54 Cácvậntốc v c có thể nhỏ hơnhoặclớnhơnvậntốcvnếunh trongvùngvậntốc v 1 <v< v 2 nơimàph ơngtrìnhkhôngchocácnghiệmcóýnghĩavậtlý, điều đó chứng tỏ trongvùngtớihạnđã chocáctiên đề vậtlýdùng để chứngminhkhông đúngvới /F K đã cho. A.M.Basin đã tínhcácvậntốc v 1 , v 2 theo /F K cáckếtquả tínhtoán đ ợcnêu trên hình 4.8, khi b nghĩa là chuyển động trong kênh cạn v 1 v 2 gH Hình 4.8. Các trị số Fr H1 = tb1 gHv và Fr H2 = tb2 gHv phụ thuộc vào /F K . 55 Ch ơng5 Lựccảnkhitàuchuyển độngtrênsóngbiển nh h ởng của sóng biển tới lực cản và vận tốc của tàu Vậntốckhichuyển độngtrênsóngphụ thuộcvàosựthay đổilựccảnchuyển động và làm giảm hiệu suất của chong chóng cũng nh khả năng điều động tàu. Lựccảnchuyển độngcủatàuphụ thuộc đồngthờivàosóngbiểnvàchòngchành củatàu.Sựthay đổimặt ớtdotàuchòngchànhvàsóngbiểnlàmxuấthiệnhiện t ợng Sơleming. Sự thay đổilựccảnchủ yếusinhrabởiảnh h ởng đồngthờicủasóngbiểnvà chòng chành tới dòng bao thân tàu. Việcnghiêncứukhảosátcáctínhchấtcủalựccảnbổsungkhitàuchạytrênsóng biểnphảidựavàosốliệutrongcácđiềukiệnchuyển độngcủamôhìnhtàutrongbể thử trên sóng tuyến tính. Lực cản bổ xung khi tàu chạy trên sóng: R AW = R - R TB Trong đó: R TB -lựccảncủatàukhichuyển độngtrên n ớcyênlặngvà đ ợcsinhrabởicác nguyên nhân cơ bản. Khi bỏ qua sự thay đổi của lực cản nhớt R AW có thể đ ợcviết d ới dạng: R AW = R AW1 + R AW2 + R AW3 Trong đó: R AW1 - gọi là lực cản chòng chành. Khitàuchòngchànhdẫnđếnviệcphânbốlạiápsuấtdọcthântàulàmxuấthiện thànhphầnlựccảnbổxungdotàuchòngchành R AW1 sovớilựccảncủatàukhông chòng chành và chuyển động trên n ớc yên lặng. R AW2 - gọi là lực cản nhiễu xạ. Nếuchotàukhôngchòngchànhtrênsóngthì khi đó tàu đ ợccoilàmộttr ớng ngạivật,khicácsóngbiểntácdụnglênthântàu,thì chúngbịphảnxạlạimộtphần, quá trình đó gọilàsựnhiễuxạcủacácsóngvàsinhramộtthànhphầnlựccảnbổxung R AW2 . R AW3 - gọi là lực cản t ơng tác. Hệ thốngsóngsinhrabởitàudao động t ơngtácvớisóngtiến đã bị quá trình nhiễuxạ biến thể, sinh ra thành phần lực cản bổ sung R AW3 . Côngthức R AW đúngngaycảkhitàuchạytrênsóngphituyến,tuynhiênvaitrò của từng số hạng trên sóng tuyến tính và phi tuyến là khác nhau. Cácthôngsốảnh h ởng đếnthànhphầnlựccảnbổxungkhitàuchạytrênsóng biểnlà:tỉsố/L;2z B / (trong đó z B là biên độ củasóng),gócchạytàu B (góctạobởi h ớngvậntốctàuvà h ớngtruyềnsóng).Khitàuchuyển độngtrênsóngtiến B = 180 o và chạy trên sóng theo thì B = 0 o . Để sosánhkhả năngdi độngcủatàutrênsóngcầnphảisửdụnglựccảnbổxung đơnvị R AW /D=f(Fr, /L,2z B /, B )hoặchệsốlựccảnbổxungkhôngthứ nguyên AW = R AW /gz B 2 B 2 L -1 . 56 Cáckếtquả thí nghiệmchothấyrằng:KhiFr=const,chiềucao t ơng đốicủa sóng2z B / =constthì lựccảnbổxungkhitàuchạytrênsóngtiếncóđiểmcựcđạinằm trongvùng chiều dài sóng gần bằng chiều dài tàu (L) Càng tăng số Fr thì R AW càng tăng. Khitàuchạyxuôisóng(chạytrênsóngtheo)nếuv/c<1; B =0thì lựccảnthay đổi không đáng kể, nhất là khi tỉ số /L lớn. Khiv/c>1sóngdichuyểnchậmhơntàuvàchuyển độnggiốngnh tr ờnghợp ng ợc sóng. Sự thay đổilựccảnkhitàuchạychéosóngrấtphứctạp,tuynhiên R AW lớnnhất khôngphảilúcnàocũng ứngvớitr ờnghợpchạyng ợcsóngvàđôikhi /L<1vẫn có thể phát hiện ở góc B 120 130 o . L ợngtổnthấttốcđộ khitàuchạyng ợcsóngkhôngnhữngphụ thuộcvào R AW mà còn thành phần lực cản của không khí, vậy buộc tàu phải hạ thấp tốc độ. Đốivớitàuchuyển độngng ợcsóngvàng ợcgió là bấtlợinhất.Khixảyranguy hiểm do n ớc hắt lên boong hoặc Sơleming thì bắt buộc phải hạ thấp tốc độ của tàu. 57 Ch ơng6 Xácđịnhlựccảnchuyển độngcủatàu bằngph ơngphápthựcnghiệm Các ph ơng phápxác định lực cản chuyển động của tàu có thể là: - bằng ph ơng pháp lý thuyết. - bằng ph ơng pháp thực nghiệm. Ph ơngphápthựcnghiệmlàdựatrênviệcthử mô hìnhtàuvàtàuthực, đ ợc áp dụngrộngrãitrongcáccôngtrìnhnghiêncứukhoahọc,trongquá trìnhxâydựnghình dángchonhữngcontàu đ ợcthiếtkếmới,cũngnh đánhgiá tínhdi độngcủanhững con tàu đã đ ợc đóng mới. Có haiph ơngphápnghiêncứulựccảnbằngthựcnghiệm đó là thử mô hình tàu và tàu thực. Thử mô hìnhtàuchophépsosánhmộtcách đángtincậyhiệuquả củacácph ơng án khác nhau trong quá trình thiết kế tàu. Đốivớicác n ớccóngành đóngtàupháttriểnthì tàu đ ợcthiếtkếvàđóngmới phải qua giai đoạn thử mô hình để lập dự án thiết kế tối u. Việclậpmôhìnhvềtínhdi độngvàcáctínhnăng đibiểnkhácphảiphù hợpvới cácyêucầucủalýthuyết đồngdạng độnglựchọc.Lýthuyết đồngdạnglàcơsởđể xây dựng các ph ơng pháp tính chuyển kết quả thử mô hình sang tàu thực. Khinghiêncứulựccảnbằngthí nghiệmta ápdụnghainguyêntắccơbảnđể lập mô hình, đó là: Nguyêntắcthứ nhất:Lậpcácmôhìnhchuyển độngphẳngtrong n ớcyênlặng đ ợc thực hiện trong các bể thử hoặc trong cácvùng n ớc hở có trang bị đặc biệt. Nguyêntắcthứ hai:Lậpcácmôhìnhchuyển độngnghịch đảo,nghĩalàchodòng baolấymôhình đứngyên.Nguyêntắcnày đ ợc ápdụngtrongcácốngkhíđộngvà ốngxâm thực. Khivậtthể chuyển động đều(khôngcógiatốc)thì các đặctr ngcủadòngbaotàu khôngphụ thuộcthờigian,nghĩalàsốShkhông ảnh h ởngtớicáchệsốcủalựccản thuỷđộng,trongtr ờnghợpnàyđểđảmbảotính đồngdạng độnghọccủamôhìnhvà tàu thực chỉ cần các trị số Fr và Re. H M H HH M MM H H M M L L k LvLv gL v gL v Để thoả mãn điềukiệntrênthì phảithử mô hìnhtrongchấtlỏngcóhệsốnhớt khácvới độ nhớt của chất lỏng H nơi mà tàu thực chuyển động: M = H k 1,5 (6.1.1) 58 Khihệsốkkhônglớn,khôngthể chọn đ ợcchấtlỏngthíchhợpđể thử mô hình. Vì vậykhithử mô hìnhtàutính đồngdạng độnghọccủacácdòngchảykhông đ ợc đảmbảođầy đủ nênkhitínhchuyểnkếtquả từ thử mô hìnhsangtàuthựcsẽgặpkhó khăn. Để tránhnhữngkhó khăn đó cầnphảisửdụngcáchlậpmôhìnhtừngphần,bằng cách thoả mãn một trong các điều kiện đồng dạng. *Lập mô hình từng phần theo số Re: Từ điều kiện cần thoả mãn Re M = Re H thì vận tốc chuyển động của mô hình sẽ là: v M = v H (L H /L M )( M / H ) (6.1.2) Theo(6.1.2)vậntốcmôhình v M trongchấtlỏngcócùng độ nhớtmàtàuthực chuyển động ở đó sẽ lớn hơn 1/k lần so vớivận tốc của tàu thực. Dựavào R xH = R xM ( H v H 2 / M v M 2 )(1/k 2 )thì lựccảnnhớtcủamôhìnhvàtàuthựcsẽ bằng nhau. Dovậykhithử mô hìnhtàuth ờngkhông đảmbảo đ ợcsựbằngnhaucủacácsố Re,nghĩalàkhông đảmbảo đ ợcsựđồngdạngcủacácxoáy,cáclựcthuỷđộngtạo nên bởi độ nhớt của chất lỏng. *Lập mô hình từng phần theo số Fr. Từ điều kiện cần thoả mãn Fr M = Fr H thì vận tốc chuyển động của mô hình sẽ là: v M = v H k (6.1.3) Nh vậydựavào R xH = R xM ( H v H 2 / M v M 2 )(1/k 2 )thì khimôhìnhchuyển độngtrong chất lỏng có cùng khối l ợng riêng với tàu thực: R xM = R xH k 3 Mục đíchcủaviệcthử mô hìnhlànhằm đánhgiá tínhhànhhảivàchọnnhững đ ờng hình dáng (tuyến hình) tốt nhất cho tàu. Ph ơngphápphổ biếnnhấtlàph ơngphápthử kéomôhìnhtrongbểthử.Trong quá trìnhthử có thểđo đ ợclựckéoR t ơng ứngvớivậntốcchuyển độngcủamôhình v M . Bể thử đ ợclàmbằngvậtliệubêtônghoặckimloạichứa n ớcngọtvàcómặt thoáng hở. Các bể thử th ờng đ ợc chia thành hai dạng chính. -Loạibểcóxetựhànhchạytrên đ ờngray đặtdọctheobểdùng để kéomôhình chuyển động.Bểcótrangbịcácthiếtbịđođặcbiệt.Hiệnnayviệc đo đạcsốliệukhi thử cũngnh l utrữ,xửlýcácsốliệuvàvẽđồ thị, cóthể tựđộnghoá hoàntoànnhờ máy tính điện tử. -Loạibểkiểutrọnglực-Bểthử kiểunàythì mô hình đ ợckéobằngdâynhờ vật rơitựdo. mộtsốbểkiểutrọnglựccũngcótrangbịxekéochạytrên đ ờngray, nh ngkhôngphảikéomôhìnhmàkéocácthiếtbịđođặttrên đó.Ngoàiracũngcó các bể thử mà mô hình đ ợc kéo bằng tời quấn dây. 59 Hình 6.1. Mặt cắt ngang bể thử Carđerok (Mỹ). 1.Mặt cắt ngang bể thử n ớc sâu 2.Mặt cắt ngang bể thử tốc độ 3. Hệ thống cấp năng l ợng cho xe thử. Dokhôngthoả mãn đ ợc đầy đủ cácchuẩn đồngdạngcơbảnvìvậycầnphảisử dụng cách lập mô hình từng phần. Khilậpsơđồ tínhchuyểnphảixemcầnphảilậpmôhìnhtheotiêuchuẩn đồng dạngnàovàthànhphầnlựcthuỷđộngnàophụ thuộcvàotiêuchuẩn đó.Cáchệsố khôngthứ nguyêncủacácthànhphầnlựccảnđó củamôhìnhvàtàuthựcphảibằng nhau.còncácthànhphầnlựccảnkhông đ ợclậpmôhìnhcầnphảilợidụngmộtsốgiả thiếtcócơsởvậtlýnàođó hoặcph ơngpháplýluận để có thể tínhriêngchúng ở trên mô hình hoặc để tính cho tàu thực. Bìnhth ờngtrongquá trìnhthử kéomôhìnhtrongbểthử cácsốFrcủamôhình và tàuthựcphảibằngnhauFr M =Fr H .Lựccảnnhớtkhông đ ợclậpmôhìnhvàđể tách đ ợc nó phải lợi dụng giả thiết về sự độc lập của các thành phần lực cản. Để tính lực cản nhớt ta có thể sử dụng hai ph ơng pháp cơ bản sau đây: -Ph ơngphápthứ nhất:Dựavàoviệcphânchialựccảnnhớtracácthànhphần, mà mỗithànhphầnphảixácđịnhbằngnguyêntắctínhchuyểnriêng.Ph ơngphápnày do Froude đề x ớng. -Ph ơng pháp thứ hai: Tính chuyển tổng hợp lực cản nhớt. Bâygiờ taxétsơđồ và tínhchuyểntheoph ơngphápthứ nhất.Phầnchínhcủalực cảnnhớt đ ợcxemnh là lựccảnmasátcủatấm t ơng đ ơng. Đốivớimôhìnhlàmặt trơnnhẵnthuỷđộng,cònđốivớitàuthựclàmặtnhámvớigiả thiếtdòngbaotàuthực và mô hìnhlàdòngchảyrối. Để tínhlựccảnmasáttadùngtấmrối t ơng đ ơng.Tiếp theogiả thiếtrằnghiệu C V - C Fo là không đổi,khôngphụ thuộcvàoRevàFrcủatàu thựcvà mô hình. Tagộp R V - R Fo củatấm t ơng đ ơngvớilựccảnsóng R W thànhmộttênchunglà lực cản d R R R R = R- R Fo = R V - R Fo + R W Vậy hệ số lực cản d là: 60 C R = 2( R - R Fo )/v 2 (6.2.1) Khi Fr M = Fr H thì C RM = C RH (6.2.2) Dựavào công thức (6.2.2) ta thực hiện đ ợc phép chuyển. Từ R WM /D M = R WH /D H do sự bằng nhau của Fr M = Fr H nên ta có R RM /D M = R RH /D H (6.2.3) Nếukhông đểýđếnsựthay đổichiềuchìmtàukhichuyển độngtừ n ớcngọtsang n ớc mặn thì điều kiện (6.2.3) có thể viết d ới dạng sau: R RH = R RM ( H / M )(1/k 3 ) (6.2.4) KhiFr M =Fr H và v M = v H k 3 thì lựccảncủa n ớc đốivớichuyển độngcủatàu đ ợc xác định bằng công thức sau: R H = (R M - R FoM )( H / M )(1/K 3 ) + R FoH (6.2.5) Theo hệ số lực cản của mô hình và tàu thực ta có: C M = 2R M / M v M 2 M và C H = 2R H / H v H 2 H (6.2.6) Để xác địnhhệsốcảntoànbộcủa n ớc đốivớichuyển độngcủatàutacộnghệsố lựccản d C RH vớicáchệsốcảnsau:hệsốcảnmasátcủatấm t ơng đ ơng C FoH t ơng ứngvớitàu,hệsốgiatăngdo độ nhámvỏbaotàu C A và nếumôhình đ ợcthử không có phần nhô thì cộng cả hệ số cản xét tới phần nhô C AP . Do đó, hệ số lực cản của tàu thực khi v H = v M k/1 đ ợc tính theo công thức sau: C H = C M - C FoM + C FoH + C A + C AP (6.2.7) và lực cản chuyển động của tàu là: R H = C H H v H 2 H /2 + R AA (6.2.8) Lựccảnkhôngkhí R AA tínhtheocôngthức R AA = C AA A v A 2 F /2. Đốivới n ớcNga ng ời ta lấy nhiệt độ của n ớc 4 o Cvà = 1,57.10 -6 m 2 /s. Hệ số giatăngdo độ nhámvỏbao đ ợcxácđịnhtheokếtquả thử mô hình,nh sau: Chiều dài tàu L, m Hệ số C A 50 150 (0,4 0,3).10 -3 150 210 0,2.10 -3 210 250 0,1.10 -3 250 300 0 300 350 -0,1.10 -3 350 400 -0,2.10 -3 Hệ số cản của phần nhô đ ợcxác định nh sau: Đốivới tàu vận tải một chong chóng C AP = (0,05 0,15).10 -3 Đốivới tàu vận tải hai chong chóng C AP = (0,4 0,6).10 -3 . 61 Ch ơng7 Cácph ơngphápgầnđúng để tínhlựccảncủa n ớc đốivớichuyển độngcủatàu Việcxácđịnhlựccảnbằngcáchtínhchuyểntừcácsốliệuthử mô hìnhchỉ có thể thựchiện đ ợcnếunh có bảnvẽtuyếnhình.Từtr ớctớinayng ờita đãápdụng rộngrãicácph ơngpháptínhgầnđúnglựccảnphù hợpchotừngkiểutàuvàđạt đ ợc độ chính xác t ơng đối cao. Tấtcảcácph ơngphápgầnđúng đều đ ợcdựavàocácsốliệuthí nghiệmmô hìnhtrongcácbểthử.Khihìnhdángcủacontàucầntínhlựccảntrùngvớihìnhdáng củamôhìnhthì cácph ơngpháptínhgầnđúngcoilàđủ chínhxác. Để xâydựngcác đồ thị phụcvụchoviệctínhtoánlựccảnítkhing ờitasửdụngcácsốliệuthử tàu thực vì cácsốliệu đó th ờngkhôngcóhệthốngvàtrongnhiềutr ờng hợp cũng không đ ợc chínhxác. Nhữngph ơngpháp đạtkếtquả caonhấtlànhữngph ơngpháp đ ợcxâydựng theocácđợtthử hàngloạtcóhệthốngphù hợpvớicácchếđộ củadòngbaothântàu thựcvà mô hình. Để chế tạomộtloạtmôhìnhmàcácthôngsốkíchth ớchìnhdángcủanó đ ợc thay đổi có hệ thống, đ ợc phân thành hai bài toán sau: -Bàitoánthứ nhất:Chế tạomộtloạtmôhình,màcácyếutốchínhcủatuyếnhình thay đổitrongmộtgiớihạnrộng. Đôikhing ờitadùngkếtquả cuốicùngtrongquá trìnhthử mộtvàiloạtkhôngcóhệthống để lập đồ thị hoặccáccôngthứctínhtoán. Đôikhicácđồ thị nàychophép đánhgiá đ ợckháchquanlựccảncủatàu,nh nglại khôngtiệnlợiđể đ aracáckhuyếnnghịđể thay đổihìnhdángcủatàu.Cácph ơng pháp này là các đồ thị hoặc công thức tính của , -Bàitoánthứ hai:Khichế tạomôhìnhthử ng ờita đề cậptớicácsốliệu,mà ng ờichế tạokhôngnhữngdựavàođóđể tínhlựccản,màcònđánhgiá đ ợc ảnh h ởngcủasựthay đổicủatuyếnhìnhtớilựccảnđó,cũngnh để sử dụngcáctuyến hìnhtối ucóhìnhdángthântàutốtnhất.Việcthiếtkếvàchế tạoloạtmôhình đó là nhữngcôngviệchếtsứcquantrọng.Khi đóngmớimộtloạtmôhìnhng ờitachỉ quan tâmtớimộtvàicácthôngsốdễthay đổicóhệthống,màcácảnh h ởngcủachúngcần đ ợcnghiêncứu,vàcácđặctínhcònlạisẽkhôngcầnđếnvìcoichúng ảnh h ởng không đáng kể tới lực cản. Cácph ơngphápgầnđúngdùng để tínhlựccảncóthể phânthànhbanhómsau đây: -Tính lực cản toàn bộ -Tính lực cản d -Tính chuyển lực cản từ tàu mẫu. *Cácph ơngpháptínhlựccảncủanhómthứ nhấtcơbảnítchínhxác,vìkhixây dựngmôhìnhthử khóđểýđến ảnh h ởng đồngthờicủacácsốRevàFr đốivớilực 62 cảnkhicácsốđó thay đổitronggiớihạnrộng. Đasốcácph ơngphápcủanhómnày đềuxâydựngtheodạngtínhcôngsuấtkéocủatàu,mànóliênquantớilựccảnbằng côngthức: P E = R x .v.Nguờitachorằng C R =f(Fr) điềunàymanglạisaisóttrongtính toán. *Cácph ơngphápcủanhómthứ haicóđộ chínhxáctínhtoáncaohơn.Việctính lực cản ma sát, ảnh h ởng của độ nhám, phần nhô đ ợc coi là chính xác. *Cácph ơngphápcủanhómthứ balàtínhchuyểnlựccảnvàcôngsuấtkéocủa tàu theo số liệu của tàu mẫu, tiện sử dụng trong thiết kế ban đầu. Khixâydựngcácph ơngphápgầnđúngtínhlựccản d ,cũngnh khitính chuyểnkếtquả thử mô hình,ng ờitagiả thiếtrằng:hệsốlựccản d củacáctàuđồng dạng hình học đều bằng nhau. Khi các trị số Fr bằng nhau: C RH = C RM khi Fr H = Fr M . Cácph ơngpháp đ ợccoilàgầnđúng,bởivìtàukhônghoàntoàn đồngdạng hình họcvớimôhình,màcácsốliệucủanólại đ ợclâylàmcơsởcủaph ơngpháp.Nh vậy chỉ xác định đ ợc sự phù hợp chỉ theo vài thông số chính. C R = f(Fr) hoặc R R /D = f(Fr) Trong đó C R = (R R /D)(2/Fr 2 )(V/L) (7.2.1) Cáchệsốlựccản d củatàutìmtrựctiếptheocácđồ thị tínhtoánhoặccôngthức tính (6.2.1) Nếuchọn đúngph ơngpháptínhtoántacóthểđạt đ ợc độ chínhxáccaonhấtkhi xác định lực cản d . Ng ờitakhôngcầnđếncácđồ thị hoặccáccôngthứchồiquy để xác địnhlựccản toànbộhoặclựccản d nếucócácsốliệu đảmbảovềlựccảngầnvớihìnhdạngcủa tàumẫu.Tuynhiênkhôngphảilúcnàocũngchọn đ ợchìnhdạngvàkíchth ớctàu mẫu sátvới tàu thiết kế. *Ph ơng pháp hải quân. Việctínhchuyểncôngsuấtkéotheoph ơngpháphệsốhảiquânlàđơngiảnnhất. Bảnchấtcủaph ơngphápnàylàdựavàosựbằngnhaucủahaihệsố C E củatàu đ ợc thiết kế và tàu mẫu. Khi các số Fr của chúng bằng nhau, nghĩa là: C E = C Emẫu khi Fr = Fr mẫu (7.3.1) Giả thiếtnàycàng đúngkhicácyếutốcủatuyếnhìnhcủahaitàu,cũngnh các kích th ớc của chúng càng gần nhau. Xét đếncôngthức P E = v s 3 D 2/3 /C E và giả thiếttrêntacócôngthứctínhcôngsuất kéo của tàu: P E = P Emẫu (v s /v smẫu ) 3 (D/D mẫu ) 2/3 (7.3.2) Với điều kiện v s = v smẫu mẫu LL/ (L/L mẫu ) 2/3 = (D/D mẫu ) 1/2 Thì công suất kéo sẽ có dạng: P E = P Emẫu (D/D mẫu ) 7/6 (7.3.3) 63 *Tính chuyển lực cản d từ các số liệu của tàu mẫu. Tínhchuyển R R từ cácsốliệucủatàumẫutrongnhiềutr ờnghợpchokếtquả cao hơn các ph ơng pháp dùng đồ thị. Côngthức(7.2.1)vẫncóthể đ ợc ápdụng để tínhchuyểnlựccản d đơnvịcho ph ơng pháp này nếu Fr = Fr mẫu . Giả thiếtrằng:VớiFr đã chothì C R là hàmcủacácthôngsố i đặctr ngchohình dáng của thân tàu: C R ( 1 , 2 , , i ) (7.3.4) Khixétảnh h ởngcủasựbiếnthiên i củacácthôngsốđó có thể sử dụngcông thứcTaylor cho hàm nhiều biến. Ví dụ: Nếu biểu thức gồm hai thông số thì: 2 2 2 2 R 2 21 21 R 2 2 1 2 1 R 2 2 2 R 1 1 R R CC 2 C 2 1 CC CC Rmẫu (7.3.5) Chocác l ợngbiếnthiêncủatuyếnhìnhlàbévàbỏquacácsốhạngchứa i có bậc cao hơn một và các tích của chúng ta có công thức chung: C R = C Rmẫu + i i R C (7.3.6) Trong đó: C Rmẫu - hệ số lực cản d của tàu mẫu i i R C - l ợnghiệuchỉnhxétđến l ợngbiếnthiêncủa C R theothôngsốthứ i đặc tr ng cho tuyến hình khi Fr = const. Các thông số i có thể là L/B,B/T, , hình dáng s ờn (U,V), Ph ơng pháp thứ hai của đ a ra công thức xác định: C R = C Rmẫu k 1 k 2 k 3 (7.3.7) Trong đó: k i - các hệ số ảnh h ởng. [...]... hạn thay đổi trung bình của các số Fr Kiểu tàu Số Fr Kiểu tàu Tàu hàng lỏng 0,15 0,22 Tàu nhanh chuyên tuyến Tàu hàng khô 0,19 0,27 Tàu đánh cá Tàu chở khách 0,22 0,27 Tàu kéo (không hàng) Số Fr 0,28 0, 34 0,25 0,37 0,30 0 ,40 Sự thay đổi của thể tích ngâm n ớc và các kích th ớc chính của tàu có ảnh h ởng tới lực cản nhớt và lực cản sóng Ta xét sự thay đổi lực cản do thể tích ngâm n ớc và các kích... hình dáng thân tàu, ng ợc lại lực cản sóng và trên các tàu béo chính là lực cản hình dáng phụ thuộc rất nhiều vào hình dáng thân tàu Lực cản sóng phụ thuộc vào các tỉ số kích th ớc và các hệ số béo thân tàu trong đó có hệ số béo dọc Đối với những tàu có trị số Fr thấp hơn đ ờng cong (Xem H8.1) cần phải giảm lực cản nhớt, các tàu đó gọi là các tàu chạy chậm Hình 8.1 Các số Fr mà tại đó lực cản sóng tăng... phần đuôi của các tàu tự hành để giảm lực cản hình dáng, đảm bảo cho chong chóng làm việc khi chạy tiến và lùi, cũng nh tính điều khiển tàu Đối với các tàu không tự hành thì lực cản nhớt là chủ yếu Đối với các sà lan này B/T = 3.5 11, và = 0,8 0,9 68 Ch ơng 9 Lực cản chuyển động của tàu nhiều thân Khi các thân tàu chuyển động gần nhau sẽ xuất hiện các quá trình t ơng tác thuỷ động phức tạp dẫn đến... tối u Khi thiết kế một vài kiểu tàu, nhất là tàu vận tải, tàu đánh cá, tàu kéo là phải chọn những hình dáng sao cho chúng đảm bảo đ ợc vận tốc cần thiết của tàu, đồng thời công suất động cơ phải nhỏ nhất Công suất cần thiết cho tàu không những phụ thuộc vào lực cản, mà còn phụ thuộc kiểu thiết bị đẩy Chọn hình dáng thân tàu cũng phải xét tới điều kiện chuyển động của tàu trên sóng, chòng chành, hiện... thay đổi đáng kể trị số và vai trò của các thành phần lực cản Các biến l ợng lực cản đều sinh ra bởi các quá trình t ơng tác thuỷ động của các thân So với tàu một thân có cùng thể tích ngâm n ớc V thì diện tích mặt ớt đơn vị /V2/3 của tàu hai và ba thân lớn hơn nên nó làm lực cản ma sát đơn vị của các tàu đó tăng hơn Trong quá trình t ơng tác thuỷ động giữa các thân vận tốc cảm ứng của dòng bao chúng... biên và tăng thêm lực cản nhớt Tr ờng vận tốc cảm ứng làm thay đổi kết cấu của sóng bản thân của tàu nhiều thân Quá trình t ơng tác sóng phụ thuộc vào Fr và vị trí t ơng quan của các thân và làm giảm lực cản sóng Nh vậy có thể đánh giá đ ợc l ợng tăng lực cản nhớt cũng nh l ợng giảm lực cản sóng so với tổng lực cản của những tàu một thân Hình 9.1 Sơ đồ tàu nhiều thân a - tàu hai thân b - tàu ba thân 69... phức tạp dẫn đến thay đổi trị số lực cản chuyển động Hiện nay ng ời ta đã có một số kiểu tàu mà theo yêu cầu khai thác thể tích ngâm n ớc đ ợc phân ra vài thân nối với nhau bằng một sàn cứng, các tàu đó gọi là tàu nhiều thân Trong số các tàu đó ta phân ra tàu hai thân (Catamaran) và ba thân (Trimaran) Hình dáng và tỷ số kích th ớc của các tàu nói trên hoàn toàn khác với tàu một thân có tổng thể tích ngâm... đuôi tàu Các tàu nội địa chạy trong sông, hồ, kênh, vùng đậu tàu và chúng có thể chạy ra biển ( tàu pha sông biển) Hình dáng của các tàu này xác định bằng những hạn chế chiều chìm, chiều rộng Tất cả các tàu kiểu này chia thành tàu tự hành và không tự hành Đối với tàu nội địa và pha sông biển tự hành sức chở lớn với Fr = 0,16 0,20, B/T >3 và 6 < L/B < 9 Phần thân ống kéo dài tới 60% chiều dài tàu và... ảnh h ởng xấu tới lực cản sóng và lực cản hình dáng Chiều dài hợp lý phần thon đuôi LK > 3,3 khi Fr = 0, 24 0,25 Về mặt thuỷ động thì thân ống không có lợi Hoành độ tâm nổi xc, th ờng đ ợc mô tả bằng tỉ số xc/L phải đ ợc xác định theo yêu cầu giảm lực cản và độ chúi của tàu Néu dịch tâm nổi về mũi tính từ mặt phẳng s ờn giữa cho phép tạo độ nhọn phần đuôi tàu, th ờng áp dụng cho các tàu có số Fr < 0,20... ảnh h ởng của sự t ơng tác thuỷ động đối với lực cản d ta có công thức sau: CR = (CV - CFo)kvo + CVkWo Trong đó: kWo và kvo t ơng ứng là các hệ số ảnh h ởng tác dụng của các thân tàu kề nhau tới lực cản sóng và nhớt xác định theo hình 9.3 và 9 .4. cho tàu hai và ba thân khi Fr 0,15 Trị số (CV - CFo) lấy bằng tàu một thân Hình 9.3 Sự phụ thuộc kWo vào 2 b và Fr o W k Hình 9 .4 Sự phụ thuộc kVo vào 2 b . tới lực cản và vận tốc của tàu Vậntốckhichuyển độngtrênsóngphụ thuộcvàosựthay đổilựccảnchuyển động và làm giảm hiệu suất của chong chóng cũng nh khả năng điều động tàu. Lựccảnchuyển độngcủatàuphụ. các số Fr Kiểu tàu Số Fr Kiểu tàu Số Fr Tàu hàng lỏng 0,15 0,22 Tàu nhanh chuyên tuyến 0,28 0, 34 Tàu hàng khô 0,19 0,27 Tàu đánh cá 0,25 0,37 Tàu chở khách 0,22 0,27 Tàu kéo (không. u. Khithiếtkếmộtvàikiểutàu,nhấtlàtàuvậntải ,tàu ánhcá,tàukéolàphảichọn nhữnghìnhdángsaochochúng đảmbảo đ ợcvậntốccầnthiếtcủatàu, đồngthời côngsuất độngcơphảinhỏ nhất.Côngsuấtcầnthiếtchotàukhôngnhữngphụ thuộc vàolựccản,màcònphụ