Μηχανές Πλοίου ΙΙ (Ε)

Transcript

1 Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Αθήνας Μηχανές Πλοίου ΙΙ (Ε) Ενότητα.: Παράδειγμα πηδαλίου Γεώργιος Κ. Χατζηκωνσταντής Επίκουρος Καθηγητής Διπλ. Ναυπηγός Μηχανολόγος Μηχανικός M.Sc. Διασφάλιση Ποιότητας, Τμήμα Ναυπηγικών Μηχανικών ΤΕ Το περιεχόμενο του μαθήματος διατίθεται με άδεια Creative Commons εκτός και αν αναφέρεται διαφορετικά Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

2 Γεώργιος Κ. Χατζηκωνσταντής Μηχανές Πλοίου ΙΙ (εργαστήριο) 15 Πηδαλιουχία - πηδάλια ΠΑΡΑ ΕΙΓΜΑ : ΜΕΛΕΤΗ ΣΧΕ ΙΑΣΗ ΠΗ ΑΛΙΟΥ (σελ. 96 / ΠΗ ΑΛΙΟΥΧΙΑ - ΠΗ ΑΛΙΑ 15) Η μελέτη σχεδίαση του πηδαλίου εκπονείται με βάση την παρακάτω διαδικασία : 1. Σχεδιάζεται η περιοχή της πρύμνης του πλοίου ώστε να καθοριστεί (από σχέδιο των ναυπηγικών γραμμών ) ο διαθέσιμος χώρος. Σημειώνεται ότι, εάν το πλοίο έχει ένα πηδάλιο αυτό θα τοποθετηθεί στο διάμηκες επίπεδο συμμετρίας, ενώ εάν έχει δύο πηδάλια το καθένα θα τοποθετηθεί πίσω από την αντίστοιχη έλικα (εκτός εάν το πλοίο έχει δύο έλικες και ένα πηδάλιο, οπότε αυτό θα είναι στο μέσον).. υπολογίζεται η απαιτούμενη επιφάνεια του πηδαλίου χρησιμοποιώντας τον πίνακα ή τις σχέσεις των Νηογνωμόνων και καθορίζεται η πραγματική επιφάνεια στη συγκεκριμένη περιοχή της πρύμνης ελέγχοντας τις ελευθερίες μεταξύ γάστρας, έλικας. 3. καθορίζονται οι διαστάσεις του πτερυγίου του πηδαλίου και σχεδιάζεται η επιφάνειά του. 4. με δεδομένα την πραγματική επιφάνεια και την ταχύτητα του πλοίου, υπολογίζεται η διάμετρος του άξονα του μηχανισμού πηδαλίου. 5. υπολογίζεται το πάχος των περιαυχενίων και ελέγχεται το ύψος μεταξύ της άνω χορδής του πηδαλίου και της γάστρας στο σημείο τοποθέτησης. 6. καθορισμός των τελικών διαστάσεων του πηδαλίου,επιλογή προφίλ NACA και σχεδίαση των γραμμών των οριζόντιων τομών : εάν το πηδάλιο είναι ορθογωνικής μορφής, η οριζόντια τομή είναι μια, ενώ εάν είναι τραπεζοειδούς μορφής σχεδιάζεται η άνω χορδή, η κάτω χορδή και η μέση χορδή (στο μέσον του ύψους του πηδαλίου). 7. υπολογισμός των υδροδυναμικών συντελεστών, καθορισμός της απόστασης του κέντρου πίεσης από τον άξονα περιστροφής, καθορισμός της μέγιστης ροπής στρέψεως. 8. υπολογισμός κατασκευαστικών στοιχείων του πηδαλίου με εφαρμογή κανονισμών Νηογνώμονα : ισαποστάσεις οριζόντιων και κάθετων διαφραγμάτων, πάχη ελασμάτων, υπολογισμός διαστάσεων εγκοπών συγκόλλησης, υπολογισμός ροπής στρέψεως, σχεδίαση περιαυχενίου. 9. εκπόνηση κατασκευαστικού σχεδίου του πηδαλίου. 1

3 Γεώργιος Κ. Χατζηκωνσταντής Μηχανές Πλοίου ΙΙ (εργαστήριο) 15 Πηδαλιουχία - πηδάλια ΚΥΡΙΕΣ ΙΑΣΤΑΣΕΙΣ Ολικό μήκος.. = 4,4 ( m ) Μήκος μεταξύ καθέτων =,3 ( m ) Μήκος ισάλου.. = 1,6 ( m ) Μήκος υπολογισμού.. =,736 ( m ) Πλάτος.. = 6,6 ( m ) Κοίλο (ύψος κατασκευής).. = 3,3 ( m ) Βύθισμα.. =,15 ( m ) Είδος πλοίου = αλιευτικό BHMA 1 : Σχεδίαση πρύµνης

4 Γεώργιος Κ. Χατζηκωνσταντής Μηχανές Πλοίου ΙΙ (εργαστήριο) 15 Πηδαλιουχία - πηδάλια BHMA : ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΑΠΑΙΤΟΥΜΕΝΗΣ ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΣ ΠΗ ΑΛΙΟΥ Η απαιτούμενη επιφάνεια του πηδαλίου μπορεί να υπολογιστεί : Α. Από τη σχέση : A k LWL d ( m ) = (σελίδα 49, παρ. 1, ΠΗ ΑΛΙΟΥΧΙΑ - ΠΗ ΑΛΙΑ 15 ) Από τον πίνακα της σελίδας 5, για αλιευτικά πλοία είναι : ) B. Από τη σχέση του Νορβηγικού Νηογνώμονα (σελίδα 5, παρ., ΠΗ ΑΛΙΟΥΧΙΑ - ΠΗ ΑΛΙΑ 15 ) : d L ύ B υπολογισµο A = L υπολογισµού L υπολογισµο ύ ( m) ( m ) =,736, Β = 6,6 μ., Βύθισμα =,15 μ. Προκύπτει : Α = 1,575 ( m ) Γ. Από τη σχέση του Γερμανικού Νηογνώμονα (σελίδα 51, παρ. 3, ΠΗ ΑΛΙΟΥΧΙΑ - ΠΗ ΑΛΙΑ 15) για ένα πηδάλιο : A 1,75 d Lυπολογισµού = c c c c ( m ) Όπου : L υπολογισµο ύ ( m) =,736, Β = 6,6 μ., Βύθισμα =,15 μ. Προκύπτει : Α = 1,36 ( m ) 3

5 Γεώργιος Κ. Χατζηκωνσταντής Μηχανές Πλοίου ΙΙ (εργαστήριο) 15 Πηδαλιουχία - πηδάλια BHMA 3 : Καθορισµός διαστάσεων πηδαλίου Οι διαστάσεις και η μορφή του πτερυγίου του πηδαλίου καθορίζονται από το διαθέσιμο χώρο της πρύμνης του πλοίου. Το πτερύγιο του πηδαλίου δεν πρέπει να εκτείνεται πρύμνηθεν της νοητής γραμμής του καθρέπτη, και θα απέχει μια ελάχιστη απόσταση από το άνω μέρος της γάστρας και από το άνω μέρος του πέδιλου, ως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα 1. ΣΗΜ. : όταν η άνω επιφάνεια του πηδαλίου είναι πολύ κοντά στη γάστρα, τότε το πηδάλιο για σκοπούς υδροδυναμικών μελετών (εξ αιτίας του κατοπτρισμού της ροής) ενεργεί ως ο λόγος επιμήκους να είναι διπλάσιος του γεωμετρικού (που είναι και η πραγματική απεικόνιση της μορφής του πτερυγίου του πηδαλίου). Βέβαια αυτό συμβαίνει όταν το πηδάλιο είναι στη μέση (γωνία εκτροπής πηδαλίου ), ενώ όταν το πηδάλιο απομακρύνεται από τη μέση θέση και η απόσταση της άνω χορδής από τη γάστρα μεγαλώνει, λαμβάνεται γραμμική μεταβολή του λόγου διαμήκους από AR με πηδάλιο στη μέση έως 1 AR με πηδάλιο στη μέγιστη γωνία που λαμβάνεται στις 35. Πάντως, επειδή στην πράξη για λόγους κυρίως κατασκευαστικούς δεν υλοποιείται η παραπάνω συνθήκη ακόμα και όταν το πηδάλιο είναι στη μέση θέση (γωνία εκτροπής πηδαλίου ), πρέπει να υπάρχει προσοχή στον υπολογισμό του AR. 4

6 Γεώργιος Κ. Χατζηκωνσταντής Μηχανές Πλοίου ΙΙ (εργαστήριο) 15 Πηδαλιουχία - πηδάλια Έτσι μια ελάχιστη απόσταση ελευθερίας (τζόγος) υπολογίζεται πάνω από την άνω χορδή μέχρι τη γάστρα στο σημείο τοποθέτησης του πηδαλίου ώστε να εκμηδενίζεται αυτή η επίδραση στο λόγο επιμήκους λόγω της γάστρας. Στο αρχικό στάδιο της μελέτης του πηδαλίου που είναι άγνωστες οι διαστάσεις του πτερυγίου, 1 θεωρείται αρκετή μια απόσταση που συνήθως είναι 15 H η οποία θα ελεγχθεί εάν επαρκεί για την τοποθέτηση και των απαραίτητων περιαυχενίων που συνδέουν τα πτερύγιο του πηδαλίου με το μηχανισμό του πηδαλίου (λαμβάνεται η απόσταση Η, θεωρώντας ότι το πηδάλιο πλησιάζει όσο το δυνατόν περισσότερο στη γάστρα του πλοίου). H = =, και θεωρώντας μια απόσταση περίπου 1 (mm) από την κάτω χορδή του πηδαλίου μέχρι το πέδιλο, προκύπτει : Από το σχέδιο της πρύμνης, προκύπτει 133,33( mm) Λαμβάνεται Καθαρό ύψος πηδαλίου = 17 (mm). Η μέγιστη επιφάνεια είναι,3 (m ), η οποία όμως δεν είναι εφικτό να δημιουργηθεί στην υπάρχουσα πρύμνη. Λαμβάνεται η μέση τιμή μεταξύ ελάχιστης και μέγιστης τιμής, οπότε προκύπτει Α = 1,811 (m ). Από τη σχέση : A= b c, προκύπτει πλάτος μέσης χορδής c = 1,65 (m), και από το σχήμα 1 της πρύμνης η μορφή του πτερυγίου του πηδαλίου έχει τις παρακάτω διαστάσεις : Είναι : c = µ ήκος άνω χορδής... = 1, mm r c = µ ήκος κάτω χορδής... = 1, mm t c = µ ήκος µ έσης χορδής...= 1,1 mm m b = ύψος πτερυγίου πηδαλίου... = 1,7 m AR 1,7 = aspect ratio = = 1,1 1,545 1, + 1, Επιφάνεια πηδαλίου : A = 1,7 = 1,87 ( m ) 5

7 Γεώργιος Κ. Χατζηκωνσταντής Μηχανές Πλοίου ΙΙ (εργαστήριο) 15 Πηδαλιουχία - πηδάλια ΒΗΜΑ 4 : Υπολογισµός διαµέτρου άξονα πηδαλίου Η πραγματική επιφάνεια του πηδαλίου έχει υπολογιστεί μέχρι τώρα σε Α = 1,87 ( m ). Η ταχύτητα του πλοίου είναι 14 (kn). Οπότε υπολογίζεται η διάμετρος του άξονα του μηχανισμού του πηδαλίου, με τις σχέσεις της παραγράφου 15 / σελίδα 87, ΠΗ ΑΛΙΟΥΧΙΑ - ΠΗ ΑΛΙΑ 15). S l 4 M = S R ( mm), όπου S = N 3 Q u 3 Q R K S ( mm) - K S = 1 - N u = 4, - Q = συνολική ροπή στρέψεως, σε ( kn m) R Η ροπή στρέψης υπολογίζεται από την παρακάτω σχέση, για κίνηση πρόσω και κίνηση ανάποδα : Q R = P r ( kn m) P = δύναμη ( σε kn ) επί του πηδαλίου : P n k k k A V kn =, n =,13, R Είναι : P= 6,9 ( kn) c l R b 1,7 + A + t 1,87 kr = = = 1,18, k c = 1,1 1, 3 3 l r = c ( a k) ( m) με ελάχιστη τιμή,1 c ( m) k =, V 14 ( kn) R =, Α = 1,87 ( m ) c = μήκος μέσης χορδής, σε (m), στο Σχήμα 73 Σελ. 83, ΠΗ ΑΛΙΟΥΧΙΑ - ΠΗ ΑΛΙΑ 15. A f k = ποσοστό ζυγοστάθμισης = A, όπου A f η επιφάνεια του πτερυγίου του πηδαλίου πλώρα του άξονα περιστροφής του πηδαλίου (Σχήμα 73, ΠΗ ΑΛΙΟΥΧΙΑ - ΠΗ ΑΛΙΑ 15 ) 6

8 Γεώργιος Κ. Χατζηκωνσταντής Μηχανές Πλοίου ΙΙ (εργαστήριο) 15 Πηδαλιουχία - πηδάλια Στη φάση αυτή της μελέτης δεν είναι γνωστή η θέση του άξονα περιστροφής, άρα δεν είναι γνωστό το ποσοστό ζυγοστάθμισης, οπότε για το rλαμβάνεται η ελάχιστη τιμή :,1 c m =,1 1,1 m =,11 m Με την τιμή αυτή υπολογίζεται το ποσοστό ζυγοστάθμισης : min,11 = r = c a k = 1,1,33 k k =, 3 Οπότε από τη σχέση k A 1 = A1 = 1,87, 3=, 43, και από τη σχέση : A ΟΛ A = d ' b 1 ' A1 d = =, 53 ( m) = απόσταση του άξονα περιστροφής από τη ακμή εισόδου b Είναι : Q P r ( kn m) 6,9,11 ( kn m) 6,919 ( kn m) R = = = 3 Είναι : S = N 3 Q K ( mm) = 4, 6,919 1, ( mm) = 8,3 ( mm) u R S Η διάμετρος του άξονα του μηχανισμού του πηδαλίου είναι : S l 4 M 3 Q R S 6 n = 1 + ( mm) Η καμπτική ροπή υπολογίζεται από : όπου : Mn = P b, σε ( kn m), b = απόσταση, σε (m), από το κέντρο του άξονα περιστροφής μέχρι το κέντρο της επιφάνειας του πηδαλίου. 7

9 Γεώργιος Κ. Χατζηκωνσταντής Μηχανές Πλοίου ΙΙ (εργαστήριο) 15 Πηδαλιουχία - πηδάλια Από τη γεωμετρία του πτερυγίου : ( b+ a) 1,7 ( 1, + 1, ) b Ag = = =,84 3 a+ b 3 1, + 1, Bg = 1, 7,84=,876 ( β γ) x= b e+ 1+ b 1+ 1, β = = =, , ( b) c 1, 1,, γ = = = =,167 a 1, 1, ( a) e=,5,5 β 1 =,5,5,5 1 1, =, 55 ( β γ) x= b e+ = 1,,55+, 5,167 =, 6335 προκύπτει b = ( 1,, 6335), 53 =,3135 ( m) Οπότε είναι : M = ( P b)( kn m) = 6,9,3135= 19, 719( kn m) Και : n 4 M 4 19, 719 S 6 n 1 8,3 1 = 1,8 6 Sl = + mm = + mm mm 3 Q R 3 6, 919 Επιλέγεται = 1 (mm) ΒΗΜΑ 5 : Υπολογισµός πάχους περιαυχενίων / έλεγχος ύψους (ελευθερίας) Υπολογίζεται το πάχος των περιαυχενίων και η διάμετρος των βιδών : Διάμετρος βίδας : dβιδας,65 S = ( mm ) = = = = 3,37 ( mm) n, 65 S, 65 1 n 6 Επιλέγεται = 33 (mm) 8

10 Γεώργιος Κ. Χατζηκωνσταντής Μηχανές Πλοίου ΙΙ (εργαστήριο) 15 Πηδαλιουχία - πηδάλια Το πάχος του κάθε περιαυχενίου είναι το μεγαλύτερο των : ( tπεριαυχ.) =, 5 S, 5 1 3,5 1 i = = mm ( tπεριαυχ ) = d = 33 ( mm). βιδας Από τη σελίδα -4- η απόσταση (ελευθερία, τζόγος) από την άνω χορδή του πηδαλίου μέχρι τη γάστρα είναι : y άνω = (, 1,7,1) (m) =, (m) = (mm) Το υπολογισθέν πάχος του ενός περιαυχενίου είναι 33 (mm), επομένως η απόσταση που έχει υπολογισθεί ως άνω ελευθερία επαρκεί για την τοποθέτηση των δύο περιαυχενίων τα οποία θα συνδέσουν το πτερύγιο του πηδαλίου με τον μηχανισμό του πηδαλίου. ΣΗΜ. εάν το υπολογισθέν πάχος των περιαυχενίων συνεπάγεται μεγαλύτερη ελευθερία μεταξύ της άνω χορδής του πηδαλίου και της γάστρας, τότε καθορίζεται νέο ύψος πτερυγίου του πηδαλίου και επαναλαμβάνονται οι υπολογισμοί με τη νέα επιφάνεια πηδαλίου αφού καθορισθούν οι αντίστοιχες διατάσεις της μορφής του πτερυγίου από την πρύμνη του πλοίου. ΒΗΜΑ 6 : Τελικές διαστάσεις πηδαλίου / σχεδίαση τοµών Επομένως οι διαστάσεις του πηδαλίου τελικά, είναι : c = µ ήκος άνω χορδής... = 1, mm r c = µ ήκος κάτω χορδής... = 1, mm t c = µ ήκος µ έσης χορδής...= 1,1 mm m AR 1,7 = aspect ratio = = 1,1 1,545 b = ύψος πτερυγίου πηδαλίου... = 1,7 m 1, + 1, Επιφάνεια πηδαλίου : A = 1,7 = 1,87 ( m ) 9

11 Γεώργιος Κ. Χατζηκωνσταντής Μηχανές Πλοίου ΙΙ (εργαστήριο) 15 Πηδαλιουχία - πηδάλια Το δε σχήμα του είναι αυτό το επόμενου σχήματος. Η μορφή του πτερυγίου του πηδαλίου είναι υδροδυναμική και για τη σχεδίαση των γραμμών του πηδαλίου επιλέγεται προφίλ NACA 18. Επειδή το πτερύγιο είναι τραπεζοειδές, θα σχεδιαστεί η άνω χορδή, η μεσαία χορδή και η κάτω χορδή. Από τον πίνακα του σχήματος -53- στη σελίδα -63- (ΠΗ ΑΛΙΟΥΧΙΑ - ΠΗ ΑΛΙΑ 15), λαμβάνονται οι συντελεστές για τον υπολογισμό των ημιπλατών. Το μήκος της κάθε χορδής υποδιαιρείται σε 1 ίσα τμήματα και η τιμή του κάθε ημιπλάτους υπολογίζεται από την παρακάτω σχέση : Ημιπλάτος = (συντελεστής) χ (μήκος χορδής σε μέτρα) χ 1 = ημιπλάτος σε χιλιοστά. Επειδή η κάθε χορδή είναι συμμετρική ως προς το διαμήκη άξονα, σχεδιάζεται η μισή χορδή και γράφονται τα αντίστοιχα ημιπλάτη σε κάθε σταθμό. Για τη σχεδίαση των κατασκευαστικών τομών για κάθε χορδή, σχεδιάζεται πλήρης η κάθε χορδή. Στις δύο επόμενες σελίδες, επισυνάπτονται ο πίνακας της υδροδυναμικής μορφής NACA 18 με τα ημιπλάτη κάθε χορδής και το σχέδιο των τριών χορδών. 1

12 Γεώργιος Κ. Χατζηκωνσταντής Μηχανές Πλοίου ΙΙ (εργαστήριο) 15 Πηδαλιουχία - πηδάλια Λαμβάνεται ως ακτίνα r = 43 (mm). 11

13 Γεώργιος Κ. Χατζηκωνσταντής Μηχανές Πλοίου ΙΙ (εργαστήριο) 15 Πηδαλιουχία - πηδάλια 1

14 Γεώργιος Κ. Χατζηκωνσταντής Μηχανές Πλοίου ΙΙ (εργαστήριο) 15 Πηδαλιουχία - πηδάλια ΒΗΜΑ 7 Ακολουθεί ο υπολογισμός των υδροδυναμικών συντελεστών, οπότε θα καθορισθεί η θέση του άξονα περιστροφής. Στις σχέσεις των υδροδυναμικών συντελεστών, υπάρχει το ημίτονο και το συνημίτονο της γωνίας Λ (σελ. 76, σχήμα 71 και σελ. 48, ΠΗ ΑΛΙΟΥΧΙΑ - ΠΗ ΑΛΙΑ 15) και στο επόμενο σχήμα παρουσιάζεται ο προσδιορισμός της και ο υπολογισμός των τριγωνομετρικών της αριθμών : 13

15 Γεώργιος Κ. Χατζηκωνσταντής Μηχανές Πλοίου ΙΙ (εργαστήριο) 15 Πηδαλιουχία - πηδάλια Οι σχέσεις για τον υπολογισμό των υδροδυναμικών συντελεστών, δίδονται στις σελίδες (77 8) των διδακτικών σημειώσεων ΠΗ ΑΛΙΟΥΧΙΑ - ΠΗ ΑΛΙΑ Λόγος διαμήκους : Υπενθυμίζεται εδώ ότι (σελ. 77, ΠΗ ΑΛΙΟΥΧΙΑ - ΠΗ ΑΛΙΑ 15 ) : Όταν η άνω επιφάνεια του πηδαλίου είναι πολύ κοντά στη γάστρα, τότε το πηδάλιο για σκοπούς υδροδυναμικών μελετών (εξ αιτίας του κατοπτρισμού της ροής) ενεργεί ως ο λόγος επιμήκους να είναι διπλάσιος του γεωμετρικού (που είναι και η πραγματική απεικόνιση της μορφής του πτερυγίου του πηδαλίου). Βέβαια αυτό συμβαίνει όταν το πηδάλιο είναι στη μέση (γωνία εκτροπής πηδαλίου ), ενώ όταν το πηδάλιο απομακρύνεται από τη μέση θέση και η απόσταση της άνω χορδής από τη γάστρα μεγαλώνει, λαμβάνεται γραμμική μεταβολή του λόγου διαμήκους από AR με πηδάλιο στη μέση έως 1 AR με πηδάλιο στη μέγιστη γωνία που λαμβάνεται στις 35. Έτσι για κάθε γωνία εκτροπής στο διάστημα ( 5 35 ) β AR = AR AR 35 ' ο λόγος διαμήκους υπολογίζεται από τη σχέση :. Συντελεστής καθέτου δυνάμεως : C N Υπενθυμίζεται ότι (σελ. 79, ΠΗ ΑΛΙΟΥΧΙΑ - ΠΗ ΑΛΙΑ 15) : Η σχέση CN = CL cos a + CD sena για τον υπολογισμό του C N ισχύει όταν το πηδάλιο είναι πλήρως βυθισμένο στο νερό και μακριά από την επιφάνεια του νερού. Το γεγονός ότι το πηδάλιο πλησιάζει πολύ (και σε πολλές περιπτώσεις εξέχει της επιφάνειας του νερού) στην ελεύθερη επιφάνεια, μειώνεται η απόδοση του πηδαλίου από τη δημιουργία κυματισμών και από το γεγονός ότι το πτερύγιο δεν εμβαπτίζεται από την πλήρη ροή της έλικας. Συνέπεια αυτού είναι να μειώνεται η κάθετη δύναμη Ν, οπότε πρέπει να λαμβάνεται υπ όψιν η πραγματική θέση του πηδαλίου του πλοίου σε σχέση με την επιφάνεια του νερού. Αυτό επιτυγχάνεται διορθώνοντας την τιμή του C N χρησιμοποιώντας το παρακάτω διάγραμμα (Σχήμα 71 α, σελ. 8, ΠΗ ΑΛΙΟΥΧΙΑ - ΠΗ ΑΛΙΑ 15 ). Η διόρθωση αυτή εξαρτάται από το λόγο επιμήκους AR, το λόγο ολίσθησης πηδαλίου. S A και τη μέση βύθιση του b = ύψος πηδαλίου = 1,7 (m) SA = VSHIP 1, όπου : P= βήμα έλικας = 1,6, n = στροφές έλικας = 35 στρ. min P n, V SHIP = 14 (kn) 14

16 Γεώργιος Κ. Χατζηκωνσταντής Μηχανές Πλοίου ΙΙ (εργαστήριο) 15 Πηδαλιουχία - πηδάλια S A VSHIP 14,514 = 1 = 1 =, 84 S % 8, 4 P n 1,6 35 A = 6 Ι = μέση βύθιση πηδαλίου = 1,374 (m) (επόμενο σχήμα) Η διόρθωση γίνεται με γραμμική παρεμβολή μεταξύ των διαγραμμάτων για AR= 1,4 και AR= 1,68 για λόγο I 1,374,88 b = 1,7 = στη καμπύλη S A = 8. Προκύπτει : AR= 1,4 AR= 1,68 C N C N DEEP 4 1,,94, ,,94,969,96,96,96 1,88,96,91 Για τη γωνία 35, με γραμμική παρεμβολή στον παραπάνω πίνακα, προκύπτει C N C =,969. N DEEP 15

17 Γεώργιος Κ. Χατζηκωνσταντής Μηχανές Πλοίου ΙΙ (εργαστήριο) 15 Πηδαλιουχία - πηδάλια Παρατίθεται ο υπολογισμός του AR και του C N για γωνία υδροδυναμικών συντελεστών για όλες τις γωνίες : Γωνία 1-1 και ' β 1 AR = AR AR = 1,545 1,545 =, , καθώς και όλων των - C L CL CDC a = a+ a a= AR 57,3 όπου : CL a a=,9 π AR,9 π,649 = = =, 5 AR,649 57, 3 cosλ ,8 57,3, ,8 4 cos Λ,9988 Το C DC υπολογίζεται από το διάγραμμα του σχήματος 71 ( σελίδα 76) με βάση το λόγο και για τετραγωνισμένα άκρα προκύπτει C DC= 1,44. ct 1,,833 c = 1,7 = r Οπότε : C L a= CL CDC a 1, 44 7,143 = a+, 5 ( 7,143),367 a AR = + = 57,3 i i, ,3 - CD (,367) = CL C d +, 65, 6836,9 π AR = +,9 π, 649 = - C C a C sena sen = cos + =,367 cos 7,143 +, ,143 =,365 N L D Σύμφωνα με όσα περιγράφησαν, ο διορθωμένος συντελεστής είναι : ( CN). = CN,91 =,365,91 =,336 διορϑ - C M c 4 C =,5 C M L C C = a L L a= 1 CDC AR a 57,3 16

18 Γεώργιος Κ. Χατζηκωνσταντής Μηχανές Πλοίου ΙΙ (εργαστήριο) 15 Πηδαλιουχία - πηδάλια όπου ( AR ) 1 1 1, ,11, C 1 M 1 = = =,194 CL C 4 ( AR+ ) 4 (, 649+ ) L = Οπότε : C M CL 1 CDC a C Mc =, 5 = C L a AR 57,3 4 C a = L = 1 1, 44 7,143, 5 (,194) (, 55 ) =, 1488, ,3 C =, 5 =, 5, ,1 =, 76 C N M C 4 - ( CP) C ( ) C - F 1 = C N ρ A T U, όπου ρ = 14,61 kp s 4, A m T = 1,87 (m ) U = ταχύτητα ροής στο πηδάλιο > ταχύτητα ροής πλοίου. Η ταχύτητα αυτή υπολογίζεται από το διάγραμμα του σχήματος 7 / σελ. 81 ΠΗ ΑΛΙΟΥΧΙΑ - ΠΗ ΑΛΙΑ 15, με το μέγεθος S A =,84 (σελίδα 14 της παρούσης μελέτης). Στο σημείο S A =,84 η κάθετος τέμνει τις καμπύλες στα σημεία 1,16 και 1,1 οπότε προκύπτει (ως μέση τιμή : Vr U = = 1,13 U = VSHIP 1,13 = 14,514 1,13 = 7,55 m V V sec SHIP SHIP Οπότε : F = 1 C A U 1 C 14,61 1,87 7, , 434 C kp N ρ T = N = N Γωνία 15 ' β 15 AR = AR AR = 1,545 1,545 =, C L CL CDC a = a+ a a= AR 57,3 17

19 Γεώργιος Κ. Χατζηκωνσταντής Μηχανές Πλοίου ΙΙ (εργαστήριο) 15 Πηδαλιουχία - πηδάλια όπου : CL a a=,9 π AR,9 π, 48 = = =, 476 AR,48 57, 3 cosλ ,8 57,3, ,8 4 cos Λ,9988 Το C DC υπολογίζεται από το διάγραμμα του σχήματος 71 ( σελίδα 76) με βάση το λόγο και για τετραγωνισμένα άκρα προκύπτει C DC= 1,44. ct 1,,833 c = 1,7 = r Οπότε : C L a= CL CDC a 1, 44 1,714 = a+, 476 ( 1, 714),3537 a AR = + = 57,3 i i, 48 57,3 - CD (,3537) = CL C d +, 65, 6836,9 π AR = +,9 π, 48 = - C C a C sena sen = cos + =,537 cos 1, 714 +, 683 1, 714 =,5 N L D - C M c 4 C =,5 C M L C C = a L L a= 1 CDC AR a 57,3 όπου ( AR ) 1 1 1, ,11, C 1 M 1 = = =,19 CL C 4 ( AR+ ) 4 (, 48+ ) L = Οπότε : C M CL 1 CDC a C Mc =, 5 = C L a AR 57,3 4 C a = L = 1 1, 44 1, 714, 5 (,19) (, 55 ) =, 75, 48 57,3 C =, 5 =, 5, 75 1,1 =, 83 C N M C 4 - ( CP) C ( ) C 18

20 Γεώργιος Κ. Χατζηκωνσταντής Μηχανές Πλοίου ΙΙ (εργαστήριο) 15 Πηδαλιουχία - πηδάλια - F 1 = C N ρ A T U, όπου ρ = 14,61 kp s 4, A m T = 1,87 (m ) U = ταχύτητα ροής στο πηδάλιο > ταχύτητα ροής πλοίου. Η ταχύτητα αυτή υπολογίζεται από το διάγραμμα του σχήματος 7 / σελ. 81, ΠΗ ΑΛΙΟΥΧΙΑ - ΠΗ ΑΛΙΑ 15, με το μέγεθος S A =,84 (σελίδα 14 της παρούσης μελέτης). Στο σημείο S A =,84 η κάθετος τέμνει τις καμπύλες στα σημεία 1,16 και 1,1 οπότε προκύπτει (ως μέση τιμή : Vr U = = 1,13 U = VSHIP 1,13 = 14,514 1,13 = 7,55 m V V sec SHIP SHIP Οπότε : F = 1 C A U 1 C 14,61 1,87 7, , 434 C kp N ρ T = N = N Όταν υπολογιστούν οι υδροδυναμικοί συντελεστές για όλες τις γωνίες κατά τον ίδιο τρόπο, συμπληρώνεται ο πίνακας της σελίδας 8 : ΠΙΝΑΚΑΣ υπολογισμού της απόστασης d του άξονα περιστροφής από την ακμή εισόδου β α C L C D C N C Mc/4 CP C F Q M 5 3,571,1894,6839,189,1756,73 153,757 6,85 1 7,143,367,6836,336 -,1488, ,346 6, ,714,537,683,5 -,75,83 91,376-1,186 14,86,68,68,634 -,1735, ,85-51, ,857,815,689,777 -,31,31 433,11-13,19 3 1,48,954,688,848 -,539, ,968-57, , 1,4,6774,918 -,856, ,48-458,83 19

21 Γεώργιος Κ. Χατζηκωνσταντής Μηχανές Πλοίου ΙΙ (εργαστήριο) 15 Πηδαλιουχία - πηδάλια Από τον παραπάνω πίνακα προκύπτει : 1 ( CPC ) = ( CPC ) + ( CP ), 795, 8 m 1 C = 15 (m) = απόσταση του άξονα περιστροφής του πηδαλίου από την ακμή εισόδου. Από την τιμή αυτή προκύπτει : Ποσοστό ζυγοστάθμισης = k A1, 8 1, 7 = = = A ΟΛ 1,87,54 Το ποσοστό ζυγοστάθμισης επηρεάζει την τιμή της ροπής στρέψεως και το μέγεθος της διαμέτρου του άξονα του μηχανισμού πηδαλίου, δεδομένου ότι λαμβάνεται στον υπολογισμό του μοχλοβραχίονα : r = c ( a k) ( m), η τιμή του οποίου είναι : 1,1 (,33, 54), 836 r = c a k m = m = m, Αλλά η ελάχιστη τιμή του r είναι min.,1 c m =,1 x 1,1 =,11 >,836, οπότε δεν επαναλαμβάνονται ο υπολογισμοί στο ΒΗΜΑ 4 και στο ΒΗΜΑ 5. r = ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΣ ΠΑΧΟΥΣ ΕΛΑΣΜΑΤΩΝ ΠΗ ΑΛΙΟΥ (παραγρ. 17 / σελ. 93, ΠΗ ΑΛΙΟΥΧΙΑ - ΠΗ ΑΛΙΑ 15 ) Το πάχος των ελασμάτων πηδαλίου (ελάσματα περιβλήματος, εσωτερικά ενισχυτικά = διαφράγματα) υπολογίζεται από την παρακάτω σχέση : ( R ) t = 1,74 a p k +,5 mm, όπου : a = το μικρότερο ανυποστήρικτο μήκος του φατνώματος του ελάσματος του πηδαλίου =,36 ( m ) p R = πίεση σχεδίασης d = βύθισμα του πλοίου =,15 ( m ) kn P = 1 d + mm 3 1 A P = δύναμη του πηδαλίου = 6,9 ( kn ) Α = επιφάνεια του πηδαλίου = 1,87 ( m ) P 6,9 1 + = 1,15+ = 1, A 1 1,87 kn ( mm ) p R = d 3 3 Είναι : ( R ) t = 1, 74 a p k +,5 mm = 1, 74, 36 1,533 1, +,5 mm = 5, 4 mm,

22 Γεώργιος Κ. Χατζηκωνσταντής Μηχανές Πλοίου ΙΙ (εργαστήριο) 15 Πηδαλιουχία - πηδάλια Σε κάθε περίπτωση, το πάχος δεν θα είναι μικρότερο από το ελάχιστο πάχος το οποίο υπολογίζεται από : t c L k mm ελαχ. = 1, όπου : = =, επειδή L L ( m) L L.,736 m 1 υπολ =. =,736 < < 5 ( m) υπολ ( L) c = 1,5, 5 = 1,5, 5, 736 =,463 Είναι : t c ( L k) ( mm), 463 (,736 1, ) ( mm),11 ( mm) ελαχ. = 1 = = Λαμβάνεται πάχος ελασμάτων = 8 ( mm ). ΠΤΕΡΥΓΙΟ ΠΗΔΑΛΙΟΥ 1

23 Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Αθήνας Τέλος Ενότητας Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Αθήνας» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους.

24 Σημειώματα Σημείωμα Αναφοράς Copyright ΤΕΙ Αθήνας, Γεώργιος Χατζηκωνσταντής, 14. Γεώργιος Χατζηκωνσταντής. «Μηχανές Πλοίου ΙΙ (Ε). Ενότητα.: Παράδειγμα πηδαλίου». Έκδοση: 1.. Αθήνα 14. Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: ocp.teiath.gr. Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά, Μη Εμπορική Χρήση Παρόμοια Διανομή 4. [1] ή μεταγενέστερη, Διεθνής Έκδοση. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό. Οι όροι χρήσης των έργων τρίτων επεξηγούνται στη διαφάνεια «Επεξήγηση όρων χρήσης έργων τρίτων». Τα έργα για τα οποία έχει ζητηθεί άδεια αναφέρονται στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». [1] Ως Μη Εμπορική ορίζεται η χρήση: που δεν περιλαμβάνει άμεσο ή έμμεσο οικονομικό όφελος από την χρήση του έργου, για το διανομέα του έργου και αδειοδόχο που δεν περιλαμβάνει οικονομική συναλλαγή ως προϋπόθεση για τη χρήση ή πρόσβαση στο έργο που δεν προσπορίζει στο διανομέα του έργου και αδειοδόχο έμμεσο οικονομικό όφελος (π.χ. διαφημίσεις) από την προβολή του έργου σε διαδικτυακό τόπο Ο δικαιούχος μπορεί να παρέχει στον αδειοδόχο ξεχωριστή άδεια να χρησιμοποιεί το έργο για εμπορική χρήση, εφόσον αυτό του ζητηθεί.

25 Επεξήγηση όρων χρήσης έργων τρίτων Δεν επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου, παρά μόνο εάν ζητηθεί εκ νέου άδεια από το δημιουργό. διαθέσιμο με άδεια Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου και η δημιουργία CC-BY παραγώγων αυτού με απλή αναφορά του δημιουργού. διαθέσιμο με άδεια Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου με αναφορά του CC-BY-SA δημιουργού, και διάθεση του έργου ή του παράγωγου αυτού με την ίδια άδεια. διαθέσιμο με άδεια Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου με αναφορά του CC-BY-ND δημιουργού. Δεν επιτρέπεται η δημιουργία παραγώγων του έργου. διαθέσιμο με άδεια Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου με αναφορά του CC-BY-NC διαθέσιμο με άδεια CC-BY-NC-SA διαθέσιμο με άδεια CC-BY-NC-ND διαθέσιμο με άδεια CC Public Domain διαθέσιμο ως κοινό κτήμα χωρίς σήμανση δημιουργού. Δεν επιτρέπεται η εμπορική χρήση του έργου. Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου με αναφορά του δημιουργού και διάθεση του έργου ή του παράγωγου αυτού με την ίδια άδεια. Δεν επιτρέπεται η εμπορική χρήση του έργου. Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου με αναφορά του δημιουργού. Δεν επιτρέπεται η εμπορική χρήση του έργου και η δημιουργία παραγώγων του. Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου, η δημιουργία παραγώγων αυτού και η εμπορική του χρήση, χωρίς αναφορά του δημιουργού. Επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου, η δημιουργία παραγώγων αυτού και η εμπορική του χρήση, χωρίς αναφορά του δημιουργού. Συνήθως δεν επιτρέπεται η επαναχρησιμοποίηση του έργου. Διατήρηση Σημειωμάτων Οποιαδήποτε αναπαραγωγή ή διασκευή του υλικού θα πρέπει να συμπεριλαμβάνει: Το Σημείωμα Αναφοράς Το Σημείωμα Αδειοδότησης Τη δήλωση Διατήρησης Σημειωμάτων Το Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων (εφόσον υπάρχει) μαζί με τους συνοδευόμενους υπερσυνδέσμους.