18 3/22 2x 2 1x 2 xx VvC 2 1 vC 2 1 vC 2 1 R (1.3.19) Các thành phần lực cản cơ bản R V và R W có thể xác định t ơng tự nh (1.3.13) R x = R V + R W 2 WVx vCC 2 1 R (1.3.20) Trong đó C V và C W t ơng ứnglàhệsốlựccảnnhớtvàhệsốlựccảnsóng C V = f(Re) còn C W = f(Fr) theo giả thiết sự độc lập của các thành phần lực cản. Lực cản tỉ lệ bình ph ơngvớivận tốc. Cùngvớilựccảntrongquá trìnhnghiêncứuthiếtbịđẩyvàthiếtbịnăng l ợngcủa tàung ờitadùngkháiniệmcôngsuấtkéocủatàu P E là côngsuấtphảisảnra để kéo tàuvớivận tốc đã cho. Trị số công suất kéo đ ợcxác định theo công thức sau: P E = R x v (1.3.21) -Trị số côngsuấtkéocủatàu P E là hàmsốbậcba của vận tốc, còn đơn vị của công suất kéo là W (kW). - Đốivớitàusôngthì vậntốctínhbằng km/h,còntàubiểnlàhảilý/h, 1 hải lý/h = 1,853 km/h. -Chuyểnvậntốctừhảilý/h sang m/s tadùngquanhệv=0,514v S .Vậntốcv, m/s còn v S , hải lý/h. -Từ (1.3.21) có xét tới (1.3.13), nếu mẫu số nhân với V 2/3 và ký hiệu: x 3/2 3 E C D514,0150 C (1.3.22) ta sẽ đ ợc biểu thức tính công suất kéo của tàu cho đơn vị mã lực, cv E 3/2 3 S E C Dv P (1.3.23) (1.3.23)gọilàcôngthứchảiquân, C E gọilàhệsốhảiquân.Hệsố C E tỉ lệ nghịch với hệ số C x . - Đốivớitàubiểnvậntốckhaithácnhỏ hơnvậntốcthửđểđảmbảodựtrữ công suất của tàu khi hoạt động ở những vùng thời tiết xấu. -Trongthiếtkếtàuchiềudàigiữahai đ ờngvuônggócth ờngnhỏ hơnchiềudài đ ờng n ớckhoảng % 3 2 chotàumộtchongchóng,cònchúngsẽbằngnhauchotàu hai chong chóng. Trêncơsởcácphéptínhtoánhoặccácphépthử tacóthể xác định đ ợclựccản R x hoặccôngsuấtkéocủatàu P E .Lựccản R x hoặc P E phụ thuộcvàotốcđộ chuyển động của tàu v S hoặc các chuẩn đồng dạng. Hệ số lực cản C x , hệ số hải quân C E và tỉ số R x /D theo các số Fr và Re. 19 Hình 1.3. Quan hệ giữa R x , P E với v S . Quanhệgiữacácthànhphầnlựccảnphụ thuộcvàokíchth ớchìnhdángthântàu vàsốFrcũngnh hệ số béothể tích .Tàucóthể chuyển động ở sâusovớimặt thoáng, nh vậy nó không chịu ảnh h ởng của mặt tự do. Tàucóthể vừacớphầnchìmvàphầnnổi(tàu ở mặttựdo).Tàucóthể chuyển động ởđộ sâusovớimặtthoáng(tàungầm).Tàuchuyển độngtrênmặttựdo(tàucánh ngầm,tàuđệmkhí).Vớimỗiloạitàukhácnhauquanhệvớicácthànhphầnlựccản củatổnglựccảnlàkhácnhau.Quyluậtthay đổicủamộtthànhphầncũngcóthể khác nhautrongcáctr ờnghợpkhácnhau.Vaitrò củacácthànhphầnlựccảnphụ thuộc vào chế độ chuyển động của tàu. Ng ời ta phân chia ba chế độ chuyển động cơ bản của tàu, đó là: -Chế độ bơi -Chế độ chuyển tiếp -Chế độ l ớt * chế độ bơi: D = gV (1.4.1) Khi đó 0,1 Vg v Fr 3 V (1.4.2) chế độ này đặc tr ng cho các tàu vận tải chạy chậmvà trung bình. * chế độ chuyển tiếp: Chế độ này bắt đầu xuất hiện thành phần lực nâng thuỷ động R z .Khi đó: D = gV 1 + R z (1.4.3) Thể tích V 1 < V tàu bắt đầu nổi dần lên và 3Fr1 V (1.4.4) chế độ này đặc tr ng cho các tàu chạy nhanh. * chế độ l ớt: 0V;RD z (1.4.5) Khi đó Fr V > 3 (1.4.6) nó đặc tr ng cho chế độ l ớt của tàu. Khi Fr V > 1 chiều chìm trung bình và độ chúi của tàu thay đổi 20 Năng l ợngcủatàutruyềnchochấtlỏngkéotheosựphátsinhcủatr ờngvậntốc vàápsuất,sựbiếndạngcủamặttựdodẫntớixuấthiệnsóngtàu.Dovậy ở phía sau tàu hoặcmôhìnhtàuxuấthiệncácvếtthuỷđộng.Tuynhiêncấutrúccủavếtđó phụ thuộc vàohìnhdángthântàu,vậntốc,lựcnhớtvàtrọnglực.Sơđồ phânchialựccảncủa n ớc ra các thành phần nh sau: Xétluồngchảybaoquanhtàuđứngyênởmặttựdocủachấtlỏngcóchiềusâuvô hạn (H 1.4) Hình 1.4. Sơ đồ luồng chảy bao quanh tàu. Để tínhtoánlựcthuỷđộngtasửdụng địnhluật động l ợngtrongmôncơchất lỏng: S n S n dS.PdS.v.vR (1.5.1) Trong đó: S - mặt kiểm soát kín và không di động n - ph ơng pháp tuyến ngoài với mặt đó v và n P - t ơng ứnglàvéctơvậntốcvàứngsuấtcủalựcmặttrongchấtlỏng nhớt, n P có h ớngtuỳýsomặtS, n P baogồmápsuấtnhớt, ápsuấtrồi, ứngsuấtpháp, ứng suất tiếp. Tại mặt vuông góc với trục x ta có: xzxyxxxn .k.jP.iPP trong đó: 2 x x xx 'v x v 2PP 'v'v x v y v yx y x xy 21 -ChọnmặtScódạnghìnhbìnhhànhvớimặttrênlàmặttựdotoạđộ t ơng ứng z B = f(x,y)và mặt ớt của tàu, mà dọc theo nó v n = 0. -Mặt S 1 đặt ở xaphíatr ớctàu,màtạiđó khôngcóvậntốcphátsinhvàmặtchất lỏng nằm ngang. - Mặt S 2 đặt tuỳ ý sau tàu cắt vết thuỷ động. -Mặtnằmngang S 3 và cácmặtthẳng đứng S 4 , S 5 songsongvớimặtphẳng đối xứngcủatàuvàcáchxanóđể vậntốcphátsinhlànhỏ nhằmbỏqua ảnh h ởngcủađộ nhớtvà sự tạo sóng. Để tính lực cản ta chiếu R lên trục x, ta đ ợc dS.PdS.PdS.v.vdS.vdS.vR 2154321 S xx S xx SSS n S 2 x S 2 x (1.5.2) Theo ph ơng trình liên tục với mặt S ta có: dS.vdS.vdS.v 21543 S x SSSS n (1.5.3) Dựavào(1.5.3)chophépkhử tíchphântheocácmặt(S 3 + S 4 + S 5 )trongbiểuthức (1.5.2) còn ở mặt S 1 và S 2 quy luật phân bố áp suất theo quy luật thuỷ tĩnh gz , ta có y y 2 B y y z SS dyz 2 1 zdzdydS.zdS.z B 21 (1.5.4) Nếu đẩy mặt S 4 và S 5 ra xavô cùng ta có lực cản đ ợc tính theo biểu thức sau: dyz 2 g dS'v x v 2gzPdSvv.vR 2 B S 2 x x S 2 xx x 22 Nếutàuchuyển độngtrongkênhhoặc n ớcnôngthì vế phảicủa(1.5.4)cầnkể thêm ứng suất tiếp theo chu vi kên hoặc đáy sông. Trongtr ờnghợpchấtlỏngkhôngnhớt,dòngchảykhôngxoáy,lúcđó dòngchảy tại tiết diện tuỳ ý và tại S 1 , ứng với điểm trên mặt tự do sẽ có: 22 z1 2 y1 2 x1 v5,0vvvv5,0gzP Trong đó: v 1x , v 1y , v 1z là nhữngvậntốcphátsinh.Khử P+gzvàxétứngsuấtnhớt, ứngsuất rối, lúc đó biểu thức (1.5.4) sẽ đ ợcviết thành: dyzg5,0dS)vvv(5,0R 2 B S 2 z1 2 y1 2 x1x 2 (1.5.5) *Biểuthức(1.5.4)xácđịnhtổnglựccảncủatàutrongchấtlỏngnhớt,cònbiểu thức (1.5.5) xác định lực cản của tàu trong chất lỏng không nhớt. *Khitàuởtrongdòngchảyvôhạncủachắtlỏngnhớt,nếubỏqua ứngsuấtnhớt và rối dựa vào biểu thức (1.5.4) ta có biểu thức tính lực cản nhớt: 2 S o 2 xx vx dSPPvv.vRR (1.5.6) Trong đó: P o - áp suất thuỷ tĩnh nơi đặt tàu Dựavào(1.5.5)và(1.5.6)ng ờitatínhtoánbằngthựcnghiệmcáclựccảnsóngvà nhớt. 22 Lựccản R x tỉ lệ thuậnvớidiệntíchmặt ớt .Nếuph ơngtrìnhmặt ớtcủatàu có dạng y = f(x,z) thì diện tích mặt ớt của tàu sẽ là: dxdz.1 z y x y 2 2/L 2/L 0 T 22 (1.6.1) Vì rất khó xác định y = f(x,z) của mặt thật, nên đ ợc tính gần đúng. -Theo ph ơng pháp hình thang: n 0i no i 2 ll l n L2 (1.6.2) Trong đó: n - số khoảng s ờn lý thuyết. Nếu tàu có 21 khoảng s ờn thì n = 20 l-chiềudàilýthuyếtcủacác s ờn.Việcduỗithẳngcác s ờnlýthuyết đ ợcxác định theo công thức sau: dz. z y 12l 0 T 2 gần đúng thì trị số l đ ợcxác định bằng th ớc cong. -Theo ph ơng phápTreb sép: m 1i i l m L2 (1.6.3) Trong đó: m - số s ờnTreb sép. Talần l ợttínhtrị số chomộtvàichiềuchìm,rồixâydựng đ ờngcong =f(T)sẽchophépxácđịnh ở cáctrạngtháitảitrọngkhácnhau(dùngchotàu l ớtvà tàu cánh ngầm). Tronggiai đoạnthiếtkếsơbộch acótuyếnhìnhtàutacóthể dùngcáccôngthức gần đúng d ới đây để xác định diện tích mặt ớt : - Đối với tàu chạy nhanh: T B 13,136,1LT (1.6.4) - Đối với tàu vận tải có hệ số béo thể tích là lớn: T B 274,037,12LT (1.6.5) - Đối với tàu đánh cá: PPPP 52,155,0 T B 5,01TL (1.6.6) - Đối với tàu sông không có vòm đuôi: 4,0 T L 074,01,5V 3/2 (1.6.7) Diệntích tínhtheocáccôngthứctrêncầnphảikểthêmdiệntíchphầnnhô (giá đỡ chongchóng,trụcchongchóng,bánhlái,kylái,vâygiảmlắc, )tuỳ thuộcvàocác phần nhô, trong tính toán lấy ph.nhô = (1,5 7)%. 23 Ch ơng2 Lựccảnnhớt Khitàuchuyển độngtrongchấtlỏngnhớtvớisốRelớn,do ảnh h ởngcủađộ nhớt nên cấu của dòng chảy ở vùng gần bề mặt vật thể gọi là lớp biên. Chiềudàylớpbiên tăngdầntừđầuvềđuôivậtthể.Cấutrúclớpbiênvànhững hiện t ợngxảy ra trong đó làm thay đổi lực cản nhớt một cách đáng kể. Lớpbiênkếtthúc đều đặn ở phía đuôihoặcbịtách ở bề mặtvậtthể,songcảhai tr ờnghợpkểtrênphíasauvậtthể sẽ tạothànhmộtvùngluồngchảy, đuợcgọilàvùng vếtthuỷđộnghọc.Trongvùngnàyng ờita đặtchongchóng,bánhláicủatàumột chong chóng. ngoàivùnglớpbiênvàvếtthuỷđộnghọclựcnhớtkhông đángkểcóthể đ ợc bỏ qua và coi nó nh luồng chảy của chất lỏng không nhớt. Đặctr ngcơbảncủalớpbiênlàchiềudàylớpbiên ,làkhoảngcách đotheo ph ơngpháptuyếnvớibềmặtcủavậtthể mà tại đó thànhphầndọccủavậntốcđạttới 99,5% so với trị số vận tốc của luồng ngoài tại điểm đó của vật thể. Tạimộttiếtdiệncủalớpbiênvậntốctrênmặtvậtbằngkhôngdo điềukiệndính nhớt.Trong lớp biên vận tốc tăng dần từ mặt vật ra biên ngoài. Nếubánkínhcongcủavậtthể là lớnvàchiềudàylớpbiên t ơng đốinhỏ thìáp suất tại tiết diện đó của lớp biên là không đổi và t ơng ứng với áp suất ở biên ngoài. Có sự phân biệt giữa lớp biên phẳng và lớp biên không gian nh sau: Lớpbiênphẳngxuấthiệntrongtr ờnghợpchảybaocácvậtthể có kíchth ớclớn vuông góc với đ ờng sinh của chúng (tấm, cánh, trụ) Lớpbiênkhônggianxuấthiệntrongtr ờnghợpchảybaocácvậtthể trònxoayvà thântàu.Trongtr ờnghợpchảybaovậtthể trònxoaylớpbiên đốixứngvớitrụccủa vật thể. Để mô tả lớpbiênphẳngvàđốixứngtrụctadùnghaitoạđộ x,y, h ớngcủatrụcx dọctheobềmặtcủavậtthể, h ớngcủatrụcytheoph ơngpháptuyếnvớimặtvậtthể, nghĩa là v x = f(y). Chảybaovậtthântàuxuấthiệnlớpbiênbachiều(khônggian)cócấutrúcluồng chảy khác nhiều so với lớp biên phẳng và đối xứng trục. Tronglớpbiênphẳnghoặcbachiềuxuấthiệnluồngchảytầnghoặcrối.Luồng chảy rối đặc tr ng cho tàu thực và mô hình của nó. Chiềudàylớpbiên ,cácđặctr ngtíchphân *và**xác định từ sự phân bố vận tốc v x = f(y) , 0 xx , 0 x dy v v v v 1** v v 1* (2.1.1) 24 Trong đó: v - vận tốc tại biên ngoài của lớp biên * - chiều dày nén, đặc tr ng trị số lệch của đ ờng dòng ở luồng ngoài. **-Chiềudàytổnthấtxung,tỉlệthuậnvớitổnthất động l ợngcủadòngchảy để thắng lực nhớt ở lớp biên và ứng suất tiếp xuất hiện trên bề mặt vật thể. Các số Râynol tại một tiết diện của lớp biên có thể viết: v Re ; *v *Re ; **v *Re* (2.1.2) Cáctrị số củachúngsẽảnh h ởng đếnsựchuyểntiếptừchảytầngsangchảyrốiở lớp biên. Chiềudàylớpbiên tăngdầntừđầutớiđuôivật.Dùvậntốcởbiênngoàilà không đổithì số Redọctheovậtthể vẫntănglên.Dovậyởđầuvậtthể, đặcbiệtkhi vận tốc không lớn số Re sẽ nhỏ điều đó dẫn đến sẽ duy trì một vùng chảy tầng. Khibaomặtcongxuấthiệnsựgiảm ápsuấtdọctheovậtthể nếu độ sụtdọccủaáp suất x P dọctheolớpbiênlàđángkểthìởvùng đuôivậtthể,nơimà ( x P >0)cóthể có hiện t ợng đứt dòng. sau điểmcó x P =0cácphầntửcủachấtlỏng ở tronglớpbiêndotăng ápsuất mà chúng chuyển dịch về phía đuôi với gia tốc âm. sau điểm y v x =0khiy=0do ápsuất ở phía đuôitănglênlàmxuấthiệndòng chảyng ợc. Đ ờng1(H2.1)biểuthị mặtphâncáchchèn éplớpbiênkhỏimặtvậtthể với điềukiện y v x =0vàtheocôngthứcNiutơn o =0sẽxácđịnh đ ợc điểmtáchcủa lớp biên phẳng và đối xứng trục. Hình 2.1. Sơ đồ tách lớp biên phẳng và đối xứng trục. Lớpbiênbachiềutrongtr ờnghợpchảybaothântàucócấutrúcphứctạphơn,có xuấthiệndòngchảyphụ vuônggócvới đ ờngdòngcủaluồngngoàibiênkhôngnhớt. Vậntốc v z do độ congcủavỏtàuvàảnh h ởngcủasựtụtáptheoph ơngngangcủa đ ờng dòng. 25 Hình 2.2. Đ ờng dòng giới hạn và hệ số ma sát cục bộ C f tại đuôi mô hình tàu. I- đ ờng dòng; II- đ ờng dòng dứt ngsuấttiếp o tạimặtvỏtàu h ớngdọctheo đ ờngdòngvàluồngngoàithântàu tạovới biên ngoài của lớp biên góc o . Hình 2.3. Sơ đồ phát sinh vận tốc v z . Cáctấmphẳng đ ợcbaobằngdòngchấtlỏngtheo h ớngdọc, đặcbiệttấmkhông có l ợngtụtápdọctheobềmặt, điều đó giản đơn đ ợcphéptínhlớpbiênvàlựccản nhớt, mà trong tr ờng hợp này chỉ gồm có lực cản ma sát, nghĩa là R V = R Fo . Khi tính lực cản nhớt của tàu ng ời ta dùng khái niệm tấm phẳng t ơng đ ơng. Tacóthể nhận đ ợcmộtcáchkháđơngiảncôngthứcchung để tínhtoánlựccản ma sát của tấm nhờ các đặc tính của lớp biên ở mép sau của tấm phẳng đó. L 0 oFo dxR (2.2.1) Trong đó: o - ứng suất tiếp trên bề mặt của tấm L - chiều dài của tấm dx d v ** 2 o (2.2.2) Vậy: ** K 2 L 0 **2 Fo vdx.dvR (2.2.3) Đốivới tấm phẳng rất mỏng 0 dx dv S , v oy = 0 và v S = v lúc đó 2 o ** v dx d 26 Hệ số lực cản ma sát của tấm phẳng đ ợcxác định: L 2 Lv R2 C ** K 2 Fo Fo (2.2.4) Biểuthức(2.2.3)vẫnđúngchomọichếđộ dòngchảytronglớpbiênvàmôtảlực cảnmasátcủamộtphíatấmthôngquachiềudàytổnthấtxung **tạimépsaucủa tấm. *Khi chảy tầng các đặc tính trong lớp biên đ ợcxác định bằng các công thức sau: v x 2,5 ; * = 0,332; ** = 0,128; o = 0,332 x v 3 Khisửdụng(2.2.2)tacóthể nhận đ ợccôngthứccủaBLASINSxácđịnhhệsố lực cản ma sát của tấm phẳng Re 328,1 C Fo (2.2.5) Trong đó: Re = vL Từ kếtquả thí nghiệmchocáctrị số Re<2,5.10 5 thì (2.2.5)làcông thức chinh xác để tính hệ số lực cản ma sát của tấm phẳng chảy tầng. *Tínhtoánlựccảnmasátcủatấmphẳngtronglớpbiênchảyrốitrênsuốtchiều dàitấmliênquan đếnviệcchọngầnđúngquyluậtphânbốvậntốctrungbìnhtheo thời giantronglớpbiên,ng ờitanhận đ ợchệthức đơngiảnnhất,songcũngphổ biếnnhất khi sử dụng dạng luỹ thừa: 1H5,0n; y v v n S x Trong đó: H(f)-phụ thuộcvàoph ơngphápxấpxỉquyluậtphânbốvậntốctronglớpbiên theo số Re, n giảm từ 11 1 7 1 thì H = ** * f-thôngsốhìnhdạngcủalớpbiênnóđặctr ngchosựảnh h ởngcủagradien áp suất dọc: f = dx dv 2 ** Nếu lấy n = 11 1 thì : 6 1 f ** 7 1 *Re*00655,0C;0705,0; xv x217,0 và kết hợp với (2.2.4) ta có: C Fo = 0,0307Re -1/7 (2.2.6) Tổngquátnhấtlàdòngchảyrốitronglớpbiêncóquyluậtphânbốvậntốcdạng loga Công thức thoả mãn kết quả C f = (2lgRe x - 0,65) -2,3 đ ợcviết d ới dạng: 58,2 Fo Relg 455,0 C (2.2.7) 27 (2.2.7) đ ợc gọi là công thức PRANTO - SLICHTING Cáckếtquả tínhtoáncủaCACMANthựchiệnvàxâydựngtheomôhìnhtr ờng vận tốc t ơng tự đã đ ợcSENHE đ a ra công thức: Fo Fo CRelg C 242,0 (2.2.8) Năm 1957 khoá họp về các bể thử VIII ng ời ta đã xây dựng đ ợc công thức 2 Fo 2Relg 075,0 C (2.2.9) Theokhuyếnnghị củaHộinghị Quốctếvềcácbểthử nên ápdụngcôngthức (2.2.9) Cácvật thể đ ợc phân thành hai dạng: -Vật thể dễ thoát n ớc -Vật thể khó thoát n ớc. Vớimộtvậtthể xác địnhthì tuỳ thuộcvàoviệc định h ớngnótheoph ơngcủa dòng chảy mà có thể trở thành dạng dễ thoát n ớc hoặc khó thoát n ớc. nhữngvậtthể dễ thoát n ớcthì dòngbaoquanhsẽtrôichảymộtcách êm đềm khỏimépsaucủaphần đuôivàtạoravếtthuỷđộnghọc.Trongvếtthuỷđộnghọcnày tuyrốinh ngkhôngchứacácxoáylớnrờirạc.Vậtthể loạinàylàcáccánh,vậtthể trònxoay. Đặc điểmchínhcủavậtthể dễ thoát n ớclàthànhphầnlựccảnhìnhdáng trong lực cản nhớt th ờng không lớn. Taxét lực cản nhớt của vật thể hình cánh có diện tích S: Sv R 2C 2 V V và của tấm phẳng t ơng đ ơngvới nó: Sv R 2CC 2 Fo FoV Trong đó: mặt ớt của tấm: = 2S Nếu là tấm thì: v K = v, **** K , do đó: K H5,05,2 SK KT K Fo V v v ** ** 2 C C (2.3.1) Đại l ợng K H5,05,2 SK KT K v v ** ** k1 Vậy k1CC v R 2C FoFo 2 V V (2.3.2) Còn đối với cánh thì k1C2 Sv R 2C Fo 2 V V [...]... 0,075 C Fo và lúc đó: lg Re 22 k 0,017 20 2 (2. 5 .2) L B B T Hiện t ợng tách lớp biên đã làm tăng đáng kể lực cản nhớt, sự xuất hiện các xoáy dọc phần mũi đi đôi với việc tăng thành phần lực cản cảm ứng Ri của lực cản nhớt lên khoảng Ri (0, 02 0,03)RV và có thể kết hợp với các xoảy dọc ở đuôi tàu làm lực cản nhớt có thể tăng lên tới (0,03 0,08)RV 29 Trên bề mặt vỏ tàu luôn luôn có chi chít các... % còn các mối hàn dọc 30 20 % * Đối với các lỗ khoét và chỗ trũng Thân tàu luôn có lỗ khoét và chỗ trũng để lấy n ớc vào cho các hệ thống trên tàu, các cửa ăn thông với n ớc ngoài tàu Khi n ớc liên tục vào thân tàu qua các lỗ phải tính lực thuỷ động bổ xung do tác dụng của dòng n ớc lên chúng Lực cản RH bổ xung do các chỗ trũng đ ợc tính theo công thức: (2. 7.5) RH = CH v2F /2 Trong đó: F - diện tích... làm giảm (10 15)% lực cản ma sát, nh ng lợi thế này lại vô hiệu hoá bởi lực cản hình dáng tăng Gọi CWW là hệ số lực cản do nhăn nheo vỏ bao và theo kết quả thử mô hình thì: (2. 6.8) CWW = 0 ,2( 2a/ )2 Khi xét đến ảnh h ởng của độ nhám chung thì hệ số lực cản nhớt của thân tàu đ ợc xác định theo công thức sau: CV = CF(1 + k) Trong đó: CF - đ ợc xác định theo các đồ thị (Xem H2.6) Hình 2. 6 Sự phụ thuộc hệ... thị cho tr ờng vận tốc của vết thuỷ động học, gần đúng: (2. 6.6) = 1- cos(y - ) (2. 6.7) hoặc = 6(y/ )2 - 4(y/)3 Độ nhăn nheo và lồi lõm bề mặt vỏ tàu phát sinh trong đóng mới có dạng hình sin với chiều cao trung bình 2a = 1,5 5 mm và chiều dài sóng = 500 1000 mm Lực cản của bề mặt nhăn nheo là tổng hợp lực của các ứng suất tiếp, lực áp suất, hay nói cách khác gồm lực cản ma sát và hình dáng nh h... k 2 k v x dy 2 (2. 7 .2) 0 Hình 2. 7 Sơ đồ phân bố vận tốc dòng chảy bao điểm gồ ghề k v Đối với tấm đặt ngang hệ số C đ ợc trình bày theo hình vẽ(Xem H2.8) Hệ số cản C là hàm của R ek Hình 2. 8 Hệ số cản của điểm gồ ghề * Đối với các mối hàn: k = 1,5 5,0 mm, chiều rộng b = 10 25 mm, hệ số cản của chúng C = 1,3k/b Sự thay đổi ứng suất tiếp trong vùng gồ ghề và sau đó đ ợc bài trừ lẫn nhau và lực. .. bổ sung về cơ bản chỉ là lực cản hình dáng của điểm gồ ghề Nếu chiều dài của mối hàn tạo với h ớng vận tốc của dòng tại biên ngoài của lớp biên góc thì vận tốc bao ngang mối hàn là vsin, lúc đó: 33 2 R 0,5C v k L sin 3 (2. 7.3) Trong đó: L - chiều dài của mối hàn Thông th ờng ng ời ta dùng quan hệ: 1 R C o v 2 2 2n k (2. 7.4) Trong đó: C o C 2n 1 Đối với tàu thuỷ có thể lấy n =1/11... đó b - chiều rộng của vật thể Lực cản nhớt của tàu RV bao gồm lực cản ma sát RF, lực cản hình dáng RVP và lực cản cảm ứng Ri Tuy nhiên Ri đ ợc ghép vào RVP vì Ri xuất hiện là do các xoảy dọc mũi tàu và đuôi bởi hiện t ợng tách lớp biên Lực cản ma sát RF phụ thuộc vào sự phân bố của ứng suất tiếp o trên thân tàu Lực cản này chịu ảnh h ởng của độ cong dọc và cong ngang thân tàu Tất cả các hiện t ợng đó... có khả năng giảm 30 40 % lực cản nhớt Lỗ khoét và chỗ trũng còn có khả năng sinh thêm lực cản xung: (2. 7.6) RI = Qv = v1vF Trong đó: v1 - vận tốc dòng chảy của chất lỏng qua chỗ trũng Q = v1F - l u l ợng chất lỏng Hệ số cản xung: (2. 7.7) CI = 2RI/v2F = 2 v1/v Việc ngâm tàu trong n ớc sẽ làm thay đổi kết cấu và độ nhám của vỏ bao, do đó lực cản nhớt sẽ tăng lên Việc tăng lực cản có thể gây nên l ợng... việc tính toán lực cản ma sát của tàu và mô hình tàu bằng cách dùng khái niệm tấm phẳng t ơng đ ơng Hệ số lực cản ma sát của thân tàu đ ợc tính theo công thức: CF = CFo(1 + kF) Trong đó: kF - hệ số kể đến ảnh h ởng của độ cong bề mặt vỏ tàu bằng khoảng 0, 02 0,06 và không phụ thuộc vào số Re Lực cản hình dáng RVP sinh ra bởi ảnh h ởng của lớp biên đối với quy luật phân bố áp suất trên thân tàu, nó phụ... về hình học của độ nhám chung Trong ngành đóng tàu đối với độ nhám không đồng đều (Xem H 2. 5) Ng ời ta dùng khái niệm chiều cao bình ph ơng trung bình của mô nhám ktb l 2 y dx 0 k tb l Trị số ktb thay đổi trong giới hạn (40 23 0).10-3, mm (2. 6.1) n 2 k i (2. 6 .2) k tb i1 n Trên những mô hình quét parafin ktb = (3 8).10-3, mm Trên những tàu vỏ gỗ quét sơn ktb = (10 15).10-3, mm chế . 18 3 /22 2x 2 1x 2 xx VvC 2 1 vC 2 1 vC 2 1 R (1.3.19) Các thành phần lực cản cơ bản R V và R W có thể xác định t ơng tự nh (1.3.13) R x = R V + R W 2 WVx vCC 2 1 R (1.3 .20 ) Trong. vừacớphầnchìmvàphầnnổi (tàu ở mặttựdo).Tàucóthể chuyển động ởđộ sâusovớimặtthoáng(tàungầm).Tàuchuyển độngtrênmặttựdo(tàucánh ngầm ,tàu ệmkhí).Vớimỗiloạitàukhácnhauquanhệvớicácthànhphầnlựccản củatổnglựccảnlàkhácnhau.Quyluậtthay. dx d v ** 2 o (2. 2 .2) Vậy: ** K 2 L 0 * *2 Fo vdx.dvR (2. 2.3) Đốivới tấm phẳng rất mỏng 0 dx dv S , v oy = 0 và v S = v lúc đó 2 o ** v dx d 26 Hệ số lực cản ma sát của tấm