65
Hình 3.21 Tối ưu hình dáng tàu thơng qua hiệu chỉnh thiết kếtrên đường cong diện
tích sườn SAC
Hoành độ tâm nổi LCB
Hoành độ tâm nổi (LCB) chỉ ra mức độ đầy đặn được phân bố theo chiều dài tàu. Việc xác định và hiệu chỉnh LCB cho tàu container đóng vai trị quan trọng bên cạnh việc
xem xét hoành độ trọng tâm LCG. Nếu khoảng cách giữa LCB và LCG quá lớn sẽ ảnh
hưởng đến góc chúi tàu. Đặc biệt, độ chúi tàu phía lái thuận lợi hơn vì gia tăng mớn nước của chân vịt và bánh lái. Theo khuyến nghị của Jensen [106], LCB nên ởphía sau sườn giữa tàu trong trường hợp hệ số béo CB thấp hơn 0,7. Hoành độ tâm nổi được thể hiện như
trong Hình 3.22 và Hình 3.23.
Hình 3.22 Phạm vi giới hạn LCB theo vận tốc cho Series 60 và Series Wageningen (Lap) theo công thức thực nghiệm Guldhammer–Harvard (1974)
tai lieu, luan van83 of 98.
Hình 3.23 Phạm vi giới hạn LCB theo vận tốc dựa trên các công thức thực nghiệm Todd, Holtrop, Jensen, Delft
Hệ số béo lăng trụ Cp
Kếđến, hệ sốbéo lăng trụ Cp thể hiện tỉ lệ thể tích phần chìm tàu ∇ so với ống trụ
bao quanh, có quan hệ mật thiết đến hình dáng và diện tích sườn giữa tàu. Hệ số Cp thấp cho phép sự phân bố thể tích theo chiều dọc tập trung ở khu vực giữa tàu giúp sức cản ma sát tồn tàu giảm, tuy nhiên có thể dẫn đến sựthay đổi đột ngột từ khu vực mũi sang đoạn giữa tàu, thể hiện như trong Hình 3.24.
Hình 3.24 Ràng buộc hệ sốbéo lăng trụ Cp theo vận tốc tàu [88]
67
Hệ số béo sườn giữa CM
Việc xem xét đánh giá hệ sốbéo lăng trụ Cp cần tiến hành đồng thời với hệ số béo
sườn giữa tàu CM, thể hiện tỉ lệ diện tích sườn giữa tàu AM so với diện tích hình chữ nhật bao quanh B x T. Trong các cơng trình cơng bố, hệ sốlăng trụđược khảo sát có liên quan
đến tối ưu về sốFroude, cũng như là vận tốc thiết kế tàu. Các công thức kinh nghiệm phổ
biến liên quan đến hệ số CM được đề xuất bởi Benford, Schneekluth & Bertram, Jensen,
được trình bày như sau. Các cơng thức kinh nghiệm phổ biến liên quan đến hệ số CM được
đề xuất bởi Benford, Schneekluth & Bertram, Jensen, được trình bày trong Bảng 3.2. Bảng 3.2 Hệ số CM cho nhóm tàu container, với lượng chiếm nước 120.000 tấn (C. B.
Barras)
Benford Schneekluth & Bertram Jensen Nogid Tàu Container 0.9855 0.986 0.985 0.984
Hệ số béo thể tích CB
Hệ số béo thể tích CB, dựa trên cơ sở dữ liệu thống kê tàu mẫu, được xác định bởi các công thức khác nhau, tương ứng với đặc thù từng loại tàu khác nhau. Công thức kinh nghiệm xác định CB được đề xuất bởi C. B. Barras liên quan đến số Froude và giảđịnh rằng đó là những giá trị giới hạn cho các loại tàu khác nhau. Theo kết quả nghiên cứu trình bày tại Hình 3.25 và Bảng 3.3, hệ số béo thể tích CB tàu container nên điều chỉnh giảm để cải thiện tốc độ và giảm trọng lượng buồng máy và nhiên liệu.
Hình 3.25 Phân bốđường cong diện tích sườn tàu DTMB Seríe 60 [107]
tai lieu, luan van85 of 98.
Bảng 3.3 Hệ sốhình dáng kích thước cơ bản tàu đề xuất cho nhóm tàu container, với
lượng chiếm nước 120.000 tấn (C. B. Barras)
Lpp/B B/T B/D Lpp/D1/3 CB Fn
Tàu
Container 7.04-7.45 2.94-3.5 1.65-1.75 6.0-6.5 0.57-0.66 0.23-0.24
Mớn nước thiết kế
Đối với các mẫu tàu container tiêu chuẩn, không bị hạn chế bởi độ sâu tuyến luồng, việc tính tốn thiết kếthường dựa trên các công thức và đồ thị thực nghiệm đểxác định sức cản, từđó đề xuất cơng suất máy chính phù hợp. Phương tiện thủy SB có thể dễ dàng bị ảnh hưởng bởi độ sâu luồng lạch khi hoạt động trong vùng thủy nội địa, tại cảng biển và ven biển. Tùy thuộc vào yêu cầu về thiết kế của cảng và khu vực ven biển, độsâu nước của tuyến luồng có thểảnh hưởng đến sức cản nhớt, sức cản sóng, chiều chìm, độ chúi
mũi và lái, hiệu suất thiết bị đẩy. Theo đó, các cơng trình nghiên cứu về ảnh hưởng của sóng biển đến tàu cao tốc được đề cập khá nhiều trong các tài liệu chuyên ngành. Tuy
nhiên, đối với tàu container hoạt động ở tốc độ thấp, ảnh hưởng của sức cản nhớt có ý
nghĩa thực tiễn và điều kiện áp dụng rộng rãi hơn. Tàu container SB thuộc nhóm tàu có trọng tải lớn, với đặc tính phần thân ống dài song song và đáy phẳng, khi hoạt động trong tuyến luồng hạn chế vềđộ sâu, cần các nghiên cứu và đánh giá về mối quan hệ giữa độ
sâu tuyến luồng và sự sụt giảm vận tốc [108].
Vềcơ bản, độ sâu luồng lạch thể hiện rõ nét qua hiệu ứng Bernoulli, trong đó tốc độ
dịng chảy bao quanh thân tàu được tăng tốc do hạn chếđộ sâu [109], [110], được mơ tả
trong Hình 3.26. Giả sử trường vận tốc dòng nước đến là V (hệ tọa độ dựa trên tàu) và
trường vận tốc nước bên dưới đáy tàu được tăng tốc bởi ΔV (do chuyển vị của tàu và / hoặc giới hạn của vùng nước nông). Sựgia tăng vận tốc dòng chảy dẫn đến hiện tượng sụt áp và gia tăng sức cản vỏ tàu.
69