TÍNHTOÁNÁPSUẤTTHEOCHIỀUCAOLÀMVIỆCCỦATÚIKHÍTRONGQUÁTRỈNHHẠTHỦYTÀÙ 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 ápsuấttúikhí bị biên dạng đóng vai trò quan trọngtínhtoántrìnhhạthủytàutủikhí Mục đích đảm bảo an toàn cho túikhí tránh no vỡ vị trí lực tác dụng lên tủikhí lớn Tínhtoán dựa giả thuyết khí không nén được, trìnhlàmviệctủi khí, hình dáng tủi bị biến dạng lóp vỏ tủi chưa bị kẻo giãn dài ápsuất Tác giả đưa công thức tínhápsuấttủikhí sau bị biến dạng phụ thuộc vào ápsuất ban đầu chiềucaolàmviệc tương đoi tủikhí Cồng thức đưa làm sở cho tínhtoán biến dạng tủikhíhạ thủy, đặc biệt tàu bắt đầu quay quanh mũi tàuTrongtrình nằm túikhí độ dốc tàu tăng thêm gây gia tăng tôc độ chuyến động hạthủy Ket trình bày sở cho hướng nghiên cứu lĩnh vực tínhtoánhạthủytúi khỉ, đặc biệt lựa chọn thông số tủikhí chuấn bị hạthủy Từ khóa: Apsuấttủi khí, Hạthủytàutúi khí, Các thông sổ tủikhí 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 P hư ơng pháp tínhtoán đáp ng lực ápsuất tú i khítheo độ caolàmviệc • Đặc điểm làmviệctúikhílàmviệc K h i tú i k h í trạ n g th i tự do, tú i k h í c h ịu tá c đ ộ n g c ủ a trọ n g lư ợ n g b ả n th â n , áp lự c tro n g tú i k h í lớ n b iế n d n g tú i k h í trọ n g lư ợ n g b ả n th â n rấ t n h ỏ K h i h th ủ y tú i k h í n ằ m trê n m ặ t p h a n g n g h iê n g c h ịu tá c d ụ n g c ủ a trọ n g lư ợ n g tà u v p h ả n lự c n ề n c ủ a triề n tàu D i tác d ụ n g c ủ a cá c lự c trê n tú i k h í b ị b iế n d n g v ề h ìn h d n g d ẫ n đ ế n th ể tíc h c h ứ a k h í b ị g iảm , d ẫ n đ ế n áp lự c k h í tro n g tú i tă n g c h o đ ế n k h i ló p v ỏ c ủ a tú i k h í b ị g iã n n đ ế n m ứ c p h h ủ y g â y tú i b ị nổ K h i b ị b iế n d n g c h u y ể n đ ộ n g lă n k h ô n g trư ợ t c ủ a tú i trê n triề n b ị th a y đ ổ i, d ẫ n đ ế n c h u y ể n đ ộ n g c ủ a tà u k ê trê n tú i k h í c ũ n g th a y đổi S ự b iế n d n g th e o c h iề u d ài tú i có th ể k h c n h a u , d ẫ n đ ế n m a sá t lăn d ọ c th e o c h iề u d ài tú i k h c n h a u tạo n ê n m ô m e n q u a y g â y ch o tú i b ị q u a y tro n g m ặ t p h a n g n g h iê n g , g â y v a c h m cá c tú i, có k h i làm th a y đ ổ i h n g c h u y ể n đ ộ n g c ủ a tàu C c tú i liề n k ề n h a u c h ịu áp lự c k h c n h a u b iế n d n g k h c n h a u d ẫ n đ ế n c h ú n g c h u y ể n đ ộ n g v i tố c đ ộ k h c n h a u C ó k h i tú i p h ía sa u c h y n h a n h h n tú i p h ía trư c d ẫn tớ i c h ú n g b ị c h è n ép lên n h au D o v ậ y v iệ c tín h to n k h o ả n g c c h g iữ a c h ú n g rấ t c ầ n th iế t tro n g q u trìn h b ố trí cá c tú i k h í Hình Túikhí chưa biến dạng D o b iế n d n g k h c n h a u c h ú n g có th ể m th a y đ ổ i đ ộ d ố c c ủ a tà u tro n g q u trìn h c h u y ể n đ ộ n g , d ẫ n đ ế n th a y đ ổ i tố c đ ộ tru ợ t c ủ a tàu , g â y n g u y h iể m ch o tàu T u có th ể c h u y ể n đ ộ n g v i v ậ n tố c q u n h a n h k h i đ ộ đ ố c tăn g , h o ặ c tà u có th ể b ị d n g lại k h i đ ộ d ố c g iảm K h i b ị b iế n d n g n h iề u , áp su ấ t tro n g tú i k h í tă n g có th ể g â y n ổ tú i k h í D o v ậ y k h i b ố trí cá c tú i k h í c ầ n x ác đ ịn h tú i m v iệ c n ặ n g n ề n h ấ t đ ể có b iệ n p h p tă n g c n g đ ả m b ả o an to n tro n g q u trìn h h th ủ y C ác ả n h h n g c ủ a b iế n d n g tú i k h í ả n h h n g rấ t lớ n đ ế n q u trìn h h th ủ y D o v ậ y ta c ầ n q u a n tâ m k h ả n ă n g m v iệ c c ủ a tú i k h í cá c v ấ n đ ề sau : o S ự b iế n d n g c ủ a tú i k h í o S ự th a y đ ổ i áp lự c tú i k h í o Đ iề u k iệ n m v iệ c an to n c ủ a tú i khí • Diện tích làmviệctúikhí B iế n d n g c ủ a tú i k h í p h ụ th u ộ c rấ t n h iề u v o áp su ấ t tro n g túi k h í Á p su ấ t lớ n h ĩn h d n g tú i k h í b iế n d n g ít, áp su ấ t n h ỏ h ìn h d n g tú i k h í b iế n d ạn g n h iều Ả n h h n g c ủ a b iế n d n g tú i k h í đ ế n c h u y ể n đ ộ n g c ủ a tà u g iố n g n h ả n h h n g c ủ a c h iế c lố p ô tô h o ặ c x e m y đ ế n c h u y ể n đ ộ n g c ủ a p h n g tiện K h i áp su ấ t lố p lớ n , lốp c ă n g trò n , m a sát lă n c ủ a lố p n h ỏ d ẫ n đ ế n p h n g tiệ n tiê u h a o n h iê n liệ u ít, c ô n g su ấ t nhỏ K h i lố p m ề m lố p b ị b iế n d ạn g , m a sát lă n lớ n , p h n g tiệ n tiê u h a o n h iề u n h iê n liệu , c ô n g su ấ t lớn X é t m ộ t đ n v ị c h iề u d ài tú i k h í th ể tíc h c h ấ t k h í n ằ m tro n g tú i k h í L V o T ro n g q u trìn h b iế n d n g g iả th iế t cá c tú i k h í k h ô n g b ị k é o d ãn , k h i ấ y c h u v i m ặ t c ắ t n g a n g đ ợ c b ả o to àn K h i c h a b iế n d n g m ặ t cắt n g a n g c ủ a tú i k h í đ n g trò n có đ n g k ín h D K h i ấ y th ể tíc h Hình Túikhí biến dạng Đ ố i v i tà u k ê trê n c c túi k h í, k h i áp su ấ t lớ n tú i k h í c ă n g trò n b iế n d n g ít, k h i đ n g k ín h tú i c n g lớ n c h u y ể n đ ộ n g c ủ a tú i k h í c n g c h ậ m so v i tố c độ tiế n c ủ a tàu N g ợ c lại k h i đ n g k ín h tú i k h í n h ỏ , c h u y ể n đ ộ n g c ủ a cá c tú i k h í n h a n h so v i tố c đ ộ tiến c ủ a tàu D i tá c đ ộ n g c ủ a trọ n g lư ợ n g tà u tú i k h í b ị b iế n d ạn g Đ ộ b iế n d n g c ủ a tú i k h í p h ụ th u ộ c v o số lư ợ n g tú i k h í k ê d i c o n tà u v áp su ấ t b ê n tro n g tú i khí H ìn h d n g b iế n d n g c ủ a tú i k h í p h ụ th u ộ c v o cá c k iể u tiế p súc v c n g đ ộ lự c tá c d ụ n g lê n tú i k h í T ro n g q u trìn h m v iệc tu i k h í có cá c th ể tiế p súc cá c d n g sa u : o K h i tiế p sú c đ n g , o K h i tiế p sú c m ặ t T h ô n g số đ ặ c trư n g ch o b iế n d n g độ biến dạng theo đường kính h v chiềucaolàmviệctúikhí H Hình Chiềucaolàmviệctúikhí h- Độ biến dạng, H- Chiềucaolàm việc, D Đường kính tú c ủ a m ộ t p h â n tố c h ấ t k h í có th ể tíc h Vo v i áp su ấ t Po T ro n g đ ó Vo đ ợ c tín h n h sa u : Chu vi mặt cắt ngang c = n D Sau biến dạng theo hướng kính m ột đoạn h ta giả th iá thể tích sau biến dạng lích hai nửa hình t ò n có đường kính d-2h hình chữ nhật có m ột cạnh d-2h v m ột cạnh y ( xem hình 3) Khi chu vi tiá d ộ i sau biến dạng là: C = n H + y Chu vi íiấ diội ữưóc sau h iấ i dạng V ậy tacó : ^ nD = n.H + y T ta có đoạn tiếp súc y : thay đ ổ i D o áp dụng phưong trình nhiệt cho khối khí nằm túikhí p v = h ằ n g số T acó P v = p v Ở Vo, Po - thể tích v ^3 suấttúi Iđtí trạng thái ban đàu V, P - l thể tích túikhí ởtrạngửiái saukhibịbiếndạngcó chiềucaolàmviệc H Từ ta có ắpsuấtlàmviệctúikhí sau bị biến dạng 2y = n.D —n.H 2y = n { D - H ) Chiều dài tiếp súc túikhí m ột phân tố chiều dài túikhí là: n(D - ,x J y = ^ Y ~ k = ^ T a có công thức diện tích tiếp súc tứikhí m ột đon vị chiều dài là: dA = 7T D ( — k ) ;(2 ) Sụ tiiaỵ đổi tíiể tích tói khílàmviệc • Sự thay đổi áp su ầ túikhílàmviệc liên quan chặt chẽ đến thể tích khối khí m ột đơn vị chiều dài sau biến dạng.: Thể tích m ột đon vị chiều dài túikhí có chiềucaolàmviệc H ttính theo công thúc: Tí „ V = - H 2+y.H , A , Thay tri số chiều dài t i s s u e túikhí y (1 ) vào công thúc t ố i ta tích phân tố chiều dài túikhí sau biến dạng có độ caolàmviệc H : TC n (D — H ) V = -4 H + ^ ~ -2 - H N h â n v àtử v àm ẫu công thức v ó i/)2 tacó D2 n , V T (3) thay trị số — tacó : H) Gọi dA diện tích tiếp súc m ột đon vị chiều dài túikhí tt(D - H) dA = (1 ) N h â n (l) tử số m ẫu số với D đật ■ - W o n(D -H ) = t^ h + ^ H^ Thay v ữ — ^ - v —= k cuối ta có Thay (3 ) vào tacó : p = p ° ' ( k — li2) V = ( k - k 2= v0(2 k 2) Vo (3) V ( k - k 2) ' • Ápsuấttúikhítúikhílàmviệc Dưới tác động trọng lực tàu, túikhí bị biên dạng, trình biến dạng nhiệt độ túikhí xem không (4 ) Căn vào (4) ta thấy độ biến dạng k lón ápsuất p lón dẫn tói túi bị dãn có nguy co-bị no Tuy nhiên m ỗ i túikhí bố trí van an toàn đảm bảo ảpsuất bên túikhí cố đinh Trừ độ biến dạng đột ngột, van không kịp xả bị cố dãn đến túi bị vỡ, điều xảy thực tế • Phản lụt túikhí tác dụng lên tàu D uói tác dụng ngoại lực túikhí bị biến dạng có độ caolàmviệc H dãn đến tăng diện tích tiếp súc bề m ặt áp lục bên túikhí tăng lên Khi dF lực tác đụng túikhí lên tàu m ột đon vị chiều dài túikhí sau: dF = p dA n D(1 —k) = p °■ (2 k fc2) (5) k=HZD D làđuòngkínhtúikhí,H chiềucaolàmviệc củatúikhí(hình3) Khichiều dài tiếp súc 1thì phản lực R túikhí lên tàu R = l.dF v V = V 0Ợc2 + ; Tài Bệu tham khảo [1] , Trần Sỹ Phiệt, V ũ D uy Quang Thủykhí động lực kỹ thuật N hà xuất đại học ừung học chuyên nghiệp 1979 [2] T rầnC ôngN ghi2001, ícL ýthuyátàu thủy”, Tập l,tâp2,tâp3,T nàm g< M học Giao thông vận tải Tp H Œ M inh ... trư n g ch o b iế n d n g độ biến dạng theo đường kính h v chiều cao làm việc túi khí H Hình Chiều cao làm việc túi khí h- Độ biến dạng, H- Chiều cao làm việc, D Đường kính tú c ủ a m ộ t p h... k 2) ' • Áp suất túi khí túi khí làm việc Dưới tác động trọng lực tàu, túi khí bị biên dạng, trình biến dạng nhiệt độ túi khí xem không (4 ) Căn vào (4) ta thấy độ biến dạng k lón áp suất p lón... lên tàu m ột đon vị chiều dài túi khí sau: dF = p dA n D(1 —k) = p °■ (2 k fc2) (5) k=HZD D làđuòngkínhtúikhí,H chiều cao làm việc củatúikhí(hình3) Khi chiều dài tiếp súc 1thì phản lực R túi khí