tổng quan về bể thử tàu

Bể thử mô hình tàu được lắp đặt bằng các thiết bị hiện đại đến từ Vương quốc Anh,Hoa Kì và Nhật Bản, bao gồm các thiết bị chính như : thiết bị tạo song, thiết bị tiêu sóng,thiết bị đo lự

Mục lục

PHẦN 1 : TỔNG QUAN VỀ BỂ THỬ TÀU 2

1.1 Trang thiết bị cho bài thử cân bằng và xác định trọng tâm mô hình tàu 3

1.2 Trang thiết bị dung cho bài thử đo ổn định mô hình tàu 4

PHẦN 2: NỘI DUNG CÁC BÀI THỬ 6

CHƯƠNG 01 : BÀI THỰC HÀNH : ĐO LỰC CẢN MÔ HÌNH 6

1.1 : Mục đích 6

1.2 : Chuẩn bị cho quá trình thử 6

1.3 : Nội dung bài thử 8

1.4 : Tiến hành 8

CHƯƠNG 02 : BÀI THỰC HÀNH : CÂN BẰNG VÀ XÁC ĐỊNH TỌA ĐỘ TRỌNG TÂM MÔ HÌNH .17

2.1 Mục đích 18

2.2 Qui trình thực hiện 18

2.3 Quá trình thực hiện 18

CHƯƠNG 03 : BÀI THỰC HÀNH : KIỂM TRA ỔN ĐỊNH MÔ HÌNH 22

3 1 : Mục đích 22

3.2 Chuẩn bị 22

3.3 Trình tự thực hiện 24

3.4 Kết quả 27

PHẦN 1 : TỔNG QUAN VỀ BỂ THỬ TÀU

Ngày 12/09/2007, trường Đại học Hàng hải Việt Nam (VMU) đã tổ chức lễ khai giảng năm học mới, cũng trong ngày khai giảng, Nhà trường đã tiến hành khánh thành bể thử mô hình tàu trị giá gần 1 triệu USD

Bể thử mô hình tàu được lắp đặt bằng các thiết bị hiện đại đến từ Vương quốc Anh,Hoa Kì và Nhật Bản, bao gồm các thiết bị chính như : thiết bị tạo song, thiết bị tiêu sóng,thiết bị đo lực cản, đô momen hồi phục tĩnh, thiết bị thử chong chóng, hệ thong đo chuyển vịcủa mô hình trên song, máy quét 3D…có thể phân tích đặc tính tĩnh học của tàu theo 6phương chuyển động.

Bể thử là một phòng thí nghiệm tổng hợp có thể thực hiện được nhiều bài thínghiệmchuyên ngành cần thiết cho việc chế tạo tàu thủy Đây là dự án nhằm nângcaochất lượngnghiên cứu, đào tạo của Nhà trường góp phần đưa Trường đạt trìnhđộ khuvựcvà quốc tế

Bể thử có kích thước : 45 m chiều dài x 2,5 m chiều rộng x 2,5 m chiều sâu

1.1 Trang thiết bị cho bài thử cân bằng và xác định trọng tâm mô hình tàu

- Các trang thiết bị dùng cho bài thử: mô hình, giá cân bằng mô hình, vật nặng,máy đo góc, bộ đếm,…

Hình 1.1: Giá cân bằng mô hình.

Hình 1.2: Tàu mô hình, thiết bị đo góc và giá cân bằng mô hình.

Hình 1.3: Thiết bị đo tần số dao động của giá cân bằng mô hình.

1.2 Trang thiết bị dung cho bài thử đo ổn định mô hình tàu

- Các thiết bị dùng trong bài thử: bể thử, mô hình, V110E, vật nặng, livo điện tử

Hình 1.4: Bể thử mô hình.

Hình 1.5: Xe kéo mô hình.

Hình 1.6: Tàu mô hình được gắn vào xe kéo.

Hình 1.7: Xe kéo và hệ thống điều khiển.

PHẦN 2: NỘI DUNG CÁC BÀI THỬ

CHƯƠNG 01 : BÀI THỰC HÀNH : ĐO LỰC CẢN MÔ HÌNH 1.1 : Mục đích

- Giúp sinh viên nắm được phương pháp vận hành xe kéo để đo lực cảm mô hình trên

sóng và trên nước tĩnh Thu và xử lí kết quả đo

1.2 : Chuẩn bị cho quá trình thử.

- Mô hình tàu cần được chế tạo phù hợp với quy trình yêu cầu của ITTC 7.5-01-01-01 :

hình dạng vỏ bao,loại vật liệu chế tạo vỏ bao, độ nhám bề mặt…

1.2.3 : Cài đặt mô hình

- Mô hình cần thử chính xác lượng chiếm nước tính toán.

- Mô hình cần được gắn với đầu đo sức cản bởi liên kết có khả năng truyền và chỉ đo lực

kéo theo theo phương ngang

- Các thiết bị dẫn hướng

Hình 1.1 : Các thiết bị dẫn hướng.

- Mô hình cần được lắp đặt sao cho mặt phẳng dọc tâm của nó nằm chính giữa chiều

rộng của bể thử và nằm song song với đường ray xe kéo của thiết bị kéo Độ lệch chophép đến thành bể đo tại đường vuông góc mũi FP và đường vuông góc đuôi APkhông được vượt quá 0,05%Lpp

1.2.4 : Hệ thống đo

- Các đại lượng sau cần được ghi lại khi đo :

+ tốc độ di chuyển

+ lực cản tổng

+ chiều chìm mũi và lái.

+ nhiệt độ nước để tính hệ số nhớt và khối lượng riêng của nước

1.2.5 : Thiết bị đo

Hình 1.2 : Thiết bị đo lực cản

- Mớn nước và độ chúi cần đo chính xác tới 1 mm.

- Nhiệt độ của nước phải được đo ở độ sâu một nửa mớn nước mô hình, sử dụng nhiệt

kế để đo

1.3 : Nội dung bài thử.

- Mô hình được với vận tốc đảm bảo Frm = Frs

- Mô hình được gia tốc lên vận tốc đã chọn.

- Khi mô hình đạt tốc độ đã định, quá trình gia tốc cho mô hình phải dừng lại ngay.

1.3.1 : Phương pháp

- Qúa trình ghi nhận dữ liệu có thể bắt đầu khi mô hình đạt trạng thái ổn định hoặc ghi

nhận liên tục từ khi bắt đầu chạy

- Giá trị trung bình được xác định trong khoảng thời gian mô hình đạt trạng thái chuyển

động với vận tốc ổn định

- Cần phải có thời gian chờ phù hợp với mỗi lần chạy khác nhau nhằm đạt các điều kiện

tương đương và đạt kết quả thử nhất quán Thời gian này phụ thuộc vào thiết bị,hìnhdáng bể thử, kích thước và tốc độ mô hình Thời gian chờ này cũng cần được ghi lại.1.3.2 : Dải và bước của vận tốc : Dải vận tốc phải bắt đầu từ khi vận tốc nhở hơn 5 % tốc

độ đã định và kết thúc khi vận tốc lớn hơn 5% vận tốc đã định Dải vận tốc bày cầnphân ra các giá trị đo thích hợp

1.3.3 : Vận tốc

Các yếu tố sau cần chú ý khi đo vận tốc mô hình :

- Điều quan trọng nhất là vận tốc mô hình giữ cố định trong suốt quá trình đo hoặc

quãng đường phù hợp, mà một phần thời gian tương ứng trong đó được sử dụng đểtính giá trị trung bình của đại lượng cần đo

Switch on

- Trong quá trình đo, vân tốc xe kéo không được thay đổi quá 0.1% vận tốc trung bình

hoặc 3mm/s,lấy giá trị nào lớn hơn

Bước 3: Khởi động máy tính xách tay

Hình 1.5 :Khởi động máy tính xách tay

Bước 4: Khởi động phần mềm Autotest IV:

- Thực hiện lệnh Start Programs> Autotest IV > Autotest IV

Hình 1.6:Khởi động phần mềm Autotest IV

Bước 5: Chọn bài thử

Xuất hiện bảng Test Groups chọn R35 để thử đo lực đẩy, ấn nút ‘OK’

Hình 1.7:Chọn bài thử

Bước 6: Thiết lập các thông số cho bài thử

- Vào Test Definition > Sequence

Hình 1.8 : Nhóm lệnh chức năng Test Definition

- Xuất hiện bảng ‘Sequence: CARRIAGE_MOTION’

Hình 1.9 Chọn thông số thiết lập

- Chọn Sequence Editor

Hình 1.10: Thiết lập các thông số cho bài thử

- Nhập thời gian: tăng tốc, duy trì, dừng

- Nhập vận tốc (m/s): tăng tốc và duy trì

- Chọn cửa sổ Graph kiểm tra thời gian hoạt động của xe kéo mô hình

Hình 1.11: Biều đồ hoạt động của xe kéo mô hình

- Nhấn nút Save > Exit

- Vào Run test trên thanh chức năng

- Chọn Compile > Exit > Start

Hình 1.12:Cửa sổ biên dịch bài thử từ máy tính sang thiết bị thử

Hình 1.13: Chương trình đang tải dữ liệu

- Sau đó xuất hiện cửa sổ:

Hình 1.14: Thông báo từ chương trình

- Gạt công tắc đỏ trên hộp điều khiển rồi chọn theo thứ tự hình phía dưới

Hình 1.15:Công tắc phát lệnh chạy xe kéo

- Xuất hiện cửa sổ:

Hình 2.16:Cửa sổ theo dõi các thông số trong quá trình thử

- Màn hình hiện thông báo như hình dưới thì đóng công tắc đỏ để vận hành xe kéo

Hình 1.17:Thông báo trước khi vận hành xe kéo

Bước 7: Xuất kết quả thử

- Sau khi thử xong và quay về màn hình chính của chương trình

- Vào Data Analysis> View Test Data trên thanh chức năng

Hình 2.15 : Xem kết quả thử

- Xuất kết quả đo sang file Excel hoặc file Text

Hình 1.18 : Xuất kế quả của bài thử sang Excel

CHƯƠNG 02 : BÀI THỰC HÀNH : CÂN BẰNG VÀ XÁC ĐỊNH TỌA ĐỘ TRỌNG

L Khoảng cách giữa tâm của trọng vật

4 Trọng lượng của hệ khung và mô hình mT = 56.52

2.1 Mục đích

Giúp sinh viên nắm được:

- Lý thuyết và phương pháp xác định tọa độ trọng tâm và mô men quán tính của môhình

- Kỹ năng xác định tọa độ trọng tâm và mô men quán tính của mô hình bằng phươngpháp đo chu kỳ dao động

Với hệ không có mô hình, dựa vào vật nặng đó biết (m v) đặt cách chốt lắc dọc một khoảng

L theo phương X Đo góc nghiêng α(Hình 1.1) Phép đo này được lặp lại khi đặt m vở các vịtrí khác nhau dọc trục X



L

mv

Hình 2.1: Xác định VCG 0

Khi có các kết quả đo áp dụng công thức dưới đây để tính khoảng cách (Hv0) giữa chốt và

các VCG 0(bàn, thiết bị định vị, giá kẹp, tay quay) Công thức này chỉ đúng với  nhỏ, do đó

dựng quan hệ tương đối giữa a và Hv o và ngoại suy tính được Hv o khi  xấp xỉ 0

Hv o=Lm v αmm o

1.

Đặt mô hình lên khung sao cho mặt phẳng sườn giữa của mô hình đi qua điểm chốt quay

của khung cân bằng, lặp lại các phép đo như ở 1.3.1 để tínhHv T

1.

L

mv

Căn mô hình sao cho trọng tâm mô hình trùng với chốt quay, bằng cách điều chỉnh chiều

dài tay quay Hv m nó sẽ đưa VCG m về nằm trên cùng đường thẳng với các chốt Để kiểm tra ta

lặp lại các bước 1.3.2 – 1.3.3 đến khi Hv m bằng 0

2.3.4.2 Xác định Io

Khi mô hình khụng đặt trên bàn lắc, ghi lại thời gian thực hiện một số dao động nhất định

của hệ Để kết quả chính xác cần phải đo nhiều lần và lấy trung bình Tần số dao động (f o) cóthể xác định được bằng cách lấy số dao động chia cho thời gian dao động Dùng công thứcdưới đây có thể tính được mô men quán tính của bàn định vị và các khối lượng kèm theotương đối với chốt

I = m o gHv o

4 π2f o2

2.3.4.3 Xác định I T và I m

Bằng cách lặp lại các bước nói trên cho hệ khi mô hình được gắn vào bàn, ta sẽ xác định

được I T Đối với một hệ với N khối lượng, tổng mô-men quán tính được định nghĩa là tổng

của các mô-men quỏn tớnh thành phần (tương đối với một trục cố định) Như vậy:

Để đạt được điều này có thể thực hiện những dịch chuyển trong khi mô hình nổi trên nước

và kiểm tra đường nước Khi mô hình được đặt trở lại vào giá, nó vẫn phải nằm ngang Dichuyển dằn xa trục sẽ làm tăng bán kính quán tính và ngược lại

Hình ảnh thí nghiệm

*Thực hành 1:

*Thực hành 2

v V

L m H

v V

L m H

3

v v

v vt

tong

L m H

Lấy kết quả trug bình các lần đo:

3

1 0, 2432( ) 3

vt vt

Với m T =56,52(kg);g=9.81(m/s 2 ); 2 02

.

4 .

T vt T

m g H I

T T

I

I  



(kg.m 2 ) Vậy:I m =I T – I 0 =4.784 – 4.164 = 0.163 (kg.m 2 )

CHƯƠNG 03 : BÀI THỰC HÀNH : KIỂM TRA ỔN ĐỊNH MÔ HÌNH

3 1 :Mục đích

- Kiểm tra lý thuyết và phương pháp đo ổn định của mô hình

- Kĩ năng thực hiện đo ổn định của mô hình

- Các bậc tự do khi xét riêng ổn định

3.2 Chuẩn bị

Các thiết bị để thử mô hình: mô hình, V110E, vật nặng, livo điện tử

Hình 3 1 Thiết bị đo ổn định

3.2.1 Xác định trạng thái tải trọng của mô hình

- Trước khi thử để kiểm tra ổn định, mô hình phải được xác định tọa độ trọng tâm và tư thế

3.2.2 Cài đặt thiết bị

3.2.2.1 Đặt một góc nghiêng cố định

Trong quá trình cài đặt phải đảm bảo xe kéo cố định, bảo đảm an toàn cho người điều chỉnh,

và việc điều chỉnh sẽ không làm căng các cáp, quá tải bộ phận đo hay mô hình

Lắp cần với đầu trục vuông.Quay cần để tạo một góc nghiêng cho mô hình

3.2.2.2 Đặt một góc chúi cố định

Xoay đai ốc để điều chỉnh góc chúi, siết chặt đai ốc hãm khi thiết lập

Hình 3.4 Máy tính phục vụ cho việc đo

3.3.4 Khởi động phần mềm Auto Test IV

3 35 Chọn Test Group trên thanh chức năng Chọn bài thử V110E- bài thử đo ổn định mô hình

3.3.6 Vào Test Difinition -> Sequences.

3.3.7 Vào Run Test trên thanh chức năng

Chọn Compile-> Exit-> Start

3.4 Kết quả

Sau khi đã thử xong, để nhận được giá trí đo ổn định ta vào Data Analysis-> View Test Data

3.5.Xây dựng đường cong cánh tay đòn ổn định tĩnh động

Xây dựng đường cong cánh tay đòn ổn định tĩnh động dựa vào số liệu thu được từ mô hình với thiết bị kiểm tra ổn định V110E

3.6 Xác định tay đòn ổn định tĩnh

Xác định cánh tay đòn ổn định thông qua công thức:

*Kết quả đo ổn định khi mô hình nghiêng chúi