Lập chương trình tính toán thủy động học bánh lái, chương 4 ppsx

chương 4:
Những yếu tố cần xét đến khi tính
toán thuỷ động thiết bị lái
1. Chế độ tính toán.
Mục đích của việc tính toán thuỷ động thiết bị lái là xác định
các trị số của lực thuỷ động R và mômen thuỷ động M
tđ
để chọn
máy lái, tính toán kích thước v
à kiểm tra độ bền thiết bị lái.
Khi góc lái quay góc , tàu bắt đầu chuyển động trên đường
quay vòng với góc lệch hướng , góc tấn hình học của bánh lái là:
’ =  
Góc tấn thực của bánh lái khi dòng chảy tới bánh lái bị lệch
hướng làm thay đổi góc tấn h
ình học do ảnh hưởng của vỏ tàu và
c
ủa chân vịt là:
 =   * 
với  là hệ số kể đến ảnh hưởng của vỏ tàu và chân vịt.
Thực nghiệm cho thấy khi tính toán ta cũng chỉ sử dụng với góc
tấn tới hạn là


 35  40
0
Tải trọng thuỷ động cực đại cũng chỉ có thể đạt được trong giai
đoạn quay v
òng quá độ, khi góc lệch hướng  còn nhỏ và vận tốc
chuyển động của tàu chưa giảm nhiều. Vì vậy trong tính toán có
thể xem vận tốc trọng tâm tàu và vận tốc của bánh lái khi tàu chạy

trên đường quay v
òng quá độ bằng vận tốc của tàu khi chạy thẳng.
2. Các phương pháp tính toán.
Khối lượng công việc khi tính toán thiết bị lái phụ thuộc vào
cách xác định các đặc tính thuỷ động C
L
, C
D
, C
M
(hoặc C
N
, C
P
,
C
M
). Có 4 cách xác định đặc tính thuỷ động học bánh lái như sau:
Cách 1: Thử mô hình trong bể thử:
Mô hình được kéo chuyển động trong bể thử với vận tốc v
m
v
m
= v*
L
Lm
(2-3)
Chân v
ịt của mô hình quay với số vòng quay n
m

, v/ph
n
m
= n
cv
*
Lm
L
(2-4)
Trong đó:
v: là vận tốc chuyển động của tàu, m/s
n
cv
: là số vòng quay chân vịt, v/ph
L, L
m
: là chiều dài tàu và chiều dài mô hình, m
Các điều kiện trên nhằm đảm bảo điều kiện đồng dạng giữa mô
hình và tàu. Tuy nhiên, trong thực tế thường không thể đảm bảo
đúng cả hai điều kiện đó nên việc áp dụng kết quả thử vào tàu thực
cũng có những sai số nhất định.
Các tải trọng thuỷ động của bánh lái tàu được tính theo công
thức:
N = C
N
* S
v
*
2
*

2

(kG) (2-5)
M
tđ
= C
M
* bS
v
**
2
*
2

(kG.m) (2-6)
Cách 2. Thử hệ bánh lái – chân vịt cô lập.
Có thể thử riêng hệ bánh lái – chân vịt trong dòng chất lỏng vô
hạn ở bể thử hoặc trong dòng khí ở ống khí động. Khi tính toán cần
chú ý đến ảnh hưởng của vỏ t
àu bằng hệ số k
v
:
N = C
N
* k
v
* S
v
*
2

*
2

(kG) (2-7)
Cách 3. Sử dụng kết quả thử các bánh lái cô lập.
Các loại bánh lái có prôfin khác nhau thường được thử tại các
trung tâm nghiên cứu và kết quả thử được công bố dưới dạng bảng
hoặc đồ thị. Lý thuyết của phương pháp thử này có thể tóm tắt như
sau: Người ta thổi d
òng khí vào một ống khí động học tác động lên
bánh lái thay cho dòng n
ước trong thực tế. Sau đó, gắn các thiết bị
đo lực để có thể đo được lực tác dụng của d
òng không khí và một
thiết bị đo mômen để đo mômen ở cạnh trước của bánh lái. Khi đó
kết quả các hệ số lực nâng C
L
, hệ số lực cản C
D
, và hệ số mômen
C
M
ứng với góc quay lái () dưới tác dụng của dòng nước tới bánh
lái dạng prôfin sẽ só giá trị được xây dựng dưới dạng bảng hoặc đồ
thị và chúng được gọi là đặc tính thuỷ động của bánh lái dạng
prôfin. Khi sử dụng các kết quả này cần phải tính đến ảnh hưởng
của vỏ tàu và chân vịt bằng các hệ số k
v
, k
cv

(ta sẽ nghiên cứu ở
phần 2.2.2.2 ý 1):
N = C
N
* k
v
* k
cv
* S
v
*
2
*
2

(2-8)
Đây là phương pháp được sử dụng trong chương trình lập
trình tính toán thuỷ động học bánh lái sau này.
Cách 4. Sử dụng các công thức kinh nghiệm.
Nếu không có số liệu theo ba cách trên có thể sử dụng các công
thức kinh nghiệm. Khi đó cần chú ý phân tích chọn lựa trong
trường hợp có nhiều công thức khác nhau cho c
ùng một đại lượng.
Thông thường công
thức nào kể đến nhiều yếu tố ảnh hưởng khác
nhau hơn th
ì chính xác hơn.