Tài liệu Tĩnh học tàu thuỷ-chinh thuc

Giảng viên: ĐỖ HUYỀN TRANG Bộ môn : Máy động lực Khoa: Khoa Cơ khí Giao thông Email: [email protected] CHƢƠNG 0: MỞ ĐẦU • Tổng quan về tàu thuỷ •Giới thiệu về môn học “Tĩnh học tàu thuỷ” TỔNG QUAN VỀ TÀU THUỶ Tàu thuỷ là gì? • Tàu thuỷ là một công trình kỹ thuật nổi, có thể chuyển dịch trên mặt nước, hay ngầm dưới nước, theo hướng đã định, với tốc độ cần thiết, và chuyên chở hàng hóa hay hành khách tùy theo đặc tính sử dụng của con tàu. • Con tàu hiện đại là một công trình phức tạp, khác hẳn với những công trình kỹ thuật ở trên mặt đất, đó là vì tàu hoạt động trong một môi trường đặc biệt là nước… Phân loại • Theo nhóm khí động học (Aerostatic support) • Theo nhóm thủy động học (Bernoulli) (Hydrodynamique support) • Theo định luật Archimede: tàu bình thường (Hydrostatic support) Phân loại tàu Nhóm khí động học Tàu đệm khí Tàu bọt khí Nhóm thuỷ động học Submerged foil Surface piercing Planing craft Phân loại tàu Tàu dầu Trimaran Tàu ngầm Nhóm theo định luật Archimedes Tàu nghiên cứu biển Catamaran Tàu khách SWATH LÝ THUYẾT TÀU THUỶ Nội dung: • • • • • Tính nổi Tính ổn định Tính chống chìm Tính lắc Tính điều khiển được = tính quay trở + tính ăn lái • Sức cản vỏ tàu • Chân vịt TĨNH HỌC TÀU THUỶ ĐỘNG LỰC HỌC TÀU THUỶ TĨNH HỌC TÀU THUỶ Hình thức đánh giá: • Thi giữa kỳ : 20% • Thi cuối kỳ : 50% • Bài tập lớn : 20% • Chuyên cần: 10% Tài liệu tham khảo: • Trần Công Nghị, Lý thuyết tàu, ĐH GTVT TP.HCM, 2004 • Nguyễn Đức Ân, Lý thuyết tàu thuỷ, NXB GTVT, 2004 • K.J. Rawson, Basic Ship Theory CHƢƠNG 1: TÍNH NỔI •Hình dáng thân tàu •Tính nổi của tàu thuỷ HÌNH DÁNG THÂN TÀU  Hình dáng của vỏ tàu giúp xác định hầu hết các thuộc tính chính của nó, đặc tính ổn định , sức cản vỏ tàu và do đó giúp xác định năng lượng cần thiết ứng với 1 tốc độ nhất định; khả năng đi biển, tính điều khiển được và khả năng chở hàng. Vì vậy, điều quan trọng là phải mô tả một cách chính xác và rõ ràng hình dạng thân tàu . Để làm được điều này thì những khái niệm cơ bản được sử dụng trong thân tàu phải được giải thích 1 cách chính xác.  Bao gồm: - Thân tàu - Mũi tàu - Đuôi tàu - Đường cong boong tàu - Thượng tầng Thân tàu và thƣợng tầng - Thân tàu là một khối theo chiều dài có dạng thoát nước - Về kết cấu, tàu thuỷ được chia thành 2 phần là thân tàu và thượng tầng. + Thân tàu được khép kín bởi kết cấu boong, kết cấu mạn và kết cấu đáy tàu. Thân tàu được phân chia bởi các vách ngang, vách dọc theo chiều dài tàu, đáy đôi liên tục từ vách mũi tới vách đuôi, các tầng boong. + Thượng tầng được đặt trên boong đầu tiên gồm: thượng tầng mũi, thượng tầng giữa và thượng tầng lái tàu. Thượng tầng để bố trí các phòng cho thuyền viên và hành khách, tăng tính hàng hải của tàu, tăng độ an toàn cho tàu. Đứng ở giữa tàu (giữa theo cả chiều rộng và chiều dài), quay mặt về phía hướng chuyển động của tàu: + Phần phía trước mặt là mũi + Phần phía sau lưng là đuôi + Phần bên tay trái là mạn trái, phần bên tay phải là mạn phải Đáy tàu: + Đáy bằng + Đáy vát: mức độ vát thể hiện qua độ cất của đường đáy. Phần lượn tròn giữa đáy và mạn gọi là hông tàu, thường thể hiện qua bán kính cong của hông, tuy nhiên có thể là hình gãy góc Hình dáng thân tàu Mũi tàu • • Có nhiều kiểu. Độ nghiêng sống mũi được chọn từ 0-60,70 độ so với trụ đứng Tàu hiện đại còn được gắn kết cấu đặc biệt “bóng đèn tròn”, “giọt nước rơi thảng đứng”, “quả lê” Mũi quả lê Mũi quả lê • Tạo ra vùng áp lực thấp xung quanh mũi tàu -> tạo ra thành phần sóng mũi tàu song song không cùng pha, khác biên độ với sóng mũi tàu bình thường (hình thành từ tàu đang chạy) -> triệt tiêu lẫn nhau -> giảm sóng mũi -> giảm sức cản (Tuy nhiên, cũng có trường hợp sự tổng hợp này làm tăng cường sóng mũi nên khi thiết kế phải lựa chọn phù hợp) • Sóng mũi được tạo ra ở trên có thể khác biên độ, lệch pha với sóng đuôi -> làm nhỏ sóng tổng hợp sau tàu -> giảm sức cản ĐUÔI TÀU Có 3 loại: • Đuôi tuần dương hạm: làm tăng chiều dài ngập nước, giảm góc đường nước đuôi tàu, hạ thấp sức cản dư. Thích hợp sử dụng cho loại tàu 1 chân vịt, tàu chạy chậm • Đuôi tàu dạng transom: bánh lái treo, chiều sâu ngập nước của đuôi tàu tương đối lớn . Thích hợp dùng cho tàu 2 chân vịt, tàu chạy nhanh • Đuôi tàu bình thường Tuỳ theo từng loại tàu mà chọn đuôi cho phù hợp để nâng cao được tính năng hàng hải, đảm bảo nước chảy tốt vào chân vịt, lắp máy dễ dàng, thi công vỏ được thuận tiện và phù hợp với diều kiện sử dụng của tàu. Đƣờng cong boong tàu • • • • Thường là đường cong, ở giữa tàu độ cong là nhỏ nhất, cao dần về phía mũi và đuôi. Độ cong dọc boong theo quy phạm, phụ thuộc Lpp. . Thường độ cong dọc boong ở vùng mũi>lái, đỉnh đường parabol tại sườn giữa Đường boong ngang (nằm trong tiết diện sườn) hầu như có độ cong ngang, điểm cao nhất nằm tại mặt phẳng đối xứng, điểm thấp nhất ở mạn Độ cong mép boong mũi, lái, độ cong ngang boong được qui định theo qui phạm đóng và phân cấp tàu ĐÁY TÀU + Đáy bằng + Đáy vát: mức độ vát thể hiện qua độ cất của đường đáy. Phần lượn tròn giữa đáy và mạn gọi là hông tàu, thường thể hiện qua bán kính cong của hông, tuy nhiên có thể là hình gãy góc Đặc điểm hình học tàu thuỷ 1. Hệ trục toạ độ khảo sát Hệ trục toạ độ gắn liền với vỏ tàu là hệ trục toạ độ Descarte ngược: - Từ vị trí ta đứng -> mũi: +Ox - Từ vị trí ta đứng -> mạn phải: +Oy - Phương từ chân -> đỉnh đầu: +Oz