3.1. ĐẶC ĐIỂM HÌNH HỌC CỦA MŨI QUẢ LÊ
3.1.1 Phân loại mũi quả lê
Hình dạng và kết cấu mũi quả lê trong thực tế khá đa dạng với bốn kiểu đặc trƣng nhƣ mô tả trên Hình 3.1 [51].
- Kiểu mũi tàu dạng ống trụ tròn kéo khá dài về phía trƣớc và kết thúc dƣới dạng nửa chỏm cầu đƣờng kính bằng đƣờng kính ống hay chỏm ellipsoid (Hình 3.1a). - Kiểu thông dụng nhất hiện nay có dạng bóng đèn tròn (bulb) hoặc hình giọt nƣớc
(Hình 3.1b).
- Mũi quả lê có kết cấu gần giống nhƣ hình bóng đèn tròn nhƣ vừa nêu ở bên trên. Điểm khác biệt là quả lê có diện tích phần đáy lớn hơn của giọt nƣớc (Hình 3.1c).
- Mũi tàu SV chính là hình ảnh của cấu hình Mayer thông dụng (Hình 3.1d).
Hình 3.1. Bốn kiểu đặc trƣng cho dạng mũi tàu quả lê
Về nguyên tắc, việc mô tả chính xác hình dạng của một quả lê cũng giống nhƣ việc mô tả một dạng thân tàu, chỉ với một số hữu hạn các thông số hình học là không khả thi, tuy nhiên nếu chỉ phân loại một cách đơn giản thì có thể sử dụng chỉ một vài thông số.
Cụ thể nếu lấy hình dạng mặt cắt ngang mũi quả lê ABT tại đƣờng vuông góc mũi (FP) làm tiêu chí có thể phân biệt ba dạng quả lê chính nhƣ trên Hình 3.2 [17], [18]:
Đƣờng đáy
(a) Dạng ∆ (delta) (b) Dạng O (oval) (c) Dạng ∇(nabla)
Hình 3.2. Các dạng quả lê
Loại Mô tả
Loại Δ (loại delta)
Loại O (loại oval)
Loại ∇ (loại nabla)
diện tích mặt cắt ngang ABT có dạng giọt nƣớc với trọng tâm nằm nửa dƣới, dẫn đến trọng tâm khối lƣợng của quả lê nằm ở gần đáy quả lê (Hình 3.2a). Quả lê kiểu Taylor và kiểu quả lê thuộc loại này, phù hợp tàu có mớn nƣớc thay đổi lớn (tàu hàng) và tàu có các mặt cắt ngang dạng chữ U ở phần mũi Ảnh hƣởng mũi quả lê giảm khi tăng mớn nƣớc và ngƣợc lại, nhƣng khi tàu chạy trên sóng lớn thì nguy hiểm do va đập tăng khi mớn nƣớc giảm.
diện tích mặt cắt ngang ABT có dạng hình bầu dục với trọng tâm nằm giữa, còn trọng tâm khối lƣợng của quả lê sẽ nằm tại vị trí trung tâm (Hình 3.2b). Các quả lê dạng hình tròn, elip và hình ống, hình trụ đều thuộc loại này. Quả lê dạng này phù hợp tốt với phần mũi có mặt cắt ngang chữ U, V và tạo đƣợc khoảng không gian cần thiết để lắp thiết bị sonar ở phía mũi. Chọn loại ống cho tàu chạy trên sóng vì ít va đập với sóng (slamming). diện tích mặt cắt ngang ABT cũng có dạng giọt nƣớc nhƣng có trọng tâm nằm ở nửa trên và trọng tâm khối lƣợng nằm ở gần mặt thoáng (Hình 3.2c). Loại này dễ hòa hợp với mũi chữ V, có tính năng đi biển tốt và khi ngập hoàn toàn có hiệu ứng giảm chấn cao nên dùng phổ biến nhất hiện nay
3.1.2. Các thông số hình học của mũi quả lê
Theo Krach, có 6 thông số hình học cần thiết dùng để mô tả hình dạng của quả lê, gồm 3 thông số dạng tuyến tính và 3 thông số dạng phi tuyến cụ thể nhƣ sau [17]: 3.1.2.1. Ba thông số tuyến tính của quả lê
(1) Hệ số chiều dài CLPR tính bằng tỷ số giữa chiều dài phần nhô ra của quả lê LPR và chiều dài hai trụ LPP của tàu (Hình 3.3a)
CLPR = L
PR
LPP (3.1)
(2) Hệ số chiều rộng CBB bằng tỷ số giữa chiều rộng lớn nhất BB của mặt cắt ngang quả lê AB đo ở đƣờng vuông góc mũi (FP) và chiều rộng mặt cắt ngang giữa tàu BMS
Chiều rộng BB không nhất thiết phải là chiều rộng lớn nhất đo ở phần thân quả lê, mà vì lý do về mặt thủy động học, quả lê có thể đặt ở phía trƣớc FP (Hình 3.3b).
CBB = B
(3.2) MS
(a) Xác định hệ số chiều dài CLPR (b) Xác định hệ số chiều cao CBB
Hình 3.3. Cách xác định các hệ số chiều dài và chiều rộng quả lê (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
(3) Hệ số chiều cao CZB tính bằng tỷ số giữa chiều cao điểm cao nhất của quả lê ZB
tính từ đáy và mớn nƣớc TFP đo tại đƣờng vuông góc mũi tàu (FP) (Hình 3.4).
CZB = ZB TFP
(3.3)
Hình 3.4. Cách xác định hệ số chiều cao của quả lê
3.1.2.2. Ba thông số phi tuyến của quả lê
(4) Hệ số mặt cắt ngang CABT tính bằng tỷ số giữa diện tích mặt cắt ngang quả lê ABT
tại đƣờng vuông góc mũi FP và diện tích mặt cắt ngang giữa tàu AMS (Hình 3.5a).
CABT = A BT A
(3.4)
MS
(5) Hệ số cạnh bên CABL tính bằng tỷ số giữa diện tích phần nhô ra của quả lê ABL
trong mặt cắt dọc và diện tích mặt cắt ngang giữa tàu AMS (Hình 3.5b)
CABL = A BL A
(3.5)
MS
(a) (b)
Hình 3.5. Cách xác định hệ số mặt cắt ngang và hệ số cạnh bên của quả lê
(6) Hệ số thể tích C∇PR bằng tỷ số giữa thể tích phần nhô ra của quả lê VPR (phần quả lê kéo dài ra trƣớc đƣờng vuông góc mũi) và thể tích chiếm nƣớc tàu ∇ (Hình 3.6)
C∇PR = VPR
∇
(3.6)
trong đó VPR chính là thể tích danh nghĩa của mũi quả lê, xác định theo công thức