Thiết kế canô kéo dù bay phục vụ du lịch, chương 3

Đa số các canô hiện nay hoạt động dựa trên lý thuyết thuỷ động học vì hoạt động trên nguyên lý này có hình dáng, kết cấu đơn giản hơn hoạt động trên nguyên lý khí động học. Trong đề tài này, canô được thiết kế cũng hoạt động trên nguyên lý thuỷ động học do đó ta cần tìm hiểu về nguyên lý thuỷ động học của canô cao tốc. * Lực nâng và lực cản tấm phẳng. Lực nâng và lực cản của tấm lướt ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ của canô cao tốc, do đó...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết kế canô kéo dù bay phục vụ du lịch, chương 3 chương 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT THUỶ ĐỘNG HỌC CA NÔ CAO TỐC Đa số các canô hiện nay hoạt động dựa trên lý thuyết thuỷđộng học vì hoạt động trên nguyên lý này có hình dáng, kết cấuđơn giản hơn hoạt động trên nguyên lý khí động học. Trong đề tài này, canô được thiết kế cũng hoạt động trênnguyên lý thuỷ động học do đó ta cần tìm hiểu về nguyên lý thuỷđộng học của canô cao tốc.* Lực nâng và lực cản tấm phẳng. Lực nâng và lực cản của tấm lướt ảnh hưởng rất lớn đến tốc độcủa canô cao tốc, do đó ta cần xác định các thành phần lực này đểlựa chọn hình dáng đáy canô hợp lý nhất nhằm làm nhẹ cho ca nôkhi chạy. Đối với các tàu chạy chậm hoặc tàu thuộc nhóm tàu chạynhanh đang đứng yên trên nước phương trình cân bằng được viếtdưới dạng trọng lượng toàn tàu đúng bằng lực nổi. W =  .V(1.1)Trong đó W - trọng lượng tàu (Tấn).V - thể tích chiếm nước (m3). - trọng lượng riêng của nước (T/m3).Tàu đang chạy, khi sang giai đoạn quá độ lực nâng bắt đầu thamgia vào thành phần các lực tác dụng lên tàu, phương trình cân bằngsẽ có dạng: W =  .V1+ L(1.2)Trong đó W- trong lượng thân tàu (tấn)Trong đó: V1 - thể tích chìm của phần thân tàu trong trạng tháiđang chạy đủ nhanh, trong mọi môi trường V1 Hình 1.1: Phân tích lực tấm phẳng. Từ hình ảnh vừa có người ta có thể xây dựng các cách tínhxác định lực thủy động lên tấm dạng lướt. Tổng cộng tất cả lựcpháp tuyến trên hình 1.1 có thể quy tụ thành lực F tác động vuônggóc với tấm. Để giúp việc tính toán thuận lợi chúng ta sẽ tiếp tụcphân F thành các thành phần cấu thành mang ý nghĩa thực tế. LựcF có thể phân thành hai thành phần Fy và Fx, theo hướng trục Oy vàOx tương ứng. Cần giải thích ngay, trong kỹ thuật thành phần Fxchính là lực cản chuyển động của tấm trong nước, thường được kýhiệu bằng R hoặc D. Thành phần Fy thường được gọi là lực nâng L. Công suất kéo cần thiết của canô: A = Fx.v = R.v =F.sin.v (1.3) Bỏ qua năng lượng tạo sóng lúc chuyển động có thể cho rằngtoàn bộ năng lượng được dùng cho việc đẩy tấm về trước đã dànhcho việc tạo các tia nước bắn tung tóe ra sau. Vận tốc dòng dạngnày phải bằng tổng vectơ của vận tốc tấm đang lướt và vận tốcdòng so với tấm. Vp = 2.v.cos(/2) (1.4) Trong khi đó khối lượng nước bị ném về trước trong quátrình chuyển động của tấm, tính bằng v, với  - mật độ nước(kg/m3),  - chiều dày dòng các tia nước bị phun (m). Động năng của dòng bị phun tung tóe (Spray) có thể tính: AS = ½.mvp2 = ½.v.(2.v.cos (/2))2 = 2. v3.cos2(/2) (1.5) So sánh (1.3) với (1.5) có thể viết: F.v.sin = 2. v3.cos2(/2) (1.6) Từ đó: 2 2. cos ( / 2) 2 2 2. cos 2 ( / 2) F = v . = v . sin  2. cos( / 2). sin( / 2) (1.7) Hoặc là F = v2.cotg(/2). Lực nâng và lực cản tính theo công thức sau: cot g L = Fy = F.cos = v2. 2. cos( / 2) (1.8) cot g D = Fx = F.sin = v2. 2. sin( / 2) (1.9) Công thức (1.8) cho phép phát biểu rằng, khi đã biết giá trịcủa v và  chúng ta có thể xác định ngay được lực nâng L và lựccản D của tấm, nếu biết rõ về chiều dày lớp nước bị phun tung tóe.Với góc tấn nhỏ chiều dày lớp này được tính theo công thức:  = .l. 2 (1.10) 4 Trong đó: l – chiều dài mặt ướt . Hình ảnh dòng chảy dưới tấm phẳng (flat planing surface)được giới thiệu tại hình 1.3. Giới thiệu phân bố vận tốc dòng, áplực thủy động lên tấm. Hình 1.2. Giới thiệu phân bố vận tốc dòng áp. Dòng nước bị bắn ngang ...