Giáo trình thiết kế tàu lướt

Khi tàu chuyển động ở trạng thái nước tĩnh khối lượng của nó sẽ hoàn toàn cân bằng với lực thủy tĩnh. Ở chế độ này cũng bắt đầu xuất hiện lực nâng thủy động. Phương trình cân bằng năng lượng cho tàu đề cập sức cản tàu và máy đẩy tàu nhằm chiến thắng sức cản đó. Năng lượng cấp cho máy đẩy tàu có nguồn từ máy chính lắp trên tàu. Chúng ta lần lượt xem xét sức cản vỏ tàu khi tàu chạy trong nước, công suất cần thiết của máy chính cần cấp và thiết bị...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Giáo trình thiết kế tàu lướt Giáo trình thiết kế tàu lướt Môc lôc Lêi më ®Çu PhÇn I: §Æc ®iÓm thiÕt kÕ tμu l−ít Ch−¬ng I: kh¸i niÖm chung vÒ tμu l−ít 1.1 ChÕ ®é chuyÓn ®éng vμ h×nh d¸ng th©n tμu l−ít ......................... 4 1.2 Ph©n lo¹i tμu l−ít, ®Æc ®iÓm kiÕn tróc vμ bè trÝ cña tμu ............. 10 Ch−¬ng II: thuû ®éng lùc vμ tÝnh hμng h¶i cña tμu l−ít 2.1 Sù ph©n bè tèc ®é vμ ¸p suÊt cña dßng ch¶y d−íi bÒ mÆt l−ít... 15 2.2 Lùc n©ng thuû ®éng vμ søc c¶n.................................................. 16 2.3 C¸c ®Æc tr−ng thuû ®éng lùc kh«ng thø nguyªn ........................ 19 2.4 TÝnh c¸c ®Æc tr−ng thuû ®éng cña tμu l−ít................................. 24 2.5 TÝnh hμng h¶i cña tμu l−ít ......................................................... 26 Ch−¬ngIII: thiÕt kÕ s¬ bé 3.1 Giíi thiÖu chung ........................................................................ 30 3.2 X¸c ®Þnh träng l−îng tμu .......................................................... 32 3.3 Träng t©m tμu ............................................................................ 33 3.4 Lùa chän c¸c kÝch th−íc chñ yÕu vμ c¸c tû sè gi÷a chóng ........ 35 3.5 X¸c ®Þnh gÇn ®óng tèc ®é tμu l−ít vμ c«ng suÊt cÇn thiÕt cho ®éng c¬............................................................................................. 41 Ch−¬ng IV: thiÕt kÕ c¸c yÕu tè h×nh d¸ng th©n tμu l−ít 4.1 Tμu l−ít cã d¹ng h«ng v¸t nhän kh«ng cã kÕt cÊu nh¶y bËc..... 44 4.2 Ca-n« l−ít cã kÕt cÊu ®¸y nh¶y bËc ........................................... 48 4.3 H×nh d¸ng s−ên kiÓu ch÷ V nhän, re-®an däc ........................... 55 4.4 Khuynh h−íng ph¸t triÓn cña c¸c tμu l−ít hiÖn ®¹i ................... 57 Ch−¬ng I Kh¸i niÖm chung vÒ tμu l−ít 1.1 ChÕ ®é chuyÓn ®éng vμ h×nh d¸ng th©n tμu l−ít Khi tμu chuyÓn ®éng ë tr¹ng th¸i n−íc tÜnh khèi l−îng cña nã sÏ hoμn toμn c©n b»ng víi lùc thuû tÜnh. ë chÕ ®é nμy còng b¾t ®Çu xuÊt hiÖn lùc n©ng thuû ®éng. Tèc ®é chuyÓn ®éng cña tμu cμng lín lùc n©ng thuû ®éng cña tμu cμng lín. Thμnh phÇn lùc nμy tá ra cã ¶nh h−ëng rÊt lín ®Õn sù thay ®æi chiÒu ch×m vμ ®é chói cña tμu. Phô thuéc vμo tû sè gi÷a lùc n©ng thuû ®éng vμ thuû ®éng mμ ta cã thÓ ph©n biÖt 3 chÕ ®é chuyÓn ®éng sau ®©y cña tμu l−ít: chÕ ®é b¬i, chÕ ®é qu¸ ®é, chÕ ®é l−ít. ChÕ ®é b¬i: ë chÕ ®é nμy c¸c thμnh phÇn lùc n©ng thñy ®éng tá ra cã ¶nh h−ëng kh«ng ®¸ng kÓ ®Õn chiÒu ch×m cña tμu khi chuyÓn ®éng. ë chÕ ®é b¬i, thùc tÕ tμu sÏ ®−îc c©n b»ng bëi träng l−îng th©n tμu víi lùc n©ng thuû tÜnh mμ nã sÏ ®−îc biÓu diÔn b»ng ®Þnh luËt ¸c-si-mÐt, Dg = γ.V (1.1) ë ®©y D - khèi l−îng cña tμu, kg; g- gia tèc träng tr−êng, m/s2; V- l−îng chiÕm n−íc thÓ tÝch cña tμu, m3; γ- träng l−îng riªng cña n−íc, kg/m2.s2. ChÕ ®é qu¸ ®é: ChÕ ®é nμy ®−îc ®Æc tr−ng bëi sù xuÊt hiÖn nhanh lùc n©ng thuû ®éng. Tμu tiÕp tôc chuyÓn ®éng nh−ng thÓ tÝch ng©m n−íc cña nã sÏ bÞ gi¶m dÇn phô thuéc vμo sù t¨ng tèc ®é cña tμu. B¾t ®Çu tμu sÏ bÞ chói mòi vμ sau ®ã sÏ bÞ chói ®u«i, sãng tμu b¾t ®Çu ®−îc t¹o ra. ë tr¹ng th¸i nμy ph−¬ng tr×nh c©n b»ng cña tμu sÏ ®−îc biÓu diÔn d−íi d¹ng Dg = γ.V1+ Py (1.2) ë ®©y Py -lùc n©ng thuû ®éng, N; V1- l−îng chiÕm n−íc thÓ tÝch t−¬ng øng víi ®−êng n−íc vËn hμnh, m3. ChÕ ®é l−ít: ë tèc ®é cao kÕt hîp víi h×nh d¸ng th©n tμu hîp lý thμnh phÇn lùc n©ng thuû ®éng sÏ lμ thμnh phÇn lùc n©ng chñ yÕu duy tr× cho sù chuyÓn ®éng æn ®Þnh cña tμu ë chÕ ®é l−ít. Tμu sÏ h¬i chói ®u«i vμ b¾t ®Çu l−ít trªn mÆt n−íc. Lóc nμy träng l−îng cña tμu hoμn toμn ®−îc c©n b»ng nhê lùc n©ng thuû ®éng. §Æc tr−ng cña chÕ ®é tèc ®é cã thÓ ®−îc x¸c ®Þnh bëi tèc ®é tu¬ng ®èi mμ nã ®−îc thÓ hiÖn b»ng sè Frud. Bëi v× khi tμu chuyÓn ®éng víi tèc ®é cao th× chiÒu dμi cña ®−êng n−íc tÝnh to¸n lu«n thay ®æi v× vËy sè Frud trong tr−êng hîp nμy sÏ ®−îc biÓu diÔn theo l−îng chiÕm n−íc V FrD = (1.3) g 3 Dg / y Sau ®©y cã thÓ chØ ra c¸c giíi h¹n vÒ tèc ®é cña c¸c chÕ ®é chuyÓn ®éng kh¸c nhau theo ®é lín cña sè Frud: ChÕ ®é b¬i ........................................................ FrD ≤ 1 ChÕ ®é qu¸ ®é..............................................1 ≤ FrD ≤ 3 ChÕ ®é l−ít ......................................................FrD > 3 CÇn ph¶i hiÓu r»ng, kh«ng ph¶i tÊt c¶ c¸c tμu l−ít ®Òu cã thÓ l−ít khi FrD = 3. §Ó ®¹t ®−îc ®iÒu ®ã ng−êi thiÕt kÕ cÇn t¹o cho th©n tμu cã h×nh d¸ng hîp lý. ChÊt l−îng thuû ®éng cña tμu l−ít cã thÓ ®−îc n©ng lªn nhê viÖc ¸p dông d¹ng s−ên cã ®¸y ph¼ng nghiªng vμ ®−îc n©ng dÇn tõ ®u«i ®Õn mòi. §Ó lμm gi¸n ®o¹n dßng ch¶y bao quanh ®¸y tμu h«ng tμu, phÝa m¹n th−êng ®−îc thiÕt kÕ víi d¹ng g·y gãc, cßn ®u«i sÏ cã d¹ng h×nh thang. C¸c dÊu hiÖu ®Æc tr−ng nμy ®· vμ ®ang ®−îc ¸p dông cho c¸c tμu l−ít hiÖn ®¹i. H×nh d¸ng ®¬n gi¶n nhÊt cña tμu l−ít ®−îc chØ ra trªn H 1.1. Khi ®¹t ®−îc tèc ®é nhÊt ®Þnh tμu l−ít kiÓu nμy sÏ l−ít trªn phÇn ®u«i cña ®¸y ph¼ng nghiªng. ChiÒu dμi cña diÖn tÝch l−ít cμng nhá khi tèc ®é cμng cao. ë tèc ®é rÊt cao ®¹i l−îng nμy sÏ ®¹t ®−îc gi¸ trÞ tèi thiÓu. HiÖu qu¶ l−ít sÏ ®¹t ®−îc kh¸ cao ë nh÷ng tμu l−ít cã kÕt cÊu ®¸y nh¶y bËc (Re-®an) (xem H 1.2), vμ sÏ cßn cao h¬n ë nh÷ng tμu l−ít cã kÕt cÊu 3 lÇn nh¶y bËc ë vïng ®¸y. NÕu nh− tμu l−ít cã kÕt cÊu kiÓu Re-®an cã hai phÇn diÖn tÝch chÞu t¶i - mòi vμ ®u«i th× trªn nh÷ng tμu l−ít cã kÕt cÊu 3 lÇn nh¶y bËc sÏ cã 3 phÇn diÖn tÝch chÞu t¶i lμm viÖc trong dßng ch¶y tù do cña n−íc. Song kiÓu tμu nμy kh«ng ®−îc ¸p dông réng r·i do tÝnh chÊt phøc t¹p trong ®ãng míi vμ thiÕt kÕ chung. Nh»m c¶i thiÖn chÊt l−îng hμnh h¶i cho tμu chuyÓn ®éng ë chÕ ®é trung gian, nguêi ta ®· tiÕn hμnh thiÕ ...