Thiết kế canô kéo dù bay phục vụ du lịch, chương 4 potx

CHƯƠNG 4
YÊU CẦU KỸ THUẬT ĐỐI VỚI CA NÔ
KÉO DÙ BAY VÀ XÂY DỰNG NHIỆM
VỤ THƯ
Theo Quy phạm phân cấp và đóng tàu thủy cao tốc TCVN
6451 – 2004 thì tàu cao tốc được hiểu là tàu có tốc độ lớn nhất
được tính bằng mét/giây (m/s) hoặc hải lý/giờ (kn), bằ
ng hoặc lớn
hơn trị số tính theo công thức sau đây:
V

3,70 )/(
1667.0
sm .
V

7,1922

)(
1667.0
kn .
T
ốc độ lớn nhất của tàu là tốc độ thiết kế mà tàu khi hạ thuỷ
lần đầu có thể đạt được ở công suất liên tục lớn nhất của máy
chính, chạy trên biển lặng, ở trạng thái ứng với đường nước chở
hàng thiết kế cao nhất.
Trong đó:

- Thể tích chiếm nước tương ứng với đường nước
chở hàng thiết kế (m
3

).
Tàu khách cao t
ốc có thể phân thành 3 nhóm chính:
 Nhóm 1: Tàu cao tốc cỡ nhỏ kiểu kết cấu boong hở,
được sử dụng để chuy
ên chở hành khách hoặc các hàng bưu kiện
trên sông có mớn nước cạn. Thiết bị đẩy ở đây thường là chân vịt
hoặc là thiết bị phụt nước. Lượng chiếm nước của nhóm tàu này
thường không vượt quá 3 tấn. Sức chở khách cỡ 12 người. Công
suất động cơ cỡ 107 HP, tốc độ cỡ 32 hl/h. Ngoài ra, trên những
tàu nhỏ hoạt động trên sóng lớn, hồ chứa nước và các vùng biển gần
bờ có thể sử dụng thiết bị đẩy là chân vịt.
 Nhóm 2: Canô. Đây là loại tàu cao tốc chở khách được
sử dụng phổ biến trên các tuyến khác nhau. Lượng chiếm nước của
chúng có thể đạt tới 25 tấn, với sức chở khoảng 100 khách và tốc
độ

22 hl/h.
 Nhóm 3: Canô chạy biển. Đây là loại tàu cao tốc cỡ
lớn nhất. Có lượng chiếm nước 60 – 70 tấn và lớn hơn, công suất
động cơ có thể đạt 825 HP.
2.1. YÊU CẦU KỸ THUẬT ĐỐI VỚI CA NÔ KÉO DÙ BAY.
2.1.1. Yêu c
ầu về tốc độ.
Yêu cầu về tốc độ, đối với ca nô kéo dù bay là vấn đề quan
trọng hàng đầu khi thiết kế đòi hỏi phải đạt được. Đặc điểm hình
h
ọc là một trong các yếu tố làm ảnh hưởng lớn đến tốc độ và tính
năng hàng hải của ca nô, đặc điểm hình học bao gồm các kích
thước chính v

à bản vẽ đường hình (hình dạng hình học). Đối với ca
nô kéo dù bay, tốc độ của ca nô yêu cầu đạt được là rất lớn, khi
kéo dù thì vận tốc của canô yêu cầu đạt được phải rất nhanh từ 0
cho đạt đến vận tốc cực đại để kéo cất chiếc d
ù lên, khi hạ dù canô
chuy
ển nhanh từ vận tốc cực đại về vận tốc nhỏ để đảm bảo chiếc
dù đang ở vị trí góc lệch lớn nhất được rơi xuống như tự do theo
phương thẳng đứng. Do đó, việc nghi
ên cứu xác định hợp lý giữa
máy và đặc điểm h
ình học có vai trò và ý nghĩa quan trọng.
2.1.2. Các yêu cầu đối với kích thước chính của canô kéo dù.
- Với nhiệm vụ của canô thiết kế dùng để kéo dù bay, kiêm
ch
ở khách phục vụ du lịch vì thế phải đảm bảo được diện tích và
kho
ảng không gian cần thiết để bố trí chỗ ngồi của hành khách và
các thành ph
ần tải trọng có mặt trên canô như hành lý và trang
thi
ết bị, các dự trữ khác…
- Các kích thước chính của canô nên có giá trị nhỏ nhất nhằm
đảm bảo được trọng lượng v
à giá thành canô.
- T
ỷ số giữa các kích thước chính nằm trong giới hạn cho phép
nhằm đảm bảo tính năng hàng hải và tốc độ cuả ca nô.
Chiều dài L có ảnh hưởng quyết định đến mọi công việc như bố
trí trên canô và ảnh hưởng tới trọng lượng vỏ được thiết kế. Chiều

dài L lớn thì việc bố trí trang thiết bị trên canô dễ dàng hơn. Tuy
nhiên, sẽ tăng khối lượng vỏ ca nô ảnh hưởng tới tốc độ của canô.
Nếu chiều dài L của canô nhỏ thì sẽ làm cho việc bố trí trên canô
g
ặp khó khăn nhưng đổi lại khối lượng vỏ giảm. Vì vậy, cần phải
lựa chọn chiều dài L của canô một cách hợp lý, phải đảm bảo kết
hợp hài hoà giữa sức chở và tốc độ.
Chiều rộng B của canô có ảnh hưởng quyết định tới tính năng
của canô. Chiều rộng B quá lớn thì làm cho việc cân bằng dễ dàng
hơn, ổn định động khá tốt, tuy nhiên ổn định dọc sẽ giảm. Chiều
rộng B nhỏ đưa đến những điều không tốt cho phương tiện, B quá
nhỏ không đảm bảo ổn định ban đầu như mong đợi, ổn định động
của canô rất kém. Canô với B quá hẹp sẽ làm lực nâng đáy khi
canô chạy không đủ độ lớn và hậu quả là canô không nâng nổi
mình lên mặt nước dù cố chạy nhanh. Canô không nâng nổi mình
không th
ể chuyển sang chế độ lướt. Tuy nhiên, ưu điểm của dạng
này là ổn định dọc khá tốt, tính êm cũng khá tốt. Đồng thời tỷ lệ
L/B có ảnh hưởng lớn đến chọn chiều rộng B. Như vậy, có thể thấy
được rằng chọn chiều rộng
B cho canô là công việc mang tính chất
dung hoà, theo đó B được chọn trên cơ sở thoả m
ãn rất nhiều điều
kiện ngược nhau.
Tỷ lệ B/T theo lý thuyết có ảnh hưởng lớn đến sức cản dư
trong giai đoạn đầu của chuyển động ca nô. Đối với canô cao tốc
thì điều này ảnh hưởng đến thời gian và độ dài quãng đường để ca
nô chuyển sang chế độ lướt. B/T lớn đưa ca nô nhanh chóng
chuyển sang chế độ lướt, mặc dù cấu hình này dẫn đến tình trạng
xấu nếu xét về mặt lắc. Tỷ lệ L/H có ảnh hưởng đến độ bền chung.

Tỷ lệ H/T ảnh hưởng đến tính ổn định và sức cản của canô. Lựa
chọn tỷ số H/T phải đảm bảo đủ mạn khô theo yêu cầu của quy
phạm, phải đủ lực nổi dự trữ do vậy phải cần lựa chọn H/T hợp lý
vì:
Nếu mớn nước T không thay đổi và chiều cao mạn H tăng lên,
trường hợp này thì tính ổn định canô tăng, giảm bớt tình trạng sóng
hắt lên boong, làm tăng chiều cao kiến trúc thượng tầng, lực cản do
gió tác dụng vào ca nô tăng, không có lợi về tốc độ.
Nếu mớn nước T không thay đổi, giảm chiều cao mạn H thì lúc
này tr
ọng tâm canô tương đối thấp, ổn định ban đầu của canô được
tăng lên, lực cản do gió tác dụng v
ào canô giảm, tuy nhiên ổn định
động của canô giảm, sóng hắt l
ên boong.
Khi chi
ều cao H không thay đổi, giảm mớn nước T thì sức cản
của canô giảm, tốc độ canô tăng lên, tuy nhiên tính ổn định cũng
như tính lắc của ca nô sẽ giảm nhanh. Điều n
ày không có lợi.
Khi chiều cao H không thay đổi và tăng mớn nước T, trường
hợp này thì sẽ có lợi về mặt ổn định và tính lắc của canô, nhưng lại
không có lợi cho tốc độ do phần chìm ca nô tăng làm diện tích tiếp
xúc nước của vỏ tăng n
ên lực cản lớn.
Các hệ số hình dáng canô cũng ảnh hưởng đến tính năng của
canô:
H
ệ số diện tích mặt đường nước có quan hệ đến tính ổn định, tốc độ
và tính hàng hải.

Hệ số diện tích mặt đường nước

có ảnh hưởng nhiều đến một
số tính năng của canô. Nếu hệ số

lớn, bán kính ổn định ngang
ban đầu r
0
sẽ lớn, lúc này tính ổn định của canô sẽ tăng lên. Nếu

lớn diện tích mặt đường nước lớn, lúc này mặt boong sẽ được mở
rộng thuận tiện cho việc thao tác và đi lại trên canô.
N
ếu

quá bé, nguy hiểm nhất là tính ổn định của canô giảm,
điều n
ày không cho phép.
H
ệ số thể tích chiếm nước

có ảnh hưởng lớn đối với các tính
năng của canô. Nếu hệ số

lớn thì sức cản tác dụng vào canô sẽ
lớn, công suất có ích của canô bị giảm nhưng bù lại sức chở của
canô lại lớn,

lớn cũng làm giảm bán kính ổn định ngang của
canô, đồng thời l

àm giảm cao độ tâm nổi Z
C0
. Điều này làm cho
chi
ều cao tâm ổn định ban đầu h
0
giảm dẫn đến tính ổn định canô
bị giảm. Ngược lại nếu hệ số

nhỏ, lúc này tính ổn định của canô
được tăng lên, đồng
thời sức cản giảm nên tốc độ canô được cải
thiện, đáp ứng được yêu cầu thiết kế.
Như vậy trong quá tr
ình thiết kế canô thì ta cần phải chọn các
kích thước chính, tỷ số giữa các kích thước chính v
à các hệ số hình
dáng c
ủa canô một cách hợp lý sao phải đảm bảo các yêu cầu về kỹ
thuật đối với canô. Trong phạm vi đề tài thì các kích thước chính,
các hệ số hình dáng của canô sẽ được lựa chọn trên cơ sở sử lý số
liệu thống kê các canô mẫu đang hoạt động có hiệu quả, đồng thời
phân tích các ưu nhược điểm của canô mẫu.