Giáo trình điều động tàu part 2 pps

13 nghi ệ m ta rút ra ch ỉ s ố ổ n đị nh h ướ ng, n ế u ch ỉ s ố ổ n đị nh h ướ ng E = 8 thì con tàu đ ó có tính ổ n đị nh h ướ ng t ố t. N ế u E < 7 thì ổ n đị nh h ướ ng kém nh ư ng tính quay tr ở t ố t. Trong th ự c t ế , có th ể coi tàu có tính ổ n đị nh h ướ ng t ố t n ế u trong đ i ề u ki ệ n gió tác độ ng không quá c ấ p 3(B) và s ố l ầ n b ẻ lái là không l ớ n h ơ n 4 l ầ n trong 1 phút, cùng v ớ i góc b ẻ lái kh ỏ i m ặ t ph ẳ ng tr ụ c d ọ c không quá 2 độ đế n 3 độ ở m ỗ i m ạ n. Ví d ụ : Tàu X có chi ề u dài 136,4m, khi th ử nghi ệ m đặ t giá tr ị góc lái α = ± 20 0 t ố c độ tàu V t = 14 h ả i lý/gi ờ = 7,2 m/giây, xác đị nh đượ c T m = 149,7 giây. V ậ y: Độ dài c ủ a m ộ t dao độ ng hoàn ch ỉ nh S m = 149,7 x 7,2 = 1.077,8m Ch ỉ s ố ổ n đị nh h ướ ng 89,7 4,136 8,1077 ≈=== L S E m . Tức là con tàu này có tính ổn định trên hướng đi tốt. 1.2.4.4. Tính năng quay trở: Tính năng quay trở là sự phản ứng nhanh chóng của tàu với góc bẻ lái hay khả năng thay đổi hướng chuyển động và di chuyển của nó theo quỹ đạo cong khi bánh lái lệch khỏi vị trí số không. Các thông số chuyển động trên quỹ đạo này phụ thuộc vào những điều kiện ngoại cảnh ban đầu như gió, nước, tốc độ và trạng thái của tàu Các tàu ngày nay có thiết bị điều khiển chính là bánh lái, ngoài ra các tàu hiện đại còn trang bị thêm các chân vịt mạn (Thrusters). Một số tàu chuyên dụng không những lấy bánh lái làm cơ quan điều khiển mà nó còn có khả năng thay đổi hướng của lực đẩy theo yêu cầu. Khi chạy trên hướng đi đã định, thường con tàu không thể tự động giữ hướng mà mũi luôn bị đảo quanh hướng đi, đây chính là hiện tượng đảo lái (theo một chu kỳ nào đó). Cường độ đảo lái phụ thuộc vào tác động của các ngoại lực như sóng, gió Trên hình 1.2 giả thiết rằng dưới tác dụng của lực này làm tàu lệch khỏi hướng đi đã định một góc (α). Gọi tổng lực cản tác dụng lên chuyển động của tàu là R (được đặt vào điểm O) và tổng các ngoại lực tác dụng lên con tàu là P được đặt vào tâm trọng lực G. Cả hai trường hợp R và P đều được phân tích ra hai thành phần theo trục dọc (x) và trục ngang (y) của tàu, được kí hiệu là P x , P y và R x , R y . Rõ ràng, trong cả 2 trường hợp, các thành phần R x và P x không ảnh hưởng đến tính quay trở của tàu. Còn các thành phần Ry và Py tạo thành một mô men lực có cánh tay đòn OG. Tuỳ thuộc R Px R P HL α P y β a β a > β b Điểm đặt G sau R 8 HL α P y β b R Px R P Điểm đặt G trước R 8 (a) (b) R Py R Py P P x P x P O O G G R R y R x R x R y R Do ngẫu lực P y , R y Do ngẫu lực P y , R y Hình 1.2. Hiện tư ợng đảo lái (a): Điểm đặt trọng tâm sau lực cản (b) : Điểm đặt trọng tâm trước lực cản 14 điểm đặt của O và G mà mô men này có thể làm tăng đảo lái (a) và giảm đảo lái (b). Trường hợp 1.2a, mô men do cặp ngẫu lực (P y , R y ) gây ra cùng chiều với chiều lệch hướng của tàu. Như vậy nó sẽ tăng thêm hiện tượng đảo lái. Trường hợp 1.2b, mô men do cặp ngẫu lực (P y , R y ) gây ra ngược chiều với chiều lệch hướng của tàu. Như vậy nó sẽ làm giảm hiện tượng đảo lái, tàu ổn định trên hướng đi hơn nhưng tính năng quay trở kém. Bằng thực nghiệm người ta thấy rằng con tàu đạt tính năng điều động tốt nhất khi tâm điểm của lực cản và tâm điểm của ngoại lực trùng hoặc gần trùng nhau (O ≡ G hoặc O nằm sau G một chút). Do vậy khi tính toán xếp hàng, không nên để tàu chúi mũi (làm cho điểm O nằm về phía trước so với điểm G) mà nên để chúi lái một ít. Để đưa tàu về hướng đi ban đầu phải bẻ lái một góc lái β , rõ ràng ta phải bẻ lái ở trường hợp a lớn hơn trường hợp b (hình 1.2 ba ββ > ). Ngày nay hầu hết các tàu đều trang bị hệ thống lái tự động với hai chức năng cơ bản là giữ tàu ổn định trên hướng đi hay thay đổi hướng đi chuyển động theo một quy luật do yêu cầu của người điều khiển. 1.3. Tính năng của bánh lái 1.3.1. Lực của bánh lái Bánh lái là một thiết bị không thể thiếu được trong điều động tàu. Bánh lái giữ cho tàu chuyển động trên hướng đi đã định hoặc thay đổi hướng của tàu theo ý muốn của người điều khiển. Bánh lái được đặt phía sau chân vịt và nằm trong mặt phẳng trục dọc của tàu. Bánh lái có thể quay đi một góc nhất định sang phải hoặc sang trái (khoảng từ -45 o đến +45 o ) . Bánh lái có thể được chế tạo bằng các nguyên liệu khác nhau, nhưng mỗi bánh lái đều có hai bộ phận cơ bản là trục lái và mặt bánh lái. Khi tàu chạy tới hoặc khi chạy lùi thì dòng nước chảy từ mũi về lái hoặc dòng nước chảy từ lái về mũi sẽ tác dụng vào mặt trước hoặc mặt sau của bánh lái một áp lực P. Bằng thực nghiệm, người ta xây dựng công thức để tính áp lực đó như sau: 2 1 sin305,0195,0 sin VS K P ×× + × = α α (1.10) Trong đó:  α : Góc bẻ lái (độ).  V: Vận tốc tàu (m/s).  S : Diện tích mặt bánh lái (m 2 ).  K 1 : Hệ số của bánh lái phụ thuộc vào số chân vịt và được lấy như sau: K 1 = 38 ÷ 42 (Kg/m 2 ) với tàu 1 chân vịt. K 1 = 20 ÷ 22,5 (Kg/m 2 ) với tàu 2 chân vịt. Lực cản phụ thuộc vào phần chìm của tàu, muốn có tác dụng tốt thì bánh lái phải có diện tích tỉ lệ thích đáng với phần chìm của tàu, do đó diện tích mặt bánh lái phải được chọn theo tỉ lệ phù hợp với con tàu. Người ta có thể tính diện tích mặt bánh lái dựa trên công thức: 2 K TL S × = (1.11) Trong đó :  L: Chiều dài của tàu (m).  T : mớn nước của tàu (m)  K 2 : Phụ thuộc loại tàu, thường K 2 = 50 ÷ 70. 1.3.2. Tác dụng của bánh lái khi tàu chạy tới Khi tàu chuyển động thẳng đều thì nó chỉ chịu tác dụng của lực đẩy và lực cản. Khi bẻ bánh lái 1 góc ọ nào đó, giả sử như hình 1.3 (bẻ lái sang phải). Lúc này do tác dụng của dòng chảy bao và dòng do chân vịt tạo ra trên mặt của bánh lái nảy sinh sự phân bố lại áp lực, mặt bánh lái hướng tới 15 dòng chảy bao thì áp lực tăng, mặt kia giảm. Điểm đặt của tổng các lực P này gần về phía sống lái và vuông góc với mặt bánh lái: yx PPP += (1.12) Để hiểu rõ ảnh hưởng của lực sinh ra khi bẻ lái đi một góc, giả sử tại trọng tâm tàu G được đặt một cặp lực '&' 21 PP , v ề độ l ớ n thì .'' 21 y PPP == ; còn v ề chi ề u tác d ụ ng thì '' 21 PP ↑↓ . Rõ ràng, c ặ p ng ẫ u l ự c ' 2 ,PP y làm cho m ũ i tàu quay v ề phía b ẻ lái, l ự c P 1 ’ làm tàu d ạ t ra ngoài vòng quay tr ở còn P x làm gi ả m chuy ể n độ ng t ớ i c ủ a tàu. Th ườ ng thì đ i ể m đặ t c ủ a áp l ự c P và các l ự c thu ỷ độ ng không cùng n ằ m trên m ộ t m ặ t ph ẳ ng n ằ m ngang, nên khi quay tr ở , con tàu ngoài vi ệ c chuy ể n d ị ch ngang còn b ị nghiêng và chúi. Tóm l ạ i, qu ỹ đạ o chuy ể n độ ng c ủ a tàu do b ẻ lái là 1 đườ ng cong do tr ọ ng tâm tàu v ạ ch ra. 1.3.3. Tác dụng của bánh lái khi chạy lùi Gi ả s ử cho tàu ch ạ y lùi, khi tàu đ ã có tr ớ n lùi, ta b ẻ lái 1 góc ọ nào đ ó (hình 1.4 b ẻ lái sang ph ả i). Lúc này do tác d ụ ng c ủ a dòng ch ả y bao và dòng do chân v ị t t ạ o ra trên m ặ t c ủ a bánh lái n ả y sinh s ự phân b ố l ạ i áp l ự c, m ặ t bánh lái h ướ ng t ớ i dòng ch ả y bao thì áp l ự c t ă ng, m ặ t kia gi ả m. Đ i ể m đặ t c ủ a t ổ ng các l ự c P này g ầ n v ề phía s ố ng lái và vuông góc v ớ i m ặ t bánh lái: yx PPP += (1.13) Để hi ể u rõ ả nh h ưở ng c ủ a l ự c sinh ra khi b ẻ lái đ i m ộ t góc, t ươ ng t ự nh ư khi ch ạ y t ớ i, t ạ i tr ọ ng tâm tàu G đặ t m ộ t c ặ p l ự c '&' 21 PP . V ề độ l ớ n thì .'' 21 y PPP == Còn v ề chi ề u tác d ụ ng thì '' 21 PP ↑↓ . Rõ ràng, c ặ p ng ẫ u l ự c ' 1 ,PP y làm cho m ũ i tàu quay ng ượ c v ề phía b ẻ lái, l ự c P 2 ’ làm tàu d ạ t ra ngoài vòng quay tr ở còn P x làm gi ả m chuy ể n độ ng lùi c ủ a tàu. Do đ i ể m đặ t c ủ a áp l ự c P và các l ự c thu ỷ độ ng không cùng n ằ m trên m ộ t m ặ t ph ẳ ng n ằ m ngang, nên khi quay tr ở , con tàu ngoài vi ệ c chuy ể n d ị ch ngang còn b ị nghiêng và chúi. Qu ỹ đạ o chuy ể n độ ng c ủ a tàu khi ch ạ y lùi và b ẻ lái là m ộ t đườ ng cong do tr ọ ng tâm tàu v ạ ch ra. P x α P' 1 v Dòng n ướ c ch ả y t ừ lái v ề m ũ i Dòng n ướ c ch ả y t ừ m ũ i v ề lái P y P P x α O 1 ω qt P' 1 P' 2 v Dòng n ướ c ch ả y t ừ m ũ i v ề lái Hình 1.3. L ự c xu ấ t hi ệ n do b ẻ lái và tác d ụ ng c ủ a nó khi tàu ch ạ y t ớ i 16 1.3.4. ảnh hưởng hình dạng bánh lái đến lực bánh lái 1.3.4.1. Bánh lái th ườ ng: Là lo ạ i bánh lái mà toàn b ộ di ệ n tích c ủ a m ặ t bánh lái đượ c đặ t sau tr ụ c cu ố ng lái (hình 1.5). Khi cho m ặ t bánh lái l ệ ch kh ỏ i m ặ t ph ẳ ng tr ụ c d ọ c tàu 1 góc ọ , phát sinh ra m ộ t mô-men quay tác d ụ ng lên tr ụ c bánh lái là: M q = Pxb (1.14) Trong đ ó:  P : L ự c tác d ụ ng lên m ặ t bánh lái .  b : Kho ả ng cách t ừ đ i ể m đặ t l ự c tác d ụ ng P t ớ i tr ụ c cu ố ng lái (m).  Giá tr ị b đượ c tính nh ư sau: b = (0,2 + 0,3sin α )x l (1.15) l : Chi ề u r ộ ng c ủ a bánh lái (m) ọ : Góc bẻ lái (độ). Bánh lái th ườ ng ph ả i ch ị u m ộ t mô men xo ắ n r ấ t l ớ n khi làm vi ệ c. Trên các tàu l ớ n hi ệ n nay, bánh lái n ặ ng hàng ch ụ c t ấ n, t ố c độ tàu l ạ i l ớ n, do đ ó ph ả i t ạ o ra m ộ t l ự c b ẻ lái r ấ t l ớ n. Để b ẻ lái ph ả i thông qua h ệ th ố ng đ i ệ n ho ặ c đ i ệ n thu ỷ l ự c. Bánh lái lo ạ i này có tính ă n lái t ố t, nh ư ng c ồ ng k ề nh, do tr ụ c lái ch ị u mô men xo ắ n l ớ n nên ít trang b ị trên các tàu bi ể n có t ố c độ cao mà ch ủ y ế u trang b ị trên các lo ạ i tàu bi ể n nh ỏ , t ố c độ ch ậ m và các xà lan, các xu ồ ng. 1.3.4.2. Bánh lái bù tr ừ : Bánh lái bù tr ừ là lo ạ i bánh lái mà m ặ t c ủ a t ấ m lái n ằ m c ả v ề hai phía tr ụ c bánh lái. Di ệ n tích phía tr ướ c tr ụ c lái kho ả ng 15 ÷ 30% di ệ n tích toàn b ộ m ặ t lái (hình 16). Mô men quay (M q ) sinh ra khi bánh lái l ệ ch kh ỏ i m ặ t ph ẳ ng tr ụ c d ọ c m ộ t góc ọ đượ c tính theo công th ứ c: M q = P 1 b 1 - P 2 b 2 (1.16) Trong đ ó:  P 1 và P 2 : L ự c tác d ụ ng lên m ặ t phía tr ướ c và m ặ t phía sau c ủ a bánh lái (Kg)  b 1 và b 2 : Kho ả ng cách t ươ ng ứ ng t ừ đ i ể m đặ t các l ự c P 1 và P 2 (m) đế n tr ụ lái. b P ọ Hình 1.5. Bánh lái th ườ ng Hình 1.6. Bánh lái bù tr ừ b 1 P 1 ọ b 2 P 2 17 V ớ i k ế t c ấ u nh ư v ậ y, bánh lái bù tr ừ kh ắ c ph ụ c đượ c nh ượ c đ i ể m c ủ a bánh lái th ườ ng, mô men xo ắ n gây nên ở tr ụ c lái gi ả m h ơ n so v ớ i bánh lái th ườ ng. Vì khi bánh lái làm vi ệ c thì c ả m ặ t tr ướ c và m ặ t sau tr ụ c lái đề u ch ị u áp l ự c c ủ a n ướ c. Bánh lái bù tr ừ có tính ă n lái t ố t, b ẻ lái nh ẹ , d ễ đ i ề u khi ể n. Th ườ ng dùng cho tàu bi ể n hi ệ n nay. 1.3.4.3. Bánh lái n ử a bù tr ừ : Bánh lái n ử a bù tr ừ là lo ạ i bánh lái bù tr ừ nh ư ng ch ỉ bù tr ừ m ộ t n ử a phía d ướ i (hình 1.7). Do đ ó, ngoài nh ữ ng ư u đ i ể m c ủ a bánh lái bù tr ừ thì bánh lái n ử a bù tr ừ khi b ẻ lái s ẽ nh ẹ h ơ n. T ă ng l ự c tác d ụ ng do dòng n ướ c c ủ a chân v ị t tác d ụ ng vào m ặ t bánh lái. Bánh lái này th ườ ng dùng cho tàu có t ố c độ l ớ n. 1.3.5. Xác định góc bẻ lái Trong công th ứ c tính áp l ự c c ủ a n ướ c tác d ụ ng vào m ặ t bánh lái, ta th ấ y góc b ẻ lái và áp l ự c n ướ c không hoàn toàn t ỉ l ệ thu ậ n v ớ i nhau, không ph ả i góc b ẻ lái càng t ă ng thì áp l ự c P c ủ a n ướ c tác d ụ ng vào bánh lái càng t ă ng. Vi ệ c phân tích áp l ự c P ra hai thành ph ầ n phân l ự c theo chi ề u d ọ c và chi ề u ngang tàu cho th ấ y thành ph ầ n l ự c theo chi ề u d ọ c (P x ) có xu h ướ ng làm gi ả m chuy ể n độ ng t ớ i ho ặ c lùi c ủ a tàu. Thành ph ầ n l ự c theo chi ề u ngang (P y ) có tác d ụ ng tích c ự c cho vi ệ c quay tr ở . Trong k ỹ thu ậ t đ i ề u độ ng tàu, yêu c ầ u các y ế u t ố tác độ ng ph ả i làm cho con tàu đ i ề u khi ể n d ễ dàng, t ố c độ đả m b ả o. Do đ ó, c ầ n ph ả i s ử d ụ ng góc lái h ợ p lý để t ă ng giá tr ị c ủ a l ự c ngang P y , đồ ng th ờ i ph ả i gi ả m giá tr ị l ự c theo chi ề u d ọ c t ớ i m ứ c th ấ p nh ấ t. Để xác đị nh giá tr ị góc b ẻ lái thích h ợ p ta phân tích ba tr ườ ng h ợ p góc b ẻ lái, đ ó là góc b ẻ lái 15 0 ; 45 0 và 75 0 . Trong c ả ba tr ườ ng h ợ p gi ả s ử các đ i ề u ki ệ n tác độ ng bên ngoài nh ư nhau và t ố c độ tàu không thay đổ i (hình 1.8). Phân tích l ự c tác d ụ ng lên bánh lái ở c ả ba tr ườ ng h ợ p ta th ấ y r ằ ng:  ở góc b ẻ lái ọ =15 0 : l ự c c ả n chuy ể n độ ng t ớ i P x nh ỏ , m ứ c độ ả nh h ưở ng t ớ i t ố c độ tàu không đ áng k ể . Thành ph ầ n l ự c P y c ũ ng không l ớ n nên tàu quay tr ở ch ậ m. Hình 1.7. Bánh lái n ử a bù tr ừ ọ = 15 0 ọ=75 0 ọ= 45 0 (a) (c) (b) Hình 1.8. Giá tr ị góc lái ở ba tr ườ ng h ợ p: (a) ọ =15 0 ; (b) ọ = 45 0 và (c) ọ = 75 0 Py Py Py P P P Px Px Px 18  ở góc b ẻ lái ọ =45 0 : l ự c c ả n chuy ể n độ ng t ớ i P x c ũ ng l ớ n, nên ả nh h ưở ng t ớ i t ố c độ tàu. Nh ư ng thành ph ầ n l ự c P y khá l ớ n nên tàu quay tr ở nhanh.  ở góc b ẻ lái ọ =75 0 : l ự c c ả n chuy ể n độ ng t ớ i P x l ớ n h ơ n nhi ề u, ả nh h ưở ng t ớ i t ố c độ tàu r ấ t l ớ n. Nh ư ng thành ph ầ n l ự c P y không l ớ n nên tàu quay tr ở c ũ ng không nhanh. Qua phân tích ba góc lái trên, nh ậ n th ấ y góc b ẻ lái ọ =45 0 làm tàu quay tr ở nhanh nh ấ t, nh ư ng v ẫ n ch ư a t ố t vì t ố c độ tàu b ị tác độ ng nhi ề u (gi ả m đ áng k ể ). K ế t h ợ p gi ữ a lý thuy ế t và th ự c t ế , ng ườ i ta th ấ y r ằ ng góc b ẻ lái t ố t nh ấ t cho các tàu nên t ừ 30 ÷ 40 0 . Các tàu ngày nay th ườ ng đượ c thi ế t k ế góc b ẻ lái sang hai bên t ừ 0 ÷ 45 0 . Nh ư ng góc b ẻ lái t ố t nh ấ t nên s ử d ụ ng t ừ 0 ÷ 35 0 . 1.4.chuy ể n độ ng quay tr ở c ủ a tàu 1.4.1. Định nghĩa và quá trình quay trở của tàu Khi tàu đ ang chuy ể n độ ng, n ế u ta b ẻ lái v ề m ộ t bên m ạ n v ớ i m ộ t góc độ nào đ ó so v ớ i v ị trí s ố không, con tàu s ẽ v ẽ lên m ộ t qu ĩ đạ o cong, đ ó chính là vòng quay tr ở v ớ i bán kính xác đị nh. Giá tr ị bán kính này ph ụ thu ộ c vào t ố c độ tàu và góc b ẻ lái. Đị nh ngh ĩ a: Vòng quay tr ở c ủ a tàu là qu ỹ đạ o chuy ể n độ ng c ủ a tr ọ ng tâm (G) c ủ a tàu khi ta b ẻ lái sang m ộ t bên m ạ n v ớ i m ộ t góc lái ọ nh ấ t đị nh nào đ ó. Khi chân v ị t quay trong n ướ c sinh ra m ộ t l ự c đẩ y làm tàu chuy ể n độ ng. N ế u b ẻ lái cho tàu quay tr ở thì l ự c này v ẫ n t ồ n t ạ i và giá tr ị c ủ a nó đượ c xác đị nh theo công th ứ c: V N U dcv 9 = (1.17) Trong đ ó:  U dcv : L ự c đẩ y c ủ a chân v ị t.  N : Công su ấ t hi ệ u d ụ ng c ủ a máy.  V : T ố c độ tàu. Khi b ẻ lái sang m ộ t bên thì dòng n ướ c ch ả y bao xung quanh v ỏ tàu và dòng n ướ c do chân v ị t đẩ y s ẽ tác d ụ ng vào m ặ t bánh lái, gây nên áp l ự c P làm tàu quay tr ở và gi ả m chuy ể n độ ng th ẳ ng c ủ a tàu. M ỗ i góc lái khác nhau thì tr ọ ng tâm tàu v ạ ch nên các qu ỹ đạ o khác nhau. Góc lái ọ càng l ớ n qu ỹ đạ o v ạ ch ra càng h ẹ p. V ậ n t ố c nh ỏ thì đườ ng kính vòng quay tr ở nh ỏ nh ư ng th ờ i gian quay tr ở t ă ng (xem hình 1.9). Quá trình quay tr ở c ủ a tàu: Giai đ o ạ n 1: Còn g ọ i là giai đ o ạ n , là th ờ i gian c ầ n thi ế t b ẻ bánh lái t ừ s ố không (0 0 ) đế n góc lái ọ 0 nào đ ó. T ứ c là t ừ khi b ắ t đầ u b ẻ lái cho đế n khi b ẻ lái xong. Trung bình, giai đ o ạ n này kéo dài t ừ 10 ÷ 15 giây. ở giai đ o ạ n này b ắ t đầ u xu ấ t hi ệ n và phát tri ể n thành ph ầ n thu ỷ độ ng h ọ c tác d ụ ng lên ọ=      o o o 10 517 35 Hình 1.9. Các góc lái khác nhau và qu ĩ đạ o quay tr ở t ươ ng ứ ng Sy ọ=10 o ọ=17 o 5 ọ=35 o Sx 19 bánh lái, hay còn g ọ i là áp l ự c c ủ a n ướ c. áp l ự c này ban đầ u không cân b ằ ng v ớ i áp l ự c c ủ a n ướ c tác độ ng vào ph ầ n tr ướ c c ủ a thân v ỏ tàu bên m ạ n cùng v ớ i h ướ ng b ẻ lai. Lúc đ ó tàu v ừ a chuy ể n độ ng ti ế n lên, v ừ a d ị ch chuy ể n ng ượ c v ớ i phía b ẻ lái và nghiêng v ề phía b ẻ lái m ộ t góc kho ả ng 2 ÷ 3 o . S ự d ị ch chuy ể n này s ẽ gi ả m d ầ n và m ấ t h ẳ n khi b ắ t đầ u xu ấ t hi ệ n góc quay, lúc này tàu có xu h ướ ng ng ả m ũ i v ề phía b ẻ lái. Giai đ o ạ n này còn g ọ i là giai đ o ạ n ch ế t vì tàu ch ư a nghe lái. Giai đ o ạ n 2: Còn g ọ i là giai đ o ạ n ti ế n tri ể n, tính t ừ khi b ẻ lái xong cho đế n khi tàu b ắ t đầ u có s ự chuy ể n độ ng tròn đề u, lúc n ằ y v ậ n t ố c góc quay tr ở đạ t giá tr ị c ố đị nh (tàu đ ã quay đượ c 90 ÷ 100 o ), lúc này l ự c c ả n đ ã cân b ằ ng. ở giai đ o ạ n này xu ấ t hi ệ n góc nghiêng ngang ố cùng h ướ ng v ớ i m ạ n b ẻ lái. Giai đ o ạ n 3: G ọ i là giai đ o ạ n l ượ n ổ n đị nh hay là giai đ o ạ n quay tr ở ổ n đị nh: t ừ lúc v ậ n t ố c góc b ằ ng h ằ ng s ố , n ế u không thay đổ i góc b ẻ lái, không ả nh h ưở ng môi tr ườ ng bên ngoài. Vòng quay tr ở c ủ a tàu đượ c bi ể u di ễ n nh ư hình. 1.11. 1.4.2. Các yếu tố của vòng quay trở 1.4.2.1. Đườ ng kính quay tr ở và đườ ng kính l ớ n nh ấ t c ủ a vòng quay tr ở : Đườ ng kính vòng quay tr ở (ký hi ệ u D n ): Đườ ng kính vòng quay tr ở là đườ ng kính c ủ a vòng tròn do tr ọ ng tâm tàu v ạ ch ra sau khi tàu quay tr ở v ớ i m ộ t góc b ẻ lái nh ấ t đị nh, th ườ ng là góc lái t ố i đ a (g ọ i là đườ ng kính vòng quay tr ở ổ n đị nh),. B ằ ng th ự c nghi ệ m thì: D n = S TL 10 2 × (1.13) Trong đ ó:  L: Chi ề u dài tàu (m). Pivot Point Track Bow Track Point of Gravity Track Stern Track Turning Radius Pivot Point Point of Gravity Turning center β =Drift Angle β Hình 1.10. Con tàu khi quay tr ở 20  T: M ớ n n ướ c c ủ a tàu (m).  S : Di ệ n tích bánh lái (m 2 ). Chúng ta có th ể xác đị nh đườ ng kính vòng quay tr ở theo chi ề u dài tàu, ho ặ c d ự a vào h ệ s ố kinh nghi ệ m cho t ừ ng lo ạ i tàu và th ự c t ế . Nó bi ể u th ị tính n ă ng quay tr ở c ủ a tàu. Đườ ng kính l ớ n nh ấ t c ủ a vòng quay tr ở (ký hi ệ u D max ): Đườ ng kính l ớ n nh ấ t c ủ a vòng quay tr ở là kho ả ng cách di chuy ể n theo chi ề u ngang tính t ừ tr ọ ng tâm tàu lúc b ẻ lái đế n khi con tàu đ ã quay đượ c 180 o . Th ự c nghi ệ m cho th ấ y D max > D n . Nó bi ể u th ị kh ả n ă ng tránh va v ề phía m ạ n quay tr ở theo chi ề u ngang. Theo qui đị nh c ủ a IMO “ IMO A 751(18) ” , tàu đ óng sau 01/07/1994 thì D max ≤ 5L. Hình 1.11. Vòng quay tr ở c ủ a tàu 1.4.2.2. Nghiêng ngang khi quay tr ở : Gi ả s ử con tàu đượ c b ẻ lái quay ph ả i nh ư hình 1.12, tàu chuy ể n độ ng quay v ớ i t ố c độ góc ω . G ọ i F lt là l ự c li tâm, l ự c li tâm này đượ c đặ t vào tr ọ ng tâm G c ủ a tàu và đẩ y con tàu ra xa vòng quay, R là l ự c c ả n tác d ụ ng vào ph ầ n chìm c ủ a tàu, P là áp l ự c n ướ c tác độ ng lên m ặ t bánh lái. Giá tr ị góc nghiêng ngang ố ph ụ thu ộ c góc b ẻ lái ọ và t ố c độ c ủ a tàu - V. Ta bi ế t r ằ ng lúc đầ u góc ố = 2 ÷ 3 o v ề phía b ẻ lái, khi quán tính còn nh ỏ . Giá tr ị này có xu h ướ ng t ă ng, sau đ ó theo s ự t ă ng lên c ủ a l ự c quán tính đặ t vào tr ọ ng tâm tàu làm cho tàu cân b ằ ng, đ i ề u này s ẽ làm cho tàu nghiêng ngang v ề phía ngoài vòng quay tr ở . L ự c quán tính gây nghiêng ngang khi quay tr ở đượ c g ọ i là l ự c nghiêng ngang độ ng, th ự c t ế góc nghiêng ngang độ ng có th ể đạ t đế n giá tr ị khá l ớ n. Tàu s ẽ ti ế p t ụ c chuy ể n độ ng trên vòng quay tr ở , lúc vòng quay tr ở ổ n đị nh thì ố gi ả m xu ố ng và đạ t m ộ t giá tr ị ổ n đị nh nào đ ó, giá tr ị góc nghiêng này là hàm s ố c ủ a t ố c độ quay tr ở ( ố = f ( ω )). L ự c li tâm F lt làm cho t ầ u có xu h ướ ng b ị đẩ y tr ọ ng tâm tàu ra xa tâm vòng quay tr ở . TRANSFER G B R F lt ω ố L 0 L 1 W 1 W 0 TACTICAL DIAMETER 9 KTS 12 KTS 8 KTS DRIFT ANGLE TOTAL ADVANCE ADVANCE D n 21 T ừ công th ứ c tính l ự c li tâm : F lt = r Vm 2 × (1.14). G ọ i mô men h ồ i ph ụ c c ủ a tàu là M n , giá tr ị M n đượ c tính theo công th ứ c : M n = Dxhxsin ố . Hay M n = Dhsin ố = ) 2 ( 2 d Z rg Vgm G − × ⋅⋅ cosố => tgố = θθθ ≈=>− ××× ⋅⋅ tg nhá) 2 ( 2 d Z grhD Vgm G => ố max o = 1,4 ) 2 ( 2 d Z Lh V G − × (1.15) (công th ứ c G.A Fzirso) Ho ặ c công th ứ c th ự c nghi ệ m: h r bV × × = 2 0 max 54,1θ (1.16) Trong đ ó :  M : Kh ố i l ượ ng c ả con tàu.  D : L ượ ng r ẽ n ướ c c ủ a tàu.  g : Gia t ố c tr ọ ng tr ườ ng (9,81m/giây 2 ).  V: T ố c độ tàu (m/giây).  F lt : L ự c li tâm.  ố : Góc nghiêng ngang khi quay tr ở .  r: Bán kính quay tr ở .  h: Chi ề u cao th ế v ữ ng ban đầ u.  d: M ớ n n ướ c trung bình c ủ a tàu.  Z G : Cao độ tr ọ ng tâm tàu.  b : Kho ả ng cách gi ữ a tr ọ ng tâm G và tâm n ổ i B c ủ a tàu. Nhìn vào công th ứ c 1.15 và 1.16 ta th ấ y góc nghiêng ngang t ố i đ a khi quay tr ở t ỉ l ệ thu ậ n v ớ i bình ph ươ ng t ố c độ và t ỉ l ệ ngh ị ch v ớ i chi ề u cao th ế v ữ ng ban đầ u. Đ i ề u này cho th ấ y khi quay tr ở v ớ i v ậ n t ố c l ớ n d ễ b ị l ậ t tàu, nh ấ t là tàu có chi ề u cao th ế v ữ ng nh ỏ nh ư tàu ch ở container, tàu ch ở g ỗ Đ i ề u này c ầ n đặ c bi ệ t quan tâm khi quay tr ở tàu trong đ i ề u ki ệ n sóng gió. N ế u tàu có góc nghiêng ban đầ u ( ố o ) thì nó ả nh h ưở ng đế n góc nghiêng ngang t ố i đ a trên vòng quay tr ở . Tu ỳ thu ộ c bên quay tr ở mà đườ ng kính quay tr ở có th ể gi ả m ho ặ c t ă ng (tàu ch ở g ỗ tr ướ c kia th ườ ng có ố o ban đầ u). Tàu hàng khô theo quy đị nh góc nghiêng ngang ban đầ u do quay tr ở ố ≤ 12 o , tàu khách và quân s ự ố ≤ 17 o . ố 4 8 12 16 Khi ố 0 ổ n đị nh ố đ 22 1.4.2.3. Kho ả ng d ị ch chuy ể n theo chi ề u ngang - Transfer (kí hi ệ u Tr): Kho ả ng d ị ch chuy ể n theo chi ề u ngang là kho ả ng cách tính t ừ tr ọ ng tâm tàu khi nó đ ã quay đượ c 90 o đế n h ướ ng ban đầ u theo chi ề u ngang. Th ự c nghi ệ m cho th ấ y giá tr ị Tr = (0,25 ÷ 0,5)D n , Tr bi ể u th ị kh ả n ă ng tránh va theo chi ề u ngang, kh ả n ă ng tàu chuy ể n h ướ ng sang h ướ ng m ớ i, giúp ta tránh va ch ướ ng ng ạ i theo phía tr ướ c ho ặ c tính toán quãng đườ ng để chuy ể n sang h ướ ng m ớ i. 1.4.2.4. Kho ả ng d ị ch chuy ể n theo chi ề u d ọ c – Advance (kí hi ệ u A d ) : Kho ả ng cách tính t ừ tr ọ ng tâm tàu t ạ i v ị chí khi b ắ t đầ u b ẻ lái đế n khi quay đượ c 90 o theo chi ề u d ọ c tính trên h ướ ng chuy ể n d ị ch, g ọ i là kho ả ng d ị ch chuy ể n d ọ c. B ằ ng th ự c nghi ệ m cho th ấ y giá tr ị A d = (0,6 ÷ 1,2)D n . Kho ả ng d ị ch chuy ể n theo chi ề u d ọ c cho ta kh ả n ă ng tránh va theo chi ề u d ọ c, ngoài ra còn cho phép tính kho ả ng cách và góc quay c ầ n thi ế t để đ i vào h ướ ng m ớ i khi quay tr ở ở đ o ạ n cong, khúc ngo ặ t, kênh lu ồ ng Theo qui đị nh c ủ a IMO “ IMO A 751(18) ” , tàu đ óng sau 01/07/1994 thì A d ≤ 4,5 L. 1.4.2.5. Kho ả ng d ị ch chuy ể n ng ượ c : Đ o ạ n d ị ch chuy ể n tính t ừ tr ọ ng tâm tàu theo chi ề u ngang ng ượ c v ớ i h ướ ng b ẻ lái g ọ i là kho ả ng d ị ch chuy ể n ng ượ c. B ằ ng th ự c nghi ệ m c ũ ng cho th ấ y kho ả ng d ị ch chuy ể n ng ượ c = (0,05 ÷ 0,1)D n hay ≤ 2 B . Kho ả ng d ị ch chuy ể n ng ượ c bi ể u th ị kh ả n ă ng tránh va theo phía ng ượ c v ớ i phía quay tr ở . 1.4.2.6. Góc d ạ t và tính n ă ng quay tr ở : Góc d ạ t β là góc gi ữ a m ặ t ph ẳ ng tr ụ c d ọ c tàu và đườ ng th ẳ ng ti ế p tuy ế n v ớ i vòng quay tr ở đ i qua tr ọ ng tâm t ầ u. Th ườ ng β = 10 ÷ 15 o , β càng l ớ n th ể hi ệ n tính n ă ng quay tr ở c ủ a con t ầ u càng cao. Góc β xu ấ t hi ệ n khi tàu b ẻ lái xong và luôn ở m ạ n phía ngoài vòng quay tr ở . 1.4.2.7. V ậ n t ố c và th ờ i gian quay tr ở : V ậ n t ố c dài trên vòng quay tr ở coi nh ư v ậ n t ố c dài c ủ a tr ọ ng tâm tàu, V dài ở các đ i ể m khác nhau thì khác nhau. Th ờ i gian c ủ a m ộ t chu k ỳ quay tr ở là T qtrở . Quãng đường của 1 chu kỳ quay trở được tính như sau: quaytroquaytroquaytro vTS ×= ' 360 1.4.2.8. Tốc độ bị giảm khi quay trở : Qua việc thử nghiệm thấy rằng 1 con tàu chở dầu loại rất lớn VLCC “Very Large Cruide Carrier” mất trớn tới từ 25 ÷30% mỗi lần đổi hướng 9 0 . Nếu đang chạy với tốc độ 12 hải lý/giờ, khi kết thúc 1 vòng quay tốc độ chỉ còn 2÷3 hải lý/giờ (giả sử bẻ lái hết về một bên). Hình 1.14 miêu tả một con tàu khi bẻ hết lái để quay trở, tốc độ ban đầu khi tiến hành bẻ lái quay là 12 hải lý/giờ, sau khi quay được 90 độ tốc độ giảm còn 6,5 hải lý/giờ và khi quay được 180 0 tốc độ chỉ còn 4,5 hải lý/giờ. Thay đổi hướng 180 0 .Tốc độ = 4,2 nơ. Thời gian trôi qua: 9 phút 20 giây Thay đổi hướng 90 0 . Tốc độ = 6,5 nơ. Thời gian: 4 phút 30 giây Chiều dài tàu Tổng thời gian mất 21 phút 5 giây [...]... trí ban u c a tàu n m c tiêu Xác nh các v trí ti p theo trên cơ s c a phương pháp, n i các v trí l i v i nhau cho ta vòng quay tr 1.4.5 .2 Phương pháp hư ng và t c : -Cơ s c a phương pháp: V i 2 thông s hư ng và t c c a tàu ã o ư c, ta xác nh trên m i hư ng c th , trong vòng 10 giây tàu ta i ư c quãng ư ng là: T c tàu X 18 52 T c X 10 tàu X 18 52 = 3600 360 V i 2 thông s hư ng và quãng ư ng tàu i ư c trong... Khi tàu ng yên, dòng này không t n t i, nó ch xu t hi n khi tàu b t u chuy n ng và tăng theo v n t c tàu Tàu có hình h p thì dòng theo m nh, vì v y các tàu có ph n lái vuông, áy b ng ph ng thư ng khó nghe lái hơn tàu có áy và uôi thon 1.5.3 Hi u ng chân v t t i c tính i u ng tàu 1.5.3.1 Khi tàu ch y t i bánh lái s không: - Xét m t chân v t chi u ph i: 1 Thành ph n phân l c ngang C: Như m c 1.5.1 .2 ã trình. .. mũi tàu sang trái (v i chân v t chi u ph i) (hình 1.18), còn v i chân v t chi u trái thì ngư c l i, t ng h p l c D s y lái tàu sang trái, mũi tàu sang ph i 3 Thành ph n dòng nư c hút theo tàu b: Như m c 1.5 .2. 3 ã trình bày, dòng nư c hút theo tàu b có tác d ng ưa mũi sang ph i, lái tàu sang trái (v i chân v t chi u ph i), v i chân v t chi u trái thì ngư c l i, dòng hút theo tàu có tác d ng y lái tàu. .. quay: Khi con tàu quay tr , nó s quay xung quanh m t i m n m trên tr c d c c a tàu, i m ó ư c g i là tâm quay (Pivot point) Khi tàu chuy n ng t i, tâm quay n m kho ng 1/4 chi u dài tàu tính t mũi, còn khi lùi tâm quay n m 1/4 chi u dài tàu tính t lái 1.4.3 .2 Các y u t nh hư ng n tâm quay và lưu ý trong i u ng: T c chuy n ng c a tàu: khi tàu b t u chuy n ng tâm quay vào kho ng 1/3 chi u dài c a tàu tính... a C2, C = C2 - C4, thành ph n này có tác d ng y lái tàu sang trái, mũi tàu sang ph i (v i chân v t chi u ph i) (hình 1.18), còn v i chân v t chi u trái thì ngư c l i, t ng h p l c C s y lái tàu sang ph i còn mũi tàu sang trái) 2 Thành ph n ph n l c c a nư c D: Thành ph n này sinh ra khi tàu có tr n t i T ng h p D cùng chi u v i chi u tác d ng c a D3, D = D3 - D1, thành ph n này có tác d ng y lái tàu. .. C2 tác d ng tr c ti p vào ph n dư i m t bên ph i c a bánh lái, làm cho lái tàu d ch chuy n sang trái Ph n l c nư c D2 có tác d ng làm cho lái tàu d ch chuy n v phía bên ph i Cánh III n m phía dư i, quay t dư i lên trên t o ra phân l c ngang C3 có chi u sang ngang và lên trên Phân l c ngang C3 không nh hư ng gì n quay tr c a tàu Ph n l c c a n ơc D2 có tác d ng dìm lai tàu xu ng ω C2 D3 D4 C1 I IV D2... a 1 tàu hàng: Các thông s : LOA=143,402m; Lpp=134,112m; Breadth=19,812m; Depth= 12, 344m; Full Draft=9,054m; Full load Displacement= 19. 126 T; Máy chính MCR =5.130BHP X 500RPM., NOR=4.540 X 480RPM; Bridge to Bow = 113,5m; Bridge to stern=30m turning circle Full load Ballast Advance Transfer Time Advance Transfer Time Full ah’d Port 1,795ft 770ft 2m-05s 1,365ft 735ft 1m-54s 10.9kts Stb 1,630ft 830ft 2m-00s... Port 1,780ft 770ft 2m -21 s 1,315ft 670ft 2m-15s 9.6 kts Stb 1,610ft 830ft 2m-15s 1, 320 ft 735ft 2m-09s Warning: The response of the above named vessel may be difference from that listed above if any of the following conditions, upon which maneuvering information is based are varied 1 Calm weather-wind 10 knots or less, calm sea 2 No current 3 Water depth twice the vessel’s draft greater 25 4 Clean hull... do ph n chìm c a v tàu l i Ngư i ta g i dòng nư c chuy n ng c a tàu này là dòng nư c hút theo tàu T c c a dòng nư c hút theo m nh nh t g n m t nư c, gi m d n và t giá tr g n b ng không d ư i ki tàu N u tàu có chân v t chi u ph i khi ch y t i, dòng n oc tràn vào này s sinh ra m t l c có tác d ng y lái tàu qua trái L c này ký hi u là b M t khác, dòng này vì có chuy n ng xuôi theo tàu nên m t ph n nào... 10 giây trên hư ng i ó, ta s xác nh ư c quĩ o v trí tàu, t p h p các v trí ó cho ta vòng quay tr cu tàu -Xác nh thông s : Cho tàu ch y, b bánh lái h t v m t bên và gi nguyên góc lái ó C 10 giây m t l n ghi l i hư ng và t c tàu Khi tàu quay ư c 3600 so v i hư ng ban u thì thôi Các thông s ghi chép vào b ng sau: Stt 01 02 … Hư ng ( ) T c (h i lý/gi ) 24 Kho ng cách (mét) … … … -Cách v : i s hư ng và kho . vịt và được lấy như sau: K 1 = 38 ÷ 42 (Kg/m 2 ) với tàu 1 chân vịt. K 1 = 20 ÷ 22 ,5 (Kg/m 2 ) với tàu 2 chân vịt. Lực cản phụ thuộc vào phần chìm của tàu, muốn có tác dụng tốt thì bánh lái.  L: Chiều dài của tàu (m).  T : mớn nước của tàu (m)  K 2 : Phụ thuộc loại tàu, thường K 2 = 50 ÷ 70. 1.3 .2. Tác dụng của bánh lái khi tàu chạy tới Khi tàu chuyển động thẳng đều thì nó. dài tàu tính từ lái. 1.4.3 .2. Các yếu tố ảnh hưởng đến tâm quay và lưu ý trong điều động:  Tốc độ chuyển động của tàu: khi tàu bắt đầu chuyển động tâm quay ở vào khoảng 1/3 chiều dài của tàu