Tính toán áp suất theo chiều cao làm việc của túi khí trong quá trình hạ thủy tàu

TÍNH TOÁN ÁP SUẤT THEO CHIỀU CAO LÀM VIỆC CỦA TÚI KHÍ TRONG QUÁ TRÌNH HẠ THỦY TÀÙ WORKING HEIGHT PRESSURE CALCULATION OF AIRBAGS IN SHIP LAUNCHING TS Nguyễn Đức Quý Ngành khí viện kỹ thuật kinh tế biến trường Đại học Bà Rịa Vũng Tàu, Em ail:quyvtu@yahoo.com Tóm tắt: Việc xác định áp suất tủi khí bị biên dạng đóng vai trò quan trọng tính toán trình hạ thủy tàu tủi khí Mục đích đảm bảo an toàn cho túi khí tránh no vỡ vị trí lực tác dụng lên tủi khí lớn Tính toán dựa giả thuyết khỉ không nén được, trình làm việc tủi khí, hình dáng tủi bị biến dạng lóp vỏ tủi chưa bị kéo giãn dài áp suất Tác giả đưa công thức tính áp suất tủi khí sau bị biến dạng phụ thuộc vào áp suất ban đầu chiều cao làm việc tương đoi tủi khí Công thức đưa làm sở cho tỉnh toán biến dạng tủi khí hạ thủy, đặc biệt tàu bat đầu quay quanh mũi tàu Trong trình nằm túi khí độ dốc tàu tăng thêm gây gia tăng tôc độ chuyển động hạ thủy Ket trình bày sở cho hướng nghiên cứu lĩnh vực tính toán hạ thủy túi khí, đặc biệt lựa chọn thông số tủi khí chuấn bị hạ thủy Từ khóa: Ap suất tủi khí, Hạ thủy tàu túi khí, Các thông số tủi khí Abstract Airbag pressure determining as deformed shape plays an important role in ship launching calculations The purpose o f ensuring the safety o f the airbag is to avoid explosion at the airbag position where under the maximum force Calculations based on the theory o f uncompressed air, during the operation o f the airbag, the shape o f the bags are deformed while the bag shell has not been stretched by pressures The author provides a formula for calculating the airbag pressure after deformation depending on the initial pressure and the relative working height o f the air bag The formula is given as the basis for calculating the airbag deformation during launching, especially when the vessel begins to orbit the bow When vessels are lying on the airbag, the increased slope o f the boat causes an increase in speed o f launched movement The presented results are the basis for further research in the field o f ship launching airbag calculations, particularly in selection o f air bag parameters in the preparation phase Keywords: Airbag pressure, Ship launching airbag, Airbag parameters Phương pháp tính toán đáp ứng lực áp suất túi khí theo độ cao làm việc • K hi bị b iến dạng chuyển động lăn k hông trư ợ t túi triền bị thay đổi, dẫn đ ến chuyển độn g tàu kê túi khí th ay đổi Sự b iến dạng theo chiều dài túi khác nhau, dẫn đ ến m a sát lăn dọc theo chiều dài túi khác n h au tạo nên m ô m en q uay g ây cho túi bị q u ay m ặt ph an g nghiêng, g ây v a chạm túi, có làm th ay đổi h ng chuyển đ ộ n g củ a tàu C ác túi liền kề n h au ch ịu áp lực khác n hau b iến dạng khác dẫn đ ến chúng chuyển độn g với tốc độ khác C ó túi p h ía sau ch ạy nhanh h n túi p h ía trư ớc dẫn tới chúng b ị chèn ép lên D o v ậy việc tín h to án k h o ản g cách chúng cần th iết tro n g trìn h bố trí túi khí Đặc điểm làm việc túi khí làm việc K hi túi khí trạng thái tự do, túi kh í chịu tác độn g trọng lư ợ ng thân, áp lực túi khí lớn b iến dạng túi kh í trọng lư ợ ng b ản th ân nhỏ K hi hạ th ủ y túi khí nằm m ặt ph an g n ghiêng chịu tác dụng trọng lư ợ ng tàu v p h ản lực n ền triền tàu D i tác dụn g củ a lực túi khí bị b iến dạng h ìn h dáng d ẫn đến thể tích a khí bị giảm , dẫn đến áp lực khí túi tăng cho đ ến lóp vỏ túi khí bị giãn n đến m ức p h h ủ y gây túi bị nổ 36 Hình Tủi khí chưa biến dạng Hình Túi khí biến dạng D o b iến dạng khác n h a u chúng làm th ay đổi độ dốc tàu trình chuyển động, dẫn đến thay đổi tốc độ tru ợ t tàu, gây ngu y h iểm cho tàu T àu chuyển động vớ i v ận tốc nhanh độ đốc tăng, tàu bị dừ ng lại k h i độ dốc giảm K hi bị b iến dạng nhiều, áp suất tro n g túi kh í tăng gây nổ tú i khí D o v ậ y kh i bố trí túi khí cần xác định túi làm việc nặng nề n h ấ t để có b iện pháp tăng cư ng đảm bảo an to àn trìn h h thủy C ác ảnh hư ng củ a b iến dạng túi k h í ảnh hư ng lớ n đ ến trình h thủy D o v ậy ta cần quan tâm k h ả làm việc túi k h í vấn đề sau : o Sự b iến dạng túi khí o Sự thay đổi áp lực túi khí o Đ iều k iện làm việc an to àn túi khí • Đ ối v i tàu kê túi khí, áp suất lớ n túi khí căng tròn b iến dạng ít, đư ng k ín h túi lớn chuyển độn g túi khí chậm so với tốc độ tiế n tàu N gư ợ c lại đư ng k ính tú i khí nhỏ, chuyển độn g túi k h í nhanh so với tốc độ tiến củ a tàu D i tác độn g trọ n g lượ ng tàu túi khí bị b iến dạng Đ ộ b iến dạng túi khí p h ụ thuộc vào số lư ợ ng túi kh í kê tàu v áp suất b ên tro n g túi khí H ình dạng b iến dạng củ a tú i khí phụ thuộc vào k iểu tiếp súc v cư ng độ lực tác dụng lên túi khí T rong trình làm việc tui khí có the tiếp súc dạng sau : o K hi tiếp súc đường, o K hi tiếp súc m ặt T hông số đặc trư n g cho b iến dạng độ biến dạng theo đường kính h chiều cao làm việc túi khí H Diện tích làm việc túi khí B iến dạng túi khí phụ thuộc n h iều váo áp suất túi khí Á p suất lớn hìn h dáng túi kh í b iến dạng ít, áp suất nhỏ hĩnh dáng túi khí b iến dạng nhiều Ả n h hư n g b iến dạng túi khí đ ến chuyển động tàu giống n hư ảnh hư ng củ a lốp ô tô xe m áy đến chuyển động p hư ng tiện K hi áp suất lốp lớn, lốp căng tròn, m a sát lăn lốp nhỏ dẫn đ ến phư ng tiện tiêu hao nhiên liệu ít, công suất nhỏ K hi lốp m ềm lốp bị b iến dạng, m a sát lăn lớn, phư ng tiện tiêu hao n h iều n h iên liệu, công suất lớn X ét m ột n v ị chiều dài túi khí thể tích chất k h í nằm tro n g túi khí L Vo T rong trìn h b iến dạng g iả th iết túi khí k hông b ị kéo dãn, chu vi m ặt cẳt ngang bảo toàn K hi chư a b iến dạng m ặt cắt ngang túi khí đư ng trò n có đư ng kính D K hi thể tích Hình Chiều cao làm việc túi khí h- Độ biến dạng, H- Chiều cao làm việc, D Đường kính tú m ộ t p h ân tố ch ất khí tích Vo v i áp suất Po T rong Vo tính sau : Chu vi mặt cắt ngang c = n D 37 thay đổi Do áp dụng phưong trình đẳng nhiệt cho khối khí nằm túi khí p.v= hằngsố Tacó Sau biển dạng theo hưóng kính đoạn /z ta giả thiầ ửiể tích sau biến dạng bàng thể lích hai nửa hình tròn có đường kính d-2h hình chữ nhật có cạnh d-2h cạnh y ( xem hình 3) Khi chuvi tiá diâi sau biến dạng : p 0.v = p v Ở đây^Vo, Po- thể tích^và áp suất túi khí trạng thái ban đầu V ,P -là th ể tích túi khí ởtrạng thái saukhi bị biến dạng có chiều cao làm việc H Từ ta có ắp suất làm việc túi khí sau bị biến dạng C = n H + y Chu vi tiầ điội ỪUDCvà sau hiấi dạng Vậy tacó: n D = n H + 2y Từ ta có đoạn tiếp súc y : y — n D —n H y = n (D - H ) Chiều dài tìqp súc túi khí phân tố chiều dài túi khí là: J - p « v ° V Từ (3) thay trị số — tacó: n (D - H) y Thay (3 ) vào tacó : Gọi dA diện tích tiếp súc đơn vị chiều dài túi khí dA = y = tt(D - H p ) (1 ) N hân(l) tử số mẫu số vói D đật Sự thay đổi thể tích till khí kill làm việc • Sự thay đổi áp suầ túi khí làm việc liên quan chặt chẽ đến thể tích khối khí đơn vị chiều dài sau biến dạng.: Thể tích đơn vị chiều dài tủi khí có chiều cao làm việc Httính theo công ửiửc: n , ; (4) Phản lire túi khí tác dụng lên tàu Dưới tác dụng ngoại lực túi khí bị biên dạng có độ cao làm việc H dãn đ ấ i tăng diối tích tiếp súc bề mặt áp lực bên túi khí tăng lên Khi dF lực tác đụng túi khí lên tàu đon vị chiều dài túi khí sau: V = -H +y.H , Thay tộ số chiều dài tiếp súc túi khí y (1 ) vào công thức ta tích phân tố chiều dài túi khí sau biến dạng có độ cao làm việc H : 7T ' n { D —H ) V = - H + ^ - ~ - - H (2fc - fc2) Căn vào (4) ta thấy độ biến dạng k lón áp suất p lón dẫn tái túi bị dãn có nguy bị no Tuy nhiên ởm ỗi túi khí bố trí van an toàn đảm bảo ắp su ấ b i túi khí cố định Trừ độ biến dạng đột ngột, van không kịp xả bị cố dãn đến túi bị vỡ, điều xảy thực tế k = -ß Ta có công thúc diện tích tiếp súc túi khí đon vị chiều dài là: dA = 5.7T D ( — k ) ;(2) • = p ° dF = p dA =p- (2¡S) • k=TPD Dlàđuòngldnhtúildtí,H chiều cao làm việc củatúikhí(hình3) Khi chiều dài tiếp súc làlthi phản lực R túi khí lên tàu N hầnvàtửvàm ẫu công thúc VÓĨD2tacó D2 n _ n ( D - H ) R = LdF Thay v = v 0(k2 + V Vọ V • Tài Bài tham khảo v = —— và— = k cuối ta có = [1] , Trần Sỹ Phiệt, Vũ Duy Quang Thủy khí động lực kỹ thuật Nhà xuất đại học trung học chuyên nghiệp 1979 [2] , TĩầnCôngNghi 2001, ‘T ý thuyết tàu thủy’ Tập l,tập 2, %) 3, Trường đại học Giao ửiông vận tải Tp H ồO tíM inh 2( fc —k 2) = 2k - k v 0(2k k2) (2 k - k 2)v J Ấp suất túi khí túi khí làm việc Dưới tác động ttm g lực tàu, túi khí bị biến dạng, trình biến dạng nhiệt độ túi khí xem không 38 ... dạng theo đường kính h chiều cao làm việc túi khí H Diện tích làm việc túi khí B iến dạng túi khí phụ thuộc n h iều váo áp suất túi khí Á p suất lớn hìn h dáng túi kh í b iến dạng ít, áp suất. .. dạng túi khí o Sự thay đổi áp lực túi khí o Đ iều k iện làm việc an to àn túi khí • Đ ối v i tàu kê túi khí, áp suất lớ n túi khí căng tròn b iến dạng ít, đư ng k ín h túi lớn chuyển độn g túi khí. .. till khí kill làm việc • Sự thay đổi áp suầ túi khí làm việc liên quan chặt chẽ đến thể tích khối khí đơn vị chiều dài sau biến dạng.: Thể tích đơn vị chiều dài tủi khí có chiều cao làm việc Httính