ĐỘNG LỰC TÀU THUỶ - PHẦN 1 LỰC CẢN CHUYỂN ĐỘNG CỦA TÀU - CHƯƠNG 8

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:4

Thêm vào BST

Báo xấu

84
lượt xem 10
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mối quan hệ giữa lực cản của tàu và hình dáng thân tàu Việc chọn các kích th ớc chính, xây dựng bản vẽ tuyến hình tàu, và các phần nhô đều phải thực hiện trong quá trình thiết kế theo các yêu cầu kỹ thuật đặt ra. Các yêu cầu đó là: Đảm bảo dung tích chở hàng, tình hình thị tr ờng (giá chất đốt) những hạn chế về đặt điểm khai thác (chiều chìm, chiều rộng). Các yêu cầu trên chúng luôn mâu thuẫn nhau, cho nên tất cả các yêu cầu không thể đồng thời...

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: ĐỘNG LỰC TÀU THUỶ - PHẦN 1 LỰC CẢN CHUYỂN ĐỘNG CỦA TÀU - CHƯƠNG 8

Ch ¬ng 8 Mèi quan hÖ gi÷a lùc c¶n cña tµu vµ h×nh d¸ng th©n tµu ViÖc chän c¸c kÝch th íc chÝnh, x©y dùng b¶n vÏ tuyÕn h×nh tµu, vµ c¸c phÇn nh« ®Òu ph¶i thùc hiÖn trong qu¸ tr×nh thiÕt kÕ theo c¸c yªu cÇu kü thuËt ®Æt ra. C¸c yªu cÇu ®ã lµ: §¶m b¶o dung tÝch chë hµng, t×nh h×nh thÞ tr êng (gi¸ chÊt ®èt) nh÷ng h¹n chÕ vÒ ®Æt ®iÓm khai th¸c (chiÒu ch×m, chiÒu réng). C¸c yªu cÇu trªn chóng lu«n m©u thuÉn nhau, cho nªn tÊt c¶ c¸c yªu cÇu kh«ng thÓ ®ång thêi cïng tèi u. Khi thiÕt kÕ mét vµi kiÓu tµu, nhÊt lµ tµu vËn t¶i, tµu ®¸nh c¸, tµu kÐo lµ ph¶i chän nh÷ng h×nh d¸ng sao cho chóng ®¶m b¶o ® îc vËn tèc cÇn thiÕt cña tµu, ®ång thêi c«ng suÊt ®éng c¬ ph¶i nhá nhÊt. C«ng suÊt cÇn thiÕt cho tµu kh«ng nh÷ng phô thuéc vµo lùc c¶n, mµ cßn phô thuéc kiÓu thiÕt bÞ ®Èy. Chän h×nh d¸ng th©n tµu còng ph¶i xÐt tíi ®iÒu kiÖn chuyÓn ®éng cña tµu trªn sãng, chßng chµnh, hiÖn t îng h¾t n íc lªn boong, c¸c yªu cÇu vÒ æn ®Þnh, ¨n l¸i, c¸c ®iÒu kiÖn vÒ luång l¹ch h¹n chÕ vµ c¸c yªu cÇu lµm viÖc ®Æt biÖt cña thiÕt bÞ ®Èy ®Òu liªn quan chÆt chÏ ®Õn kÝch th íc vµ h×nh d¸ng th©n tµu. ChÝnh v× lÏ ®ã mµ c¸c sè liÖu thèng kª kh«ng ph¶i lóc nµo còng cho phÐp rót ra nh÷ng kÕt luËn ®óng vÒ kÝch th íc vµ h×nh d¸ng cña nã tèi u nhÊt vÒ ph ¬ng diÖn gi¶m lùc c¶n. C¸c kÝch th íc vµ h×nh d¸ng cña tµu ®Òu ® îc x¸c ®Þnh b»ng ph ¬ng ph¸p ph©n tÝch c¸c kÕt qu¶ thö kÐo m« h×nh. Ta ph¶i xem xÐt cô thÓ ¶nh h ëng cña kÝch th íc nµo tíi thµnh phÇn lùc c¶n nµo lµ chñ yÕu. Ch¼ng h¹n lùc c¶n ma s¸t hÇu nh kh«ng phô thuéc vµo h×nh d¸ng th©n tµu, ng îc l¹i lùc c¶n sãng vµ trªn c¸c tµu bÐo chÝnh lµ lùc c¶n h×nh d¸ng phô thuéc rÊt nhiÒu vµo h×nh d¸ng th©n tµu. Lùc c¶n sãng phô thuéc vµo c¸c tØ sè kÝch th íc vµ c¸c hÖ sè bÐo th©n tµu trong ®ã cã hÖ sè bÐo däc . §èi víi nh÷ng tµu cã trÞ sè Fr thÊp h¬n ® êng cong (Xem H8.1) cÇn ph¶i gi¶m lùc c¶n nhít, c¸c tµu ®ã gäi lµ c¸c tµu ch¹y chËm. H×nh 8.1. C¸c sè Fr mµ t¹i ®ã lùc c¶n sãng t¨ng lªn. 65
Giíi h¹n thay ®æi trung b×nh cña c¸c sè Fr KiÓu tµu Sè Fr KiÓu tµu Sè Fr 0,15  0,22 Tµu nhanh chuyªn tuyÕn 0,28  0,34 Tµu hµng láng 0,19  0,27 Tµu ®¸nh c¸ 0,25  0,37 Tµu hµng kh« 0,22  0,27 Tµu kÐo (kh«ng hµng) 0,30  0,40 Tµu chë kh¸ch Sù thay ®æi cña thÓ tÝch ng©m n íc vµ c¸c kÝch th íc chÝnh cña tµu cã ¶nh h ëng tíi lùc c¶n nhít vµ lùc c¶n sãng. Ta xÐt sù thay ®æi lùc c¶n do thÓ tÝch ng©m n íc vµ c¸c kÝch th íc chÝnh thay ®æi khi gi÷ nguyªn tÝnh ®ång d¹ng h×nh häc. Ta cho Fr = const th× lùc c¶n d ®¬n vÞ RR/D còng sÏ kh«ng thay ®æi, nh ng lùc c¶n ma s¸t ®¬n vÞ RF/D thay ®æi do thay ®æi tèc ®é tµu øng víi tØ sè v1/v2 = L1 / L 2 . Lùc c¶n ma s¸t ®¬n vÞ tr íc vµ sau: (RF/D)1(RF/D)2 = (CFo1 - CA1)/ (CFo2 - CA2) (8.2.1) Trong ®ã: Re1/Re2 = (L1/L2)3/2. chØ sè "1" c¸c th«ng sè cña tµu tr íc khi thay ®æi l îng chiÕm n íc. chØ sè "2" c¸c th«ng sè cña tµu sau khi thay ®æi l îng chiÕm n íc. NÕu CA = const th× (8.2.1) chØ ra r»ng: khi gi¶m kÝch th íc tµu lùc c¶n nhít ®¬n vÞ cña tµu sÏ t¨ng lªn, vµ khi t¨ng th× nã gi¶m xuèng. Sù thay ®æi chiÒu dµi tµu lµm L/B hoÆc  = L/ 3 V thay ®æi, mèi quan hÖ gi÷a nh÷ng thay ®æi cña c¸c ®¹i l îng ®ã cã thÓ viÕt: L/V = 1/BT, nghÜa lµ  = (B/T)1/3(L/B)2/31/3 (8.2.2) C¨n cø vµo (8.2.2) khi B/T = const th× sù thay ®æi cña L/B t ¬ng ® ¬ng víi sù thay ®æi cña 3/2. VËy viÖc t¨ng chiÒu dµi tµu khi gi÷ nguyªn tèc ®é, l îng chiÕm n íc, hÖ sè bÐo  vµ tØ sè B/T th× sÏ lµm t¨ng L/B,  vµ , cßn sè Fr gi¶m cho nªn hÖ sè lùc c¶n d gi¶m xuèng trong giíi h¹n Fr > 0,25. RR/D = CR(Fr2/2)(/V2/3) (8.2.3) VËy viÖc t¨ng tØ sè B/T khi gi÷ nguyªn L vµ D, lóc ®ã chiÒu réng tµu t¨ng vµ thÓ tÝch tËp trung gÇn mÆt n íc, dÉn tíi lùc c¶n sãng t¨ng. Trong c¸c hÖ sè bÐo , , ,  vµ  th× hÖ sè bÐo  vµ  cã ¶nh h ëng nhiÒu nhÊt tíi lùc c¶n. 66
Cµng t¨ng sè Fr th× viÖc t¨ng  mét c¸ch tõ tõ trë nªn hîp lý tõ  = 0,56  0,58 khi Fr  0,3 t¨ng tíi  = 0,63  0,65 khi Fr  0,45. Quan hÖ gi÷a  vµ Fr x¸c ®Þnh b»ng biÓu thøc sau: PP = a - bFr (8.3.1) Trong ®ã: TrÞ sè a vµ b phô thuéc kiÓu tµu vµ sè Fr. a = 0,80  1,21 vµ b = 1,44  2,3 Theo STUMPH:  = 0,967 - 0,495Fr - 3,915Fr2 (8.3.1) §èi víi tµu vËn t¶i ng êi ta ®Òu sö dông ®o¹n th©n èng. Nã lµm t¨ng dung tÝch vµ ®¬n gi¶n c«ng nghÖ ®ãng míi, viÖc chän hîp lý chiÒu dµi ®o¹n th©n èng vµ vÞ trÝ cña nã sÏ kh«ng g©y ¶nh h ëng xÊu tíi lùc c¶n sãng vµ lùc c¶n h×nh d¸ng. ChiÒu dµi hîp lý phÇn thon ®u«i LK > 3,3  khi Fr = 0,24  0,25. VÒ mÆt thuû ®éng th× th©n èng kh«ng cã lîi. Hoµnh ®é t©m næi xc, th êng ® îc m« t¶ b»ng tØ sè xc/L ph¶i ® îc x¸c ®Þnh theo yªu cÇu gi¶m lùc c¶n vµ ®é chói cña tµu. NÐu dÞch t©m næi vÒ mòi tÝnh tõ mÆt ph¼ng s ên gi÷a cho phÐp t¹o ®é nhän phÇn ®u«i tµu, th êng ¸p dông cho c¸c tµu cã sè Fr < 0,20 v× ®èi víi nh÷ng tµu nµy cÇn quan t©m tíi viÖcgi¶m lùc c¶n nhít. nh÷ng tµu cã   0,55 chuyÓn xc/L vÒ ®u«i kho¶ng 2  3% . CÇn chó ý r»ng ®é chªnh lÖch xc/L trong giíi h¹n 1% so víi vÞ trÝ cã lîi sÏ kh«ng lµm t¨ng ®ét ngét lùc c¶n, chØ ngo¹i trõ  > 0,70 vµ Fr > 0,22. §èi víi c¸c tµu ch¹y nhanh Fr > 0,4 nh»m môc ®Ých vãt nhän ® êng n íc mòi khoong nh÷ng lµm t©m næi dÞch chuyÓn vÒ ®u«i mµ cïng mét lóc cßn dÞch s ên cã diÖn tÝch lín nhÊt vÒ ®u«i n»m ë 55  60% chiÒu dµi tÝnh tõ mòi tµu. D¹ng phÇn mòi tµu ® îc thiÕt kÕ ë nh÷ng Fr lín h¬n trÞ sè Fr trªn h×nh 8.1 xuÊt ph¸t tõ ®iÒu kiÖn gi¶m lùc c¶n sãng còng nh ®¶m b¶o c¸c tÝnh n¨ng ®i biÓn trªn sãng. Khi c¸c sè Fr thÊp h¬n trÞ sè Fr trªn h×nh 8.1 cÇn sö dông d¹ng ® êng n íc mòi lµ th¼ng hoÆc låi víi gãc nhän H  30  45o øng víi ® êng 1,2 (Xem H8.2) H×nh 8.2. D¹ng ® êng n íc mòi. Khi sè Fr cµng lín th× sãng b¶n th©n cµng lín nªn sö dông ® êng n íc h×nh ch÷ S, ® êng 3 ®iÓm uèn O. Khi Fr  0,32 nªn sö dông ® êng n íc d¹ng h×nh nªm, ® êng 4 víi gãc nhän H = 8  14o. 67
§èi víi nh÷ng tµu cã  trung b×nh vµ bÐ phÇn mòi sö dông s ên d¹ng ch÷ U, ch÷ V vµ gi÷a U víi V. C¸c nghiªn cøu cña VOSSERS vµ SVEN cho thÊy r»ng: trong c¸ ®iÒu kiÖn sãng c¸c tµu vËn t¶i cã s ên ch÷ V lùc c¶n lín h¬n s ên ch÷ U ®Æc biÖt khi /L < 1, v× vËy trong c¸c ®iÒu kiÖn ®ã tµu cì lín tèt nhÊt lµ dïng s ên ch÷ U, cßn ®èi víi tµu t ¬ng ®èi ng¾n khi /L > 1 chän d¹ng s ên ch÷ V. §Ó gi¶m lùc c¶n sãng cña c¸c tµu cã  = 0,5  0,7 khi Fr  0,25  0,35 ng êi ta dïng mòi qu¶ lª. Mòi qu¶ lª cã thÓ gi¶m trªn 10  15% tæng lùc c¶n ®¬n vÞ trong giíi h¹n c¸c sè Fr > 0,22 (Xem H8.3). H×nh d¸ng sèng mòi ® îc x¸c ®Þnh dùa trªn tÝnh chÊt ®i biÓn vµ khai th¸c cña tµu. Khi c¸c s ên h×nh ch÷ V th× b×nh th êng sèng mòi cã vÕt lÑm phÇn d íi n íc, khi s ên ch÷ U th× kh«ng cã nã. D¹ng phÇn ®u«i chñ yÕu ® îc chän theo ®iÒu kiÖn lµm viÖc cña chong chãng, sù t ¬ng t¸c cã lîi gi÷a nã vµ th©n tµu, tr¸nh chÊn ®éng, d¹ng ® êng n íc ®u«i chän sao cho tr¸nh ® îc hiÖn t îng t¸ch líp biªn, vËy ® êng n íc kh«ng nªn uèn ®ét ngét vµ gãc nã t¹o víi mÆt ph¼ng ®èi xøng kh«ng lín h¬n 33o. Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y phÇn ®u«i cña c¸c tµu vËn t¶i th êng cã d¹ng ®u«i côt vµ trªn c¸c tµu nhanh khi Fr > 0,4 nÕu ®u«i côt nhóng n íc sÏ cã hiÖn t îng t¸ch biªn vµ lùc c¶n nhít t¨ng lªn 5  20%. H×nh 8.3. H×nh d¸ng phÇn mòi vµ ®u«i tµu. C¸c tµu néi ®Þa ch¹y trong s«ng, hå, kªnh, vïng ®Ëu tµu vµ chóng cã thÓ ch¹y ra biÓn ( tµu pha s«ng biÓn). H×nh d¸ng cña c¸c tµu nµy x¸c ®Þnh b»ng nh÷ng h¹n chÕ chiÒu ch×m, chiÒu réng. TÊt c¶ c¸c tµu kiÓu nµy chia thµnh tµu tù hµnh vµ kh«ng tù hµnh. §èi víi tµu néi ®Þa vµ pha s«ng biÓn tù hµnh søc chë lín víi Fr = 0,16  0,20, B/T >3 vµ 6 < L/B < 9. PhÇn th©n èng kÐo dµi tíi 60% chiÒu dµi tµu vµ hÖ sè bÐo thÓ tÝch lín 0,78 <  < 0,87. PhÇn mòi vµ ®u«i cã d¹ng ®Æc biÖt. C¸c phÇn ®u«i cña c¸c tµu tù hµnh ®Ó gi¶m lùc c¶n h×nh d¸ng, ®¶m b¶o cho chong chãng lµm viÖc khi ch¹y tiÕn vµ lïi, còng nh tÝnh ®iÒu khiÓn tµu. §èi víi c¸c tµu kh«ng tù hµnh th× lùc c¶n nhít lµ chñ yÕu. §èi víi c¸c sµ lan nµy B/T = 3.5  11, vµ  = 0,8  0,9 68