Phần thiết kế tuyến hình tàu

PHAÀN THIEÁT KEÁ TUYEÁN HÌNH TAØU<br /> Coù hai phöông phaùp xaây döïng tuyeán hình taøu laø xaây döïng tuyeán hình theo taøu maãu vaø töï xaây<br /> döïng. Thoâng thöôøng khi xaây döïng tuyeán hình taøu ngöôøi ta thöôøng döïa vaøo nhöõng tuyeán hình ñaõ<br /> coù saún vaø söõa chöõa cho hôïp lyù vôùi nhöõng thoâng soá cuûa taøu ñang thieát keá.<br /> 1. Thieát keá tuyeán hình taøu theo taøu maãu.<br /> Trong quaù trình thieát keá, ngöôøi thieát keá thöôøng choïn caùc tuyeán hình taøu ñaõ ñöôïc kieåm nghieäm<br /> trong thöïc teá nhöng thöôøng taøu maãu raát ít khi phuø hôïp vôùi taøu ta thieát keá do ñoù caàn hieäu chænh.<br /> Coù caùc phöông phaùp hieäu chænh sau vaø tuyø theo thoâng soá caàn hieäu chænh maø löïa choïn phöông<br /> phaùp hieäu chænh cho phuø hôïp.<br /> 1.1 Caùc heä soá vaø vò trí taâm noåi höôùng doïc gioáng nhau nhöng kích thöôùc chuû yeáu coù khaùc<br /> nhau.<br /> Thay ñoåi chieàu daøi L: Chæ caàn thay ñoåi khoaûng caùch caùc söôøn lyù thuyeát theo chieàu daøi thaân<br /> taøu, chia chieàu daøi thaân taøu môùi thaønh caùc khoaûng söôøn lyù thuyeát baèng nhau. Giöõ nguyeân maët caét<br /> ngang vaø dòch chuyeån ñeán vò trí töông öùng môùi ta seõ ñöôïc hình daùng cuûa taøu môùi.<br /> Thay ñoåi chieàu roäng B: Ñem nöûa chieàu roäng cuûa caùc ñöôøng nöôùc treân maët caét ngang nhaân vôùi<br /> heä soá k vôùi k=B’/B ( B’,B laø chieàu roäng taøu môùi vaø chieàu roäng taøu maãu).<br /> Thay ñoåi chieàu chìm T: Ta chæ caàn chia soá ñöôøng nöôùc cuûa taøu môùi nhö soá ñöôøng nöôùc cuûa<br /> taøu maãu sau ñaáy dòch chuyeån töông öùng nöûa chieàu roäng cuûa ñöôøng nöôùc leân maët caét ngang môùi.<br /> 1.2 Thay ñoåi heä soá beùo, caùc tyû soá kích thöôùc khaùc khoâng thay ñoåi<br /> Trong tröôøng hôïp naày ta caàn thay ñoåi ñöôøng cong dieän tích maët caét ngang ñeå cho heä soá beùo δ<br /> vaø heä soá laêng truï ϕ phuø hôïp vôùi yeâu caàu. Sau ñoù dòch chuyeån maët caét ngang cuûa taøu maãu coù cuøng<br /> dieän tích maët caét ngang leân caùc vò trí töông öùng ta seõ ñöôïc maët caét ngang cuûa taøu môùi<br /> 1.3 Thay ñoåi vò trí taâm noåi<br /> Neáu vò trí taâm noåi höôùng doïc cuûa taøu môùi khoâng truøng vôùi vò trí taâm noåi höôùng doïc cuûa taøu<br /> maãu thì ta dòch chuyeån ñöôøng cong dieän tích maët caét ngang cuûa taøu maãu ñeå hai taâm noåi truøng<br /> nhau. Sau khi dòch chuyeån ta ñöôïc moät ñuôøng cong dieän tích môùi.<br /> <br /> 1<br /> <br /> 2. Phöông phaùp töï xaây döïng tuyeán hình<br /> Töï xaây döïng tuyeán hình treân cô sôû tham khaûo caùc tuyeán hình maãu, khoâng theå thay ñoåi, hoaùn<br /> caûi tuyeán hình taøu maãu thaønh tuyeán hình cuûa taøu ta thieát keá. Trong quaù trình töï thieát keá tuyeán<br /> hình ta phaûi tham khaûo ñöôøng hình daùng cuõng nhö caùc heä soá cuûa taøu maãu vaø caùc seri taøu trong<br /> caùc taøi lieäu ñeå ñöôïc tuyeán hình hôïp lyù nhaát. Phöông phaùp töï xaây döïng tuyeán hình ñöôïc thöïc hieän<br /> theo caùc böôùc sau:<br /> 2.1 Xaùc ñònh caùc heä soá cô baûn cuûa taøu.<br /> 2.1.1 Xaùc ñònh heä soá beùo söôøn giöõa.<br /> S⊗<br /> vôùi S¤ laø dieän tích maët caét ngang lôùn<br /> BT<br /> nhaát cuûa taøu. ÔÛ ña soá caùc taøu thì maët caét ngang lôùn nhaát truøng vôùi söôøn giöõa taøu, ôû caùc taøu coù toác<br /> ñoä cao thì maët caét ngang lôùn nhaát thöôøng naèm veà phía sau taøu, khi ñoù heä soá beùo söôøn giöõa ñöôïc<br /> tính theo maët caét ngang lôùn nhaát.<br /> Khi thieát keá thoâng thöôøng ngöôøi ta choïn heä soá dieän tích maët caét ngang theotaøu maãu,<br /> nhöng trong tröôøng hôïp khoâng coù taøu maãu ta choïn heä soá β theo caùc coâng thöùc hoaëc theo caùc soá<br /> lieäu ñaõ thoáng keâ. Neáu keát quaû tính toaùn ôû caùc böôùc sau khoâng ñöôïc hôïp lyù chuùng ta phaûi ñieàu<br /> chænh laïi caùc heä soá ñeå coù ñöôïc keát quûa hôïp lyù nhaát.<br /> Heä soá β ñöôïc laáy nhö sau:<br /> - Taøu chaïy nhanh Fr ≥ 0.28:<br /> β = 1.62δ ± 0.15<br /> - Taøu chaïy chaäm Fr < 0.28<br /> β = 1.014δ1/12 ± 0.004<br /> <br /> Heä soá beùo söôøn giöõa ñöôïc tính nhö sau: β =<br /> <br /> 2.1.2 Xaùc ñònh heä soá beùo doïc ϕ<br /> Sau khi ñaõ xaùc ñònh ñöôïc heä soá beùo theå tích vaø heä soá beùo söôøn giöõa ta tính ñöôïc heä soá beùo<br /> doïc ϕ = δ/β. Tuy nhieân trong nhieàu tröôøng hôïp ta phaûi xaùc ñònh heä soá beùo doïc tröôùc khi xaùc ñònh<br /> heä soá beùo söôøn giöõa, trong tröôøng hôïp naày ta xaùc ñònh ϕ theo caùc coâng thöùc thoáng keâ.<br /> Khi Fr < 0.24 : ϕ = 1.015 – 1.46Fr<br /> 0.325<br /> Fr = 0.24 ÷ 0.3 ϕ =<br /> Fr 0.5<br /> Hoaëc:<br /> Ñoái vôùi caùc taøu chaïy chaäm ϕ = 0.903δ + 0.082<br /> Ñoái vôùi caùc taøu chaïy nhanh ϕ = 0.62 ± 0.07<br /> 2.1.3 Xaùc ñònh heä soá dieän tích maët ñöôøng nöôùc.<br /> Heä soá dieän tích maët ñöôøng nöôùc (α) aûnh höôûng ñeán tính oån ñònh, tính haøng haûi vaø toác ñoä cuûa taøu<br /> do ñoù khi xaùc ñònh heä soá dieän tích maët ñöôøng nöôùc caàn phaûi tham khaûo töø caùc taøu maãu. Trong<br /> tröôøng hôïp khoâng coù taøu maãu ta coù theå tính α töø caùc coâng thöùc thoáng keâ sau:<br /> - Coâng thöùc Nogid: Khi ϕ = 0.55 ÷ 0.8 ta coù theå söû duïng coâng thöùc:α = 0.86ϕ + 0.18<br /> - Coâng thöùc Linhlad: α = 0.98σ1/2 ± 0.06<br /> <br /> 2<br /> <br /> 2.2 Xaây döïng ñöôøng cong dieän tích maët caét ngang:<br /> Caên cöù vaøo ñöôøng cong dieän tích maët caét ngang cuûa taøu maãu hoaëc coù theå söû duïng caùc taøi<br /> lieäu taøu maãu tieâu chuaån cuûa Taylor, Hogg hay beå thöû moâ hình cuûa Wageningen ñeå thay ñoåi hình<br /> daùng cho phuø hôïp.<br /> Ñöôøng cong dieän tích tìm ñöôïc phaûi phuø hôïp veà löôïng chieám nöôùc vaø vò trí taâm noåi höôùng<br /> doïc. Töø ñöôøng cong dieän tích naày ta tìm ñöôïc dieän tích maët caét ngang taïi töøng söôøn cuûa taøu môùi.<br /> Phöông phaùp veõ ñöôøng cong dieän tích maët caét ngang nhö sau:<br /> 1. Veõ hình thang cô sôû coù dieän tích baèng löôïng chieám nöôùc cuûa taøu.<br /> <br /> Fn<br /> <br /> a<br /> <br /> S=D<br /> <br /> a<br /> <br /> So<br /> <br /> XF<br /> <br /> Sn<br /> Dieän tích söôøn tröôùc khi dòch chuyeån troïng taâm<br /> Dieän tích söôøn sau khi dòch chuyeån troïng taâm<br /> <br /> Hình1: Hình thang cô sôû<br /> - Dieän tích maët caét ngang giöõa taøu laø<br /> FΘ=B.T.β<br /> Trong ñoù:<br /> B: Chieàu roäng taøu<br /> T: Môùn nöôùc taøu<br /> β: Heä soá dieän tích maët caét ngang<br /> - Ñaùy nhoû cuûa hình thang cô sôû coù giaù trò baèng:<br /> 2D<br /> a=<br /> − L Trong ñoù D, L laø löôïng chieám nöôùc vaø chieàu daøi taøu.<br /> FΘ<br /> - Dòch chuyeån troïng taâm theo caùc giaù trò sau:<br /> F<br /> 4ϕ − 1<br /> S0 = Θ −<br /> 3<br /> 2ϕ<br /> XF = -1%L<br /> 2. Töø hình thang cô sôû ñaõ dòch chuyeån troïng taâm veõ ñöôøng cong coù dieän tích baèng dieän tích hình<br /> thang cô sôû. Ñoù chính laø ñöôøng cong dieän tích maët caét ngang cuûa taøu ñang thieát keá.<br /> <br /> 3<br /> <br /> Sn<br /> Hình 2: Ñöôøng cong dieän tích maët caét ngang.<br /> - Töø ñöôøng cong dieän tích maët caét ngang ta coù theå xaùc ñònh dieän tích maët caét ngang taïi söôøn baát<br /> kyø.<br /> 2.3 Hình daùng ñöôøng bao maët caïnh<br /> 2.3.1 Hình daùng muõi taøu<br /> Tuyø töøng loaïi taøu vaø vôùi caùc tính naêng haøng haûi cuï theå cuõng nhö vuøng hoaït ñoäng cuûa taøu<br /> maø ta löïa choïn hình daùng muõi taøu cho hôïp lyù.<br /> Coù nhieàu loaïi muõi taøu, moãi loaïi thích hôïp cho töøng loaïi taøu vaø töøng vuøng hoaït ñoäng cuï<br /> theå nhö:<br /> + Maët caét ngang muõi taøu theo ñöôøng nöôùc coù daïng hình chöõ V: Phuø hôïp cho caùc<br /> taøu lôùn, chieán haïm, taøu saân bay… hoaït ñoäng treân nhöõng vuøng bieån coù soùng lôùn.<br /> + Maët caét ngang muõi taøu coù daïng chöõ U: Thích hôïp cho caùc loaïi taøu coù toác ñoä cao.<br /> + Muõi taøu daïng quaû leâ: Duøng cho taøu haøng coù troïng taûi lôùn<br /> <br /> Be gioù muõi<br /> M.B.C<br /> B.G<br /> <br /> Hình 3: Hình daùng muõi taøu<br /> 2.3.2<br /> <br /> Hình daùng ñuoâi taøu<br /> Ñuoâi taøu cuõng coù nhieàu daïng nhö ñuoâi baàu duïc, ñuoâi tuaàn döông haïm… Ñoái vôùi moãi<br /> loaïi taøu ta choïn hình daùng ñuoâi cho thích hôïp ñeå naâng cao ñöôïc tính naêng haøng haûi, ñaûm baûo<br /> nöôùc chaûy toát vaøo chaân vòt, laép maùy deã daøng, thi coâng voû ñöôïc thuaän tieän vaø phuø hôïp vôùi<br /> ñieàu kieän söû duïng cuûa taøu<br /> <br /> 4<br /> <br /> Be gioù laùi<br /> M.B.C<br /> B.G<br /> <br /> Hình 4: Hình daùng ñuoâi taøu<br /> 2.3.3 Ñöôøng cong meùp boong (hình 5)<br /> - Ñöôøng cong ngang boong laø moät ñöôøng parabon, goác naèm ôû giöõa taøu.<br /> - Ñoä cong meùp boong muõi, meùp boong laùi vaø ñoä cong ngang boong theo qui ñònh trong qui<br /> phaïm ñoùng vaø phaân caáp taøu soâng.<br /> - Ñoái vôùi taøu hoaït ñoäng treân tuyeán ñöôøng soâng, khoâng coù soùng lôùn va ñaäp vaø do yeâu caàu<br /> khi thao taùc treân boong cuõng nhö taàm nhìn khi laùi do ñoù ñoä cong doïc töông ñoái thaáp so vôùi<br /> taøu bieån. Ñoä cong boong doïc phía muõi ñöôïc laáy baèng 0.015 chieàu daøi taøu, ñoä cong boong<br /> doïc phía laùi ñöôïc laáy baèng 0.004 chieàu daøi taøu. Ñoä cong boong ngang ñöôïc laáy baèng 0.01<br /> chieàu roäng taøu. Cuï theå nhö sau:<br /> - Ñoä cong boong doïc phía muõi : 0.015xL<br /> - Ñoä cong boong doïc phía laùi : 0.004xL<br /> - Ñoä cong boong ngang<br /> : 0.01xB<br /> 2.4 Ñöôøng nöôùc thieát keá<br /> - Phöông phaùp thieát keá ñöôøng nöôùc ñaày taûi töông töï nhö phöông phaùp xaùc ñònh ñöôøng<br /> cong dieän tích maët caét ngang. Dieän tích hình thang cô sôû baèng dieän tích maët ñöôøng nöôùc vôùi<br /> dieän tích maët ñöôøng nöôùc ñöôïc tính nhö sau:<br /> FÑN = BTα<br /> Trong ñoù:<br /> B: Chieàu roäng ñöôøng nöôùc<br /> T: Môùn nöôùc taøu<br /> α: Heä soá beùo ñöôøng nöôùc<br /> -<br /> <br /> -<br /> <br /> Hình daùng ñöôøng nöôùc thieát keá phuï thuoäc vaøo heä soá Froude cuûa taøu.<br /> Fr = 0.13÷0.16<br /> Ñöôøng nöôùc loài<br /> Fr = 0.16÷0.19<br /> Ñöôøng nöôùc thaúng<br /> Fr = 0.2÷0.225<br /> Ñöôøng nöôùc hôi loõm<br /> Fr = 0.225÷0.315<br /> Ñöôøng nöôùc loõm oân hoøa<br /> Fr >0.315<br /> Ñöôøng nöôùc loõm<br /> Goùc vaøo nöôùc α = 120 ÷ 360 , hai ñaàu ñöôøng nöôùc coù daïng cung troøn, ñoä cong cung troøn<br /> khôùp theo höôùng ñöôøng nöôùc.<br /> <br /> 5<br /> <br />