BÀI tập lớn TÍNH TOÁN sức cản của tàu THỦY

Đây là bài tập lớn mẫu về tính toán sức cản tàu thủy của môn học lý thuyết tàu thủy. Bài tập này giúp cho các bạn bước đầu làm quen với việc tính toán sức cản của tàu. Nó sẽ là tiền đề để giải quyết các bài toán sức cản trong thực tế nhằm nâng cao tốc độ tàu.

BÀI TẬP LỚN : TÍNH TOÁN SỨC CẢN TÀU

I.Mục đích và yêu cầu của bài tập:

I.1 Mục đích:

Bài tập này giúp cho sinh viên bước đầu làm quen với việc tính toán sức cản của tàu

Nó sẽ là tiền đề để giải quyết các bài toán sức cản trong thực tế nhằm nâng cao tốc độ của tàu

I.2 Yêu cầu:

- Phân tích, lựa chọn và áp dụng công thức tính sức cản phù hợp đối với từng loại tàu Mỗi loại tàu cần ít nhất áp dụng 3 công thức tính gần đúng

- Xây dựng được đồ thị sức cản, công suất theo vận tốc tàu

II Lựa chọn phương án:

Ở giai đoạn thiết kế sơ bộ không có điều kiện thử mô hình và không cần độ chính xác cao, nên về mặt phương pháp có thể tính tốc độ tàu hoặc công suất máy bằng cách tính sức cản vỏ tàu theo các công thức tính gần đúng

Ở đây ta lần lượt tính theo 3 phương pháp khác nhau:

TAYLOR, AYRE, LAP

III Thực hiện:

1 Tính sức cản cho tàu hàng

Đối với tàu đang tính ta có:

-Chiều dài đường nước thiết kế: L=122.7 (m)

- Chiều dài giữa 2 trụ: L PP =120 (m)

-Chiều rộng đường nước thiết kế: B=20.8 (m)

-Chiều chìm trung bình: T=6.9 (m)

-Chiều cao mạn tàu: H=9.2 (m)

-Thể tích chiếm nước: V=13167.7 (m 3 )

- Lượng chiếm nước D=13496.89 (m 3 )

α =0.909

δ =0747

β =0,96

X C =0,119

Ở mỗi phương pháp ta tiến hành làm các công việc sau:

- Giới thiệu các công thức tính

-Tính các yếu tố bổ trợ

-Lập bảng các giá trị tính (ở sau tập)

-Vẽ đồ thị sức cản và công suất theo vận tốc (ở sau tập)

A Phương pháp tính sức cản theo công thức TAYLOR:

Phương pháp này ra đời không lâu nhằm cung cấp cho người dùng công thức tính công suất máy cần thiết để quay chân vịt tàu, đưa tàu đi với vận tốc xác định Trong phương pháp này công suất hữu hiệu được tính như sau:

R.V' EPS=

75 Trong đó: R- sức cản của tàu (KG)

V’- vận tốc tàu (Hl/h)

Các hệ số phụ trợ, cần lúc tính như sau:

5.04

89 13496

120

3 / 1 3

/

D

L PP

5.15

89 13496

7 122

3 / 1 3

/

D

L

D/(L/100)3=13496.89/1.847= 7306;

Lpp/B= 120/20.8= 5.77

K=1,04;

C bm0, 0005;

 1025KG m/ 3;

Qúa trình tính lực cản theo tuần tự sau đây:

1) Vận tốc tàu v (hải lý/h)

2) Vận tốc tàu v’ (m/s) (1 hải lý/h= 0,514 m/s),

3) Tính

PP L g

v Fn

/

4) Tính R e V L'.

v



5) Tính 0, 075 2

(lg 2)

mstptd

e

C

R





6)Tính diện tích mặt ướt của thân tàu

2

PP

7) Tính sức cản ma sát tàu

2

'

2

ms mstptd bm

V

R  K C  C   (KG)

8)Tính sức cản dư

Theo Taylor:

d

R   

  (KG)

9) )Tính sức cản tổng hợp của tàu

ms d

RR R (KG) 10)Công suất hữu hiệu

R.V' EPS=

75 (ML)

Ayre dựa trên hàng loạt kết quả thử mô hình với tàu có hệ số δ lớn để biên soạn phương pháp tính này Trong phương pháp này công suất hữu hiệu EPS được tính như sau:

A C

v D EPS

3 64 0



Trong đó: D- lượng chiếm nước ( tấn)

v- vận tốc tàu (hải lý/h)

C A- hệ số tra theo đồ thị của Ayre, 













 ( , / 3)

1

D L Fn f

C A PP

Đối với tàu đang tính ta có:

A A

v C

v C

v

D

EPS

3 3

64 , 0 3

64

.

0

89 439 89

13496







Các thông số phụ: 5.04

89 13496

120

3 / 1 3

/

D

L PP

B/T=20.8/6.9=3.02

XC=0.119=0,1 %LPP

Qúa trình tính lực cản theo tuần tự sau đây:

1) Vận tốc tàu v (hải lý/h)

2) Vận tốc tàu v’ (m/s) (1 hải lý/h= 0,514 m/s),

3) Tính

PP L g

v Fn

/

4) Dựa vào

PP L g

v Fn

/

 và hệ số thon L PP / D1/3 tính CA theo

đồ thị hình 1 (phụ lục 4)

5) ocủa tàu mẫu lấy từ đồ thị hình 2a (phụ lục 4)

6) Tính  và so sánh với ocủa tàu mẫu

+) Nếu  othì tăng CA, 1C Atra từ đồ thị hình 2d (phụ lục 4)

+)Nếu  othì giảm CA, trị số giảm tính theo công thức:

O

O A

C











Trị số giảm này chỉ được đưa vào nếu trị số 1C A  3C A (3C A lấy ở bước 9)

7) Tính điều chỉnh do B/T nếu B/T lớn hơn (B/T)0 =2;

Trị số giảm của CA tính theo công thức:

2 10 2 (%)









 





T

B

C A 

8) Tính điều chỉnh do vị trí của tâm nổi tàu khác với tàu mẫu, trị số 2C A: theo hình 2b (phụ lục 4) tra tâm nổi chuẩn (mẫu)

O

C

X

9) Dựa vào( )

O

C

C X

X  tra 3C A theo hình 2c hoặc hình 2e (phụ lục 4) Nếu

A

3  

 thì mới điều chỉnh hạng mục này

10) Tính điều chỉnh về L( chiều dài thiết kế), nếu L khác với chiều dài mẫu

PP

L 1,025 ( với LPP- chiều dài giữa 2 trụ) thì trị số tăng hoặc giảm theo công thức:

ch

ch A

L

L L





11) Tính tổng số các lần điều chỉnh  ΔCA

12) CA đã chỉnh= CA mẫu (1+ ΔCA/100)

13) Lực cản

A C

v D R

2 64 0

' 550

14) Mã lực

A C

v D EPS

3 64 0

C Phương pháp tính sức cản theo công thức Lap

Phương pháp này công bố năm 1955 dựa trên cơ sở dữ liệu thu được từ thử mô hình tàu

Tại bể thử Wageningen Phương pháp cho phép xác định sức cản dư với hệ số C r tính theo công thức:

r

0,5 '

r M

R

V A



Trong đó: A M- diện tích sườn giữa tàu

Phương pháp này áp dụng cho loại tàu có B/T=2,2-2,6

Các hệ số phụ trợ, cần lúc tính như sau :

O

V P

CP L

 ;

B 2.21

T  ;

K=1,04;

C bm0, 0005;

 1025KG m/ 3;

b o .F n2

Qúa trình tính lực cản theo tuần tự sau đây:

1) Vận tốc tàu v (hải lý/h)

2) Vận tốc tàu v’ (m/s) (1 hải lý/h= 0,514 m/s),

3) Tính

PP L g

v Fn

/

4) Tính R e V L'.

v



5) Tính 0, 075 2

(lg 2)

mstptd

e

C

R





6)Tính diện tích mặt ước của thân tàu

2

PP

7) Tính sức cản ma sát tàu

2

'

2

ms mstptd bm

V

R  K C  C   (KG)

8)Tính hệ số đầy lăng trụ

0, 715

0, 719 0,9943







9)Tính

o

V P

CP L



10)Diện tích sườn giữa tàu

A M 82,25 (m2) (có trong btl2)

11)Tính sức cản dư

R  V A C (KG)

12) )Tính sức cản tổng hợp của tàu

ms d

RR R (KG) 13)Công suất hữu hiệu

R.V' EPS=

75 (ML)

Ta xây dựng đồ thị sức cản và công suất theo vận tốc