Tău trín cânh ngầm
Tău cânh ngầm được chế tạo theo hai dạng chính, khâc nhau trong hệ thống tạo lực nđng. Phương phâp thứ nhất sử dụng cânh dạng cânh mây bay, khi tău chạy lực nđng do hệ thống cânh ngầm (Tiếng Anh: submerged foils) tạo ra lăm cho thđn tău nổi lín khỏi mặt nước, chỉ còn câc cânh “bay” trong nước. Trong phương phâp thứ hai người ta điều khiển lực nđng nhờ thay đổi diện tích chìm trong nước của câc cânh trượt, tiếng Anh gọi đđy lă surface- piercing foils, lăm cho tău nổi khi chạy nhanh.
Miíu tả bằng hình câch điều chỉnh lực nđng được thể hiện qua câc câch dễ hình dung sau.
Thay đổi diện tích phần chìm của cânh chúng ta có thể thay đổi lực nđng, hình 1a. Sơ đồ thứ hai trình băy phương ân thay đổi lực nđng nhờ điều chỉnh góc tấn cânh chìm hoặc sử dụng câc biện phâp can thiệp trực tiếp như bơm khí, hình 1b.
Phương phâp thứ ba phụ thuộc văo thay đổi chiều chìm của cânh tính từ mặt thoâng, 1c.
Hình 3.1
Sắp xếp dọc tău có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả lăm việc của phương tiện. Trong thực tế người ta bố trí tău cùng hệ thống cânh theo một trong ba câch sau. Phụ thuộc văo sơ đồ bố trí cânh vă trọng tđm tău câch bố trí được gọi cấu hình chuẩn, cấu hình mây bay (Aeroplane Configuration) nếu trọng tđm tău nằm gần phía mũi tău, cụ thể hơn tọa độ trọng tđm x so với chiều dăi tău l nằm trong giới hạn nhỏ hơn 0,35: 0 < x/l < 0,35, hình 2a.
Cấu hình thuộc dạng thứ hai, trong đó 0,65 < x/l < 1,0 mang tín gọi “vịt trời”, theo câch gọi của người Anh lă Canard, hình 2b.
Câch sắp xếp thứ ba được gọi “tandem”, hiểu cụ thể hơn lă hệ thống không cđn bằng, trong đó trọng tđm rơi văo khu gần mũi, 0,35 < x/l < 0,65, hình 2c.
Hệ thống cânh trước hoặc sau có thể liín tục, hiểu theo nghĩa không bị cắt thănh từng đoạn (non-split) song trong nhiều trường hợp cânh có thể tập họp từ những thănh phần riíng, tiếng Anh gọi lă split, hình 3.
Hình 3.2
Hệ thống “mây bay” dùng cho câc tău hoạt động vùng sóng thấp. Hệ thống “vịt giời”, người miền Bắc hay gọi như vậy, thích hợp cho những tău chạy biển. Hệ thống tandem có mặt trín tău khâch chạy biển .
Lịch sử phât triển tău trín cânh được khởi đầu từ cuối thế kỷ XIX. Bằng sâng chế về kiểu tău năy được trao từ năm 1891 cho người Phâp de Lambert. Thực ra mô hình tău có gắn bốn tấm giả cânh của Lambert thử nghiệm năm 1898 theo sâng chế từ 1891 của mình chưa cất khỏi mặt nước song tău không bị chìm khi chạy nhanh đê lă niềm phấn khởi.
Hình 3.4 Tău cânh ngầm của de Lambert
Cùng thời gian năy người Italy tín Forlanini đưa ra sâng kiến lăm cânh tầng, đến 1905 ông ta gắn thiết bị đó cho xuồng nhỏ lượng chiếm nước 1,6T, chạy bằng động cơ đốt trong công suất 55 kW. Điều đâng nói, xuồng nổi lín được khi chạy nhanh.
Hình 3.5b Forlanini năm 1910 (ảnh tư liệu)
Những tău trín cânh thế hệ đầu ra đời từ giữa thế kỷ trước trín thế giới trình băy tiếp giới thiệu lịch sử phât triển tău trín cânh. Tăi liệu phần năy trích từ “Hydrofoil craft”, Wikipedia.
Hình 3.7 den22 Hình 3.8 Flying craft
Hình 3.9 Tău trín cânh cỡ nhỏ Hình 3.10 Sealeg 22
Hình 3.11 Sea world II
Câc hệ thống đang đề cập phđn thănh câc nhóm qui ước sau.
Hệ thống tău cânh ngầm của Nga
Hệ thống năy thông thường được thiết kế với tỷ lệ 0,1 < h < 0,5 thích hợp cho tău chạy trín sông, hồ lă những vùng sóng không cao7. Hệ thống cânh gắn chặt văo thđn tău, nằm
dưới thđn tău song không quâ sđu. Để hiểu về hệ thống năy chúng ta điểm qua văi giai đoạn phât triển của tău trín cânh ngầm của Russia. Tău cânh ngầm Nga phât triển mạnh từ thời chiến tranh thế giới thứ hai. Năm 1943 người ta chế tạo thănh công tău nhỏ, điều khiển cânh còn bằng phương phâp thủ công. Hệ thống cânh ngầm của Nga thời bấy giờ đều thuộc loại độ chìm thấp (shallowly submegedfoils), theo thiết kế của Aleksev. Trong hệ thống năy khoảng câch giữa thđn tău vă cânh không lớn. Hoạt động vùng ít sóng tău không chịu va đập thủy lực đến mức bâo động nín kết cấu cânh ngầm dễ thực hiện theo dạng lý tưởng. Sải cânh tău đủ độ dăi, liín tục. Câc cânh gắn với thđn tău bằng những mối nối đủ vững, độ tin cậy cao mă không cần quâ nhiều thanh đỡ (strut).
Một số mẫu tău của Nga mang tính lịch sử được giới thiệu tóm tắt như sau.
Tău trín cânh ngầm đầu tiín, ký hiệu A-4 do nhă thiết kế Nga Aleksev đưa ra 1943 có dạng như tại hình 12. Khối lượng tău 900 kg, công suất mây 18 kW, tău đạt vận tốc 30 km/h.
Hình 3.12 Tău trín cânh mang ký hiệu A-4
Tău nhỏ, cânh cố định, ký hiệu A-5, đóng năm 1946 giới thiệu tại hình 13 đại diện cho nhóm tău đầu tiín thănh công sât ý định. Tău trang bị hai hệ thống cânh ngầm, hệ thống trước vă hệ thống sau. Nhìn chung hệ thống cânh được bố trí theo cấu hình “mây bay”. Năm 1946 trong chuyến chạy thử tău đạt vận tốc 87 km/h trín sông.
Mô hình tău thiết kế năm 1947 của Nga vẫn dựa trín nguyín lý tău độ chìm nhỏ song đường hình đê đổi thay, hình 14.
Hình 3.14
Từ 1949 Nga bắt tay văo sản xuất tău khâch trín cânh ngầm. Có thể để ý rằng người Nga đê tận dụng triệt để tính ưu việt của cấu hình xe trượt tuyết văo thiết kế đây tău trín cânh. Không những thế câc ưu việt của tău đây gẫy khúc tău chạy nhanh cũng đuợc đưa văo trong thiết kế năy, hình 14. Chiếc đầu tiín sản xuất theo thiết kế mới đê đạt vận tốc 60 km/h trín sông.
Hình 3.15 Tău khâch
Cho đến những năm sâu mưới trín câc sông rộng của Russia hoạt động hăng chục kiểu tău khâch trín cânh với những đặc tính thủy động lực tuyệt vời. Những tín câc seri tău đóng những năm thâng đó ngăy nay còn vang vọng ; thiết kế của chúng vẫn được đưa văo sử dụng tại câc nhă mây đóng tău ngăy nay. Những mẫu tău nổi tiếng có thể kể: “Volga” chỉ dăi 8,5m, chở 6 khâch, “Rakieta – Tín lửa” chở 66 khâch, “Metieor – Sao băng” , “Kometa – Sao chổi”, “Hải đu”, “Chim bâo bêo”, “Gió xoây” vv… khai thâc ở vận tốc trín 35 HL/h lă những thănh tựu cao của công nghiệp đóng tău.
Hình 3.16 Voschod
Hình 3.18 Metior tại Việt nam
Hình 3.21 “ Sokol”
Đầu những năm bảy mươi tău khâch kiểu “Typhoon” ra đời, hình 22, tham gia văo đội tău khâch chạy biển.
Hình 3.22 Tău Typhoon