Đề cương kĩ thuật đo và thử tàu

Cơ sở thử chất lượng hàng hải của tàu được phân chia ra các dạng sau : - Thử đẩy bao gồm thử tốc độ, thử kéo, đo lực kéo - Thử tính cơ động - Thử tính hàng hải tiến hành thử ở khu v

1 - Nêu cơ sở thử chất lượng hàng hải của tàu

Cơ sở thử chất lượng hàng hải của tàu được phân chia ra các dạng sau :

- Thử đẩy ( bao gồm thử tốc độ, thử kéo, đo lực kéo )

- Thử tính cơ động

- Thử tính hàng hải ( tiến hành thử ở khu vực có sóng lớn ngoài tuyến thử tàu )

2 - Mục đích của thử tốc độ, thử kéo và thử đo lực kéo

- Thử tốc độ : Kết quả thu được số liệu về trị số tốc độ lớn nhất của của tàu chạy trong điều kiện

sóng yên khi sử dụng toàn bộ công suất của các máy chính, cũng như ở một vài chế độ hoạt động trung gian của thiết bị động lực, các chế độ này được đặc trưng bởi việc tăng cao dần số vòng

quay của thiết bị đẩy Do vậy thử tốc độ thường được gọi là thử tiến

Thử tốc độ thường được tiến hành ở vùng nước sâu để loại bỏ ảnh hưởng của nước cạn đến sức cản của nước đối với chuyển động của tàu Khi cần nghiên cứu ảnh hưởng này thì việc thử tốc độ được tiến hành tại các độ sâu nước khác nhau

- Thử kéo : Thường đuợc áp dụng cho mục đích nghiên cứu xác định trực tiếp sức cản của nước đến chuyển động tàu trong điều kiện thực tế

- Thử đo lực kéo : Mục đích đo lực trên móc kéo của tàu ở các vòng quay khác nhau của thiết bị

đẩy khi tàu đứng tại chỗ ( buộc bến ) hoặc lai phương tiện khác Lực kéo được đo bằng lực kế nối với cáp buộc hoặc cáp kéo Thử nghiệm này áp dụng cho tàu cá kéo lưới, tàu vớt lôi, tàu kéo, tàu phá băng, tàu thay thả phao và một vài loại tàu khác

4 - Mục đích của thử đo lực kéo

Mục đích đo lực trên móc kéo của tàu ở các vòng quay khác nhau của thiết bị đẩy khi tàu đứng tại chỗ ( buộc bến ) hoặc lai phương tiện khác Lực kéo được đo bằng lực kế nối với cáp buộc hoặc cáp kéo Thử nghiệm này áp dụng cho tàu cá kéo lưới, tàu vớt lôi, tàu kéo, tàu phá băng, tàu thay thả phao và một vài loại tàu khác

5 - Mục đích của thử tính hàng hải

Mục đích xác định, đánh giá mức độ chịu sóng của tàu trong điều kiện có sóng và gió, cho phép đánh giá tổng quan tính khai thác của tàu trên sóng Quá trình thử tiến hành trong các điều kiện khác nhau về trị số xác định của lực gió, của sóng, và tốc độ của tàu, hướng chuyển động của tàu với phương truyền của sóng

6 - Yêu cầu chung của tuyến thử tàu

- Về vị trí : Vùng thử tàu ở không xa nơi đóng tàu hay căn cứ đỗ tàu, điều này cho phép tiết kiệm thời gian và nhiên liệu sử dụng để đến vùng thử tàu Ngoài ra lượng tiêu hao nhiên liệu lớn khi vùng thử tàu ở xa sẽ khó đảm bảo lượng chiếm nước đã cho của tàu

- Về độ sâu : Chiều sâu nước vùng thử tàu và độ sâu ở lối vào phần đo từ cả hai phía cũng như ở vùng tàu quay trở lại hành trình ngược cần đảm bảo loại trừ ảnh hưởng của nước cạn đối với sức cản của nước đến tốc độ tàu

- Về điều kiện sóng, gió và dòng chảy : Vùng thử tàu nên bố trí ở vùng không có gió và sóng mạnh, có ảnh hưởng của dòng chảy là nhỏ nhất, có đủ không gian ở cả hai đầu của đường mức đo

và đây là điều kiện bắt buộc Không gian này cần cho tàu chạy tự do khi kết thúc hành trình trên đường đo để quay vòng và tăng tốc khi chuyển sang hành trình ngược lại

- Về độ dài đoạn đo và đoạn chạy đà :

+ Độ dài đoạn đo: Đường chạy tàu trên đường mức đo phải cách vùng nguy hiểm của

bờ không dưới 2 - 3 hải lý Không tuân thủ điều kiện này sẽ gây nguy hiểm cho tàu, kể cả khi tàu

chạy đúng tuyến nhưng khi bẻ lái tàu có thể mắc cạn

Chiều dài nhỏ nhất của đoạn chạy tàu S ở đường mức đo cần thiết để thực hiện các số đo

và để xác định tốc độ tàu được tính theo công thức: S = 0,067 vS ( 2.1 )

Với vs( hải lý/h) – tốc độ tàu,

S ( hải lý ) – quãng đường chạy tàu

Trong thực tế, theo thống kê các trường thử tàu hiện có trên thế giới thì chiều dài đoạn đo S

 1 hải lý

+ Độ dài đoạn chạy đà : Việc lựa chọn độ dài hợp lý phần chạy đà của đường mức đo

đã được chú ý nhiều trong thực tế của ngành hàng hải tại nhiều nước và trong hàng loạt tác phẩm

của nhiều tác giả nước ngoài

Theo số liệu của tuyến thử tàu ROKLEND ( Mỹ ), đoạn chạy đà ở mỗi phía của đoạn đo là 3 hải

lý

7 - Công tác chuẩn bị tàu và các thiết bị, dụng cụ dùng thử tốc độ

Trong quá trình chuẩn bị tàu đi thử tốc độ, trước hết cần phải cho thiết bị động lực hoạt động theo thứ tự các chế độ cần thiết để thiết bị động lực có thể làm việc ở mọi chế độ đã định trước, kể cả chế độ công suất đặc biệt

Đối với tàu được sửa chữa lớn hoặc hoán cải, phải đưa tàu lên đốc kiểm tra, làm sạch và sơn phần ngâm nước, kể cả các phần nhô của tàu Những sai lệch không khắc phục được so với kích thước thiết kế của các phần nhô cần phải lập biên bản

Kết quả kiểm tra khảo sát phần ngâm nước, các phần nhô, chong chóng cũng như kết quả kiểm tra dấu mớn nước, các ghi chép về việc khắc phục những khuyết tật phát hiện được sẽ được ghi vào biên bản hoặc hồ sơ chuyên môn sử dụng cho các công tác thử nghiệm

Trong tiến hành thử tốc độ thường sử dụng các đồng hồ và thiết bị sau :

+ Đồng hồ giây và các đồng hồ điện

+ Đồng hồ đo vòng quay, các thiết bị cơ khí dùng đo vòng quay, máy ghi tốc

độ vòng quay loại xung lượng

+ Đồng hồ đo lực xoắn và máy ghi lực xoắn

+ Đồng hồ đo lực đẩy

+ Đồng hồ đo dầu và các bình nhiên liệu, đồng hồ đo công suất chỉ thị

+ Đồng hồ đo sức gió và máy ghi lực gió

+ Các nhiệt kế

Để giảm nhiều nhất sai số do dụng cụ đo gây ra khi tiến hành thử tốc độ cần phải hiệu chuẩn và kiểm tra các đồng hồ, các thiết bị đo trước khi thử nghiệm và sau khi thử nghiệm

8 - Xác định lượng chiếm nước của tàu khi thử tốc độ

Lượng chiếm nước và hoành độ tâm nổi được tính qua tích phân:

V =  

2 /

2 /

2 /

1L L

Với : D - chiều cao mạn lý thuyết

t - chiều dày dải tôn mép boong

F - chiều cao mạn khô mùa hè

m - khoảng cách đo theo mạn từ đường nước chở hàng mùa hè đến mức nước trong mặt phẳng sườn giữa

dCP - chiều chìm lý thuyết trung bình ở giữa tàu khi thân tàu có biến dạng:

dCP =

K M K M H M K M H K H K H

t d d d d l l L l l





 ( (  )(  )2

trong đó : tK là chiều dày sống đáy

Tỉ lệ Bonjean khi xây dựng thường không tính đến các phần nhô Thể tích và momen tĩnh của chúng cần xác định bằng các tính toán riêng để đảm bảo độ chính xác khi xác định lượng chiếm nước  và hoành độ tâm nổi xC

Song song với việc đó, trong thời gian thử nghiệm cần phải tính toán liên tục việc tiếp nhận

và tiêu thụ các tải trọng thay đổi, trước hết là nhiên liệu và nước Lượng chiếm nước tính theo

các thành phần trọng lượng của tàu được so sánh với lượng chiếm nước tính theo tỷ lệ Bonjean,

sai số khi so sánh không được lớn hơn 1%

Trước khi thử, độ nghiêng ngang của tàu phải bằng không, độ nghiêng dọc tính theo cân bằng tàu ở lượng chiếm nước định mức khi thử Trong suốt thời gian thử độ nghiêng ngang không được lớn hơn 1 o

9 - Các phương pháp đo tốc độ

Tốc độ tàu trong quá trình thử được xác định bằng nhiều phương pháp khác nhau Phổ biến rộng rãi nhất là phương pháp xác định tốc độ tàu qua đường mức đo Các đường mức đo được hình thành bởi khoảng cách được biết chính xác giữa các tiêu đặt trên bờ Tốc độ tàu được xác định theo thời gian tàu chạy qua khoảng cách đã biết trên đường mức đo Phuơng pháp này là một trong các phương pháp chính xác nhất để đo tốc độ tàu

Thời gian gần đây để đo tốc độ tàu, nhiều nước đã sử dụng các hệ thống vô tuyến đẫn đường, nói riêng là hệ thống dẫn đường pha Với độ chính xác tương đối thấp hơn, tốc độ tàu cũng có thể được đo nhờ trạm vô tuyến định vị riêng của tàu Trạm vô tuyến định vị đo trực tiếp

khoảng cách đến một đối tượng xác định nào đó trong khoảng thời gian ngắn, đối tượng này phản

xạ tốt các sóng vô tuyến

Đo tốc độ tàu theo hình quạt phương vị của hai tiêu, hoặc nhờ hai phương pháp hoa tiêu hàng hải, chẳng hạn đo theo các đèn biển cách nhau một khoảng đã biết, có độ chính xác không đạt yêu cầu

Mặc dù có chút ít phức tạp nhưng xác định tốc độ tàu bằng đường mức đo hoặc xác định nhờ các thiết bị vô tuyến hàng hải, thiết bị định vị vệ tinh GPS bao giờ cũng thích hợp hơn và tốt hơn việc đo tốc độ tàu nhờ đồng hồ đo tốc độ, ống Pitto, lưu tốc kế quay thuỷ văn do các thiết bị này có độ chính xác thấp tuy chúng đo được tốc độ tàu một cách trực tiếp so với nước

Tốc độ tàu được tính gián tiếp qua mối quan hệ:

v =

t

S Với : v (m/s) – là giá trị trung bình số học của một vài số đo tốc độ

S (m) – giá trị trung bình số học của quãng đường đi

t (sec) – giá trị trung bình số học của thời gian chạy

Đại lượng sai số phụ thuộc vào 3 thành phần: độ nhạy cảm của tiêu, chiều dài hành trình của tàu theo đường mức đo và tốc độ của tàu

10 - Số lượng hành trình cần thiết khi thử tốc độ tàu

Để giảm ảnh hưởng của dòng chảy và của gió đến các kết quả thử nghiệm tốc độ tàu thuỷ cũng như loại trừ những sai số ngẫu nhiên, thông thường người ta thực hiện chạy tàu nhiều lần theo hướng ngược chiều nhau ở một và chỉ một trị số vòng quay của chân vịt Số lượng hành trình của tàu trên đường mức đo được lựa chọn tuỳ thuộc vào đặc tính của dòng chảy ở vùng thử nghiệm

Hiện nay, phần lớn các phương pháp tiêu chuẩn đề xuất việc tiến hành 3 lần hành trình Một

số trong các phương pháp này, thí dụ, phương pháp của Hội những người đóng tàu và kỹ sư hàng hải SNAME, cho phép tính hành trình 2 lần theo hướng ngược chiều nhau trong trường hợp, nếu tốc độ dòng chảy không biến đổi theo thời gian, hoặc biến đổi rất ít, không đáng kể

Phương pháp do Hiệp hội đóng tàu Anh BSRA soạn thảo, kiến nghị nên thực hiện hai lần chạy tàu ngược nhau cho mỗi chế độ tốc độ và chỉ khi cần chính xác hoá quan hệ “ Tốc độ – Công suất” đối với điểm tương ứng với công suất lớn nhất của động cơ chính thì tiến hành 3 lần chạy tàu

Hiệp hội nghiên cứu khoa học đóng tàu của Nhật Bản cho phép tiến hành chạy tàu 3 lần trên đường mức đo Các tàu cao tốc và Cano ( tàu cánh ngầm, tàu lướt gắn các động cơ chính mạnh.v.v) có thể thực hiện hành trình chạy 2 lần, vì tốc độ của chúng lớn hơn tốc độ dòng chảy Trong thực tế, ngành đóng tàu của nước Nga qui định thực hiện chạy tàu 3 lần trên đường mức đo, chạy lần thứ nhất theo một hướng, chạy lần thứ hai theo hướng ngược lại, chạy lần thứ

ba trùng với hướng của lần thứ nhất Tốc độ trung bình v của tàu và số vòng quay trung bình n của trục chong chóng ở chế độ thử nghiệm được xác định theo công thức:

4 3 2 2

v v

ở mỗi lần chạy tàu ( i = 1, 2, 3)

Việc tính toán ảnh hưởng của gió và dòng chảy cũng như các sai số ngẫu nhiên là nhiệm

vụ phức tạp và còn chưa được giải quyết triệt để dù tất yếu là những yếu tố trên làm giảm độ

chính xác khi xác định tốc độ tàu

Vì vậy sai số bằng 1% khi xác định tốc độ tàu được coi là sai số gần thực tế nhất

11- Thứ tự và điều kiện tiến hành thử tốc độ

- Đo tốc độ tàu theo thời gian tàu đi qua khoảng cách giữa các tiêu phân định đoạn đo

trên đường mức đo, hoặc đo bằng phương pháp giao thoa vô tuyến

- Xác định số vòng quay của chong chóng nhờ các máy đếm cơ học hoặc đồng hồ đo vòng quay kiểu xung lượng

- Đo công suất của động cơ chính nhờ đồng hồ đo lực xoắn

- Xác định tốc độ gió và hướng gió

- Theo dõi trạng thái mặt biển và hướng sóng

Dưới đây trình bày một số vấn đề liên quan đến thứ tự tiến hành đo tốc độ tàu :

Thời gian tàu chạy qua các khoảng đo của đường mức đo cần được xác định bởi 3 người

quan sát có dùng đồng hồ bấm giây

Trong các trường hợp này, thông thường hoa tiêu theo dõi sự đi qua các tiêu vạch tuyến, còn

người trợ lý, theo mệnh lệnh cắt thời điểm đi qua tiêu trên đồng hồ bấm giây Các số đo lấy được

ở 2  3 đoạn trung gian dùng đánh giá tính không đổi của tốc độ tàu trong thời gian thử nghiệm

Mỗi nhóm người quan sát ghi lại kết quả đo tốc độ tàu vào một số biểu mẫu được chuẩn bị

trước, khi kết thúc thử nghiệm sẽ chuyển cho nhóm xử lý kết quả thử nghiệm Trong quá trình

thử nghiệm cần ghi chép liên tục độ lệch của bánh lái so với mặt phẳng đối xứng của tàu, và độ

lệch của tàu so với hướng hành trình đã định, các kết quả quan sát này được ghi vào biên bản thử

nghiệm

Tốc độ và hướng gió cần được ghi chép một cách có hệ thống trong mỗi hành trình của tàu

nhờ máy đo gió hay máy đo gió tự ghi và con quay chỉ hướng gió Việc quan sát trạng thái biển

phải tiến hành liên tục, các kết quả quan sát được ghi vào biên bản thử nghiệm, trong đó cần chỉ

rõ hướng chuyển động và độ cao của sóng, độ cao sóng được đánh giá bằng mắt của những người

quan sát có kinh nghiệm

Khi tiến hành đo, điều quan trọng là bảo đảm tính đồng thời của các phép đo Muốn vậy

những người quan sát cần có các đồng hồ được kiểm lại giữa chúng với nhau

Trong việc ghi chép các quan sát, trước tiên ghi chép thứ tự của chế độ thử hay số vòng

quay của chân vịt, sau đó ghi thời gian đo hay thời gian quan sát với độ chính xác đến 1 phút

Chỉ sau khi đã đưa những số liệu này vào các bảng trong biên bản theo dõi mới tiếp tục ghi

các kết quả đo hay kết quả quan sát trực tiếp

Nếu không có các thiết bị chuyên môn để làm đồng bộ các phép đo thì nên sử dụng thiết bị

tín hiệu âm thanh có trên tàu, tín hiệu âm thanh thông báo cho những người quan sát biết sự bắt

đầu và sự kết thúc của hành trình chạy tàu, việc đo và việc quan sát

Việc trung bình hoá các giá trị đo được của số vòng quay chong chóng và của công suất đối

với mỗi chế độ, được thực hiện theo các công thức tương tự như công thức (10) tính trung bình

hoá các giá trị tốc độ tàu.Sau khi trung bình hoá các giá trị thu được, người ta dựng đồ thị quan hệ

n (vòng/phút) - số vòng quay trung bình của chong chóng

Quan hệ phụ thuộc kể trên, phải có dạng gần với đường thẳng trong giới hạn biến đổi từ 25 đến 110% công suất định mức của động cơ chính

13 - Đo số vòng quay của trục chong chóng

Việc đo chính xác số vòng quay của chong chóng có ý nghĩa quan trọng để thu được các số liệu tin cậy về chất lượng hành trình của tàu Trong quá trình thử nghiệm, các chế độ hoạt động của động cơ được ghi lại trong biểu ghi của tốc kế điện đặt tại trạm điều khiển trong khoang máy Tuy nhiên để giảm sai số trong biểu ghi của tốc kế điện nên đo trực tiếp vòng quay của trục chân vịt bằng tốc kế góc Các tốc kế góc lắp trên tàu có sai số qui đổi  ( 2  3 ) %, không thể sử dụng để đo số vòng quay của trục trong quá trình thử tốc độ tàu

Ngoại lệ, việc sử dụng các máy đo là tổ hợp những máy đo số vòng quay kiểu cơ khí lắp đặt trên các động cơ đốt trong và trên cụm tuốc bin cho phép ghi được số vòng quay trục chong chóng trong khoảng thời gian xác định và có được số đọc với độ chính xác chấp nhận được

Một vài tổ hợp máy đếm có bộ giảm tốc được lắp ở trong làm giảm số vòng quay, trong trường hợp này máy đếm sẽ chỉ số vòng quay là bội số của số vòng quay thực tế Độ chính xác cao khi đo số vòng quay sẽ được đảm bảo khi sử dụng máy đo xung lượng Trong sử dụng, thuận tiện hơn cả là máy đo số vòng quay của trục kiểu quang điện

14 - Đo công suất trên trục chong chóng

Công suất trên trục chong chóng có thể được xác định bằng phương pháp tính toán theo các giá trị đã biết của mômen xoắn và số vòng quay của trục chong chóng Để đo mômen xoắn người ta

sử dụng các dụng cụ chuyên môn là các đồng hồ đo độ xoắn Thành phần đàn hồi trong các dụng

cụ này là trục của tàu thuỷ hoặc phần lắp thêm đặc biệt vào trục, sự biến dạng của chúng tỉ lệ thuận với mômen xoắn đặt vào trục

Theo phương pháp đo sự biến dạng, các đồng hồ đo xoắn có thể được phân chia ra: Đồng

hồ đo xoắn kiểu cơ khí, kiểu quang học và kiểu điện Đối với các đồng hồ - dụng cụ này, giá trị được đo của mômen xoắn có liên quan với các đặc tính đàn hồi và đặc trưng hình học của trục, cũng như với hệ số biến đổi của thiết bị đo

Trong những năm gần đây, người ta sử dụng các đồng hồ đo lực xoắn được chế tạo dựa trên cơ sở đo chuyển dịch bước pha của điện áp ra trong các hệ thống của bộ biến đổi lắp đặt trên trục Trong trường hợp này, người ta đo tỉ số giữa chuyển dịch bước theo thời gian với chu kỳ quay của trục, tỉ số này phụ thuộc vào góc xoắn của phần đo (đoạn đo) của trục

Nếu tàu được thử nghiệm không trang bị các đồng hồ đo lực xoắn và do nguyên nhân nào

đó không thể thực hiện việc đo nhờ thiết bị đo xách tay kiểu bộ cản tenxơ thì để xác định công suất động cơ chính, người ta dùng phương pháp đo gián tiếp Trong trường hợp khi động cơ chính

là Diesel thì phương pháp xác định công suất theo lượng tiêu hao nhiên liệu là phương pháp tin cậy nhất

lượng tiêu hao nhiên liệu là trọng lượng Q (Kg / giờ) theo công thức:

 - thời gian làm cạn hết bình nhiên liêụ , giây

Trên các tàu thuỷ lắp đặt thiết bị truyền động điện, công suất đưa tới chong chóng được xác định theo công thức:

N = 1,36 10 –3 IUTD B

Trong đó:

I - Cường độ dòng điện của phần ứng động cơ điện

UT - Điện áp trong cuộn dây phần cứng

D - Hiệu suất động cơ chong chóng

B - Hiệu suất chong chóng

15 - Đo lực đẩy của chong chóng

Dụng cụ đo lực đẩy củaôngng chóng là đồng đo lực đẩy (chặn kế) Cũng như đồng hồ đo lực xoắn (xoắn kế), nó không thuộc số những dụng cụ bắt buộc phải lắp đặt trên tàu khi thử nghiệm hành trình bàn giao

Khi xác định số chỉ chính xác của đồng hồ đo lực đẩy cần chú ý đại lượng

đo được nhờ đồng hồ đo lực đẩy không thuần tuý là lực đẩy của chong chóng

Thực vậy, lực do dụng cụ đo lực đẩy tiếp nhận là tổng của một số lực ( hình 3 )

P = PB – PBL sin + PT

Với :

PB - Lực đẩy của chong chóng

PBL - Trọng lượng của chong chóng và của phần trục truyền động ở đuôi tính từ đồng hồ đo lực đẩy

 - Góc nghiêng của đường tâm trục truyền động

PT - Lực thuỷ tĩnh, phương hướng dọc theo đường tâm trục

hợp nhất về mặt đơn giản, thuận tiện sử dụng và các chỉ số kinh tế Phương pháp này không đòi hỏi các cơ cấu phụ lớn đặt trên trục, thời gian chuẩn bị thử nghiệm nhỏ

16 – Nội dung thử kéo

Với mục đích đo trực tiếp trị số sức cản của vỏ tàu, người ta thực hiện các thử nghiệm kéo tàu Thử nghiệm kéo sẽ cho những số liệu ban đầu để hoàn thiện phương pháp tính chuyển kết quả thử nghiệm mô hình sang tàu thực, chính xác hoá các hệ số ma sát và hệ số hiệu chỉnh độ nhám thân tàu

Số lượng các đại lượng đo được khi thử kéo tàu là tương đối ít Nếu không quan tâm đến nghiên cứu lớp biên, nghiên cứu này đôi khi trùng khớp với các thử nghiệm kéo tàu, thì cần phải ghi lại 2 đại lượng chủ yếu:

- tốc độ của tàu được kéo

- sức cản đối với sự chuyển động của tàu

Nhưng việc xác định chính xác các đại lượng này có những khó khăn lớn về phương pháp, phần đáng kể của những khó khăn này có liên quan đến việc lựa chọn các sơ đồ kéo hợp lý, nói chính xác hơn là liên quan đến việc lựa chọn vị trí tương hỗ giữa các tàu để loại trừ ảnh hưởng của tàu kéo đến sức cản của tàu được kéo

Có thể khắc phục ảnh hưởng này bằng 2 phương pháp:

- tăng khoảng cách giữa tàu kéo và tàu được kéo

- bố trí tàu được kéo ở ngoài dòng nước sau ki tàu của tàu kéo

Sơ đồ kéo tàu theo vết nước ki tàu 4 a) là sơ đồ phổ biến nhất Nhiều nước trên thế giới và Liên Xô cũ đã thực hiện kéo tàu theo sơ đồ này

Khi áp dụng kéo tàu theo vết nước ki tàu thì việc lựa chọn độ dài dây cáp kéo một cách hợp

lý là bài toán quan trọng nhất

Các số liệu của thử nghiệm kéo mô hình trong bể thử cũng như kinh nghiệm thử kéo tàu thực được thực hiện ở Liên Xô cũ và nhiều nước khác cho phép xác định rằng, chiều dài dây cáp kéo bằng 3L đã loại trừ được ảnh hưởng của tàu kéo đến sức cản của tàu bị kéo

17 – Nội dung thử đo lực kéo

Người ta phân ra 2 loại thử nghiệm lực kéo: thử nghiệm buộc bến và thử nghiệm hành trình có kéo tàu khác (gọi chung là “ hàng ”)

Trong thử nghiệm buộc bến, việc kiểm tra lực kéo có ích do các chong chóng tạo nên, tuỳ thuộc vào số vòng quay của chúng cũng như vào trị số vòng quay cho phép của trục chong chóng xét về quan điểm tải trọng của động cơ là một bài toán Nếu tàu lắp đặt chong chóng biến bước (CCBB) thì các đồ thị phụ thuộc của lực kéo vào số vòng quay của chong chóng và trị số vòng quay cho phép phải được xây dựng cho một số giá trị bước chong chóng

Trong quá trình thử kéo động lực buộc tàu cần phải đo các thông số sau: số vòng quay của trục chong chóng, công suất động cơ chính, lực kéo ở móc kéo Nếu trên tàu có đồng hồ đo lực đẩy thì cần đo lực đẩy của chong chóng

Các kết quả thử nghiệm được trình bày ở dạng các đồ thị phụ thuộc của công suất trên trục

và lực kéo ở móc buộc vào số vòng quay của trục chong chóng

Đối với các loại tàu kể trên cần xây dựng và cần kiểm tra trên tàu thực quan hệ phụ thuộc của lực kéo dư trên móc vào tốc độ Nếu tàu được trang bị CCBB cũng cần lựa chọn sự phối hợp tối ưu nhất giữa bước và số vòng quay của chong chóng, sự phối hợp này bảo đảm lực kéo dư đã cho

Để giải những bài toán này, cần phải thực hiện những thử nghiệm mà trong quá trình thử, tàu được thử nghiệm kéo tàu khác (gọi là “hàng”) Các thành phần của “hàng” được lựa chọn có tính toán để theo những số liệu thử nghiệm có thể xét đoán về các đặc tính kéo của chong chóng

và tính kinh tế của động cơ chính ở toàn bộ khoảng các chế độ sử dụng có thể có

18 – Công tác chuẩn bị thử tính cơ động

Thuật ngữ “Tính cơ động của tàu” bao gồm 2 khái niệm độc lập: Tính điều khiển tàu và Tính đảo chiều của tàu Tính điều khiển bao gồm hai tính chất : tính ổn định hướng đi và tính

quay trở Tính ổn định hướng đi là khả năng giữ nguyên hướng hành trình đã định của tàu Tính

quay trở là khả năng thay đổi hướng chuyển động và chạy theo quỹ đạo cong đã định Quĩ đạo,

theo đó tàu chuyển động với góc bẻ lái cố định gọi là quĩ đạo lượn vòng ổn định hay quỹ đạo tuần hoàn

Khi tàu lượn vòng ổn định, dưới tác dụng của các lực đặt lên thân tàu và bánh lái, tàu bị nghiêng ngang một góc nào đó Như vậy, sự chuyển động của tàu khi lượn vòng ổn định được đặc trưng bởi quỹ đạo, góc lệch hướng và độ nghiêng ngang

Để phân tích tiếp theo kết quả của các thử nghiệm, khi tiến hành thử nghiệm cần phải ghi đồng thời các thông số của chuyển động, góc bẻ lái, tốc độ của tàu, số vòng quay của trục chong chóng, các đại lượng đặc trưng trạng thái của tàu như lượng chiếm nước, tư thế và chiều cao tâm nghiêng ban đầu

Để đánh giá đúng tính đảo chiều, việc đo khoảng cách giữa hai vị trí của tàu ở đầu và cuối đảo chiều, là chưa đủ, mà còn cần phải dựng quỹ đạo chuyển động của tàu, phải có những số liệu

về sự làm việc của thiết bị động lực trong quá trình đảo chiều

Việc chuẩn bị tải trọng cho thử nghiệm cơ động, đặc biệt là cho thử nghiệm về tính điều khiển là một nhiệm vụ rất phức tạp Sự ảnh hưởng của tư thế đối với tính điều khiển là đáng kể hơn so với khi thử nghiệm tốc độ, vì độ chúi đuôi làm tăng đường kính lượn vòng ổn định còn độ chúi mũi làm tốt tính quay vòng của tàu Cần phải xem xét trước trình tự tiêu thụ hàng hoá như thế nào để

tư thế và tính ổn định của tàu chỉ biến đổi trong giới hạn hẹp nhất Vì vậy, rất quan trọng là soạn thảo ra sơ đồ hợp lý của việc tiêu thụ nhiên liệu

19 – Phương pháp ghi quỹ đạo chuyển động của tàu khi thử tính cơ động

Phương pháp ghi quỹ đạo chuyển động của tàu khi thử nghiệm tính cơ động là rất đa dạng Các dụng cụ ghi chép được sử dụng khi đó có thể chia ra những nhóm chính: hệ thống vô tuyến đo kiểu pha, dụng cụ quang học, hệ thống vô tuyến định vị, thiết bị hàng hải trên tàu, các phương tiên phụ khác

Hệ thống GPS được sử dụng rộng rãi nhất vì cho phép dựng được quỹ đạo chuyển động của tàu với độ chính xác cao và không áp đặt giới hạn ở vùng thực hiện thử nghiệm

Phương pháp phổ biến nhất dùng xây dựng quỹ đạo chuyển động của tàu nhờ dụng cụ quang học

là phương pháp chủ yếu sử dụng các máy kinh vĩ đặt trên bờ

Việc đo quỹ đạo chyển động của tàu yêu cầu người thao tác thành thạo các kỹ năng: cần có khả năng ngắm chính xác khi xác định điểm chuyển động của tàu và tiến hành đọc số đếm của góc một cách nghiêm túc vào thời điểm đã định

Điều này được cải thiện tốt hơn nhờ phương pháp sử dụng máy Teođolit chụp ảnh là tổ hợp giữa máy ảnh và máy kinh vĩ Theo các kết quả xử lý các số liệu của máy Teođolit chụp ảnh, có thể dựng được không chỉ quĩ đạo các điểm bất kỳ của tàu mà còn cả vị trí của thân tàu so với quỹ đạo này, tức là góc lệch hướng

Các phương pháp đo quỹ đạo chuyển động của tàu bằng quang học bao gồm cả phương pháp chụp ảnh hàng không, khi đó, người ta chụp ảnh vết đi của tàu, vết này do tàu để lại khi tàu cơ động trên mặt biển Phương pháp này ít tin cậy và cho giá trị đường kính lượn vòng ổn định lớn

do sự to ra của vết di chuyển của tàu

Các phương pháp đo độ dài chạy đà của tàu và đường kính lượn vòng ổn định nhờ các thanh bằng

gỗ cũng được sử dụng nhiều nhưng chúng cho các kết quả không đạt yêu cầu nên không thể sử dụng khi thực hiện thử nghiệm tàu

Không phải tất cả những phương pháp đo kể trên, trong một mức độ nào đó, được sử dụng để tiến hành các thử nghiệm về tính điều khiển và khi thử nghiệm đảo chiều Thử nghiệm đảo chiều đòi hỏi độ chính xác cao khi đo, vì vậy nên sử dụng các phương pháp đo bằng vô tuyến pha và vô tuyến định vị, đo bằng máy đo kinh vĩ hoặc định vị vệ tinh GPS

20 - Đo tốc độ tàu, số vòng quay của trục chong chóng và góc nghiêng ngang khi lượn vòng

ổn định

Khi tàu chuyển động trên quỹ đạo lượn vòng ổn định, tốc độ của nó nhỏ hơn nhiều so với khi chuyển động theo hành trình thẳng Điều đó liên quan đến sức cản bổ sung do bẻ lái, do có góc lệch hướng và do sự thay đổi chế độ làm việc của chong chóng Tốc độ trong quá trình tàu đi vào quỹ đạo lượn vòng ổn định là không được đo vì nó biến đổi nhiều nhất theo thời gian Thường người ta nói đến việc đo tốc độ ở chế độ chuyển động được xác lập của tàu khi bẻ lái

Độ nghiêng ngang của tàu trong quá trình lượn vòng ổn định thường được đặc trưng bởi hai giá trị: góc lớn nhất, xuất hiện khi tàu đi vào quỹ đạo lượn vòng ổn định, và góc nghiêng ngang khi xác lập lượn vòng ổn định

Khi đo góc nghiêng ngang của tàu trên quỹ đạo lượn vòng ổn định cần tính đến ảnh hưởng của lực ly tâm đến các số chỉ của dụng cụ Những lực này gây nên sai số cho số chỉ của các đồng

hồ đo độ nghiêng kiểu con lắc và loại thuỷ lực (thuỷ lực tĩnh và động)

Việc loại trừ sai số này có liên quan với những khó khăn nhất định Các dụng cụ đo loại này định ảnh được các giá trị quá cao của góc nghiêng, giá trị của góc nghiêng thực tế có thể tính gần đúng theo công thức:

Các dụng cụ con quay có hiệu chỉnh kiểu con lắc cũng không cho những số chỉ đúng khi tàu chuyển động trên quỹ đạo lượn vòng ổn định Để đo nghiêng ngang, có thể chỉ sử dụng các dụng

cụ con quay có cấu tạo đặc biệt Nhưng những dụng cụ này tương đối phức tạp và đắt tiền, vì vậy chúng ít được sử dụng khi thử nghiệm

Phổ biến rộng rãi nhất là các phương pháp quang học, đo góc nghiêng ngang nhờ dụng cụ chuyên dụng và phương tiện trợ giúp Độ chính xác đo của các phương pháp quang học là hoàn toàn đạt yêu cầu Khuyết điểm của chúng khi đo góc nghiêng ngang là cần phải quan sát nhìn thấy rõ theo đường chân trời nên giới hạn sử dụng các phương pháp này là chỉ vào ban ngày và trong điều kiện nhìn tốt Trong trường hợp này, để thực hiện đo, ống ngắm được quay vuông góc với mặt phẳng đối xứng của tàu Khi tàu chuyển động theo hướng hành trình thẳng, trước khi vào quỹ đạo lượn vòng ổn định, thì người ta ngắm hướng đường chân trời và ghi lại góc hạ ống ngắm tương ứng với hướng này

Thao tác tương tự được thực hiện trên quỹ đạo lượn vòng ổn định, ngoài ra người ta lấy ra một loạt số đọc, định hướng qua mỗi 300 góc quay của tàu, hiệu số giữa các góc giảm ống ngắm trên hành trình thẳng và trên quỹ đạo lượn vòng ổn định, đặc trưng cho góc nghiêng ngang ở thời điểm này

Khi không có ống ngắm, góc nghiêng của tàu có thể được đo nhờ thiết bị phụ trợ Một trong những phương pháp này dựa trên cơ sở sử dụng 2 sào thẳng đứng được đặt trên cùng mặt phẳng sườn, ở khoảng cách 1,5  2,0 m so với nhau Một trong hai cọc có lỗ thủng, còn trên cọc kia người ta khắc thang chia độ Thang chia trung bình được đặt ở điểm trùng với đường ngang khi nhìn qua lỗ ở cọc thứ nhất

Giá trị độ chia của thang chia độ được tính theo công thức:

l1 = b1 tg 

Với l1 - khoảng cách từ đường trung bình đến độ chia tương ứng với góc

nghiêng ngang ,

b1 - khoảng cách giữa các sào thẳng đứng

Góc nghiêng ngang được xác định bằng vị trí đường chân trời đối với thang chia trên sào

21 – Nghiên cứu tính điều khiển của tàu

Nghiên cứu tính điều khiển của tàu thường bao gồm việc đo các yếu tố của quỹ đạo lượn vòng ở các góc bẻ lái khác nhau và ở một vài trị số tốc độ

Việc bẻ lái trong quá trình thử nghiệm được thực hiện bẻ sang mạn phải và sang mạn trái, để tạo nên sự khác nhau trong các yếu tố lượn vòng của tàu ở mạn phải và mạn trái

Các thử nghiệm tính điều khiển tàu nên thực hiện ở độ sâu đủ yêu cầu để loại trừ ảnh hưởng của vùng nước cạn đến tốc độ Những yêu cầu đối với trạng thái biển và gió cũng giống như khi tiến hành thử tốc độ

Trước khi bắt đầu thử nghiệm, lắp rắp trên tàu các thiết bị đo cần thiết và tổ chức nhóm người thử nghiệm

Nếu sự liên lạc không thể bảo đảm nhờ các phương tiện trang bị trên tàu thì cần bổ sung tuyến liên lạc phụ trợ

Việc tổ chức thử nghiệm như vậy sẽ hoàn thiện nhất, nếu bảo đảm truyền được từ xa các thông tin một cách trực tiếp đến đài chỉ huy, khi tất cả các thiết bị đo được đưa vào đài chỉ huy

Trước khi bắt đầu thử nghiệm, cần chuẩn bị hệ thống ghi chép các đại lượng đo còn các nhân viên thử nghiệm được cung cấp các biểu mẫu

Tất cả chế độ định trước trong chương trình thử được đánh số và trước khi đi vào thử nghiệm, phải thông báo qua mạng vô tuyến cho những người tham gia thử nghiệm biết số thứ tự của họ Trong mẫu biểu, cần ghi rõ đồ hình dự kiến và thời gian quan trắc thiên văn mỗi lần đo

Thử nghiệm được tiến hành theo trình tự Tàu chuyển động theo hành trình đường thẳng với bánh lái không di chuyển, tốc độ xuất phát tăng dần Lúc bắt đầu thử nghiệm tính điều khiển, quan hệ phụ thuộc giữa số vòng quay chong chóng và tốc độ tàu đã biết trước, vì vậy không đo tốc độ tàu, còn đối với mỗi chế độ chạy thử, người ta kiểm tra theo số vòng quay của trục chong chóng

Khi tàu đạt được chế độ đã cho, lúc nó chuyển động theo hành trình thẳng thì ghi lại góc nghiêng ngang ban đầu Sau đó truyền lệnh cho các nhóm, bắt đầu ghi lại quĩ đạo chuyển động của tàu Qua 5 - 10 giây sau lệnh này, cấp tín hiệu bẻ lái, và bắt đầu thực hiện đo ở tất cả các trạm

Thời điểm bắt đầu bẻ lái cần phải đánh dấu trên bản ghi chép quỹ đạo chuyển động của tàu Các số chỉ sau cùng của các dụng cụ, đồng hồ được ghi lại theo mệnh lệnh được cung cấp cứ qua mỗi 300 góc quay của tàu

Để đánh giá tính điều khiển của tàu, thời gian để tàu quay một góc cho trước có ý nghĩa quan trọng Khi tiến hành thử nghiệm theo phương pháp kể trên, các số liệu của các tham số chuyển động của tàu sẽ được nhận đối với mỗi góc quay 300

Một trong các phương pháp phổ biến dùng đánh giá tính ổn định hướng của tàu trên hành trình là phương pháp dựa trên việc dựng các biểu đồ được gọi là đổ thị điều khiển (hình 6)

Trên đồ thị điều khiển, theo trục hoành đặt góc bẻ lái , còn trên trục tung đặt tốc độ góc quay không thứ nguyên của tàu xác định bằng tỷ số :



 =

R

L

Tính ổn định hướng của tàu trên hành trình có thể được đánh giá trên cơ sở phân tích các kết quả

đo được thực hiện trong quá trình cơ động “xoắn ốc” và “dích dắc” Khi thực hiện cơ động xoắn

ốc góc bẻ lái được tăng lên và giảm đi một cách thứ tự 3  50 sang mạn phải và mạn trái và ghi lại tốc độ góc quay của tàu ở mỗi chế độ

Khi cơ động “dích dắc” góc hành trình tiếp tục tăng sau khi bắt đầu bẻ lái về hướng mạn đối diện

Cũng có thể đánh giá tính ổn định hướng của tàu trên hành trình theo tình trạng của tàu khi chuyển động thẳng đó là hướng, tần số và biên độ bẻ lái cần thiết để giữ tàu trên hành trình cũng như theo chu kỳ và góc đảo lái