Bài giảng ĐỘNG LỰC TÀU THUỶ part 7

Chia sẻ: Asdhdk Dalkjsdhak | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:18

Thêm vào BST

Báo xấu

96
lượt xem 19
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mô hình lý tưởng của chong chóng lý tưởng làm việc độc lập xét trong mục này cho phép xác định được hiệu suất làm việc, các thành phần hướng trục và tiếp tuyến của tốc độ cảm ứng tại mặt đĩa của chong chóng. Các yếu tố đã cho là lực đẩy T, đường kính D, tốc độ quay W, tốc độ tiến v A và mật độ r của chất lỏng. Dựa vào mô hình toán học đã nói ta giả thiết rằng thiết bị đẩy làm việc trong chất lỏng không nhớt, vô hạn, không trọng lượng...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng ĐỘNG LỰC TÀU THUỶ part 7

m« h×nh thiÕt bÞ ®Èy t¶i träng lín. Nã ®îc sö dông trong mäi giíi h¹n lµm viÖc cña thiÕt bÞ ®Èy tõ chÕ ®é buéc ®Õn chÕ ®é kh«ng lùc ®Èy. 15.2. Chong chãng lý tëng t¶i träng thÊp M« h×nh lý tëng cña chong chãng lý tëng lµm viÖc ®éc lËp xÐt trong môc nµy cho phÐp x¸c ®Þnh ®îc hiÖu suÊt lµm viÖc, c¸c thµnh phÇn híng trôc vµ tiÕp tuyÕn cña tèc ®é c¶m øng t¹i mÆt ®Üa cña chong chãng. C¸c yÕu tè ®· cho lµ lùc ®Èy T, ®êng kÝnh D, tèc ®é quay W, tèc ®é tiÕn v A vµ mËt ®é r cña chÊt láng. Dùa vµo m« h×nh to¸n häc ®· nãi ta gi¶ thiÕt r»ng thiÕt bÞ ®Èy lµm viÖc trong chÊt láng kh«ng nhít, v« h¹n, kh«ng träng lîng vµ kh«ng chÞu nÐn, dßng ch¶y ph¸t sinh lµ dßng cã thÕ kh¾p n¬i bªn ngoµi vÕt thuû ®éng vµ t¹i ®Üa thiÕt bÞ ®Èy. Bëi lÏ trong m« h×nh nµy ngêi ta kh«ng chó ý ®Õn sè lîng c¸nh vµ ®Þnh h×nh trôc nªn thiÕt bÞ ®Èy ®îc coi lµ ®Üa trßn máng vµ ph¼ng víi b¸n kÝnh R. Ta g¾n vµo t©m ®Üa hÖ to¹ ®é h×nh trô E*(0, x*, r, q), trôc x*vu«ng gãc víi mÆt ph¼ng ®Üa vµ cã chiÒu híng vÒ phÝa ngîc chiÒu víi chiÒu chuyÓn ®éng tiÕn cña thiÕt bÞ ®Èy. MÆc dï ta xÐt chong chãng ®ang quay nhng ®Ó tiÖn kh¶o s¸t vÉn ph¶i coi hÖ to¹ ®é E* lµ kh«ng quay xung quanh trôc x*, mµ chØ cïng víi ®Üa chuyÓn ®éng tÞnh tiÕn theo híng trôc ®ã víi tèc ®é v A. Lóc bÊy giê vÐc t¬ tèc ®é r c¶m øng w t¹i mét ®iÓm bÊt kú trong kh«ng gian liªn quan tíi vÐct¬ tèc ®é dÞch r r chuyÓn v A ix vµ vÐc t¬ tèc ®é t¬ng ®èi vR b»ng c«ng thøc quen thuéc: r rr w = vR - v Aix (15.2.1) r trong ®ã: ix - vect¬ ®¬n vÞ cña hÖ to¹ ®é E*. Tèc ®é tuyÖt ®èi lµ tèc ®é cña h¹t láng ®îc ®o trong hÖ to¹ ®é tuyÖt ®èi, nghÜa lµ trong hÖ to¹ ®é mµ ®èi víi nã h¹t láng kh«ng bÞ kÝch thÝch, n»m rÊt xa phÝa tríc thiÕt bÞ ®Èy. Tõ ®ã rót ra mét tiÒn ®Ò quan träng cña lý thuyÕt ®ang xÐt lµ: M«®un cña vÐct¬ tèc ®é c¶m øng ë xa ®Üa thiÕt bÞ ®Èy vµ bªn ngoµi vÕt thuû ®éng sinh ra sau ®Üa vµ kÐo dµi theo trôc x* tíi v« tËn. Trong hÖ to¹ ®é E* nãi trªn ta gi¶ thiÕt r»ng chÊt láng chuyÓn ®éng dõng, nghÜa lµ tèc ®é c¶m øng kh«ng phô thuéc vµo thêi gian. VÕt thuû ®éng chØ gåm nh÷ng h¹t láng ch¶y qua ®Üa thiÕt bÞ ®Èy, v× vËy nã lµ vïng ®èi xøng trôc, b¸n v« tËn vµ ®ång trôc víi trôc chong chãng. Vïng nµy bÞ h¹n chÕ bëi thiÕt bÞ ®Èy (Xem H15) vµ bÒ mÆt dßng ch¶y, nghÜa lµ bÒ mÆt cña chÊt láng kh«ng lät qua nã ra ngoµi, v× vÐc t¬ cña tèc ®é t¬ng ®èi tiÕp tuyÕn víi mÆt ®ã ë mäi ®iÓm. Trêng tèc ®é vµ ¸p suÊt lµ liªn tôc trong toµn bé kh«ng gian, trõ ®Üa vµ c¸c biªn cña vÕt thuû ®éng. T¹i ®Üa xÈy ra hiÖn tîng nhÈy bËc cña thµnh phÇn tiÕp tuyÕn cña tèc ®é c¶m øng vµ nhÈy bËc ¸p suÊt DP, cßn thµnh phÇn híng trôc cña tèc ®é c¶m øng khi chuyÓn qua ®Üa vÉn liªn tôc. Trªn biªn cña vÕt xuÊt hiÖn bíc nhÈy thµnh phÇn tiÕp tuyÕn vµ híng trôc cña tèc ®é c¶m øng, cßn ¸p suÊt kh«ng cã bíc nhÈy. V× ta ®ang xÐt trêng hîp chong chãng lý tëng t¶i träng thÊp nªn gi¶ thiÕt r»ng c¸c thµnh phÇn híng trôc, tiÕp tuyÕn vµ híng b¸n kÝnh cña tèc ®é c¶m øng ®Òu bÐ bËc nhÊt so víi v A. 108
H×nh 15. S¬ ®å chuyÓn ®éng cña chÊt láng ®èi ¥ 21 A 0 víi chong chãng lý tëng. - - - - èng dßng c¬ b¶n; p- ¸p suÊt; Dp- lîng 0 A ¥ 21 t¨ng ¸p suÊt t¹i ®Üa thiÕt Dp P1 bÞ ®Èy; wx, wq - thµnh PA P phÇn híng trôc vµ tiÕp Wx 0 tuyÕn cña tèc ®é c¶m øng Wq 0 ViÖc nghiªn cøu sù lµm viÖc cña chong chãng lý tëng nªn b¾t ®Çu tõ viÖc xÐt sù lµm viÖc cña phÇn tö vµnh kh¨n, ®îc giíi h¹n trong mÆt ®Üa thiÕt bÞ ®Èy bëi hai vßng trßn ®ång t©m b¸n kÝnh r vµ (r + dr). Sau mét ®¬n vÞ thêi gian khèi lîng chÊt láng ch¶y qua phÇn tö vµnh kh¨n ®ã lµ dm, do quü ®¹o cña c¸c h¹t láng vµ ®êng dßng trïng nhau, nªn chÊt láng kh«ng thÊm qua biªn cña èng dßng vµnh kh¨n (Xem H15). §Ó ph©n tÝch tiÕp ta dïng c¸c mÆt c¾t b»ng c¸c mÆt ph¼ng vu«ng gãc víi trôc cña thiÕt bÞ ®Èy (Xem H15) vµ ®Þnh c¸c ký hiÖu sau ®©y: PA, v A- ¸p suÊt vµ tèc ®é t¬ng ®èi híng trôc x* t¹i mÆt c¾t A - A rÊt xa tríc ®Üa thiÕt bÞ ®Èy; wx0, wq0- thµnh phÇn híng trôc vµ tiÕp tuyÕn cña tèc ®é c¶m øng cho c¸c ®iÓm cña mÆt c¾t 0 - 0 trïng víi mÆt ®Üa thiÕt bÞ ®Èy; wq1, wq2, P1, P2 - thµnh phÇn tiÕp tuyÕn cña tèc ®é c¶m øng vµ ¸p suÊt cho c¸c ®iÓm cña mÆt c¾t 1-1 vµ 2-2 n»m s¸t tríc vµ s¸t sau mÆt ®Üa; P¥, wx¥, wq¥ - ¸p suÊt vµ c¸c thµnh phÇn híng trôc, tiÕp tuyÕn cña tèc ®é c¶m øng cho c¸c ®iÓm thuéc mÆt c¾t ¥ - ¥ n»m rÊt xa sau ®Üa; dA, dA0, dA¥ - diÖn tÝch mÆt c¾t ngang cña èng dßng vµnh kh¨n ë rÊt xa tríc ®Üa, t¹i ®Üa vµ rÊt xa sau ®Üa. Do dßng ch¶y ®èi xøng trôc nªn tÊt c¶ c¸c ®¹i lîng nµy chØ phô thuéc vµo vÞ trÝ cña èng dßng ®ang xÐt, mµ ë mÆt c¾t 0 - 0 nã ®Æc trng b»ng ®¹i lîng r vµ ë mÆt c¾t ¥ - ¥ nã ®Æc trng b»ng ®¹i lîng r¥. Theo gi¶ thiÕt nãi trªn ¸p suÊt ë c¸c mÆt c¾t ¥ - ¥ bªn ngoµi vÕt b»ng PA, nghÜa lµ P¥ = PA. Theo nguyªn lý b¶o toµn kh«Ý lîng, nªn qua c¸c mÆt c¾t cña èng dßng vµnh kh¨n sau mét ®¬n vÞ thêi gian cïng mét khèi lîng chÊt láng dm, nghÜa lµ: dm = r ( v A + wx0) dA0 = r ( v A + wx¥) dA¥ = r v AdA (15.2.2) §èi víi chong chãng lý tëng t¶i träng thÊp, khi tèc ®é c¶m øng bÐ bËc nhÊt, nh ®· thÊy tõ c«ng thøc trªn, gÇn ®óng bËc nhÊt dA0 » dA¥ , nghÜa lµ mçi èng dßng vµnh kh¨n còng nh vÕt nãi chung lµ nh÷ng bÒ mÆt h×nh trô vµ trong gÇn ®óng bËc nhÊt nã tho¶ m·n: r¥ = r (15.2.3) Do biÕn ®æi c«ng suÊt nªn t¹i ®Üa thiÕt bÞ ®Èy xÈy ra bíc nhÈy ¸p suÊt Dp = p2 - p1. LÊy bíc nhÈy ®ã nh©n víi diÖn tÝch h×nh vµnh kh¨n dA0 ta cã thÓ t×m ®îc lùc ®Èy t¸c dông lªn phÇn tö ®ã: dT = Dp dA0 (15.2.4) §èi víi chong chãng lý tëng toµn bé c«ng suÊt truyÒn vµo vµ ®Ó quay nã cÇn th¾ng l¹i m«men cña c¸c lùc sinh ra trªn c¸c c¸nh cña nã. Momen ®ã vÒ mÆt trÞ sè b»ng m«men t¸c dông lªn chÊt láng nhng kh¸c dÊu. V× vËy c«ng suÊt dPD truyÒn vµo phÇn tö vµnh kh¨n ph¶i b»ng tÝch cña m«men quay dQ t¸c dông lªn chÊt láng ch¶y qua 109
phÇn tö ®ã vµ tèc ®é gãc quay cña chong chãng W (W = 2pn) ®Ó t¹o thµnh c«ng, vµ nh vËy; dPD = W dQ (15.2.5) Chó ý tíi tÝnh ®èi xøng trôc vµ tÝnh cã thÓ cña dßng ch¶y bªn ngoµi vÕt thuû ®éng ta cã thÓ kh¼ng ®Þnh r»ng: tríc ®Üa thiÕt bÞ ®Èy thµnh phÇn tiÕp tuyÕn cña tèc ®é c¶m øng b»ng kh«ng, nghÜa lµ wq1 = 0. T¹i ®Üa do t¸c dông cña dQ nªn xÈy ra bíc nhÈy cña thµnh phÇn tiÕp tuyÕn cña tèc ®é c¶m øng, nghÜa lµ dßng bÞ xo¾n vÒ phÝa chiÒu quay cña chong chãng. Nh vËy, t¹i mÆt c¾t 2 - 2 ngay sau ®Üa thµnh phÇn tiÕp tuyÕn cña tèc ®é c¶m øng wq2 kh«ng b»ng kh«ng. Theo ®Þnh luËt b¶o toµn ®éng lîng m«men dQ ®îc x¸c ®Þnh nh sau: dQ = r wq2 dm (15.2.6) §Ó x¸c ®Þnh c«ng suÊt dPD truyÒn vµo phÇn tö vµnh kh¨n ta nhËn thÊy r»ng c«ng suÊt nµy dïng ®Ó t¨ng thªm ®éng n¨ng vµ thÕ n¨ng cña chÊt láng khi ch¶y qua ®Üa. Râ rµng sau mét ®¬n vÞ thêi gian qua mÆt c¾t 1 - 1 ngay tríc ®Üa, èng dßng ®îc cung cÊp nguån ®éng n¨ng b»ng 0,5 [( v A + wx1)2 - wr12] dm vµ thÕ n¨ng b»ng p1dm/r. Qua mÆt c¾t 2 - 2 ngay sau ®Üa, sau mét ®¬n vÞ thêi gian tõ thÓ tÝch ®ang xÐt ®éng n¨ng ph¶i bá ra mét lîng b»ng 0,5 [( v A + wx2)2 + wq22 + wr22] dm vµ thÕ n¨ng b»ng p2dm/r. ChÊt láng kh«ng thÊm qua c¸c bÒ mÆt bªn cña èng dßng, nªn viÖc trao ®æi n¨ng lîng kh«ng xÈy ra. Lóc bÊy giê ta nhËn thÊy r»ng Dp = p2 - p1 vµ tèc ®é vÉn liªn tôc, nghÜa lµ wx1 = wx2 = wx0 vµ wr1 = wr2 = wr0 ta cã thÓ nhËn ®îc: dPD = (0,5 wq22 + Dp/r) dm (15.2.7) ThÕ (15.2.7) vµ (15.2.6) vµo (15.2.5) ta dÔ dµng nhËn ®îc bíc nhÈy ¸p suÊt vµ bíc nhÈy thµnh phÇn tiÕp tuyÕn cña tèc ®é c¶m øng t¹i ®Üa: Dp = r wq2 (Wr - 0,5 wq2) (15.2.8) hoÆc gÇn ®óng bËc nhÊt: Dp = r r W wq2 (15.2.9) V× trong vÕt sau ®Üa cña thiÕt bÞ ®Èy lµm viÖc ®éc lËp kh«ng cã vËt thÓ nµo vµ dÜ nhiªn còng kh«ng cã sù t¬ng t¸c lùc víi chÊt láng, nªn theo ®Þnh luËt b¶o toµn m«men ®éng lîng, m«men ®ã vÉn kh«ng ®æi trong vÕt tõ mÆt c¾t 2 - 2 tíi mÆt c¾t ¥ - ¥, nghÜa lµ: r wq2 dm = r¥ wq¥ dm (15.2.10) Tõ ®ã, khi chó ý tíi (15.2.3) cho trêng hîp chong chãng lý tëng t¶i träng thÊp, gÇn ®óng bËc nhÊt ta cã: wq¥ = wq2 (15.2.11) Trong lý thuyÕt ®ang xÐt ta gi¶ thiÕt r»ng: thµnh phÇn tiÕp tuyÕn cña tèc ®é c¶m øng t¹i ®Üa b»ng nöa trÞ sè cña nã khi ë mÆt c¾t 2 - 2 s¸t sau ®Üa, nghÜa lµ chó ý ®Õn (15.2.11): wq0 = wq¥/2 (15.2.12) 110
Ch¬ng 16 Nghiªn cøu chong chãng b»ng thÝ nghiÖm 16.1. C¸c ®Þnh luËt ®ång d¹ng khi thÝ nghiÖm chong Chãng Khi nghiªn cøu chong chãng ngêi ta ¸p dông réng r·i ph¬ng ph¸p thÝ nghiÖm chong chãng trong c¸c èng thuû ®éng. Qu¸ tr×nh nghiªn cøu ®ã cho phÐp kiÓm chøng l¹i c¸c ph¬ng ph¸p tÝnh to¸n b»ng lý thuyÕt, tõ ®ã x©y dùng ®îc c¸c ®êng cong lµm viÖc cña chong chãng, còng nh x¸c ®Þnh ¶nh hëng cña c¸c ®Æc ®iÓm tiªu cùc ®èi víi c¸c hÖ sè thuû ®éng lùc. C¸c ®ît thö hµng lo¹t m« h×nh chong chãng trong níc tù do ®Òu ®a ra sè liÖu xuÊt ph¸t ®Ó x©y dùng c¸c ®å thÞ, mµ nhê chóng cã thÓ thiÕt kÕ ®îc chong chãng vµ tiÕn hµnh tÝnh to¸n ®Æc tÝnh di ®éng cña tµu. C¸c kÕt qu¶ thö m« h×nh chØ cã thÓ ®¶m b¶o khi tho¶ m·n ®Þnh luËt ®ång d¹ng c¬ häc toµn diÖn gi÷a chong chãng thùc vµ m« h×nh. Tõ c¸c quan ®iÓm chung cña lý thuyÕt ®ång d¹ng c¬ häc toµn diÖn gi÷a ®èi tîng thùc vµ m« h×nh chØ cã thÓ ®¶m b¶o khi chóng ®ång d¹ng h×nh häc, ®éng häc vµ ®éng lùc häc cña c¸c dßng níc bao quanh chong chãng thùc vµ m« h×nh. TÝnh ®ång d¹ng h×nh häc ®îc tho¶ m·n nÕu tÊt c¶ c¸c kÝch thíc t¬ng øng cña chong chãng thùc vµ m« h×nh cña nã n»m trong mét tû lÖ cè ®Þnh ®îc gäi lµ tû lÖ. Nh vËy, tÊt c¶ c¸c ®Æc tÝnh h×nh häc kh«ng thø nguyªn ®Òu ph¶i b»ng nhau, c¸c ®êng bao c¸nh vµ pr«phin mÆt c¾t ®ång d¹ng nhau. Yªu cÇu t¬ng tù còng ®îc ¸p dông cho c¸c biªn cña dßng ch¶y, vÝ dô nh chiÒu s©u cña chong chãng díi mÆt tho¸ng. §ång d¹ng ®éng häc cña dßng ch¶y bao quanh chong chãng thùc vµ m« h×nh ph¶i ®îc tháa m·n ë ®iÒu kiÖn mµ tèc ®é t¹i c¸c ®iÓm t¬ng øng cña dßng ch¶y ®ã cã híng gièng nhau vµ tû sè cña chóng ph¶i cè ®Þnh. §Ó biÓu thÞ tèc ®é ®Æc trng cña chong chãng ta dïng tèc ®é tiÕn vA vµ tèc ®é quay pnD cña mót c¸nh. Lóc bÊy giê: v AH / nH DH = v AM / nM DM = const = J (16.1.1) NghÜa lµ khi chän c¸c tèc ®é ®Æc trng th× ®iÒu kiÖn ®¶m b¶o tÝnh ®ång d¹ng ®éng häc cña c¸c dßng ch¶y lµ bíc tiÕn t¬ng ®èi cña chong chãng thùc vµ m« h×nh khi ®· ®ång d¹ng h×nh häc ph¶i b»ng nhau JH = JM. Trong ®ã: chØ sè H - dµnh cho ®èi tîng thùc, M - cho m« h×nh cña nã. Tõ ®iÒu kiÖn (16.1.1) cÇn thÊy r»ng: sù c©n b»ng nhau cña c¸c bíc tiÕn t¬ng ®èi sÏ cho sù b»ng nhau cña c¸c gãc tiÕn trªn tÊt c¶ c¸c b¸n kÝnh tgb = J / p r , ( r = r / R), nghÜa lµ c¸c tèc ®é v E = v A + (rW )2 sÏ cïng híng t¹i c¸c ®iÓm t¬ng øng cña c¸c 2 dßng ch¶y. §ång d¹ng ®éng lùc häc chØ ®¶m b¶o khi tho¶ m·n ®ång d¹ng h×nh häc vµ ®éng häc theo ®Þnh luËt ®ång d¹ng Niut¬n, nghÜa lµ tû sè cña c¸c lùc t¬ng øng ph¶i cè ®Þnh vµ b»ng tû lÖ tam thõa. C¸c lùc xuÊt hiÖn trªn c¸c c¸nh chong chãng phô thuéc vµo c¸c chuÈn ®ång d¹ng sau: + ChuÈn ®ång d¹ng ¥le: p - p0 Eu = (16.1.2) rv 2 / 2 111
+ ChuÈn ®ång d¹ng Frót: Fr = v (16.1.3) gL + ChuÈn ®ång d¹ng R©ynon: Re = v L / g (16.1.4) + ChuÈn ®ång d¹ng Stru-han: Sh = L / v T (16.1.5) Do tû sè cña c¸c lùc lµ cè ®Þnh, nªn c¸c hÖ sè kh«ng thø nguyªn cña c¸c lùc sÏ b»ng nhau. Ta nhËn thÊy r»ng: ®èi víi c¸c dong ch¶y kh«ng bÞ x©m thùc th× gi÷a chong chãng thùc vµ m« h×nh cña nã lu«n tho¶ m·n sù b»ng nhau cña c¸c trÞ sè ¥le. NÕu tèc ®é ®Æc trng cña chong chãng lµ tèc ®é tiÕn v A, thêi gian ®Æc trng lµ T - chu kú cña mét vßng quay T = 1/n vµ kÝch thíc ®Æc trng D - ®êng kÝnh cña chong chãng th× trÞ sè Stru-han cã thÓ biÓu thÞ b»ng biÓu thøc sau ®©y: Sh = n D / v A = 1/J , hoÆc J = 1/Sh NghÜa lµ sù b»ng nhau cña c¸c bíc tiÕn t¬ng ®èi sÏ ®¶m b¶o tÝnh ®ång d¹ng ®éng häc cña c¸c dßng ch¶y, v× vËy khi thö chong chãng ®ång d¹ng h×nh häc vµ ®éng häc (kh«ng x©m thùc) chØ cÇn ®¶m b¶o sù b»ng nhau cña hai chuÈn Frót vµ R©ynon. Sù b»ng nhau cña c¸c sè Frót nãi lªn sù b»ng nhau cña c¸c hÖ sè ¸p suÊt t¹i c¸c ®iÓm t¬ng øng cña c¸c dßng ch¶y vµ cã thÓ coi lµ sù tho¶ m·n ®Þnh luËt ®ång d¹ng cña Niut¬n cho c¸c lùc ¸p suÊt sinh ra trªn c¸nh chong chãng. §èi víi chong chãng lµm viÖc trong chÊt láng lý tëng v« h¹n (kh«ng xÐt ®Õn Fr vµ Re) th× theo ®Þnh luËt Niut¬n tû sè c¸c lùc ®Èy cña chong chãng thùc vµ m« h×nh cña nã sÏ biÓu diÔn: 4 TIM KTIM rnM DM 2 = =M3 (16.1.6) 2D 4 K TIH rnH H TIH trong ®ã: M = DM/DH - tû lÖ ®ång d¹ng h×nh häc. NÕu lÊy D2 lµm diÖn tÝch ®Æc trng, tèc ®é ®Æc trng nD, th× khi chó ý ®Õn tÝnh ®ång d¹ng h×nh häc vµ ®éng häc ta nhËn ®îc KTIM = KTIH, ®iÒu nµy ®óng víi kÕt luËn cña lý thuyÕt ®ång d¹ng, ®ã lµ sù b»ng nhau cña c¸c hÖ sè lùc ®Èy kh«ng thø nguyªn. T¬ng tù ®èi víi m«men ta còng cã KQIM = KQIH, tõ ®ã: hIM =hIH khi JM = JH. Nh vËy, sù b»ng nhau cña c¸c bíc tiÕn t¬ng ®èi sÏ ®¶m b¶o ®îc sù b»ng nhau cña c¸c hÖ sè lùc ®Èy, hÖ sè m«men vµ hiÖu suÊt cña chong chãng lµm viÖc trong chÊt láng lý tëng v« h¹n. §èi víi c¸c chong chãng thùc còng ph¶i tho¶ m·n c¸c chuÈn ®ång d¹ng Fr vµ Re. ViÖc tho¶ m·n chuÈn ®ång d¹ng Fr khi thö chong chãng cÇn ®îc ®¶m b¶o cho nh÷ng trêng hîp khi c¸c lùc mang b¶n chÊt sãng cã ý nghÜa quan träng. §Þnh luËt nµy buéc ph¶i ®îc tho¶ m·n khi chiÒu ch×m cña trôc chong chãng h0 díi mÆt tho¸ng lµ bÐ, vµ kh«ng ®¶m b¶o khi h0 ³ D. Sù ®ång d¹ng cña c¸c lùc mang b¶n chÊt sãng sÏ ®îc ®¶m b¶o khi sè Fr cña chong chãng thùc vµ m« h×nh cña nã b»ng nhau: vM gLM = vH gLH (16.1.7) §èi víi chong chãng lÊy v = v A vµ L = D ta nhËn ®îc: v AM gDM = v AH gDH (16.1.8) Tõ ®ã: v AM = v AH DM DH = v AH M (16.1.9) §¼ng thøc nµy tháa m·n ®iÒu kiÖn ®ång d¹ng ®éng häc cho nh÷ng tèc ®é t¬ng øng vµ cho phÐp t×m ®îc tèc ®é vA khi thö m« h×nh. 112
NÕu lÊy tèc ®é quay cña ®Ønh c¸nh pnD lµm tèc ®é ®Æc trng chÝnh th× tõ (5.7) ta t×m ®îc: πn M D M πn H D H = (16.1.10) gD M gD H C«ng thøc nµy cho phÐp t×m ®îc tû sè sau ®©y ®Ó tÝnh vßng quay: nM = nH DH DM = nH (16.1.11) M Ta thÊy r»ng: ®èi víi chong chãng, dùa theo (16.1.7) vµ (16.1.10) ta cã thÓ tÝnh ®îc sè Fr theo mét trong c¸c c«ng thøc sau: ( ) Fr = v A / gD hoÆc : Fr = π g n D » n D (16.1.12) C¸c lùc mang b¶n chÊt nhít t¸c dông lªn bÒ mÆt c¸nh chong chãng ph¶i tho¶ m·n chuÈn ®ång d¹ng R©ynon. §èi víi chong chãng sè Re cã thÓ viÕt: Re = v r lr / g (16.1.13) Trong ®ã: v r, lr - c¸c trÞ sè ®Æc trng cho tèc ®é vµ kÝch thíc cña c¸nh ë b¸n kÝnh ®· chän r; cßn g - ®é nhít ®éng häc. B×nh thêng ngêi ta lÊy tèc ®é pnD lµm tèc ®é ®Æc trng, chiÒu réng trung b×nh cña c¸nh btb lµm kÝch thíc ®Æc trng. Lóc bÊy giê sè Re cã thÓ viÕt: Re = (p n D2 / n) (btb / D) (16.1.14) hoÆc cho: AE p btb D = A0 2 Z (16.1.15) ( ) Re @ 5 nD g ( AE A0 )(1 Z ) 2 Yªu cÇu vÒ sù b»ng nhau cña c¸c sè Re gi÷a chong chãng thùc vµ m« h×nh ®· chuyÓn sang mèi quan hÖ gi÷a c¸c vßng quay nh sau: nM = nH (gH/gM) (1/M2) (16.1.16) Khi tiÕn hµnh viÖc thÝ nghiÖm m« h×nh chong chãng trong chÊt láng víi gH = gM thùc tÕ kh«ng thÓ tho¶ m·n ®îc (16.1.16) v× gÆp nhiÒu khã kh¨n vÒ kü thuËt: chong chãng ph¶i cã sè vßng quay kh¸ lín v× M «1 vµ nh vËy lùc t¸c dông lªn m« h×nh b»ng lùc t¬ng øng cña chong chãng thùc, vÝ dô: TM = KTrnM2DM4 = KTr(nH2/M4) (DHM)4 = KTrnH2DH4 = TH (16.1.17) Khi thö m« h×nh chong chãng cã thÓ xuÊt hiÖn hiÖu øng tû lÖ, v× nã g©y nªn sù kh¸c nhau gi÷a c¸c ®Æc tÝnh ®éng lùc gi÷a m« h×nh vµ chong chãng thùc hoÆc gi÷a c¸c m« h×nh cã tû lÖ kh¸c nhau (nghÜa lµ ®îc thö ë nh÷ng sè Re kh¸c nhau). Nguyªn nh©n c¬ b¶n cña hiÖu øng tû lÖ lµ ë mét phÇn c¸nh m« h×nh xuÊt hiÖn chÕ ®é dßng bao ch¶y tÇng, g©y ¶nh hëng lín tíi thµnh phÇn m«men cña lùc nhít, song nã ¶nh hëng Ýt tíi thµnh phÇn lùc ®Èy. Kinh nghiÖm thö m« h×nh cho thÊy hiÖu øng tû lÖ hÇu nh kh«ng cã nÕu thö m« h×nh trong giíi h¹n c¸c sè Re cao h¬n con sè tíi h¹n, víi nã kh«ng cã ¶nh h¬ng râ rÖt tíi c¸c ®Æc tÝnh thuû ®éng lùc cña chong chãng. Khi thö m« h×nh chong chãng ngêi ta thêng lÊy Reth = (4 ¸ 5)105. Dùa vµo ®ã c¸c kÝch thíc vµ vßng quay cña m« h×nh ph¶i chän sao cho trong qu¸ tr×nh thö sè Re tÝnh theo (16.1.15) lín h¬n con sè tíi h¹n Re > Reth. Nh vËy, nÕu tho¶ m·n ®îc c¸c ®iÒu kiÖn h0 > D, Re > Reth th× kÕt qu¶ thö m« h×nh chong chãng trong níc tù do cho phÐp nhËn ®îc c¸c ®Æc tÝnh thuû ®éng lùc kh«ng thø nguyªn KT, KQ vµ h0, mµ chóng lµ nh÷ng hµm ®¬n trÞ cña bíc tiÕn t¬ng ®èi J cña c¸c chong chãng ®ång d¹ng h×nh häc khi ®îc bao b»ng dßng kh«ng x©m thùc. C¸c kÕt qu¶ cña nh÷ng ®ît thö nµy thêng ®îc coi lµ kh«ng phô thuéc vµo tû lÖ, nghÜa lµ lÊy KTM = KTH, KQM = KQH vµ hOM = hOH khi JM = JH. 113
16.2. C¸c ph¬ng ph¸p nghiªn cøu chong chãng b»ng thùc nghiÖm. C¸c ®ît thö hµng lo¹t m« h×nh cã hÖ thèng. Ta ph©n ra c¸c ®ît thö m« h×nh chong chãng trong níc tù do vµ sau th©n tµu, nghÜa lµ thö m« h×nh chong chãng ®éc lËp vµ thö m« h×nh tµu ch¹y b»ng chong chãng. C¸c ®ît nghiªn cøu nµy thêng ®îc thùc hiÖn trong c¸c bÓ thö. Trong môc nµy chóng ta chØ xÐt viÖc thö m« h×nh chong chãng trong níc tù do. NhiÖm vô chÝnh cña nh÷ng ®ît thö nµy lµ x¸c ®Þnh vA c¸c ®Æc tÝnh thuû ®éng lùc cña chong chãng ®éc lËp, n h0 nghÜa lµ c¸c hÖ sè KT, KQ vµ h0 theo c¸c chÕ ®é lµm viÖc cña chong chãng, nghÜa lµ phô thuéc vµo bíc tiÕn t¬ng H×nh 16.1. ThiÕt bÞ ®Ó ®èi J. C¸c ®ît thö ®îc tiÕn hµnh nhê mét thiÕt bÞ ®Æc thö m« h×nh chong biÖt. Nã lµ mét chiÕc thuyÒn con ®¸y b»ng rÊt tho¸t níc, chãng trong níc tù do. nèi víi mét xe kÐo vu«ng gãc víi cét d¹ng dÔ tho¸t níc (h×nh 16.1). ThuyÒn ®îc ®Æt trong níc sao cho chong chãng ch×m díi mÆt níc ë ®é s©u ®· biÕt. B»ng c¸ch tÝnh to¸n trôc chong chãng thß ra khái thuyÒn sao cho thuyÒn kh«ng ¶nh hëng tíi chong chãng. Nh vËy, chiÒu dµi cña trôc b»ng kho¶ng 2 ¸ 2,5 ®êng kÝnh chong chãng. §Ó tr¸nh ¶nh hëng cña mÆt tho¸ng ®èi víi c¸c lùc thuû ®éng, ®êng t©m chong chãng ph¶i ch×m tíi 1,0 ¸ 1,5 ®êng kÝnh chong chãng. §iÒu nµy cho phÐp lo¹i sè Fr khái c¸c ®Þnh luËt ®· nãi. C¸c th«ng sè cÇn ghi - lùc ®Èy, m«men vµ vßng quay cña chong chãng ph¶i ®o b»ng c¸c ph¬ng ph¸p ®iÖn, v× chóng cho phÐp sö dông réng r·i m¸y tÝnh ®iÖn tö ®Ó tËp hîp, lu tr÷ vµ xö lý c¸c th«ng tin theo ch¬ng tr×nh ®· ®Þnh trong qu¸ tr×nh thÝ nghiÖm, vµ trong vµi trêng hîp ®Ó tù ®éng ho¸ hoµn toµn ®ît thö. VÒ nguyªn t¾c c¸c m« h×nh ®Òu ®îc thö trong níc tù do víi vßng quay cè ®Þnh ®Ó ®¶m b¶o sè Re tíi h¹n vµ tèc ®é tiÕn kh¸c nhau do thay ®æi tèc ®é kÐo thuyÒn. §iÒu nµy cho phÐp kh¶o s¸t ®îc toµn bé giíi h¹n biÕn thiªn cña bíc tiÕn t¬ng ®èi - tõ chÕ ®é buéc (J = 0) tíi chÕ ®é lùc ®Èy vµ m«men b»ng kh«ng. NÕu cÇn cã thÓ nghiªn cøu ®îc c¶ chÕ ®é ®¶o chiÒu. Trong qu¸ tr×nh thÝ nghiÖm cÇn ph¶i ®o lùc ®Èy vµ m«men cña m« h×nh chong chãng, vßng quay vµ tèc ®é tiÕn cã thÓ tÝnh ®îc c¸c ®Æc tÝnh thuû ®éng lùc KT, KQ vµ h0. C¸c ®Æc tÝnh thuû ®éng lùc nµy ®îc biÓu diÔn theo d¹ng ®êng cong phô thuéc vµo bíc tiÕn t¬ng ®èi J (Xem H14.3). §ãng vai trß quan träng trong c¸c ®ît thÝ nghiÖm lµ thö hµng lo¹t m« h×nh chong chãng cã hÖ thèng trong níc tù do. Lo¹t ë ®©y ®îc hiÓu lµ mét tËp hîp c¸c m« h×nh chong chãng , mµ trong ®ã c¸c ®Æc tÝnh h×nh häc kh«ng thø nguyªn ®îc thay ®æi tõ chong chãng nµy sang chong chãng kh¸c, vÝ dô: tû sè bíc theo mét hÖ thèng qui ®Þnh. TËp hîp chÝnh cña c¸c phÇn tö cña c¸c chong chãng cña lo¹t vÉn ph¶i gi÷ nguyªn. C¸c ®ît thö hµng lo¹t m« h×nh chong chãng cã hÖ thèng cho phÐp ®¸nh gi¸ mèi quan hÖ gi÷a c¸c ®Æc t×nh h×nh häc víi c¸c ®êng cong lµm viÖc cña chong chãng, ®ång thêi x©y dùng ®îc ®å thÞ ®Ó thiÕt kÕ chong chãng vµ tÝnh to¸n kh¶ n¨ng di ®éng cña tµu. C¸c sè liÖu cña c¸c ®ît thö hµng lo¹t m« h×nh ®Òu ®îc xö lý trªn m¸y tÝnh ®iÖn tö, ®iÒu nµy cho phÐp ¸p dông c¸c ph¬ng ph¸p ph©n tÝch håi quy ®Ó x©y dùng m« h×nh to¸n häc cho tõng chong chãng riªng lÎ. B»ng m¸y tÝnh ®iÖn tö sÏ tÝnh vµ x©y dùng ®îc c¸c ®êng cong thiÕt kÕ chong chãng vµ tÝnh to¸n kh¶ n¨ng di ®éng cña tµu. 114
T û sè ®Üa 15 0.475R 0.767D 0.045D H×nh 16.2. C¸c ®Æc trng h×nh häc cña chong chãng 4 c¸nh thuéc lo¹i “B”. HiÖn nay ngêi ta ®· thö ®îc sè lîng kh¸ lín m« h×nh chong chãng cã hÖ thèng hÇu nh bao trïm toµn bé giíi h¹n biÕn thiªn c¸c ®Æc tÝnh h×nh häc cña chong chãng ë Liªn bang Nga còng nh ë níc ngoµi. Trªn h×nh 16.2 tr×nh bµy c¸c ®Æc tÝnh h×nh häc cña lo¹t “B” cña bÓ thö Hµ Lan cã Z = 4 vµ 3 trÞ sè tû sè ®Üa. Lo¹t gåm 120 m« h×nh chong chãng ®êng kÝnh 240 mm víi sè c¸nh thay ®æi (tõ 2 ¸ 7), tû sè ®Üa (tõ 0,3 ¸ 1,05) vµ tû sè bíc kÕt cÊu (tõ 0,5 ¸ 1,4). Bíc tiÕn t¬ng ®èi thay ®æi tõ kh«ng tíi bíc tiÕn t¬ng ®èi øng víi chÕ ®é kh«ng lùc ®Èy. ViÖc xö lý cuèi cïng c¸c kÕt qu¶ thö cña hµng lo¹t nµy bao gåm c¶ viÖc tÝnh chuyÓn c¸c hÖ sè thuû ®éng lùc sang sè Re qui chuÈn Re = 2.106 ®Æc trng cho c¸c chong chãng thùc, ®ång thêi x©y dùng ®îc c¸c m« h×nh to¸n häc cña c¸c chong chãng. M« h×nh nµy ®îc m« t¶ theo d¹ng ®a thøc: ü 39 K T = å CTi ( J ) i (P D ) i ( AE A0 ) i Z vi ï S t u ï i =1 (16.2) ý 47 K Q = å CQi (J ) (P D ) ( AE A0 ) Z vi ï Si ti ui ï þ i =1 nã cho phÐp x¸c ®Þnh ®îc c¸c ®êng cong lµm viÖc cña chong chãng víi trÞ sè Z biÕn thiªn vµ c¸c trÞ sè AE/A0, P/D vµ J n»m trong giíi h¹n ®· nªu trªn. Trªn h×nh 16.3 ®Ó lµm vÝ dô: ngêi ta tr×nh bµy c¸c sè liÖu cña lo¹t nµy cho nh÷ng chong chãng Z = 4 vµ AE/A0 = 0,55, mµ chóng nªu bËt ®îc ¶nh hëng cña tû sè bíc kÕt cÊu ®èi víi hÖ sè lùc ®Èy vµ hiÖu suÊt lµm viÖc. Lêi gi¶i thÝch vÒ ¶nh hëng cña P/D ®èi víi c¸c ®êng cong lµm viÖc cña chong chãng ®îc tr×nh bµy ë ch¬ng thiÕt kÕ chong chãng. 115
K ; KT ;h 0 ;10K ; Q H×nh 16.3. C¸c ®êng cong lµm viÖc cña chong chãng 4 c¸nh h0 thuéc lo¹t “B” víi tû sè bíc kh¸c nhau J 16.3. C¸c ®å thÞ thiÕt kÕ chong chãng §å thÞ tæng hîp cña ®ît thö mét nhãm m« h×nh chong chãng thuéc lo¹t cã hÖ thèng ®îc tr×nh bµy trªn h×nh 16.3 ®· ®îc x©y dùng kh¸ chÆt chÏ. Nh»m môc ®Ých ®ã, ®èi víi tõng chong chãng víi trÞ sè P/D cña nã qua mét kho¶ng ®· biÕt ta chuyÓn trÞ sè hiÖu suÊt lªn ®êng cong KT = KT(J) sao cho c¸c ®iÓm cã cïng trÞ sè hiÖu suÊt ®îc nèi víi nhau b»ng nh÷ng ®êng cong tr¬n nh ®· tr×nh bµy trªn h×nh 16.4. KÕt qu¶ lµ ta nhËn ®îc ®å thÞ, nh h×nh 16.5, ®Ó trªn ®ã ®Ó b¶n vÏ kh«ng rêm rµ ta chØ kÎ mét sè lîng võa ph¶i c¸c ®êng hiÖu suÊt b»ng nhau. Tõ ®å thÞ ta hoµn toµn x¸c ®Þnh ®îc c¸c th«ng sè cña chong chãng thiÕt kÕ cã trÞ sè Z, AE/A0, P/D . . . §å thÞ ®ã dïng ®Ó x¸c ®Þnh hiÖu suÊt lµm viÖc cña chong chãng trong nh÷ng ®iÒu kiÖn thiÕt kÕ cô thÓ. Muèn vËy cÇn ph¶i gi¶ thiÕt lùc ®Èy T, tèc ®é tiÕn v A, ®êng kÝnh D vµ vßng quay n cña nã. Sau khi tÝnh to¸n ®îc KT vµ bíc tiÕn t¬ng ®èi J, trªn ®å thÞ ta t×m ®îc ®iÓm, mµ vÞ trÝ cña nã x¸c ®Þnh ngay ®îc P/D vµ hiÖu suÊt lµm viÖc h0. Tuy nhiªn chong chãng thiÕt kÕ theo c¸ch ®ã khã cã thÓ ®¹t ®îc tèi u, bëi v× trong khi gi¶ thiÕt ®Ó thiÕt kÕ nã th× ®êng kÝnh còng nh vßng quay (khi T vµ v A kh«ng ®æi) vÉn kh«ng lÊy tèi u. a K T; h 0 0,8 ,4 ,5 =1 =0 /D /D iP iP kh kh 0,6 h0 h0 ,1 0,4 h0 = 0 ,5 =0 KT kh h0 i P/ D= 0,2 1 ,4 h0 = 0,5 1,4 J 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 a H×nh 5.4. S¬ ®å x©y dùng c¸c hiÖu suÊt lµm viÖc b»ng nhau. Nh vËy, hiÖu suÊt lµm viÖc cã thÓ rÊt thÊp mµ c«ng suÊt t¬ng øng cÇn thiÕt l¹i qua cao. §Ó tèi u ho¸, vÝ dô ®êng kÝnh cÇn ph¶i cho vßng quay cè ®Þnh vµ sau khi võa thay ®æi ®êng kÝnh võa ph¶i thùc hiÖn nhiÒu phÐp tÝnh ®Ó t×m mèi quan hÖ gi÷a hiÖu suÊt lµm viÖc vµ ®êng kÝnh. Chong chãng víi ®êng kÝnh tèi u sÏ øng víi chong chãng cã hiÖu suÊt lµm viÖc lín nhÊt. DÜ nhiªn ®Ó tèi u ho¸ vßng quay khi D = const 116
cÇn ph¶i thùc hiÖn mét lo¹t tÝnh to¸n víi n biÕn ®æi vµ t×m hÖ thøc h = h0(n). Ta vÉn cã thÓ x¸c ®ÞnhK®îc vßng quay tèi u khi gi¶ thiÕt T, v A vµ D. KT 0,6 1,2 h0 =0 , 1 0,5 0, 2 0, 3 1,0 K DT =1,0 0, 4 0,4 ,8 0,8 0, 5 =0 KNT =1,2 K NT 0, 6 0,3 5 0, 6 K DT =2 0, 6 K DT 0, 7 5 0, 7 nopt 2 ,4 0,2 0,5 Dopt K NT 0,1 1,4 J = vA /n D 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 K AE = 0,55 ) H×nh 5.5. §å thÞ thiÕt kÕ chong chãng (Z = 4; A0 C¸c tÝnh to¸n kiÓu nµy sÏ tèn nhiÒu c«ng søc. §Ó tr¸nh ®iÒu ®ã, tõ c¸c biÓu thøc tÝnh KT vµ J ta lo¹i mét trong c¸c th«ng sè qui ®Þnh n hoÆc D. VÝ dô: ta lo¹i ®êng kÝnh vµ nhËn ®îc: T n2 4 J4 KT = J= 4 (16.3.1) r vA K NT 2 trong ®ã: ta kÝ hiÖu: vA 4 r J K NT = = (16.3.2) T n KT 4 Trªn h×nh 16.5 ®êng KNT lµ ®êng parabol bËc 4 ®Æc trng cho mét tËp hîp v« h¹n c¸c chong chãng tho¶ m·n bµi to¸n, nhng cã hiÖu suÊt lµm viÖc kh¸c nhau vµ chØ cã mét ®iÓm duy nhÊt øng víi hiÖu suÊt lµm viÖc lín nhÊt, ®iÓm ®ã x¸c ®Þnh chong chãng cã ®êng kÝnh tèi u. Trªn ®å thÞ ®ang xÐt, ®èi víi mét lo¹t trÞ sè KNT t×m c¸c ®iÓm cã hiÖu suÊt lµm viÖc lín nhÊt vµ qua c¸c ®iÓm ®ã kÎ ®êng cong tr¬n ký hiÖu lµ Dopt vµ c¶ nh÷ng ®o¹n KNT = const c¾t ®êng cong ®· cho. Tõ c¸c KNT ®· cã trªn ®êng cong Dopt cho phÐp ta x¸c ®Þnh ®îc c¸c th«ng sè cña chong chãng cã ®êng kÝnh tèi u, nghÜa lµ KT, J, h0 vµ P/D. §êng kÝnh tèi u ®îc tÝnh theo c«ng thøc sau: Dopt = v A / (nJ) (16.3.3) NÕu biÕt ®êng kÝnh, lùc ®Èy vµ tèc ®é muèn t×m vßng quay tèi u th× b»ng c¸ch lo¹i vong quay ®ã khái biÓu thøc tÝnh KT vµ J, ta t×m ®îc: T J2 J2 KT = = r v A D 2 K DT 2 2 K DT = v A D r T = J KT trong ®ã: (16.3.4) 117
Nh vËy ®êng KT = KT(J) khi KDT = const trªn ®å thÞ lµ ®êng parabol bËc hai bao gåm c¶ ®iÓm hiÖu suÊt lµm viÖc lín nhÊt øng víi vßng quay cã lîi nhÊt. B»ng c¸ch nèi c¸c ®iÓm tèi u cho c¸c trÞ sè KDT kh¸c nhau trªn ®å thÞ ta cã ®êng cong tr¬n, ®îc gäi lµ ®êng cong c¸c vßng quay tèi u nopt (h×nh 16.5). Khi trÞ sè KDT ®· biÕt, b»ng ®êng cong nµy ta trùc tiÕp nhËn ®îc KT, J, h0 vµ P/D ®Ó x¸c ®Þnh vßng quay tèi u: nopt = v A / (JD) (16.3.5) vµ tÝnh c«ng suÊt cÇn thiÕt cho chong chãng : PD = T v A / h0 (16.3.6) §êng cong x©y dùng trong hÖ trôc KT - J gäi lµ ®å thÞ liªn quan ®Õn th©n tµu, v× nã cho phÐp x¸c ®Þnh ®îc c¸c ®Æc tÝnh cña chong chãng vµ chän ®îc ®éng c¬ cã liªn quan ®Õn lùc c¶n cña th©n tµu. Còng ph¬ng ph¸p t¬ng tù cã thÓ x©y dùng trong hÖ trôc KQ - J (hoÆc K Q - J). Nã cho phÐp x¸c ®Þnh ®îc c¸c ®Æc tÝnh cña chong chãng hoÆc c«ng suÊt PD truyÒn vµo nã, vµ v× vËy ®îc gäi lµ ®å thÞ liªn quan ®Õn ®éng c¬. Trong ®ã còng x¸c ®Þnh ®îc tèi u ®êng kÝnh hoÆc vßng quay b»ng c¸c hÖ sè: rv A J5 v K NQ = 4 = A4 (16.3.7) 2pK Q n PD ®Ó x¸c ®Þnh ®êng kÝnh tèi u vµ: rv A J3 K DQ = = vA D (16.3.8) 2pK Q PD ®Ó x¸c ®Þnh vßng quay tèi u. C¸c hÖ sè lùc ®Èy KNT vµ KDT còng nh c¸c hÖ sè m«men KNQ vµ KDQ ®îc ®a vµo ®Ó tÝnh chong chãng gäi lµ c¸c hÖ sè cña bµi to¸n. C¸c ®å thÞ nãi trªn vµ ph¬ng ph¸p sö dông chóng ®Ó ®Þnh tèi u ®êng kÝnh hoÆc vßng quay cña chong chãng ®îc E.E Papmiel vµ Staynen ®a ra cïng mét lóc vµ ®éc lËp nhau vµo nöa ®Çu thÕ kû 20. Ta nhËn xÐt c¸c tÝnh chÊt quan träng cña chong chãng tèi u. Nh ®· thÊy trªn h×nh 16.5 c¸c hÖ sè lùc ®Èy n»m trªn ®êng Dopt vµ mét phÇn trªn ®êng nopt hÇu nh kh«ng phô thuéc vµo bíc tiÕn t¬ng ®èi, ®iÒu ®ã cho phÐp: KTopt = T / (r n2 D4) = const (16.3.9) vµ: D n = constI T (16.3.10) 4 Nh vËy khi chän thÝch hîp h»ng sè ta sÏ x¸c ®Þnh ®îc c¸c th«ng sè tèi u cña chong chãng. Ngoµi ra ®èi víi chong chãng tèi u, hiÖu suÊt lµm viÖc hÇu nh kh«ng phô thuéc vµo sè c¸nh vµ tû sè ®Üa, cã thÓ coi lµ hµm cña hÖ sè t¶i träng theo lùc ®Èy: CTA = (8/p) (KT/J2) (16.3.11) Víi Z = 3; 4; 5 vµ 6, cßn tû sè ®Üa t¬ng øng AE/A0 = 0,50; 0,55; 0,60 vµ 0,80 cã thÓ tÝnh ®îc hiÖu suÊt cña chong chãng ®êng kÝnh tèi u theo c«ng thøc: h0 = 1,876 - 1,235 CTA1 ; 0,4 < CTA < 7,0 (16.3.12) 0, C«ng thøc nµy trïng víi kÕt qu¶ tõ ®êng cong hiÖu suÊt lµm viÖc tÝnh theo c«ng thøc VÐttrinkin. TrÞ sè hiÖu suÊt lµm viÖc tÝnh theo (16.3.12) ®îc coi lµ giíi h¹n trªn cña nh÷ng chong chãng thùc vµ tèi u theo ®êng kÝnh, t¬ng øng víi lo¹t B - Hµ Lan. HÖ sè chÊt lîng cña nh÷ng chong chãng nµy thay ®æi tõ xp=h0/hI = 0,78 ¸ 0,72 khi CTA = 1,0 ¸ 6,0. C¸c ®å thÞ t¬ng tù ®· nãi ë trªn ®Òu ®îc x©y dùng theo c¸c ®ît thö m« h×nh chong chãng trong níc tù do. Tuy nhiªn chóng còng ®îc sö dông ®Ó thiÕt 118
kÕ c¸c chong chãng lµm viÖc sau th©n tµu khi kÓ ®Õn sù t¬ng t¸c gi÷a chong chãng víi th©n tµu. 16.4. Sö dông c¸c ®å thÞ thiÕt kÕ chong chãng c¸nh hÑp C¸c ®å thÞ thiÕt kÕ chong chãng cña E.E Papmeil (Phô lôc I) vµ cña bÓ thö Hµ Lan (Phô lôc II) lu«n cho c¸c trÞ sè tÝnh to¸n kh¸c nhau khi cïng c¸c sè liÖu xuÊt ph¸t. Sù kh¸c nhau vÒ hiÖu suÊt lµm viÖc vµ c¸c yÕu tè cña chong chãng kh«ng thÓ gi¶i thÝch ®îc b»ng c¸c sai sè thÝ nghiÖm vµ c¸ch xö lý, mµ vÉn xÈy ra khi x©y dùng mäi ®å thÞ theo c¸c kÕt qu¶ thö m« h×nh , ngay khi chóng ®îc tiÕn hµnh hoµn toµn øng víi c¸c yªu cÇu cña lý thuyÕt ®ång d¹ng. Sù sai lÖch vÒ trÞ sè cña ®êng kÝnh, tû sè bíc kÕt cÊu vµ hiÖu suÊt lµm viÖc cña chong chãng lµ do sù kh¸c nhau trong viÖc ®Þnh d¹ng mÆt c¾t c¸nh cña lo¹t m« h×nh thö, ®îc tr×nh bµy trong c¸c phô lôc I, II. C¸c m« h×nh chong chãng, mµ theo kÕt qu¶ thÝ nghiÖm x©y dùng ®îc c¸c ®å thÞ cña phô lôc I cã c¸c d¹ng mÆt c¾t låi lâm v¬Ý ®é lîn cong mÆt ®¹p cña c¸nh d2 = 1% trªn c¸c b¸n kÝnh mÆt c¾t. Cßn c¸c m« h×nh chong chãng, mµ theo kÕt qu¶ thÝ nghiÖm x©y dùng ®îc c¸c ®å thÞ cña phô lôc II cã mÆt ®¹p cña c¸nh ph¼ng. C¸c chong chãng c¶ hai lo¹t cã chiÒu dµy t¬ng ®èi cña c¸c mÆt c¾t c¸nh gÇn b»ng nhau (ë nh÷ng chong chãng phô lôc I chiÒu dµy lín h¬n) v× vËy b¸n kÝnh cong t¬ng ®èi cña mÆt c¾t trªn c¸c chong chãng phô lôc I lín h¬n ë nh÷ng chong chãng thuéc phô lôc II. C¨n cø vµo ®ã khi tû sè bíc kÕt cÊu vµ chiÒu dµy t¬ng ®èi cña c¸nh gièng nhau c¸c c¸nh thuéc phô lôc II cã ®êng kÝnh lín h¬n. §èi víi c¸c chong chãng thuéc phô lôc II khi hÖ sè t¶i träng theo lùc ®Èy CTA » 0,5 th× b¸n kÝnh cong cña mÆt c¾t rÊt hîp lý. MÆt ®¹p lâm cã thÓ coi lµ hîp lý khi c¸c chong chãng bÞ h¹n chÕ ®êng kÝnh, do ®ã ë nh÷ng hÖ sè t¶i träng lín ®iÒu cÇn thiÕt lµ ph¶i sö dông chóng. 119
120
Ch¬ng 17 Sù t¬ng t¸c thuû ®éng gi÷a thiÕt bÞ ®Èy vµ th©n tµu 17.1. Kh¸i niÖm chung vÒ sù t¬ng t¸c thuû ®éng gi÷a thiÕt bÞ ®Èy vµ th©n tµu Th©n tµu tù ch¹y, cßn thiÕt bÞ ®Èy lµm viÖc c¹nh nã, vÒ ph¬ng diÖn c¬ thuû häc lµ mét hÖ thèng duy nhÊt mµ gi÷a c¸c phÇn tö cña nã cã sù t¬ng t¸c thuû ®éng lùc dÉn ®Õn sù ph©n bè l¹i c¸c lùc t¸c dông lªn chóng. B¶n chÊt cña sù t¬ng t¸c nµy lµ sù ¶nh hëng lÉn nhau cña c¸c trêng thuû ®éng lùc do th©n tµu vµ thiÕt bÞ ®Èy t¹o ra. ThiÕt bÞ ®Èy lµm thay ®æi trêng tèc ®é vµ ¸p suÊt trªn th©n tµu. Do ®ã lùc c¶n cña tµu khi thiÕt bÞ ®Èy lµm viÖc kh«ng b»ng lùc c¶n cña tµu khi bÞ kÐo ®i. Nh vËy, kh¸c víi c¸c lùc kh«ng ®æi theo thêi gian t¸c dông lªn thiÕt bÞ ®Èy khi lµm viÖc trong níc tù do, c¸c lùc t¸c dông lªn thiÕt bÞ ®Èy khi lµm viÖc sau th©n tµu do dßng ch¶y kh«ng ®Òu, song song víi thµnh phÇn cè ®Þnh cßn cã thµnh phÇn kh«ng dõng. Do thiÕt bÞ ®Èy lµm viÖc, nªn trªn th©n tµu ph¸t sinh ra ¸p suÊt kh«ng æn ®Þnh. V× vËy sù t¬ng t¸c nãi trªn kh«ng chØ x¸c ®Þnh hiÖu qu¶ sö dông c«ng suÊt cña hÖ ®éng lùc, mµ cßn c¶ c¸c tÝnh chÊt khai th¸c cña tµu cã liªn quan ®Õn viÖc ph¸t sinh ¸p suÊt kh«ng æn ®Þnh trªn thiÕt bÞ ®Èy vµ th©n tµu, còng nh c¸c chÊn ®éng sinh ra bëi ¸p suÊt ®ã. Khi thiÕt kÕ thiÕt bÞ ®Èy còng nh lùa chän h×nh d¸ng phÇn ®u«i tµu ®Òu ph¶i lu ý ®Õn sù t¬ng t¸c nµy. Trong khi sù t¬ng t¸c lµ mét hiÖn tîng thuû ®éng phøc t¹p, th× sù nghiªn cøu chÆt chÏ nã b»ng lý thuyÕt gÆp v« vµn khã kh¨n vµ cho tíi nay vÉn cha ®em l¹i kÕt qu¶. V× vËy ®Ó nghiªn cøu hiÖn tîng ®ã ngêi ta ¸p dông ph¬ng ph¸p gÇn ®óng ®Ó xÐt riªng biÖt ¶nh hëng cña th©n tµu v¬Ý sù lµm viÖc cña thiÕt bÞ ®Èy vµ sù lµm viÖc cña thiÕt bÞ ®Èy ®èi víi dßng bao th©n tµu. Khi nghiªn cøu dßng bao th©n tµu th× dßng ch¶y tíi nã ®îc thay b»ng t¸c dông cña thiÕt bÞ ®Èy. ViÖc lîi dông ph¬ng ph¸p gÇn ®óng ®ã cho phÐp ¸p dông mét c¸ch kh¸ ®¬n gi¶n c¸c kÕt qu¶ thö m« h×nh chong chãng lµm viÖc ®éc lËp trong níc tù do ®Ó thiÕt kÕ chong chãng lµm viÖc sau th©n tµu. Tuy nhiªn ngay theo c¸ch ®Æt vÊn ®Ò ®¬n gi¶n ®ã dùa theo c¸ch gi¶i quyÕt b»ng lý thuyÕt chØ cã thÓ nhËn ®îc c¸c hÖ thøc vÒ mÆt chÊt lîng. Ph¬ng ph¸p chÝnh ®Ó thu ®îc c¸c kÕt qu¶ vÒ mÆt sè lîng ®Ó tÝnh to¸n kh¶ n¨ng di ®éng lµ thÝ nghiÖm. 17.2. Dßng theo vµ c¸c thµnh phÇn cña nã Khi tµu chuyÓn ®éng trong chÊt láng sau ®u«i tµu sÏ xuÊt hiÖn dßng níc cïng chuyÓn ®éng híng vÒ phÝa chuyÓn ®éng cña tµu vµ v× thÕ gäi lµ dßng theo. Th«ng thêng dßng theo ®îc x¸c ®Þnh t¹i n¬i ®Æt thiÕt bÞ ®Èy (t¹i ®Üa thiÕt bÞ ®Èy). Dßng theo ®îc x¸c ®Þnh khi kh«ng cã thiÕt bÞ ®Èy gäi lµ dßng theo ®Þnh møc. Tæng vect¬ tèc ®é cña dßng theo t¹i mét ®iÓm bÊt k× trªn ®Üa cã thÓ ph©n ra thµnh ba thµnh phÇn: híng trôc, híng tiÕp tuyÕn vµ híng b¸n kÝnh. Khi tÝnh to¸n vµ thiÕt 121
kÕ thiÕt bÞ ®Èy ngêi ta chØ chó ý tíi thµnh phÇn híng trôc vµ tiÕp tuyÕn cña tèc ®é dßng theo, ®îc kÝ hiÖu lµ v yx vµ v yq. LËp tØ sè : yx = v yx/v , yq = v yq/ v (17.2.1) c¸c hÖ sè yx vµ yq - gäi lµ hÖ sè dßng theo. Do h×nh d¸ng phÇn ®u«i tµu lµ phøc t¹p, tÝnh chÊt kh¸c biÖt cña dßng theo lµ møc ®é kh«ng ®ång ®Òu t¹i ®Üa thiÕt bÞ ®Èy, v× thÕ c¸c hÖ sè dßng theo yx vµ yq thay ®æi tõ ®iÓm nµy sang ®iÓm kh¸c. H×nh 17.1 biÓu diÔn c¸c hÖ sè dßng theo yx. Tèc ®é dßng theo cã trÞ sè lín nhÊt ë gÇn mÆt ®èi xøng vµ gi¶m dÇn vÒ hai m¹n. §èi víi tµu mét chong chãng dßng theo ®Þnh møc ®èi xøng qua mÆt ph¼ng ®èi xøng (Xem H17.1.a). §èi víi tµu hai chong chãng dßng theo gÇn nh ®èi xøng qua mÆt ph¼ng ®èi xøng cña gi¸ ch÷ nh©n hoÆc c¸c æ ®ì trôc (Xem H17.1.b). a) 0,6 0,6 0,5 0,5 0,4 0,5 0,4 0,3 0,3 0,1 0,3 0,2 y = 0 ,2 0,2 0,7 x 0,05 0,5 y x = 0, 0 1 0,3 0,2 0,1 0,05 0,01 a) b) H×nh 17.1. Trêng thµnh phÇn híng trôc cña hÖ sè dßng theo a. tµu mét trôc chong chãng b. tµu hai trôc chong chãng Trong trêng hîp chung c¸c hÖ sè dßng theo ë mÆt ph¼ng ®Üa phô thuéc vµo hai to¹ ®é - gãc quay c¸nh q vµ b¸n kÝnh r mµ phÇn tö c¸nh t¹i vÞ trÝ ®ã: y = y(r, q). Trªn h×nh 6.2 tr×nh bµy sù thay ®æi cña c¸c thµnh phÇn yx vµ yq theo gãc quay cña c¸nh cho tµu mét chong chong víi h×nh d¸ng phÇn ®u«i b×nh thêng, c¸c sè liÖu ®Òu m« t¶ cho b¸n kÝnh r = 0,64R, trong ®ã R - b¸n kÝnh chong chãng. §èi víi tµu mét chong chãng hÖ sè dßng theo yx = yx(q) vµ yq = yq(q) ®èi xøng qua mÆt ph¼ng ®èi xøng. Tèc ®é côc bé cña dßng theo ®Þnh møc cã thÓ ®îc dïng ®Õn khi x¸c ®Þnh c¸c lùc tøc thêi sinh ra trªn c¸c phÇn tö c¸nh vµ c¸c ®Æc tÝnh cña chong chãng nãi chung. 122
0,1 yx (q) r/R 1,0 fx 1,0 1 yq(q) 0,5 0,8 0,1 q0 2 0 0,6 0 60 120 180 240 300 360 -0,1 0,4 yq 3 0,2 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1 0 v x/ v = 1 - f x(r) H×nh 17.2. Sù thay ®æi thµnh H×nh 17.3. Sù ph©n bè tèc ®é thµnh phÇn híng trôc vµ tiÕp tuyÕn phÇn híng trôc theo b¸n kÝnh cho c¸c kiÓu ®u«i tµu kh¸c nhau: 1. ch÷ U cña hÖ sè dßng theo phô thuéc gãc quay c¸nh. vµ qu¶ lª; 2. d¹ng ch÷ V; 3. tµu hai chong chãng Khi tÝnh to¸n kh¶ n¨ng di ®éng ngêi ta sö dông trÞ sè trung b×nh cña dßng theo. C¸c hÖ sè dßng theo trung b×nh t¹i mét b¸n kÝnh ®îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc : 2p 1 2p ò y (r ) = y (r ,q )dq (17.2.2) 0 Khi lÊy trung b×nh nh vËy, th× thµnh phÇn tiÕp tuyÕn cña hÖ sè dßng theo y q thêng b»ng kh«ng, v× thÕ khi tÝnh kh¶ n¨ng di ®éng ngêi ta chØ quan t©m tíi thµnh phÇn híng trôc cña dßng theo y x. Sù ph©n bè theo b¸n kÝnh cña thµnh phÇn nµy phô thuéc kh¸ nhiÒu vµo h×nh d¸ng ®u«i tµu vµ kh¸c nhau ®èi víi tµu mét hoÆc hai trôc nh tr×nh bµy ë h×nh 6.3, trªn ®ã tr×nh bµy c¸c sè liÖu vÒ tû sè tèc ®é: v x(r)/ v = 1 - y x(r). Nh ®· thÊy tèc ®é ë gÇn cñ cña chong chãng cã trÞ sè nhá nhÊt, sù ph©n bè tèc ®é theo b¸n kÝnh cho tµu mét truc kh«ng ®ång ®Òu so víi tµu hai trôc. VÒ trÞ sè trung b×nh cña hÖ sè dßng theo ®Þnh møc t¹i ®Üa ®îc x¸c ®Þnh : R 1 2 òydA = R 2 - rH2 ròy (r )dr y= (17.2.3) A0 A0 H trong ®ã: A0 - diÖn tÝch ®Üa thiÕt bÞ ®Èy , rH - b¸n kÝnh cñ. Khi tÝnh to¸n ngêi ta thêng lÊy trÞ sè trung b×nh theo chu vi vßng trßn ë b¸n kÝnh r = ( 0,65 ÷ 0,7 )R lµm trÞ sè trung b×nh cña dßng theo, nã gÇn b»ng y. Trªn h×nh 17.3 thÓ hiÖn ba ®êng cong khi: y = 0,35. Dßng theo cã thÓ gåm hai phÇn. PhÇn thø nhÊt lµ trêng tèc ®é sau th©n tµu ngoµi giíi h¹n líp biªn gäi lµ dßng theo cã thÕ. Dßng theo nµy tån t¹i c¶ trong chÊt láng kh«ng nhít. Thµnh phÇn dßng theo cã thÕ ®îc sinh ra bëi hai nguyªn nh©n. Nguyªn nh©n thø nhÊt lµ khi tµu chuyÓn ®éng sÏ sinh ra mét khèi chÊt láng, mµ khèi chÊt láng nµy ®îc dån vµo kh«ng gian tù do ë sau ®u«i tµu vµ sau ®ã chuyÓn ®éng cïng chiÒu víi chiÒu chuyÓn ®éng cña tµu .PhÇn dßng theo nµy gäi lµ dßng theo h¾t ra. Nguyªn nh©n thø hai lµ xuÊt hiÖn sãng b¶n th©n do tµu ch¹y trªn mÆt tho¸ng, lµm thay ®æi trêng tèc ®é t¹i n¬i ®Æt thiÕt bÞ ®Èy. PhÇn dßng theo nµy gäi lµ phÇn dßng theo sãng. 123
Nh vËy, dßng theo cã thÕ v yq cã thÓ viÕt díi d¹ng v yP = v yd + Y v yw (17.2.4) trong ®ã: v yd - tèc ®é dßng h¾t ra, v yw - tèc ®é dßng theo sãng. PhÇn thø hai cña dßng theo ®îc sinh ra bëi ¶nh hëng cña ®é nhít chÊt láng. Líp biªn trªn bÒ mÆt th©n tµu ®· ph©n bè l¹i tèc ®é so víi trêng hîp tµu ch¹y trong chÊt láng kh«ng nhít. Do ¶nh hëng cña ®é nhít phÇn chÊt láng bÞ cuèn vÒ phÝa sau th©n tµu sÏ t¹o nªn dßng theo nhít v yV. Nh vËy, gÇn ®óng cã thÓ coi tæng hÖ sè dßng theo lµ tæng cña ba thµnh phÇn: y = yP + yv = yd + yw + yn (17.2.5) trong ®ã : yd - hÖ sè dßng theo h¾t ra yw - hÖ sè dßng theo sãng, yn - hÖ sè dßng theo cã nhít. Ta nhÊn m¹nh r»ng: ®èi víi c¸c tµu vËn t¶i biÓn vai trß quyÕt ®Þnh trÞ sè vµ ph©n bè tèc ®é dßng theo t¹i ®Üa thiÕt bÞ ®Èy lµ thµnh phÇn nhít. Trªn h×nh 6.4 thÓ hiÖn sù ph©n bè theo chu vi vßng trßn t¹i r/R = 0,60 cña 0,1 y ; yp thµnh phÇn cã thÕ vµ hÖ sè dßng theo tæng cho 0,8 tµu dÇu cã d = 0,75. TrÞ sè y lµ d¬ng khi dßng theo trung b×nh 0,6 híng cïng chiÒu víi chiÒu chuyÓn ®éng cña tµu. Dßng theo h¾t ra vµ dßng theo nhít lu«n 0,4 y d¬ng. Dßng theo sãng cã thÓ d¬ng hoÆc ©m. 0,2 Khi chong chãng lµm viÖc díi ®Ønh sãng th× yp dßng theo sãng sÏ lµ d¬ng, lµm viÖc díi ®¸y sãng sÏ lµ ©m. Trªn c¸c tµu vËn t¶i hiÖn nay, trõ q° 0 60 80 c¸c tµu ch¹y nhanh dßng theo sãng lµ bÐ vµ H×nh 17.4. So s¸nh hÖ sè dßng thêng kh«ng chó ý ®Õn khi tÝnh to¸n. C¸c tµu theo cã thÕ vµ tæng hÖ sè dßng ch¹y nhanh, vÒ nguyªn t¾c dßng theo sãng ©m theo ë b¸n kÝnh r = 0,6R nªn lµm tæng hÖ sè dßng theo gi¶m xuèng. 17.3. Dßng theo cã Ých vµ tèc ®é cña dßng theo Chong chãng lµm viÖc sau th©n tµu vµ lµm thay ®æi dßng theo ®Þnh møc cña nã. Dßng theo sau th©n tµu sinh ra khi chong chãng lµm viÖc ®îc gäi lµ dßng theo cã Ých. Tèc ®é dßng theo cã Ých lµ hiÖu sè gi÷a tèc ®é dßng ch¶y qua chong chãng khi nã lµm viÖc sau th©n tµu vµ khi kh«ng cã nã . Nh vËy, ta gi¶ thiÕt r»ng: diÖn tÝch mÆt c¾t thuû lùc cña chong chãng trong c¶ hai trêng hîp vÉn nh nhau vµ c¶ tæng tèc ®é c¶m øng còng gièng nhau. Tèc ®é c¶m øng do chong chãng lµm viÖc g©y nªn kh«ng ®îc xÕp vµo dßng theo cã Ých. ¶nh hëng cña chong chãng ®èi víi sù ph©n bè tèc ®é vµ trÞ sè cña dßng theo cã Ých vµ sù kh¸c nhau cña dßng theo cã Ých víi dßng theo ®Þnh møc phô thuéc kh¸ nhiÒu vµo tÝnh chÊt dßng bao cña phÇn ®u«i tµu vµ t¶i träng cña chong chãng. §èi víi nh÷ng tµu cã hÖ sè bÐo trung b×nh vµ t¶i träng chong chãng thÊp, c¸c trÞ sè trung b×nh t¹i ®Üa chong chãng cña dßng theo cã Ých vµ ®Þnh møc Ýt cã sù kh¸c nhau. Trªn c¸c tµu bÐo, ë ®ã dßng theo c¬ b¶n ®îc t¹o nªn bëi ¶nh hëng cña ®é nhít ®ång thêi cã thÓ xuÊt hiÖn hiÖn tîng t¸ch biªn, chong chãng cã hÖ sè t¶i träng lín CTA = 5 ÷ 10 cã ¶nh hëng ®¸ng kÓ tíi dßng theo nhÊt lµ ®èi víi thµnh phÇn nhít. ¶nh 124
hëng cña chong chãng tíi hiÖn tîng t¸ch biªn cßn lµm phøc t¹p h¬n nhiÒu h×nh ¶nh xuÊt hiÖn dßng theo cã Ých vµ kh¸c víi dßng theo ®Þnh møc. LÊy vÝ dô trªn h×nh 17.5 ta tr×nh bµy c¸c ®êng cong hÖ sè dßng theo híng trôc cña dßng theo ®Þnh møc vµ cã Ých t¹i ®Üa chong chãng cho tµu dÇu cì lín ®u«i d¹ng x× gµ vµ trªn h×nh 17.6 m« t¶ ¶nh hëng cña chong chãng ®ang lµm viÖc ®èi víi sù ph©n bè tèc ®é côc bé trung b×nh còng cho tµu dÇu ®é bÐo lín. §èi víi nh÷ng tµu nµy sù ph©n bè dßng theo cã Ých kh¸c h¼n víi sù ph©n bè dßng theo ®Þnh møc. ViÖc bá qua sù kh¸c nhau nµy cã thÓ ®em l¹i sù sai lÇm nghiªm träng khi tÝnh to¸n c¸c ®Æc tÝnh thuû ®éng lùc vµ x©m thùc cña chong chãng sau th©n tµu. §èi víi nh÷ng tµu cã ®é bÐo nhá vµ trung b×nh th× hiÖu sè tèc ®é cña dßng theo ®Þnh møc vµ cã Ých lµ kh«ng lín. 0,6 0,7 0,8 1 ,0 0,7 0,6) a b)x = 0 ,7 y yXE = 0 ,5 0,8 0,4 0,3 0,2 0,6 0,5 H×nh 17.5. So s¸nh trêng hÖ sè thµnh phÇn híng trôc cña dßng theo cã Ých (a) vµ ®Þnh møc (b) cña tµu dÇu cì lín víi ®u«i d¹ng X× gµ 1,0 yX ;yXE yX ;yXE 1,0 1,0 yX yX 0,5 0,5 r/R =0,7 yXE yXE 0,5 1,0 0 90 180 0 r/R q, ®é 1,0 a) b) H×nh 6.6. ¶nh hëng cña chong chãng tíi sù ph©n bè thµnh phÇn híng trôc côc bé vµ trung b×nh theo chu vi (a) vµ b¸n kÝnh (b) cña dßng theo So s¸nh c¸c trÞ sè trung b×nh cña dßng theo ®Þnh møc vµ cã Ých cÇn chó ý r»ng: trong trêng hîp chung nhÊt t¸c dông hót cña chong chãng ®èi víi tèc ®é sÏ t¨ng thµnh phÇn cã thÕ vµ gi¶m thµnh phÇn nhít cña dßng theo . §èi víi nh÷ng tµu cã h×nh d¸ng thon nhän vµ nh÷ng tµu cã hÖ sè bÐo trung b×nh sù thay ®æi cña chóng hÇu nh ®îc bï trõ lÉn nhau. V× vËy th«ng thêng dßng theo cã Ých h¬i lín h¬n hoÆc b»ng dßng theo ®Þnh møc. 125