Giáo trình Điều động tàu - ĐH Hàng hải

Chia sẻ: Hồ Văn Mậu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:155

Thêm vào BST

Báo xấu

331
lượt xem 88
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Giáo trình Điều động tàu được biên soạn nhằm dùng làm tài liệu hỗ trợ trong việc giảng dạy, học tập của giảng viên và sinh viên ngành điều khiển tàu. Giáo trình được cập nhật kiến thức mới và có kết cấu nội dung được phân làm 7 chương học: chương 1 tính năng điều động tàu, chương 2 các yếu tố ảnh hưởng tới đặc tính điều động tàu, chương 3 sử dụng neo trong điều động, chương 4 điều động tàu ra vào cầu phao, chương 5 điều động tàu trên biển, chương 6 điều động tàu trong các tình huống đặc biệt, chương 7 lai dắt trên biển.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Điều động tàu - ĐH Hàng hải

Ti n sĩ, T.Tr1. Nguy n Vi t Thành Hi u ính: Th c sĩ, T.tr1. inh Xuân M nh T.tr1. Lê Thanh Sơn Ti n sĩ. Mai Bá Lĩnh i u ng tàu Vertex A Trough Dangerous quadrant Path C Right hand semicircle E VORTEX D B Left hand or “navigable” semicircle Track Trough H i Phòng 8-2005
L i gi i thi u An toàn cho con ngư i, con tàu, hàng hoá và môi trư ng bi n là m t trong nh ng m c ích cao nh t c a ngư i sĩ quan Hàng h i. L ch s ngành Hàng h i th gi i ã cho th y r t nhi u v tai n n th m kh c x y ra trên bi n mà nguyên nhân ch y u là do thi u sót c a ngư i i u khi n tàu. Trong nh ng thi u sót ó thì sai l m do i u ng t u chi m m t ph n l n. nâng cao kh năng i u khi n tàu cho ngư i sĩ quan Hàng h i, thì trư c h t ph i trang b y các ki n th c v i u ng tàu cho sinh viên ngành i u khi n tàu khi ang h c trong trư ng. B ng nh ng kinh nghi m th c t và quá trình gi ng d y lý thuy t i u ng, Ti n sĩ, thuy n trư ng Nguy n Vi t Thành cùng các gi ng viên b môn i u ng tàu, khoa i u khi n tàu bi n, trư ng i h c Hàng h i Vi t Nam ã r t c g ng hoàn thành cu n sách này làm tài li u gi ng d y ch y u môn h c Cu n sách ã ư c s góp ý c a nhi u thuy n trư ng lâu năm trong ngh và có i u ng tàu cho sinh viên khoa i u khi n tàu bi n c a trư ng. s tham kh o các tài li u trong và ngoài nư c. Cu n sách ã ư c c p nh p các ki n th c m i và s ư c b sung hàng năm nh ng ti n b c a khoa h c k thu t trong ngành Hàng h i. M c dù h t s c c g ng trong quá trình biên so n nhưng cu n sách ch c ch n s còn nhi u thi u sót. Chúng tôi r t mong có s óng góp ý ki n c a các b n ng nghi p cu n sách ngày càng hoàn thi n hơn. M i ý ki n xin g i v a ch : B môn i u ng tàu, khoa i u khi n tàu bi n, trư ng i h c Hàng h i Vi t Nam. E-mail: Vimarudeck@vnn.vn. Xin chân thành c m ơn. B môn i u ng tàu
M CL C Trang Chương 1 Tính năng i u ng tàu 7 1.1 Khái ni m V i u ng tàu 7 1.2 Các Y U T TRONG i u ng tàu 7 1.2.1 T c tàu 7 1.2.2 Các khái ni m v t c 9 1.2.3 Các phương pháp xác nh t c tàu 10 1.2.4 Chuy n ng c a tàu trên m t nư c 11 1.3 Tính năng c a bánh lái 15 1.3.1 L c c a bánh lái 15 1.3.2 Tác d ng c a bánh lái khi tàu ch y t i 16 1.3.3 Tác d ng c a bánh lái khi ch y lùi 17 1.3.4 nh hư ng hình d ng bánh lái n l c bánh lái 17 1.3.5 Xác nh góc b lái 18 1.4 chuy n ng quay tr c a tàu 19 1.4.1 nh nghĩa và quá trình quay tr c a tàu 19 1.4.2 Các y u t c a vòng quay tr 21 1.4.3 Tâm quay và v trí c a nó 25 1.4.4 Các y u t nh hư ng n quay tr và ánh giá tính năng 25 i u ng t l n vòng quay tr . 1.4.5 Xác nh vòng quay tr c a tàu 26 1.5 Chân v t và tác d ng c a nó trong i u ng tàu 28 1.5.1 L c y phát sinh khi chân v t quay 28 1.5.2 Các dòng nư c sinh ra khi chân v t qua 30 1.5.3 Hi u ng chân v t t i c tính i u ng tàu 31 1.5.4 M i tương quan c a chân v t i v i s thay i ch 33 ho t ng c a máy tàu 1.5.5 nh hư ng ph i h p gi a bánh lái và chân v t t i s i u 36 khi n tàu 1.6 Tính năng d ng tàu Quán tính c a tàu 36 1.6.1 Các c tính d ng tàu 36 1.6.2 Quán tính c a tàu 37 1.6.3 Nh ng bi n pháp nâng cao hi u qu hãm tàu 39 1
1.7 i u ng tàu nhi u chân v t 40 1.7.1 i u ng tàu nhi u chân v t 40 1.7.2 i u ng tàu có chân v t m n 42 1.8 Chân v t bi n bư c 43 1.8.1 i u ng tàu có chân v t bi n bư c 43 1.8.2 Nh ng chú ý khi s d ng chân v t bi n bư c, phân lo i 45 chân v t bi n bư c 1.8.3 Ưu như c i m c a chân v t bi n bư c 45 1.9 T ng hóa quá trình i u ng tàu 46 1.9.1 Xu th phát tri n và m c ích t ng hóa 46 1.9.2 T ng hóa quá trình i u khi n máy chính và chân v t 46 1.9.3 M t s h th ng t ng hóa quá trình lái tàu 47 Chương 2 các y u t nh hư ng t i c tính i u ng tàu 48 2.1 nh hư ng c a ngo i l c 48 2.1.1 nh hư ng c a các i u ki n khí tư ng thu văn 48 2.1.2 nh hư ng c a khu v c nư c h n ch và lu ng l ch 51 2.1.3 nh hư ng do nông c n và bi n pháp phòng tránh 52 2.1.4 Tính năng quay tr trong vùng nư c nông 55 2.1.5 Hi n tư ng hút nhau gi a hai tàu 55 2.2 nh hư ng do hình dáng thi t k và tư th c a tàu 59 2.2.1 C u trúc hình dáng 59 2.2.2 Thi t k 60 2.2.3 nh hư ng do nghiêng, chúi 61 Chương 3 S d ng neo trong i u ng 62 3.1 L a ch n khu v c neo u 62 3.1.1 Nh ng i u ki n t ng quát khi l a ch n i m neo 62 3.1.2 Ch n phương pháp neo tàu 63 3.2 l c gi c a neo 64 3.2.1 Tính năng gi c a neo 64 3.2.2 L c gi c a neo và ch t áy 64 3.2.2 Gi i h n gi tàu theo l n neo và các chú ý khi s d ng neo 65 3.3 i u ng neo tàu b ng m t neo 66 3.3.1 i u ng neo tàu b ng m t neo 66 2
3.4 i u ng neo tàu hai neo 66 3.4.1 Tư th con tàu khi neo hai neo 66 3.4.2 Các phương pháp i u ng neo tàu b ng hai neo 67 3.5 S d ng neo trong i u ng 70 3.5.1 S d ng neo khi vào ho c ra c u, phao 70 3.5.2 S d ng neo trong các trư ng h p khác 72 Chương 4 i u ng tàu ra vào c u, phao 77 4.1 i u ng tàu ti p c n i m bu c và hành trình trong c ng 77 4.1.1 Các yêu c u chung và nguyên t c cơ b n khi c p c u 77 4.1.2 C p c u b ng mũi vào trư c 82 4.1.3 C p c u b ng uôi vào c u trư c 83 4.1.4 C p c u ngư c dòng 83 4.1.5 C p c u xuôi dòng 84 4.2 Minh h a các trư ng h p c p c u 85 4.2.1 Vào c u nư c ngư c 85 4.2.2 Vào c u m n trái th i ti t êm 85 4.2.3 Vào c u m n ph i th i ti t êm 85 4.2.4 C pc u m n trái th i ti t t t có th neo ngoài 85 4.2.5 C pc u m n ph i th i ti t t t neo ngoài 86 4.2.6 C pc u gió th i t b ra 86 4.2.7 C p c u gió th i t ngoài vào 87 4.2.8 C p c u ngư c gió 87 4.2.9 C p c u gió th i t ngoài vào (ch ch mũi) ngoài vào 87 4.2.10 C p c u gió th i t ngoài vào (ch ch mũi) ngoài th neo 87 m n ngoài 4.2.11 C p c u có k t h p th neo 88 4.2.12 C p c u m n trái gió xuôi 88 4.2.13 C p c u m n ph i gió xuôi 89 4.2.14 C p c u m n trái gió th i ch ch lái t trong c u ra 89 4.2.15 C p c u m n ph i gió ch ch ph i trong c u ra 89 4.3 C p c u s d ng tàu lai 89 4.3.1 C p c u nh s h tr c a tàu lai 89 4.3.2 Liên l c v i tàu lai 90 4.3.3 S d ng tàu lai 91 4.3.4 Tàu lai làm vi c b ng cách ưa dây lai qua l xô ma chính 94 gi a mũi / lái 4.3.5 Cách bu c dây tàu lai 95 Chương 5 i u ng tàu trên bi n 97 5.1 i u ng tàu trong I U KI N th i ti t x u 97 3
5.1.1 Khái ni m 97 5.1.2 Quan h gi a hư ng i v i hư ng sóng gió và s nh 97 hư ng c a chúng 5.1.3 i u ng 99 5.1.4 Các bi n pháp làm gi m nh hư ng c a sóng gió 100 5.2 i u ng tàu trong bão 101 5.2.1 Nguyên nhân phát sinh bão 101 5.2.2 Nh ng tri u ch ng c a bão 102 5.2.3 Phương pháp xác nh tâm bão và ư mg di chuy n c a 103 bão 5.2.4 Công tác chu n b cho tàu ch ng bão 106 5.2.5 i u ng tàu tránh g p bão nhi t i 107 5.2.6 i u khi n tàu ra kh i khu v c bão 109 5.2.7 i u ng tàu trong băng 110 5.3 i u ng tàu trong t m nhìn xa b h n ch 112 5.3.1 Khái ni m và nh nghĩa 112 5.3.2 Bi n pháp i u ng 112 5.3.3 Các lưu ý 113 5.3.4 gi i tránh va b ng Radar 113 Chương 6 i u ng tàu trong các tình hu ng c bi t 116 6.1 i u ng tàu c u ngươì rơi xu ng nư c 116 6.1.1 Nh ng yêu c u chung 116 6.1.2 Các phương pháp i u ng c u ngư i rơi xu ng nư c 116 6.2 i u ng tàu c u th ng 118 6.2.1 Nguyên nhân và cách xác nh l th ng 118 6.2.2 Các d ng c xác nh và ch ng th ng, cách s d ng chúng 119 c u th ng. 6.2.3 i u ng tàu b th ng 123 6.3 i u ng tàu thoát c n 123 6.3.1 Nguyên nhân tàu b c n 123 6.3.2 L a ch n vào c n và các tính toán chung vào c n 124 6.3.3 Các l c tác d ng lên tàu khi b c n 126 6.3.4 Nh ng tính toán c n thi t khi tàu b c n 126 6.3.5 Các tính toán c n thi t c u tàu ra c n 127 6.3.6 Các phương pháp t ra c n 129 6.3.7 Ra c n nh tr giúp c a ngo i l c. 130 6.3.8 K t h p các phương pháp ưa tàu ra c n 133 6.4 i u ng tàu khi g p m t s s c 133 6.4.1 i u ng tàu khi b ho ho n 133 6.4.2 i u ng khi tàu b nghiêng 133 Chương 7 lai d t trên bi n 134 7.1. Gi i thi u công tác lai d t 134 4
7.1.1 Gi i thi u các phương pháp lai d t 134 7.1.2 ưu như c i m c a lai d t 136 7.2 Cơ s lý thuy t c a lai kéo 136 7.2.1 Các yêu c u chung 136 7.2.2 Dao ng c a tàu lai và b lai 136 7.3 Tính toán t c lai kéo và b n c a dây lai 137 7.3.1 Tính toán l c c n 137 7.4 dây lai, cách l a ch n, bu c dây lai 139 7.4.1 Các lo i dây lai và các ki u n i dây lai 139 7.4.2 L a ch n dây lai 140 7.5 i u ng tàu lai kéo và các chú ý 140 7.5.1 Bu c dây lai 140 7.5.2 Chu n b và ưa dây lai 141 7.5.3 i u ng và các chú ý khi lai kéo 141 7.5.4 Hi n tư ng dao ng khi lai d t 141 Ph n ph l c I 143 Ph n ph l c II 146 5
Chương 1 Tính năng i u ng tàu 1.1. Khái ni m V i u ng tàu i u ng tàu là vi c thay i hư ng i hay t c dư i tác d ng c a bánh lái, chân v t và các thi t b khác nh m tránh va an toàn, ti p c n m c tiêu, th neo, bu c tàu, trong nhi u hoàn c nh và các tình hu ng khác nhau, c bi t là khu v c ch t h p, nông c n, khi t m nhìn xa b h n ch ... Năng l c i u khi n m t con tàu, c bi t là nh ng vùng nư c b h n ch là m t trong nh ng yêu c u cao nh t òi h i các k năng thành th c c a ngư i i bi n. Không m t thuy n trư ng hay m t sĩ quan hàng h i trên b t kỳ con tàu nào có th xem như mình có y năng l c v hàng h i tr khi ông ta có th i u khi n con tàu c a mình m b o an toàn. Kinh nghi m lâu năm là c n thi t cùng v i năng l c c a b n thân ngư i i u khi n tàu có th tính toán th c hi n vi c i u ng con tàu c a mình phù h p v i th c t . Có th nói i u khi n tàu là m t ngh thu t ph i tr i qua h c t p và th c hành mà có ư c. Nguyên lý cơ b n c a k thu t i u ng các tàu là như nhau, nhưng i v i t ng con tàu khác nhau thì có các c i m riêng. Không th áp d ng m t cách máy móc k thu t i u ng m t con tàu nh v i m t con tàu l n ho c m t tàu khách v i m t tàu hàng. Ngoài ra cùng m t con tàu nhưng v i các i u ki n th i ti t, khí tư ng thu văn khác nhau thì vi c i u khi n nó cũng s khác nhau. Không m t cu n sách ơn l nào có kh năng bao trùm t t c các v n mà ngư i i bi n s b t g p khi i u ng tàu, cũng không th có b t kỳ m t thi t b k thu t ơn l nào phù h p v i m i i u ki n th c t x y ra. i u ng tàu là m t công vi c uyên bác, nh vào ó ngư i i u ng có th ưa ra m t chu i các kinh nghi m, xây d ng nên các k x o c n thi t khác. Các con tàu ang ư c thay i theo th i gian, kích thư c trung bình c a các con tàu ã ư c tăng lên. Nh ng con tàu ch xe ô tô và các tàu d u kh ng l không th ư c i x như nh ng con tàu nh ch hàng thông thư ng. Trong lĩnh v c i u ng tàu, m i con tàu òi h i có m t s quan tâm riêng. V i ngư i i u khi n tàu, m i tình hu ng i u ng l i là m t th thách m i. 1. 2. Các Y U T TRONG i u ng tàu 1.2.1. T c tàu T c tàu là m t i lư ng c trưng cho s chuy n ng c a con tàu. V m t toán h c thì: ∆S dS V = lim = , (1.1) ∆t → 0 ∆t dt Trong ó: V :T c tàu (m/giây). S : Quãng ư ng con tàu di chuy n ư c (m). t : Th i gian (giây). T c tàu là m t trong nh ng c trưng cơ b n quan tr ng trong các y u t i u ng. K t qu hoàn thành m t i u ng ph thu c r t nhi u vào chu n xác tính toán t c (t c là vi c ư c lư ng t c ). T c tàu là hình chi u c a véc-tơ t c chuy n ng c a tàu trên hư ng song song v i m t ph ng tr c d c tàu. Con tàu chuy n ng ư c ph i nh l c y c n thi t c a h ng l c sinh ra và duy trì th ng s c c n và chuy n ng ư c v i v n t c V. Công su t này c a máy g i là công su t hi u d ng (Nhd) và ư c tính b ng bi u th c: Nhd = V Rth , (1.2) Trong ó: V :T c tàu Rth : L c c n chuy n ng t ng h p Do có s t n hao qua các khâu truy n ng t i chân v t nên công su t th c t c a máy ph i l n hơn công su t hi u d ng. T s gi a công su t hi u d ng và công su t th c t (N), g i là h s h u ích η , ta có : 7
N hd V .R η= ⇒N= , N η H s h u ích này ph thu c vào ki u ng cơ và chân v t, tr ng thái k thu t và ch làm vi c c a chúng. Các tàu hi n nay có η = 0,65 ÷ 0,80 (lo i 1 chân v t); η = 0,6 ÷ 0,7 (lo i 2 chân v t). L c c n chuy n ng t ng h p (Rth ) ph thu c kích thư c, hình dáng, m n nư c, di n tích thư ng t ng ki n trúc, t l gi a các kích thư c, v n t c tàu và s c c n c a môi trư ng bên ngoài như sóng, gió, ma sát c a nư c. L c c n chuy n ng toàn ph n khi tàu ã chuy n ng n nh ư c xác nh b ng bi u th c sau: Rth = Rmasat + Rsong + Rhinhdang + Rnhora + R gio , (1.3) ρV 2 Trong ó Rn = Rmasát + Rsóng + Rhình dáng + Rnhôra = ξ Ω. (1.4) 2 Th c t , l c c n t ng h p chính b ng ng l c trên cáp kéo khi lai kéo tàu i v i v n t c V. Trong bi u th c (1.4) thì: ξ - H s thu ng c a l c c n toàn ph n là hàm c a các h s Frut - Fr , Renon - Re. V i ng c a nư c V V ×L gL3 Fr = ; Re = ⇒ Re = Fr . , trong ó γ : H s nh t gL γ γ (m2/giây) ρ - t tr ng c a nư c (t/m3) , v - v n t c tàu (m/s) Ω - Di n tích b m t ngâm nư c c a tàu (m2). L - Chi u dài tàu (m). Ch s Frut ư c coi như c trưng c a t c tương i xác nh m c cao t c c a tàu. Ch s này ư c xác nh như sau: Fr ≤ 0,25 : Cho các tàu ch y ch m Fr = 0,25 ÷ 0,40: Cho các tàu ch y trung bình Fr > 0,40 : Cho các tàu có t c cao Ví d : M t tàu có chi u dài 200m và t c 20 h i lý/gi thì ch s Frut là: 20 × 1852,25 Fr = = 0,23 3600 × 9,81 × 200 Như v y con tàu này ư c coi là tàu ch y ch m (Fr
Stop n T ih t T ih t Lùi h t Lùi h t T ih t n Stop n Lùi h t n Stop nT ih t Máy tua-bin hơi 20÷30 30 ÷ 60 60 ÷ 100 30 ÷ 60 60 ÷ 100 Máy i-ê-zen ≥3 ≥2 10 ÷ 15 ≥2 10 ÷ 15 Nên nh r ng b ng trên ây ch cho ta bi t th i gian lý thuy t chuy n i t c máy, ví d i v i máy diezen c n t 10 n 15 giây chuy n t ch “T i h t” n “Lùi h t”. Th c t có th i chi u quay m t cách t ng t t ch máy ang “T i h t” như v y sang ch “Lùi h t” máy, chúng ta b t bu c ph i ưa máy v ch “Stop ” r i m i có th chuy n v ch lùi. c bi t lưu ý khi tàu ang ch y v i t c cao, n u lùi t ng t có th gây nên xung l c l n làm gãy tr c chân v t ho c làm h ng máy chính. Kinh nghi m cho th y ch nên chuy n sang ch lùi khi t c t i c a tàu nh hơn m t n a t c t i h t bình thư ng c a tàu ó. Lưu ý: Khi b t u ti n hành i u ng không nên cư ng ép máy t n t c cao ngay, mà c n tăng t c t t , t ng n c m t. Các máy hi n i ngày nay u có ch b o v , do v y ngư i i u khi n dù mu n t ngay ư c t c cao cũng không ư c (tr tàu quân s ). c bi t khi i u ng các tàu l n và các tàu ang ch y hàng. Kinh nghi m th c t sau ây cho th y i v i vi c tăng t c c a m t tàu c Panamax (kho ng 80.000 t n): -T ch “T i th t ch m” sang ch “T i ch m” c n ít nh t là 5 phút -T ch “T i ch m” sang ch “T i n a máy” c n ít nh t là 10 phút -T ch “T i n a máy” sang ch “T i h t máy” c n ít nh t là 10 phút ho c ph i ch cho n khi t c tàu ã t ư c hơn m t n a t c t i h t bình thư ng, ví d trư ng h p này là kho ng 8 nơ. -T ch “T i h t máy” sang ch “Run up” hay còn g i là ch ch y bi n “Navigation full” c n ít nh t là 30 phút, và thư ng ph i sau 1 gi vòng tua chân v t m i n nh ch ch y bi n. Hi u su t lùi và t i khác nhau, khi lùi thư ng kém t i m t n c máy. T c xu t xư ng là t c ch y t i trên trư ng th nh m bàn giao tàu sau khi óng. T c k thu t là t c c a tàu ư c xác nh vào t ng chu k ỳ khai thác tàu, d a trên tình tr ng v tàu và k thu t c a máy chính. Khái ni m v t c khai thác: t c khai thác bình thư ng c a m t con tàu theo yêu c u ư c ghi rõ trong các h p ng thuê tàu (charter party), theo ó ch tàu tho thu n v i ngư i thuê tàu s cho phép h khai thác con tàu v i t c cao nh t mà con tàu có th t ơc. T c này ư c phân ra hai trư ng h p: khi không hàng (ballast) và khi y hàng (laden), áp d ng khi gió không quá c p 4, hay còn g i là i u ki n “Calm sea speed”. T c kinh t là t c mà lư ng tiêu hao nhiên li u ch y trên m t hư ng nào ó là nh nh t, d a trên tác ng thu n l i c a các i u ki n ngo i c nh như các dòng h i lưu, sóng, gió... T c nh nh t là t c khi vòng quay chân v t m c th p nh t có th mà t i ó tàu không m t kh năng i u khi n b ng bánh lái ư c g i là t c c c ti u cho phép. Vmin = (0,10 ÷ 0,20) Vdm , c n chú ý t c c c ti u này còn ph thu c vào i u ki n ngo i c nh tác ng như sóng, gió, dòng ch y và tình tr ng k thu t c a máy. Khi tăng t c bên ngoài thân v tàu s xu t hi n các sóng ngang và d c lan truy n ph c t p, mũi s xu t hi n sóng ngang, lái h sóng s xu t hi n phân tán. Nh m gi m s c c n c a sóng, các tàu ngày nay thư ng có c u trúc mũi qu lê cho phép tăng t c kho ng 3 ÷ 5% . 1.2.3. Các phương pháp xác nh t c tàu xác nh chính xác t c tàu, ngư i ta thư ng s d ng trư ng th . Nh m lo i tr sai s , trư ng th c n tuân theo m t s yêu c u sau ây: Gió không quá c p 3 (Beufort) (kho ng 5,2 m/giây). Sóng không quá c p 2 (kho ng 0,75m). Không nh hư ng c a nông c n, nghĩa là sâu nơi th ph i tho mãn: H 〉 4 B × d (áp d ng cho các tàu c l n) ho c H > 0,35V 2 (áp d ng cho các tàu c v a và nh ). ây: 9
H: sâu khu v c th (m). B : Chi u r ng c a tàu (m). d : M n nư c c a tàu (m). V: T c tàu (h i lý/gi - knot). T c tàu ư c xác nh theo các m c công su t c a ng cơ máy chính như sau: 50% công su t máy chính 74% công su t máy chính 85% công su t máy chính 100% công su t máy chính T c tàu có th xác nh b ng nhi u phương pháp khác nhau như: S d ng chi u dài thân tàu (ném phao xu ng bi n o). Các m c tiêu nhìn th y theo phương pháp ng m (ng m theo ch p t nhiên ho c thiên nhiên). B ng Radar. B ng các h th ng nh v vô tuy n như : GPS; LORAN – C; ... Các l n th xác nh t c u ư c xác nh ít nh t là 2 l n (ch y trên 1 hư ng thu n ti n nào ó, sau ó l i ch y theo hư ng ngư c l i). Ngoài ra còn ph i xác nh t c tàu t i các i u ki n tàu y hàng và khi tàu không hàng (laden or ballast). Khi th tàu óng m i, ngư i ta còn xác nh t c t i m t s n c công su t máy (ví d t c t i 40%, 50%, 70%, 85% công su t c a máy chính). 1.2.4. Chuy n ng c a tàu trên m t nư c 1. 2.4.1.Tính chuy n ng: Kh năng con tàu th ng ư c s c c n c a nư c, gió và chuy n ng ư c trên m t nư c v i m tt c ã nh do h th ng ng l c t o ra ư c g i là tính chuy n ng c a tàu. ơn gi n, xét con tàu chuy n ng t nh ti n trên m t nư c dư i tác d ng c a l c phát ng do máy – chân v t t o ra , ư c th hi n qua bi u th c: dv Pe = M ⋅ + Rth . (1.5) dt Trong ó M là kh i lư ng c a tàu và ư c tính theo công th c: M = (1 + K ) ⋅ D Trong ó: Pe - L c phát ng c a máy (N); M - Kh i lư ng c a tàu (Kg); Rth - L c c n chuy n ng t ng h p lên con tàu (N); D - Lư ng r nư c c a tàu (Kg); K - H s lư ng dãn nư c c a tàu, K =0 khi t u ng yên trên m t nư c, K s có giá tr khi tàu chuy n ng giá tr c a nó ư c xác nh bàng th c nghi m. - Gia t c dài theo hư ng tr c c a tàu (m/s2). dv dt Do ó phương trình chuy n ng c a tàu có th bi u th dư i d ng sau: dv Pd − Rth = M , (1.7) dt Khi tàu ã chuy n ng n nh th ng u thì thành ph n quán tính c a l c c n b tri t tiêu dv M = 0 . Khi ó l c phát ng c a máy (Pe) s cân b ng v i l c c n t ng h p. dt 1.2.4.2. Tính i u khi n ư c (còn g i là tính nghe lái): Là tính năng hàng h i c a con tàu, cho phép nó chuy n ng v i m t qu o ã nh. Nh ng tính năng cơ b n c a tính i u khi n là: Tính n nh trên hư ng i Tính năng quay tr 10
Hai tính năng này có xu hư ng i l p nhau, n u con tàu có tính n nh trên hư ng i t t s khó khăn khi i hư ng ho c quay tr , nghĩa là làm gi m tính quay tr . Ngư c l i, n u con tàu có tính quay tr quá m c s làm khó khăn cho vi c gi tàu n nh trên hư ng c nh, trong trư ng h p này bánh lái ph i ho t ng liên t c m i m b o gi hư ng ư c. Tu ỳ theo yêu c u c a t ng lo i tàu mà nh ng nhà thi t k có th cho ra i các con tàu có tính n nh hư ng i t t (các tàu ch y bi n) ho c tính năng quay tr t t như các tàu ch y trong sông, các tàu lai... 1.2.4.3.Tính n nh trên hư ng i: Tính n nh trên hư ng i là kh năng con tàu gi nguyên hư ng chuy n ng th ng ã cho khi không có s tham gia c a ngư i lái ho c khi ch thông qua m t góc lái r t nh . Nguyên lý này là b t bu c i v i con tàu khi chuy n ng trong m i i u ki n th i ti t như khi bi n ng ho c bi n êm, cũng như trong m i vùng nư c nông ho c sâu. Tính n nh hư ng nh hư ng n các c tính lái tàu, tùy theo m c mà con tàu có th ư c ch n mũi l i khi ang quay và s thay i t c quay c a nó khi ang ch y t i n u bánh lái s không. Quan sát th y ng h c v tính n nh hư ng c a tàu theo các cách khác, th m c tính n nh hư ng mà con tàu t ư c b ng cách cho tàu tr i qua m t lo t i u ng dích d c (ki u ch Z). M t con tàu có th có tính n nh hư ng dương ho c âm ho c trung tính. Khi bánh lái s không mà tàu v n duy trì th ng th thì con tàu ó có tính n nh hư ng dương. N u bánh lái s không mà con tàu quay v i t c quay tr tăng lên thì nó có tính n nh hư ng âm. M t con tàu có tính n nh hư ng trung tính khi nó ti p t c quay v i t c quay hi n t i ho c ti p t c n m trên hư ng hi n th i cho n khi có các ngo i l c tác ng vào. Nó không có khuynh hư ng ho c là tăng ho c là gi m t c quay khi bánh lái v trí s không. Tính n nh hư ng c a tàu r t quan tr ng khi ta hành trình trong lu ng ho c khi ta c g ng lái tàu v i m c thay i nh nh t c a bánh lái trên bi n. Ph i bánh lái góc l n trong m t th i gian dài hơn ch n vi c quay c a tàu không n nh trên hư ng i, còn hơn là nó quay r i m i è lái. Có th không th ch n vi c quay c a tàu khi nó không n nh hư ng trư c khi nó r i kh i tr c lu ng, cho dù t c quay là hoàn toàn bình thư ng i v i m t tàu trung bình. các góc lái l n hơn và thư ng xuyên chú ý là yêu c u lái nh ng lo i tàu này, c bi t là trong các vùng nư c b h n ch và khi có s thay i hư ng. M t s tàu ư c thi t k có hình dáng béo hơn, c bi t là các tàu m r ng ph n sau lái còn các m t c t ngang phía trư c y n thì tính nh hư ng âm tr nên ph bi n hơn. Khi tàu b chúi s làm thay i toàn b c tính riêng c a con tàu và t o cho nó tính n nh hư ng d ương. chúi thay i làm thay i hình dáng ư ng nư c c a v tàu, thay i các di n tích m t c t ngang l n nh t chìm d ư i nư c. Vì lý do này, b t k ỳ con tàu nào mà chúi mũi u có tính n nh hư ng âm và ngư i i bi n nh n th y r ng c i m c a m t con tàu có tính n nh âm s gi ng như nh ng tàu chúi mũi. b t u quay m t con tàu như v y c n nhi u th i gian hơn thư ng l , c n ph i góc lái r t l n và lâu hơn ch n l i vi c quay ó. Khi con tàu không tuân theo ngư i lái, hãy chú ý! Tính n nh hư ng dương rõ ràng là m t tình tr ng mà ngư i i bi n ã quen thu c t lâu. Nhi u tàu có k t c u v v n không có tính n nh hư ng, do ó chúng ta ph i h t s c t nh táo v i tình tr ng này. T t hơn là nên d oán c tính c a tàu mình c khi t mình i u ng và khi có hoa tiêu, khi mà tính ăn lái ư c xem như là m t ch c năng c a tính n nh hư ng. S thay i tính n nh hư ng áng chú ý khi m n nư c và chúi thay i, do các tàu béo, có h s béo th tích thư ng b dìm mũi nên nó có s thay i l n, i u này c bi t quan tr ng vì nh ng kh năng này thay i nên ph i xem xét c n th n khi thay i chúi cho tàu lúc n c ng. Tính n nh hư ng th hi n: 1. Tăng lên khi m n nư c dư i ki tàu tăng. 2. Tr nên dương nhi u hơn khi chi u dài tàu tăng. 3. Tr nên dương nhi u hơn khi l c c n tăng. 4. Gi m xu ng khi h s béo th tích tăng. 5. Gi m xu ng khi chi u r ng c a tàu tăng lên so v i chi u dài (t s L/B dài/r ng gi m). 6. Gi m xu ng khi di n tích các m t c t phía trư c tăng lên tươ ng i so v i di n tích các 11
m t c t phía sau (khi tâm quay c a tàu chuy n v phía trư c). Tính n nh trên hư ng i ư c th hi n qua tính ch t cơ b n c a nó là tính n nh phương hư ng và ư c ánh giá qua ch s n nh phươ ng hư ng c a tàu. ây là m i quan h gi a dài c a ư ng i hình sin và chi u dài tàu. S E= m (1.8) L Trong ó: E: Ch s n nh trên hư ng i. Sm: dài ư ng i hình sin (m). L: Chi u dài tàu (m). xác nh ch s n nh trên hư ng i ngư i ta ch n m t trư ng th , n u không có trư ng th thì nơi th nghi m ư c ch n như nơi xác nh t c ho c quán tính tàu. Cho tàu ch y theo ư ng hình sin, trong khi ch y ng th i b lái v hai bên v i m t góc tu ỳ ý ta s thu ư c dài Sm c a ư ng hình sin tương ng. Khi xác nh c n chu n b trư c ng h b m giây và t c tàu ã ư c xác nh chính xác trư c ó. Cách ti n hành xác nh ư c th c hi n như sau: Cho tàu ch y theo m t hư ng nào ó, t t nh t là ch y theo m t ch p tiêu. T i th i i m xác nh, b lái sang m t bên v i góc lái o tu ỳ ý (thư ng 0≥ 100). Sau khi b lái, mũi tàu s t t quay theo hư ng b lái, t i th i i m mũi tàu ã quay ư c m t góc 0= o ( giá tr góc o có th l y b ng 100, 20 0 ho c 300) thì ta chuy n bánh lái v phía ngư c l i m t góc - o. Sau m t th i gian, mũi tàu s nghe lái và ng mũi v phía b lái, khi tàu v a quay v a ti n c t ư ng ch p tiêu l n th nh t ta b m ng h cho ch y, khi tàu quay sang m t góc - 0= - o ta l i b lái theo hư ng ngư c l i. C làm như v y cho t i th i i m th ba khi tàu c t ư ng ch p tiêu ta STOP ng h b m giây. Giá tr th i gian c trên ng h b m giây cho ta th i gian m t chu kỳ tàu ch y theo ư ng hình sin, ư ng này ư c g i là ư ng zích z c. ng tác này ư c l p i l p l i t 5 n 6 l n lo i tr sai s ng u nhiên và tìm th i gian c a m t dao ng hình sin hoàn ch nh trung bình, sau ó nhân v i t c c a tàu s cho ta dài c a m t ư ng hình sin hoàn ch nh. G i S m là dài c a ư ng hình sin hoàn ch nh, ta có: Sm = Tm. Vt , (1.9) Qua các l n th nghi m chúng ta thu ư c sư ph thu c hư ng di chuy n c a t u vào góc b lái và th i gian như hình 1.1. ( ) ( ) 15 -15 0 10 -100 5 -50 t (giây) 0 Ä... Ä 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 -5 50 -10 100 -15 150 Chu kỳ dao ng (giây) Hình 1.1. ánh giá tính n nh hư ng qua ư ng cong hình sin Qua th nghi m th y r ng, n u t bánh lái m n này và m n kia m t góc như nhau thì ư ng zích z c ch y tàu s i x ng nhau qua tr c trung gian, ư c g i là zích z c i x ng. Ngoài ra, n u giá tr góc b lái m n này và m n kia không b ng nhau ta s thu ư c m t ư ng zích z c không i x ng, trư ng h p này ch s d ng cho các tàu có tính năng i u ng cao. T th c 12
nghi m ta rút ra ch s n nh hư ng, n u ch s n nh hư ng E = 8 thì con tàu ó có tính n nh hư ng t t. N u E < 7 thì n nh hư ng kém nhưng tính quay tr t t. Trong th c t , có th coi tàu có tính n nh hư ng t t n u trong i u ki n gió tác ng không quá c p 3(B) và s l n b lái là không l n hơn 4 l n trong 1 phút, cùng v i góc b lái kh i m t ph ng tr c d c không quá 2 n3 m i m n. Ví d : Tàu X có chi u dài 136,4m, khi th nghi m t giá tr góc lái α = ± 200 t c tàu Vt = 14 h i lý/gi = 7,2 m/giây, xác nh ư c Tm = 149,7 giây. V y: dài c a m t dao ng hoàn ch nh Sm = 149,7 x 7,2 = 1.077,8m Ch s n nh hư ng E = m = S 1077,8 =7,9 ≈ 8 . T c là con tàu này có tính n nh trên L 136,4 hư ng i t t. 1.2.4.4. Tính năng quay tr : Tính năng quay tr là s ph n ng nhanh chóng c a tàu v i góc b lái hay kh năng thay i hư ng chuy n ng và di chuy n c a nó theo qu o cong khi bánh lái l ch kh i v trí s không. Các thông s chuy n ng trên qu o này ph thu c vào nh ng i u ki n ngo i c nh ban u như gió, nư c, t c và tr ng thái c a tàu... Các tàu ngày nay có thi t b i u khi n chính là bánh lái, ngoài ra các tàu hi n i còn trang b thêm các chân v t m n (Thrusters). M t s tàu chuyên d ng không nh ng l y bánh lái làm cơ quan i u khi n mà nó còn có kh năng thay i hư ng c a l c y theo yêu c u. Khi ch y trên hư ng i ã nh, thư ng con tàu không th t ng gi hư ng mà mũi luôn b o quanh hư ng i, ây chính là hi n tư ng o lái (theo m t chu kỳ nào ó). Cư ng o lái ph thu c vào tác ng c a các ngo i l c như sóng, gió ... HL Do ng u l c Py, Ry (a) α (b) HL α P O Rx Ry P Py Px R Py Px G G RPx βa Rx O 8 RP βb Ry Do ng u l c Py, Ry βa > βb RPy R 8 RPx RPy i m t G sau R RP i m t G trư c R Hình 1.2. Hi n tư ng o lái (a): i m t tr ng tâm sau l c c n (b) : i m t tr ng tâm trư c l c c n Trên hình 1.2 gi thi t r ng dư i tác d ng c a l c này làm tàu l ch kh i hư ng i ã nh m t góc (α). G i t ng l c c n tác d ng lên chuy n ng c a tàu là R ( ư c t vào i m O) và t ng các ngo i l c tác d ng lên con tàu là P ư c t vào tâm tr ng l c G. C hai trư ng h p R và P u ư c phân tích ra hai thành ph n theo tr c d c (x) và tr c ngang (y) c a tàu, ư c kí hi u là Px, Py và Rx, Ry. Rõ ràng, trong c 2 trư ng h p, các thành ph n Rx và Px không nh hư ng n tính quay tr c a tàu. Còn các thành ph n Ry và Py t o thành m t mô men l c có cánh tay òn OG. Tuỳ thu c 13
i m t c a O và G mà mô men này có th làm tăng o lái (a) và gi m o lái (b). Trư ng h p 1.2a, mô men do c p ng u l c (Py, Ry) gây ra cùng chi u v i chi u l ch hư ng c a tàu. Như v y nó s tăng thêm hi n tư ng o lái. Trư ng h p 1.2b, mô men do c p ng u l c (Py, Ry) gây ra ngư c chi u v i chi u l ch hư ng c a tàu. Như v y nó s làm gi m hi n tư ng o lái, tàu n nh trên hư ng i hơn nhưng tính năng quay tr kém. B ng th c nghi m ngư i ta th y r ng con tàu t tính năng i u ng t t nh t khi tâm i m c a l c c n và tâm i m c a ngo i l c trùng ho c g n trùng nhau (O ≡ G ho c O n m sau G m t chút). Do v y khi tính toán x p hàng, không nên tàu chúi mũi (làm cho i m O n m v phía trư c so v i i m G) mà nên chúi lái m t ít. ưa tàu v hư ng i ban u ph i b lái m t góc lái β , rõ ràng ta ph i b lái trư ng h p a l n hơn trư ng h p b (hình 1.2 β a > β b ). Ngày nay h u h t các tàu u trang b h th ng lái t ng v i hai ch c năng cơ b n là gi tàu n nh trên hư ng i hay thay i hư ng i chuy n ng theo m t quy lu t do yêu c u c a ngư i i u khi n. 1.3. Tính năng c a bánh lái 1.3.1. L c c a bánh lái Bánh lái là m t thi t b không th thi u ư c trong i u ng tàu. Bánh lái gi cho tàu chuy n ng trên hư ng i ã nh ho c thay i hư ng c a tàu theo ý mu n c a ngư i i u khi n. Bánh lái ư c t phía sau chân v t và n m trong m t ph ng tr c d c c a tàu. Bánh lái có th quay i m t góc nh t nh sang ph i ho c sang trái (kho ng t -45o n +45o) . Bánh lái có th ư c ch t o b ng các nguyên li u khác nhau, nhưng m i bánh lái u có hai b ph n cơ b n là tr c lái và m t bánh lái. Khi tàu ch y t i ho c khi ch y lùi thì dòng nư c ch y t mũi v lái ho c dòng nư c ch y t lái v mũi s tác d ng vào m t trư c ho c m t sau c a bánh lái m t áp l c P. B ng th c nghi m, ngư i ta xây d ng công th c tính áp l c ó như sau: K1 × sin α P= × S ×V 2 (1.10) 0,195 + 0,305 sin α Trong ó: α : Góc b lái ( ). V: V n t c tàu (m/s). S : Di n tích m t bánh lái (m2). K1 : H s c a bánh lái ph thu c vào s chân v t và ư c l y như sau: K1 = 38 ÷ 42 (Kg/m2) v i tàu 1 chân v t. K1 = 20 ÷ 22,5 (Kg/m2) v i tàu 2 chân v t. L c c n ph thu c vào ph n chìm c a tàu, mu n có tác d ng t t thì bánh lái ph i có di n tích t l thích áng v i ph n chìm c a tàu, do ó di n tích m t bánh lái ph i ư c ch n theo t l phù h p v i con tàu. Ngư i ta có th tính di n tích m t bánh lái d a trên công th c: L ×T S= (1.11) K2 Trong ó : L: Chi u dài c a tàu (m). T : m n nư c c a tàu (m) K2: Ph thu c lo i tàu, thư ng K2 = 50 ÷ 70. 1.3.2. Tác d ng c a bánh lái khi tàu ch y t i Khi tàu chuy n ng th ng u thì nó ch ch u tác d ng c a l c y và l c c n. Khi b bánh lái 1 góc nào ó, gi s như hình 1.3 (b lái sang ph i). Lúc này do tác d ng c a dòng ch y bao và dòng do chân v t t o ra trên m t c a bánh lái n y sinh s phân b l i áp l c, m t bánh lái hư ng t i 14
dòng ch y bao thì áp l c tăng, m t kia gi m. i m t c a t ng các l c P này g n v phía s ng lái và vuông góc v i m t bánh lái: P = Px + Py (1.12) hi u rõ nh hư ng c a l c sinh ra khi b lái i m t góc, gi s t i tr ng tâm tàu G ư c t m t c p l c P1 ' & P2 ' , v l n thì P1 ' = P2 ' = Py . ; còn v chi u tác d ng thì P1 ' ↑↓ P2 ' . Rõ ràng, c p ng u l c Py ,P2' làm cho mũi tàu quay v phía b lái, l c P1’ làm tàu d t ra ngoài vòng quay tr còn Px làm gi m chuy n ng t i c a tàu. Thư ng thì i m t c a áp l c P và các l c thu ng không cùng n m trên m t m t ph ng n m ngang, nên khi quay tr , con tàu ngoài vi c chuy n d ch ngang còn b nghiêng và chúi. Tóm l i, qu o chuy n ng c a tàu do b lái là 1 ư ng cong do tr ng tâm tàu v ch ra. Dòng nư c ch y t mũi v lái P'1 v P Py α Px P'2 Dòng nư c ch y t mũi v lái ωqt O1 1.3.3. Tác d ng c a 1.3. L láixu t hi nydo b lái và tác d ng c a nó khi tàu ch y t i Hình bánh c khi ch lùi Gi s cho tàu ch y lùi, khi tàu ã có tr n lùi, ta b lái 1 góc nào ó (hình 1.4 b lái sang ph i). Lúc này do tác d ng c a dòng ch y bao và dòng do chân v t t o ra trên m t c a bánh lái n y sinh s phân b l i áp l c, m t bánh lái hư ng t i dòng ch y bao thì áp l c tăng, m t kia gi m. i m t c a t ng các l c P này g n v phía s ng lái và vuông góc v i m t bánh lái: P = Px + Py (1.13) hi u rõ nh hư ng c a l c sinh ra khi b lái i m t góc, tương t như khi ch y t i, t i tr ng tâm tàu G t m t c p l c P1 ' & P2 ' . V l n thì P1 ' = P2 ' = Py . Còn v chi u tác d ng thì P1 ' ↑↓ P2 ' . Rõ ràng, c p ng u l c Py ,P ' làm cho mũi tàu quay ngư c v phía b lái, l c P2’ làm tàu 1 d t ra ngoài vòng quay tr còn Px làm gi m chuy n ng lùi c a tàu. Do i m t c a áp l c P và các l c thu ng không cùng n m trên m t m t ph ng n m ngang, nên khi quay tr , con tàu ngoài vi c chuy n d ch ngang còn b nghiêng và chúi. Qu o chuy n ng c a tàu khi ch y lùi và b lái là m t ư ng cong do tr ng tâm tàu v ch ra. Dòng nư c ch y t lái v mũi v P'1 15 Px α
1.3.4. nh hư ng hình d ng bánh lái n l c bánh lái 1.3.4.1. Bánh lái thư ng: Là lo i bánh lái mà toàn b di n tích c a m t bánh lái ư c t sau tr c cu ng lái (hình 1.5). Khi cho m t bánh lái l ch kh i m t ph ng tr c d c tàu 1 góc , phát sinh ra m t mô-men quay tác d ng lên tr c bánh lái là: Mq = Pxb (1.14) Trong ó: P : L c tác d ng lên m t bánh lái . b : Kho ng cách t i m t l c tác d ng P t i tr c cu ng lái (m). Giá tr b ư c tính như sau: b = (0,2 + 0,3sinα)x l (1.15) l : Chi u r ng c a bánh lái (m) : Góc b lái ( ). Bánh lái thư ng ph i ch u m t mô men xo n r t l n khi làm vi c. Trên các tàu l n hi n nay, bánh lái n ng hàng ch c t n, t c tàu l i l n, do ó ph i t o ra m t l c b lái r t l n. b lái ph i thông qua h th ng i n ho c i n thu l c. P b Bánh lái lo i này có tính ăn Bánh t, nhưư ng ng k nh, do tr c lái ch u mô men xo n l n nên ít Hình 1.5. lái t lái th ng c trang b trên các tàu bi n có t c cao mà ch y u trang b trên các lo i tàu bi n nh , t c ch m và các xà lan, các xu ng. 1.3.4.2. Bánh lái bù tr : Bánh lái bù tr là lo i bánh lái mà m t c a t m lái n m c v hai phía tr c bánh lái. Di n tích phía trư c tr c lái kho ng 15 ÷ 30% di n tích toàn b m t lái (hình 16). Mô men quay (Mq) sinh ra khi bánh lái l ch kh i m t ph ng tr c d c m t góc ư c tính theo công th c: Mq = P1b1 - P2b2 (1.16) Trong ó: P1 và P2 : L c tác d ng lên m t phía trư c và m t phía sau c a bánh lái (Kg) b1 và b2 : Kho ng cách tương ng t i m t các l c P1 và P2 (m) n tr lái. b1 b2 P2 P1 16
V i k t c u như v y, bánh lái bù tr kh c ph c ư c như c i m c a bánh lái thư ng, mô men xo n gây nên tr c lái gi m hơn so v i bánh lái thư ng. Vì khi bánh lái làm vi c thì c m t trư c và m t sau tr c lái u ch u áp l c c a nư c. Bánh lái bù tr có tính ăn lái t t, b lái nh , d i u khi n. Thư ng dùng cho tàu bi n hi n nay. 1.3.4.3. Bánh lái n a bù tr : Bánh lái n a bù tr là lo i bánh lái bù tr như ng ch bù tr m t n a phía dư i (hình 1.7). Do ó, ngoài nh ng ưu i m c a bánh lái bù tr thì bánh lái n a bù tr khi b lái s nh hơn. Tăng l c tác d ng do dòng nư c c a chân v t tác d ng vào m t bánh lái. Bánh lái này thư ng dùng cho tàu có t c l n. 1.3.5. Xác nh góc b lái Trong công th c tính áp l c c a nư c tác d ng vào m t bánh lái, ta th y góc b lái và áp l c nư c không hoàn toàn t l thu n v i nhau, không ph i góc b lái càng tăng thì áp l c P c a nư c tác d ng vào bánh lái càng tăng. Vi c phân tích áp l c P ra hai thành ph n phân l c theo chi u d c và chi u ngang tàu cho th y thành ph n l c theo chi u d c (Px) có xu hư ng làm gi m chuy n ng t i ho c lùi c a tàu. Thành ph n l c theo chi u ngang (Py) có tác d ng tích c c cho vi c quay tr . Trong k thu t i u ng tàu, yêu c u các y u t tác ng ph i làm cho con tàu i u khi n d dàng, t c m b o. Do ó, c n ph i s d ng góc lái h p lý tăng giá tr c a l c ngang Py, ng th i ph i gi m giá tr l c theo chi u d c t i m c th p nh t. xác nh giá tr góc b lái thích h p ta phân tích ba trư ng h p góc b lái, ó là góc b lái Hình 1.7. Bánh lái n a bù tr 15 ; 45 và 75 . Trong c ba trư ng h p gi s các i u ki n tác ng bên ngoài như nhau và t c 0 0 0 tàu không thay i (hình 1.8). Py Py Py =750 = 150 = 450 P Px Px P P Px (a) (b) (c) Hình 1.8. Giá tr góc lái ba trư ng h p: (a) =150; (b) = 450 và (c) = 75 0 Phân tích l c tác d ng lên bánh lái c ba trư ng h p ta th y r ng: góc b lái =15 0 : l c c n chuy n ng t i Px nh , m c nh hư ng t i t c tàu không áng k . Thành ph n l c Py cũng không l n nên tàu quay tr ch m. 17
góc b lái =450 : l c c n chuy n ng t i Px cũng l n, nên nh hư ng t i t c tàu. Nhưng thành ph n l c Py khá l n nên tàu quay tr nhanh. góc b lái =750 : l c c n chuy n ng t i Px l n hơn nhi u, nh hư ng t i t c tàu r t l n. Nhưng thành ph n l c Py không l n nên tàu quay tr cũng không nhanh. Qua phân tích ba góc lái trên, nh n th y góc b lái =450 làm tàu quay tr nhanh nh t, nhưng v n chưa t t vì t c tàu b tác ng nhi u (gi m áng k ). K t h p gi a lý thuy t và th c t , ngư i ta th y r ng góc b lái t t nh t cho các tàu nên t 30 ÷ 400. Các tàu ngày nay thư ng ư c thi t k góc b lái sang hai bên t 0÷ 450. Như ng góc b lái t t nh t nên s d ng t 0 ÷ 350. 1.4.chuy n ng quay tr c a tàu 1.4.1. nh nghĩa và quá trình quay tr c a tàu Khi tàu ang chuy n ng, n u ta b lái v m t bên m n v i m t góc nào ó so v i v trí s không, con tàu s v lên m t quĩ o cong, ó chính là vòng quay tr v i bán kính xác nh. Giá tr bán kính này ph thu c vào t c tàu và góc b lái. nh nghĩa: Vòng quay tr c a tàu là qu o chuy n ng c a tr ng tâm (G) c a tàu khi ta b lái sang m t bên m n v i m t góc lái nh t nh nào ó. Sx =10o =17o5 =35o 35o = 17o5 Sy   o 10 Hình 1.9. Các góc lái khác nhau và quĩ o quay tr tương ng Khi chân v t quay trong nư c sinh ra m t l c y làm tàu chuy n ng. N u b lái cho tàu quay tr thì l c này v n t n t i và giá tr c a nó ư c xác nh theo công th c: N U dcv = (1.17) 9V Trong ó: Udcv : L c y c a chân v t. N : Công su t hi u d ng c a máy. V:T c tàu. Khi b lái sang m t bên thì dòng nư c ch y bao xung quanh v tàu và dòng nư c do chân v t y s tác d ng vào m t bánh lái, gây nên áp l c P làm tàu quay tr và gi m chuy n ng th ng c a tàu. M i góc lái khác nhau thì tr ng tâm tàu v ch nên các qu o khác nhau. Góc lái càng l n qu o v ch ra càng h p. V n t c nh thì ư ng kính vòng quay tr nh nhưng th i gian quay tr tăng (xem hình 1.9). Quá trình quay tr c a tàu: Giai o n 1: Còn g i là giai o n , là th i gian c n thi t b bánh lái t s không (0 0) n góc lái 0 nào ó. T c là t khi b t u b lái cho n khi b lái xong. Trung bình, giai o n này kéo dài t 10 ÷ 15 giây. giai o n này b t u xu t hi n và phát tri n thành ph n thu ng h c tác d ng lên 18