Thiết kế canô kéo dù bay phục vụ du lịch, chương 14 pdf

Chương 14:
KIỂM TRA ỔN ĐỊNH
3.7.1. Tiêu chuẩn ổn định và vai trò của nó trong thiết kế:
* Khái niệm về tiêu chuẩn ổn định.
Tiêu chuẩn ổn định là những chỉ tiêu, những định mức để
đảm bảo cho canô có được độ ổn định cần thiết, đồng thời t
iêu
chu
ẩn ổn định còn là căn cứ để xác định và đánh giá tình trạng của
canô.
Tiêu chu
ẩn ổn định được đưa ra để đảm bảo độ ổn định cho
canô và cần phải đảm bảo mức độ ổn định tối ưu. Vì nếu dư ổn
định hoặc thiếu ổn định đều ảnh hưởng đến các tính năng h
àng hải
khác của canô.
* Tiêu chuẩn ổn định cho canô thiết kế.
Canô được thiết kế là canô cao tốc kéo dù kiêm chở khách
nên cần phải được kiểm tra ổn định theo tiêu chuẩn ổn định cho
canô cao tốc trong các trường hợp tải trọng cho phép đối với canô
chở khách. Tiêu chuẩn ổn định cho canô thiết kế là: Tiêu chuẩn ổn
định cho t
àu cao tốc (điều 1.3.3, chương 1, phần 6 Quy phạm phân
cấp và đóng tàu thủy cao tốc TCVN 6451 -2004).
3.7.2. Tính toán ổn định cho canô thiết kế:
Canô thiết kế được kiểm tra ổn định theo yêu cầu Quy phạm
phân cấp và đóng tàu thuỷ cao tốc TCVN 6451 – 2004 và TCVN
5801-
2003 đối với canô chở khách thì cần kiểm tra ổn định ở 4
trường hợp tải trọng:
Trường hợp 1: Tàu đủ khách, với 100% dự trữ.

Trường hợp 2: Tàu đủ khách, với 10% dự trữ.
Trường hợp 3: T
àu không khách, với 100% dự trữ.
Trường hợp 4: T
àu không khách, với 10% dự trữ.
Ngoài 4 trường hợp tải trọng tr
ên thì đối với canô kéo dù
kiêm ch
ở khách cao tốc, ta cần phải kiểm tra ổn định cho canô thiết
kế trong trường hợp canô kéo dù.
1.Trường hợp I: Tàu đủ khách và 100% dự trữ.
TRỤC X TRỤC Z
TT
Các thành ph
ần
tải trọng
P(tấn)
X(m) Mx(T.m) Z(m) Mz(T.m)
1 Canô không 1.05 -0.85 -0.8925 0.45 0.4725
2 Nhiên liệu 0.1 -0.65 -0.065 0.35 0.035
3 Thuyền viên 0.15 0.5 0.075 1.65 0.2475
4
Hành khách
+Hành lý
0.45 -1.8 -0.81 1.6 0.72
5 Tổng cộng 1.75 Xg = -0.96714
Zg =
0.842857143
2.Trường hợp II: Tàu đủ khách và 10% dự trữ.
TRỤC X TRỤC Z

TT
Các thành ph
ần
tải trọng
P(tấn)
X(m) Mx(T.m) Z(m) Mz(T.m)
1 Canô không 1.05 -0.85 -0.8925 0.45 0.4725
2 Nhiên liệu 0.01 -0.65 -0.0065 0.35 0.0035
3 Thuyền viên 0.15 0.5 0.075 1.65 0.2475
4
Hành khách
+Hành lý
0.45 -1.8 -0.81 1.6 0.72
5 Tổng cộng 1.66 Xg = -0.98434
Zg =
0.869578313
3.Trường hợp III: Tàu không khách và 100% dự trữ.
TRỤC X TRỤC Z
TT
Các thành ph
ần
tải trọng
P(tấn)
X(m) Mx(T.m) Z(m) Mz(T.m)
1 Canô không 1.05 -0.85 -0.8925 0.45 0.4725
2 Nhiên liệu 0.1 -0.65 -0.065 0.35 0.035
3 Thuyền viên 0.15 0.5 0.075 1.65 0.2475
4
Hành khách
+Hành lý

0 -1.8 0 1.6 0
5 Tổng cộng 1.3 Xg = -0.678846
Zg =
0.580769231
4.Trường hợpIV: Tàu không khách và 10% dự trữ.
TRỤC X TRỤC Z
TT
Các thành ph
ần
tải trọng
P(tấn)
X(m) Mx(T.m) Z(m) Mz(T.m)
1 Canô không 1.05 -0.85 -0.8925 0.45 0.4725
2 Nhiên liệu 0.01 -0.65 -0.0065 0.35 0.0035
3 Thuyền viên 0.15 0.5 0.075 1.65 0.2475
4
Hành khách
+Hành lý
0 -1.8 0 1.6 0
5 Tổng cộng 1.21 Xg = -0.680992
Zg =
0.597933884
Bảng 3.7:Tính ổn định ban đầu
Các trường hợp tải
trọng
T
T
Đại lượng Ký hiệu
Đơ
n vị

1 2 3 4
1
Lượng chiếm nước D T 1.75
1.6
6
1.3 1.21
2
Th
ể tích chiếm
nước
V m
3
1.70
8
1.6
2
1.26
9
1.18
1
3
Chi
ều chìm trung
bình
T
TB
m
0.30
9
0.3 0.26 0.25

4 Hoành độ trọng tâm X
g
m
-
0.96
-
0.9
8
-
0.67
-
0.68
5 Hoành độ tâm nổi X
c
m -0.7
-
0.7
6
-
0.62
-
0.65
6 Hiệu hai toạ độ X
g
- X
c
m
-
0.26
-

0.2
2
-
0.05
-
0.03
7 Cao độ trọng tâm Z
g
m 0.84
0.8
6
0.58
0.59
8
Bán kính
ổn định
dọc
R
m 3.7 4 5.2 5.6
9
Cao độ tâm nổi Z
c
0.22
0.2
2
0.22
0.21
10
Chiều cao ổn định
tâm dọc

H
0
= R+Zc-Zg
m 3.08
3.3
5
4.84
5.22
11 Chiều dài canô L
m 4.9 4.8 3.9 3.8
12
Nghiêng dọc
T

= (X
g
-
X
c
).L/H
0
m
-
0.42
-
0.3
1
-
0.04
-

0.02
13
Hoành độ trọng tâm
MĐN
X
f
m
-
0.86
-
0.9
2
-
1.25
-
1.35
14 Nghiêng dọc mũi
m
T =(L/2-
X
f
)
T

/L
m
-
0.28
-
0.2

1
-
0.03
-
0.02
15 Nghiêng dọc lái
l
T =(L/2+
X
f
)
T

/L
-
0.13
-
0.0
1
-
0.03
-
0.04
16 Chiều chìm mũi T
m
= d+
T

m
0.22

3
0.2
9
0.47 0.48
17 Chiều chìm đuôi T
đ
= d-
T

m
0.64
7
0.5
2
0.50
3
0.50
2
18
Bán kính ổn định
ngang
r
m 1.46
1.5
1
1.66
1.71
19
Chiều cao tâm ổn
định

h
0
= r+Zc-Zg
m 0.84
0.8
6
1.3 1.33

Nhận xét: h
0
> 0,35 (m) trong cả 4 trường hợp chứng tỏ canô đủ
ổn định ban đầu
Kết luận:Canô đủ ổn định ban đầu.
3.7.3. Tính tay đòn ổn định cho các trường hợp:
Tay đòn ổn định tĩnh được tính theo công thức gần đúng của
Blagôvesenxki:
l

= (Z
C90
–Z
C0
)f
1
() + y
C90
f
2
() + r
0

f
3
() – (Z
g
-Z
C0
)Sin.
Trong đó:
+ Z
C0
– Cao độ tâm nổi của canô tại góc nghiêng  = 0
0
.
+ r
0
- Bán kính ổn định của canô tại góc nghiêng  = 0
0
.
+ Z
C0
và r
0
được tính theo công thức Ơle:
Z
C0
= xT



.

r
0
=
T
B
x
22
12


.
+ Xác định tọa độ tâm nổi của canô khi đã nghiêng  =
90
0
theo công thức của Pozdyunin:
y
C90
=







H
TB
95,01
2
.

Z
C90
=







H
T
H
15,1164,0
.
+ r
90
: Bán kính ổn định của canô tại góc nghiêng  = 90
0
được tính theo công thức của Pazdianhom:
r
90
=
0
3
90
90
)(
r
y

ZZ
C
CoC







.
f
i
(): là hàm phụ thuộc vào góc nghiêng của canô. Giá trị hàm tra
theo bảng 3.8
Bảng 3.8: Bảng giá trị của hàm f
i
()
f
i
(
)
()độ
f
1
() f
2
() f
3
() sin()

10 -0.0051 0.0156 0.1632 0.1736
20 -0.0376 0.1164 0.2632 0.3420
30 -0.1070 0.3480 0.2590 0.5000
40 -0.1952 0.6912 0.1468 0.6428
50 -0.2541 1.0554 -0.0353 0.7660
60 -0.2165 1.2900 -0.2165 0.8660
70 -0.0161 1.1688 -0.6130 0.9397
80 0.3899 0.8478 -0.2529 0.9848
90 1.0000 0.0000 0.0000 1.0000
V
ới lượng chiếm nước của canô, dựa trên đồ thị tĩnh thủy lực
ta tìm được các thông số cơ bản của canô thiết kế và từ đó tính
được các thông số h
ình học của tàu như trong bảng 3.9 sau:
Bảng 3.9 : Bảng các thông số hình học của canô
Các trường hợp tải trọng
TT Các thông số
1 2 3 4
1
H
ệ số 
0.785 0.78 0.775 0.767
2
H
ệ số 
0,309 0,3 0,26 0,25
3 M
ớn nước T 0.4 0.37 0.38 0.39
4
Hoành độ trọng tâm

X
G
-0.96 -0.98 -0.67 -0.68
5
Hoành độ tâm nổi X
C
-0.7 -0.76 -1.1 -1.21
6
Cao độ tâm nổi Z
C
0.22 0.22 0.22 0.21
7 r
90
-0.0017 -0.0010 -0.0006 -0.0004
8 z
c0
1.5470 1.5681 1.5901 1.6117
9 r
0
1.320 1.460 1.560 1.690
10 y
c90
0.6054 0.7253 0.8908 1.1061
11 z
c90
1.4809 1.5043 1.5288 1.5527
12 z
c90 –
z
c0

-0.0662 -0.0638 -0.0614 -0.0590
13 z
g –
z
c0
0.0430 0.0819 -0.0501 -0.4507
Tay đòn ổn định động được tính toán theo công thức sau:
l
đ
=


d
ddCCdC
CosaCosZZSinydl



0
0
)1()(
Áp dụng công thức tính toán trên cho từng trường hợp tải
trọng theo yêu cầu của quy phạm đã nêu, kết quả tính được cho ở
các bảng: 3.10; 3.11; 3.12; 3.13
Bảng 3.10: Trường hợp 1

(Z
C90
-Z
C0

)*
f
1
()
Y
C90
*f
2
()
r
0
*f
3
(
)
(Z
g
-Z
C0
)*
Sin()
L

=[2]+[3]
+[4]
-[5]
[6]
l
d
=1/2


[7]
[
1
]
[2] [3] [4] [5] [6] [7] [8]
1
0
0.0117 0.0006
0.31
71
0.0075 0.3220
0.32
20
0.0281
2
0
0.0872 0.0041
0.49
61
0.0147 0.5727
0.89
47
0.0781
3
0
0.2585 0.0117
0.45
04
0.0215 0.6991

1.59
38
0.1391
4
0
0.4422 0.0209
0.18
48
0.0276 0.6202
2.21
40
0.1933
5
0
0.7367 0.0257
-
0.19
17
0.0329 0.5377
2.75
17
0.2402
6
0
0.8376 0.0185
-
0.49
24
0.0372 0.3265
3.07

82
0.2687
7
0
0.6986
-
0.0059
-
0.52
96
0.0404 0.1228
3.20
10
0.2795
8
0
0.3283
-
0.0427
-
0.25
73
0.0423 -0.0139
3.18
71
0.2782
9
0
0.0000
-

0.0662
0.00
00
0.0430 -0.1092
3.07
79
0.2687
57,3°
10°
L
chp
ld
l
0

l
(m)
l
d
0,8
0,6
0,4
0,2
80°
60°
40°
20°
0
Hình 3.8: Đồ thị ổn định trường hợp 1
Bảng3.11: Trường hợp 2


(Z
C90
-
Z
C0
)*
f
1
()
Y
C90
*f
2
() r
0
*f
3
()
(Z
g
-
Z
C0
)*
Sin(
)
L

=[2]+[3]+[4]

-[5]
[6] l
d
=1/2[7]
[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8]
10
0.0141 0.0005 0.3526 0.0142 0.3530 0.3530 0.0308
20
0.1045 0.0040 0.5515 0.0280 0.6320 0.9850 0.0860
30
0.3097 0.0113 0.5007 0.0410 0.7807 1.7657 0.1541
40
0.5298 0.0201 0.2055 0.0526 0.7027 2.4684 0.2155
50
0.8825 0.0248 -0.2131 0.0627 0.6314 3.0998 0.2706
60
1.0035 0.0178 -0.5474 0.0709 0.4030 3.5027 0.3058
70
0.8369 -0.0057 -0.5888 0.0770 0.1656 3.6683 0.3202
80
0.3933 -0.0412 -0.2861 0.0807 -0.0145 3.6538 0.3190
90
0.0000 -0.0638 0.0000 0.0819 -0.1457 3.5081 0.3063
L
chp
57,3°
10°
0
20°
40°

60°
80°
0,2
0,4
0,6
0,8
ld
(m)
l


0
l
ld
Hình 3.9: Đồ thị ổn định trường hợp 2
Bảng 3.12:Trường hợp 3

(Z
C90
-
Z
C0
)*
f
1
()
Y
C90
*f
2

() r
0
*f
3
()
(Z
g
-
Z
C0
)*
Sin(
)
L

=[2]+[3]+[4]
-[5]
[6] l
d
=1/2
[7]
[1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8]
10
0.0173 0.0005 0.3810 -0.0087 0.4075 0.4075 0.0356
20
0.1284 0.0038 0.5961 -0.0171 0.7454 1.1529 0.1007
30
0.3804 0.0109 0.5412 -0.0251 0.9575 2.1104 0.1842
40
0.6506 0.0194 0.2221 -0.0322 0.9243 3.0346 0.2649

50
1.0839 0.0238 -0.2303 -0.0384 0.9158 3.9504 0.3449
60
1.2324 0.0171 -0.5916 -0.0434 0.7014 4.6518 0.4061
70
1.0279 -0.0054 -0.6363 -0.0471 0.4332 5.0850 0.4439
80
0.4831 -0.0396 -0.3092 -0.0493 0.1836 5.2687 0.4600
90
0.0000 -0.0614 0.0000 -0.0501 -0.0113 5.2574 0.4590
L
chp
57,3°
19°
ld
l
0

l
(m)
l
d
1,6
1,2
0,8
0,4
80°
60°
40°
20°

0
Hình 3.10: Đồ thị ổn định trường hợp 3
Bảng 3.13 :Trường hợp 4

(Z
C90
-
Z
C0
)
*
f
1
()
Y
C90
*f
2
(
)
r
0
*f
3
(
)
(Z
g
-
Z

C0
)*
Sin(
)
L

=[2]+[3]
+[4]
-[5]
[6]
l
d
=1/2
[7]
[1
]
[2] [3] [4] [5] [6] [7] [8]
1
0
0.02
15
0.0005
0.410
0
-
0.078
2
0.5102
0.51
02

0.0445
2
0
0.15
94
0.0037
0.641
4
-
0.154
1
0.9586
1.46
88
0.1282
3
0
0.47
23
0.0104
0.582
3
-
0.225
4
1.2904
2.75
92
0.2409
4

0
0.80
79
0.0186
0.239
0
-
0.289
7
1.3552
4.11
43
0.3592
5
0
1.34
59
0.0229
-
0.247
8
-
0.345
2
1.4662
5.58
05
0.4872
6
0

1.53
03
0.0165
-
0.636
5
-
0.390
3
1.3005
6.88
11
0.6007
7
0
1.27
63
-0.0052
-
0.684
7
-
0.423
5
1.0099
7.89
10
0.6889
8
0

0.59
98
-0.0381
-
0.332
7
-
0.443
8
0.6729
8.56
39
0.7476
9
0
0.00
00
-0.0590
0.000
0
-
0.450
7
0.3917
8.95
56
0.7818
L
chp
57,3°

21°
1,6
1,2
0,8
0,4
l
d
l
0

l
(m)
l
d
80°
60°
40°
20°
0
Hình 3.11: Đồ thị ổn định trường hợp 4