ĐỘNG LỰC TÀU THUỶ - PHẦN 1 LỰC CẢN CHUYỂN ĐỘNG CỦA TÀU - CHƯƠNG 10 docx

73 Ch ơng10 Lựccảncủacáctàuchạynhanhvàtàu l ớt KhicàngtăngsốFrtacàngthấyrõtàuchuyểnchếđộ từ bơisang l ớt.Tuyvậy, mộtsốkiểutàuchạynhanhvẫnkhông đạt đ ợcchếđộ l ớtvàcáctrị số Frlớnđặc tr ngchocáckiểutàunàylàchếđộ chuyểntiếptừbơisang l ớt(0,6<Fr<1,3).Giới hạn d ới cùng ứng với các tàu cỡ lớn còn giới hạn trên dành cho các tàu cỡ bé và ca nô. Bắt đầutừFr>0,7lựcnângthuỷđộngxuấthiệnlàmtăngthànhphầnlựccảntoé n ớc, đồngthời t thế tàucũngbịthay đổi.KhiFr>1,0, n ớctoé lênhaibênmạntàu với diện tích n ớc bao phủ tăng thêm 20% và làm tăng thêm lực cản toé n ớc. Quá trìnhtínhchuyểnlựccảntừmôhìnhsangtàuthựcchocácloạitàunàythì R S đ ợcgộpvào R R .Cần l u ý rằng:khitínhchuyểnkênh đểýđếnhiệuchỉnhvềsựthay đổi mặt ớt, nên các công thức tính đều ứng với t thế tĩnh của tàu. Đốivớicáckiểutàunàylựccảnphầnnhô R AP cũngnh lựccảnkhôngkhí R AA đóngvai trò đáng kể (Xem H10.1) 0,4 0 0,6 5 10 15 0,8 1,0 1,2 Fr 2 6 4 R/D10 2 2 R D R F R D R D AP Hình 10.1. Các thành phần chính của lực cản và góc chúi phụ thuộc Fr của các tàu chạy nhanh. Đểđánhgiá sơ bộ lựccản d củacáckiểutàunàytacóthể sử dụng đồ thị (Xem H10.2)theokếtquả thử mô hìnhdoGROTthựchiện.Hệsố C Fo củacáckiểutàunàyvà của mô hình tính theo công thức C Fo = 0,455/ lgRe 2,58 . 5 6 7 8 5 10 L V 3 R/D10 2 R Frv=2,50 2,25 2,20 1,75 1,50 1,25 1,0 Hình 10.2. Lực cản d đơn vị của các tàu chạy nhanh phụ thuộc vào = L/ 3 L . 74 Mộttrongnhữngbiệnpháp để nângcaovậntốccủatàulàlợidụngchếđộ l ớt. Trongthựctếđiềunàychỉ thựchiện đ ợcchocáctàucỡbévớichiềudàikhônglớn hơn40 50 m.Cáctàunàyphảicómộthệthốngnăng l ợng đủ lớn đểđảmbảocáctrị số Fr V , mà với Fr V đó lực nâng thuỷ động R z đủ lớn để chuyển sang chế độ l ớt. Để tạoralựcnângthuỷđộng R z tacóthể sử dụngcáccanôcóđáydạngtấm phẳnghoặchơilõm, đặtnghiêngvớidòngchảymộtgócbénàođó.Tuynhiên để cải thiệntính đibiểnvàgiảmbớttảitrọngva đậpcủasóng.Ngoàiracóthể sử dụngcanô dạng gẫy góc (Xem H10.3). a) II I I II ĐNTK 0 1 2 3 5 9 10 ĐNTK b) ĐNTKĐNTK c) Hình 10.3. Tuyến hình của ca nô dạng gãy góc b. đáy không nhảy bậc c. đáy nhảy bậc phầnmũi s ờncóđộ vátlớnhơnvàlùivềđuôithìđộ vátgiảmdầnvàđáygần dạngtấmphẳng.Dạnggẫygócphù hợptàuchuyển đ ợcsangchếđộ l ớtvàcáctính năng đi biển. Làmtàucóđáynhảybậcsẽgiảm đ ợclựccảnđoạnđáytr ớcbậcnhậnphầnlớn tảitrọngkhiFrlớn.Tuynhiênkhichạytrênsóngbiểncáccanôcóđáynhảybậcsẽ không đảm bảo đ ợc tính đi biển cần thiết. Lựccảnnhớtvàsóngcủatàu l ớtkhichạygầnđếngồtrên đ ờngconglựccản đ ợc bổ sung thêm lực cản toé n ớc R S và lực cản cảm ứng R i . Khi đang l ớtbắtđầutừFr V =1,5 2,0lựccảnsónggiảmxuốngvàkhiFr V =5 6 sẽ gần bằng không. nh h ởngcủađộ nhớttớiquyluậtphânbốápsuấttrên đáycanôlàkhông đáng kể nên R VP = 0. Trong tr ờng hợp này tổng lực cản của tàu l ớt có thể viết: R = R F + R W + R S + R i + R AP +R AA Lực cản phần nhô R AP = 15 30% tổng lực cản (Xem H10.4). 75 2 R/D10 Frv432 15 10 5 1 0 5 3 4 2 1 0,8 2 4 6 8 F = R /R 0,9 1,0 1,1 1,2 bậc Không bậc rB gB v Hình 10.4. Lực cản đơn vị của: 1. tàu vỏ d a 2.gãygóc 3. có bậc 4. có bậc và có phần nhô Hình 10.5. Tỉ số lực cản của ca nô có bậc và không có bậc. TrênnhữngtàuđáykhôngnhảybậcFr V 5 6,trêncáctàuthể thao đáynhảybậc Fr V = 11 12. Khicanôchuyển độnggócchúi thay đổi đầutiênnótăngcònkhinóchuyển động sang chế độ l ớt thì góc chúi sẽ giảm xuống. chếđộ l ớt R F và R P củacanôgãygócphụ thuộcFrvàhệsốtảitrọngtĩnh C D = D/gB 3 . Nghiêncứucácđặctínhhìnhhọcvàđộnglựchọccủatàu l ớtng ờita đã tiến hànhthử tấmphẳngvàgãygóctrongbểthử,cácsốliệunhận đ ợcth ờngbiểudiễn d ới dạng không thứ nguyên. - Hệ số tải trọng động C B = 2D/v 2 B 2 Trong đó: D- tải trọng hay trọng l ợng của tấm l ớt. - Hệ số mô men m D = M/DB Trong đó: M- mô men trọng lực của tấm đối với mép sau của nó. -Chiều dài ớt của tấm = l/B Trong đó: l- chiều dài mặt ớt của tấm. Khiv=constthì mô mencủatảitrọngbằngmômenthuỷđộngtácdụnglêntấm. Vậykhoảngcáchtừtâmápsuấttớimépsaucủatấm l d có thể xác địnhbằngcôngthức sau: l d = Bm D . Hệ số tải trọng động C B có liên quan với hệ số lực nâng C y , Fr B = Fr . Theolýthuyết đồngdạngcáchệsố C B , m D ,R/D đềuphụ thuộcvàosốFr,góctới , cũng nh các đặc tính hình học của tấm. Mốiquanhệgiữacácthànhphầnlựccảncủatàu l ớtcóthể xác địnhtheosơđồ (Xem H10.6). 76 l l v P m a x R D y d R R t n y R x Hình 10.6. Sơ đồ lực tác dụng lên tấm l ớt. đâyng ờitatrìnhbàydòngbaotấmphẳngbằngdòngchấtlỏngvớigóctới. Tổnglựccảnmasát R t h ớngdọctheobềmặttấm,lựcápsuất R n h ớngvuônggóc với tấm chiếu chúng lên ph ơng của vận tốc dòng chảy ta tìm đ ợc lực cản: R = R x = R t cos + R n sin (10.3.1) Trongcôngthứctrênsốhạngthứ nhấtlàlựccảnmasát R F ,thànhphầnthứ hailà lựccảnáplực(tr ờnghợptàucóbậchoặckhôngcóbậc)chúng đềubằngnhau,nh ng trong cân đối chung của lực cản chúng hơi khác nhau. nhữngcanôđáycómộtbậc,phầntr ớcbậcchịutảitrọngkhoảng70 80%. Khihìnhdángthântàulàkhông đổithì lựccảncủacáctàu l ớthoàntoànphụ thuộc vàovịtrí trọngtâmdọctheochiềudài. nh h ởngcủađộ dịchtâmvềđuôidẫnđến tăng lực cản. Chiếucáclựclênph ơngvuônggócvớiph ơngvậntốcdòngchảytaxácđịnh đ ợc mối quan hệ giữa R n và tải trọng D của tấm: D = R n cos - R t sin R n cos. Từ cácph ơngtrìnhnàysaukhixácđịnh đ ợc R n vàđemthayvào(10.3.1)ta đ ợc: R = R F + Dtg (10.3.2) Số hạng Dtg = R P = R W + R S + R i là tổng lực áp lực của mặt ớt. Từ (10.3.2) ta có lực cản đơn vị khi l ớt là: R/D = R F /D + tg (10.3.3) Khi tg thì lực cản của tàu l ớt sẽ đ ợcxác định bằng công thức sau: R = (C Fo + C A )v 2 /2 + D (10.3.4) . nhô R AP = 15 30% tổng lực cản (Xem H10.4). 75 2 R/D10 Frv432 15 10 5 1 0 5 3 4 2 1 0,8 2 4 6 8 F = R /R 0,9 1, 0 1, 1 1, 2 bậc Không bậc rB gB v Hình 10 .4. Lực cản đơn vị của: 1. tàu vỏ d a 2.gãygóc 3 Đốivớicáckiểutàunàylựccảnphầnnhô R AP cũngnh lựccảnkhôngkhí R AA đóngvai trò đáng kể (Xem H10 .1) 0,4 0 0,6 5 10 15 0,8 1, 0 1, 2 Fr 2 6 4 R/D10 2 2 R D R F R D R D AP Hình 10 .1. Các thành phần chính của lực cản và. 6 7 8 5 10 L V 3 R/D10 2 R Frv=2,50 2,25 2,20 1, 75 1, 50 1, 25 1, 0 Hình 10 .2. Lực cản d đơn vị của các tàu chạy nhanh phụ thuộc vào = L/ 3 L . 74 Mộttrongnhữngbiệnpháp để nângcaovậntốccủatàulàlợidụngchếđộ