bài giảng tĩnh họ tàu thủy

bài giảng tĩnh học tàu thủy rất hay và xúc tích, phù học với các sinh viên học liên quan đến tàu thủy và phương tiện nỗi, bài giảng được tóm gọn xúc tích, kí hiệu trong bài giảng được sử dụng phổ biến và thống nhất....................................................................

Chương 3: TÍNH LẮC TÀU 3.1 Các chuyển động lắc tàu

1 – OX: surge

2 – OY: sway

3 – OZ: heave

4 – OX: roll

5 – OY: pitch

6 – OZ: yaw

Tịnh tiến Quay

r q p w v u

X  , , , , ,

• Phương trình dao động tổng quát:

 M X{ }   N X{ }   C X{ }  { }F

 







 







N 0 0 0 0 0

0 N 0 N 0 N

0 0 m 0 N 0

N

0 N 0 N 0 N

0 0 N 0 N 0

0 N 0 N 0 N

11

















 

 







26

44

66

0 0 0 0 0

0 0 0 0 C

0 C 0 C 0 C

0 0 C 0 0

0 C 0 C 0

0 0 00 C

0 0 0 0 0 0











Ma trận khối lượng nước kèm

Ma trận lực hồi phục

Ma trận lực cản tổng quát

Ma trận khối lượng thân tàu

F - Ma trận lực kích động

• Hệ số khối lượng nước kèm và lực cản

Xem phần các lực thuỷ động tác

dụng lên vỏ tàu (trang 52 – 80,

chương 4, Lý thuyết tàu I)

Giải bài toán lắc tàu

Xác định

ma trận

khối lượng

Khối lượng

thân tàu

Khối lượng nước kèm

Xác định

ma trận lực

cản

Xác định

ma trận lực phục hồi

Xác định

ma trận lực kích động

Nghiên cứu lực thuỷ động trong lắc tàu

 M X{ }   N X{ }   C X{ }  { }F

Giải phương trình:

Thông số cần xác định:

r q p

w v

u

• Ảnh hưởng của lắc tàu:

- Chuyển động số 3 - lắc đứng

- Chuyển động số 4 - lắc ngang

- Chuyển động số 5 - lắc dọc

- Ảnh hưởng của lắc tàu:

+ Lắc đứng (3) kết hợp với lắc dọc làm giảm tốc độ tàu khi đi trên sóng, gây hiện tượng nước phủ boong tàu, làm ướt hàng

hóa, dễ gây nguy hiểm cho tàu

+ Lắc ngang (4) kết hợp với chuyển động dạt ngang (2) có thể là những trường hợp nguy hiểm nếu xét ổn định tàu

+ Chuyển động số 6 dẫn đến mất tính ăn lái, đặc biệt khi tàu

chạy trên sóng đuổi (mất tính ăn lái)

3.2 Dao động (lắc tàu) tự do, biên độ nhỏ, có cản:

(*) (3) (4) (5)

- Nghiệm của PT: s = e rt Thực tế:  < 

Điều kiện ban đầu, tại t = 0: s = s0; (s)’ = (s0)’ : C1 = s0

    2  2  0

 z   

.

2  0        2    0        2    0

Hệ số cản

Tần số dao

động riêng

      

t

s  e . C1cos  t C2sin t

o o

s s

C   .





s e ( cos s t  . .sin )t





• Chu kỳ dao động:

TH dao động không có cản:

    2 2

1 /

  

T 2 /

  2/ 2 0

w

D g m T

A

/

.



 



33



  x

t

T

D GM

.

.

44

L

T

D GM

.

55

• CT kinh nghiệm x/đ chu kỳ DĐ tự do (trên nước tĩnh):

- Mô men quán tính Ix

- Mô men quán tính Iy

- Chu kỳ dao động (lắc tàu)

  2   2   1

x D B CW H

I

g( , CB )

 2 2  2

11 4 12

 1  2 4 2

12

g . 2



2

(paraboloid)

g

,

 0 07 2

D g m m L B T CB CB T T



       

33

T

D GM. . g GM.



D GM. D GM. ,



  55    5

2

t

C B T

GM

.

4

B

, , * 22

0 6 0 7 1

H

0 58 1

3.3 Lắc tàu trên sóng điều hoà

 Lắc đứng tàu trên sóng điều hoà

 Lắc ngang tàu trên sóng điều hoà

m    D V t( )





zz

v

D m

2

(  44)        sin( ) 

M sin( )t

        2  2 

t o

o

D GM M

Ix m

.



2 44

 Giải phương trình lắc tàu trên sóng điều hoà

Nghiệm: S = S1 + S2

+ S1 - nghiệm của dao động tắt dần, + S2 - nghiệm của dao động cưỡng bức:

s    2 s 2s  H sin( 2   t )

  (3): H = Fzz , pha DĐ  =  /2

(4): H = M, pha DĐ  = 0

s2  Msin(    t ) Ncos(   t )

  



     

2 2

2 2 2 4 2 2 N H



 

  2 2 2   2 2

2 4

m

s2  s sin(     t )

N tg

M

  2 2

2

m

     

2 2

2 2 2 2 2

1 4

Nếu bỏ qua dao động tắt dần:

S =

• Đối với dao động lắc ngang:

3.4 Lắc tàu trên sóng tự nhiên

m.sin( t )

m

o [ ( ) ] ( ) ( )





2 2 2 2

1

tg

( ) ( )

















2 2

1

m a

D g

D g m

( ) ( ) ( )

2

2 2 2 2 2 33

N tg

M

  2 2 2

m

s2  s sin(     t )

3.5 Các biện pháp giảm lắc

Giai đoạn thiết kế: chọn thông số vỏ tàu phù hợp, hình dáng vỏ

đảm bảo cho tàu có tính đi biển tốt Trong đó GM có ý nghĩa đặc biệt Tuy nhiên trong thực tế để đảm bảo ổn định tàu, giá trị không thể lấy tùy ý Biện pháp thay đổi nhằm tăng chu kỳ lắc vì vậy chỉ

sử dụng trong một giới hạn nhất định

Nguyên tắc giảm lắc tàu: tạo ra mômen nghiêng ngược dấu với

mômen nghiêng cưỡng bức tàu lắc Các thiết bị thường làm nhiệm

vụ giảm biên độ lắc, vận tốc lắc và gia tốc lắc

Thiết bị giảm lắc: Vây giảm lắc; Bánh lái hông; Thùng chủ động;

Thùng thụ động

Biện pháp giảm lắc