chương 4: Những yếu tố cần xét đến khi tính toán thuỷ động thiết bị lái 1. Chế độ tính toán. Mục đích của việc tính toán thuỷ động thiết bị lái là xác định các trị số của lực thuỷ động R và mômen thuỷ động M tđ để chọn máy lái, tính toán kích thước v à kiểm tra độ bền thiết bị lái. Khi góc lái quay góc , tàu bắt đầu chuyển động trên đường quay vòng với góc lệch hướng , góc tấn hình học của bánh lái là: ’ = Góc tấn thực của bánh lái khi dòng chảy tới bánh lái bị lệch hướng làm thay đổi góc tấn h ình học do ảnh hưởng của vỏ tàu và c ủa chân vịt là: = * với là hệ số kể đến ảnh hưởng của vỏ tàu và chân vịt. Thực nghiệm cho thấy khi tính toán ta cũng chỉ sử dụng với góc tấn tới hạn là 35 40 0 Tải trọng thuỷ động cực đại cũng chỉ có thể đạt được trong giai đoạn quay v òng quá độ, khi góc lệch hướng còn nhỏ và vận tốc chuyển động của tàu chưa giảm nhiều. Vì vậy trong tính toán có thể xem vận tốc trọng tâm tàu và vận tốc của bánh lái khi tàu chạy trên đường quay v òng quá độ bằng vận tốc của tàu khi chạy thẳng. 2. Các phương pháp tính toán. Khối lượng công việc khi tính toán thiết bị lái phụ thuộc vào cách xác định các đặc tính thuỷ động C L , C D , C M (hoặc C N , C P , C M ). Có 4 cách xác định đặc tính thuỷ động học bánh lái như sau: Cách 1: Thử mô hình trong bể thử: Mô hình được kéo chuyển động trong bể thử với vận tốc v m v m = v* L Lm (2-3) Chân v ịt của mô hình quay với số vòng quay n m , v/ph n m = n cv * Lm L (2-4) Trong đó: v: là vận tốc chuyển động của tàu, m/s n cv : là số vòng quay chân vịt, v/ph L, L m : là chiều dài tàu và chiều dài mô hình, m Các điều kiện trên nhằm đảm bảo điều kiện đồng dạng giữa mô hình và tàu. Tuy nhiên, trong thực tế thường không thể đảm bảo đúng cả hai điều kiện đó nên việc áp dụng kết quả thử vào tàu thực cũng có những sai số nhất định. Các tải trọng thuỷ động của bánh lái tàu được tính theo công thức: N = C N * S v * 2 * 2 (kG) (2-5) M tđ = C M * bS v ** 2 * 2 (kG.m) (2-6) Cách 2. Thử hệ bánh lái – chân vịt cô lập. Có thể thử riêng hệ bánh lái – chân vịt trong dòng chất lỏng vô hạn ở bể thử hoặc trong dòng khí ở ống khí động. Khi tính toán cần chú ý đến ảnh hưởng của vỏ t àu bằng hệ số k v : N = C N * k v * S v * 2 * 2 (kG) (2-7) Cách 3. Sử dụng kết quả thử các bánh lái cô lập. Các loại bánh lái có prôfin khác nhau thường được thử tại các trung tâm nghiên cứu và kết quả thử được công bố dưới dạng bảng hoặc đồ thị. Lý thuyết của phương pháp thử này có thể tóm tắt như sau: Người ta thổi d òng khí vào một ống khí động học tác động lên bánh lái thay cho dòng n ước trong thực tế. Sau đó, gắn các thiết bị đo lực để có thể đo được lực tác dụng của d òng không khí và một thiết bị đo mômen để đo mômen ở cạnh trước của bánh lái. Khi đó kết quả các hệ số lực nâng C L , hệ số lực cản C D , và hệ số mômen C M ứng với góc quay lái () dưới tác dụng của dòng nước tới bánh lái dạng prôfin sẽ só giá trị được xây dựng dưới dạng bảng hoặc đồ thị và chúng được gọi là đặc tính thuỷ động của bánh lái dạng prôfin. Khi sử dụng các kết quả này cần phải tính đến ảnh hưởng của vỏ tàu và chân vịt bằng các hệ số k v , k cv (ta sẽ nghiên cứu ở phần 2.2.2.2 ý 1): N = C N * k v * k cv * S v * 2 * 2 (2-8) Đây là phương pháp được sử dụng trong chương trình lập trình tính toán thuỷ động học bánh lái sau này. Cách 4. Sử dụng các công thức kinh nghiệm. Nếu không có số liệu theo ba cách trên có thể sử dụng các công thức kinh nghiệm. Khi đó cần chú ý phân tích chọn lựa trong trường hợp có nhiều công thức khác nhau cho c ùng một đại lượng. Thông thường công thức nào kể đến nhiều yếu tố ảnh hưởng khác nhau hơn th ì chính xác hơn. . chương 4: Những yếu tố cần xét đến khi tính toán thuỷ động thiết bị lái 1. Chế độ tính toán. Mục đích của việc tính toán thuỷ động thiết bị lái là xác định các trị số của lực thuỷ động. k cv * S v * 2 * 2 (2-8) Đây là phương pháp được sử dụng trong chương trình lập trình tính toán thuỷ động học bánh lái sau này. Cách 4. Sử dụng các công thức kinh nghiệm. Nếu không có số liệu theo. pháp tính toán. Khối lượng công việc khi tính toán thiết bị lái phụ thuộc vào cách xác định các đặc tính thuỷ động C L , C D , C M (hoặc C N , C P , C M ). Có 4 cách xác định đặc tính thuỷ động