Bài giảng tĩnh học tàu thủy

Đây là ài liệu hay... giúp các bạn có thể hiểu kỹ về phần tĩnh học tàu thủy. Phần này rất quan trọng đối với các bạn sinh viên bắt đầu theo ngành đóng tàu... Tài liệu dạng Powerpoint.... chúc các bạn thành công

ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC LOẠI HÀNG ĐẾN ỔN ĐỊNH BAN ĐẦU - ảnh hưởng của hàng lỏng - ảnh hưởng của hàng treo ẢNH HƯỞNG CỦA HÀNG LỎNG ! Trường hợp hàng lỏng chứa đầy trong khoang từ đáy đến nắp và không có mặt thoáng, ảnh hưởng của hàng lỏng đến ổn định tàu tính tương tự như tải trọng rắn ! Trường hợp hàng lỏng không được chứa đầy trong khoang, tức là có xuất hiện mặt thoáng, cần tính ảnh hưởng của mặt thoáng hàng lỏng đến ổn định tàu Xét trường hợp trên tàu có khoang chứa hàng lỏng thể tích v và khối lượng riêng ! cl Khi tàu nghiêng góc !, mặt thoáng chất lỏng trong khoang cũng nghiêng góc !, trọng tâm của khối chất lỏng dịch chuyển từ vị trí f đến f 1 , gây mômen nghiêng phụ xác định theo công thức : m phụ = w cl ff 1 = w cl fm.! = ! cl .v. i x /v.! = ! cl i x ! M ng = M hp - m phụ = W.GM. ! - ! cl i x ! = Mặt thoáng chất lỏng Giảm ổn định tàu khi nghiêng Để chống ảnh hưởng xấu của hàng lỏng người ta cố gắng giảm Momen quán tính của mặt thoáng chất lỏng bằng cách: - Chứa đầy các két chất lỏng - Hạn chế chiều rộng mặt thoáng hoặc chia mặt thoáng ra làm nhiều phần ẢNH HƯỞNG CỦA HÀNG TREO Xét trường hợp trên tàu có treo một vật rắn có khối lượng w treo trên dây dài AB=l Đối với hàng treo, khi tàu nghiêng một góc nhỏ θ sẽ gây ra Moment nghiêng phụ là: ΔM n =w.l.θ Chịu ảnh hưởng của hàng treo nên Moment phục hồi lúc này là: Như vậy: Do ảnh hưởng của hàng treo nên chiều cao tâm nghiêng giảm đi một lượng: ỔN ĐỊNH GÓC NGHIÊNG LỚN - Chiều cao tâm nghiêng dùng để đo ổn định ban đầu nhưng không cho đầy đủ hình ảnh về tính ổn định của tàu=>phải xem xét sự giữ gìn con tàu ở góc nghiêng lớn - Ở góc nghiêng lớn, ổn định ngang quyết định những điều kiện hàng hải và an toàn của con tàu. -  Ở góc nghiêng lớn: + Tâm nghiêng M không còn nằm trên trục đối xứng. + Tâm nổi B di chuyển không phải trên cung tròn như trong ổn định ban đầu mà theo đường cong không theo luật. + Độ tăng tay đòn moment ngẫu lực (moment hồi phục) giữa lực nổi và trọng lực không còn tuyến tính với góc nghiêng nữa mà chuyển hẳn sang giai đoạn phi tuyến. CÁNH TAY ĐÒN ỔN ĐỊNH TĨNH 1. Bán kính tâm nghiêng t I BM V = I t : momen quán tính tiết diện đường nước đối với trục ngang Ox 2. Toạ độ tâm nổi mới ∫ = θ θθθ 0 cos)( dBMY ∫ = θ θθθ 0 sin)( dBMZ 3. Cánh tay đòn ổn định tính theo công thức: GZ=Ycosθ+Zsinθ-KGsinθ=Ycosθ+(Z-KB)sinθ-asinθ L K :Cánh tay đòn ổn định hình dáng Cánh tay đòn ổn định trọng lượng 4. Tọa độ tâm nghiêng tính theo công thức: Y M =Y-BM θ sinθ; Z M =Z+BM θ cosθ Đồ thị đường cong cánh tay đòn GZ (θ) Trục x: trục góc nghiêng ngang θ Trục y: trục cánh tay đòn ổn định ban đầu GZ - Góc phần tư thứ 1: Đường cong GZ khi nghiêng mạn phải - Góc phần tư thứ 4: Đường cong GZ khi nghiêng mạn trái Đồ thị GZ (θ) đối xứng qua trục x nên thường chỉ thể hiện đường cong GZ ở góc phần tư 1 Có thể thay trục tung GZ bằng M hp [...]... này tàu sẽ tiếp tục nghiêng cho đến khi bị lật úp Intact Statical Stability 4.5 Moment Arm GZ 4 3.5 3 2.5 2 1.5 1 0.5 0 0 25 50 Heeling Angle φ 75 85 Ta nhận thấy rằng khi tàu nghiêng do ngoại lực (sóng, gió, bão, kéo tàu ) -> Mng Lúc này bản thân con tàu sẽ sinh ra Mhp (do nội lực tàu sinh ra) để chống lại Mng Khi GZmax sẽ tạo ra Mhpmax Nếu Mng > Mhpmax thì tàu sẽ tiếp tục bị nghiêng cho tới khi tàu. .. của tàu, đồng thời cho phép xác định nhanh và dễ đường cong tay đòn ở trạng thái tải bất kỳ của tàu (ứng với mỗi đường nước) khi đã biết vị trí trọng tâm ỔN ĐỊNH ĐỘNG Ø  Ổn định động là ổn định tàu khi Mng là mômen động, tàu nghiêng đột ngột có gia tốc góc Do tàu nghiêng có gia tốc góc nên ngoài 2 thành phần momen nghiêng Mng và momen hồi phục Mhp đã biết còn có thêm thành phần momen quán tính Tàu. .. ổn định tĩnh nên nó có những đặc tính sau: • Diện tích dưới đường cong ổn định tĩnh (từ vị trí cân bằng tới một góc nghiêng ngang θ) là trị số cánh tay đòn ổn định động ở góc nghiêng ngang đó • Điểm cực đại của đường cong ổn định động E tương ứng với điểm mất ổn định F (θv) của đường cong ổn định tĩnh • Điểm uốn của đường cong ổn định động N tương ứng với điểm cực đại của đường cong ổn định tĩnh M (θm)... + M hp dθ = M ng dθ Tích phân 2 vế có: q2 W + 2 θ ∫ 0 θ M hp dθ = ∫ M ng dθ 0 Khi tàu cân bằng tại góc nghiêng θ=θd thì q=0 nên ta có: θd θd 0 0 ∫ M hp dθ = ∫ M ng dθ θd Ang = θd ∫ M ng dθ 0 Ahp = θd ∫ M hp dθ 0 θd 0 0 ∫ M hp dθ = ∫ M ng dθ Công của momen nghiêng khi tàu nghiêng từ 0->θ d Công của momen hồi phục khi tàu nghiêng từ 0->θ d θ θ 0 0 Có công của moment phục hồi: Aph = ∫ M ph (θ )dθ = W... nữa Nhưng tính trạng này không tốt vì M =0 và ngoài điểm này thì tàu thực sự bị lật úp ĐẶC TÍNH CỦA ĐƯỜNG CONG - Trị số chiều cao tâm nghiêng GM - Trị số tay đòn lớn nhất GZ và góc nghiêng θm tại GZmax - Khoảng góc nghiêng mà ổn định dương θv ĐIỀU KIỆN ỔN ĐỊNH TĨNH •  Moment nghiêng III luôn lớn hơn Moment phục hồi (Mhp>Mng) cho nên tàu sẽ mất ổn định và bị lật • Moment II có một điểm tiếp xúc với... LẬT TÀU) Từ hình có thể thấy: DTích OABO = DTích BCDB - Nếu mômen nghiêng nhích cao hơn đường AD sẽ không còn tồn tại sự cân bằng diện tích (DT OAB>DT BCDB), khi đó tàu rơi vào trường hợp nguy hiểm - Ngược lại đường mômen nghiêng hạ thấp hơn AD, luôn luôn xác định được góc θd, tại đó sự cân bằng diện tích hai tam giác Vậy: Giá trị Mômen nghiêng tại vị trí AD còn gọi là mômen giới hạn hay mômen lật tàu. .. cong ổn định động N tương ứng với điểm cực đại của đường cong ổn định tĩnh M (θm) của đường cong ổn định tĩnh • Trục hoành tiếp tuyến với đường cong ổn định động tại θ=0 XÁC ĐỊNH GÓC ỔN ĐỊNH ĐỘNG TRÊN ĐỒ THỊ Góc ổn định động được giải từ phương trình: • Tìm góc ổn định động dựa trên đồ thị ổn định tĩnh Cách làm: Giả sử, moment nghiêng động Mng là không đổi Trên trục tung ta đặt đoạn OE= và đường thẳng... Vị trí cân bằng không ổn định •  Moment I cắt đường cong moment phục hồi tại 2 điểm A,B - A: vị trí cân bằng ổn định - B: vị trí cân bằng không ổn định Từ đó có thể thấy, điều kiện cần và đủ để ổn định tĩnh là: (1) (2) Mph = Mng d ( M ph − M ng ) > 0 dθ PHƯƠNG PHÁP VẼ ĐƯỜNG CONG TAY ĐÒN PANTOKAREN • Vẽ sườn Czebyszew (cả 2 phía mạn) • Dựng đường nước ban đầu (θ=00) ĐN0 Qua tâm O của đường nước ban đầu . gió, bão, kéo tàu ) -> M ng . Lúc này bản thân con tàu sẽ sinh ra M hp (do nội lực tàu sinh ra) để chống lại M ng Khi GZ max sẽ tạo ra M hpmax Nếu M ng > M hpmax thì tàu sẽ tiếp. về tính ổn định của tàu= >phải xem xét sự giữ gìn con tàu ở góc nghiêng lớn - Ở góc nghiêng lớn, ổn định ngang quyết định những điều kiện hàng hải và an toàn của con tàu. -  Ở góc nghiêng. phần ẢNH HƯỞNG CỦA HÀNG TREO Xét trường hợp trên tàu có treo một vật rắn có khối lượng w treo trên dây dài AB=l Đối với hàng treo, khi tàu nghiêng một góc nhỏ θ sẽ gây ra Moment nghiêng