NGHIÊN CỨU TÍNH NĂNG ĐIỀU ĐỘNG TÀU VLCC KHÔNG TẢI SỬ DỤNG MÔ HÌNH TRONG BỂ THỬ TÀU TS. ĐINH XUÂN MẠNH TS. PHẠM VĂN THUẦN Trường Đại học Hàng hải

CHÀO MỪNG NGÀY THÀNH LẬP TRƯỜNG (01/04/1956-01/04/2010) NGHIÊN CỨU TÍNH NĂNG ĐIỀU ĐỘNG TÀU VLCC KHÔNG TẢI SỬ DỤNG MÔ HÌNH TRONG BỂ THỬ TÀU STUDY ON BALLAST VLCC MANOEUVRING CHARACTERISTICS WITH SHIP MODEL IN TOWING TANK TS ĐINH XUÂN MẠNH TS PHẠM VĂN THUẦN Trường Đại học Hàng hải Tóm tắt Nghiên cứu tính điều động tàu sử dụng mơ hình tàu bể thử nhiều nhà nghiên cứu tiến hành Tuy nhiên, nghiên cứu tính điều động tàu khơng tải cịn Điều hạn chế đến khả đánh giá tính điều động tàu điều kiện tải trọng tàu thay đổi Bài báo giới thiệu kết nghiên cứu tính điều động tàu VLCC không tải tác giả tiến hành bể thử tàu Abstract The study on ship manoeuvring characteristics using ship model in towing tank has been done by many researchers However, the study on ship maneuvering characteristics in ballast condition is rare This causes some difficulties in study on ship maneuvering characteristics concerning loading conditions We present, the results of studying a ballast VLCC’s manoevring characteristics carried out in towing tank by the authors Giới thiệu Trong phương pháp nghiên cứu tính điều động tàu sử dụng bể thử, thông qua kết nghiên cứu lực thuỷ động tác động lên mô hình tàu bể thử, người ta dự đốn chuyển động tàu thực điều kiện khác Hay nói khác dự đốn tính điều động tàu Từ trước đến nay, nhà nghiên cứu tập trung phần nhiều vào nghiên cứu tính tàu điều kiện đầy tải, điều kiện khó khăn cho điều khiển tàu mà có báo cáo tính điều động tàu khơng tải Chính hạn chế khả nghiên cứu tính điều động tàu điều kiện tải trọng thay đổi Bài viết cung cấp kết nghiên cứu tính điều động tàu VLCC khơng tải phục vụ cho nghiên cứu sau Các sở lý thuyết phục vụ nghiên cứu tính điều động tàu bể thử tàu Tính điều động tàu dự đốn dựa ý tưởng mơ hình tốn học MMG (Mathematical Modelling Group) Sau hệ toạ độ mô hình tốn học sử dụng cơng trình nghiên cứu tính điều động tàu: x U β u Hệ toạ độ (-)v Hệ tọa độ sử dụng mơ tả hình  G T Mơ hình tốn học n FN (m  mx )u (m  m y )vr  X  (m  m y )v (m  m x )ur  Y  ( I zz  J zz )r N X = XH + XP + XR + Xw + … Y = YH + YP + YR + Yw + … N = NH + NP + NR + Nw + … FT (1) (2) y Quĩ đạo chuyển động trọng tâm tàu FD δ Hình Hệ toạ độ sử dụng nghiên cứu tính điều động tàu H- thân tàu P- chân vịt R- bánh lái W … - gió điều kiện ngoại cảnh khác Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 22 – 04/2010 CHÀO MỪNG NGÀY THÀNH LẬP TRƯỜNG (01/04/1956-01/04/2010) Các lực thuỷ động tác dụng lên thân tàu:  X H  X uu u  X vv v  X vvvv v  X rr r  X vr vr  3 2 YH  Yv v  Yvvv v  Yr r  Yrrr r  Yvvr v r  Yvrr vr  3 2  N H  N v v  N vvv v  N r r  N rrr r  N vvr v r  N vrr vr Các lực thuỷ động chân vịt tạo ra: XP = (1 - t).T T = ρ.n D KT KT = a1 + a2Js + a3Js u u p  (1  w p ).u v p  v  l p r Js  P n.D  w p  (1  w p )(1   (v 'p  C p v 'p | v 'p |) ) (3) (4) Các thành phần lực mô-men tạo lực bẻ lái: XR = – (1 – tR).FN.sinδ YR = – (1 + aH).FN.cosδ NR = – (xR + aH.xH).FN.cosδ FN  12  AR f  U R2 sin  2 UR = uR + vR vR = γ.(v + lR.r)       tan 1 ( vR ) uR u R   u p   (5) KT  J s2 Các tính điều động tàu thể giá trị hệ số phương trình tốn học nêu Để tìm hệ số đó, thành phần lực thủy động tác dụng lên tàu phải ghi lại trình thực nghiệm bể thử tàu Hình vẽ số mơ tả việc bố trí mơ hình tàu trang thiết bị đo: 1- Thiết bị đo lực ngang (Yf) 2- Thiết bị đo lực ngang (Ya) lực cản (X) 3- Thiết bị đo lực bánh lái (FN) 4- Thiết bị đo lực đẩy chân vịt (T) 8 5- Động 6- Hộp điều tốc động 7- Kết nối với thiết bị kéo mơ hình tàu 8- Các cấu treo mơ hình tàu 9- Các bệ nối thiết bị đo với mơ hình tàu 9 Hình Sơ đồ bố trí treo mơ hình thiết bị đo Trên sở kết đo, thành phần lực thủy động hiệu chỉnh để tìm thành phần lực cản (X), lực ngang (Y = Ya + Yf), mô men (N = Ya.xa + Yf.xf), lực bẻ lái (FN), lực đẩy chân vịt (T) Từ kết đo này, hệ số mô tả tính điều động tàu phân tích theo điều kiện thí nghiệm (xem tài liệu tham khảo [3]) Kết phân tích mơ hình tàu VLCC không tải qua thực nghiệm bể thử tàu Dựa sở lý thuyết nêu trên, tác giả tiến hành thử nghiệm xác định thông số biểu thị tính điều động tàu bể thử tàu Mơ hình sử dụng mơ hình tàu VLCC có thơng số nêu bảng Sau phân tích số liệu thực nghiệm, thu kết phân tích nêu bảng 2, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải Số 22 – 04/2010 CHÀO MỪNG NGÀY THÀNH LẬP TRƯỜNG (01/04/1956-01/04/2010) Bảng Thông số kỹ thuật tàu VLCC Thông số KT Tàu thực Bảng Hệ số lực cản thân tàu Hệ số Tàu mơ hình Thân tàu LPP(m) 325,0 3,0 B(m) 53,0 0,48925 d(m) 13,08 LPP/B Giá trị X’uu -0,024068 X’ vv -0,041367 X’ vvvv 0,17375 0,121 X’rr 0,004668 6,132 6,132 X’ vr -0,005111 B/d 4,0519 4,0434 Y’ v -0,28585 Cb 0,798866 0,798866 Chân vịt Y’ vvv -0,690736 Y’r 0,074668 DP(m) 9,10 0,084 Y’rrr 0,007603 P(m) 6,507 0,06007 Y’ vvr 0,377941 p(non) 0,7049 0,7151 Y’ vrr -0,291484 5 N’v -0,094797 N’vvv -0,017435 Số lượng cánh Bánh lái b 9,0 0,08308 N’r -0,051042 h 11,83 0,1092 N’rrr -0,007115 Λ 1,314 1,314 N’vvr -0,20161 fα 2,260051 2,260051 N’vrr 0,056709 110,56 0,0095 Diện tích Bảng Hệ số tác dụng tương hỗ thân tàu, bánh lái, chân vịt Hệ số a1 0,295 a2 -0,207 a3 -0,270 (1 - t) 0,7462 (1 - wpo) Hệ số Giá trị Giá trị v’p>0 v’p