Bài tập môn lý thuyết tàu thủy

Chia sẻ: Dang Huu Tri Tri | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:33

Thêm vào BST

Báo xấu

771
lượt xem 132
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Tàu thủy là một công trình kỹ thuật hết sức đặc biệt là phương tiện hoạt động trên môi trường nước. có thể chuyển dịch trên mặt nước, hay ngầm dưới nước, nó có hai dạng đặc điểm chính là nổi được trên mặt nước (hoặc ngầm dưới nước) và vận động theo sự điều khiển của con người, nó giữ vai trò hết sức quan trọng trong hệ thống ngành giao thông vận tải, có vai trò rất lớn đối với...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Bài tập môn lý thuyết tàu thủy

Trường Đại Học Nha Trang Bộ môn Kỹ thuật Tàu thủy G V H D: Trần Đình Tứ Khoa Kỹ Thuật Giao Thông Môn: Lý thuyết Tàu Thủy 1 SVTH: Đặng Hữu Trí; lớp: 52TT TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG BỘ MÔN KỸ THUẬT TÀU THỦY BÀI TẬP LỚN Môn: Lý Thuyết Tàu Thủy 1 (bản vẽ và thuyết minh) GVHD : Trần Đình Tứ : Đặng Hữu Trí SVTH Lớp : 52TT Nhóm : X- Nhà hàng nổi 40T Đề : XVIII-E_2400 1 Nha Trang tháng 12 năm 2011
Trường Đại Học Nha Trang Bộ môn Kỹ thuật Tàu thủy G V H D: Trần Đình Tứ Khoa Kỹ Thuật Giao Thông Môn: Lý thuyết Tàu Thủy 1 SVTH: Đặng Hữu Trí; lớp: 52TT Nội dung bài tập lớn Phần một : vẽ đường hình tàu thủy. Phần hai : Tính toán tính nổi tàu thủy. Phần ba : Tính toán tính ổn định Tàu thủy. Phần bốn : Tính toán, kiểm tra tính chống chìm. Phần năm : tính toán hạ thủy. Mục lục Lời nói đầu......................................................................................................... trang3 Phần 1: vẽ đường hình.........................................................................................trang4 I.Tóm tắt lý thuyết:....................................................................................... trang4 II. Quy trình thực hiện.................................................................................... trang5 Phần hai :Tính toán tính nổi tàu thủy:............................................................trang7 I). đường cong diện tích....................................................................................... trang7 II) đồ thị thủy tĩnh...............................................................................................trang10 III ) Đồ thị bongjen..............................................................................................trang13 Phần ba: tính toán tính ổn định tàu thủy ..................................................trang15 I. Cơ sở lý thuyết:.............................................................................................. trang15 II) Thực hành tính toán và vẽ đồ thị ổn định....................................................trang15 1)Tính cánh tay đòn theo phương pháp Pantocaren. ……………………trang16 1 Tính toán cánh tay đòn ổn định tàu theo pp của giáo sư Vlaxôp.................Trang 16 2) Tính toán cánh tay đòn ổn định tàu theo pp Krưlôp –Darnhi.:.....................trang22 Phần bốn : Tính toán, kiểm tra tính chống chìm. I) Tóm tắt lý thuyết . II) Tính toán tính chống chìm: 1)Xác định các yếu tố khoang ngập. 2)Phương pháp thêm tải. 3) Đường cong phân khoang: 2 Nha Trang tháng 12 năm 2011
Trường Đại Học Nha Trang Bộ môn Kỹ thuật Tàu thủy G V H D: Trần Đình Tứ Khoa Kỹ Thuật Giao Thông Môn: Lý thuyết Tàu Thủy 1 SVTH: Đặng Hữu Trí; lớp: 52TT Lời Nói Đầu. Tàu thủy là một công trình kỹ thuật hết sức đặc bi ệt là ph ương ti ện ho ạt đ ộng trên môi trường nước. có thể chuyển dịch trên mặt nước, hay ngầm dưới nước , nó có hai dạng đặc điểm chính là nổi được trên mặt nước (hoặc ngầm dưới nước) và vận động theo sự đi ều khi ển c ủa con người, nó giữ vai trò hết sức quan trọng trong h ệ th ống ngành giao thông v ận t ải, có vai trò rất lớn đối với bất kỳ nền kinh tế biển nào .Vì thế việc nghiên cứu và phát tri ển tàu thu ỷ r ất quan trọng . Ngày nay ngành công nghiệp tàu thủy ngày càng phát tri ển m ạnh tàu th ủy ngày càng có nhiều tính năng, tải trọng chịu được ngày càng lớn, kích thước lớn, trang b ị hi ện đ ại, vùng ho ạt động ngày càng xa xôi. Các yêu cầu kỹ thuật ngày càng cao như vậy đòi h ỏi phải đ ầu t ư kinh t ế vào đó là rất lớn. Lý Thuyết Tàu Thủy là một trong những môn học chuyên ngành quan tr ọng, đ ược gi ảng dạy ở đầu giai đoạn chuyên môn cho các ngành Đóng Tàu, Đ ộng Lực Tàu và m ột s ố ngành cho bộ môn Kỹ thuật Tàu thủy. Ở môn này chúng ta được nghiên cứu chuyên sâu v ề nh ững tính năng đảm bảo tàu nổi, ổn định và vận động còn gọi là các tính năng hàng hải c ủa tàu. Xu ất phát t ừ điều kiện làm việc phức tạp của con tàu, do đó m ục tiêu của môn h ọc không n ằm ngoài vi ệc trang bị các kiến thức cơ bản về hình học tàu, và các tính năng hàng hải c ủa tàu t ạo đi ều ki ện phát triển các môn học chuyên môn khác trong chuyên ngành tàu. Và như vậy chỉ có cho các sinh viên hoàn thành các bài tập lớn v ề lý thuyết tàu m ới có th ể đáp ứng được các nhu cầu đó. Bài tập lớn lý thuyết tàu nếu được sinh viên hoàn thành m ột cách đúng mực thì có thể xem nó như một tài liệu thiết kế tàu đầu tay, và qua nó m ọi ki ến th ức c ơ bản về lý thuyết tàu thủy đều được nắm bắt một cách rất chắc chắn và vũng vàng, từ đây những tư duy mới của đóng tàu có thể bắt đầu thôi thúc phát triển. Sau một khoảng thời gian học tập và nghiên cứu, trong quá trình làm bài tập l ớn em m ắc phải rất nhiều khó khăn về tài liệu tham khảo, toán học, tin học (Autocad), và đặc biệt cu ối cùng là kiến thức chuyên môn chưa được hiểu sâu rộng, nhưng với sự c ố gắng c ủa bản thân, s ự ch ỉ bảo tận tình của thầy và các bạn trong lớp,cuối cùng em đã hoàn thành đ ược bài t ập l ớn c ủa mình. Trong quá trình làm bài tập lớn do một số lỗi như sự n ắm bắt ki ến th ức kém, nh ầm l ẫn trong tính toán và vẽ dẫn tới một số sai sót, kính mong thầy và các b ạn có th ể ch ỉ b ảo thêm cho em đ ể kịp thời sửa chữa. Em xin chân thành cảm ơn thầy và các b ạn, kính mong th ầy ti ếp t ục giúp đ ỡ bọn em trong các lần sau trong quá trình học tập và nghiên cứu. PHẦN MỘT 3 Nha Trang tháng 12 năm 2011
Trường Đại Học Nha Trang Bộ môn Kỹ thuật Tàu thủy G V H D: Trần Đình Tứ Khoa Kỹ Thuật Giao Thông Môn: Lý thuyết Tàu Thủy 1 SVTH: Đặng Hữu Trí; lớp: 52TT BÀI TẬP LỚN SỐ I: VẼ ĐƯỜNG HÌNH ĐỀ BÀI Vẽ hình chiếu 2D của một tàu thép cho theo mẫu (có thể dùng Autocad hoặc vẽ tay) trên khổ A1. + khoảng sườn theo yêu cầu: 2400mm, khoảng sườn có sẵn: 2265mm Các phương án lựa chọn kích thước: + Theo chiều dài: Lmax=29.75m Ltk=24.35m + Theo chiều rộng: Bmax=6.32m Btk=6m + Theo chiều cao, chiều chìm: H=2.1m T=1.3m Các phương án thực hiện. Từ bài mẫu đã cho ta lập block theo trục OX sao chgo đúng với khoảng sườn yêu cầu Tóm tắt lý thuyết: I. a. Các khái niệm chung: - Bản vẽ đường hình là bản vẽ nền tản toàn đường cong bi ểu di ễn hình dáng hình h ọc bên ngoài của của bề mặt vỏ tàu. - Hình dáng vỏ tàu dưới nước có ảnh hưởng lớn đến tính năng hàng hải của tàu nên bản vẽ đường hình chính là công cụ mô tả, cung cấp thông tin và tính toán các tính năng hàng h ải c ủa tàu. Nó cho phép tiếp cận đến từng điểm trên toàn thân tàu. - Đường hình lý thuyết: tập hợp những đường hình mang tính lý thuyết, chúng được hiểu theo một vài quy định nhất định. Nó biểu diễn theo bề mặt lý thuyết được quy định như sau: + Đối với tàu vỏ mỏng ( thép, nhôm..) là bề mặt lớp ngoài bộ khung. + Đối với tàu vỏ dày ( xi măng lõi thép, gỗ) là bề mặt ngoài cùng. b. Các mặt phẳng chiếu cơ bản: - Tương tự như biểu diễn vật thể hình học bằng phương pháp hình chi ếu, hình dáng b ề m ặt v ỏ tàu cũng được mô tả trên bản vẽ bằng cách chiếu thẳng góc lên các mặt phăng chiếu cơ bản. - Mặt cắt dọc giữa tàu: mặt phẳng thẳng đứng đặt tại vị trí đường tâm dọc giữa tàu, chia tàu thành hai phần đối xứng mạn trái và mạn phải. - Mặt cắt ngang giữa tàu: mặt phẳng thẳng đứng, vuông góc v ới m ặt ph ẳng d ọc gi ữa tàu. Nó đi qua điểm giữa chiều dài thiết kế ,chia tàu thành 2 phần mũi và đuôi. - Mặt mặt đường nước: mặt phẳng nằm ngang trùng mặt đường n ước thi ết k ế, chia tàu thành hai phần nổi và chìm. 4 Nha Trang tháng 12 năm 2011
Trường Đại Học Nha Trang Bộ môn Kỹ thuật Tàu thủy G V H D: Trần Đình Tứ Khoa Kỹ Thuật Giao Thông Môn: Lý thuyết Tàu Thủy 1 SVTH: Đặng Hữu Trí; lớp: 52TT c. Hệ thống hình chiếu: - Do bề nặt vỏ tàu là mặt cong phức tạp vậy để mô tả hình dáng v ỏ tàu ph ải dùng h ệ th ống các mặt cắt phụ song song với các mặt phẳng chiếu cơ bản, tạo thành hệ thống ba hình chi ếu trên bản vẽ đường hình tàu. - Hệ thống chiếu bao gồm: + Hệ thống mặt cắt dọc : gồm các giao tuyến của bề mặt vỏ tàu với các m ặt c ắt ph ụ song song với mặt cắt dọc giữa tàu. Thường có từ 2-6 mặt c ắt d ọc và đ ược ký hi ệu CDI, CDII,...tính từ mặt cắt dọc giữa ra hai bên. + Hệ thống mặt cắt ngang giữa tàu: gồm các giao tuyến của bề m ặt v ỏ tàu v ới các mặt cắt phụ song song với mặt cắt ngang giữa tàu. Thường được bố trí đều v ới số l ượng 11 hoặc 21 phụ thuộc chủ yếu vào chiều dài tàu, đánh theo thứ tự là 0,1,2…, tính t ừ đuôi đến mũi. + Hệ thống mặt đường nước: gồm các giao tuyến của bề mặt vỏ tàu với các m ặt c ắt phụ song song mặt phẳng đường nước. Thường được bố trí cách đều nhau t ừ 4-10. Ph ụ thuộc vào chiều cao tàu và ký hiệu là ĐN0, ĐN1, ĐN2,…, tính từ dưới đáy nên. II. Quy trình thực hiện: * Bước 1: Chuẩn bị số liệu: - Tính toán các thông số cơ bản: lấy các thông số c ơ bản c ủa tàu m ẫu nhân v ới h ệ s ố tính toán tìm được theo thứ tự, bao gồm: + Chiều dài thiết kế: Ltk = 24.37 m + Chiều rộng thiết kế: Btk = 6 m + Chiều chìm thiết kế: Tkt = 1.3 m - Tính toán bảng trị số tuyến hình mới: nhân các số liệu của bảng trị số tuyến hình cũ với các hệ số tính toán tương ứng. * Bước 2: Chuẩn bị lưới vẽ như hình dưới đây Hình 1.1: chuẩn bị lưới vẽ 5 Nha Trang tháng 12 năm 2011
Trường Đại Học Nha Trang Bộ môn Kỹ thuật Tàu thủy G V H D: Trần Đình Tứ Khoa Kỹ Thuật Giao Thông Môn: Lý thuyết Tàu Thủy 1 SVTH: Đặng Hữu Trí; lớp: 52TT * Bước 3: Dựa vào bảng trị số tuyến hình ta xác định các đi ểm c ủa t ừng đ ường cong, b ắt đầu từ hình chiếu mặt cắt ngang và nối trơn các điểm. Để bản vẽ đơn giản trên mặt cắt ngang giữa ta biểu di ễn n ửa trái cho các m ặt c ắt ngang thu ộc phần đuôi, nửa phải cho các mặt cắt ngang thuộc phần mũi tàu. Tiếp tục chuyển sang vẽ hai mặt cắt còn lại và vẽ bổ sung một số đường. - Đối với hình chiếu bằng do có tính chất đối xứng nên ta chỉ vẽ một nửa. *Bước 5: chọn tỉ lệ đưa bản vẽ vào khổ A1 và ghi kích thước cần thiết và các thông s ố cơ bản ta đã có bản vẽ đường hình hoàn chỉnh. 3. Nhận xét: - Ta nhận thấy rằng bản vẽ đường hình là một tài li ệu rất thông minh, nó cung c ấp thông tin cơ bản về con tàu,là sản phẩm sáng tạo đáp ứng nhu cầu tính toán thiết kế về tàu. - Ngoài những ưu điểm trên thì bản vẽ đường hình còn có những hạn chế đáng lưu ý đó là: + Hạn chế sự sáng tạo phải có mẫu hoặc tàu thật mới có thể xây dựng được, tuân theo mô hình cũ không có tính sáng tạo cái mới. + Lựu trọn dáng đường cong biểu diễn bề mặt tàu phụ thuộc vào khái ni ệm c ảm tính. +khó khăn trong việc phù hợp của các đường cong trên ba hình chiếu. 6 Nha Trang tháng 12 năm 2011
Trường Đại Học Nha Trang Bộ môn Kỹ thuật Tàu thủy G V H D: Trần Đình Tứ Khoa Kỹ Thuật Giao Thông Môn: Lý thuyết Tàu Thủy 1 SVTH: Đặng Hữu Trí; lớp: 52TT PHẦN HAI BÀI TẬP LỚN SỐ 2: TÍNH TOÁN TÍNH NỔI ĐỀ BÀI Với tàu đã vẽ ở bài tập I tính và xây dựng các đồ thị: I) Cơ sở lý thuyết II) Các đường cong diện tích MCN và MĐN III) Đồ thị thủy tĩnh IV) Đồ thị Bonjean BÀI LÀM I) Cơ sở lý thuyết Trong phần này ta biết thêm được khá nhiều khái niệm mới: • Điều kiện cân bằng của tàu. • Trọng lượng của tàu. • Tọa độ trọng tâm tàu và tọa độ tâm nổi của tàu. • Các phương pháp tính gần đúng; áp dụng nhiều nhất và thong dụng nhất là phương pháp tính theo công thức hình thang. • Đường cong yếu tố thủy lực và đồ thị bonjean. II) Các đường cong diện tích MCN và diện tích ĐN: 1) Dồ thị phân bố diên tích mặt cắt ngang: Là đường cong biểu thị sự thay đổi của diện tích mặt cắt ngang dọc theo chiều dài tàu. * Cách xây dựng: + Dựng hệ trục tọa độ xOω , trên trục Ox đánh dấu các điểm tương ứng với vị trí đường sườn theo tỉ lệ chiều dài tàu. + Ứng với từng điểm ta sẽ có vị trí của một đường sườn. Từ các điểm này v ẽ các đoạn thẳng vuông góc với trục Ox với độ dài bằng di ện tích c ủa t ừng m ặt c ắt ngang đã đ ược nhân với tỉ lệ, và phải có sự tương quan về vị trí các mặt cắt ngang. + Nối lần lượt các điểm cuối của từng đoạn thẳng sao cho nó là m ột đ ường cong trơn. z ω=2 + Theo lý thuyết các mặt cắt ngang được tính như sau: ydz 0 Ta lập bảng tính như sau: 7 Nha Trang tháng 12 năm 2011
Trường Đại Học Nha Trang Bộ môn Kỹ thuật Tàu thủy G V H D: Trần Đình Tứ Khoa Kỹ Thuật Giao Thông Môn: Lý thuyết Tàu Thủy 1 SVTH: Đặng Hữu Trí; lớp: 52TT Đường cong diện tích MCN suon 0 Tung độ dn [1].[2] (1) (2) (2) 0 1 2 3 4 5 6 Tổng các tung độ ∑' Hiệu chỉnh ε Tổng hiệu chỉnh ∑=∑' - ε Diện tích mặt cắt Hình 2.1 : xác định MCN ngang Bảng 2.1 : bảng tính diện tích MCN 2) Đồ thị (đường cong) phân bố diện tích mặt đường nước(MĐN): là đường cong biểu thị sự thay đổi của diện tích mặt đường nước theo chiều cao z (chiều chìm tàu). * Cách xây dựng: + Xây dựng hệ tọa độ zOS, trên trục Oz đánh dấu những điểm đặc tr ưng cho v ị trí các đường nước theo tỉ lệ chiều dài xác định. + Từ các điểm này vạch các đường vuông góc với trục Oz và đặt trên đó những di ện tích đường nước đã được chia theo tỉ lệ, tương ứng với vị trí của nó. + Nối các điểm cuối của các đoạn thẳng biểu diễn diện tích c ủa các đ ường n ước thành một đường cong trơn S(z). - Tương tự như tính toán diện tích mặt cắt ngang, việc tính toán di ện tích toán di ện tích MĐN là không thể vì không thể xác định được hàm S(z), chỉ có sủ dụng ph ương pháp hình thang hoặc lấy trong Autocad. -Diện tích nặt DDN được tính theo công thức: 8 Nha Trang tháng 12 năm 2011
Trường Đại Học Nha Trang Bộ môn Kỹ thuật Tàu thủy G V H D: Trần Đình Tứ Khoa Kỹ Thuật Giao Thông Môn: Lý thuyết Tàu Thủy 1 SVTH: Đặng Hữu Trí; lớp: 52TT L 2 S =2 y.dx −L 2 Để tính được diện tích lập bảng số liệu theo bảng sau: đường cong diện tích ĐN DN0 sườn yi 0 1 2 ….. 9 10 S Hình 2.2: xác định mặt ĐN Bảng 2.2: bảng tính diện tích mặt ĐN Trong đó 3) Kết quả thực hiện: Ta lập được hai bảng tổng kết số liệu về diện tích MCN và diện tích mặt ĐN bảng2.3 : tổng hợp diện chiều dài biểu diễn tích (mm) đường nước tỉ lệ xích 4cm/1m2 diện tích thực ĐN 0 37.896 1515.84 1 48.072 1922.88 2 54.942 2197.68 3 57.51 2300.4 4 59.472 2378.88 5 61.11 2444.4 6 63.786 2551.44 9 Nha Trang tháng 12 năm 2011
Trường Đại Học Nha Trang Bộ môn Kỹ thuật Tàu thủy G V H D: Trần Đình Tứ Khoa Kỹ Thuật Giao Thông Môn: Lý thuyết Tàu Thủy 1 SVTH: Đặng Hữu Trí; lớp: 52TT bảng 2.4: tổng hợp chiều dài biểu diễn diện tích MCN (mm) tỉ lệ xích 10cm/1m2 sườn diện tích thực Từ hai bảng tổng 0 5.002 500.2 hợp trên ta tiến hành 1 8.53085 853.085 vẽ hai đường cong 2 11.134025 1113.4025 diện tích MCN và 3 11.527475 1152.7475 đường cong diện tích 4 11.527475 1152.7475 mặt ĐN. 5 11.527475 1152.7475 6 11.527475 1152.710475 4) Nhận xét: 7 11.2728 1127.28 1) Đường cong diện 8 10.53165 1053.165 9 8.419525 841.9525 đường sườn tích 10 1.48535 148.535 (MCN) đặc trưng cho sự phân bố thể tích ngâm nước theo chiều dài tàu.Nó rất quan trọng trong quá trình thi ết k ế tàu, xác định dung tích các khoang. - Diện tích giới hạn bởi đường cong và trục Ox theo tỉ lệ thì bằng thể tích ngâm nước V của tàu. - Hệ số béo của diện tích bao bởi đường cong và trục Ox bằng hệ số béo dọc của tàu. - Hoành độ trọng tâm của diện tích bao bởi đường cong và tr ục Ox theo t ỉ l ệ tr ục hoành b ằng hoành độ tâm nổi Xc của tàu 2) Đường cong diện tích mặt đường nước đặc trưng cho sự phân bố thể tích chi ếm n ước theo cao tàu. - Diện tích giới hạn bởi đường cong và trục Oz theo tỉ lệ thì bằng thể tích ngâm nước V của tàu. - Hệ số béo của diện tích giới hạn bởi đường cong và trục Oz bằng hệ số béo thẳng đứng của tàu. - Tung độ trọng tâm của diện tích bao bởi đường cong và trục Ox theo tỉ lệ chi ều chìm b ằng tung độ tâm nổi Zc của tàu. II) các đường cong thủy lực 1) Tóm tắt lý thuyết *Đường cong các yếu tố thủy lực là tập hợp các đường cogn biểu diễn sự thay đổi các yếu tố như V, D, S. Xc, Xf, Zc, α, β, δ… *Đồ thị Bonjean là đồ thị biểu diễn đường cong thay đổi diện tích các sườn và mômen theo các mớn nước khác nhau. Đồ thị này cho phép xác sử dụng khi tàu nghiêng ngang và nghiêng dọc. 2) Nội dung thực hiện Như hai mục trên đã phân tích thì trước tiên ta phải đi tính các thông số đường nước, dựa vào bảng số liệu của BTL số 1 ta có thể tính được các giá trị để vẽ đò thị dựa vào các mẫu bảng tính nh ư sau: 10 Nha Trang tháng 12 năm 2011
Trường Đại Học Nha Trang Bộ môn Kỹ thuật Tàu thủy G V H D: Trần Đình Tứ Khoa Kỹ Thuật Giao Thông Môn: Lý thuyết Tàu Thủy 1 SVTH: Đặng Hữu Trí; lớp: 52TT Bảng 2.5: Bảng tính các giá trị đường nước: duong nuoc Sườ Tung độ ymi- i(ymi- n i2(ymi+ydi) ymi3 ydi3 TT i ymi+ydi ydi ydi) ymi ydi 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 0 5 0 1 6--4 1 2 7--3 2 3 8--2 3 4 9--1 4 5 10--0 5 n ∑'=∑ yi Xf= Ix= Iy= S= ∑=∑' - ε ε=(yo + y10)/2 i=o Bảng 2.6: các giá tị mặt cắt ngang BẢNG TÍNH CÁC YẾU TỐ MẶT CẮT NGANG Tung Hiệu Tổng hiệu dn Tổng các Diện tích độ β chỉnh B T tung độ ∑' MCN ω ε ∑=∑' - ε (1) (B) ∑*ϪT*2 0 Y0 Y0 0 ∑'- ε 1 Y1 Y1+ Y0 Yi-Y0 2 Y2 (Y1+ Y0)+ Y2 … 3 Y3 … 4 Y4 5 Y5 6 Y6 MDN S B T L V δ α R r V/(LBT) S/(LB) I II III IV V VI 75.792 0 4.69 0.000 18.24 0 0.00 0.89 96.144 1 5.20 0.325 20.43 27.94 0.81 0.91 2 5.75 0.650 21.80 62.3 0.76 0.92 115.296 3 5.90 0.975 23.16 100.8 0.76 0.89 121.608 11 Nha Trang tháng 12 năm 2011
Trường Đại Học Nha Trang Bộ môn Kỹ thuật Tàu thủy G V H D: Trần Đình Tứ Khoa Kỹ Thuật Giao Thông Môn: Lý thuyết Tàu Thủy 1 SVTH: Đặng Hữu Trí; lớp: 52TT 4 6.00 1.300 24.54 141.99 0.74 0.90 131.868 5 6.09 1.625 25.94 185.49 0.72 0.86 135.828 6 6.19 2.100 28.95 337 0.90 0.79 141.708 BẢNG TÍNH CÁC YẾU TỐ MẶT CẮT NGANG Tổng các Hiệu Tổng hiệu Tung Diện tích dn β độ tung độ chỉnh B T MCN ω ∑' ε ∑=∑' - ε (1) (B) 0 2.345 0 2.345 0 4.69 2.345 0 0 1 2.76 2.5525 2.5525 1.659125 5.52 5.105 0.325 0.92 2 2.875 2.61 5.37 3.4905 5.75 7.98 0.65 0.93 3 2.95 2.6475 8.2825 5.383625 5.9 10.93 0.975 0.94 4 3 2.6725 11.2575 7.317375 6 13.93 1.3 0.94 5 3.045 2.695 14.28 9.282 6.09 16.975 1.625 0.94 6 3.095 2.72 17.35 11.2775 6.19 20.07 1.95 0.93 Từ các số liệu cho trên ta tiến hành vẽ đồ thị thủy tĩnh. III)Đồ thị Bôngien 1) Các khái niệm cơ bản: ω và mô men tĩnh M ω oy của các - Đồ thị Bôngien: là tập hợp tất cả các đường cong diện tích mặt cắt ngang phụ thuộc vào chiều chìm hay mặt đường nước. - Đồ thị Vlaxôp: là đồ thị trên mỗi mặt cắt ngang ta biểu diễn đ ược ba đ ường cong 1/2 di ện tích ) ( ω 2 ) , mô men tĩnh của 1/2 diện tích đối với trục Oy ( M oy , mô men tĩnh của 1/2 diện tích ω 2 ) ( đối với trục Oz M ω oz . 2 - Giữa hai đồ thị có sự tương quan ta có thể gộp hai đồ thị thành m ột để cho gọn và có nh ững ưu điểm mà hai đồ thị khi đứng riêng rẽ không có được. 2) Cách xây dựng: - Từ hình chiếu đứng của bản vẽ đường hình ta sẽ vẽ lại hình chi ếu nay v ới s ự thay đ ổi là g ấp đôi các kích thước liên quan đến chiều cao. - Tại các mặt mặt cắt ngang: ta biểu diễn đường cong 1/2 di ện tích và hai mô men tĩnh c ủa 1/2 theo hai trục Oz và Oy đã được nhân với một tỉ lệ phù hợp. - Diện tích của 1/2 mặt cắt ngang và các mô men tĩnh có thể tính bằng phương pháp gần đúng hình thang. Nhưng để rút ngắn thời gian ta có thể lấy ra từ trong Autocad, ta có b ảng s ố li ệu đã ghi trong bản vẽ: - sau khi vẽ xong nên biểu diễn các các T m, Tđ là các chiều chìm của tàu ở mũi và đuôi ở hai bên ứng độ cao các mặt đường nước. Thực hiện tính trên các bảng đ ể tìm ra các giá tri dện tích và momen. 12 Nha Trang tháng 12 năm 2011
Trường Đại Học Nha Trang Bộ môn Kỹ thuật Tàu thủy G V H D: Trần Đình Tứ Khoa Kỹ Thuật Giao Thông Môn: Lý thuyết Tàu Thủy 1 SVTH: Đặng Hữu Trí; lớp: 52TT Bảng 2.5: tính toán theo sườn Suon 0 y met tong dien tich i [II']*[V] tong mo men I II II' III IV V VI VII VIII ĐN0 ĐN1 ĐN2 ĐN3 ĐN4 ĐN5 boong 3) Kết quả thực hiện tính toán Từ bảng tính trên ta suy ra bảng tính tổng hợp đẻ vẽ đồ thị bọnjean: Bảng 2.6: số liệu vẽ đồ thị bonjen Sườ ĐN0 ĐN1 ĐN2 ĐN3 ĐN4 ĐN5 boong n w 0 0.00 0.00 0.00 0.82 2.54 10.39 0 M 0 0.00 0.00 0.00 21.42 71.99 821.64 w 0 0.00 0.81 2.51 4.33 6.20 16.37 1 M 0 0.00 0.53 1.92 4.00 6.74 42.60 w 0 1.51 3.22 5.07 6.98 8.91 19.08 2 M 0 0.26 1.11 2.62 4.79 7.63 34.99 w 0 1.66 3.49 5.38 7.32 9.28 16.48 3 M 0 0.29 1.19 2.73 4.93 7.81 24.63 w 0 1.66 3.49 5.38 7.32 9.28 16.48 4 M 0 0.29 1.19 2.73 4.93 7.81 24.63 w 0 1.66 3.49 5.38 7.32 9.28 16.48 5 M 0 0.29 1.19 2.73 4.93 7.81 24.63 w 0 1.66 3.49 5.38 7.32 9.28 16.48 6 M 0 0.29 1.19 2.73 4.93 7.81 24.63 w 0 1.5568 3.3248 5.1675 7.072 9.020375 18.46 7 M 0 0.28 1.15 2.65 4.82 7.68 32.21 w 0 1.25 2.85 4.58 6.40 8.28 18.41 8 M 0 0.25 1.04 2.45 4.52 7.28 35.73 w 0 0.69 1.83 3.20 4.71 6.32 17.98 9 M 0 0.16 0.74 1.87 3.60 5.96 47.03 10 w 0 0.00 0.00 0.01 0.13 0.45 2.97 13 Nha Trang tháng 12 năm 2011
Trường Đại Học Nha Trang Bộ môn Kỹ thuật Tàu thủy G V H D: Trần Đình Tứ Khoa Kỹ Thuật Giao Thông Môn: Lý thuyết Tàu Thủy 1 SVTH: Đặng Hữu Trí; lớp: 52TT M 0 0.00 0.00 0.01 0.16 0.64 14.93 d) Nhận xét: - Đồ thị Bôngien cho phép xác định nhanh chóng thể tích chiếm nước của tàu ở mớn nước bất kỳ khi tàu bị nghiêng dọc. - Ba đường cong Vlaxốp cho ta biết tọa đọ trọng tâm của tùng mặt cắt khi tàu nghiêng ở tư thế bất kỳ. - Khi kết hợp hai đồ thị này ta vừa xác định nhanh chóng thể tich nước chiếm, và chúng ta còn có thể xác định tọa độ tâm nổi của tàu ở tư thế bất kỳ vừa nghiêng vừa chúi. - Nhờ đồ thị này mà ta có thể dẽ dàng xây dựng đường cong diện tích theo mặt cắt ngang, sử dung trong tính toán độ bền dọc chung của tàu, các vấn đề liên quan đến việc thiết kế cơ bản vẽ đường hình lý thuyết, và đặc biệt nhất là tính toán phân khoang chống chìm. PHẦN BA BÀI TẬP LỚN SỐ 3: TÍNH TOÁN TÍNH ỔN ĐỊNH ĐỀ BÀI Trong bài tập lớn số 3 này sinh viên áp dụng phương pháp tính cánh tay đòn ổn định theo phương pháp Vlaxôp và phương pháp Krưlôp- Darnhi trong việc tính toán, xây dựng đồ thị cánh tay đòn ổn định cho tàu đã làm trong bài tập 1, 2 và kiểm tra tính ổn định của tàu theo h ệ tiêu chuẩn thích hợp, nhận xét và so sánh theo hai Phương pháp trên. Lựa chọn phương án: + Tính toán cánh tay đòn ổn định tàu theo phương pháp của giáo sư Vlaxôp. + Tính toán cánh tay đòn ổn định tàu theo phương pháp Krưlôp-Darnhi. I. Cơ sở lý thuyết: 1 Khái niệm: Tính ổn định là khả năng tàu khôi phục vị trí cân bằng ban đầu khi mômen ngoại lực thôi tác dụng, hay khả năng chống lại mômen ngoại lực. - Ổn định ngang: Là ổn định trong mặt phẳng ngang, đặc trưng bởi góc nghiêng θ. - Ổn định dọc: Là ổn định trong mặt phẳng dọc, đặc trưng bởi góc nghiêng ψ. 14 Nha Trang tháng 12 năm 2011
Trường Đại Học Nha Trang Bộ môn Kỹ thuật Tàu thủy G V H D: Trần Đình Tứ Khoa Kỹ Thuật Giao Thông Môn: Lý thuyết Tàu Thủy 1 SVTH: Đặng Hữu Trí; lớp: 52TT - Ổn định tĩnh: Mômen nghiêng là mômen tĩnh, tàu nghiêng từ từ không có gia tốc. - Ổn định động: Mômen nghiêng là mômen động, tàu nghiêng đột ngột, có gia tốc. - Ổn định ban đầu: Ổn định xét trong trường hợp góc nghiêng nhỏ θ≤ 100 – 120. - Ổn định góc nghiêng lớn: Ổn định xét trong trường hợp góc nghiêng lớn θ >10 0- 120. 2 Các phương pháp tính cánh tay đòn ổn định. 1) Tính theo đường cong Pantocaren (Cross Curvers) 2) Tính toán cánh tay đòn ổn định tàu theo phương pháp của giáo sư Vlaxôp. 3) Tính toán cánh tay đòn ổn định theo phương pháp Krưlôp-Darnhi II) Thực hành tính toán và vẽ đồ thị ổn định. Ở đay ta thự hiện tính toán vẽ và đối chiếu cả hai phương pháp như lý thuyết đã nêu. 1) Tính cánh tay đòn theo phương pháp Pantocaren. (Cross Curvers) a) Các bước thực hiện: Trước tiên ta tính cánh tay đòn hình dạng của tàu l k được đo từ điểm cố định (keel) trong mọi trường hợp tính toán. Cánh tay đòn hình dáng phụ thuộc vào tọa đ ộ tâm n ổi (y c, zc), được biểu diễn theo hàm: lk = f(V,θ). Từ đồ thị Pantocaren có thể xây dụng được đồ thị ổn ddingj ở th ể tích chi ếm n ước b ất kỳ bằng cách vẽ đường thẳng đi qua tung độ V i cắt tất cả các đường cong Pantocaren và tung độ của các giao điểm này cính lafgias trị cánh tay đòn hình dáng l k ở tất cả các gốc nghiêng θ. Khi biết cao độ trọng tâm zG và cao độ tâm nổi z C của tàu ở lượng chiếm nước đã cho V i, có thể tính toán và xây dựng đồ thị ổn định tĩnh của tàu Lθ = lk – zGsinθ Quá trình tính toán này có thể thực hiện đơn gi ản thong qua b ản tính cánh tay đòn h ồi phục từ đồ thị Pantocaren như sau: …V= ZG=… Góc θ 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Sin θ lk 15 Nha Trang tháng 12 năm 2011
Trường Đại Học Nha Trang Bộ môn Kỹ thuật Tàu thủy G V H D: Trần Đình Tứ Khoa Kỹ Thuật Giao Thông Môn: Lý thuyết Tàu Thủy 1 SVTH: Đặng Hữu Trí; lớp: 52TT ZGsinθ Lθ Từ bảng số liệu vừa tính được ta tiến hành vẽ đồ thị cánh ray đồn hồi phục. 2) Tính toán cánh tay đòn ổn định tàu theo phương pháp của giáo sư Vlaxôp. a) nội dung thực hiên: Tính toán, xây dựng đồ thị cánh tay đòn ổn định tàu theo phương pháp của giáo sư Vlaxôp và kiểm tra tính ổn định của tàu đã làm trong bài tập lớn số 1 và 2 theo hệ tiêu chuẩn thích hợp. b) các bước thực hiện: Theo nhà khoa học Nga Vlaxốp đề nghị, giá trị cánh tay đòn ổn định hình dáng l hd được tính gần đúng theo công thức : lhd=yc90 f1(θ)+ (zc90 -zco) f2(θ)+ rof3(θ) + r90f4(θ) lhp=lhd – ltl = yc90 f1(θ) + (zc90 - zco) f2(θ) + rof3(θ) + r90f4(θ) – (ZG – Zc0)sinθ. và: trong đó : zco , yc90 , zc90 , ro , r90 - các yếu tố hình học quy đổi, có thể xác định theo các công thức như sau : • zco là cao độ tâm nổi C ứng với góc nghiêng θ = 00 và được xác định theo công thức sau: α α  BH  T  L      T= zco= α +δ  L B H  α+δ • yc90 tung độ tâm nổi C ứng với góc nghiêng θ = 900 và được xác định theo công thức sau: 2α 2α −1 −1 δ δ δ 0,25 α δ 2 H B 0,25 α 2 H 2− 2− yc90= B=  L  kc α  α k (1 + α)(2α − δ) (1 + α )(2α − δ ) c T L T  • zc90 là cao độ tâm nổi C ứng với góc nghiêng θ = 900 và được xác định theo công thức δ δ α α B  H kc L     α kc H = sau: zc90= α α+δ α+δ L B 16 Nha Trang tháng 12 năm 2011
Trường Đại Học Nha Trang Bộ môn Kỹ thuật Tàu thủy G V H D: Trần Đình Tứ Khoa Kỹ Thuật Giao Thông Môn: Lý thuyết Tàu Thủy 1 SVTH: Đặng Hữu Trí; lớp: 52TT • ro , r90 – bán kính ổn định ngang của tàu ứng với góc nghiêng θ = 00 và θ = 900 xác định α 2 B2 α2  B   B   H      theo các công thức như sau:ro=kr =kr 12 δ T 12 δ  L   H   T  3  z − z co  r90=  c 90  ro y    c 90 kr -hệ số phụ thuộc hình dạng mặt đường nước, tính theo công thức gần đúng sau : kr = 1,06±0,05 - đối với mặt đường nước dạng chữ S kr = 1,03±0,05 - đối với mặt đường nước dạng lồi kc -hệ số tính đến ảnh hưởng của thể tích boong kín n ước, xác đ ịnh theo công th ức do Vi ện s ỹ VB Pozduynhin đề nghị như sau :kc = 1+ =1,05 – 1,15 VH VB -thể tích dưới boong kín nước tính từ chiều cao H VH -thể tích tàu tính từ đáy đến chiều cao H • Zg cao độ trọng tâm tàu, việc tính cao độ trọng tâm tàu tương đối phức tạp theo công 1n ∑ z i pi thức: Z g = - là khối lượng toàn tàu. Trong đó : P P i =1 zi, pi- là cao độ và trọng lượng của tải trọng thành phần thứ i trên tàu. Zg Ta cũng có thể chọn Zg theo tỷ số của tàu mẫu. H f1(θ), f2(θ), f3(θ), f4(θ) là các hàm số chỉ phụ thuộc vào góc nghiêng ngang c ủa tàu θ có giá trị cho theo bảng sau: Bảng 3.1: Giá trị các hàm f1(θ ), f2(θ ), f3(θ ), f4(θ ) phụ thuộc góc nghiêng tàu θ Giá trị các hàm fi(θ) Góc nghiêng sin(θ) f1(θ) F2θ) F3θ) F4θ) θ(độ) (rad) 17 Nha Trang tháng 12 năm 2011
Trường Đại Học Nha Trang Bộ môn Kỹ thuật Tàu thủy G V H D: Trần Đình Tứ Khoa Kỹ Thuật Giao Thông Môn: Lý thuyết Tàu Thủy 1 SVTH: Đặng Hữu Trí; lớp: 52TT 0 0 0 0 0 0 10 0.1736 0.05 -0.036 0.151 0.01 20 0.3420 0.337 -0.241 0.184 0.062 30 0.5000 0.84 -0.556 0.081 0.135 40 0.6428 1.279 -0.722 -0.069 0.155 50 0.7660 1.365 -0.513 -0.155 0.069 60 0.8660 1.056 0.026 -0.135 -0.081 70 0.9397 0.586 0.603 -0.062 -0.184 80 0.9848 0.21 0.935 -0.01 -0.151 90 1 0 1 0 0 Từ bang các hàm f1(θ), f2(θ), f3(θ), f4(θ) ta lập bảng tổng hợp kết quả tính tay đòn ổn định hình dáng theo góc nghiêng θ ở bảng Bảng 3.2: Bảng tính giá trị cánh tay đòn ổn định tàu Góc nghiêng θ yc90 f1(θ) zco) f2(θ) rof3(θ) r90f4(θ) lhd = (zc90- (độ) (2) + (3) + (4) + (5) (1) (2) (3) (4) (5) (6) 0 10 … 80 90 • Tính cánh tay đòn ổn định động: Áp dụng công thức: θd lθđ= ∫ l hp d θ = y C sin θ − ( Z C − Z CO ) cos θ + ( Z GO − Z CO )(cos θ − 1) 0 lθđ =∆ θ(Σlθi - (lθi+lθn)/2) =(∆ θ/2) Σlθ Từ các giá trị trên ta tính giá trị cánh tay đòn tĩnh và cánh tay đòn ổn đ ịnh đ ộng sau đó v ẽ d ồ thị. 18 Nha Trang tháng 12 năm 2011
Trường Đại Học Nha Trang Bộ môn Kỹ thuật Tàu thủy G V H D: Trần Đình Tứ Khoa Kỹ Thuật Giao Thông Môn: Lý thuyết Tàu Thủy 1 SVTH: Đặng Hữu Trí; lớp: 52TT c) kết qủa thực hiện: Các thông số kế thừa từ BTL số 1 và BTL số 2: - Loại tàu: Nhà hàng nổi 40 tấn. -Chiều dài đường nước thiết kế: L=24.37(m). -Chiều rộng đường nước thiết kế: B=6.00(m) -Chiều chìm trung bình: T=1.3(m). -Chiều cao mép boong: H=2.1(m). α =0,90; δ =0,83 β =0,93 - Các yếu tố hình học quy đổi, có thể xác định theo các công thức như sau: α α  B  H  T  0.90 × 1.3 = 0.6724( m) L      = T= • zco = α +δ α + δ  L   B   H  0.90 + 0.83 2α 2× 0 , 9 −1 −1 0 ,83 δ 0,25 × 0,9 2 δ  2.1  0,83 yc90= 0,25 α 2− 2 H 2− • B= × 1,1 0,9   × 6 = 1.2796  α k (1 + 0,9) × (2 × 0,9 − 0.83)  1.3  c (1 + α )(2α − δ ) T δ δ α α 0 ,83 B  H 0,9 • zc90 = kc L     = × 1,1 0,9 × 2.1 = 1.1928(m) α k cα H = α+δ 0,9 + 0,83 α+δ L B α 2 B2 α2 B B H  0,9 2 62 × = 2.3196(m)       = 1,03 • ro = k r = kr 12 δ  L   H   T  12 δ T 12 × 0,83 1.3 3  z c 90 − z co  3  1.1928 − 0.6724  • r90 =   ro =   × 2.3196 = 0.1560(m) y    1.2796   c 90 Zg • Zg cao độ trọng âm tàu, ta có thể chọn Zg theo tỷ số của tàu mẫu. H Zg Đối với tàu hàng thường nằm trong khoảng 0,60-0,65. [3, tr.113] H Zg = 0,60 × H = 0,60 × 2.1 = 1.26(m) Các bảng tổng hợp kết quả tính toán 19 Nha Trang tháng 12 năm 2011
Trường Đại Học Nha Trang Bộ môn Kỹ thuật Tàu thủy G V H D: Trần Đình Tứ Khoa Kỹ Thuật Giao Thông Môn: Lý thuyết Tàu Thủy 1 SVTH: Đặng Hữu Trí; lớp: 52TT Bảng 3.3: Bảng tính giá trị cánh tay đòn ổn định tàu các hệ số Góc θ yc90 f1(θ) (zc90- zco)f2(θ) rof3(q) r90f4(θ) lhd 0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 10 0.07 -0.02 0.39 0.00 0.44 B 6.00 20 0.45 -0.14 0.48 0.01 0.80 T 1.30 30 1.13 -0.32 0.21 0.02 1.04 H 2.10 40 1.72 -0.41 -0.18 0.03 1.15 β 0.93 50 1.83 -0.29 -0.40 0.01 1.14 δ 0.74 60 1.42 0.01 -0.35 -0.01 1.07 α 0.90 70 0.79 0.35 -0.16 -0.03 0.94 kc 1.10 80 0.28 0.54 -0.03 -0.02 0.77 kr 1.03 90 0.00 0.57 0.00 0.00 0.57 Δθ 0.174544 Từ các giá trị trong các bảng tính trên ta thiết lập bảng tổng hợp tính cánh tay đòn ổn đ ịnh tĩnh và động. Áp dụng công thức tính cánh tay dòn ổn định động: θd lθđ= ∫ l hp d θ = y C sin θ − ( Z C − Z CO ) cosθ + ( Z GO − Z CO )(cosθ − 1) 0 lθđ =∆ θ(Σlθi - (lθi+lθn)/2) =(∆ θ/2) Σlθ lθđ =∆ θ(l0 + l10 + l20 + … +l90 –(l0 + l90 )/2 ) Bảng 3.4:Giá trị cánh tay đòn tĩnh và cánh tay đòn ổn định động. Góc θ lhd(m) ltl=(ZG-Zc0)sinθ lhp=lhd-ltl ∑[4] lđ 0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 10 0.44 0.10 0.34 0.34 0.03 20 0.80 0.20 0.60 1.28 0.11 30 1.04 0.29 0.75 2.63 0.23 40 1.15 0.38 0.77 4.14 0.36 50 1.14 0.45 0.69 5.61 0.49 60 1.07 0.51 0.56 6.86 0.60 70 0.94 0.55 0.39 7.81 0.68 80 0.77 0.58 0.19 8.39 0.73 90 0.57 0.59 -0.01 8.56 0.75 Từ kết quả cột 4 và 6 tiến hành vẽ đồ thị ổn định: 20 Nha Trang tháng 12 năm 2011