ĐỘNG LỰC TÀU THUỶ - PHẦN 1 LỰC CẢN CHUYỂN ĐỘNG CỦA TÀU - CHƯƠNG 10 docx
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (247.39 KB, 4 trang )
73
Ch ơng10
Lựccảncủacáctàuchạynhanhvàtàu l ớt
KhicàngtăngsốFrtacàngthấyrõtàuchuyểnchếđộ từ bơisang l ớt.Tuyvậy,
mộtsốkiểutàuchạynhanhvẫnkhông đạt đ ợcchếđộ l ớtvàcáctrị số Frlớnđặc
tr ngchocáckiểutàunàylàchếđộ chuyểntiếptừbơisang l ớt(0,6<Fr<1,3).Giới
hạn d ới cùng ứng với các tàu cỡ lớn còn giới hạn trên dành cho các tàu cỡ bé và ca nô.
Bắt đầutừFr>0,7lựcnângthuỷđộngxuấthiệnlàmtăngthànhphầnlựccảntoé
n ớc, đồngthời t thế tàucũngbịthay đổi.KhiFr>1,0, n ớctoé lênhaibênmạntàu
với diện tích n ớc bao phủ tăng thêm 20% và làm tăng thêm lực cản toé n ớc.
Quá trìnhtínhchuyểnlựccảntừmôhìnhsangtàuthựcchocácloạitàunàythì R
S
đ ợcgộpvào R
R
.Cần l u ý rằng:khitínhchuyểnkênh đểýđếnhiệuchỉnhvềsựthay
đổi mặt ớt, nên các công thức tính đều ứng với t thế tĩnh của tàu.
Đốivớicáckiểutàunàylựccảnphầnnhô R
AP
cũngnh lựccảnkhôngkhí R
AA
đóngvai trò đáng kể (Xem H10.1)
0,4
0
0,6
5
10
15
0,8 1,0 1,2 Fr
2
6
4
R/D10
2
2
R
D
R
F
R
D
R
D
AP
Hình 10.1. Các thành phần chính của lực cản
và góc chúi phụ thuộc Fr của các tàu chạy nhanh.
Đểđánhgiá sơ bộ lựccản d củacáckiểutàunàytacóthể sử dụng đồ thị (Xem
H10.2)theokếtquả thử mô hìnhdoGROTthựchiện.Hệsố C
Fo
củacáckiểutàunàyvà
của mô hình tính theo công thức C
Fo
= 0,455/ lgRe
2,58
.
5 6
7 8
5
10
L
V
3
R/D10
2
R
Frv=2,50
2,25
2,20
1,75
1,50
1,25
1,0
Hình 10.2. Lực cản d đơn vị của các tàu chạy nhanh
phụ thuộc vào = L/
3
L .
74
Mộttrongnhữngbiệnpháp để nângcaovậntốccủatàulàlợidụngchếđộ l ớt.
Trongthựctếđiềunàychỉ thựchiện đ ợcchocáctàucỡbévớichiềudàikhônglớn
hơn40 50 m.Cáctàunàyphảicómộthệthốngnăng l ợng đủ lớn đểđảmbảocáctrị
số Fr
V
, mà với Fr
V
đó lực nâng thuỷ động R
z
đủ lớn để chuyển sang chế độ l ớt.
Để tạoralựcnângthuỷđộng R
z
tacóthể sử dụngcáccanôcóđáydạngtấm
phẳnghoặchơilõm, đặtnghiêngvớidòngchảymộtgócbénàođó.Tuynhiên để cải
thiệntính đibiểnvàgiảmbớttảitrọngva đậpcủasóng.Ngoàiracóthể sử dụngcanô
dạng gẫy góc (Xem H10.3).
a)
II I
I
II
ĐNTK
0
1
2
3
5
9
10
ĐNTK
b)
ĐNTKĐNTK
c)
Hình 10.3. Tuyến hình của ca nô dạng gãy góc
b. đáy không nhảy bậc
c. đáy nhảy bậc
phầnmũi s ờncóđộ vátlớnhơnvàlùivềđuôithìđộ vátgiảmdầnvàđáygần
dạngtấmphẳng.Dạnggẫygócphù hợptàuchuyển đ ợcsangchếđộ l ớtvàcáctính
năng đi biển.
Làmtàucóđáynhảybậcsẽgiảm đ ợclựccảnđoạnđáytr ớcbậcnhậnphầnlớn
tảitrọngkhiFrlớn.Tuynhiênkhichạytrênsóngbiểncáccanôcóđáynhảybậcsẽ
không đảm bảo đ ợc tính đi biển cần thiết.
Lựccảnnhớtvàsóngcủatàu l ớtkhichạygầnđếngồtrên đ ờngconglựccản
đ ợc bổ sung thêm lực cản toé n ớc R
S
và lực cản cảm ứng R
i
.
Khi đang l ớtbắtđầutừFr
V
=1,5 2,0lựccảnsónggiảmxuốngvàkhiFr
V
=5
6 sẽ gần bằng không.
nh h ởngcủađộ nhớttớiquyluậtphânbốápsuấttrên đáycanôlàkhông đáng
kể nên R
VP
= 0.
Trong tr ờng hợp này tổng lực cản của tàu l ớt có thể viết:
R = R
F
+ R
W
+ R
S
+ R
i
+ R
AP
+R
AA
Lực cản phần nhô R
AP
= 15 30% tổng lực cản (Xem H10.4).
75
2
R/D10
Frv432
15
10
5
1
0
5
3
4
2
1
0,8
2 4 6 8 F =
R /R
0,9
1,0
1,1
1,2
bậc Không bậc
rB
gB
v
Hình 10.4. Lực cản đơn vị của:
1. tàu vỏ d a
2.gãygóc
3. có bậc
4. có bậc và có phần nhô
Hình 10.5. Tỉ số lực cản của ca nô có bậc
và không có bậc.
TrênnhữngtàuđáykhôngnhảybậcFr
V
5 6,trêncáctàuthể thao đáynhảybậc
Fr
V
= 11 12.
Khicanôchuyển độnggócchúi thay đổi đầutiênnótăngcònkhinóchuyển
động sang chế độ l ớt thì góc chúi sẽ giảm xuống.
chếđộ l ớt R
F
và R
P
củacanôgãygócphụ thuộcFrvàhệsốtảitrọngtĩnh C
D
=
D/gB
3
.
Nghiêncứucácđặctínhhìnhhọcvàđộnglựchọccủatàu l ớtng ờita đã tiến
hànhthử tấmphẳngvàgãygóctrongbểthử,cácsốliệunhận đ ợcth ờngbiểudiễn
d ới dạng không thứ nguyên.
- Hệ số tải trọng động C
B
= 2D/v
2
B
2
Trong đó: D- tải trọng hay trọng l ợng của tấm l ớt.
- Hệ số mô men m
D
= M/DB
Trong đó: M- mô men trọng lực của tấm đối với mép sau của nó.
-Chiều dài ớt của tấm = l/B
Trong đó: l- chiều dài mặt ớt của tấm.
Khiv=constthì mô mencủatảitrọngbằngmômenthuỷđộngtácdụnglêntấm.
Vậykhoảngcáchtừtâmápsuấttớimépsaucủatấm l
d
có thể xác địnhbằngcôngthức
sau: l
d
= Bm
D
. Hệ số tải trọng động C
B
có liên quan với hệ số lực nâng C
y
, Fr
B
= Fr .
Theolýthuyết đồngdạngcáchệsố C
B
, m
D
,R/D đềuphụ thuộcvàosốFr,góctới
, cũng nh các đặc tính hình học của tấm.
Mốiquanhệgiữacácthànhphầnlựccảncủatàu l ớtcóthể xác địnhtheosơđồ
(Xem H10.6).
76
l
l
v
P
m
a
x
R
D
y
d
R
R
t
n
y
R
x
Hình 10.6. Sơ đồ lực tác dụng lên tấm l ớt.
đâyng ờitatrìnhbàydòngbaotấmphẳngbằngdòngchấtlỏngvớigóctới.
Tổnglựccảnmasát R
t
h ớngdọctheobềmặttấm,lựcápsuất R
n
h ớngvuônggóc
với tấm chiếu chúng lên ph ơng của vận tốc dòng chảy ta tìm đ ợc lực cản:
R = R
x
= R
t
cos + R
n
sin
(10.3.1)
Trongcôngthứctrênsốhạngthứ nhấtlàlựccảnmasát R
F
,thànhphầnthứ hailà
lựccảnáplực(tr ờnghợptàucóbậchoặckhôngcóbậc)chúng đềubằngnhau,nh ng
trong cân đối chung của lực cản chúng hơi khác nhau.
nhữngcanôđáycómộtbậc,phầntr ớcbậcchịutảitrọngkhoảng70 80%.
Khihìnhdángthântàulàkhông đổithì lựccảncủacáctàu l ớthoàntoànphụ thuộc
vàovịtrí trọngtâmdọctheochiềudài. nh h ởngcủađộ dịchtâmvềđuôidẫnđến
tăng lực cản.
Chiếucáclựclênph ơngvuônggócvớiph ơngvậntốcdòngchảytaxácđịnh
đ ợc mối quan hệ giữa R
n
và tải trọng D của tấm:
D = R
n
cos - R
t
sin R
n
cos.
Từ cácph ơngtrìnhnàysaukhixácđịnh đ ợc R
n
vàđemthayvào(10.3.1)ta
đ ợc:
R = R
F
+ Dtg
(10.3.2)
Số hạng Dtg = R
P
= R
W
+ R
S
+ R
i
là tổng lực áp lực của mặt ớt.
Từ (10.3.2) ta có lực cản đơn vị khi l ớt là:
R/D = R
F
/D + tg
(10.3.3)
Khi tg thì lực cản của tàu l ớt sẽ đ ợcxác định bằng công thức sau:
R = (C
Fo
+ C
A
)v
2
/2 + D
(10.3.4)
