ĐỘNG LỰC TÀU THUỶ - PHẦN 1 LỰC CẢN CHUYỂN ĐỘNG CỦA TÀU - CHƯƠNG 9 ppsx

69 Ch ơng9 Lựccảnchuyển độngcủatàunhiềuthân Khicácthântàuchuyển độnggầnnhausẽxuấthiệncácquá trình t ơngtácthuỷ động phức tạp dẫn đến thay đổi trị số lực cản chuyển động. Hiệnnayng ờita đã có mộtsốkiểutàumàtheoyêucầukhaithácthể tíchngâm n ớc đ ợcphânravàithânnốivớinhaubằngmộtsàncứng,cáctàuđó gọilàtàunhiều thân.Trong số các tàu đó ta phân ra tàu hai thân (Catamaran)và ba thân (Trimaran). Hìnhdángvàtỷsốkíchth ớccủacáctàunóitrênhoàntoànkhácvớitàumộtthân có tổngthể tíchngâm n ớc t ơng ứng,chínhvìvậyđã làmthay đổi đángkểtrị số và vaitrò củacácthànhphầnlựccản.Cácbiến l ợnglựccảnđềusinhrabởicácquá trình t ơng tác thuỷ động của các thân. Sovớitàumộtthâncócùngthể tíchngâm n ớcVthì diệntíchmặt ớtđơnvị /V 2/3 củatàuhaivàbathânlớnhơnnênnólàmlựccảnmasátđơnvịcủacáctàuđó tăng hơn. Trongquá trình t ơngtácthuỷđộnggiữacácthânvậntốccảmứngcủadòngbao chúng sẽ tăng lên, làm ảnh h ởng đến kết cấu của lớp biên và tăng thêm lực cản nhớt. Tr ờngvậntốccảmứnglàmthay đổikếtcấucủasóngbảnthâncủatàunhiều thân.Quá trình t ơngtácsóngphụ thuộcvàoFrvàvịtrí t ơngquancủacácthânvà làm giảm lực cản sóng. Nh vậycóthểđánhgiá đ ợc l ợngtănglựccảnnhớtcũngnh l ợnggiảmlực cản sóng so với tổng lực cản của những tàu một thân. Hình 9.1. Sơ đồ tàu nhiều thân. a. - tàu hai thân b. - tàu ba thân 70 Tổng ảnh h ởngcủasự t ơngtácthuỷđộnggiữacácthân đốivớitổnglựccản khôngchỉ phụ thuộcvàocáchbốtrí t ơngquancủacácthânvàsốFr,màcònphụ thuộcvào hình dáng của các thân, cũng nh các thông số L/B, và = L/ 3 V . Hình9.2trìnhbàybiến l ợng t ơng đốicủatổnglựccảncủatàuhaithântheocác khoảng cách khác nhau giữa các thân. Hình 9.2. ảnh h ởng của Fr và 2b/L đến lực cản toàn bộ của tàu hai thân với L/B 1 = 8. Đểđánhgiáảnh h ởngcủasự t ơngtácthuỷđộng đốivớilựccản d tacócông thức sau: C R = (C V - C Fo )k v o + C V k W o Trong đó: k W o và k v o t ơng ứnglàcáchệsốảnh h ởngtácdụngcủacácthântàukềnhautới lực cản sóng và nhớt xác định theo hình 9.3 và 9.4.cho tàu hai và ba thân khi Fr 0,15 Trị số (C V - C Fo ) lấy bằng tàu một thân. Hình 9.3. Sự phụ thuộc k W o vào 2 b và Fr. Hình 9.4. Sự phụ thuộc k V o vào 2 b và . Việc ápdụngcácthânkhông đốixứngchotàuhaithânsẽcóảnh h ởngtới k V o và k W o . Trênnhữngtuyếnsôngng ờita ápdụngrộngrãicácsàlankhôngtựhànhvàghép chúnglạithành đoàntàuvà đ ợctruyền độngbằngcáchkéohoặc đẩy.(Đoàntàucũng có thể bằngnhữngphân đoạn đặcbiệt).Sự t ơngtácthuỷđộnggiữacácsàlangâyảnh h ởng lớn tới lực cản và sự làm việc của thiết bị đẩy. Số FrcủađoàntàulàbéFr=0,06 0,12,vìvậyvaitrò chínhlàlựccảnnhớt,và sự thay đổi lực cản đó sinh ra bởi sự t ơng tác của các sà lan với tàu kéo. Đoàntàu(bằngph ơngphápkéo)gồmnhữngsàlan đ ợcnốighépvớinhautheo các sơ đồ khác nhau, ví dụ gồm ba sà lan ghép hàng một, kí hiệu (1+1+1) 71 gồm hai sà lan ghép hàng hai, kí hiệu 2 gồmmộtsàlan đitr ớc,tiếptheohaisàlanvàcuốicùnglàmộtsàlan,kíhiệu (1+2+1). Lựccảnchuyển độngcủađoàntàulàRkhôngbằngtổnglựccảncủacácsàlan trong đoàn R o khi chúng chạy một mình. Lực cản chuyển động của đoàn tàu đ ợc đánh giá bằng hệ số ghép k ghép . TheoDôvôncốp: k ghép = R/ n 1i oi R (9.2.1) Để so sánh hiệu quả của các đoàn tàu, ta dùng: R/ n 1i oi D = k ghép n 1i oi R / n 1i oi D (9.2.2) Giới hạn thay đổi của k ghép Đoàn kéo Đoàn đẩy Đoàn k ghép Đoàn k ghép 1+1 0,78 0,90 1+T 0,75 0,95 1+1+1 0,75 0,85 1+1+T 0,75 0,85 2 0,95 1,10 1+1+1+T 0,67 0,82 2+2 0,80 0,96 2+2+T 0,74 0,85 2+2+2 0,70 0,87 2+2+2+T 0,64 0,80 Qua kết quả trên tàu thực và mô hình cho thấy: Chẳnghạnsơđồ ghép(1+1+1)lựccảncủachúnggồmlựccảncủatừngchiếc 49%,100%và125% t ơng ứng.Nh vậysàlan đi đầucólựccảnnhỏ nhấtvàlớnnhất là sà lan cuối đoàn. Hệ số ghép đ ợcghép đ ợcxácđịnhquacácđợtthửđoàntàutrongbểthử,vìRe rấtbénênchiềudàimôhìnhsàlankhôngnhỏ hơn5m.Hệsố k ghép khôngphụ thuộc vàotốcđộ chuyển động,sựhạnchế củachiềusâuluồnglạchcóảnh h ởngtới k ghép không đáng kể. Khi H/T > 2 thì ảnh h ởng đó có thể bỏ qua. Trongquá trìnhkéo,thì chiềudàidâycápkéocóảnh h ởngtớilựccảndodòng n ớcmàchongchóngcủatàukéođạpvàođoànsàlan.Chiềudàidâykéotối uđể đảm bảo cả hai yếu tố là lực cản và tính quay vòng nằm trong khoảng l c = (2 2,5)L 1 . Trong đó: L 1 là chiều dài sà lan đi đầu đoàn. Việcdùngph ơng án đẩy đã làmchotốcđộ chyển độngtăngthêm(5 20)%so với đoànkéo.Lựccảnđoànđẩynhỏ hơnlàdotránh đ ợcdòng n ớccủachongchóng tàu đẩy. Lực cản đoàn tàu đẩy cũng xác định theo công thức (9.2.1). Hệ số ghép k ghép phụ thuộchìnhdạngcủasàlan,khehởgiữachúng, điềukiệnthí nghiệm (mô hình hay tàu thực). Chữ Tkíhiệuchotàuđẩynằmcuối đoàntàukhithử mô hình đoàntàunếuFr M = Fr H thì C RM = C RH . Để xét ảnh h ởng t ơngtácthuỷđộngcủacácsàlan đốivớilựccảnmasátcủa tấm t ơng đ ơng, hệ số ma sát trung bình của tấm đ ợc tính theo công thức: n 1i i n 1i iFoi o i Fo Ck C (9.2.3) 72 Trong ®ã: n - sè sµ lan k i o - hÖ sè phô thuéc sè thø tù sµ lan tÝnh tõ mòi i =1, 2, 3, 4 k i o =1; 0,94; 0,92; 0,90. Lùc c¶n thùc tÕ cña ®oµn tµu ® îc tÝnh theo c«ng thøc:                          n 1i Hi 2 H n 1i Hi n 1i HiAiFoHi o i R 2 v CCk CR (9.2.4) Trong ®ã: C R = C M - FoM C ; C A = (0,8  1,0).10 -3 ; ®èivíi b¶n th©n tµu kÐo hoÆc ®Èy C A = (0,6  0,8).10 -3 ; hÖ sè c¶n C Fo = 0,455/lgRe 2,58 . 69 Ch ơng9 Lựccảnchuyển độngcủatàunhiềuthân Khicácthântàuchuyển độnggầnnhausẽxuấthiệncácquá trình t ơngtácthuỷ động phức tạp dẫn đến thay đổi trị số lực cản chuyển động. Hiệnnayng. ớc,tiếptheohaisàlanvàcuốicùnglàmộtsàlan,kíhiệu (1+ 2 +1) . Lựccảnchuyển độngcủađoàntàulàRkhôngbằngtổnglựccảncủacácsàlan trong đoàn R o khi chúng chạy một mình. Lực cản chuyển động của đoàn tàu đ ợc đánh giá bằng hệ. kéo Đoàn đẩy Đoàn k ghép Đoàn k ghép 1+ 1 0,78 0 ,90 1+ T 0,75 0 ,95 1+ 1 +1 0,75 0,85 1+ 1+T 0,75 0,85 2 0 ,95 1, 10 1+ 1 +1+ T 0,67 0,82 2+2 0,80 0 ,96 2+2+T 0,74 0,85 2+2+2 0,70 0,87