Chương 9: Xác định các hệ số hình dáng 3.2.2.1. Lựa chọn hệ số diện tích mặt đường nước (Cw). Hệ số được xác định: = S/LB. Trong đó: S: Diện tích mặt đường nước (m 2 ). L: Chi ều dài canô (m). B: Chi ều rộng canô. (m) Hệ số có ảnh hưởng nhiều đến một số tính năng của canô. Nếu hệ số lớn, bán kính ổn định ngang ban đầu r 0 sẽ lớn, lúc này tính ổn định của canô sẽ tăng lên. N ếu lớn diện tích mặt đường nước sẽ lớn, lúc này mặt boong sẽ được mở rộng, thuận tiện cho việc bố trí. Nếu qua bé thì tính ổn định giảm, điều này không phù hợp. Hệ số của canô mẫu nằm trong khoảng : 0,7 0,75 Ta ch ọn diện tích mặt đường nước = 0,72 3.2.2.2. Lựa chọn hệ số thể tích chiếm nước (C B ). Hệ số được xác định: = V/LBT. Trong đó: V: Thể tích chiếm nước của canô (m 3 ). L, B, T: Chi ều dài, chiều rộng, mớn nước của canô (m). ảnh hưởng lớn đến tính năng của canô, đặc biệt là tốc độ. Nếu hệ số lớn thì sức cản của canô lớn, công suất có ích của canô giảm nhưng bù lại sức chở canô tăng. Nếu hệ số lớn thì cũng làm giảm bán kính ổn định ngang của canô, làm giảm cao độ tâm nổi ban đầu Z C0 . Điều này làm cho chi ều cao tâm ổn định ban đầu h 0 giảm dẫn đến tính ổn định ban đầu giảm. Ngược lại nếu hệ số nhỏ. Lúc này tính ổn định của canô tăng lên, đồng thời sức cản giảm n ên tốc độ của canô được cải thiện, đáp ứng được y êu cầu thiết kế. Hệ số của canô mẫu trong khoảng 0,5 0,55 Ta ch ọn hệ số thể tích chiếm nước = 0,52 3.2.2.3. Lựa chọn hệ số diện tích mặt cắt ngang (C M ). Hệ số diện tích mặt cắt ngang được xác định: = BT/ Trong đó: : Diện tích mặt cắt ngang (m 2 ) B, T: Chi ều rộng, mớn nước của canô (m). hệ số ảnh hưởng đến tính ổn định cũng như tính lắc của canô, vì v ậy để đáp ứng yêu cầu thiết kế được lựa chọn nằm trong khoảng 9,08,0 ,chọn 85,0 . 3.2.2.4. Xác định các kích thước cơ bản cho canô thiết kế. Từ các công thức thống kê nêu trên cùng với chiều dài L = 6 m ch ọn trước, ta tiến hành tính chọn các thông số kích thước cho canô thiết kế như sau: L max = 6 m. d = 0,5 m. L tk = 5,1 m. N K = 6 (người) B max = 2,2 m. t = 2 (người) B tk = 1,9 m. W = 1,05 (tấn) H = 1.1 m. 3.2.2.5.Kiểm tra phương trình trọng lượng. Trọng lượng canô được hiểu W = D tại trạng thái canô chưa chạy, trong giai đoạn thiết kế ban đầu được tính theo cách thường dùng như đ ã quen trong lý thuyết thiết kế canô: D = W = W H + W M + W FO + W Pass + W Lttp + W Equi + W R . Trong đó: W H : Trọng lượng vỏ canô (hull). W M : Trọng lượng máy. W FO : Trọng lượng nhiên liệu và dầu bôi trơn dùng cho các máy trên tàu (fuel oil and lub oil). W Pass : Trọng lượng toàn bộ thuyền viên và hành khách k ể cả hành lý. W Lttp : Trọng lượng lương thực, thực phẩm(có thể bỏ qua ) W Equi : Trọng lượng trang thiết bị của canô. W R : Trọng lượng dự trữ toàn canô. Tính trọng lượng vỏ canô W H . Theo Herner Verhosek thì trọng lượng của vỏ tàu W H được tính theo công thức gần đúng như sau: W H = P H (L x B x H) Trong đó: L, B, H: là các kích thước cơ bản của t àu, m P H :là khối lượng riêng của vật liệu, kg/m 3 . Trong giai đoạn thiết kế sơ bộ các giá trị của P H = LxBxH W H , tính b ằng Kg/m 3 , có thể nhận giá trị: + Đối với xuồng đua, du lịch l àm từ gỗ hoặc vật liệu Composite. P H = 25 45 (Kg/m 3 ). Ta chọn P H = 45 (Kg/m 3 ) = 0,045 (T/m 3 ). V ậy ta có thể xác định trọng lượng vỏ canô W H : W H = 0,045 x (6 x 2,2 x 1,1 ) = 0,65 (Tấn). Tính trọng lượng máy W M . Theo đề nghị của Simpson đối với tàu loại nhỏ thì khối lượng máy có thể được lấy gần đúng như sau: W M = 2.M Ne . (Tấn) Với M Ne : là khối lượng của máy chính. Công suất cần thiết để đạt vận tốc tính toán: Để đạt vận tốc yêu cầu trước, trong giai đoạn thiết kế ban đầu, khi đ ã có kích thước chính của canô, người thiết kế phải xác định ở mức độ chính xác mong muốn công suất máy chính của canô. Cho đến nay kết quả thống kê các canô đang hoạt động đưa lại những số liệu đáng tin hơn cả trong lĩnh vực hẹp này. Hình 3.4 dưới đây trình bày quan hệ giữa vận tốc canô như là hàm của sức tải canô, được hiểu theo dạng P = /BHP, tính bằng KG/KW. Hình 3.4:Biểu diễn quan hệ giữa vận tốc và sức tải Đồ thị tại hình có thể giúp người ta xác định giá trị mà vận tốc canô có thể đạt được khi biết trước lượng chiếm nước canô và công su ất máy chính lắp trên đó. Ngược lại để canô có lượng chiếm nước cho trước đạt vận tốc v đòi hỏi có thể từ đồ thị xác định tỷ lệ /BHP theo trục hoành và sau đó tính chọn BHP. Trên hình 3.4 đường 1 dùng cho các canô thông dụng, đường 2 dành cho canô có tính năng hàng hải vượt trội. Từ đồ thị ứng với v = 35 (hl/h) = 19,57 (m/s) ta xác định được tỷ lệ /BHP = 14 (/KW). V ới = D = 1,75(tấn) = 1750 (KG) Ta xác định được BHP = 1750/14 = 125 KW = 168 HP.chọn BHP = 250 HP Ta ch ọn động cơ chính cho canô thiết kế là động cơ xăng của hãng YAMHA: Ki ểu: OUTBOARD Công suất: N e = 250 HP. Vòng quay máy chính:5000 - 6000 v/ph. Lượng tiêu hao nhiên liệu: q = 135 (g/Kw.h) = 100 (g/ML.h) Kh ối lượng: M Ne = 125 Kg. V ậy ta xác định được W M = 2.M Ne = 2 x 125 = 250 (Kg) = 0,25 (T ấn). Tính trọng lượng nhiên liệu và dầu bôi trơn W FO . a. Trọng lượng nhiên liệu W nl được tính theo công thức như sau: W nl = xtxN q V l xxN q ee 1000 1000 2 (Tấn) Trong đó: N e : Công suất máy chính (ML) t: Thời gian làm việc trên biển (h). t = 8 (h). q: Lượng tiêu hao nhiên liệu riêng của máy chính (Kg/ML.h). q = 0,1 (Kg/ML.h). l: Kho ảng cách từ bến đến nơi khai thác (hl), l = 25 (hl). V: Tốc độ tàu (hl/h), V = 35 (hl/h) W nl = 8200 1000 1,0 38 25 200 1000 1,02 xxxx x = 0,1 (Tấn) b. Tính trọng lượng dầu bôi trơn W bt : Lượng dầu bôi trơn được tính gần đúng theo lượng nhiên liệu của động cơ: W bt = (0,02 – 0,06) W nl . (Tấn) W bt = 0,03 x 0,1 = 0,003 (Tấn). Tính trọng lượng thuyền viên và hành khách W Pass . Trọng lượng toàn bộ thủy thủ đoàn và hành khách (kể cả hành lý mang theo) được tính: W Pass = 0,75 x (i + n) (Tấn) Với i: là số lượng hành khách trên canô, i = 6 người. n: số lượng thuyền viên trên canô, n = 2 người. 0,075 (T): là trọng lượng trung bình của mỗi người kể cả hành lý mang theo. W Pass = 0,075 x (6 + 2) = 0,6 (Tấn). Tính trọng lượng lương thực thực phẩm W lttp . Khối lượng lương thực thực phẩm (kể cả nước ngọt) được tính dựa vào biên chế thời gian chuyến biển và biên chế cho từng người. Tuy nhiên, đối với canô hoạt động trong cung đường hẹp v à th ời gian chuyến đi biển ngắn nên khối lượng lương thực thực phẩm và nước ngọt không đáng kể. Tính trọng lượng trang thiết bị W Equi . Với canô nói chung, trọng lượng thiết bị trên canô tùy thuộc vào kích thước của canô, mức độ trang bị, ở đây ta sẽ tính W Equi dựa vào canô mẫu. W Equi = 0,12 (Tấn) Tính trọng lượng dự trữ toàn canô W R : Canô chở khách là canô mà hệ số sử dụng trọng tải không lớn, lượng dự trữ này vào khoảng 1 – 2,5% W H . W R = 2% W H = 0,02 x 0,65 = 0,013 (Tấn). Hiệu chỉnh lại lượng chiếm nước D: D = W H + W M + W FO + W Pass + W Lttp + W Equi + W R . = 0,65 + 0,25 + (0,1 + 0,003) + 0,6 + 0 + 0,12 + 0,013 = 1,736 (T ấn). So với lượng chiếm nước tính toán sơ bộ, trọng lượng dự trữ giảm đi 0,8% tương ứng với 0,014(Tấn), điều này có thể chấp nhận được. Vậy ta xác định được các thông số cơ bản cho canô thiết kế là: Chi ều dài lớn nhất: L max = 6 m. Chi ều dài thiết kế L tk = 5,1 m. Chi ều rộng lớn nhất: B max = 2,2 m. Chi ều rộng thiết kế B tk = 1.9 m Chi ều cao mạn: H = 1,1 m. Mớn nước: T = d = 0,5 m. Lượng chiếm nước D = 1,75 (tấ n); H ệ số thể tích chiếm nước: = 0,52. Vận tốc đạt được V = 30 - 35 (hl/h) H ệ số diện tích mặt đường nước: = 0,72 H ệ số diện tích mặt cắt ngang: = 0,85. Công suất máy Ne = 250 (Hp). . thông số cơ bản cho canô thiết kế là: Chi ều dài lớn nhất: L max = 6 m. Chi ều dài thiết kế L tk = 5,1 m. Chi ều rộng lớn nhất: B max = 2,2 m. Chi ều rộng thiết kế B tk = 1 .9 m Chi ều cao. chính. Công suất cần thiết để đạt vận tốc tính toán: Để đạt vận tốc yêu cầu trước, trong giai đoạn thiết kế ban đầu, khi đ ã có kích thước chính của canô, người thiết kế phải xác định ở mức. trọng lượng thiết bị trên canô tùy thuộc vào kích thước của canô, mức độ trang bị, ở đây ta sẽ tính W Equi dựa vào canô mẫu. W Equi = 0,12 (Tấn) Tính trọng lượng dự trữ toàn canô W R : Canô chở