ĐÀO NGUYÊN KHÁNH ĐTT 49 -ĐH1

Chương V : TÍNH DI ĐỘNGPhaàn 1 : SỨC CẢN TÀU THỦY

Bài 1 : Sức cản của nước đối với sự chuyển động của tàu trong mặt nước tĩnh Xét một tàu đang chuyển động

thì trên bề mặt tàu sẽ chịu 1 áp

lực gọi là áp suất thủy tĩnh

Kí hiệu là gọi thành phần

dΩ là vi phân(vân tố) diện tích của

bề mặt

Vì vậy trên phần vi phân đó

có thành phần áp suất thủy động tác động lên, do là thành phần bất kì ta phân tích ra làm 2 thành

phần thành phần vuông góc với diện tích và thành phần tiếp tuyến với diện tích

Ta có

Thành phần là thành phần pháp tuyến đối với diện tích

1

Ω

ĐÀO NGUYÊN KHÁNH ĐTT 49 -ĐH1 là thành phần tiếp tuyến hay gọi là thành phần ma sát

Do 2 thành phần trên cũng là bất kì với hệ trục Oxyz lên ta có thể phân tích chúng ra làm các

thành phần theo các trục

Như vậy ta thấy rằng lực thủy động tác dụng lên các trục sẽ là

Thành phần X là thành phần lực kéo

Y là lực dạt

Z là thành phần lực nâng

Như vậy lực cản của nước khi tầu chuyển động là thành phần trục x kí hiệu là R

2

ĐÀO NGUYÊN KHÁNH ĐTT 49 -ĐH1 Và nó được tính bằng

Và từ biểu thức này theo vật lý ta có thể viết lại

Biểu thức này được gọi là biểu thức giải tích của lực cản tàu

thành phần Rp là thành phần chính

Còn thành phần Rf là thành phần ma sát

Biểu thức trên chỉ có ý nghĩa trong lý thuyết mà không có ý nghĩa trong thực tế

Vì vậy chúng ta cần phải có 1 biểu thức gần đúng để tính sức cản của tàu

3

ĐÀO NGUYÊN KHÁNH ĐTT 49 -ĐH1

Bài 2 : BIỂU THỨC GẦN ĐÚNG TÍNH LỰC CẢN TÀU1. Khái niệm :

Đây là biểu thức tính gần đúng sức cản của tàu dựa trên việc thử mô hình đồng dạng với tàu

2. Mô hình đồng dạng :

Một mô hình được gọi là đồng dạng nếu các tỉ số của các kích thước cơ bản của tàu mô hình

trên tàu thật bàng 1 hệ số λ và tỉ số về diện tích bằng λ2 ,tỉ số về thể tích bằng λ3

Trong đó λ là hệ số đồng dạng

Các chuẩn đồng dạng về động học

4

ĐÀO NGUYÊN KHÁNH ĐTT 49 -ĐH1

Chuẩn Froude trong dó v: là vận tốc của tàu đơn vị là m/s

g: là gia tốc trọng trường(m/s2)

L; là chiều dài của tàu (m)

Chuẩn Raynold trong đố v: là vận tốc đơn vị là m/s

L: chiều dài tàu

(nuy): là hệ số nhớt (m2/s)

Chuẩn Schuthod

Các chuẩn về động lực học :

Chuẩn Euller trong đó được gọi là mật độ nước(KG.s2/m4)

Hệ số lực tiếp tuyến sẽ là

5

ĐÀO NGUYÊN KHÁNH ĐTT 49 -ĐH1 Từ tất cả những chuẩn trên thì trên bể thử tại Hà Lan thì người ta coi R là hàm của v2 và Ω

R=f(v2,Ω)

Mặt khác ta có bằng cách nhân chia với biểu thức

Ta thu được

R= (KG)

Bài 3: Các thành phần của sức cản tàu thủy 1.Sức cản ma sát

Nguyên nhân :

+ Do vùng nước hoạt động

+Do bề mặt của vỏ bao thân tàu (phần ngâm nước)

Biểu thức tính (KG)

Hệ số sức cản ma sát có 2 thành phần

6

ĐÀO NGUYÊN KHÁNH ĐTT 49 -ĐH1 là hệ số cản của bản phẳng tương đương với thân tàu

là gia số phụ thuộc vào vật liệu làm tàu

Để giảm ma sát :

Thiết kế sao cho chế độ dòng chảy là nhỏ

Trong quá trình công nghệ độ nhám là nhỏ nhất

Trong vận hành tăng thời gian hành trình giảm thời gian đỗ bến

-Định kì: Cạo hà, Sơn Vỏ , Tăng độ nhẵn bề mặt

2.Sức cản hình dáng

Nguyên nhân xuất hiện : do khi tàu di chuyển và độ cong của bề mặt tàu khác nhau nên khi đó

vận tốc tại những điểm trên tàu là khác nhau do đó áp suất tác dụng lên bề mặt là khác nhau

7

ĐÀO NGUYÊN KHÁNH ĐTT 49 -ĐH1

Biểu thức tính

Biện pháp giảm

3.Sức cản sóng

Nguyên nhât xuất hiện khi tàu di chuyển tại mũi tầu là nguốn sóng phát ra ra sóng 2 thành phần

sóng phân kỳ và sóng ngang

8

ĐÀO NGUYÊN KHÁNH ĐTT 49 -ĐH1 Khi tạo ra các nguồn sóng này nếu sóng phần do mũi tạo ra và phần đuôi tạo ra giao thoa nhau

thì sức cản là lớn nhất để chúng không giao thoa nhau và là 2 nguồn sóng độc lập

Ta phải có các biện pháp giảm

Thiết kế tầu thân ngầm

Tàu nhiều thân

Biểu thức tính :

(KG)

4.Sức cản phần nhô

Nguyên nhân : Là do tác dụng của phần nhô ra khỏi tàu , rong rêu bám vào

Nó được tính bằng phần trăm của sức cản toàn phần

5.Sức cản của không khí

Là sự tác dụng của không khí lên phần nổi của thân tàu

(KG)

9

ĐÀO NGUYÊN KHÁNH ĐTT 49 -ĐH1

Bài 4 : Công suất kéo - Công thức hải quân 1. Cống suất kéo

Khái niêm: là công suất cần thiết để tàu thắng được sức cản kí hiệu là N0,EPS

Biểu thức tính

N0=EPS=R.v(W)Hay N0=EPS= (cv)(mã lực)

2. Công thức hải quân tính công suất kéo

EPS=f( ,vs3)

D: T trọng lượng tàu

Vs(hl/s) tốc độ tàu

1hl=1852m

Bằng cách nhân và chia cho

10

ĐÀO NGUYÊN KHÁNH ĐTT 49 -ĐH1 Và thay v=vs.0.515

Ta thu được biểu thức HQ

3. Sức cản của đoàn tàu kéo

Như chúng ta biết RDSL=k

Trong đó k được gọi là hệ số đội hình k

K>1

K=1

K<1

Phụ thuộc vào cách xếp từ đây ta có

Sức cản đoàn tầu đẩy

Như đã biết khi tầu đẩy ta có công thức tính như sau :

Mặt khác lại có

11

ĐÀO NGUYÊN KHÁNH ĐTT 49 -ĐH1

Nên k>1

K=1

K<1

Do ta luôn chọn k <1 nên ta thấy rằng tàu đẩy sẽ có lợi hơn

PHẦN II : Thiết bị đẩy tàu

Bài 1 : Khái niệm thiết bị đẩy tàu1 Khái niệm : Thiết bị dẩy là thiết bị biến đổi năng lượng này thành năng lượng khác tạo thành

lực đẩy làm cho tàu chuyển động

2 Các loại thiết bị đẩy tàu đã sử dụng trên tàu hiện đại

+ Guồng :

- Cấu tạo : bao gồm vành guồng , may ơ , cánh guồng

(hình vẽ )

12

ĐÀO NGUYÊN KHÁNH ĐTT 49 -ĐH1 - Lắp đặt : thường đặt ở vị trí giữa tàu

Hình vẽ

Ưu điểm : Có cấu tạo đơn giản dễ khai thác, sửa chữa , bảo dưỡng

Nhược điểm : Hiệu suất vô cùng bé 0,18 - 0,23 %

Dễ va quệt vào các vật trôi nổi trên nước

Dải công suất nhỏ không dùng được trên các tàu lớn

+ Thiết bị đẩy kiểu đĩa cánh :

Cấu tạo :

Lắp đặt :

Ưu điểm : Hiệu suất cao hơn so với guồng

Có thể tạo ra hướng đẩy bất kì nên không cần thiết bị lái

Nhược điểm : Có cấu tạo phức tạp , khó sửa chữa bảo dưỡng

Làm chiều chìm tàu lớn

Dễ va quệt vào các thứ dưới đáy tàu nên dễ bị hỏng

+Chong chóng tàu thủy (Chân vit)

13

ĐÀO NGUYÊN KHÁNH ĐTT 49 -ĐH1 Cấu tạo : gồm 2 phần

Cánh tạo lực đẩy

Củ

Lắp đặt : phía sau của tàu có gắn thiết bị lái

Ưu điểm : Dễ chế tạo , sủa chữa lắp đặt ,

Độ tin cậy cao

Hiệu suất lớn đáp ứng được nhu cầu công suất lớn của các tàu lớn

+Thiết bị phụt

Cấu tạo :

Lắp đặt

Ưu điểm : dễ chế tạo , dễ khai thác sửa chữa

Tránh hiện tượng xâm thực bề mặt

Nhược điểm :

Cồng kềnh chiếm 1 lượng dự trữ nước lớn

14

ĐÀO NGUYÊN KHÁNH ĐTT 49 -ĐH1 Tăng không gian tàu

Bài 2 : Các thông số cơ bản của chong chóng tàu thủy1 Đường kính chong chóng kí hiệu là D =2R

Trong đó R là khoảng cách từ trục tới vị trí xa nhất của cánh

2 Bước chong chóng kí hiệu là H

Là bước xoắn của mặt đạp chong chóng

3 Tỷ số bước là tỉ số giữa bước chong chóng và đường kính

4 Tỷ số đĩa số trong đó AE là diện tích thủy lực của chong chóng

trong đó FC là điện tích mặt cánh

z là số cánh

Số cánh đối với tàu trọng tải thì z= 3->5

15

ĐÀO NGUYÊN KHÁNH ĐTT 49 -ĐH1 5 Dạng profil cánh

Dạng chữ nhật

Dạng tam giác Dùng cho tàu nhỏ công nghệ kếm

Dạng hình thang

3 dạng nữa dùng cho tàu lớn và công nghệ cao

6 chiều quay

Ta có chiều quay thuận và quay trái

Bài 3 : Kết cấu chong chóng tàu thủy

16

ĐÀO NGUYÊN KHÁNH ĐTT 49 -ĐH1

LK là chiều dài củ

LO chiều dài lỗ khoét công nghệ

Lo =0.3 ->0.45 LK

Do Đường kính trung bình của củ

Do =0,16 -> 0,22 D

D1 Dường kính lớn của củ

D2 Đường kính nhỏ của củ

Độ cân của củ

17

ĐÀO NGUYÊN KHÁNH ĐTT 49 -ĐH1 Dg đường kính gioong kín nước

Dt đường kính trục chong chóng

Emax bề dày của cánh

góc nghiêng của cánh 0 - 150

Bài 4 : Đặc điểm làm việc của chong chóng tàu thủyChong chóng tàu thủy tham gia 2 chuyển động chuyển động tịnh tiến và chuyển dộng quay

Gọi là vận tốc tịnh tiến theo tàu (m/s)

Và tóc dộ quay của chong chóng là n (vòng/s)

Xét 1 vân tố diện tích cánh trên đó sẽ xuất hiện lực thủy động

Trong đó là thành phần tác dụng để tàu chuyển động tịnh tiến

là thành phần tác dụng theo hướng vuông góc

Từ đó xuất hiện mô mên cản quay

18

ĐÀO NGUYÊN KHÁNH ĐTT 49 -ĐH1 Như vậy trên 1 cánh sẽ có

+ Lực đẩy

+ Lực cản quay

+ Mô men cản quay

Từ đây ta suy ra trên toàn trong chóng

P=z.Pc

T=z.Tc

M=z.Mc

Bài 5

19