƣ:  Tàu kéo đẩy  Tàu lai dắt  Tàu cứu nạn  Tàu chạy vùng nƣớc nông  Dùng làm thiết bị lái cho các tàu trọng tải lớn. 44
  44. Công dụng đạo lƣu:  Nâng cao hiệu suất chong chóng  Bảo vệ đƣợc chong chóng  Giúp chong chóng làm việc tốt hơn khi chòng chành dọc  Làm chong chóng ít bị nhô ra khỏi mặt nƣớc khi tàu trên đỉnh sóng  Làm giảm chấn động vùng đuôi  Tăng hiệu suất của chong chóng  Giảm xâm thực 45
  45. Rice Thrust Nozzle Rice Speed Nozzle Promas Extended with Nozzle 46 HR Nozzle
  46. Rice Speed Nozzle 47 Kort Nozzle 19a
  47. Kort Nozzle Profile Rice Thrust Nozzle Profile NACA 4415 * U.S. Patent no. 5799394 Free Vessel Vessel Bollard Bollard Pull Nozzle Nozzle ID Running Length HP Pull Ahead Astern Speed Rice TN 98 Feet 2 x 1950 106 Inches 13 Knots 61.3 Tons 42 Tons Kort 37 98 Feet 2 x 2150 103 Inches 12 Knots 54.4 Tons 39 Tons 48
  48. Ka Speed Propeller Ka-speed offers you: Reduction on excitation level force of the propeller Better distribution of blades stresses Smooth and silent operation 3, 4, or 5 Blades 39" to 150" Diameter with any blade area ratio Ka Propeller The Kaplan Propellers offer you: Advanced Technology High efficiency with nozzle More thrust on heavy loaded propellers and low speed 4 or 5 blades Manganeze Bze, NiBrAL, or Aqualoy 49 30" to 150" Diameter
  49. JR16 JR17 JR18 50
  50. Thép thƣờng Thép cƣờng độ cao 54