Chương 11: Ảnh hưởng của mặt nước và vỏ tàu đến đặc tính thủy động của bánh lái - Thực tế khi tính toán thì ảnh hưởng của vỏ tàu được tính đến bằng hệ số k v , giảm vận tốc dòng chảy qua bánh lái: v bl = v. v k [2- tr.42] k v = (1-  v ) 2 [2- tr.42] Trong đó: v - vận tốc chuyển động của tàu, m/s.  v - hệ số dòng theo của vỏ (tra bảng 1-13, Sổ tay thiết bị phụ tàu thuỷ). - Theo bảng 1-13 trang 44, Sổ tay thiết bị phụ tàu thủy. bl V A FF 2 22 2 11 )1()1( 1     [2- tr.44] Trong đó: u H lh ). 2 .18,043,068,0( 11 1    u H lh ). 2 .18,043,068,0( 22 2    Với:  = 0 u = 1,0 δ = 0,8 h 1 = 0,100 (m) h 2 = 2,565 (m) l 1 = 2,465 (m) l 2 = 2,135 (m) F 1 = 6,3 (m 2 ) F 2 = 5,91 (m 2 ) H = 5,525 (m) Suy ra: 1). 525,5 465,21,0.2 .18,043,008,0.68,0( 1    = 0,201 1). 525,5 135,2565,2.2 .18,043,008,0.68,0( 2    = 0,351 => 182,12 )351,01(91,5)201,01(3,6 1 22   V  = 0,356 => k v = (1 – 0,356) 2 = 0,415 Hình III.3. Hình vẽ biểu diễn các kích thước bánh lái tàu mẫu. III.2.2.3. Ảnh hưởng của chân vịt đến đặc tính thủy động của bánh lái: - Dòng nước được đẩy bởi chân vịt chảy qua bánh lái, có ảnh hưởng lớn đến đặc tính thủy động của bánh lái. - Mỗi chất điểm trong dòng chảy của chân vịt có 3 thành ph ần vận tốc: vận tốc dọc v d hướng dọc trục chân vịt, vận tốc tiếp v t hướng vuông góc với bán kính trục chân vịt, vận tốc hướng kính v hk hướng dọc bán kính. - Trị số và tương quan của các thành phần vận tốc nói trên ph ụ thuộc hệ số lực đẩy của chân vịt  cv được xác định theo công thức sau:  cv = 22 .8 cvcv DV P  [2- tr.43] Trong đó: ρ - khối lượng riêng nước biển: ρ = 104,5 (kGS 2 /m 4 ). V cv - vận tốc dòng chảy tới chân vịt (m/s). D cv - đường kính chân vịt: D cv = 3 (m). P - l ực đẩy của chân vịt (kG). - Ảnh hưởng của chân vịt đến đặc tính thủy động học của bánh lái được đặc trưng bởi hệ số k cv , được xác định theo công th ức sau: k cv = 1+ bl bl A A ' .[(1+ cv ). ( 2 ) 1 1 v cv     -1] [2 – tr .45] Trong đó: ' A bl - diện tích phần bánh lái nằm trong dòng đẩy của chân vịt, (m 2 ). A bl - diện tích bánh lái, (m 2 ).  cv - hệ số lực đẩy chân vịt. ψ cv - hệ số dòng theo của chân vịt. ψ v - hệ số dòng theo của vỏ tàu: v  = 0,269. - Di ện tích bánh lái nằm trong dòng đẩy của chân vịt được xác định theo công thức sau: 1 , 2 acv a cv cv bl vv v v DbA    [3-tr.718] Trong đó: b = 2,648 (m) - Chiều rộng bánh lái. D cv - Đường kính chân vịt: D cv = 3 (m). aa vv . 1   - Giá trị tăng tốc độ trung bình do chân vịt tính ở tâm áp suất bánh lái (m/s). v cv = v.(1- cv ) - Tốc độ dòng chảy đến chân vịt. Với: v = 6,939 (m/s) - Vận tốc chuyển động của tàu.  cv - Hệ số dòng theo của chân vịt: cv z cv D V 3 165,0   - cv   [4- tr.12]. Trong đó:  = 0,8 - Hệ số béo thể tích của tàu. z = 2 - Số chân vịt. cv   - Hệ số đính chính, tính đến ảnh hưởng của sóng. cv   = 0 nếu 2,0 .  tk Lg v Fr (Fr- Hệ số Frond). cv   = 0,1.(Fr-0,2) nếu Fr > 0,2. [4 - tr.12]. Đối với tàu thiết kế ta có: 2,001,0 156.8,9 939,6 .  tk Lg v Fr Vậy: cv   = 0 V - thể tích lượng dãn nước của tàu (m 3 ), được xác định theo công thức như sau: TBLV tktk   (m 3 ). [2 - tr.47]. V ới: L tk = 156 (m) - Chiều dài thiết kế. B tk = 25 (m) - Chiều rộng thiết kế. T = 7,6 (m) - Mớn nước tàu. 237126,7.25.156.8,0    V (m 3 ). Suy ra h ệ số dòng theo là: 327,0 3 23712 .8,0.165,0 3 2  cv   v cv = 6,939 .(1-0,327) = 4,67 (m/s). v a : được tính theo công thức như sau: )11.(  cvcva vv  [2 - tr.47]. Trong đó: v cv = 4,67 (m/s), vận tốc dòng chảy đến chân vịt.  cv - Hệ số lực đẩy của chân vịt, được xác định theo công thức: 22 .8 cvcv cv DV P    [2- tr.47]. Trong đó:  - Khối lượng riêng nước biển:  = 104,5 (kGS 2 /m 4 ). V cv = 4,67 (m/s) -Vận tốc dòng chảy tới chân vịt. D cv - Đường kính chân vịt: D cv = 3 (m). P - Lực đẩy chân vịt (kG), )1.(    z R P [2- tr.47]. Tron g đó: z = 2 - Số chân vịt.  - Hệ số hút, áp dụng công thức Taylor:  =k t . cv  [4- tr.13]. k t = 0,5 - 0,7 chọn k t = 0,6. Suy ra:  = k t . cv  = 0,6.0,327 = 0,196 R= v EHP.75 -Sức cản tàu, áp dụng công thức tính sức cản PAPMIEL: công suất kéo của tàu được xác định theo công thức: 0 3 . C v L D EHP s  [10 - tr.65]. Trong đó: s v = 13,5 (hải lý/giờ): Vận tốc tàu. D = 43,28571 7,0 20000   Dw (T): Trọng lượng tàu (  hệ số tỷ lệ giữa trọng tải và trọng lượng tàu, 73,05,0    đối với tàu hàng khô, ch ọn 7,0   ). L = 156 (m): Chi ều dài tàu thiết kế. C 0 : Hệ số, được tính theo công thức: 11 11 0 . .   x C C  [10- tr.65] Trong đó:  10 1 L B  : Hệ số đặc trưng về hình dạng thân tàu. B = 25 (m): Chi ều rộng tàu. 8,0   : Hệ số béo thể tích tàu. λ 1 = 1: Hệ số điều chỉnh về chiều dài tàu (L=165,45(m) >100(m)). x 1 : Hệ số kể đến ảnh hưởng của các phần nhô của tàu, phụ thuộc vào số lượng đường trục, x 1 = 1,05 (tàu có 2 đường trục chân vịt). C 1 : Hệ số phụ thuộc vào 1  và tốc độ tương đối L vv s 1 1 .   , C 1 được tra đồ thị 6.1 [10-tr.67] đồ thị này đúng cho các tàu có: 5,35,1  T B , 134  B L , và 80,035,0    Đối với tàu thiết kế có: 29,3 T B , 24,6 B L , và 8,0   . Suy ra: λ 1 = 1 282,18,0. 156 25 .10 1   vậy 91,0 156 282,1 .10 1 v C 1 = 84 vậy 656,70 282,1.05,1 1.84 0 C 635,6377 656,70 5,13 . 156 43,28571 3 EHP (HP). S ức cản: 5,68932 939,6 75.635,6377 R (kG). V ậy lực đẩy của chân vịt là: )1.(    z R P = 47,42868 )196,01.(2 5,68932   (kG). V ậy hệ số lực đẩy của chân vịt: 22 .8 cvcv cv DV P    = 325,5 3.67,4.5,104.14,3 47,42868.8 22  Suy ra: )11.(  cvcva vv  = 1,7)1325,51.(67,4  (m/s). aa vv . 1   - giá trị tăng tốc độ trung bình do chân vịt tính ở tâm áp suất bánh lái. Với:                           2 1 1 .2 1 1 . .2 1. 2 1 cv cv D s D s  [3- tr.711]. Trong đó: s 1 = 1,25 (m) - Khoảng cách từ mặt đĩa chân vịt đến tâm áp lực bánh lái. D cv = 3 (m) - Đường kính chân vịt. Nên: .727,0 3 25,1.2 1 1 . 3 25.2 1. 2 1 2                         Do đó: v a1 = 0,727.7,1 = 5,16 (m/s). Suy ra: 265,7 16,567,4 2 1,7 67,4 .3.648,2 2 .' 1        acv a cv cvbl vv v v DbA (m 2 ) V ậy:   06,21 269,01 327,01 )325,51( 182,12 265,7 11 1 1 1 ' 1 2 2                                        v cv cv bl bl cv A A k    . Chương 11: Ảnh hưởng của mặt nước và vỏ tàu đến đặc tính thủy động của bánh lái - Thực tế khi tính toán thì ảnh hưởng của vỏ tàu được tính đến bằng hệ số k v , giảm vận. bánh lái tàu mẫu. III.2.2.3. Ảnh hưởng của chân vịt đến đặc tính thủy động của bánh lái: - Dòng nước được đẩy bởi chân vịt chảy qua bánh lái, có ảnh hưởng lớn đến đặc tính thủy động của bánh lái. . 44, Sổ tay thiết bị phụ tàu thủy. bl V A FF 2 22 2 11 )1()1( 1     [2- tr.44] Trong đó: u H lh ). 2 .18,043,068,0( 11 1    u H lh ). 2 .18,043,068,0( 22 2    Với:  =