ĐỘNG LỰC TÀU THUỶ - PHẦN 1 LỰC CẢN CHUYỂN ĐỘNG CỦA TÀU - CHƯƠNG 9 ppsx

69
Ch ơng9
Lựccảnchuyển độngcủatàunhiềuthân
Khicácthântàuchuyển độnggầnnhausẽxuấthiệncácquá trình t ơngtácthuỷ
động phức tạp dẫn đến thay đổi trị số lực cản chuyển động.
Hiệnnayng ờita đã có mộtsốkiểutàumàtheoyêucầukhaithácthể tíchngâm
n ớc đ ợcphânravàithânnốivớinhaubằngmộtsàncứng,cáctàuđó gọilàtàunhiều
thân.Trong số các tàu đó ta phân ra tàu hai thân (Catamaran)và ba thân (Trimaran).
Hìnhdángvàtỷsốkíchth ớccủacáctàunóitrênhoàntoànkhácvớitàumộtthân
có tổngthể tíchngâm n ớc t ơng ứng,chínhvìvậyđã làmthay đổi đángkểtrị số và
vaitrò củacácthànhphầnlựccản.Cácbiến l ợnglựccảnđềusinhrabởicácquá trình
t ơng tác thuỷ động của các thân.
Sovớitàumộtthâncócùngthể tíchngâm n ớcVthì diệntíchmặt ớtđơnvị
/V
2/3
củatàuhaivàbathânlớnhơnnênnólàmlựccảnmasátđơnvịcủacáctàuđó
tăng hơn.
Trongquá trình t ơngtácthuỷđộnggiữacácthânvậntốccảmứngcủadòngbao
chúng sẽ tăng lên, làm ảnh h ởng đến kết cấu của lớp biên và tăng thêm lực cản nhớt.
Tr ờngvậntốccảmứnglàmthay đổikếtcấucủasóngbảnthâncủatàunhiều
thân.Quá trình t ơngtácsóngphụ thuộcvàoFrvàvịtrí t ơngquancủacácthânvà
làm giảm lực cản sóng.
Nh vậycóthểđánhgiá đ ợc l ợngtănglựccảnnhớtcũngnh l ợnggiảmlực
cản sóng so với tổng lực cản của những tàu một thân.
Hình 9.1. Sơ đồ tàu nhiều thân.
a. - tàu hai thân
b. - tàu ba thân
70
Tổng ảnh h ởngcủasự t ơngtácthuỷđộnggiữacácthân đốivớitổnglựccản
khôngchỉ phụ thuộcvàocáchbốtrí t ơngquancủacácthânvàsốFr,màcònphụ
thuộcvào hình dáng của các thân, cũng nh các thông số L/B, và = L/

3
V .
Hình9.2trìnhbàybiến l ợng t ơng đốicủatổnglựccảncủatàuhaithântheocác
khoảng cách khác nhau giữa các thân.
Hình 9.2. ảnh h ởng của Fr và 2b/L
đến lực cản toàn bộ của tàu hai thân với L/B
1
= 8.
Đểđánhgiáảnh h ởngcủasự t ơngtácthuỷđộng đốivớilựccản d tacócông
thức sau:
C
R
= (C
V
- C
Fo
)k
v
o
+ C
V
k
W
o
Trong đó:
k
W
o
và k
v

o
t ơng ứnglàcáchệsốảnh h ởngtácdụngcủacácthântàukềnhautới
lực cản sóng và nhớt xác định theo hình 9.3 và 9.4.cho tàu hai và ba thân khi Fr 0,15
Trị số (C
V
- C
Fo
) lấy bằng tàu một thân.
Hình 9.3. Sự phụ thuộc k
W
o
vào 2 b và Fr. Hình 9.4. Sự phụ thuộc k
V
o
vào 2 b và .
Việc ápdụngcácthânkhông đốixứngchotàuhaithânsẽcóảnh h ởngtới k
V
o
và
k
W
o
.
Trênnhữngtuyếnsôngng ờita ápdụngrộngrãicácsàlankhôngtựhànhvàghép
chúnglạithành đoàntàuvà đ ợctruyền độngbằngcáchkéohoặc đẩy.(Đoàntàucũng
có thể bằngnhữngphân đoạn đặcbiệt).Sự t ơngtácthuỷđộnggiữacácsàlangâyảnh
h ởng lớn tới lực cản và sự làm việc của thiết bị đẩy.
Số FrcủađoàntàulàbéFr=0,06 0,12,vìvậyvaitrò chínhlàlựccảnnhớt,và
sự thay đổi lực cản đó sinh ra bởi sự t ơng tác của các sà lan với tàu kéo.
Đoàntàu(bằngph ơngphápkéo)gồmnhữngsàlan đ ợcnốighépvớinhautheo

các sơ đồ khác nhau, ví dụ gồm ba sà lan ghép hàng một, kí hiệu (1+1+1)
71
gồm hai sà lan ghép hàng hai, kí hiệu 2
gồmmộtsàlan đitr ớc,tiếptheohaisàlanvàcuốicùnglàmộtsàlan,kíhiệu
(1+2+1).
Lựccảnchuyển độngcủađoàntàulàRkhôngbằngtổnglựccảncủacácsàlan
trong đoàn R
o
khi chúng chạy một mình.
Lực cản chuyển động của đoàn tàu đ ợc đánh giá bằng hệ số ghép k
ghép
.
TheoDôvôncốp:
k
ghép
= R/


n
1i
oi
R
(9.2.1)
Để so sánh hiệu quả của các đoàn tàu, ta dùng:
R/


n
1i
oi

D = k
ghép

n
1i
oi
R /


n
1i
oi
D
(9.2.2)
Giới hạn thay đổi của k
ghép
Đoàn kéo Đoàn đẩy
Đoàn k
ghép
Đoàn k
ghép
1+1
0,78 0,90
1+T
0,75 0,95
1+1+1
0,75 0,85
1+1+T
0,75 0,85
2

0,95 1,10
1+1+1+T
0,67 0,82
2+2
0,80 0,96
2+2+T
0,74 0,85
2+2+2
0,70 0,87
2+2+2+T
0,64 0,80
Qua kết quả trên tàu thực và mô hình cho thấy:
Chẳnghạnsơđồ ghép(1+1+1)lựccảncủachúnggồmlựccảncủatừngchiếc
49%,100%và125% t ơng ứng.Nh vậysàlan đi đầucólựccảnnhỏ nhấtvàlớnnhất
là sà lan cuối đoàn.
Hệ số ghép đ ợcghép đ ợcxácđịnhquacácđợtthửđoàntàutrongbểthử,vìRe
rấtbénênchiềudàimôhìnhsàlankhôngnhỏ hơn5m.Hệsố k
ghép
khôngphụ thuộc
vàotốcđộ chuyển động,sựhạnchế củachiềusâuluồnglạchcóảnh h ởngtới k
ghép
không đáng kể. Khi H/T > 2 thì ảnh h ởng đó có thể bỏ qua.
Trongquá trìnhkéo,thì chiềudàidâycápkéocóảnh h ởngtớilựccảndodòng
n ớcmàchongchóngcủatàukéođạpvàođoànsàlan.Chiềudàidâykéotối uđể
đảm bảo cả hai yếu tố là lực cản và tính quay vòng nằm trong khoảng l
c
= (2 2,5)L
1
.
Trong đó: L

1
là chiều dài sà lan đi đầu đoàn.
Việcdùngph ơng án đẩy đã làmchotốcđộ chyển độngtăngthêm(5 20)%so
với đoànkéo.Lựccảnđoànđẩynhỏ hơnlàdotránh đ ợcdòng n ớccủachongchóng
tàu đẩy.
Lực cản đoàn tàu đẩy cũng xác định theo công thức (9.2.1).
Hệ số ghép k
ghép
phụ thuộchìnhdạngcủasàlan,khehởgiữachúng, điềukiệnthí
nghiệm (mô hình hay tàu thực).
Chữ Tkíhiệuchotàuđẩynằmcuối đoàntàukhithử mô hình đoàntàunếuFr
M
=
Fr
H
thì C
RM
= C
RH
.
Để xét ảnh h ởng t ơngtácthuỷđộngcủacácsàlan đốivớilựccảnmasátcủa
tấm t ơng đ ơng, hệ số ma sát trung bình của tấm đ ợc tính theo công thức:







n

1i
i
n
1i
iFoi
o
i
Fo
Ck
C
(9.2.3)
72
Trong ®ã:
n - sè sµ lan
k
i
o
- hÖ sè phô thuéc sè thø tù sµ lan tÝnh tõ mòi
i =1, 2, 3, 4
k
i
o
=1; 0,94; 0,92; 0,90.
Lùc c¶n thùc tÕ cña ®oµn tµu ® îc tÝnh theo c«ng thøc:
 
























n
1i
Hi
2
H
n
1i
Hi
n
1i
HiAiFoHi
o

i
R
2
v
CCk
CR
(9.2.4)
Trong ®ã:
C
R
= C
M
-
FoM
C ; C
A
= (0,8  1,0).10
-3
;
®èivíi b¶n th©n tµu kÐo hoÆc ®Èy C
A
= (0,6  0,8).10
-3
;
hÖ sè c¶n C
Fo
= 0,455/lgRe
2,58