Tài liệu hướng dẫn tính Bonjean - Thuỷ lực

1 TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN II. TÍNH BONJEAN- THUỶ LỰC Biên soạn T.S. Nguyễn Đức Quý TP Hồ Chí Minh năm 2007 2 Giới thiệu đầu Tính toán tính năng tàu trong giai đoạn thiết kế ban đầu là cần thiết trước khi thiết kế tàu. Các tính năng chính của tàu bao gồm : Tính nổi, tính ổn định, chống chìm, lắc và ăn lái của tàu. Các tính toán trên cần thiết phải biết kích thước và hình dáng tàu, đặc biệt cần thiết khi tính toán các lực thuỷ động tác động lên tàu. Tài liệu hướng dẫn tính toán tính nổi dành cho sinh viên năm thứ 3 chuyên ngành vỏ tàu thuỷ.và tài liệu tham khảo cho sinh viên làm luận án tốt nghiệp. Nội dung tính toán Nội dung chính bao gồm : 1. Tỷ lệ Bonjean 2. Đường cong thuỷ lực Các thông số cơ bản 1. Chiều dài lớn nhất: maxL , m 2. Chiều dài thiết kế: ppL , m 3. Chiều rộng tàu B , m 4. Chiều cao mạn tàu D , m 5. Chiều chìm tàu d , m Tỷ lệ Bonjean Tỷ lệ Bonjean là đồ thị biểu diễn phụ thuộc của họ đường cong diện tích sườn và mô men diện tích sườn đối đáy tàu vào cao độ đường nước. Tỷ lệ Bonjean dùng để tích thể tích ngâm nước và tâm nổi của tàu khi tàu ở tư thế chúi nhưng không nghiêng. Công thức tính Đồ thị biểu diễn họ đường cong gồm: Diện tích sườn ∫= z z ydzS 0 )( 2 3 Đường cong momen tĩnh diện tích sườn đối với đáy ∫= z z yzdzM 0 )( 2 Cách biểu diễn Tại mỗi vị trí sườn lý thuyết ở cao độ đường nước trị số diện tích sườn và mô men diện tích sườn đối với trục oy đựơc đặt theo cùng một hướng song song với trục ox theo một tỷ lệ nhất định. Bảng tính tỷ lệ Bonjean Bảng 1 Sườn số No... WL yi ∑ tp iy S(z) = ∆d.(3) i(z) Yi.i = (2).(5) ∑ tp i iy . Ms = ∆d2.(7) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) Dn0 0 S0 0 0 Ms0 Dn1 S1 1 Ms1 Dn2 S2 2 Ms2 Dn3 S3 3 Ms3 Dn4 S4 4 Ms4 ... ... ... ... MB Sn imb Msn i(z)- là tỷ số giữa độ cao đường nuớc hoặc mép boong với khoảng cách giữa 2 đường nước.. S0, S1...Sn- là diện tích sườn tính đến đường nước n Ms0, Ms1...Msn - là mô men tĩnh sườn đối với đáy. Tỷ lệ Bonjean là đồ thị biểu diễn S0. S1...Sn và Ms0, Ms1...Msn tại đường nước của các vị trí sườn lý thuyết của tàu. Ví dụ 1 : 4 Sườn số No : 4 WL yi ∑ tp iy S(z) = ∆d.(3) i(z) Yi.i = (2).(5) ∑ tp i iy . Ms = ∆d2.(7) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) DN0 1.25 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 DN300 2.83 4.08 1.22 1.00 2.83 2.83 0.25 DN600 3.19 10.10 3.03 2.00 6.38 12.04 1.08 DN900 3.32 16.61 4.98 3.00 9.95 28.38 2.55 DN1200 3.38 23.31 6.99 4.00 13.51 51.84 4.67 DN1500 3.39 30.07 9.02 5.00 16.93 82.28 7.41 M.B.C 12.47 45.92 13.78 8.67 108.04 207.25 18.65 Hình 1 Tỷ lệ Bonjean 5 Đường cong thuỷ lực: Đường cong thuỷ lực là đồ thị biểu thị mối quan hệ của các yếu tố tĩnh học của tàu vào cao độ đường nước khi tàu ở tư thế thẳng không nghiêng không chúi. Các yếu tố tĩnh học bao gồm : • Các yếu tố đường nước • Các đường tính từ các yếu tố đường nước bao gồm : o Các yếu tố thể tích o Các hệ số béo o Các yếu tố liên quan đến tư thế và ổn định tàu Bảng 2- Tính các yếu tố đường nuớc Ký hiệu đường nuớc số.... Sn y k k.y ix k.y.ix k.y.ix2 y3 k.ixy3 (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) 0 1 2 8 0 10 Tổng )4(∑ )6(∑ )7(∑ )9(∑ S = ykd . 3 4 ∑ = )4( 3 4 ∑d My = )6( 3 2 2 ∑d Ix = xiykd 3.3 4 ∑ = )9( 3 4 ∑d Iy = yikd x23 .3 4 ∑ = )7( 3 4 3 ∑d 6 S MLCFX YF == Bảng 3. Các yếu tố tính từ các yếu tố đường nước STT ĐẠI LƯỢNG CẦN TÍNH CÔNG THỨC CÁC GIÁ TRỊ ỨNG VỚI TỪNG ĐƯỜNG NƯỚC 1 THỨ TỰ ĐƯỜNG NƯỚC I 0 1 2 3 4 5 2 CHIỀU CHÌM, M Zi 0 0.3 0.6 0.9 1.2 1.5 3 KHOẢNG CÁCH 2 ĐN ∆D 0 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 4 DIỆN TÍCH ĐƯỜNG NƯỚC SI 42.87 114.94 148.55 172.45 191.97 204.76 5 ΣSI ΣSI - 157.82 421.31 742.31 1106.73 1503.47 6 THỂ TÍCH NGÂM NƯỚC VI = (4). ∆D/2 - 23.67 63.20 111.35 166.01 225.52 7 HOÀNH ĐỘ XF XF = MY/S -0.1260 -0.0360 -0.0695 -0.2288 -0.4295 -0.7012 8 TÍCH XF.S XF.S -5.40 -4.14 -10.33 -39.46 -82.45 -143.58 9 ΣS.XF ΣS.XF - -9.54 -24.01 -73.80 -195.71 -421.74 10 HOÀNH ĐỘ XC XC = (8)/(4) - -0.0604 -0.0570 -0.0994 -0.1768 -0.2805 11 TÍCH I.S I.S 0.00 114.94 297.10 517.34 767.89 1023.81 12 ΣI.S ΣI.S - 114.94 526.99 1341.44 2626.68 4418.38 13 CAO ĐỘ TÂM NỔI ZC = ∆D.(11) / (4) - 0.219 0.375 0.542 0.712 0.882 14 MOMENT QUÁN TÍNH IX IX 17.31 214.85 376.56 496.54 593.30 669.45 15 BÁN KÍNH TÂM NGHIÊNG R R = IX/VI - 9.08 5.96 4.46 3.57 2.97 16 MOMENT QUÁN TÍNH IF IF = IY – XF2.S 372 1362 2106 2855 3675 4257 17 CAO ĐỘ TÂM NGHIÊNG ZM = R + ZC - 9.29 6.33 5.00 4.29 3.85 18 BÁN KÍNH TÂM CHÚI R R = IF/V - 57.55 33.33 25.64 22.14 18.88 19 CAO ĐỘ TÂM CHÚI ZM = R + ZC - 57.77 33.71 26.18 22.85 19.76 20 LƯỢNG CHIẾM NƯỚC D = γ.V - 23.67 63.20 111.35 166.01 225.52 (Xem hướng dẫn tại bài ví dụ ) 7 Hình 2 Đường cong thuỷ lực Hết phần 2