Đáp án đề thi động học tàu thuỷ doc

ξg – các toạ độ tuyệt đối của trọng tâm tàu theo ph ư ơng G ξ ∑Qξ- tổng hình chiếu của các lực thuỷ động và ngoại lực lên trục tuyệt đối G ξ Câu 2: Phương trình chuyển động tịnh tiến the

Đề 01

Câu 1: Định nghĩa tính chòng chành của tàu thuỷ.

Chòng chành của tàu là chuyển động dao động mà tàu có thể thực hiện như một vật rắn trong các điều kiện chạy trên sóng hoặc trên nước yên lặng Trong đa số trường hợp nguyên nhân trực tiếp gây nên chòng chành của tàu là tác dụng kích thích của sóng gió lên nó

Câu 2: Quan hệ giữa tính chòng chành và tính ổn định của tàu.

Tính chòng chành hoàn toàn trái với tính ổn định Tính ổn định của tàu càng cao thì khả năng chịu đựng chòng chành càng thấp và ngược lại, khả năng chịu đựng chòng chành càng tốt thì tính ổn định càng kém Chòng chành mang đặc tính tiêu cực

Câu 3: Tác hại của chòng chành.

Chòng chành mang lại nhiều hậu quả tai hại và có ảnh hưởng tới các tính chất đi biển và khai thác của tàu Được xếp vào các hậu quả không thuận lợi hoặc thậm chí nguy hiểm là khả năng lật tàu dưới tác dụng của tải trọng gây nghiêng, nước hắt và tràn vào boong tàu, giảm tốc độ chạy tàu và ảnh hưởng xấu tới tính

ăn lái, xuất hiện các tải trọng phụ trong các kết cấu thân tàu và ảnh hưởng xấu tới điều kiện sinh hoạt của tàu, gây tâm lý hoang mang sợ sệt cho con người (say sóng)

Câu 4: Giới hạn nguy hiểm của chòng chành.

Để đánh giá và so sánh khả năng đi biển của các tàu khác nhau cần phải biết các quy định tới hạn tương ứng, mà khi chúng tăng cao tàu sẽ gặp những điều kiện nguy hiểm

Các điều kiện đó sinh ra khi:

Các góc nghiêng làm cho hàng hoá trên tàu bị xô dịch

Bắt đầu nước tràn lên boong và lọt vào trong hầm hàng

Các gia tốc hết sức cao

Đáy tàu nổi lên

Chong chóng phải tăng tốc (lấy đà) và máy chính quá tải

Việc nghiên cứu chòng chành cho phép dự đoán được tính ứng phó của tàu trong điều kiện sóng, xét được hậu quả sấu và đưa ra các biện pháp hiệu quả nhất để phòng hoặc khắc phục chúng, lựa chọn tốc độ và góc chạy tàu đối với sóng, lắp đặt các thiết bị chuyên dụng được gọi là các thiết bị giảm chòng chành

Câu 5: Phương trình vi phân chòng chành nguy hiểm của tàu trên sóng tuyến tính.

Câu 6: Hàm f1θ

Biên độ chòng chành bé : f1θ( )θ =Nθθ;

Biên độ chòng chành lớn : f1θ = Nθθ W± θ2

Trong đó:

Nθ, W là các hệ số tỷ lệ

, :

θ θ Góc và vận tốc góc chòng chành ngang

Câu 7: Hàm f2θ.

Trong đó: f2θ ( )θ – là mômen của các lực hồi phục

D – trọng lượng ngâm nước của tàu,

h0 = r - a – chiều cao tâm nghiêng ban đầu,

r – bán kính tâm nghiêng ngang,

a – khoảng cách từ tâm nổi tới trọng tâm tàu

:

θ Góc chòng chành ngang.

Câu 8: Hàm f3θ (t).

f3θ = 0α = 0α0sinσ

Trong đó f3θ( )t – là mômen của các lực kích thích.

α0 – là trị số lớn nhất của gió nghiêng sóng

D – trọng lượng ngâm nước của tàu,

h0 = r - a – chiều cao tâm nghiêng ban đầu,

Cõu 9: Phương trỡnh chuyển động của tàu trong giai đoạn hai.

S x x i

i

r

v M dt

dv

2

y y i

i

r

v M dt

dv

2

Sr y

y

dt

d

Trong đú: θ - gúc lệch hướng đi của trọng tõm tàu,

η - gúc giữa hướng đi ban đầu và hướng đi tức thời,

vi - tốc độ tức thời của trọng tõm tàu, M’ - khối lượng tàu và khối lượng nước kốm,

x

J′ - mụmen khối lượng tàu đối với trục đứng đi qua trọng tõm tàu cú tớnh tới khối

nước kốm,

Sr

M′ - mụmen xuất hiện do việc khụng cõn bằng của lực đẩy của chong chúng mạn

trỏi và phải

Fy, Fx - Lực thuỷ động trờn bỏnh lỏi (Fx là lực cản, Fy là lực ngang)

Ry, Rx - Lực thuỷ động trờn thõn tàu (Rx là lực cản, Ry là lực ngang)

TS - Lực đẩy của chong chúng

Cõu 10: Sơ đồ lực tỏc dụng lờn tàu và bỏnh lỏi trong giai đoạn hai.

p δ

y

F

m

G

y

R

x

i

v

θ

D R

y

R

x

L

K

x

F

n

Lực tỏc dụng lờn tàu và bỏnh lỏi cuối thời kỳ I.

2 i

i

dt

dv M'

x

y

Fy

Fx

K

x

Ry R

G

J' x d η 2 2

dt

Đường cong quay trở

Hướng đi ban đầu

o

r i

θ

v i

M'vri

Lực tỏc dụng lờn tàu – bỏnh lỏi ở thời kỳ thứ hai quay vũng.

Đề 02

Câu 1: Chòng chành đứng.

Câu 2: Chòng chành ngang.

Câu 3: Chòng chành dọc.

Câu 4: Các dạng chòng chành nào kết hợp với nhau.

Chòng chành dọc có thể kết hợp với chòng chành đứng

Câu 5: Các dạng chòng chành nào không kết hợp với nhau.

Chòng chành ngang không kết hợp với các chòng chành khác

Câu 6: Phương trình vi phân chòng chành đứng trên sóng tuyến tính.

Phương trình vi phân chòng chành đứng với điều kiện chỉ xét các lực thuỷ tĩnh có dạng:

B B

g

g

D

ζ γ σ γ

ζ γ γ

(*) Lực nổi γV0 sẽ cân bằng với trọng lượng của tàu D Do đó (*) được viết như sau:

B B

g

g

Dζ +γ ζ =γ cosσ =γ ζ

Phương trình chòng chành đứng của tàu bé có xét các thành phần thuỷ động (lực dập tắt và quán tính) sẽ có dạng:

g

D

ζ ζ γ ζ ζ ζ

ζ λ

Câu 7: Quỹ đạo chuyển động của trọng tâm tàu khi quay vòng.

Dc

Oi O

ir

v

r

TK II

TK III

Dt

T

Gi

Quỹ đạo chuyển động quay vòng của tàu.

Câu 8: Góc lệch hướng.

Câu 9: Vận tốc trong các thời kỳ quay vòng.

Câu 10: Phân biệt sóng tuyến tính và sóng phi tuyến tính.

Đề 03

Câu 1: Lực tác dụng lên hạt lỏng dao động.

Ta cho hạt lỏng có khối lượng đang xét m chuyển động đều theo quỹ đạo tròn với tốc độ tròn rBσ

Trên hạt lỏng có trọng lực D = mg và lực quán tính ly tâm

2

σ

σ

B B

r

r

tác dụng

Tổng hợp lực của chúng:

2 2 2

1







 +

= +

=

g

r mg

mr mg

B

σ σ

(1)

Ta thấy rằng:

Công thức (1) có thể viết theo dạng:

2 0

1+α

Lực P gọi là trọng lượng quy đổi

Góc giữa hợp lực P và đường thẳng đứng được xác định:

0

2 2

α σ σ

g

r mg

mr

(4)

Nghĩa là hợp lực của tất cả các lực khối đặt vào hạt lỏng gợn sóng hướng vuông góc với prôphin của sóng và luôn luôn nghiêng với hướng thẳng đứng góc nghiêng của sườn sóng

Câu 2: Công thức gần đúng tính chu kỳ chòng chành ngang của tàu biển trên nước yên nặng.

Tr 23

Câu 3: Giả thiết cho việc thiết lập công thức tính Tθ.

Câu 4: Nguyên lý làm việc cho thiết bị giảm chòng chành là bể nước.

Câu 5: Nguyên lý làm việc cho thiết bị giảm chòng chành là con quay.

Câu 6: Nguyên lý làm việc cho thiết bị giảm chòng chành là vây giảm lắc.

Câu 7: Kích thước của vây giảm lắc.

Câu 8: Bố trí vây giảm lắc trên tàu.

Câu 9: Khi nào cần bố trí vây giảm lắc.

Câu 10: Vật liệu và kết cấu vây giảm lắc.

Đề 04

Câu 1: Phương trình chuyển động tịnh tiến theo trục x của tàu.

∑

ξ

Q dt

d

m 2g

2

Trong đó m = D/g – khối lượng tàu ( D – trọng lượng ngâm nước)

ξg – các toạ độ tuyệt đối của trọng tâm tàu theo ph ư ơng G ξ

∑Qξ- tổng hình chiếu của các lực thuỷ động và ngoại lực lên trục tuyệt đối G ξ

Câu 2: Phương trình chuyển động tịnh tiến theo trục y của tàu.

∑

η

Q dt

d

2

Trong đó m = D/g – khối lượng tàu ( D – trọng lượng ngâm nước)

ηg– các toạ độ tuyệt đối của trọng tâm tàu theo ph ư ơng G η

∑Qη- tổng hình chiếu của các lực thuỷ động và ngoại lực lên các trục tuyệt đối G η

Câu 3: Phương trình chuyển động tịnh tiến theo trục z của tàu.

∑

ζ

Q dt

d

2

Trong đó m = D/g – khối lượng tàu ( D – trọng lượng ngâm nước)

ζg – các toạ độ tuyệt đối của trọng tâm tàu theo ph ư ơng Gζ

∑Qζ - tổng hình chiếu của các lực thuỷ động và ngoại lực lên các trục tuyệt đối G ζ

Câu 4: Phương trình chuyển động quay quanh trục Gx của tàu.

( − ) =∑

x

dt

dw I

Ix – các mômen quán tính chính của khối lượng tàu đối với các trục Gx

wx– hình chiếu của véctơ toạ độ góc lên các trục Gx

∑Mx– tổng các mômen của tất cả các lực thuỷ động và ngoại lực với các trục Gx

Câu 5: Phương trình chuyển động quay quanh trục Gy của tàu.

y

dt

dw I

Iy– các mômen quán tính chính của khối lượng tàu đối với các trục Gy

wy– hình chiếu của véctơ toạ độ góc lên các trục Gy

∑ My– tổng các mômen của tất cả các lực thuỷ động và ngoại lực với các trục Gy

Câu 6: Phương trình chuyển động quay quanh trục Gz của tàu.

z

dt

dw I

Iz – các mômen quán tính chính của khối lượng tàu đối với các trục Gz

wx, wy, wz – hình chiếu của véctơ toạ độ góc lên các trục Gx, Gy, Gz

∑ Mz – tổng các mômen của tất cả các lực thuỷ động và ngoại lực với các trục Gz

Câu 7: Ảnh hưởng của chòng chành tới tính ổn định của tàu cỡ lớn.

Chòng chành trên sóng làm giảm đáng kể các chỉ tiêu ổn định của những tàu tương đối lớn Ví dụ chòng chành ngang nghiêng do tác dụng của gió dật Nguy hiểm nhất là trường hợp khi gió tĩnh đột ngột tăng mạnh và thay đổi hướng ngược lại, nghĩa là gió dật thổi lên tàu vào thời điểm đang có biên

độ chòng chành ngang lớn nhất về phía xuôi gió

Việc lật các tàu khá lớn có thể xảy ra khi chở các hàng rời (hạt, quặng, than đá, và v.v ) mà khi chòng chành có thể vừa bị xô dịch vừa tạo ra góc nghiêng tăng từ từ về một bên mạn (thường về phía ngược gió) Nguy hiểm nhất là chở hàng rời có độ ẩm cao (ví dụ các tinh quăng sắt) khi chỗ các hàng này diễn ra sự dồn nén các lớp dưới, tạo cho các lớp trên xô dịch Để giảm ảnh hưởng sấu do hàng rời

xô dịch trong các hầm hàng người ta đặt các vách dọc tạm thời

Ổn định của tàu khi chòng chành trên sóng cũng giảm xuống khi nước biển tràn lên mặt boong qua các đoạn boong hở và tạo lên mômen nghiêng bổ xung tương tự như hàng lỏng

Câu 8: Ảnh hưởng của chòng chành tới tính ổn định của tàu cỡ bé.

Sự nguy hiểm lật tàu do tác dụng trực tiếp của sóng và chòng chành chỉ xảy ra ở nhưng tàu nhỏ với điều kiện là chúng nằm trên đỉnh sóng theo và tốc độ v của tàu gần bằng tốc độ truyến sóng C

Việc lật tàu nhỏ có thể xảy ra cả khi chúng nằm áp mạn vào các sóng phi tuyến dồn tới, nếu một trong các sóng đó rất lớn so với sóng bên cạnh

Ổn định của tàu khi chòng chành trên sóng cũng giảm xuống khi nước biển tràn lên mặt boong qua các đoạn boong hở và tạo lên mômen nghiêng bổ xung tương tự như hàng lỏng

Câu 9: Lực tác dụng lên tàu trong giai đoạn ba.

Fy, Fx - Lực thuỷ động trên bánh lái (Fx là lực cản, Fy là lực ngang)

Ry, Rx - Lực thuỷ động trên thân tàu (Rx là lực cản, Ry là lực ngang)

TS - Lực đẩy của chong chóng

Câu 10: Phương trình chuyển động tàu trong giai đoạn ba.

0 cos

0 sin

2 2

=

′

±

−

′ +

=

=

− + +

′

Sr y

y

y y

S x x

M n R m F

r

v M F R

T F R r

v M

θ θ

Trong đó: Fy – lực nâng (lực ngang) của bánh lái;

r – bán kính quay vòng; v – vận tốc;

θ-góc lệch hướng

Sr

M′ - mômen xuất hiện do việc không cân bằng của lực đẩy của chong chóng mạn trái và phải.

Fy, Fx - Lực thuỷ động trên bánh lái (Fx là lực cản, Fy là lực ngang)

Ry, Rx - Lực thuỷ động trên thân tàu (Rx là lực cản, Ry là lực ngang)

TS - Lực đẩy của chong chóng

Đề 05

Câu 1: Phương trình vi phân chòng chành theo phương trục Gξ của tàu.

f g

D

g g

g

Số hạng thứ nhất trong có phương trình này đặc trưng lực quán tính khối lượng tàu

Số hạng thứ hai – lực quán tính của khối lượng nước kèm mà trị số của chúng được viết theo dạng:

g

ξ

λ 

11 ở đây λ11 - khối nước kèm theo hướng trục Gx

Các hàm f1 – mô tả các số hạng biểu thị sức cản, và mômen cản phụ thuộc vào tốc độ chuyển động; hàm f2 – số hạng xét đến các lực bổ xung và mô men lực nổi và là các lực hồi phục; hàm f3 – tác dụng của các lực và mômen cưỡng bức phụ thuộc vào thời gian

Câu 2: Phương trình vi phân chòng chành theo phương trục Gη của tàu

f g

D

g g

g

Số hạng thứ nhất trong có phương trình này đặc trưng lực quán tính khối lượng tàu

Số hạng thứ hai – lực quán tính của khối lượng nước kèm mà trị số của chúng được viết theo dạng:

g

η

λ22  ở đây λ22- khối nước kèm theo hướng trục Gy

Các hàm f1 – mô tả các số hạng biểu thị sức cản, và mômen cản phụ thuộc vào tốc độ chuyển động; hàm f2 – số hạng xét đến các lực bổ xung và mô men lực nổi và là các lực hồi phục; hàm f3 – tác dụng của các lực và mômen cưỡng bức phụ thuộc vào thời gian

Câu 3: Phương trình vi phân chòng chành theo phương trục Gζ của tàu.

f g

D

g g

g

Số hạng thứ nhất trong có phương trình này đặc trưng lực quán tính khối lượng tàu

Số hạng thứ hai – lực quán tính của khối lượng nước kèm mà trị số của chúng được viết theo dạng:

g

ζ

λ 

33 ở đây λ33 - khối nước kèm theo hướng trục Gz;

Các hàm f1 – mô tả các số hạng biểu thị sức cản, và mômen cản phụ thuộc vào tốc độ chuyển động; hàm f2 – số hạng xét đến các lực bổ xung và mô men lực nổi và là các lực hồi phục; hàm f3 – tác dụng của các lực và mômen cưỡng bức phụ thuộc vào thời gian

Câu 4: Phương trình vi phân chòng chành theo phương trục GX của tàu.

f

I xθ+λ44θ+ 1θ θ + 2θ θ = 3θ

Số hạng thứ nhất trong có phương trình này đặc trưng mômen của các lực quán tính khối lượng tàu

Số hạng thứ hai -mômen của các lực quán tính của khối lượng nước kèm mà trị số của chúng được viết theo dạng: λ θ44 g ở đây λ44mômen quán tính nước kèm đối với trục Gx

Các hàm f1 – mô tả các số hạng biểu thị sức cản, và mômen cản phụ thuộc vào tốc độ chuyển động; hàm f2 – số hạng xét đến các lực bổ xung và mô men lực nổi và là các lực hồi phục; hàm f3 – tác dụng của các lực và mômen cưỡng bức phụ thuộc vào thời gian

Câu 5: Phương trình vi phân chòng chành theo phương trục G Ycủa tàu.

( ) f ( ) f ( )t f

I yψ+λ55ψ+ 1ψ ψ + 2ψ ψ = 3ψ

Số hạng thứ nhất trong có phương trình này đặc trưng mômen của các lực quán tính khối lượng tàu

Số hạng thứ hai –mômen của các lực quán tính của khối lượng nước kèm mà trị số của chúng được viết theo dạng: λ55ψgở đây λ55- mômen quán tính nước kèm đối với trục Gy

Các hàm f1 – mô tả các số hạng biểu thị sức cản, và mômen cản phụ thuộc vào tốc độ chuyển động; hàm f2 – số hạng xét đến các lực bổ xung và mô men lực nổi và là các lực hồi phục; hàm f3 – tác dụng của các lực và mômen cưỡng bức phụ thuộc vào thời gian

Câu 6: Phương trình vi phân chòng chành theo phương trục GZ của tàu.

( ) f ( ) f ( )t f

I zϕ+λ66ϕ+ 1ϕ ϕ + 2ϕ ϕ = 3ϕ

Số hạng thứ nhất trong có phương trình này đặc trưng mômen của các lực quán tính khối lượng tàu

Số hạng thứ hai –mômen của các lực quán tính của khối lượng nước kèm mà trị số của chúng được viết theo dạng: λ66ϕg, ở đây λ66 - mômen quán tính nước kèm đối với trục Gz

Các hàm f1 – mô tả các số hạng biểu thị sức cản, và mômen cản phụ thuộc vào tốc độ chuyển động; hàm f2 – số hạng xét đến các lực bổ xung và mô men lực nổi và là các lực hồi phục; hàm f3 – tác dụng của các lực và mômen cưỡng bức phụ thuộc vào thời gian

Câu 7: Ảnh hưởng của chòng chành tới tốc độ tàu.

Việc giảm tốc độ chạy tàu vB trên sóng so với trị số v trên nước yên lặng sinh ra bởi các nguyên nhân sau đây: tăng sức cản nước do chòng chành dọc của tàu, thay đổi sức cản không khí, quay đứng tàu trên hướng đi, giạt ngang do sóng gió, ảnh hưởng đến sự làm việc của chong chóng và hệ thống động lực chính

Lượng tổn thất tốc dộ chạy trên sóng lớn nhất ∆v = v - vB vân quan trắc được khi tàu chuyển động trên sóng ngược hoặc gần với sóng đó

Ảnh hưởng cơ bản tới trị số

v

v

∆

được thể hiện qua tỷ số giữa chiều dài sóng λ và chiều dài tàu L Cũng như qua mức cung cấp năng lượng đơn vị ∑Ne/D (CV/Tấn) Nghĩa là tổng công suất của hệ động lực trên trọng lượng ngâm nước

Đối với tàu nội địa trên các hồ, vịnh trong thời tiết sấu, lượng tổn thất tốc độ ∆v sơ bộ tính:

05 , 0

27 , 0 2 1

1

− +

=

∆

∑

D

Ne L

v v

λ

Trong đó: 0,3≤ ≤3

λ

L

và 0,25≤ ≤0,50

D Ne

Công thức này đúng cho cả những tàu chạy biển và chịu chòng chành dọc thuần tuý khá mạnh; nhưng trong trường hợp này

D

Ne

l ,∑

λ phải nằm trong giới hạn λ ≤0,8;

L

36 , 0

≤

∑

D

Ne

Câu 8: Ảnh hưởng của chòng chành tới tính ăn lái của tàu.

Câu 9: Các đặc tính chuyển động của tàu trong giai đoạn 1 của quá trình lượn vòng.

– Ngoài chuyển động cơ bản ban đầu, tàu bắt đầu chuyển dịch qua hướng ngang, ngược chiều với chiều quay của bánh lái, do xuất hiện lực ngang do dòng chảy bao quanh thân tàu – bánh lái Quỹ đạo chuyển động của trọng tâm tàu hình chữ S và vận tốc chuyển động của tàu giảm dần, mũi tàu lệch về phía quay của bánh lái, còn mặt phẳng đối xứng của tàu tạo với tiếp tuyến của quỹ đạo chuyển động của trọng tâm tàu một góc θ gọi là góc lệch hướng

Câu 10: Các đặc tính về lực tác dụng lên tàu và bánh lái trong giai đoạn 1 của quá trình lượn vòng.

Nếu ta quay bánh lái sang bên mạn, tàu sẽ chịu tác dụng của lực cản Rxo, lực đẩy của chong chóng

TS Lực thuỷ động trên bánh lái Fy và Fx (Fx là lực cản, Fy là lực nâng bánh lái), δp là góc bẻ lái

δp

G

Rx

x

F

F

T

x y

S

m

Fy

Fy

0

0 x

y

Hình 1.4 – Lực tác dụng lên tàu, bánh lái khi bánh lái quay.

Lực nâng của bánh lái Fy làm tàu dịch chuyển vận tốc vy

Lực cản của bánh lái Fx làm tăng lực cản của tàu và làm giảm tốc độ vo

Lực Fy gây ra mômen Mx = Fy.m làm cho tàu quay, mặt phăng đối xứng của tàu tạo với véc tơ tốc

độ một góc lệch hướng θ, hướng của TS và Rxo cũng tạo góc θ, thân tàu xuất hiện lực ngang L, lực này làm giảm dịch chuyển ngang của tàu và làm quỹ đạo chuyển động của tàu bị bẻ cong có dạng chữ S Trong trường hợp đó Rx > Rxo và làm giảm vận tốc tàu

Đề 06

Câu 1: Phương trình vi phân chòng chành đứng của tàu trên nước yên lặng.

0



g g

g

D

ζ γ ζ ζ

Câu 2: Hàm f1ζ.

f1ζ ζ = ζζ

Câu 3: Hàm f2ζ.

f2ζ ζ =γ ζ

Câu 4: Hàm f3ζ(t).

t Sr

f3ζ =γ Bcosσ

Câu 5: Ảnh hưởng của chòng chành tới sinh hoạt trên tàu.

Chòng chành của tàu có thể gây “say sóng” cho con người trên tàu Nguyên nhân chính làm cho con người say sóng là ảnh hưởng sinh lý của các gia tốc góc Gia tốc đứng và sự thay đổi của nó là gia tốc khó chịu nhất Giới hạn cảm nhận của con người đối với gia tốc góc nằm trong khoảng (2 ÷ 3) độ/s2, và đối với gia tốc đứng (0,4 ÷ 0,12) m/s2

Say sóng nhất khi gia tốc đứng đạt khoảng 0,1g ≈ 1 m/s2

Để đảm bảo điều kiện sinh hoạt bình thường của các tàu, chủ yếu là các tàu chở khách cần phải sao cho các gia tốc đứng sinh ra tại các điểm xa trục dao động nhất không vượt quá 0,1g Yêu cầu này thoả mãn nếu các biên độ chòng chành θm0 hoặc ψm0 khi chạy trên sóng không vượt quá biên độ chòng chành ngang và dọc cho phép Các biên độ đó được xác định theo công thức:

3 , 57

2 2

1 , 0

2 0

0

H mchp

m

B

T











=

≤

π θ

3 , 57

2 2

1 , 0

2 0

0

H mchp

T g









=

≤

π ψ

(3.1.2) Trong đó: T ,θ Tψ - chu kỳ chòng chành ngang và dọc của tàu (giây);

BH, LH – chiều rộng và chiều dài lớn nhất của tàu

Sự giảm gia tốc khi chòng chành cũng có ảnh hưởng tốt với sự làm việc tin cậy của máy móc, thiết

bị, hệ thống trên tàu

Câu 6: Ảnh hưởng của chòng chành tới sự say sóng cho con người trên tàu.

Câu 7: Ảnh hưởng của chòng chành tới sự dịch chuyển hàng hóa, thiết bị trên tàu.

Câu 8: Đặc tính chuyển động trong giai đoạn ba của quá trình quay vòng.

Giai đoạn quay vòng ổn định trọng tâm tàu chuyển động theo một vòng tròn bán kính r và gọi là bán kính quay vòng của tàu

Câu 9: Lực tác dụng lên tàu và bánh lái trong giai đoạn ba của quá trình lượn vòng.

Câu 10: Các thông số về tính ăn lái trong giai đoạn ba.

Đề 07

Câu 1: Lực tác dụng lên tàu gây chòng chành.

Hệ lực tác dụng lên tàu đang chòng chành trong các điều kiện sóng nói chung được chuyển vào véctơ chính và véc tơ mômen, mà thành phần của chúng là vế phải của các phương trình vi phân chòng chành

Khi lập phương trình chuyển động của tàu chòng chành tự do cần phải xét trọng lượng D, lực quán tính khối lượng của tàu, chuyển động với các gia tốc, các lực thuỷ động mang màu sắc quán tính và phi quán tính, trong trường hợp riêng còn áp suất của gió hoặc do các bộ giảm chòng chành gây ra

Các lực mang màu sắc cơ thuỷ học phân loại như sau:

Các lực thuỷ động quán tính đặc trưng cho sự thay đổi động năng mà tàu truyền cho chất lỏng bao quanh nó Các lực đó tỷ lệ với gia tốc sinh ra khi chòng chành và có thể biểu diễn bằng trị số tương ứng của khối nước kèm

Các lực hồi phục, hoặc thuỷ tĩnh cố đưa tàu trở về vị trí cân bằng ban đầu

Sức cản hoặc sức dập tắt do liên tục tiêu phí năng lượng vào việc duy trì hệ sóng do tàu chòng chành gây ra và để thắng lại độ nhớt của chất lỏng Vậy lực đó là sức cản nhớt và sức cản sóng

Các lực cưỡng bức để duy trì chế độ chòng chành, các lực này phụ thuộc thời gian

Cõu 2: Nghiệm của phương trỡnh vi phõn chũng chành đứng.

Cõu 3: Nghiệm của phương trỡnh vi phõn chũng chành ngang.

Cõu 4: Nghiệm của phương trỡnh vi phõn chũng chành dọc.

Cõu 5: Đặc tớnh chuyển động trong giai đoạn hai của quỏ trỡnh quay vũng.

Tàu chuyển động trờn đường cong với bỏn kớnh ri nhỏ dần Gúc lệch hướng θ tăng lờn, vận tốc tàu giảm dần

Cõu 6: Lực tỏc dụng lờn tàu và bỏnh lỏi trong giai đoạn hai của quỏ trỡnh quay vũng.

1 Lực quỏn tớnh tiếp tuyến với đường cong chuyển động của trọng tõm tàu, chống lại việc hóm tàu

dt

dv

2 Lực ly tõm tỏc dụng dọc theo bỏn kớnh chống lại gia tốc ly tõm

3 Mụmen của cỏc lực quỏn tớnh chống lại sự quay của tàu

Cõu 7: Sơ đồ lực tỏc dụng lờn tàu và bỏnh lỏi đầu giai đoạn hai.

p δ

y

F

m

G

y

R

x

i

v

θ

D R

y

R

x

L

K

x

F

n

Lực tỏc dụng lờn tàu và bỏnh lỏi cuối thời kỳ I.

Cõu 8: Sơ đồ lực tỏc dụng lờn tàu và bỏnh lỏi cuối giai đoạn hai.

2 i

i

dt

dv M'

x

y

Fy

Fx

K

x

Ry R

G

J'x d η 2 2

dt

Đường cong quay trở

Hướng đi ban đầu

o

r i

θ

v i

M'vri

Lực tỏc dụng lờn tàu – bỏnh lỏi ở thời kỳ thứ hai quay vũng.

Cõu 9: Ổn định hướng đi của tàu.

Nghiờn cứu chuyển động trờn hướng thẳng Tàu được gọi là ổn định hướng đi với bỏnh lỏi nằm trong mặt phẳng đối xứng, nếu với tỏc dụng của ngoại lực tàu bị lệch hướng thỡ sau một thời gian sẽ chạy trờn đường thẳng mới

Nếu tàu khụng ổn định hướng đi thỡ độ lệch hướng ngày càng tăng và kết quả cuối cựng sẽ chuyển động trờn quỹ đạo trũn

Hầu hết cỏc tàu đều cú tớnh ổn định động trờn hướng đi

Ta giả thiết rằng tàu chuyển động trờn đường thẳng với bỏnh lỏi nằm trong mặt phẳng đối xứng, bị tỏc dụng của ngoại lực nào đú mà tàu bị lệch hướng đi so với hướng ban đầu một gúc θ0, do đú dũng chảy đối xứng bao quanh thõn tàu bị phỏ vỡ làm xuất hiện lực ngang L0, đặt ở tõm ỏp lực thõn tàu Lực

ấy gõy nờn chuyển động ngang của tàu với vận tốc vL theo hướng tỏc dụng của nú và mụmen của lực

đú sẽ làm quay tàu xung quanh trọng tõm tàu với vận tốc gúc wz và tăng theo gúc lệch ban đầu θ0

−

=

=

2 /

1 1

2 0

2

L

L

z L

z w

dt

d k w k dx x C w v

k1 – hệ số tỷ lệ

Để đảm bảo ổn định động hướng đi của tàu trong thực tế (nếu tàu không ổn định hướng) là biện pháp là phải sử dụng ky hông phụ sau lái

Khi tăng ổn định hướng của tàu sẽ làm xấu tính năng quay trở của tàu, do đó không nên quá tăng việc tính ky hông

Câu 10: Mômen quán tính khối lượng tàu đối với trục X và Y.

Mô men quán tính hướng ngang Ix đối với trục dọc chính tìm được bằng cách cộng các mô men quán tính tương ứng của các nhóm tải trọng của tàu

g Z

Z y g

P

Trong đó:

Pi – trọng lượng của nhóm tải trọng thứ i,

yi, Zi – toạ độ trọng tâm của Pi đối với mặt phẳng đối xứng và cơ bản của tàu Zg – chiều cao trọng tâm tàu trên mặt phẳng cơ bản;

ix – mô men quán tính trung tâm bản thân của trọng lượng thuộc nhóm tải trọng thứ i đối với trục song song với trục x Nếu giả thiết rằng: trọng lượng của nhóm thứ i phân bố đều trên diện tích hình chiếu của nó với cạnh Z0 và y0 thì:

12

2 0

2

Z P

i x = i +

Trong thực tế thường chỉ tính Ix theo công thức gần đúng của Đuaiep:

12

1

g

g

D

Mô men quán tính dọc của khối lượng tàu đối với trục ngang có thể tính theo công thức:

=

g dm x dm z x

g

q

dm= khối lượng của tàu phân bố giữa hai sườn nằm cách nhau một đoạn dx.

q – tung độ của đường cong trọng lượng

Trị số Iy cũng có thể tính theo công thức gần đúng:

2

07 ,

g

D

Trong đó; α - hệ số béo của đường nước

Đề 08

Câu 1: Mômen quán tính khối lượng nước kèm đối với trục X và Y.

Câu 2: Xác định chu kỳ chòng chành ngang của tàu nội địa.

Chu kỳ chòng chành ngang của tàu nội địa có thể xác định theo đồ thị hình 2.4 mô tả quan hệ

0

h

Tθ

với thông số không thứ nguyên

g

Z

B D

h

3 0

qua kết quả thử tàu thực và tính toán

1,5 1,0

0,5

g

0 D

h 3

B z

2

4

6

8

10

12

T

h

θ

0

0

Hình 2.4 – Chu kỳ tương đối của chòng chành ngang cho các tàu nội địa.