7. Bố cục của luận ỏn
4.2.1. Phương ỏn và giới hạn nghiờn cứu thực nghiệm
4.2.1.1. Phương ỏn thực nghiệm
Ngày nay, để đỏnh giỏ được cỏc đặc tớnh thuỷ động lực học của chõn vịt sau khi tớnh toỏn thiết kế một cỏch kinh tế nhất thường sử dụng kết hợp giữa mụ phỏng số và thực nghiệm đo đạc trờn mụ hỡnh đồng dạng. Cỏc mẫu sau khi tớnh toỏn thiết kế bằng phương phỏp lý thuyết được tớnh toỏn mụ phỏng số, mẫu nào cú đặc tớnh thuỷ động lực học tốt nhất được giữ lại để chế tạo mụ hỡnh đồng dạng để nghiờn cứu thực nghiệm. Mụ hỡnh chõn vịt sau khi chế tạo cú thể được thực nghiệm trong bể thử, hoặc trong ống thử xõm thực để đo lực đẩy, mụ men từ đú xỏc định cỏc hệ số thuỷ động lực học của chõn vịt như hệ số lực đẩy KT , hệ số momen KQ và hiệu suất η. Thực nghiệm trong bể thử, ống thử xõm thực cú ưu điểm là tiết kiệm được chi phớ nghiờn cứu, rỳt ngắn thời gian nghiờn cứu, điều chỉnh cỏc thụng số thực nghiệm một cỏch dễ dàng và hạn chế được cỏc yếu tố nhiễu gõy sai số trong quỏ trỡnh nghiờn cứu thực nghiệm. Tuy nhiờn mụ hỡnh sử dụng trong nghiờn cứu thực nghiệm là mụ hỡnh đồng dạng so với mụ hỡnh thực do đú nú chỉ thoả món một số tiờu chuẩn đồng dạng hay mụ hỡnh thực nghiệm và mụ hỡnh thực chỉ đồng dạng từng phần với nhau chứ khụng phải là đồng dạng toàn phần. Tuỳ thuộc vào hiện tượng nghiờn cứu mà cú thể sử dụng tiờu chuẩn đồng dạng Reynolds, tiờu chuẩn đồng dạng Froude, tiờu chuẩn đồng dạng Strouhal...Do đú đặc tớnh thực nghiệm trờn mụ hỡnh chưa phản ỏnh đầy đủ cỏc đặc tớnh của mụ hỡnh thực ban đầu, giữa kết quả thực nghiệm của mụ hỡnh và đặc tớnh của mụ hỡnh thực cú sai số khi sử dụng cỏc tiờu chuẩn đồng dạng. Thực nghiệm trờn mụ hỡnh thực cú ưu điểm là đặc tớnh thu được là đặc tớnh thực của sản phẩm, tuy nhiờn thực nghiệm trờn mụ hỡnh thực cú nhược điểm là chi phớ chế tạo mẫu thử, chi phớ thực nghiệm lớn, tốn thời gian, khú điều chỉnh được cỏc thụng số trong quỏ trỡnh nghiờn cứu và một nhược điểm cơ bản
76 nữa đú là khụng hạn chế được cỏc yếu tố nhiễu tỏc động trong quỏ trỡnh nghiờn cứu thực nghiệm.
Hệ thống chõn vịt hai bước vừa thiết kế cú chứa hệ thống điều khiển bước cỏnh ở trong bầu của chõn vịt nờn bầu chõn vịt khụng được chọn nhỏ hơn 0,3m, đường kớnh cỏnh chõn vịt 1m, do đú việc nghiờn cứu thực nghiệm trờn mụ hỡnh đồng dạng của hệ thống chõn vịt hai bước là khú thực hiện. Hiện nay tại Việt Nam chưa cú hệ thống thực nghiệm đo đạc nghiờn cứu cỏc đặc tớnh thuỷ động lực học của chõn vịt cũng như của mụ hỡnh tàu. Ngày nay với sự phỏt triển của khoa học mỏy tớnh việc khảo sỏt cỏc đặc tớnh thuỷ động lực học của chõn vịt bằng phương phỏp số cho kết quả đỏng tin cậy khi so sỏnh với kết quả nghiờn cứu thực nghiệm như đó trỡnh bày tại mục 2.4.4 của luận ỏn. Chương 3 của luận ỏn đó trỡnh bày đặc tớnh thủy động lực học của chõn vịt hai bước vừa thiết kế. Do đú với điều kiện hạn chế của thực tế của luận ỏn mục đớch của thực nghiệm với hai vấn đề chớnh:
Đo đạc số vũng quay, cụng suất, lực đẩy, và mụ men xoắn trờn trục chõn vịt so sỏnh hiệu suất của hệ thống chõn vịt cú bước cố định và chõn vịt hai bước;
Đỏnh giỏ hiệu quả về mặt tiết kiệm nhiờn liệu, và về mặt nõng cao tớnh năng điều động trong quỏ trỡnh vận hành của chõn vịt hai bước so với chõn vịt bước cố định.
4.2.1.2. Điều kiện và giới hạn nghiờn cứu thực nghiệm
Để hạn chế cỏc yếu tố nhiễu chủ yếu là súng, giú tỏc động trong quỏ trỡnh đo, việc nghiờn cứu thực nghiệm hệ thống chõn vịt hai bước, hệ thống chõn vịt cú bước cố định được diễn ra vào thỏng ba tại vựng biển thị xó Đồ Sơn, Hải Phũng. Thời tiết tại vựng biển tại thị xó Đồ Sơn thời gian này cú giú nhẹ vào khoảng 1 - 2 m/s, chiều cao súng nằm trong khoảng 0 - 0,2m, nhiệt độ dao động trong giải 14 - 23 0C, độ ẩm khụng khớ dao động trong khoảng 62 - 92%. Đầu tiờn thực hiện lắp đặt hệ thống đo mụ men trục chõn vịt, hệ thống đo nhiờn liệu, hệ thống giỏm sỏt hành trỡnh cho tàu, sau đú vận hành thử hệ thống và tiến hành đo cỏc thụng số mụ men xoắn, số vũng quay, vận tốc tiến của tàu, lượng tiờu hao nhiờn liệu cho hệ thống chõn vịt cú bước cố định. Quỏ trỡnh lắp đặt vận hành thử hệ thống và tiến hành đo thực nghiệm diễn ra trong 8 ngày với cỏc điều kiện thời tiết được trỡnh bày trong Bảng 4.1.
Sau khi thực nghiệm xong hệ thống chõn vịt cú bước cố định là quỏ trỡnh cho tàu lờn đà thay thế hệ thống chõn vịt cú bước cố định bằng hệ thống chõn vịt hai bước, lắp đặt lại hệ thống đo. Việc lắp rỏp thay thế hệ thống chõn vịt cú bước cố định diễn ra tại cơ sở đúng và sửa chữa tàu của thị xó Đồ Sơn. Sau khi lắp rỏp thay thế xong là quỏ trỡnh hạ thuỷ và vận hành thử và thực nghiệm hệ thống chõn vịt hai bước, tổng thời gian lắp đặt thay thế, thực nghiệm hệ thống chõn vịt hai bước diễn ra trong 12 ngày của thỏng 2. Điều kiện thời tiết khi thực nghiệm hệ thống chõn vịt hai bước được trỡnh bày trong Bảng 4.2.
77
Ngày Nhiệt độ (0C) Độ ẩm (%) Vận tốc giú (m/s) Chiều cao súng (m)
1 17 - 21 89 - 92 1 - 2 0 - 0,2 2 14 - 17 70 - 90 1 - 2 0 - 0,2 3 14 - 18 80 - 85 1 - 2 0 - 0,2 4 16 - 22 74 - 87 2 - 3 0 - 0,25 5 18 - 21 62 - 78 1 - 2 0 - 0,2 6 19 - 23 78 - 90 1 - 2 0 - 0,2 7 15 - 19 68 - 73 1 - 2 0 - 0,2 8 16 - 21 75 - 78 1 - 2 0 - 0,2
Bảng 4.2. Điều kiện thời tiết khi thực nghiệm hệ thống chõn vịt hai bước
Ngày Nhiệt độ (0C) Độ ẩm (%) Vận tốc giú (m/s) Chiều cao súng (m)
1 17 - 22 89 - 92 1 - 2 0 - 0,2 2 16 - 19 70 - 90 1 - 2 0 - 0,2 3 18 - 22 80 - 85 1 - 2 0 - 0,2 4 19 - 23 74 - 86 2 - 3 0 - 0,25 5 15 - 18 72 - 80 1 - 2 0 - 0,2 6 19 - 23 78 - 90 1 - 2 0 - 0,2 7 15 - 20 68 - 73 2 - 3 0 - 0,25 8 16 - 21 75 - 78 1 - 2 0 - 0,2 9 18 - 23 75 - 83 1 - 2 0 - 0,25 10 19 -25 78 - 85 1 - 2 0 - 0,2 11 18 - 22 76 - 88 2 - 3 0 - 0,25 12 17 - 21 77 - 83 1 - 2 0 - 0,25
Bảng 4.1, Bảng 4.2 cho biết cỏc điều kiện thời tiết ảnh hưởng đến quỏ trỡnh thực nghiệm là vận tốc giú, chiều cao súng tại vựng biển nghiờn cứu thay đổi rất nhỏ do đú nú cú ảnh hưởng khụng đỏng kể đến kết quả nghiờn cứu thực nghiệm.
Mục đớch của nghiờn cứu thực nghiệm là đỏnh giỏ hiệu suất, thử nghiệm tớnh năng vận hành, mức tiờu hao nhiờn liệu của hai hệ thống chõn vịt ở hai chế độ khai thỏc chớnh là chế độ kộo lưới và chế độ chạy tự do. Thụng số đo trong quỏ trỡnh nghiờn cứu thực nghiệm là số vũng quay trục chõn vịt, lực đẩy, mụ men xoắn, cụng suất trờn trục chõn vịt, và lượng tiờu hao nhiờn liệu.