TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

VIỆN CƠ KHÍ

THUYẾT MINH

ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƯỜNG

Đề tài: Nghiên cứu tự động hóa quá trình thiết kế mô phỏng chóng chóng tàu thủy bằng công

nghệ CAD/CAM.

Chủ nhiệm đề tài : Ths. Vũ Thị Thu Trang

Cộng tác: Ths. Mai Tuyết Lê

Hải Phòng, tháng 05/2016

ĐẶT VẤN ĐỀ ........................................................................................................... 3

CHƯƠNG I CƠ SỞ LÝ THUYẾT ......................................................................... 5

1.1. CẤU TẠO CHUNG ..................................................................................... 5

1.2. CÁC THÔNG SỐ HÌNH HỌC CƠ BẢN CỦA CHONG CHÓNG........ 5

Đường kính ................................................................................................... 5

Bước .............................................................................................................. 6

Củ chong chóng ............................................................................................ 6

Cánh chong chóng ....................................................................................... 7

Số cánh chong chóng ................................................................................... 8

1.3. CÁC LOẠI CHONG CHÓNG ................................................................... 9

Chong chóng bước cố định .......................................................................... 9

Chong chóng có bước thay đổi ..................................................................11

Chong chóng dạng ống ..............................................................................12

Chong chóng Rudder .................................................................................13

1.4. TỔNG QUAN CHUNG VỀ SỰ PHÁT TRIỂN CỦA THIẾT KẾ

CHONG CHÓNG TÀU THỦY .........................................................................14

..............................................................................................................................15

CHƯƠNG II MÁY TÍNH HỖ TRỢ THIẾT KẾ CHONG CHÓNG ...............19

CHƯƠNG III HỖ TRỢ CỦA MÁY TÍNH TRONG KỸ THUẬT ..................22

3.1. Computational Fluid Dynamics .................................................................22

3.2. Phương pháp phân tích phần tử hữu hạn ................................................25

CHƯƠNG IV CHẾ TẠO CHONG CHÓNG ......................................................30

4.1. Quy trình truyền thống ...............................................................................30

4.2. Tạo mẫu nhanh ..........................................................................................31

4.3. Tương lai và phát triển ...............................................................................36

ĐẶT VẤN ĐỀ

Chân vịt tàu thủy là mottj bộ phận vô cùng quan trọng trong hệ thống động

lực tàu thủy. Nhiệm vụ của chân vịt là biến đổi dòng năng lượng thành lực

đẩy giúp vận hành chuyển động của tàu thủy.

Sự thống nhất giữa chong chóng tàu thủy và các thiết bị khác trong toàn bộ

hệ trục vô cùng cần thiết để đảm bảo hành trình chuyển động của con tàu.

Việc thiết kế và chế tạo được một chong chóng tại Việt Nam còn nhiều hạn

chế. Công nghệ lắp ráp chủ yếu dựa trên kinh nghiệm của các thợ lành nghề

và các kỹ sư lâu năm. Do đó việc sử dụng công nghệ tin học trong thiết kế

và chế tạo chân vịt là vô cùng cần thiết cũng như là hiệu quả cho nền công

nghiệp Việt Nam nói chung và nền công nghiệp đóng tàu nói riêng.

Việc tự động hóa quá trình thiết kế mô phỏng chóng chóng tàu thủy bằng

công nghệ CAD/CAM là phù hợp với yêu cầu đề ra.

Thực tế nhận thấy, việc tính toán và thiết kế chân vịt tàu nói chung ở nước

ta hiện nay thường chỉ được thực hiện theo những mẫu chân vịt có sẵn hoặc

sử dụng những chân vịt lắp sẵn theo máy và chế tạo chân vịt theo cách thủ

công bằng công nghệ đúc đơn chiếc trong khuôn gỗ hay khuôn cát và tiến

hành gia

công trên máy công cụ thông thường. Việc chế tạo chân vịt theo công nghệ

này có các nhược điểm chính như sau:

Độ chính xác và độ nhám bề mặt chân vịt thường không đạt yêu cầu,

do đó phải qua giai đoạn gia công tinh và đánh bóng nên mất nhiều

thời gian, công sức, phụ thuộc tay nghề công nhân và trong nhiều

trường hợp chân vịt có thể không phù hợp chân vịt có thể không phù

hợp với tàu.

Để chế tạo ra mỗi chân vịt, trước tiên phải cần chế tạo một chân vịt

mẫu và một khuôn đúc nên giá thành còn cao.

Hạn chế việc chế tạo các mẫu chân vịt có đường kính lớn và có yêu

cầu độ chính xác cao như chân vịt của các tàu cao tốc, tàu cánh ngầm

v..v…

Sau khi chế tạo, không thể sửa chữa được khi chân vịt không phù hợp

với tàu thiết kế .

CHƯƠNG I CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1.1. CẤU TẠO CHUNG

Chân vịt có cấu tạo gồm 2 bộ phận chính: củ chân vịt và cánh chân vịt

Cấu tạo củ chân vịt:

Củ chân vịt là một khối côn trụ thường được đúc liền với cánh, ở giữa củ chân vịt

có lỗ hình côn (hoặc ren) và xẻ rãnh then dùng để lắp vào bề mặt côn của trục chân

vịt bằng then.

Hình 1 Cấu tạo chung của chong chóng

1.2. CÁC THÔNG SỐ HÌNH HỌC CƠ BẢN CỦA CHONG CHÓNG

Đường kính, bước cánh, củ, cánh và số cánh là các thông số cơ bản của một chong

chóng khi hoạt động.

Đường kính

Đường kính là một tham số hình học rất quan trọng trong việc xác định lượng điện

năng mà một cánh quạt có thể tiêu thụ để cung cấp , do đó việc xác định lực đẩy có

sẵn cho động cơ đẩy là vô cùng cần thiết . Thông thường đường kính tỉ lệ với hiệu

quả của cánh quạt , nhưng trong khoảng tốc độ cao đường kính lớn hơn tương

đương tốc độ cao . Đối với tàu điển hình là một sự gia tăng nhỏ có đường kính

chuyển thành một sự gia tăng đáng kể trong lực đẩy và mô-men xoắn tải trên trục

động cơ, do đó đường kính lớn hơn sẽ quay chậm hơn, giới hạn bởi cấu trúc và giá

trị động cơ.

Hình 2 Đường kính chong chóng lý thuyết và thực tế

Bước

Bước là hành trình lý thuyết trong một vòng quay của chong chóng . Ví dụ, chong

chóng di chuyển 10 inch trong một vòng quay, vì thế bước danh nghĩa của chân vịt

là 10 inch. Nó được gọi là bước danh nghĩa vì mặt bước thực tế của chong chóng

sẽ ít hơn so với bước danh nghĩa . Sự khác biệt giữa bước danh nghĩa và thực tế

được gọi là trượt. Bước hiệu quả chuyển đổi mô-men xoắn của trục chong chóng

tạo lực đẩy, theo định luật thứ hai của Newton.

Củ chong chóng

Củ là đĩa trung tâm vững chắc liên kết giữa trục chong chóng và chong chóng. Lý

tưởng nhất là các củ có đường kính càng nhỏ càng tốt để có được lực đẩy tối đa ,

tuy nhiên có một sự đánh đổi giữa kích cỡ và sức mạnh. Quá nhỏ củ sẽ không đủ

mạnh.

Hình 3 Củ chong chóng

Cánh chong chóng

Cánh chong chóng dạng vây xoắn hoặc lá nhô ra từ củ chong chóng. Hình dạng

của cánh và tốc độ quyết định mô-men xoắn một cánh quạt được có thể cung cấp .

Chân cánh là nơi cánh gắn liền với các trung tâm, và đầu cánh chong chóng là rìa

ngoài cùng của một điểm xa từ trục cánh quạt. Phía áp suất cao của cánh được gọi

là mặt mút . Đây là mặt mà phải đối mặt phía sau (phía sau) và đẩy tàu chuyển

động về phía trước. Sự quay của cánh là về phía áp suất thấp hoặc mặt hút của

cánh chong chóng . Đây là mặt mà phải đối mặt thượng nguồn hoặc hướng về phía

trước của tàu.

Hình 4 Cánh chong chóng

Số cánh chong chóng

Số cánh chong chóng ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của một chong chóng. Tốc

độ, mã lực và tải các yêu cầu cơ bản của tàu lớn dẫn đến cần chong chóng với

nhiều cánh. Trong việc nghiên cứu thiết kế, số cánh chủ yếu được xác định bởi sự

cần thiết và phải tránh các tần số cộng hưởng có cho kết cấu của tàu và máy móc.

Cũng thấy rằng cả hiệu quả chân vịt và đường kính cánh quạt sẽ quyết định đến

việc tăng hoặc giảm số lượng cánh chân vịt. Với việc tăng số cánh diện tích bề mặt

tăng lên làm giảm trượt tốc độ chuyển động. Bốn và năm cánh chong chóng cũng

ảnh hưởng đến việc giảm độ rung và tiếng ồn do một sự cân bằng tốt hơn và gây ra

ít hao phí trên các hệ thống truyền dẫn. Thêm cánh chong chóng tuy nhiên thường

giảm tốc độ một vài hải lý, nhưng đây là một sự đánh đổi trong quá trình lựa chọn

chong chóng.

1.3. CÁC LOẠI CHONG CHÓNG

Chong chóng bước cố định

Các chong chóng bước cố định là các chong chóng truyền thống nó là nền tảng của

các loại chân vịt cơ bẩn trong những năm qua được sản xuất dưới dạng đơn chiếc

hoặc hang loạt . Các cánh của một chong chóng có bước cố định có một vị trí cố

định. Theo quy luật tất yếu hướng quay của chong chóng sẽ thay đổi nếu con tàu

chuyển động về phía sau. Điều này được thực hiện với một đảo chiều động cơ ly

hợp hoặc đảo ngược. Các chong chóng cố định có tính kinh tế trong tàu đến

1250KW. Đường kính của chong chóng cố định dao động giữa 36 cm và 12 mét.

Có hai lợi thế của chong chóng cố định so với chong chóng bước thay đổi. Một là

chong chóng bước cố định ít bị hư hỏng. Và lợi thế khác là các chong chóng không

xoay khi cập bến, vì vậy nó không gây ra ít nguy hiểm cho tàu neo đậu và có ít

nguy cơ của dây vướng vào các chong chóng.

Các vật liệu sản xuất khác nhau đáng kể theo một loạt các thiết kế và kích cỡ. Đối

với các cánh quạt lớn, đường kính hơn 300 mm, các vật liệu kim loại màu chiếm

ưu thế: tỉ lệ đồng cao cùng với mangan và niken-nhôm. Tuy nhiên, thép không gỉ

cũng đã đạt được yêu cầu sử dụng. Gang, là một trong những vật liệu phổ biến để

sản xuất chong chóng trước đây, bây giờ đã gần như biến mất khỏi thị trường.

Ngoài ra, cho cánh quạt nhỏ sử dụng thường được làm bằng các vật liệu như các

polyme, nhôm, nylon và gần đây hơn composite carbon fiber.

Hình 5 Chong chóng bước không đổi

Chong chóng có bước thay đổi

Không giống như chong chóng có bước cố định loại chong chóng thay đổi chỉ hoạt

động với biến là tốc độ quay , bước chong chóng thay đổi được cung cấp thêm một

mức độ tự do trong khả năng của mình để thay đổi độ cánh. Các cánh của loại

chong chóng có thể đảo chiều, do đó thay đổi bước chong chóng . Cơ chế điều

chỉnh bước chong chóng nằm trong củ của chân vịt . Nó được kích hoạt từ phòng

động cơ, điều khiển từ xa từ cây cầu bằng xi lanh thủy lực . Các tính năng nổi bật

nhất của chân vịt có bước thay đổi là nó chỉ quay theo một hướng. Sức mạnh và

lực đẩy đi cần thiết có thể được kiểm soát bằng cách thay đổi vị trí của cánh. Có rất

nhiều lợi thế của một chân vịt có bước thay đổi , tuy nhiên, có nhiều phức tạp hơn

so với chong chóng cố định.

Hình 6 Chong chong có bước thay đổi

Chong chóng dạng ống

Chong chóng dạng ôngs như tên của nó, thường bao gồm hai thành phần chính:

một ống hình khuyên có một aerofoil cắt ngang để thích ứng với biến đổi dòng

chảy. Phần thứ hai, chong chóng, và một trường hợp đặc biệt của một chong chóng

ống trong đó là các thiết kế của lưỡi đã được chỉnh sửa để phù hợp với tương tác

dòng chảy gây ra bởi sự hiện diện của ống bao ngoài. Chong chóng bên trong ống,

đôi khi được gọi là vòi phun Kort theo như tên của nhà sáng chế ban đầu Công ty

động lực tàu thủy Kort và sử dụng lâu dài với kiểu cánh quạt, đã ứng dụng trong

nhiều năm mà lực đẩy cao ở tốc độ thấp là cần thiết; thường trong các tàu kéo và

kéo lưới. Trong trường hợp như vậy, các ống nói chung góp khoảng 50 phần trăm

của tổng số lực đẩy của lực đẩy ở tốc độ tàu không: gọi là tình trạng kéo cột dây

thuyền. Tuy nhiên, đóng góp tương đối của ống rơi với một số tốc độ tàu ngày

càng tăng.

Hình 7 Chong chóng dạng ống

Chong chóng Rudder

Các đặc điểm chính của chong chóng bánh lái là khả năng xoay của họ giống

như một bánh lái , không bị cản trở , đầy đủ 360 độ. Chong chóng bánh lái

còn được gọi là ' đẩy azimuthing ' hoặc ' Z - ổ đĩa . Để đạt được sự tự do này

quay, một góc bên phải hộp dưới nước - gear được thúc đẩy bởi một trục

điện dọc . Trục điện dọc này là trung tâm trong các cổ phiếu bánh lái . Lợi

thế quan trọng nhất của một chong chóng bánh lái là khả năng để cung cấp

cho sự đẩy tối ưu trong mỗi vị trí bánh lái .

Hình 8 Chong chóng Rudder

1.Trục nối với máy chính

2.Hộp số ngang nối với trục

thẳng

3.Trục thẳng

4.Hộp số dọc nối với trục ngang

5.Kim

6.Chân vịt bước cố định

1.4. TỔNG QUAN CHUNG VỀ SỰ PHÁT TRIỂN CỦA THIẾT KẾ

CHONG CHÓNG TÀU THỦY

Trong những năm gần đây, sự phát triển của cuộc sống hiện đại đã tạo ra các thay

đổi trong ngành công nghiệp đóng tàu như cải tiến hệ thống động cơ đẩy, hệ thống

bôi trơn v.v.. Đặc biệt, những cải tiến mới có nhiều thuận lợi trong việc thiết kế các

bộ phận của tàu thủy như chong chóng, động cơ chính và việc ứng dụng công nghệ

cho phép tạo ra sản phẩm hiệu quả và chi phí thấp. Những công nghệ này không

chỉ làm giảm thời gian sản xuất mà còn tăng độ chính xác cũng như tuổi thọ cho

sản phẩm.

Chong chóng truyền lực đẩy bằng cách thay đổi các chiều quay của trục chân vịt

vào chong chóng để làm cho di chuyển tàu. Trong quá khứ, việc thiết kế phần này

đòi hỏi rất nhiều các thông số như đường kính, độ dày cánh v.v. Quá trình này mất

nhiều thời gian để hoàn thành một bản vẽ và sửa chữa hoàn thành trong trường hợp

nó đã có những sai lầm. Ngày nay, các chương trình trên máy tính đóng vai trò

chính trong hầu hết các quá trình này, các kỹ sư có thể tiết kiệm thời gian để tạo ra

và điều chỉnh một chân vịt để phù hợp với các yêu cầu của khách hàng của họ mà

không cần vẽ một cái mới như thời gian trước đó. Hơn nữa sự xuất hiện của các

mẫu mô phỏng cho phép khách hàng để xem và chạm vào sản phẩm của mình

trong một kích thước nhỏ với ít tiền trong giới hạn dung sai cho phép theo tiêu

chuẩn. Vì vậy, các mô phỏng của chong chóng thường được sử dụng trước khi sản

xuất nó. Nếu phần mềm có khả năng làm việc tất cả các công việc bao gồm phân

tích, thiết kế, mô phỏng, nó sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho các kỹ sư và nhà quản lý.

Quá trình này được làm rõ hơn trong biểu đồ sau:

Sai

Sai

Sai

Đúng

Hình 9 Sơ đồ khối quá trình sản xuất chong chóng

Băt đầu với các

thông số của

tàu

Xác định đường

kính chân vịt tàu

thủy

Tính toán kích thước

chong chóng tàu thủy

Xuất kích thước hình

học chân vịt sang file

CAD

Hoàn thiện thiết kế

củ chân vịt và chọn

vật liệu chân vịt.

Sử dụng CFD để

ước tính lực đẩy

chân vịt

So sánh kết

quả ước tính

và thiết kế

Sử dụng FEA để

kiểm tra sức bền.

Sức bền đã

được chấp

nhận

Xuất file STL

và mẫu thử

mô phỏng

Kiểm tra

Thông số

được thông

qua

Sản xuất

chong

chóng

Đúng

Đúng

Lý thuyết về Momen là lý thuyết chính được sử dụng cho chong chóng trong thế

kỷ qua . Trong thời gian trước đó, các kỹ sư thiết kế lực tác dụng lên cánh chong

chóng và quyết định số cánh theo kinh nghiệm riêng của họ vì vậy nguy cơ bị hư

hỏng trong thiết kế là rất cao . Sau đó, một lý thuyết dầm đơn giản đã thay thế một

số lý thuyết cơ bản những đầu tiên tuy nhiên nó đã không thực hiện bất kỳ sự cải

thiện rõ ràng trong việc tăng độ chính xác của các thông số cánh. Trong cuộc sống

hiện đại , phương pháp phân tích phần tử hữu hạn được giới thiệu để phân tích các

phần cánh một cách chi tiết và cẩn thận để đảm bảo lực tác dụng .

Phương pháp

Kể từ khi các cánh chong chóng đầu tiên được tạo ra theo lý thuyết cánh máy bay

vào năm 1910 đến nay đã có nhiều cách thiết kế áp dụng cho các cánh chong

chóng. Trong đó, phương pháp lifting line method và panel one là một trong

những phổ biến nhất. Các phát minh vào năm 1952 bởi Lerbs, nó có một số bước

tương tự như lý thuyết cánh máy bay tuy nhiên Lerbs thêm lực đẩy và mô-men

xoắn trong tính toán cùng nhịp cánh. Do sự thay đổi mới, tính toán của nó là khá

gần với điều kiện tải thực sự của con tàu đó là lý do tại sao nó được phát triển và

sử dụng như là nền tảng cơ bản trong ngành đóng tàu. Bên cạnh sau này đã được

đưa ra vào năm 1976 quan tâm hơn đến các dòng chảy đó là một trong những điều

kiện làm việc đặc biệt của phần con tàu. Do sự khác biệt về mật độ giữa không khí

và nước như vậy đã có một số tác dụng về việc sửa đổi thiết kế cánh chong chóng.

Tuy nhiên, trong thời điểm hiện tại, các nhà sản xuất thích phương pháp này vì một

số lợi thế như: đầu tiên nó đòi hỏi ít chi tiết hơn, áp dụng cho các loại cánh chong

chóng thông thường cho người thiết kế và tính toán một cách dễ dàng cánh và củ.

Trong phương pháp này, sức bền chính thu được trong phân tích bền bằng cách sử

dụng các lý thuyết dầm đơn giản trong tính toán. Đây là loại bền bao gồm bền uốn

tạo ra bởi lực đẩy và mô-men xoắn. Hai phương trình liên quan đến những thuyết

bền này được liệt kê dưới đây.

𝑀𝑇 = ∫1

𝑍

𝑅

𝑟0

𝑑𝑇

𝑑𝑟(𝑟 − 𝑟0)𝑑𝑟 1

𝑀𝑄 = ∫1

𝑟𝑍

𝑅

𝑟0

𝑑𝑄

𝑑𝑟(𝑟 − 𝑟0)𝑑𝑟 2

Trong đó T lực đẩy, R bán kính chong chóng, Q mômen, Z số cánh chong chóng

Phần mềm thiết kế chong chóng

Trong sự phát triển của lý thuyết và phương pháp, các phần mềm thiết kế chong

chóng đã được tăng cường và các nhà thiết kế có xu hướng sử dụng một loạt các

mã máy tính trở nên phức tạp hơn. Trong những năm gần đây , các kỹ sư đã

thường xuyên sử dụng các mã với sự hỗ trợ của phần mềm CAD để hoàn thành chế

tạo chong chóng một cách trực tiếp . Lấy D' Epagnier như một ví dụ điển hình ,

công ty này kết hợp mã OpenPLV không chỉ cho việc phân tích và thiết kế các sản

phẩm mà còn để tạo ra môi trường mô hình 3D trong Rhino (một phần mềm CAD

)và tạo ra file .STL cho tạo mẫu nhanh . OpenPLV khác với người tiền nhiệm của

nó ở chỗ nó có thể kết nối trực tiếp với bất kỳ loại phần mềm CAD .

Máy tính hỗ trợ thiết kế

Như đã đề cập ở phần trước, sự kết hợp giữa các mã thiết kế và CAD để kết thúc

thiết kế là mục tiêu của các kỹ sư. Trước những năm 1980, sự hỗ trợ của CAD chỉ

có những con số 2D và đường cong tuy nhiên sau hai thập kỷ, đã có các tình huống

khác. Bây giờ, tất cả các bản vẽ 2D có thể dễ dàng chuyển đổi sang các hình thức

3D cho phép các kỹ sư có một cái nhìn tổng quan về sản phẩm của họ với các bề

mặt, không gian giữa các cánh v.v. Điều này bắt đầu cho xu hướng mới để giảm

thời gian và chi phí cho phần nghiên cứu. Có rất nhiều loại của CAD như

AutoCAD, CADRA, SolidWorks, vv và Solidworks đã thu hút các công ty đóng

tàu nhất kể từ khi nó lần đầu tiên được giới thiệu vào năm 1995. Phần mềm cung

cấp thiết kế và các công cụ để tạo ra và phát triển các sản phẩm lắp ráp tuy nhiên

nó được bổ sung một số ứng dụng đặc biệt cho các thiết kế cơ khí để lưu trữ các

nhiệm vụ kỹ thuật. Đầu tiên là CosmosFlo trình đó là CFD áp dụng cho mô phỏng

dòng chảy và thứ hai là comos ứng dụng FEA phân tích ứng suất.

Chế tạo chong chóng

Sau khi xác nhận thiết kế bởi CAE , mẫu thử là cần thiết cho việc kiểm tra khả

năng của chong chóng trong điều kiện thực tế . Các công nghệ CAE mới cho phép

một số ứng dụng để thực hiện mô phỏng chong chóng, ước tính kết quả của thử

nghiệm. Chúng đóng một vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy tốc độ thiết kế để

có được một sản phẩm hoàn thành. Tuy nhiên , các mô phỏng là không thể tạo ra

tất cả các tình huống có thể xảy ra trong thực tế đời sống cho nên đó là lý do tại sao

các kỹ sư sử dụng các mẫu thử thực tế trong những bước cuối cùng . Các loại mẫu

thử có thể phản ánh chính xác hơn về các chức năng và hoạt động của chong chóng

vượt ra khỏi khả năng của các mô phỏng . Kết quả là , các chong chóng thường

được chế tạo sau khi mô phỏng để có được kết quả đáng tin hơn.

CHƯƠNG II MÁY TÍNH HỖ TRỢ THIẾT KẾ CHONG CHÓNG

Mặc dù lịch sử của chong chóng tàu thủy bắt ddaauff từ thời cổ đại với các thiết bị

như tuốc bin nước và cối xay gió, công nghệ thiết kế chong chóng hiện đại chỉ thực

sự xuất hiện cho đến đầu thế kỷ XX với sự phát triển của lý thuyết tiên tiến khí

động học. Tại thời điểm đó, quá trình thiết kế chủ yếu liên quan đến sử dụng

phương trình cơ bản dòng chảy, các mối quan hệ thực nghiệm và chuyên môn kỹ

thuật để có được những thiết kế tốt nhất bằng giấy và bút chì. Với sự ra đời của

máy tính và tăng nhanh sức mạnh tính toán sau này trong thế kỷ này, máy tính hỗ

trợ thiết kế đã trở thành một tiêu chuẩn cho thiết kế thực hành.

Sự phát triển của các phần mềm thiết kế chong chóng đặc biệt đã giải phóng các kỹ

sư từ các bản vẽ thiết kế rộng lớn và vô số các tập tin. Trong dự án này, thương

mại hóa phần mềm thiết kế cánh quạt PropExpert và PropCad (được phát triển bởi

HydroComp, Inc) sẽ được đưa ra làm ví dụ để minh họa CAD đã đơn giản hóa quá

trình thiết kế cánh quạt.

Quá trình thiết kế cánh quạt có thể được đơn giản hóa thành hai bước chính:

- Xác định kích thước thích hợp thủy động lực học và hình dạng.

- Tạo các bề mặt cánh và dữ liệu thiết kế chong chóng.

Bước 1.Xác định kích thước thích hợp thủy động lực học và hình dạng

Kỹ sư dụng một tập hợp các thông số cánh quạt để đại diện cho các bề mặt cánh

và các thông số này bao gồm cả các thông số đầy đủ và chi tiết. thông số đầy đủ

(như phần số cánh, đường kính) xác định kích thước tổng thể và hình dạng từ quan

điểm của các phần cánh 2D. Thông số chi tiết (như nghiêng, phân phối dày vv)

thường xác định những nơi mà các phần cánh 2D được đặt trong không gian, cũng

như xem xét đến các yếu tố rung động, sức bền và sản xuất.

PropExpert là một công cụ phần mềm để tính kích thước và phân tích các chong

chóng cho Workboat. Nó được thiết kế để cung cấp thông tin đáng tin cậy với số

lượng dữ liệu thân tàu là tối thiểu và chủ yếu sử dụng bởi các nhà cung cấp động

cơ, bánh răng và chong chóng. Hình cho thấy các cửa sổ PropExpert nhập vào các

thông tin tàu và hình là giao diện PropExpert cho chong chóng.

Hình 10 Các thông số của chong chóng

Bước 2.Tạo bề mặt cánh và dữ liệu thiết kế chong chóng

Dựa trên các phân tích với PropExpert, chúng ta sẽ biết các thông số hoàn chỉnh

của chong chóng và có thể tiến hành việc tạo ra các bề mặt cánh 2D và 3D và dữ

liệu thiết kế cánh quạt. Đặc biệt PropCad là cần thiết để có những thông số và thiết

kế không đổi cũng như là phát triển các tài liệu liên quan thiết kế bề mặt cánh và

chong chóng.

PropCad là nguồn hình thành tài liệu thiết kế chong chóng và bề mặt cánh. Nó tạo

ra các bản vẽ thiết kế chong chóng thông thường (xem hình) và các bảng số liệu.

Nó cũng phát triển một khái niệm đầy đủ về hình dáng 3D của các bề mặt cánh

thủy động lực (Hình cho thấy các thiết kế 3D) và có thể gói dữ liệu này để xuất

khẩu sang CAD thông thường, CAM và phần mềm mô phỏng. PropCad cung cấp

một môi trường tương tác để nhanh chóng xây dựng các tài liệu thiết kế và tính

chất hình học từ các thông số của người sử dụng. Rất nhiều các loại chong chóng

khác nhau (ví dụ, Gawn, B-series, Kaplan, AU, SK) có trong PropCad. Toàn bộ

hình chong chóng có thể được xây dựng bằng cách mô tả một vài giá trị mục tiêu

quan trọng. Nhập một tỷ lệ cánh chong chong ở một số vị trí, hệ số nghiêng v.v. và

PropCad xây dựng tất cả các thông số hình học của chong chóng - chiều dài, độ

dày, nghiêng và tất cả các tỷ số.

Hình 11 Dựng hình chngs chóng trong môi trường tĩnh

CHƯƠNG III HỖ TRỢ CỦA MÁY TÍNH TRONG KỸ THUẬT

Quá trình đẩy của chong chóng là một quá trình rất phức tạp bao gồm kiến thức về

động lực học chất lỏng, vật lý, luyện kim, cơ khí và kỹ thuật hàng hải. Rất nhiều

phép toán đã được thực hiện và tính toán sử dụng các lý thuyết khác nhau như lý

thuyết động lực, lý thuyết phần cánh và lý thuyết liên quan đến chất lỏng. Tuy

nhiên, khi công nghệ phát triển, phân tích chong chóng mới và hiệu quả hơn có thể

được thực hiện bằng cách sử dụng phân tích Computational Fluid Dynamics (CFD)

và Phân tích phần tử hữu hạn (FEA).

SolidWorks đã trở thành phần mềm toàn diện của CAE (Engineering Computer-

Aided), để hỗ trợ trong công việc kỹ thuật. COSMOSFloworks là ứng dụng tính

toán Fluid Dynamics (CFD) trong SolidWorks và có thể được áp dụng để mô

phỏng chất lỏng chảy và phân tích nhiệt. Công nghệ CFD tách miền không gian

riêng biệt trong các thành phần nhỏ để tạo thành một lưới thể tích hoặc lưới, và sau

đó áp dụng một thuật toán phù hợp để giải quyết các phương trình của chuyển

động. Xét một chất lỏng liên tục trong một định dạng rời rạc là việc xem xét cơ bản

nhất trong CFD. COSMOSWorks là ứng dụng của phương pháp phân tích phần tử

hữu hạn (FEA) tích hợp trong SolidWorks có thể được sử dụng để phân tích ứng

suất. Sử dụng FEA là để phân tích một cấu trúc phức tạp thành những phần nhỏ và

mỗi yếu tố được dựa trên định luật vật lý để tính toán phương trình đại số và giải

quyết các vấn đề kỹ thuật.

3.1. Computational Fluid Dynamics

Đối với CFD và phân tích FEA, nhà thiết kế cần để xuất dữ liệu hình học của

chong chóng thông qua các tài liệu 3D DXF phát triển trong PropCad để

SolidWorks sau đó hình thành một cấu trúc mô phỏng trong COSMOSFloworks.

COSMOSFloworks không cho phép thiết lập các thông số vận tốc không đổi, do

đó nó không thể mô phỏng các chuyển động của chong chóng. Thay vào đó, vận

tốc chất lỏng được điều khiển để mô phỏng các chuyển động chong chóng. Ví dụ,

nếu các chong chóng thử nghiệm di chuyển ở 2 m/s, COSMOSFloworks có thể

thiết lập các chong chóng cố định với các chất lỏng di chuyển 2 m/s ngược lại. Độ

phân giải cao phân tích các miền mô phỏng thành các nguyên tố nhỏ và có thể

cung cấp kết quả chính xác, nhưng nó cũng đòi hỏi số lượng lớn các nỗ lực tính

toán. Xác định dòng chảy chính xác, ứng suất và biến dạng trong các lĩnh vực như

đuôi của cánh sẽ được thừa hưởng từ khả năng điều chỉnh kích thước lưới tại từng

vị trí. Các thiết lập mô phỏng và giả định được cung cấp trong danh sách sau đây:

Phân tích là bên ngoài cho mô phỏng chong chóng. (Dòng chảy chất lỏng

bên ngoài của chong chóng)

Nước được sử dụng như là miền chất lỏng.

Các chỉ được quan tâm đến các tính năng vật lý như trọng lực và xoay

Nhiệt độ của nước

Áp suất không khí

Áp suất tiềm năng

Mô phỏng xâm thực

Nhà thiết kế có thể thiết lập kích thước miền mô phỏng giống như một thực tế .

Khi các chong chóng đang chuyển động quay trong mô phỏng, thì nước đang

chuyển động xung quanh các chong chóng . Nếu kích thước của miền mô phỏng là

quá nhỏ , chương trình mô phỏng sẽ bị ảnh hưởng bởi hiệu ứng dòng chảy ở các

cạnh của miền mô phỏng . Những tác động này sẽ gây ra lỗi tính toán để dự báo

lực đẩy chong chóng. kích thước miền lớn hơn sẽ tốt hơn cho tính toán chính xác

mô phỏng, nhưng cũng sẽ làm tăng số lượng tính toán mô phỏng . Các hướng dẫn

cho kích thước miền mô phỏng là để giảm hiệu ứng dòng chảy càng thấp càng tốt .

Hình hiển thị kết quả áp lực của một mô phỏng cánh quạt với một kích thước miền

của x30m x6m x6m ( rộng x sâu x chiều dài) .

Hình 12 Mô phỏng xác định áp lực trên cánh chong chóng

Trong hình, hầu hết các hiệu ứng áp lực xảy ra trong lĩnh vực mô phỏng . Điều đó

có nghĩa là kích thước của miền mô phỏng là thích hợp cho cánh quạt này . Nếu

miền mô phỏng tương tự cũng được giảm xuống x20m x4m 4m ( rộng x sâu x

chiều dài) , kết quả được thể hiện trong hình. Trong miền mô phỏng giảm này, có

hiệu lực áp lực nhiều hơn nữa trên các cạnh miền. Điều đó có nghĩa này kích thước

miền là không đủ lớn cho mô phỏng chong chóng này.

3.2. Phương pháp phân tích phần tử hữu hạn

COSMOSWorks sử dụng các phân tích phần tử hữu hạn (FEA) để mô phỏng các

điều kiện làm việc của các chong chóng và dự đoán chuyển động của chúng. Trong

COSMOSFloworks, chong chóng được coi như một phần rắn mà không biến dạng.

Tuy nhiên, các chong chóng sẽ được chịu bền khi nó quay. Phân tích FEA được sử

dụng để kiểm tra xem cánh quạt là đủ mạnh khi nó được quay. COSMOSFloworks

có thể cung cấp áp lực chất lỏng kết quả do việc tác động lên trên các cánh quạt.

Chênh lệch áp suất này là nguồn gốc của lực uốn, mà kết quả trong sức bền có thể

gây ra một cánh quạt bị phá hủy. COSMOSWorks có thể được sử dụng để phân

tích sức mạnh cánh quạt bằng FEA. COSMOSWorks sử dụng áp lực chất lỏng như

một tham số đầu vào để tính toán sự bền trong các cánh quạt và xác định các yếu tố

về an toàn (FOS). Giá trị của FOS được tính bằng ứng suất giới hạn trên mỗi giá trị

ứng suất. Giá trị FOS chấp nhận được đối với một chong chóng là không ít hơn

1,5. Thay vì 1.5, một số nhà thiết kế sử dụng 2 để thực hiện một chong chóng chịu

lực tốt hơn. Phân tích FEA có thể giúp các kỹ sư để lựa chọn một loại vật liệu tốt

Hình 13 Mô phỏng áp lực chong chóng trường hợp 2

và thiết kế để đảm bảo rằng các thiết kế chong chóng đủ mạnh. Các bước của FEA

được trình bày như dưới đây:

Sử dụng COSMOSFloworks để tính toán áp lực bề mặt của chong chóng

Chuyển kết quả COSMOSFloworks để COSMOSWorks trong các công cụ

tùy chọn

Tạo một môi trường tĩnh trong COSMOSWorks

Tải file COSMOSFloworks kết quả ( .fld ) vào môi trường cứu tĩnh

Thiết lập các hạn chế đối với chong chóng. Phần dưới của củ là cố định.

Chọn vật liệu chong chóng.

Tạo liên hệ về khả năng ly tâm cho các cánh của chong chóng. Nó được sử

dụng để mô phỏng vòng quay của cánh quạt, đơn vị là rad/s.

Tạo lưới và chạy FEA

Vẽ phân phối ứng suất và kết quả FOS

Nếu FOS > = 1.5, các chong chóng là đủ mạnh; nếu FOS < 1.5, các chong

chóng yếu, nhà thiết kế có thể thay đổi hình dạng chong chóng để làm tăng

sức mạnh hay sử dụng vật liệu mạnh hơn cho các chong chóng.

Ví dụ , hình hiển thị áp suất bề mặt của một chong chóng ba cánh với 120 RPM

làm việc trong 5 mét chiều sâu của nước . Vật liệu của cánh quạt này là hợp kim

titan với độ dẻo

Hình 14 Xác định sức bền của chong chóng

Hình miêu tả áp suất bề mặt , bao gồm áp suất tĩnh và áp suất động. Áp suất tĩnh bị

ảnh hưởng bởi độ sâu của nước và phương trình. Chong chóng đẩy được cung cấp

bởi các áp lực khác biệt giữa hai bên của cánh. Áp suất tĩnh ở hai bên của cánh là

như nhau, vì vậy nó không cung cấp lực đẩy. Áp lực động là áp lực khác biệt trên

chong chóng để cung cấp lực đẩy. Hình hiển thị sự phân bố áp suất động của chân

vịt .

COSMOSWorks sử dụng kết quả áp lực bề mặt như một tham số FEA đầu vào để

phân tích sức mạnh của chong chóng. Kết quả áp lực cần phải được tính đến điều

kiện dòng chảy đầu tiên và sau đó ngoại quan và các tính năng lực ly tâm được

xem xét trong FEA. Sau khi hoàn tất cài đặt, chạy mô phỏng FEA và hình sẽ hiển

thị các kết quả bền của chong chóng.

Hình 15 Xác định giới hạn sức bền trên chong chóng

Trong hình, các khu vực gần trung tâm đều có áp lực cao hơn, và các khu vực này

cần phải được xem xét một cách cẩn trọng để xác nhận rằng các chong chóng là đủ

mạnh khi nó quay. Đồ thị FOS có thể dễ dàng hiển thị các thành phần an toàn. Nếu

FOS là không ít hơn 1.5, nó có nghĩa là các chong chóng là đủ mạnh. Hình cho

thấy các FOS của chân vịt. Trong hình, FOS tối thiểu là 1,5 có nghĩa là tất cả các

giá trị của FOS không ít hơn 1,5, do đó kết luận có thể rút ra rằng chong chóng này

với vật liệu hợp kim nhôm titan là đủ mạnh. Có hai phương pháp chính để thay đổi

sức mạnh trong thiết kế cánh quạt: Một là thay đổi vật liệu, hai là thay đổi hình

dạng của các thiết kế cánh quạt. Từ hình, các liên kết của củ và cánh chong chóng

có những lực căng nhất định và có thể bị phá vỡ với xác suất cao. Một thiết kế củ

tốt có thể làm giảm ứng suất vào các kết nối, chẳng hạn như thêm nhiều vật liệu

hơn vào các kết nối. Lượn góc có thể được thêm vào các phần của cánh để tăng sức

mạnh. Hình hiển thị một phần lượn góc ở một chân của một cánh chân vịt. Hình là

phân bố ứng suất của các cánh quạt cải tiến với góc lượn.

Hình 16 Thay đổi vật liệu cho phù hợp với yêu cầu sức bền

CHƯƠNG IV CHẾ TẠO CHONG CHÓNG

Nhìn chung, có ba loại phương pháp sản xuất chong chóng : Đúc, sử dụng máy

CNC và tạo mẫu nhanh . Hai phương pháp đầu tiên đã có truyền thống nhiều năm

kể từ khi tàu đầu tiên được xây dựng. Sau đó các mẫu nhanh đã được áp dụng để

kiểm tra khả năng của chân vịt trong môi trường thực tế. Các kỹ sư và khách hàng

có nhiều lợi thế từ phương pháp này. Trong dung sai cho phép so với các phương

pháp thông thường, phương pháp này đã giúp tiết liệm chi phí sản xuất và giảm

thời gian chế tạo chong chóng.

4.1. Quy trình truyền thống

Đúc là một cách phổ biến để tạo ra một nguyên mẫu chong chóng cũng như một

chong chóng thực sự. Các vật liệu thông thường bằng kim loại được biến thành

dạng lỏng trước khi được đặt trong một khuôn mà thiết kế như hình dạng mong

muốn, sau đó chờ đợi một vài giờ cho hỗn hợp này kiên cố. Để có được những

chong chóng ra, khuôn thường là bị hỏng hoặc bị biến dạng. Quá trình này được

thể hiện trong biểu đồ dưới đây.

Hình 17 Quy trình truyền thống

Như thể hiện trong sơ đồ, để hoàn tất quá trình này một cách hoàn hảo, các nhà sản

phải là những người kinh nghiệm. Sản xuất các chong chóng đúng hay không phụ

thuộc rất nhiều vào độ chính xác cao mà các nhà khai thác có thể làm trong các

bước xây dựng khuôn. Bất kỳ lỗi như lựa chọn vật liệu sai cho khuôn, xô lệch

trong làm hình thành khuôn sẽ dẫn đến những sai lầm rất lớn ở phần kết thúc thậm

chí một sản phẩm bị hỏng. Hơn nữa, phương pháp này mất nhiều thời gian trong

Tạo khuôn

(vật liệu chính

tạo khuôn là

cát)

Vật liệu

được đổ

vào khuôn

dưới dạng

lỏng

Chờ cho

vật liệu

ổn định

và kết

dính

Lấy

chong

chóng ra

khỏi

khuôn

Sử dụng

máy làm

sạch bề mặt

chong

chóng

rót kim loại từ rắn đến dạng lỏng và sau đó chờ đợi cho nó trở lại hình dạng ban

đầu. Đây là một quá trình tốn kém và lãng phí cho các nhà quản lý dự án.

Do sự bất tiện của đúc, CNC được sử dụng trong một số trường hợp để sản xuất

các chong chóng. Trong phương pháp này, các thông tin về các sản phẩm như số

cánh, độ dày của cánh, củ, dung sai sẽ được chuyển từ máy tính vào máy CNC

trong các tập tin CAD. Máy sẽ tải các tập tin đầu vào để sản xuất các mẫu thiết kế

chính xác, không yêu cầu hoàn thành sản phẩm một lần nữa sau khi di chuyển ra

khỏi máy. Tuy nhiên, điều này chỉ phù hợp với các kích thước hình chong chóng

vừa và nhỏ, cho những chong chóng lớn hơn có thể mất vài tuần để hoàn thành.

Ngoài ra, nó lãng phí vật liệu nhiều hơn các phương pháp trước đó và các vật liệu

chưa sử dụng không thể tái chế hoặc tái sử dụng nên điều này được coi là một vấn

đề tài chính và môi trường đối với bất kỳ công ty. Dường như là giải pháp này

cũng không đáp ứng sự phát triển của thời đại mới khi nhiều ý kiến cho rằng tốc độ

cao là một yếu tố rất quan trọng. Đây chính là yêu cầu thực tế dẫn đến sự ra đời

của mẫu nhanh trong ngành công nghiệp này.

4.2. Tạo mẫu nhanh

Công nghệ này đã được giới thiệu vào cuối năm 1980 và nhanh chóng trở thành sự

lựa chọn ưa thích của nhiều doanh nghiệp không chỉ có các công ty đóng tàu mà

còn các công ty cơ khí và xây dựng. Tạo mẫu nhanh đóng một vai trò rất quan

trọng trong việc giảm thời gian sản xuất và nâng cao chất lượng các mô hình thử

nghiệm cuối cùng. Nó cho phép xây dựng các mô hình vật lý hay nguyên mẫu từ

dữ liệu CAD 3D. Có rất nhiều loại của tạo mẫu nhanh như: in ấn 3D, chọn lọc

thiêu kết laser (SLS), stereolithography (SLA) v.v. Mỗi loại công nghệ tạo mẫu đòi

hỏi vật liệu và kỹ thuật riêng để chế tạo các nguyên mẫu nên việc lựa chọn công

nghệ phụ thuộc vào mục đích cụ thể cũng như các ngành công nghiệp cụ thể. Do

môi trường làm việc đặc biệt xung quanh bởi nước tất cả các cánh chong chóng,

nguyên mẫu cho chong chóng cần vật liệu chịu được áp lực cao. STL là một trong

những giải pháp đáp ứng cho yêu cầu này. STL là một phương pháp sử dụng tia

laser mạnh mẽ để tạo các đối tượng 3D bằng các vật liệu như kim loại, thủy tinh,

nhựa, gốm sứ, vv Các đối tượng được sản xuất bởi các lớp, các lớp tiếp theo sẽ bổ

sung ở trên người cuối cùng cho đến khi các mô hình mong muốn hoàn thành.

Phương pháp này được áp dụng cho nhiều loại vật liệu, ngay cả vật liệu như bột

thép. Độ dày của lớp là rất nhỏ 10-3 để 4,10-2, điều này đảm bảo tính chính xác

cao cho mô hình chong chóng và độ nhẵn cho bề mặt của cánh chong chóng. Công

nghệ này đáp ứng các yêu cầu chất lượng và tài chính. Chỉ mất 650 $ cho mỗi sản

phẩm và 4 ngày để hoàn thành nó trong khi đó họ phải tiêu tốn hơn 1300 $ cho mỗi

sản phẩm sử dụng công nghệ khác và chờ khoảng một tháng để hoàn thành sản

phẩm với phương pháp truyền thống. Các ví dụ được liệt kê dưới đây bằng cách sử

dụng FDM 2000 để làm mẫu thử nhanh.

Hình 18 FMD 2000

Các dữ liệu 3D được chuyển đổi sang file .STL trước khi được đưa vào bởi FMD

năm 2000. Máy này sẽ tính toán khối lượng của chân vịt và ước tính thời gian chế

tạo cho các kỹ sư .

Các biểu đồ cho thấy các bước sản xuất rõ ràng hơn

Hình 19 Quy trình tạo mẫu thử nhanh

Mở .SML file Chọn vật liệu HÌnh thành dạng trong

Quickslice

Tạo chiều dày các miếng(chiều dày: từ

2.10-3 tới 3.10-1) Tạo các thiết bị hỗ trợ

Lựa chọn dụng cụ chế tạo

Tạo nền dưới dạng.SML file

Chuyển tới FDM 2000 Kiểm tra vật liệu trên

máy

Chuyển.SML file sang máy để sản xuất sản

phẩm

Hình 20 Mẫu thử

4.3. Tương lai và phát triển

Dựa trên sự cải thiện trong những năm gần đây , việc thiết kế và chế tạo của chân

vịt đã thấy một loạt các thay đổi . Những thay đổi này tiết kiệm được nhiều thời

gian không chỉ cho các kỹ sư mà còn cho các nhà sản xuất bởi vì bây giờ , họ có

thể giảm thời gian thiết kế lại cũng như các lỗi trong thiết kế cũng như sản xuất .

Trong tương lai, công nghệ mới như CAD , CAM, mẫu nhanh sẽ đóng một vai trò

rất quan trọng trong sản xuất chong chóng. Họ là nền tảng cho việc tạo ra các mô

hình mới với chức năng tối ưu hóa và các tính năng được mô phỏng các ngành

công nghiệp đóng tàu

Hình 1 Cấu tạo chung của chong chóng .................................................................... 5

Hình 2 Đường kính chong chóng lý thuyết và thực tế ............................................... 6

Hình 3 Củ chong chóng ............................................................................................. 7

Hình 4 Cánh chong chóng .......................................................................................... 8

Hình 5 Chong chóng bước không đổi ......................................................................10

Hình 6 Chong chong có bước thay đổi ....................................................................11

Hình 7 Chong chóng dạng ống ................................................................................12

Hình 8 Chong chóng Rudder ...................................................................................13

Hình 9 Sơ đồ khối quá trình sản xuất chong chóng .................................................15

Hình 10 Các thông số của chong chóng ..................................................................20

Hình 11 Dựng hình chngs chóng trong môi trường tĩnh .........................................21

Hình 12 Mô phỏng xác định áp lực trên cánh chong chóng ....................................24

Hình 13 Mô phỏng áp lực chong chóng trường hợp 2 .............................................25

Hình 14 Xác định sức bền của chong chóng............................................................27

Hình 15 Xác định giới hạn sức bền trên chong chóng .............................................28

Hình 16 Thay đổi vật liệu cho phù hợp với yêu cầu sức bền ..................................29

Hình 17 Quy trình truyền thống ...............................................................................30

Hình 18 FMD 2000 ..................................................................................................33

Hình 19 Quy trình tạo mẫu thử nhanh .....................................................................34

Hình 20 Mẫu thử ......................................................................................................35

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Klaas van Dokkum, Ship Knowledge, DOKMAR, Netherlands, 2003.P244~

[2] John Carlton. Marine Propellers and Propulsion, Elsevier Ltd, Oxford,

2007.pp.13-22

[3] D Frechou, L Mees, D Lebrun, et al., PIV operations in Hydrodynamic

Facilities. AMT’09 Conference, Nantes, pp. 41–42, 2009.

[4] J Bosschers, G Vaz, A R Starke, et al., Computational Analysis of Propeller

Sheet Cavitation and Propeller Ship Interaction.R.I.N.A.Marine CFD

conference, Southampton, pp. 55–56, 2008.

[5] A Koop, H Hoeijmakers, Numerical Simulation of Unsteady Three-

dimensional Sheet Cavitation. 7th Int. Conf. on Cavitation, CAV2009, Ann

Arbor, Michigan, USA, pp. 26–29, 2009.

[6] M Gaafary, H El-Kilani, M Moustafa, Optimum design of B-series marine

propellers, Alexandria Eng. vol. 50, no. 1, pp. 13–18, 2011.

[7] G Kuiper, New developments and propeller design, J. Hydrodyn., Ser. B 22,

no. 5, pp. 1368–1381, 2010.

[8] Anderson, J.D., Computational fluid dynamics: an introduction, Berlin, 2009.

[9] Nicholson, D. W., Finite Element Analysis: Thermomechanics of Solids, Boca

Raton, 2008.

[10] Lee, S., Ice Controllable pitch propeller-Strength Check based on IACS Polar

Class Rule, Texas, USA, 2008.

[11] Burtner, E., 1953, “ A relationship of preliminary Propeller Diameter”.

Journal of the American Society of Naval Engineers Inc. Vol.65, No.3.

[12] XueYin Wu, 2010, “ A rapid development process for marine propellers

through design, simulation and prototyping”.

[13] Kerwin, J.E., 2001, “ Hydrofoils and propellers”, Massachusetts Institute of

Technology.

[14] Erickson, L.L., 1990, “Panel Methods- An Introduction” NACA Technical

Paper 2995, California.

[15] Muckle. W., 1941, "Stresses in Propeller Blades", The Shipbuilder and marine

Engine Builder, Vol. 47, No. 388, pp.336·341.

[16] Morgan, W.B., 1954, "An Apimate Method ofObtaining Stresses in a

Propeller Blade". David Taylor Model proxBasin, Report No. 919, Washington

D.C., pp.18.

[17] Ghose, J. P., Gokarn, R. P., 2004, "Basic Ship propulsion", New Delhi.

[18] D'Epagnier, P.K., Chung, II., Stanway, J.M., Kimball, \V.R., 2007, "An Open

Source Parametric Propeller Design Tool", Cambridge.

[19] Farin, Gerald E., 1993, "Curves and surfaces for computer aided geometric

design: a practical guide", Boston, Toronto.

[20]Lombard, M" 2009, "SolidWorks 2009 bible", Indiana

[21] Richard L. Van /lorn, 1971, "Validation orSimulation Results" Carnegie

Mellon University

[22] Paul DeGarmo, J. l'emple Black, Ronald A. Kohser, 1988, "Materials and

processes in manufacturing" New York

[23] Ali Kamrani, Emad Abouel Nasr, 2006, "Rapid prototyping: theory and

practice".

New York

[24] "StrataSys FOM 2000 Specifications."

http://tn<lclabs.ucsd.edulalex/rapidprototyping.html. Accessed IOAUG2009