Kích thƣớc chính của thuyền cánh ngầm tính chọn phải thỏa mãn phƣơng trình trọng lƣợng, dung tích tàu và các tính năng tàu nhƣ sức cản nhỏ, ổn định tốt v..v… Phƣơng trình trọng lƣợng đƣợc viết dƣới dạng tổng quát :
D = (2.3) trong đó : - trọng lƣợng riêng của nƣớc, lấy = 1,0 tấn/m3.
- thể tích chiếm nƣớc của tàu, m3
= CB LBT (2.4) Do đó phƣơng trình trọng lƣợng của thuyền đƣợc trình bày dƣới dạng hàm các kích thƣớc chính của tàu nhƣ sau :
D = CB LBT (2.5) Với thuyền cánh ngầm, các kích thƣớc chính của thuyền nhƣ L, B, H, T và hệ số đầy thể tích CB đƣợc xác định dựa trên cơ sở phân tích thống kê cụ thể nhƣ sau:
- Chiều rộng tàu B
Chiều rộng B của đa số tàu nói chung có mối quan hệ chặt chẽ với bố trí chung trên tàu, các tính năng về ổn định, sức cản và một số tính năng hàng hải khác của tàu. Do đó chiều rộng tàu B đƣợc lựa chọn phải đủ lớn nhằm làm tăng tính ổn định tàu nhƣng cần phải đảm bảo sao cho sức cản của tàu là nhỏ nhất trong điều kiện cho phép. - Tỷ lệ L/B
Tỷ lệ L/B nói chung có ảnh hƣởng lớn đến sức cản và tính giữ hƣớng của tàu. Nếu L/B nhỏ, tức có thể chiều dài tàu L ngắn hoặc chiều rộng tàu B lớn sẽ làm sức cản lớn hơn và tính giữ hƣớng kém đi, ngƣợc lại tỷ lệ này lớn sẽ kéo theo chiều dài tàu lớn nên không có lợi cho việc tiết kiệm chi phí vật tƣ đóng tàu và làm tăng giá thành tàu. Thực tế cho thấy tỷ lệ L/B của các tàu cánh ngầm thay đổi trong phạm vi khá rộng, tùy thuộc vào kiểu loại tàu và kinh nghiệm riêng của từng nhà thiết kế tàu cánh ngầm. Các tàu cánh ngầm của Liên Xô trƣớc đây thƣờng nằm trong phạm vi từ (5 ÷ 6), nhƣng cũng có một số trƣờng hợp, giá trị của tỷ lệ kích thƣớc này có thể lên bằng 8. Tàu cánh ngầm các nƣớc khác thƣờng nằm trong khoảng (4,0 ÷ 4,5) thậm chí nhỏ hơn. Đối với thuyền cánh ngầm chạy bằng sức ngƣời, do cần tính ổn định hƣớng cao nên chúng tôi quyết định chọn tỷ số L/B của thuyền nằm ở giới hạn trên, tức là L/B = 6 - Tỷ lệ B/T
Tỷ lệ B/T ảnh hƣởng rất lớn đến tính ổn định, tính lắc và cả sức cản của tàu. Đối với các tàu cánh ngầm chạy biển tỷ lệ này thƣờng nằm trong khoảng (4,5 ÷ 5,0), với tàu cánh nông chạy sông tỷ số này nằm trong khoảng khá rộng là (3,5 ÷ 10,0) nhƣng thực tế cho thấy tỷ số này thƣờng chỉ tập trung trong phạm vi khoảng (8 ÷ 10). Tỷ lệ này lớn sẽ tạo cảm giác tàu rất ổn định nhƣng thực tế nếu chiều cao tâm ổn định lớn sẽ làm cho tàu cứng, chu kỳ lắc ngang nhỏ, gia tốc lắc lớn gây nguy hiểm cho tàu. Đối với thuyền cánh ngầm chạy bằng sức ngƣời, do chỉ hoạt động trong sông, hồ không cần phải có mức độ ổn định quá cao, thuyền có thể bị lắc mạnh gây nguy hiểm nên chúng tôi quyết định chọn tỷ lệ B/T của thuyền nằm gần giới hạn dƣới B/T = 4,5. - Hệ số béo CB
Hệ số CB và hệ số lăng trụ có vai trò quan trọng nhất khi đánh giá sức cản tàu. Mặt khác, khi xác định hệ số đầy thể tích chiếm nƣớc CB cần lƣu ý đến các yếu tố nhƣ tốc độ, dung tích chở hàng, bố trí khoang máy nhất là với tàu có buồng máy ở đuôi.
Hệ số béo CB của tàu cánh ngầm chạy biển thƣờng nằm trong khoảng (0,40 ÷ 0,45). Trong trƣờng hợp đặc biệt tàu có kết cấu đáy kiểu nhiều bậc, hệ số này giảm đáng kể chỉ khoảng (0,28 ÷ 0,30), ngƣợc lại với tàu chạy sông CB bằng 0,5 thậm chí lớn hơn. Thuyền cánh ngầm chạy bằng sức ngƣời thuộc loại thuyền nhỏ, sức chở 01 ngƣời, lƣợng chiếm nƣớc là 0,1 tấn, với nguồn động lực cho thuyền là sức đạp của một ngƣời nên thân thuyền phải có kích thƣớc và hình dáng hợp lý để sức cản thân thuyền nhỏ. Kết hợp với các phân tích nêu trên, chọn hệ số đầy thể tích chiếm nƣớc nhỏ, CB = 0,40. Từ đó có thể xác định các kích thƣớc chính của thuyền nhƣ sau :
D = CB LBT = CB B L 2 T B T3 = 0,10 (tấn) T = 2 3 B D L B C B T = 3 2 0,10 1.0, 4.6.4, 5 = 0,13 (m) B = T B T = 4,5.0,13 = 0,57 (m) L = B L B = 6,0.0,57 = 3,42 (m)
Để đảm bảo khả năng bay của thuyền cánh ngầm chạy bằng sức ngƣời, nên tăng tỷ số chiều dài trên chiều rộng để thuyền có hình dạng thuôn đều, nhờ vậy sẽ làm giảm sức cản và tăng tốc độ lƣớt của thuyền. Mặc khác thuận lợi cho việc bố trí hệ thống truyền động, đảm bảo có thể điều chỉnh trọng tâm của thuyền bằng cách dịch chuyển vị trí ghế ngồi của ngƣời vận hành theo chiều dọc thuyền và thuận lợi cho lúc cất cánh. Tuy nhiên việc tăng tỷ số kích thƣớc này quá lớn sẽ ảnh hƣởng đến tính ổn định ngang của thuyền.
Thực hiện phác thảo hình dáng thuyền trên máy tính bằng phần mềm thiết kế tàu AutoShip với điều kiện không thay đổi lƣợng chiếm nƣớc, điều chỉnh hình dáng thuyền để nhận đƣợc các thông số hợp lý và kết hợp so sánh với số liệu có đƣợc từ thuyền đã đƣợc chế tạo thử nghiệm thành công chọn các kích thƣớc chính của thuyền: L = 3,60 m ; B = 0,57 m ; T = 0,13 m ; CB = 0,40.
Kiểm tra lại lƣợng chiếm nƣớc mới của thuyền :
D = CB LBT = 1.0,40.3,60.0,57.0,13 = 0,10 (tấn)
Sai số lƣợng chiếm nƣớc giữa hai lần tính toán là 2,6%, nhỏ hơn 3% nên có thể chấp nhận đƣợc.