- Phần tử 3D: Thể hiện trên Hình 1.19, bao gồm + Phần tử tứ diện.
2)Phần trên boong
- Từ vách đuôi đến sườn 1,5: là boong trống, trên có nắp hầm lái - Từ sườn 1,5 đến sườn 9: là khoang máy
- Từ sườn 9 đến sườn 11,5: là nhà vệ sinh ở bên phải, tủ bên trái.
- Từ sườn 22 đến sườn 25: là cabin lái bên trong bố trí ghế lái, hệ thống điều khiển ga, số và bảng điện điều khiển hệ thống khởi động máy chính, hệ thống chiếu sáng, hệ thống đèn hàng hải...
- Từ sườn 25 đến sườn 28: là khoang khách bên trong bố trí 06 chỗ ngồi. - Từ sườn 28 đến mũi: boong mũi.
Hình 2.1: Bố trí chung toàn tàu CN-01 2.1.3. Kích thước và kết cấu hệ thống cánh tàu CN-01
Đề tài sẽ dựa vào kết cấu hệ thống cánh của tàu mẫu để đưa ra mô hình hệ thống cánh cần tính toán nghiên cứu, thể hiện trên hình 2.2 và hình 2.3.
Cánh sẽ có biên dạng phẳng lồi, vuốt nhọn 2 đầu, vị trí dày nhất bằng 47 mm. Cánh có chiều dài 3 m, rộng 0,67 m, chia thành 04 đoạn, đoạn giữa nghiêng 5o và đoạn ngoài nghiêng 18o.
Hệ thống cánh gồm 3 thanh giằng, 1 thanh giữa và 2 thanh bên ngoài. Thanh giằng có chiều rộng 0,67 m, được bắt vào vỏ tàu bằng các bu lông thép.
Hình 2.2: Kích thước hệ thống cánh tàu CN-01
Hình 2.3: Mặt cắt ngang cánh tàu CN-01 2.1.4. Vật liệu chế tạo hệ thống cánh tàu CN-01
Hầu hết các tàu cánh ngầm trên thế giới trước đây cũng như hiện nay đều sử dụng hệ thống cánh ngầm bằng vật liệu thép. Và thực tế đã cho thấy vật liệu thép là hoàn toàn đủ bền, cứng vững và hoàn toàn phù hợp để chế tạo hệ thống cánh ngầm.
Do tàu CN-01 được chế tạo tại nhà máy đóng tàu composite nên khả năng chế tạo hệ thống cánh bằng composite của nhà máy là dễ dàng hơn so với hệ thống cánh bằng thép; Bên cạnh đó, để tạo tính mới trong nghiên cứu, Đề tài lựa chọn vật liệu composite, và tính toán xem vật liệu composite có đủ bền và cứng vững để chế tạo hệ thống cánh ngầm hay không.
Đề tài sẽ sử dụng vật liệu cốt là sợi thủy tinh và vật liệu nền là nhựa epoxy với cơ tính thể hiện trên bảng 2.1. Cơ tính vật liệu được lấy từ tài liệu (Kaw A.K., 2006, trang 106 và 208).
TT. Đại lượng Kí hiệu Giá trị Đơn vị
1 Mô đun đàn hồi phương dọc sợi E1 38,6 Gpa
2 Mô đun đàn hồi phương ngang sợi E2 8,27 Gpa
3 Mô đun đàn hồi phương vuông góc tấm E3 3,40 Gpa
4 Hệ số poison mặt 12 V12 0,26 Gpa
5 Hệ số poison mặt 13 V13 0,3 Gpa
6 Hệ số poison mặt 23 V23 0,3 Gpa
7 Mô đun đàn hồi trượt mặt 12 G12 4,14 Gpa
8 Mô đun đàn hồi trượt mặt 13 G13 1,31 Gpa
9 Mô đun đàn hồi trượt mặt 23 G23 1,31 Gpa
Biến dạng giới hạn của vật liệu được tính theo định luật Hooke, do đó từ Bảng 2.1 ta tính được biến dạng giới hạn của vật liệu, kết quả thể hiện trong Bảng 2.2.
Bảng 2.2: Biến dạng giới hạn vật liệu cánh
TT. Đại lượng Kí hiệu Kết quả Đơn vị
1 Biến dạng giới hạn kéo phương dọc sợi [ε]T1 0,028 m/m 2 Biến dạng giới hạn kéo phương ngang sợi [ε]T2 0,004 m/m 3 Biến dạng giới hạn nén phương dọc sợi [ε]C1 0,016 m/m 4 Biến dạng giới hạn nén phương ngang sợi [ε]C2 0,014 m/m
5 Biến dạng giới hạn khi cắt [γ]12 0,017 m/m
2.2. Mô tả bài toán tính lực thủy động
- Từ kết quả khảo sát các tàu cánh ngầm đang hoạt động tại Việt Nam chúng tôi chọn góc tấn tàu CN-01 bằng với các tàu khảo sát là 4o.
- Chọn vận tốc tàu 14 m/s phù hợp với công suất máy chính và hình dáng thân tàu CN-01.
- Giả thiết: Dòng chảy xung quanh cánh là không biến thiên theo thời gian. - Kết quả: Các giá trị lực nâng, lực cản tác động lên hệ thống cánh.
2.3. Xây dựng miền tính toán
Chúng tôi xây dựng miền tính toán gồm một cánh ngầm và một hình hộp chữ nhật bao xung quanh cánh. Kích thước hộp chữ nhật được lấy phù hợp với kích thước
hưởng tới khả năng tính của phần mềm. Hộp có kích thước như sau: 10 m theo phương X, 06 m theo phương Y và 10 m theo phương Z. Miền tính toán được thể hiện trên Hình 2.4.
Hình 2.4: Miền tính toán lực nâng 2.4. Chia lưới
2.4.1. Kỹ thuật chia lưới
Do hình dạng cánh phức tạp nên chúng tôi sử dụng kiểu lưới không cấu trúc, và kiểu phần tử tứ diện. Ba kiểu phần tử khác như lục diện, lăng trụ, chóp khó tạo lưới cho mô hình có hình dáng phức tạp.
Hình 2.5: Lưới chia theo góc nhìn 2D
Hình 2.6: Lưới chia theo góc nhìn 3D 2.4.2. Kiểm tra chất lượng lưới