Luận văn Thiết kế canô kéo dù bay phục vụ du lịch trên vịnh Nha Trang

Luận văn Thiết kế canô kéo dù bay phục vụ du lịch trên vịnh Nha Trang. CHƯƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1.TỔNG QUAN. Như chúng ta đã biết trong những năm gần đây, ngành du lịch của tỉnh Khánh Hoà phát triển rất mạnh mẽ, đặc biệt là thành phố Nha Trang, với thiên nhiên ưu đãi nơi đây có một quần thể các đảo, những bãi tắm tuyệt đẹp với lòng biển chứa rừng San Hô khoảng 350 loài và có hơn 350 loài sinh vật biển vịnh Nha Trang không chỉ giàu tài nguyên, đẹp cảnh quan mà còn gắn liền với những nét đẹp của văn hóa biển và những địa chỉ văn hóa - du lịch như Tháp bà Ponagar, Viện Pasteur Nha Trang, bảo tàng A.Yersin, bảo tàng biển lớn nhất Đông Dương.... Chính vì lý do trên nên vịnh Nha Trang được công nhận là một trong 29 vịnh đẹp của thế giới. Khách du lịch đến Nha Trang không chỉ tắm biển mà còn muốn chinh phục Đại Dương vươn ra các hòn đảo, chơi nhiều trò chơi với cảm giác mạnh như: đi môtô nước, bay dù kéo bằng ca nô… Xuất phát từ những nhu cầu thực tế trên, em đã được giao thực hiện đề tài với nội dung: Thiết kế canô kéo dù bay phục vụ du lịch trên vịnh Nha Trang. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Thực tế nhận thấy, một trong những yếu tố quan trọng và khó khăn khi thiết kế chế tạo ca nô là phải đạt được tốc độ cao. Về mặt lý thuyết có rất nhiều yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ: Đặc điểm đường hình, bố trí chung, hệ thống động lực…Do đó thiết kế ca nô là một bài toán phức tạp và có ý nghĩa quan trọng. Ở nước ta hiện nay ca nô chủ yếu được thiết kế dựa trên những ca nô mẫu có tốc độ cao và có tính năng tốt được thử nghiệm. Vì vậy trong đề tài này, chúng tôi cũng dựa trên những ca nô có sẵn nhưng có sự phân tích và lựa chọn nhằm mục đích đưa ra mẫu ca nô phù hợp về mặt tính năng, tốc độ, phù hợp điều kiện kinh tế- kỹ thuật- công nghệ nước ta hiện nay. * Đặc điểm địa hình và khí hậu vịnh Nha Trang Vịnh Nha Trang có diện tích khoảng 507 km2 bao gồm 19 hòn đảo, trong đó Hòn Tre là đảo lớn nhất, diện tích 3.250 ha; đảo nhỏ nhất là Hòn Nọc, chỉ 4 ha. Vịnh Nha Trang có khí hậu hai mùa rõ rệt. Mùa khô kéo dài từ tháng riêng đến tháng tám, mùa mưa từ tháng chín đến tháng mười hai, Nhiệt độ bình quân là 26 độ C, nóng nhất 39 độ C, lạnh nhất 14,4 độ C, gió với tần suất khác nhau, mùa đông hướng gió Tây Bắc và Bắc Đông Bắc, chiếm tới tần suất 8090 %. Về mùa hạ hướng gió là Tây và Tây Nam chiếm tần suất Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - trên 50%. Tốc độ gió trung bình vào khoảng 2 – 2,5 (km/h). Những đặc điểm khí hậu trên rất thuận lợi cho tham quan du lịch biển. 1.2. GIỚI THIỆU CÁC VẬT LIỆU DÙNG TRONG CHẾ TẠO CANÔ. Gỗ là loại vật liệu phổ biến và từ lâu đã được sử dụng trong việc đóng tàu thuyền ở Việt Nam cũng như trên thế giới vì dễ thực hiện cùng với nguồn cung cấp dồi dào và giá rẻ. Ở nước ta hiện nay vẫn còn dùng nhiều gỗ để đóng và sửa chữa đội tàu đánh cá dân gian và tàu vận tải trên sông. Ngày nay với sự phát triển về dân số làm cho nguồn gỗ ngày càng cạn kiệt, nếu đóng nhiều tàu gỗ thì nguy cơ phá rừng cao, gây hại cho môi trường. Thép là loại vật liệu được sử dụng rộng rãi nhất trong đóng tàu, nhờ có những đặc tính ưu việt của thép về tính năng cơ học, giá thành hợp lý…mà người ta có thể đóng những con tàu dài đến 500m trọng tải trên đưới 1/2 triệu tấn trong khi đó vật liệu gỗ chỉ đóng được con tàu trên dưới 50 ÷ 60m. Tuy nhiên, cả hai vật liệu truyền thống này khi làm vỏ tàu đòi hỏi quy trình bảo dưỡng rất nghiêm khắc. Tàu vỏ gỗ phải kéo lên bờ định kỳ, tàu vỏ thép cũng phải đưa vào ụ hoặc lên đà để bảo dưỡng định kỳ. Sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ hiện đại dẫn đến nhu cầu to lớn về loại vật liệu, đồng thời có nhiều tính chất cần thiết mà các vật liệu nêu trên (kim loại, ceramic, polymer) khi đứng riêng rẽ Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - không thể có được, mà nổi bật là loại vừa bền lại vừa nhẹ, lại có tính ăn mòn cao. Tính chất cơ bản và cần thiết nhất của vật liệu mà phần lớn các sản phẩm cơ khí, chế tạo máy đòi hỏi là tính chịu nén, kéo, chịu ăn mòn và nhẹ. Qua nghiên cứu, người ta đã tìm được phức hợp vật liệu gồm sợi các bon chịu kéo và keo silicát chịu nén có thể bổ trợ cho nhau, cả hai cùng nhẹ và không bị ăn mòn hoá học, đây là vật liệu mới vật liệu Composite (FRP). Canô là một phương tiện nhỏ dùng để phục vụ quân sự, vận chuyển hàng hoá, hành khách, phục vụ du lịch, tuần tra, cứu nạn, trên các sông, hồ, vịnh… Vì đặc điểm của canô là phải có tốc độ cao, có lượng dãn nước nhỏ, tính quay trở tốt, tính năng động cao, khối lượng nhỏ dễ dàng vận chuyển….Chính những yếu tố trên nên yêu cầu vật liệu chế tạo ca nô cũng phải phù hợp. Trước đây khi chưa có vật liệu Composite hầu hết các canô đều được chế tạo từ hợp kim nhôm vì hợp kim này nhẹ, độ bền cao, khả năng chống chịu môi trường lớn nên phù hợp được các yêu cầu về độ bền, tốc độ, lượng dãn nước nhỏ, tính thẩm mỹ, phương pháp thi công…Hiện nay với sự phát triển mạnh mẽ của công nghệ hiện đại, vật liệu mới cũng ra đời đó là vật liệu Composite (FRP) vật liệu mới này có những đăc điểm sau: * Ưu điểm: + Có độ bền vững cao, trọng lượng nhẹ. + Có độ tính hoá học tốt, tính cơ học cao. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - + Chịu được biến dạng uốn. + Chịu tác dụng lực liên tục. + Không thấm nước. + Riêng nhựa pholyester có độ bền chịu nhiệt cao, chịu ẩm và xâm thực của môi trường. + Phương thức thi công đơn giản, tuổi thọ cao. + Giá thành phù hợp. * Nhược điểm: + Modun đàn hồi thấp. + Sức chịu ma sát và chịu đập thấp. + Bị giòn khi nhiệt độ cao. Chính những ưu điểm nổi bật của vật liệu mới nên nó thay thế dần vật liệu nhôm trong chế tạo canô trước kia. Vì vậy, trong đề tài này tôi cũng sử dụng vật liệu Composite trong việc chế tạo vỏ canô kéo dù bay. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 2: VẬT LIỆU COMPOSITE 1.3.1.Định nghĩa thành phần và phân loại. 1.3.1.1. Định nghĩa. Vật liệu Composite hay Composite là vật liệu tổ hợp từ hai vật liệu có bản chất khác nhau. Vật liệu tạo thành có đặc tính trội hơn đặc tính của từng vật liệu thành phần khi xét riêng rẽ. Tuy nhiên, định nghĩa này chưa đầy đủ. Vật liệu composite được xác định theo các tiêu chuẩn: - Cả hai chất thành phần phải có tỷ lệ lớn hơn 5%. - Chỉ khi các pha thành phần có cơ tính khác nhau và cơ tính của vật liệu Composite khác một cách đáng kể với cơ tính của vật liệu thành phần. - Trong vật liệu Composite, các vật liệu thành phần không hoà tan hẳn vào nhau. Về phương diện hoá học, Composite có hai pha (hoặc nhiều hơn) riêng biệt, được phân ra bởi mặt phân cách riêng biệt. Thành phần liên tục tồn tại với khối lượng lớn trong Composite gọi là nền. Composite có thể là nền gốm, kim loại hoặc polymer. Thành phần thứ hai được gọi là cốt, có tác dụng làm tăng cơ tính cho vật liệu nền. Cơ tính của vật liệu composite phụ thuộc Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - vào: Cơ tính của vật liệu thành phần, luật phân bố hình học của vật liệu cốt, tác dụng tương hỗ giữa các vật liệu thành phần,…. 1.3.1.2. Phân loại. Vật liệu Composite được phân loại theo hình dáng và theo bản chất của các vật liệu thành phần. * Theo bản chất vật liệu nền: Tùy thuộc vào bản chất vật liệu nền, vật liệu Composite chia thành ba nhóm: - Composite nền kim loại (như hợp kim nhôm, titan…) với vật liệu cốt dạng: Sợi kim loại (Bo); sợi khoáng (cacbon, SiC). - Composite nền khoáng (gốm) với cốt là các dạng: sợi kim loại (Bo); hạt gốm (cacbua,nitơ). Hạt kim loại (chất gốm kim). - Composite nền hữu cơ (nhựa, hạt) cùng với vật liệu cốt dạng: sợi hữu cơ (polyamit, Kevlar..); sợi khoáng (thuỷ tinh cacbon…); sợi kim loại (Bo, nhôm..) * Theo hình dáng vật liệu cốt: - Vật liệu Composite cốt sợi: Khi vật liệu cốt là các sợi, ta gọi là Composite cốt sợi, sợi được sử dụng có thể dưới dạng liên tục, có thể dưới dạng gián đọan: Sợi ngắn, vụn….Ta có thể điều khiển sự phân bố, phương của sợi để có vật liệu dị hướng theo ý muốn. Và cũng có thể tạo ra các vật liệu có cơ lý tính khác nhau, khi chú ý tới: + Bản chất của vật liệu thành phần. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - + Tỷ lệ các vật liệu tham gia. + Phương của sợi. - Vật liệu Composite cốt hạt: Khi vật liệu cốt có dạng hạt, ta gọi là Composite cốt hạt. Hạt khác sợi ở chỗ, nó không có kích thước ưu tiên. Hạt thường được sử dụng để cải thiện một số cơ tính của vật liệu nền, chẳng hạn tăng độ cứng, tăng khả năng chịu nhiệt, chịu mòn, giảm khả năng co ngót… 1.3.1.3. Vật liệu Composite (FRP) chế tạo canô. Vật liệu Compositer (FRP) trong chế tạo canô là cốt sợi thuỷ tinh nền nhựa polyester không no. * Cốt là những tấm sợi thuỷ tinh băm (sau đây gọi là “tấm sợi băm”), những tấm vải sợi thuỷ tinh thô (sau đây gọi là “vải sợi thô”), và sợi thuỷ tinh thô (sau đây gọi là “sợi thô”), dùng làm cốt cho FRP được chế tạo từ sợi dài. * Mát gồm các lớp sợi liên tục hoặc gián đoạn, phân bố hỗn loạn trong một mặt phẳng. Các sợi được giữ với nhau nhờ chất liên kết có thể hoà tan hoặc không hoà tan trong nhựa, tuỳ thuộc vào công nghệ sử dụng. Tính phân bố hỗn loạn của các sợi làm cho “mát” có tính đẳng hướng trong mặt phẳng của nó. Vải (hay băng) là một tổ hợp mặt các sợi, các mớ …vv, được thực hiện nhờ kỹ thuật dệt. Vải gồm: - Phương cơ bản (dọc), đó là tập hợp tất cả các sợi song song, phân bố trong mặt phẳng theo chiều dài của vải. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - - Phương ngang, đó là tập hợp tất cả các sợi bắc ngang qua các sợi dọc. Người ta phân biệt các loại vải dựa vào loại sử dụng (sợi đơn giản, mớ…), có nghĩa là dựa vào khối lượng dài của sợi, và vào kiểu tréo sợi dọc và ngang, bao gồm 4 kiểu: Lụa trơn, xa tanh, vân chéo, kiểu đồng phương. * Nhựa polyester. Nhựa polyester được sử dụng từ lâu để chế tạo các vật liệu Composite. Dựa trên mô đun đàn hồi, người ta phân loại polyester: Nhựa nền, nhựa cứng vừa phải và nhựa cứng. Loại nhựa cứng thường được sử dụng để chế tạo vật liệu composite. Chúng ta có thể liệt kê một số cơ tính chính của loại nhựa cứng đã đóng rắn. Khối lương riêng 1.200 kg/m3 Mô đun đàn hồi kéo 2,8 đến 3,5 Gpa Mô đun đàn hồi uấn 3 đến 4 Gpa Ứng suất phá huỷ kéo 50 đến 80 Mpa Ứng suất phá huỷ uấn 90 đến 130 MPa Biến dạng phá huỷ kéo 2 đến Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 5 % Biến dạng phá huỷ uấn 7 đến 9 % Độ bền nén 90 đến 200 MPa Độ bền cắt 10 đến 20 MPa Nhiệt độ uấn cong dưới tải trọng (1,8 Mpa) 60 đến 1000C * Nhựa polyester có ưu điểm: - Cứng. - Ổn định kích thước. - Khả năng thấm vào sợi và nhựa cao. - Dễ vận hành. - Chống môi trường hoá học. - Giá thành hạ * Nhựa polyeste có nhược điểm sau: - Dễ bị nứt, đặc biệt nứt do va đập. - Độ co ngót cao (khoảng 8 – 10%). - Khả năng chịu hơi nước, nước nóng kém. - Bị hư hại dưới tác hại của tia cực tím. - Dễ bắt lửa. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - - Chịu nhiệt trung bình (dưới 1200C). Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - chương 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT THUỶ ĐỘNG HỌC CA NÔ CAO TỐC Đa số các canô hiện nay hoạt động dựa trên lý thuyết thuỷ động học vì hoạt động trên nguyên lý này có hình dáng, kết cấu đơn giản hơn hoạt động trên nguyên lý khí động học. Trong đề tài này, canô được thiết kế cũng hoạt động trên nguyên lý thuỷ động học do đó ta cần tìm hiểu về nguyên lý thuỷ động học của canô cao tốc. * Lực nâng và lực cản tấm phẳng. Lực nâng và lực cản của tấm lướt ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ của canô cao tốc, do đó ta cần xác định các thành phần lực này để lựa chọn hình dáng đáy canô hợp lý nhất nhằm làm nhẹ cho ca nô khi chạy. Đối với các tàu chạy chậm hoặc tàu thuộc nhóm tàu chạy nhanh đang đứng yên trên nước phương trình cân bằng được viết dưới dạng trọng lượng toàn tàu đúng bằng lực nổi. W = .V (1.1) Trong đó W - trọng lượng tàu (Tấn). V - thể tích chiếm nước (m3).  - trọng lượng riêng của nước (T/m3). Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Tàu đang chạy, khi sang giai đoạn quá độ lực nâng bắt đầu tham gia vào thành phần các lực tác dụng lên tàu, phương trình cân bằng sẽ có dạng: W =  .V1+ L (1.2) Trong đó W- trong lượng thân tàu (tấn) Trong đó: V1 - thể tích chìm của phần thân tàu trong trạng thái đang chạy đủ nhanh, trong mọi môi trường V1<V. L - lực nâng (KG). Tàu chạy càng nhanh, lực nâng L càng lớn, V1 càng nhỏ dần, song phương trình (1.2) luôn cân bằng. Lực nâng xuất hiện trong quá trình thân tàu chạy lướt. Dưới tác dụng của ngoại lực tấm đang nghiêng với góc tấn  , chuyển động với vận tốc v trong nước. khi chuyển động tấm có tác dụng làm thay đổi hướng dòng, vận tốc dòng chảy trên tấm chia dòng thành hai phần, phần dưới và phần trên. Điểm 0 nằm tại ranh giới giữa hai miền đó gọi là điểm giới hạn. Từ định luật Bernoulli có thể xây dựng đường phân bố áp lực thuỷ động, giá trị lớn nhất của đường này phải rơi đúng vào điểm 0 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Hình 1.1: Phân tích lực tấm phẳng. Từ hình ảnh vừa có người ta có thể xây dựng các cách tính xác định lực thủy động lên tấm dạng lướt. Tổng cộng tất cả lực pháp tuyến trên hình 1.1 có thể quy tụ thành lực F tác động vuông góc với tấm. Để giúp việc tính toán thuận lợi chúng ta sẽ tiếp tục phân F thành các thành phần cấu thành mang ý nghĩa thực tế. Lực F có thể phân thành hai thành phần Fy và Fx, theo hướng trục Oy và Ox tương ứng. Cần giải thích ngay, trong kỹ thuật thành phần Fx chính là lực cản chuyển động của tấm trong nước, thường được ký hiệu bằng R hoặc D. Thành phần Fy thường được gọi là lực nâng L . Công suất kéo cần thiết của canô: A = Fx.v = R.v =F.sin.v (1.3) Bỏ qua năng lượng tạo sóng lúc chuyển động có thể cho rằng toàn bộ năng lượng được dùng cho việc đẩy tấm về trước đã dành cho việc tạo các tia nước bắn tung tóe ra sau. Vận tốc dòng dạng Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - này phải bằng tổng vectơ của vận tốc tấm đang lướt và vận tốc dòng so với tấm. Vp = 2.v.cos(/2) (1.4) Trong khi đó khối lượng nước bị ném về trước trong quá trình chuyển động của tấm, tính bằng v, với  - mật độ nước (kg/m3),  - chiều dày dòng các tia nước bị phun (m). Động năng của dòng bị phun tung tóe (Spray) có thể tính: AS = ½.mvp 2 = ½.v.(2.v.cos (/2))2 = 2. v3.cos2(/2) (1.5) So sánh (1.3) với (1.5) có thể viết: F.v.sin = 2. v3.cos2(/2) (1.6) Từ đó: F = v2.   sin )2/(cos.2 2 = v2. )2/sin().2/cos(.2 )2/(cos.2 2   (1.7) Hoặc là F = v2.cotg(/2). Lực nâng và lực cản tính theo công thức sau: L = Fy = F.cos = v2. )2/cos(.2 cot  g (1.8) D = Fx = F.sin = v2. )2/sin(.2 cot  g (1.9) Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Công thức (1.8) cho phép phát biểu rằng, khi đã biết giá trị của v và  chúng ta có thể xác định ngay được lực nâng L và lực cản D của tấm, nếu biết rõ về chiều dày lớp nước bị phun tung tóe. Với góc tấn nhỏ chiều dày lớp này được tính theo công thức:  = 2.. 4  l (1.10) Trong đó: l – chiều dài mặt ướt . Hình ảnh dòng chảy dưới tấm phẳng (flat planing surface) được giới thiệu tại hình 1.3. Giới thiệu phân bố vận tốc dòng, áp lực thủy động lên tấm. Hình 1.2. Giới thiệu phân bố vận tốc dòng áp. Dòng nước bị bắn ngang dưới khối trụ đáy V được minh họa tại hình 1.3a. Hướng dòng và vận tốc dòng được trình bày tại hình 1.3b. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Hình 1.3. Hình thể hiện hướng dòng nước. Với tấm phẳng đang lướt, phân bố áp suất theo chiều ngang đáy được giới thiệu tại hình 1.4a, còn phân bố dọc của áp suất được trình bày tại hình 1.4b. Hình 1.4. Hình phân bố áp suất theo chiều ngang đáy. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - CHƯƠNG 4 YÊU CẦU KỸ THUẬT ĐỐI VỚI CA NÔ KÉO DÙ BAY VÀ XÂY DỰNG NHIỆM VỤ THƯ Theo Quy phạm phân cấp và đóng tàu thủy cao tốc TCVN 6451 – 2004 thì tàu cao tốc được hiểu là tàu có tốc độ lớn nhất được tính bằng mét/giây (m/s) hoặc hải lý/giờ (kn), bằng hoặc lớn hơn trị số tính theo công thức sau đây: V  3,70 )/(1667.0 sm . V  7,1922  )(1667.0 kn . Tốc độ lớn nhất của tàu là tốc độ thiết kế mà tàu khi hạ thuỷ lần đầu có thể đạt được ở công suất liên tục lớn nhất của máy chính, chạy trên biển lặng, ở trạng thái ứng với đường nước chở hàng thiết kế cao nhất. Trong đó: - Thể tích chiếm nước tương ứng với đường nước chở hàng thiết kế (m3). Tàu khách cao tốc có thể phân thành 3 nhóm chính:  Nhóm 1: Tàu cao tốc cỡ nhỏ kiểu kết cấu boong hở, được sử dụng để chuyên chở hành khách hoặc các hàng bưu kiện trên sông có mớn nước cạn. Thiết bị đẩy ở đây thường là chân vịt hoặc là thiết bị phụt nước. Lượng chiếm nước của nhóm tàu này Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - thường không vượt quá 3 tấn. Sức chở khách cỡ 12 người. Công suất động cơ cỡ 107 HP, tốc độ cỡ 32 hl/h. Ngoài ra, trên những tàu nhỏ hoạt động trên sóng lớn, hồ chứa nước và các vùng biển gần bờ có thể sử dụng thiết bị đẩy là chân vịt.  Nhóm 2: Canô. Đây là loại tàu cao tốc chở khách được sử dụng phổ biến trên các tuyến khác nhau. Lượng chiếm nước của chúng có thể đạt tới 25 tấn, với sức chở khoảng 100 khách và tốc độ  22 hl/h.  Nhóm 3: Canô chạy biển. Đây là loại tàu cao tốc cỡ lớn nhất. Có lượng chiếm nước 60 – 70 tấn và lớn hơn, công suất động cơ có thể đạt 825 HP. 2.1. YÊU CẦU KỸ THUẬT ĐỐI VỚI CA NÔ KÉO DÙ BAY. 2.1.1. Yêu cầu về tốc độ. Yêu cầu về tốc độ, đối với ca nô kéo dù bay là vấn đề quan trọng hàng đầu khi thiết kế đòi hỏi phải đạt được. Đặc điểm hình học là một trong các yếu tố làm ảnh hưởng lớn đến tốc độ và tính năng hàng hải của ca nô, đặc điểm hình học bao gồm các kích thước chính và bản vẽ đường hình (hình dạng hình học). Đối với ca nô kéo dù bay, tốc độ của ca nô yêu cầu đạt được là rất lớn, khi kéo dù thì vận tốc của canô yêu cầu đạt được phải rất nhanh từ 0 cho đạt đến vận tốc cực đại để kéo cất chiếc dù lên, khi hạ dù canô chuyển nhanh từ vận tốc cực đại về vận tốc nhỏ để đảm bảo chiếc Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - dù đang ở vị trí góc lệch lớn nhất được rơi xuống như tự do theo phương thẳng đứng. Do đó, việc nghiên cứu xác định hợp lý giữa máy và đặc điểm hình học có vai trò và ý nghĩa quan trọng. 2.1.2. Các yêu cầu đối với kích thước chính của canô kéo dù. - Với nhiệm vụ của canô thiết kế dùng để kéo dù bay, kiêm chở khách phục vụ du lịch vì thế phải đảm bảo được diện tích và khoảng không gian cần thiết để bố trí chỗ ngồi của hành khách và các thành phần tải trọng có mặt trên canô như hành lý và trang thiết bị, các dự trữ khác… - Các kích thước chính của canô nên có giá trị nhỏ nhất nhằm đảm bảo được trọng lượng và giá thành canô. - Tỷ số giữa các kích thước chính nằm trong giới hạn cho phép nhằm đảm bảo tính năng hàng hải và tốc độ cuả ca nô. Chiều dài L có ảnh hưởng quyết định đến mọi công việc như bố trí trên canô và ảnh hưởng tới trọng lượng vỏ được thiết kế. Chiều dài L lớn thì việc bố trí trang thiết bị trên canô dễ dàng hơn. Tuy nhiên, sẽ tăng khối lượng vỏ ca nô ảnh hưởng tới tốc độ của canô. Nếu chiều dài L của canô nhỏ thì sẽ làm cho việc bố trí trên canô gặp khó khăn nhưng đổi lại khối lượng vỏ giảm. Vì vậy, cần phải lựa chọn chiều dài L của canô một cách hợp lý, phải đảm bảo kết hợp hài hoà giữa sức chở và tốc độ. Chiều rộng B của canô có ảnh hưởng quyết định tới tính năng của canô. Chiều rộng B quá lớn thì làm cho việc cân bằng dễ dàng Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - hơn, ổn định động khá tốt, tuy nhiên ổn định dọc sẽ giảm. Chiều rộng B nhỏ đưa đến những điều không tốt cho phương tiện, B quá nhỏ không đảm bảo ổn định ban đầu như mong đợi, ổn định động của canô rất kém. Canô với B quá hẹp sẽ làm lực nâng đáy khi canô chạy không đủ độ lớn và hậu quả là canô không nâng nổi mình lên mặt nước dù cố chạy nhanh. Canô không nâng nổi mình không thể chuyển sang chế độ lướt. Tuy nhiên, ưu điểm của dạng này là ổn định dọc khá tốt, tính êm cũng khá tốt. Đồng thời tỷ lệ L/B có ảnh hưởng lớn đến chọn chiều rộng B. Như vậy, có thể thấy được rằng chọn chiều rộng B cho canô là công việc mang tính chất dung hoà, theo đó B được chọn trên cơ sở thoả mãn rất nhiều điều kiện ngược nhau. Tỷ lệ B/T theo lý thuyết có ảnh hưởng lớn đến sức cản dư trong giai đoạn đầu của chuyển động ca nô. Đối với canô cao tốc thì điều này ảnh hưởng đến thời gian và độ dài quãng đường để ca nô chuyển sang chế độ lướt. B/T lớn đưa ca nô nhanh chóng chuyển sang chế độ lướt, mặc dù cấu hình này dẫn đến tình trạng xấu nếu xét về mặt lắc. Tỷ lệ L/H có ảnh hưởng đến độ bền chung. Tỷ lệ H/T ảnh hưởng đến tính ổn định và sức cản của canô. Lựa chọn tỷ số H/T phải đảm bảo đủ mạn khô theo yêu cầu của quy phạm, phải đủ lực nổi dự trữ do vậy phải cần lựa chọn H/T hợp lý vì: Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Nếu mớn nước T không thay đổi và chiều cao mạn H tăng lên, trường hợp này thì tính ổn định canô tăng, giảm bớt tình trạng sóng hắt lên boong, làm tăng chiều cao kiến trúc thượng tầng, lực cản do gió tác dụng vào ca nô tăng, không có lợi về tốc độ. Nếu mớn nước T không thay đổi, giảm chiều cao mạn H thì lúc này trọng tâm canô tương đối thấp, ổn định ban đầu của canô được tăng lên, lực cản do gió tác dụng vào canô giảm, tuy nhiên ổn định động của canô giảm, sóng hắt lên boong. Khi chiều cao H không thay đổi, giảm mớn nước T thì sức cản của canô giảm, tốc độ canô tăng lên, tuy nhiên tính ổn định cũng như tính lắc của ca nô sẽ giảm nhanh. Điều này không có lợi. Khi chiều cao H không thay đổi và tăng mớn nước T, trường hợp này thì sẽ có lợi về mặt ổn định và tính lắc của canô, nhưng lại không có lợi cho tốc độ do phần chìm ca nô tăng làm diện tích tiếp xúc nước của vỏ tăng nên lực cản lớn. Các hệ số hình dáng canô cũng ảnh hưởng đến tính năng của canô: Hệ số diện tích mặt đường nước có quan hệ đến tính ổn định, tốc độ và tính hàng hải. Hệ số diện tích mặt đường nước  có ảnh hưởng nhiều đến một số tính năng của canô. Nếu hệ số  lớn, bán kính ổn định ngang ban đầu r0 sẽ lớn, lúc này tính ổn định của canô sẽ tăng lên. Nếu  Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - lớn diện tích mặt đường nước lớn, lúc này mặt boong sẽ được mở rộng thuận tiện cho việc thao tác và đi lại trên canô. Nếu  quá bé, nguy hiểm nhất là tính ổn định của canô giảm, điều này không cho phép. Hệ số thể tích chiếm nước  có ảnh hưởng lớn đối với các tính năng của canô. Nếu hệ số  lớn thì sức cản tác dụng vào canô sẽ lớn, công suất có ích của canô bị giảm nhưng bù lại sức chở của canô lại lớn,  lớn cũng làm giảm bán kính ổn định ngang của canô, đồng thời làm giảm cao độ tâm nổi ZC0. Điều này làm cho chiều cao tâm ổn định ban đầu h0 giảm dẫn đến tính ổn định canô bị giảm. Ngược lại nếu hệ số  nhỏ, lúc này tính ổn định của canô được tăng lên, đồng thời sức cản giảm nên tốc độ canô được cải thiện, đáp ứng được yêu cầu thiết kế. Như vậy trong quá trình thiết kế canô thì ta cần phải chọn các kích thước chính, tỷ số giữa các kích thước chính và các hệ số hình dáng của canô một cách hợp lý sao phải đảm bảo các yêu cầu về kỹ thuật đối với canô. Trong phạm vi đề tài thì các kích thước chính, các hệ số hình dáng của canô sẽ được lựa chọn trên cơ sở sử lý số liệu thống kê các canô mẫu đang hoạt động có hiệu quả, đồng thời phân tích các ưu nhược điểm của canô mẫu. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 5: Các yêu cầu đối với đường hình canô Yêu cầu kỹ thuật đối canô, đường hình phải tạo được lực nâng lớn khi chạy để có thể chuyển sang chế độ lướt nhanh chóng và đường hình canô phải đơn giản để quá trình chế tạo vỏ dễ dàng. Đường hình ảnh hưởng rất lớn đến tính năng hàng hải của canô, đặc biết là tính năng tốc độ. Vì vậy, việc quan trong của người thiết kế là phải phân tích để lựa chọn được đường hình phù hợp. Trước khi thiết kế canô chạy nhanh cần thiết thấy rằng không phải canô nào đạt được số Froude FnV 3 cũng chuyển sang chế độ lướt. Trong khi đó, nhiệm vụ người thiết kế là phải đưa canô sang chế độ lướt nhằm giảm bớt công suất máy đẩy canô. Một trong những cách làm đó là chọn đường hình thoả đáng, có khả năng “bay” khi canô chạy nhanh. Muốn “bay” canô phải hết sức nhẹ, công suất máy đẩy canô phải đủ mạnh. Cách làm nhẹ canô lúc “bay” là sử dụng đường hình có khả năng tạo lực nâng lớn khi chạy. Hiện nay, có rất nhiều mẫu canô để người thiết kế phân tích và lựa chọn, mỗi mẫu có những ưu nhược điểm về lực nâng cũng như các tính năng hàng hải khác. Tuy nhiên, để lựa chọn các mẫu canô sao cho phù hợp với yêu cầu của nhiệm vụ thư cũng như đảm bảo Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - các yêu cầu kinh tế - kỹ thuật thì người thiết kế cần phải phân tích đặc điểm của các mẫu. Để xác định được các mẫu canô có lực nâng khi chạy lớn đồng thời đảm bảo tốt các yêu cầu kỹ thuật đối với canô, ta cần phân tích một số mẫu canô có hiện nay. Hình 2.1 trình bày canô cỡ nhỏ, chạy nhanh đơn giản nhất và thường gặp nhất. Đường hình canô có một đường gẫy khúc, tạo góc gẫy đột ngột tại mạn. Đáy canô phẳng, góc vát rất nhỏ. Vách đuôi kiểu transom chiếm gần hết chiều rộng và chiều chìm canô, đáy canô không có bậc tạo điều kiện dòng chảy thông từ mũi đến lái. Đường dòng bị ngắt tại hai vị trí gẫy đột ngột như nguyên lý nêu trên. Vùng gạch chéo trên hình, ghi bằng chữ S là vùng sẽ lướt trên nước khi canô chạy. Hình 2.1: Mẫu canô 1 Với mẫu canô hình 2.1, đường hình canô thuộc dạng đơn giản nên thuận lợi cho việc chế tạo vỏ tàu đồng thời với đáy chữ V rộng Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - nên lực nâng tấm tạo ra lớn khi canô chạy dễ dàng đưa canô sang chế độ lướt và khi lướt thì diện tích nước nhỏ, điều này có lợi cho tốc độ canô. Hai mẫu tiếp theo hình 2.2 và 2.3 cùng cỡ với canô trên hình 2.1, song đáy canô và mạn được cải biến nhằm tăng tính ngắt dòng. Canô tại hình 2.2 có một bậc gẫy khúc tại đáy, đánh số 3, tạo mọi điều kiện thuận lợi cho ngắt dòng tại đây. Khi canô “bay” đáy canô chỉ chạm nước tại hai vùng SA và SF. Hình 2.2:Mẫu canô 2 Với mẫu canô hình 2.2, đáy dạng chữ V nên lực nâng tấm khi canô chạy là lớn, dễ dàng đưa canô sang chế độ lướt, đồng thời khi canô chạy ở chế độ lướt thì diện tích tiếp xúc nước của vỏ canô nhỏ nên có lợi về tốc độ. Tuy nhiên, canô lại có một bậc gẫy khúc tại đáy nên tạo cho việc chế tạo vỏ canô gặp khó khăn hơn. Hình 2.3 Trình bày một cách tăng cường bậc nhảy được đặt ra là làm thêm phần phao nối mạn. Phao mạn trên thực tế là phần Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - không tách rời của phần thân canô song khi kéo dài khoảng 1/3 chiều dài canô. Thân phao hình gẫy khúc. Như thế thì khi chạy chỉ phần diện tích SA và SF chấm nước. Hình 2.3: Mẫu canô 3 Mẫu canô này có lợi về mặt sức cản khi canô chạy ở chế độ lướt vì diện tích tiếp nước của canô lúc này nhỏ, tuy nhiên kết cấu canô rất phức tạp vì có phần kết cấu phao mạn hai bên, nên công việc chế tạo vỏ phức tạp hơn nhiều. Hình 2.4. Giới thiệu đường hình canô dạng xe trượt tuyết. Trong những canô dạng này chiều rộng canô không đổi song đáy canô được chế tạo lõm vào nhằm nâng cao khả năng làm việc. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Hình 2.4: Mẫu canô 4 Mẫu ở hình 2.4, có tính năng hàng hải tốt đặc biệt là rất có lợi về mặt tốc độ khi canô lướt, vì khi đạt tốc độ lướt thì diện tích tiếp xúc nước của bề mặt vỏ canô giảm. Tuy nhiên, kết cấu cũng hơi phức tạp không có lợi trong quá trình thi công chế tạo vỏ canô. Hình 2.5. Giới thiệu hai kiểu canô đặc trưng, hình 2.5a là canô “ba nêm”, đáy gẫy khúc. Hình 2.5b được gọi là xe trượt của Fox, gồm ba thân nên còn có tên gọi là trimaran. Hình 2.5: Mẫu canô 5 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Với hai mẫu canô ở trên, thì cùng có lợi về mặt tốc độ vì khi canô lướt thì phần diện tích tiếp xúc nước của vỏ canô nhỏ, sức cản giảm. Tuy nhiên kết cấu cũng hơi phức tạp, nên khi chế tạo vỏ canô cũng gặp khó khăn. Canô với đường hình đơn giản (hình 2.6). Đường hình đơn giản ngăn cản nước bắn theo phương ngang, điều này tạo lợi thế so với canô cùng nhóm là: Lực va đập vào mũi, đáy không quá lớn, lắc dọc không lớn khi canô chạy trên sóng. Điều bất lợi của loại này là mặt ướt vỏ rộng, sức cản canô không giảm nhiều nếu so với dạng vỏ canô hiện có. Hình 2.6: Mẫu canô 6 Hình 2.7: Mẫu canô 7 Canô với đường hình lõm (hình.2.7): Ngược với cách làm việc của canô đáy phẳng, đáy chữ V, đường hình lõm cản trở dòng chảy ngang đáy canô của nước. Tình hình này làm tăng lực nâng thuỷ động tại phần giữa và phần lái canô. Điều này tạo ra thuận lợi, canô ít bị chúi lái hơn nếu so với canô đáy phẳng. Đường hình dạng này cho phép hạ lực cản canô ở vận tốc cao, đặc biệt trong giai đoạn quá độ để chuyển sang “lướt”. Hình dạng với các đường Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - lõm đặc trưng của sườn canô làm cho canô có sức cản chuyển động ngang khá lớn. Nhờ có tính chất này canô giữ được tính ổn định khá cao trong quá trình chạy lướt, tính ăn lái và giữ hướng đi của canô cũng khá tốt. Dạng đường hình này hoạt động tốt trên nước tĩnh song tính năng của canô trên sóng kém hơn đường hình khác. Canô bị lắc nhiều. Nhìn chung canô có đường hình lõm cần trang bị máy có công suất nhỏ, chỉ nên hoạt động vùng nước tĩnh. Điều này không phù hợp với nhiệm vụ thư. Canô với đường sườn lồi (hình 2.8). Đặc điểm của dạng đáy không “phẳng” mà còn lồi này là không hề cản trở dòng chảy ngang đáy. Trong những chừng mực nhất định, đáy lồi này vô tư với tác động của dòng chảy khi canô chạy với tốc độ chưa cao. Lực nâng canô trong giai đoạn đầu của chế độ chạy nhanh rất thấp song tính năng này thay đổi rất nhiều khi canô chuyển sang chế độ chạy lướt. ổn định hướng của canô có đường sườn lồi khi chạy lướt trên nước tĩnh hoặc trên sóng là rất thấp so với các đương hình khác. Các sườn ở mũi canô được chế tạo dưới dạng sườn lồi đảm bảo cho ca nô cắt sóng tốt. Những đặt tính vừa nêu làm cho ca nô có đường sườn lồi thích hợp với trang bị máy công suất mạnh, tốc độ canô lớn, hoạt động trong vùng có sóng nước vừa phải. Hình 2.8: Mẫu canô 8 Hình 2.9: Mẫu canô 9 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Canô với đường sườn lồi và lõm (hình. 2.9). Khu vực gần với sống chính đường sườn thuộc dạng “lồi”, ra xa hơn cho đến tận mạn sườn chuyển sang dạng “lõm”. Canô với đường sườn dạng tổng hợp này mang ưu điểm của cả hai dạng sườn lồi và lõm đồng thời khắc phục được các khuyết điểm của hai dạng sườn lồi và lõm. Đường sườn dạng này đảm bảo cho canô có tính giữ hướng khá tốt, trong khi đó tính quay trở không tồi. Canô lướt trên sóng nhẹ nhàng, các tia nước bắn từ dưới thân canô ra ngoài ít hơn những kiểu khác. Canô với đường sườn lồi – lõm được dùng cho canô chạy nhanh trang bị máy công suất lớn cũng như lắp công suất vừa phải. Canô có khả năng hoạt động trong vùng sóng khá cao. Đường hình trimaran đường hình (hình 2.10), nhóm tàu ba thân này trong thực tế có cấu hình khá phong phú. Dạng thông thường trông không khác xe trượt tuyết, ngoại trừ hai đường hầm đối xứng qua sống dọc. Nhờ kết cấu kỳ lạ này canô tránh được nguy cơ lật trên nước khi lướt, tăng tính ổn định và ổn định hướng đi của canô. Tuy nhiên, đường hình kiểu này rất phức tạp gặp khó khăn trong giai đoạn tạo vỏ. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Hình 2.10: Mẫu canô 10 Hình 2.11:Mẫu canô11 Kiểu dạng trượt (hình 2.11), trong thực tế là một trong các dạng canô ba thân. Canô có đường hình dạng này thì khi làm việc trên sóng rất hiệu quả, cắt sóng rất tốt trong bất cứ hoàn cảnh nào và tại bất cứ góc sóng nào. Tuy nhiên, đường hình quá phức tạp ảnh hưởng nhiều trong quá trình chế tạo vỏ. Nếu xét về yêu cầu kinh tế - kỹ thuật thì sử dụng đường hình này không hợp lý. Canô hai thân (catamaran): Canô hai thân cỡ nhỏ khác nhiều so với canô hai thân thông dụng, một trong các đường hình canô hai thân được trình bày tại hình 2.12. Canô hai thân không phát huy khả năng cao trong miền tốc độ thấp, tuy nhiên, khi chạy ở tốc độ cao canô hai thân phát huy đến mức tốt nhất tính năng hàng hải và các đặc tính thuỷ động. Tính ổn định của canô rất cao, tính giữ hướng tốt. Tính quay trở canô luôn nằm trong phạm vi thoả mãn yêu cầu của quy phạm. Hình 2.12: Mẫu canô12 Hình 2.13: Mẫu canô 13 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Đối với canô còn rất nhiều các mẫu tuyến hình khác tuy nhiên, canô kéo dù bay, kiêm chở khách phục vụ du lịch vịnh Nha Trang trong phạm vi đề tài này ta nên chọn kiểu đường hình đơn giản nhất, đáy chữ V là phù hợp vì nó có những tính năng phù hợp với yêu cầu thiết kế. 2.1.3.Tính ổn định. Canô kéo dù bay làm việc trong điều kiện chịu lực rất phức tạp, nên đòi hỏi phải thoả mãn đầy đủ các tiêu chuẩn về ổn định trong quy phạm. - Ổn định về mặt tốc độ, tính quay chở. - Ổn định về mặt kết cấu. - Ổn định về nghiêng ngang, nghiêng dọc. 2.1.4. Tính thẩm mỹ. Tính thẩm mỹ là một yếu tố mà bất kì sản phẩm nào khi thiết kế ra cũng mong muốn có được nó, tính thẩm mỹ phụ thuộc hình dáng canô, chất lượng của vật liệu, phương pháp thi công, tay nghề công nhân. Nếu sản phẩm làm ra đẹp thì sẽ thu hút được khách Launch Internet Explorer Browser.lnk hàng. Chiếc canô phải nhỏ gọn, hình thức và mẫu mã đơn giản đẹp mắt nhưng đạt hiệu quả cao trong sử dụng, thuận tiện trong việc chế tạo vận chuyển và bảo dưỡng. 2.2. XÂY DỰNG NHIỆM VỤ THƯ 2.2.1. Công dụng : Ca nô được thiết kế để kéo dù bay, kiêm chở khách phục vụ du lịch Vịnh Nha Trang. 2.2.2. Vùng hoạt động: Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Ca nô thiết kế cho phép hoạt động trong vùng hạn chế cấp SI, canô hoạt động trong sông, hồ, vịnh kín. 2.2.3.Quy phạm áp dụng: Canô được đóng theo tiêu chuẩn Việt Nam. (TCVN 6282:2003. Quy phạm kiểm tra và chế tạo các tàu làm bằng chất dẻo cốt sợi thủy tinh) và kiểm tra ổn định theo tiêu chuẩn Việt Nam. (TCVN 6541:2004. Quy phạm phân cấp và đóng tàu thuỷ cao tốc). 2.2.4. Vật liệu chế tạo canô: Canô kéo dù được đóng bằng vật liệu Composite (FRP) 2.2.5. Tốc độ canô: Ca nô thiết kế phải đạt vận tốc V = 30 - 35 (hl/h). 2.2.6. Ngoài ra: Trang bị cho ca nô phương tiện tín hiệu, trang thiết bị hàng hải, trang thiết bị cứu sinh, cứu hoả đầy đủ…. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - CHƯƠNG 6 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ (ĐƯỜNG HÌNH, BỐ TRÍ CHUNG, KẾT CẤU, ỔN ĐỊNH, TỐC ĐỘ) 3.1. PHÂN TÍCH LỰA CHỌN CANÔ MẪU. Dựa vào các thông số của các canô mẫu trong các tài liệu, kết hợp với việc thống kê các mẫu canô được đóng mới đang hoạt động có hiệu quả trong những năm gần đây, ta có thể thống kê được một số canô cao tốc cỡ nhỏ theo bảng 3.1 cho dưới đây: Bảng 3.1. Một số mẫu canô cao tốc. TT Loại ca nô Lmax (m) Ltk (m) B (m) D (m) d (m) Cw Cb W (tấn) N (HP) V (hl/h) 1 Canô sinh thái 4,45 3,87 1,80 0,68 0,32 1,18 40 27 2 Canô công vụ 5,20 1,95 0,80 1,0 65 30 3 Canô du lịch 6,00 5,13 2,00 0,8 0,34 1,5 23 4 Canô công tác 6,06 2,34 0,90 135 25 5 Canô 7,10 2,3 1,30 2,1 130 30 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Viking 6 Canô tuần tra 7,00 5,88 2,20 1,27 0,41 2,35 200 7 Canô vỏ FRP 6,00 2,35 1,00 40 8 Canô sườn Deep Vee 5,04 2,20 0,95 25 9 Alma 9.09 2.85 0.55 1.2 200 10 Phòng trữa cháy 3 6,20 5,12 2,35 1,00 0,48 2,43 135 25 11 Hải quan Quảng Ngãi 6,20 5,12 2,35 1,00 0,48 2,43 220 32 12 Kiểm ngư Bình Thuận 6,70 5,48 2,15 1,20 0,36 1,79 90 13 Hải quan Bình Định 7,00 5,88 2,20 1,27 0,71 2,35 200 14 Canô du lịch 6,30 5,50 2,08 1,10 0,42 0,75 0,43 2,5 200 15 Canô du lịch 6,6 6,00 2,20 1,10 0,41 1,5 170 16 Canô du lịch 6,8 5,40 2,20 1,10 0,50 1,5 60 25 17 Canô 7,00 5,88 2,20 1,27 0,40 0,75 0,43 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - du lịch 18 Tàu tuần tra biển 8,00 2,80 0,75 1,8 200 31 19 Tàu tuần tra sông 8,50 8,10 3,05 1,35 0,70 240 30 20 Tàu tuần tra biển 9,00 200 30 21 Tàu tuần tra 10,08 8,25 3,50 2,50 0,90 4,5 400 30 22 Tàu du lịch cao tốc 12,0 11,0 2,90 1,20 0,65 0,82 0,65 23 Tàu du lịch cao tốc 14,4 4,7 1,20 21 1600 30 24 Tàu du lịch cao tốc 14,5 4,23 2,3 0,70 1000 38 25 HVS 7,10 6,06 2,35 1,00 0,42 2,50 200 25 26 Bunkjo 10.10 2.8 0.6 1.6 250 3.1.1. Một số mẫu canô cao tốc vỏ Composite. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Mẫu ca nô 1: Đây là mẫu canô đơn giản nhất. Canô đảm bảo tốt các tính năng hàng hải, đặc biệt là tính năng tốc độ. Lực nâng khi canô chạy lớn. Thông số cơ bản của canô: Chiều dài lớn nhất: Lmax = 6,06 m Chiều rộng lớn nhất: Bmax = 2,34 m Chiều cao mạn: D = 0,9 m Công suất máy Ne = 135 HP Tốc độ hàng hải: V = 25 hl/g Đây là đường hình của canô đáy bằng (không có gẫy bậc), góc chữ V lớn. Đặc trưng thuỷ động lực của canô phụ thuộc vào góc nghiêng hông khá rõ nét. Góc  lớn thì đặc tính thuỷ động lực giảm, vì vậy người ta thường chọn cách thiết kế để đáy canô gần phẳng. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Đường ky chính canô chạy nhanh gần giống nhau cho các kiểu canô trong nhóm. Ky chính cong một phần thuộc mũi canô, phần còn lại dưới dạng đoạn thẳng kéo dài đến vách transom. Vách đuôi dạng transom gần như là kiểu độc nhất trên canô nhóm này, khi hoạt động trong nước đuôi dạng transom trở thành công cụ tạo thêm chiều dài ảo cho canô. Như vậy, với canô có đường hình dạng này thì sẽ gặp thuận lợi trong việc chế tạo vỏ canô, đồng thời công suất máy cũng nhỏ hơn các canô dạng đường hình khác. Mẫu ca nô 2: Đây là mẫu canô có đường hình hơi phức tạp, nhưng có các tính năng hàng hải đều đảm bảo, tốc độ cao 13 0 7 x 13 0 1 10 0 375375 2200 Các thông số cơ bản của canô: - Chiều dài lớn nhất: Lmax = 6 m - Chiều dài thiết kế: Ltk = 5,2 m Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - - Chiều rộng thiết kế: Bmax= 2,35 m - Chiều rộng thiết kế: Btk = 1,86 m - Chiều cao mạn: D = 1,0 m - Chiều chìm trung bình: d = 0,51 m - Lượng chiếm nước W = 2,35 Tấn Công suất máy: Ne = 200 HP Đường hình canô dạng này có đáy gần như tấm phẳng, nhưng chiều rộng tấm phẳng nhỏ nên lực nâng của tấm không lớn lắm khi chạy chậm. Tuy nhiên, lực nâng cải thiện rất nhiều khi canô lắp máy có công suất lớn. Đồng thời có những gẫy dọc chạy suốt từ mũi đến lái để tăng tính năng hàng hải cho canô, nên đường hình dáng trở nên phức tạp hơn. Vì vậy, để chế tạo canô có dạng đường hình này thì sẽ gặp khó khăn hơn so với dạng đường hình mẫu 1. Nhưng với công nghệ hiện nay thì vấn đề này không có gì phải quan tâm. Mẫu ca nô 3: Canô du lịch cao tốc vỏ Composite: Canô thuộc dạng này đường hình phức tạp, cần nhiều thời gian để canô có thể chuyển sang chế độ lướt và lực nâng tạo ra khi canô chạy không lớn. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - CD1 CD2 0 1 2 4 3 5 10 8 9 7 6 DN3 DN2 DN1 DN5 DN4 CB Các thông số cơ bản của canô: - Chiều dài lớn nhất: Lmax = 9,70 m. - Chiều dài thiết kế: Ltk = 8,40 m. - Chiều rộng thiết kế: Bmax= 2,60 m. - Chiều rộng thiết kế: Btk = 2,40 m. - Chiều cao mạn: H = 1,20 m. - Mớn nước thiết kế: T = 0,54 m. - Lượng chiếm nước W = 3,88 Tấn. Đây cũng là dạng đường hình canô có đáy gần như tấm phẳng, tuy nhiên góc nghiêng hông lớn nên lực nâng của tấm sẽ không lớn. Đồng thời dạng này cũng có những gẫy bậc cho nên tạo cho đường hình canô dạng này phức tạp hơn. Vì vậy, đường hình canô dạng này cũng gặp khó khăn trong chế tạo và máy chính lắp cho canô đòi hỏi phải có công suất lớn. Qua những phân tích các canô mẫu trên, kết hợp với việc phân tích đặc điểm hình dáng của một số mẫu canô cao tốc, ta thấy rằng Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - mẫu canô 2 rất gần với canô đang cần thiết kế, vì với canô kéo dù đòi hỏi đường hình đảm bảo tính hàng hải cao, hình dạng có khả năng tạo ra lực nâng lớn khi chạy, đồng thời đảm bảo yêu cầu kinh tế kỹ thuật đối với canô cao tốc nên chọn mẫu 2 làm canô mẫu cho thiết kế là phù hợp nhất. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 7: Một số hình ảnh về các mẫu canô kéo dù đang được sử dụng Mẫu 1: parasailing boat Lukas Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Mẫu 2: Parasail Boat Shark Mẫu 3: Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Parasailingboat Anta 3.2. XÁC ĐỊNH CÁC KÍCH THƯỚC VÀ CÁC YẾU TỐ HÌNH HỌC CỦA CANÔ THIẾT KẾ. 3.2.1. Xác định kích thước canô thiết kế. Điều quan trọng trong quá trình thiết kế sơ bộ là xác định các yếu tố hình học của canô đáp ứng các yêu cầu: - Đáp ứng yêu cầu nhiệm vụ thư. - Đảm bảo tính năng tốt. Ta sẽ tiến hành lựa chọn một số thông số cho canô dựa vào canô mẫu và các thông số khác sẽ được xác định dựa vào cơ sở lý luận. Với cách làm này canô có được những ưu điểm của canô mẫu. 3.2.1.1. Tính sơ bộ lượng chiếm nước D (tấn). Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Đối với canô kéo dù kiêm chở khách, trọng lượng khách cũng có thể được xem như trọng lượng hàng hoá vậy việc xác định sơ bộ lượng chiếm nước D cũng dựa vào hệ số hiệu năng sức chở, tính bằng tỷ lệ giữa sức chở và lượng chiếm nước:  WTD D  Sức chở của canô viết tắt DWT hoặc DW được coi là hiệu số giữa lượng chiếm nước của ca nô và trọng lượng canô không D0. DWT = D – D0 DWT bao gồm cả thành phần hành khách và hành lý mang theo cùng lượng dự trữ cho người trên canô, (đối với canô hoạt động trong cung đường ngắn khoản này coi như không có) và dự trữ nhiên liệu cho máy. DWT = Wpass + WF0 Trong đó: Wpass:là trọng lượng hành khách và thuyền viên trên canô cùng hành lý mang theo. WFO: là trọng lượng nhiên liệu và dầu bôi trơn. Đối với canô chỉ chở khách du lịch ra các đảo trong vịnh Nha Trang với cung đường ngắn nên lượng dự trữ lương thực, thực phẩm và nước sinh hoạt không cần thiết do vậy trọng lượng này coi như bằng không. Khối lượng hành khách và thuyền viên cùng hành lý mang theo ta có thể lấy 75kg cho một người. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Từ nhiệm vụ thư thiết kế canô kéo dù bay kiêm chở khách, số lượng khách chở là 6 người, nên ta có thể xác định nhóm trọng lượng này như sau: Wpass = 0,075 x (i + n) (tấn) với: i- là số lượng hành khách trên canô i = 6 người n - số lượng thuyền viên trên canô n = 2 người Wpass = 0,075 x (6+2) = 0,6 (tấn) Thời gian chuyến đi biển là 8 giờ nên ta có thể chọn sơ bộ nhiên liệu và dầu bôi trơn cho máy là: WF0 = 0,1 (tấn) Như vậy ta xác định được sức chở của canô cần thiết là DWT = 0,6 + 0,1 = 0,7 (tấn) Hệ số hiệu năng (hệ số tải trọng)  được xác định theo bản hệ số tải trọng lấy theo tài liệu [2] – trang 18. Tàu khách cỡ trung và nhỏ:  = 0.50  0.30. Ta chọn  = 0.4  D = 75,1 4,0 7,0WT  D (tấn) D0 = D – DWT = 1,75 – 0,7 = 1,05 (tấn). Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 8: Lựa chọn chiều dài L cho canô thiết kế Lựa chọn chiều dài L cho canô là điều quan trọng nhất, theo đó toàn bộ công việc bố trí canô, ảnh hưởng quyết định đến trọng lượng vỏ trong thiết kế. Chiều dài L không bị khống chế bởi điều kiện luồng lạch. Chiều dài không nên quá dài để nâng cao tính cơ động cho canô, và cũng không nên quá bé thì tính ổn định hướng của canô giảm. Căn cứ vào nhiệm vụ thiết kế là canô dùng để kéo dù bay, kiêm chở khách, số lượng khách tối đa là 6 người nên ta chọn chiều dài canô là L = 6 (m). Công thức gần đúng biểu diễn mối liên quan của chiều dài L và chiều rộng B của canô cao tốc theo đề nghị của các tài liệu về canô cao tốc là: L/B = (0,1L + 2,3)  0,25. Bên cạnh đó theo đồ thị thông kê các canô đã đóng và đang hoạt động tốt ta có tỷ số giữa L/B được xác định dựa vào chiều dài canô, với L = 6 m ta có tỷ số L/B = 2,75 (m) Theo tài liệu với chiều dài L = 6 m, ta có L/B = (0,1.6 + 2,3)- 0,25 = 2,7 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - vậy giữa thống kê và tài liệu có chênh lệch 1,8 %. Tuy nhiên trong đề tài ta sử dụng công thức thống kê vì các canô đã được đóng và đang hoạt động có hiệu quả. Nên ta chọn L/B = 2,7 (m) Suy ra: B = 6 / 2.7 = 2,2 (m) 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.0 7.5 8.0 0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0 11.0 12.0 13.0 14.0 15.0 16.0 L (m) L / B Hình 3.1. Đồ thị thống kê tỷ số L/B 3.2.1.3. Lựa chọn mớn nước T(m). Mớn nước T là một trong những kích thước hình học cơ bản của canô. Mớn nước T phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó điều kiện tự nhiên mà canô hoạt động là yếu tố quan trọng nhất. Theo thống kê các mẫu canô cao tốc ta chọn mớn nước cho canô thiết kế là T = 0,5 (m). Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 3.2.1.4. Lựa chọn tỷ số H/T. Tỷ số H/T có ảnh hưởng đến tính ổn định và sức cản của canô. Khi lựa chọn tỷ số H/T cần chú ý một số điểm sau: - Đảm bảo đủ mạn khô thoả mãn yêu cầu quy phạm - Đủ lực nổi dự trữ. - Đủ dung tích của canô. - Ảnh hưởng tới tính ổn định của canô. * Nếu giữ mớn nước T không đổi, tăng chiều cao mạn khô H thì: - Tính ổn định tăng. - Làm tăng chiều cao kiến trúc thượng tầng, lực cản do gió tác dụng vào canô tăng, không có lợi cho canô về mặt tốc độ. * Nếu mớn nước T không thay đổi, giảm chiều cao mạn H thì lúc này trọng tâm tàu tương đối thấp, ổn định ban đầu của canô được tăng lên, lực cản do gió tác dụng vào canô giảm, tuy nhiên ổn định động của canô giảm, sóng hắt lên boong. * Khi chiều cao H không thay đổi, giảm mớn nước T thì sức cản của canô giảm, tốc độ canô tăng lên, tuy nhiên tính ổn định cũng như tính lắc của canô sẽ giảm nhanh. Điều này không có lợi. * Khi chiều cao H không thay đổi và tăng mớn nước T, trường hợp này thì sẽ có lợi về mặt ổn định và tính lắc của canô, nhưng lại không có lợi cho tốc độ do phần chìm canô tăng làm diện tích tiếp Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - xúc nước của vỏ tăng nên lực cản lớn. Tuy nhiên, mớn nước T của canô không bị khống chế bới vùng hoạt động. Theo thống kê một số canô mẫu ta xác định được tỷ số H/T. 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 T (m) H / T Hình 3.2: Đồ thị thống kê tỷ số H/T. Theo đồ thị thống kê ta có tỷ số H/T = 2,35 (m) với T = 0,5 (m) ta có H/T = 2,35. Suy ra: H = T.2,3 = 0,5.2,35 = 1,1 (m) 3.2.1.5. Lựa chọn tỷ số B/H. Tỷ số B/H đặc trưng cho tính ổn định, tính chòng chành và tính di động của canô. Đặc biệt, đối với canô cao tốc thì tỷ lệ B/H cũng ảnh hưởng đến lực nâng của canô và ảnh hưởng đến tốc độ của canô. Qua quá trình xử lý số liệu thống kê các canô cao tốc đang hoạt động có hiệu quả, ta có được đồ thị thống kê, dựa vào đồ thị thống kê ta xác định được tỷ số B/H. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 6.0 0.00 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2.00 2.25 2.50 2.75 3.00 H (m) B/H Hình 3.3: Đồ thị thống kê tỷ lệ B/H. Với H = 1,1 dựa vào đồ thị ta có tỷ số B/H = 2,2 (m) Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 9: Xác định các hệ số hình dáng 3.2.2.1. Lựa chọn hệ số diện tích mặt đường nước  (Cw). Hệ số được xác định:  = S/LB. Trong đó: S: Diện tích mặt đường nước (m2). L: Chiều dài canô (m). B: Chiều rộng canô. (m) Hệ số  có ảnh hưởng nhiều đến một số tính năng của canô. Nếu hệ số  lớn, bán kính ổn định ngang ban đầu r0 sẽ lớn, lúc này tính ổn định của canô sẽ tăng lên. Nếu  lớn diện tích mặt đường nước sẽ lớn, lúc này mặt boong sẽ được mở rộng, thuận tiện cho việc bố trí. Nếu  qua bé thì tính ổn định giảm, điều này không phù hợp. Hệ số của canô mẫu nằm trong khoảng : 0,7  0,75 Ta chọn diện tích mặt đường nước  = 0,72 3.2.2.2. Lựa chọn hệ số thể tích chiếm nước  (CB). Hệ số  được xác định:  = V/LBT. Trong đó: V: Thể tích chiếm nước của canô (m3). L, B, T: Chiều dài, chiều rộng, mớn nước của canô (m). Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -  ảnh hưởng lớn đến tính năng của canô, đặc biệt là tốc độ. Nếu hệ số  lớn thì sức cản của canô lớn, công suất có ích của canô giảm nhưng bù lại sức chở canô tăng. Nếu hệ số  lớn thì cũng làm giảm bán kính ổn định ngang của canô, làm giảm cao độ tâm nổi ban đầu ZC0. Điều này làm cho chiều cao tâm ổn định ban đầu h0 giảm dẫn đến tính ổn định ban đầu giảm. Ngược lại nếu hệ số  nhỏ. Lúc này tính ổn định của canô tăng lên, đồng thời sức cản giảm nên tốc độ của canô được cải thiện, đáp ứng được yêu cầu thiết kế. Hệ số  của canô mẫu trong khoảng  0,50,55 Ta chọn hệ số thể tích chiếm nước  = 0,52 3.2.2.3. Lựa chọn hệ số diện tích mặt cắt ngang  (CM). Hệ số diện tích mặt cắt ngang  được xác định:  = BT/ Trong đó:  : Diện tích mặt cắt ngang (m2) B, T: Chiều rộng, mớn nước của canô (m). hệ số  ảnh hưởng đến tính ổn định cũng như tính lắc của canô, vì vậy để đáp ứng yêu cầu thiết kế  được lựa chọn nằm trong khoảng 9,08,0  ,chọn 85,0 . 3.2.2.4. Xác định các kích thước cơ bản cho canô thiết kế. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Từ các công thức thống kê nêu trên cùng với chiều dài L = 6 m chọn trước, ta tiến hành tính chọn các thông số kích thước cho canô thiết kế như sau: Lmax = 6 m. d = 0,5 m. Ltk = 5,1 m. NK = 6 (người) Bmax = 2,2 m. t = 2 (người) Btk = 1,9 m. W = 1,05 (tấn) H = 1.1 m. 3.2.2.5.Kiểm tra phương trình trọng lượng. Trọng lượng canô được hiểu W = D tại trạng thái canô chưa chạy, trong giai đoạn thiết kế ban đầu được tính theo cách thường dùng như đã quen trong lý thuyết thiết kế canô: D = W = WH + WM + WFO + WPass + WLttp + WEqui + WR. Trong đó: WH : Trọng lượng vỏ canô (hull). WM : Trọng lượng máy. WFO : Trọng lượng nhiên liệu và dầu bôi trơn dùng cho các máy trên tàu (fuel oil and lub oil). WPass : Trọng lượng toàn bộ thuyền viên và hành khách kể cả hành lý. WLttp : Trọng lượng lương thực, thực phẩm(có thể bỏ qua ) WEqui : Trọng lượng trang thiết bị của canô. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - WR : Trọng lượng dự trữ toàn canô.  Tính trọng lượng vỏ canô WH. Theo Herner Verhosek thì trọng lượng của vỏ tàu WH được tính theo công thức gần đúng như sau: WH = PH (L x B x H) Trong đó: L, B, H: là các kích thước cơ bản của tàu, m PH :là khối lượng riêng của vật liệu, kg/m3. Trong giai đoạn thiết kế sơ bộ các giá trị của PH = LxBxH WH , tính bằng Kg/m3, có thể nhận giá trị: + Đối với xuồng đua, du lịch làm từ gỗ hoặc vật liệu Composite. PH = 25  45 (Kg/m3). Ta chọn PH = 45 (Kg/m3) = 0,045 (T/m3). Vậy ta có thể xác định trọng lượng vỏ canô WH: WH = 0,045 x (6 x 2,2 x 1,1 ) = 0,65 (Tấn).  Tính trọng lượng máy WM. Theo đề nghị của Simpson đối với tàu loại nhỏ thì khối lượng máy có thể được lấy gần đúng như sau: WM = 2.MNe. (Tấn) Với MNe: là khối lượng của máy chính. Công suất cần thiết để đạt vận tốc tính toán: Để đạt vận tốc yêu cầu trước, trong giai đoạn thiết kế ban đầu, khi đã có kích thước chính của canô, người thiết kế phải xác định ở mức độ chính xác mong Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - muốn công suất máy chính của canô. Cho đến nay kết quả thống kê các canô đang hoạt động đưa lại những số liệu đáng tin hơn cả trong lĩnh vực hẹp này. Hình 3.4 dưới đây trình bày quan hệ giữa vận tốc canô như là hàm của sức tải canô, được hiểu theo dạng P = /BHP, tính bằng KG/KW. Hình 3.4:Biểu diễn quan hệ giữa vận tốc và sức tải Đồ thị tại hình có thể giúp người ta xác định giá trị mà vận tốc canô có thể đạt được khi biết trước lượng chiếm nước canô và công suất máy chính lắp trên đó. Ngược lại để canô có lượng chiếm nước cho trước đạt vận tốc v đòi hỏi có thể từ đồ thị xác định tỷ lệ /BHP theo trục hoành và sau đó tính chọn BHP. Trên hình 3.4 đường 1 dùng cho các canô thông dụng, đường 2 dành cho canô có tính năng hàng hải vượt trội. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Từ đồ thị ứng với v = 35 (hl/h) = 19,57 (m/s) ta xác định được tỷ lệ /BHP = 14 (/KW). Với  = D = 1,75(tấn) = 1750 (KG) Ta xác định được BHP = 1750/14 = 125 KW = 168 HP.chọn BHP = 250 HP Ta chọn động cơ chính cho canô thiết kế là động cơ xăng của hãng YAMHA: Kiểu: OUTBOARD Công suất: Ne = 250 HP. Vòng quay máy chính:5000 - 6000 v/ph. Lượng tiêu hao nhiên liệu: q = 135 (g/Kw.h) = 100 (g/ML.h) Khối lượng: MNe = 125 Kg. Vậy ta xác định được WM = 2.MNe = 2 x 125 = 250 (Kg) = 0,25 (Tấn).  Tính trọng lượng nhiên liệu và dầu bôi trơn WFO. a. Trọng lượng nhiên liệu Wnl được tính theo công thức như sau: Wnl = xtxN q V l xxN q ee 10001000 2  (Tấn) Trong đó: Ne: Công suất máy chính (ML) t: Thời gian làm việc trên biển (h). t = 8 (h). Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - q: Lượng tiêu hao nhiên liệu riêng của máy chính (Kg/ML.h). q = 0,1 (Kg/ML.h). l: Khoảng cách từ bến đến nơi khai thác (hl), l = 25 (hl). V: Tốc độ tàu (hl/h), V = 35 (hl/h)  Wnl = 8200 1000 1,0 38 25 200 1000 1,02 xxxx x  = 0,1 (Tấn) b. Tính trọng lượng dầu bôi trơn Wbt: Lượng dầu bôi trơn được tính gần đúng theo lượng nhiên liệu của động cơ: Wbt = (0,02 – 0,06) Wnl. (Tấn)  Wbt = 0,03 x 0,1 = 0,003 (Tấn). Tính trọng lượng thuyền viên và hành khách WPass. Trọng lượng toàn bộ thủy thủ đoàn và hành khách (kể cả hành lý mang theo) được tính: WPass = 0,75 x (i + n) (Tấn) Với i: là số lượng hành khách trên canô, i = 6 người. n: số lượng thuyền viên trên canô, n = 2 người. 0,075 (T): là trọng lượng trung bình của mỗi người kể cả hành lý mang theo.  WPass = 0,075 x (6 + 2) = 0,6 (Tấn). Tính trọng lượng lương thực thực phẩm Wlttp. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Khối lượng lương thực thực phẩm (kể cả nước ngọt) được tính dựa vào biên chế thời gian chuyến biển và biên chế cho từng người. Tuy nhiên, đối với canô hoạt động trong cung đường hẹp và thời gian chuyến đi biển ngắn nên khối lượng lương thực thực phẩm và nước ngọt không đáng kể. Tính trọng lượng trang thiết bị WEqui. Với canô nói chung, trọng lượng thiết bị trên canô tùy thuộc vào kích thước của canô, mức độ trang bị, ở đây ta sẽ tính WEqui dựa vào canô mẫu. WEqui = 0,12 (Tấn) Tính trọng lượng dự trữ toàn canô WR: Canô chở khách là canô mà hệ số sử dụng trọng tải không lớn, lượng dự trữ này vào khoảng 1 – 2,5% WH.  WR = 2% WH = 0,02 x 0,65 = 0,013 (Tấn). Hiệu chỉnh lại lượng chiếm nước D: D = WH + WM + WFO + WPass + WLttp + WEqui + WR. = 0,65 + 0,25 + (0,1 + 0,003) + 0,6 + 0 + 0,12 + 0,013 = 1,736 (Tấn). So với lượng chiếm nước tính toán sơ bộ, trọng lượng dự trữ giảm đi 0,8% tương ứng với 0,014(Tấn), điều này có thể chấp nhận được. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Vậy ta xác định được các thông số cơ bản cho canô thiết kế là: Chiều dài lớn nhất: Lmax = 6 m. Chiều dài thiết kế Ltk = 5,1 m. Chiều rộng lớn nhất: Bmax = 2,2 m. Chiều rộng thiết kế Btk = 1.9 m Chiều cao mạn: H = 1,1 m. Mớn nước: T = d = 0,5 m. Lượng chiếm nước D = 1,75 (tấn); Hệ số thể tích chiếm nước:  = 0,52. Vận tốc đạt được V = 30 - 35 (hl/h) Hệ số diện tích mặt đường nước: = 0,72 Hệ số diện tích mặt cắt ngang:  = 0,85. Công suất máy Ne = 250 (Hp). Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 1Chương 10: VẼ ĐƯỜNG HÌNH LÝ THUYẾT 3.3.1. Mục đích yêu cầu: Đường hình lý thuyết là đường hình miêu tả chính xác hình dáng của canô. Nhìn vào đó người ta nhận dạng ra một canô. Đây là bản vẽ kỹ thuật ghi nhận chính xác về mặt lý thuyết. Đường hình lý thuyết có quan hệ mật thiết đến tốc độ, tính ổn định, tính điều khiển, bố trí dung tích chở và công nghệ đóng sửa chữa canô. Để đáp ứng các yêu cầu trên ta phải cân nhắc và suy tính. Do mối liên quan trên nên việc vẽ đường hình phải phù hợp với đặc điểm hình học. Ngoài ra, đường hình dáng thân canô phải đúng, đẹp, chính xác và phù hợp. 3.3.2. Lựa chọn phương pháp thiết kế đường hình canô. Bài toán xác định đường hình canô là một bài toán khó vì đường hình canô nó quyết định đến mọi tính năng của canô. Đã từ rất lâu, người ta có ý tưởng biểu diễn đường hình canô bằng một hàm toán học, nhiều công trình nghiên cứu đã đề cập đến vấn đề này. Kết quả các công trình nghiên cứu đó rất khả quan. Việc thiết kế đường hình canô thường dựa vào hai nhóm chính: Nhóm I: Phương pháp thiết kế theo canô mẫu, hay còn gọi là phương pháp thiết kế phụ thuộc. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 2 Nhóm II: Phương pháp thiết kế không dựa vào canô mẫu, hay gọi là phương pháp thiết kế độc lập. Có nhiều phương pháp thiết kế canô để mình lựa chọn, mỗi phương pháp có những ưu, nhược điểm của nó. Tuy nhiên, trong phạm vi đề tài này tôi lựa chọn phương pháp thiết kế đường hình theo canô mẫu. Phương pháp thiết kế theo canô mẫu: Là dùng một hoặc nhiều canô mẫu có thông số sát với yêu cầu kỹ thuật của canô mới thiết kế. Phương pháp này áp dụng rộng rãi nhất và canô mẫu là chỗ dựa chắc chắn của những tính năng kỹ thuật của canô mới và cũng từ đấy nhanh chóng xác định được các thông số kỹ thuật chủ yếu của canô mới. Nhược điểm của phương pháp này thường dẫn người ta đến chỗ tiếp nhận số liệu của canô mẫu một cách dễ dãi, thiếu phần phê phán, đưa đến những kết luận thiếu chính xác và nhất là đưa đến những phương án không phải là tối ưu trong điều kiện thiết kế cho phép. 3.3.3. Trình tự vẽ đường hình canô. Chọn canô mẫu: Canô là canô kéo dù bay, kiêm chở khách phục vụ du lịch vịnh Nha Trang, canô mẫu có các kích thước L, B, T, khác với canô thiết kế (nhưng sai không nhiều) có các hệ số  ,, gần giống như canô mẫu * Tính chuyển đồng dạng bản vẽ canô mẫu: Gọi KL, KB, KT, lần lượt là tỷ số giữa LL/L0, BL/B, TL/B0. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 3Trong đó : LL, BL, TL: Là kích thước cơ bản của canô thiết kế. L0, B0, T0 : Là các kích thước cơ bản của canô mẫu. Từ bản tọa độ đường hình kết hợp với ba hình chiếu, ta tính chuyển thành bản toạ độ và các kích thước cơ bản của canô thiết kế bằng cách nhân nó với các hệ số KL, KB, KT, tương ứng. Lúc này ta có bản toạ độ đường hình. Tính kiểm tra sơ bộ các hệ số  ,, . Nếu các hệ số này sai khác lớn so với trong thiết kế đề ra thì phải hiệu chỉnh lại bảng toạ độ đường hình. Nếu chỉ sai khác nhỏ so với yêu cầu đề ra trong thiết kế thì coi như đường hình canô thiết kế là chấp nhận được. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 4BẢNG 3.2: BẢNG TOẠ ĐỘ SƯỜN NỬA CHIỀU RỘNG CHIỀU CAO ĐN1 ĐN2 ĐN3 ĐN4 ĐN5 ĐN6 MẠN CDO CDI CDII MẠN 0 321 603 986 1004 1002 1041 1056 0 166 310 1045 1 301 592 985 1005 1026 1047 1069 0 170 316 1060 2 291 582 984 1006 1029 1052 1081 0 175 323 1070 3 281 576 982 1007 1032 1056 1093 0 180 329 1080 4 264 570 905 1007 1033 1060 1100 0 193 335 1090 5 255 561 885 1005 1031 1058 1100 0 198 342 1100 6 245 550 861 994 1022 1050 1100 0 203 351 1110 7 230 518 820 965 995 1025 1087 0 213 371 1120 8 179 427 706 867 901 937 1025 0 239 430 1130 9 36 212 466 664 708 757 902 97 355 839 1140 10 0 0 0 151 262 359 687 451 830 0 1150 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 5Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 11: XÁC ĐỊNH CÁC YẾU TỐ THUỶ TĨNH Đường cong thủy lực biểu diễn sự thay đổi của các yếu tố tính nổi của canô thiết kế theo mớn nước. Để thuận lợi mà vẫn đảm bảo chính xác các yếu tố thủy lực của canô sẽ được tính theo phương pháp gần đúng (phương pháp gần đúng). Tính thủy lực của canô bao gồm những yếu tố sau: ,,,  S(Z), V(Z), XC, Xf, ZC, R0, r0. 3.4.1. Diện tích mặt đường nước:S (m2). S được tính theo công thức: S =    2/1 2/1 0(2 yLydx + 2y1 + ….+ Sm - 2 0 mSS  ) + S Trong đó: L = L/n = 5,1/10 = 0,51 (m) n: số sườn lý thuyết. L: Chiều dài thiết kế. S: Diện tích điều chỉnh ở đầu lái và đầu mũi. Yi: Tung độ của sườn. 3.4.2. Thể tích chiếm nước V (m3) ứng với các mặt đường nước. V =  mT xsd 0 = T (S0 + S1 + …+ Sm - ) 2 0 mSS  Trong đó: Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Sm: diện tích mặt đường nước tương ứng (m2) T = Tt /m = 0,78/6 = 0,13 (m) : là khoảng cách mặt đường nước m : số các mặt đường nước, m = 6. 3.4.3. Diện tích mặt cắt ngang giữa canô  (m2).  = 2  mT zyd 0 = 2T(y0 + y1 +...+ ym - ) 2 0 myy  Trong đó:  : Diện tích mặt cắt ngang (m2). Yi: Tung độ sườn (m) 3.4.4. Các hệ số hình dáng vỏ canô. - Hệ số thể tích chiếm nước: iii i TBL V - Hệ số diện tích mặt đường nước: ii BL Si - Hệ số diện tích mặt cắt ngang: ii i TB   Trong đó: Vi, Si, i , Li, Bi, Ti: Thể tích, diện tích, mặt cắt ngang giữa canô và các thông số của canô tương ứng với mặt nước thứ i. với Li, Bi, Ti được đo trực tiếp trên bản vẽ đường hình canô. ? T ? T ym y(m-1) y1 y2 z 0 y Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 3.4.5. Hoành độ trọng tâm mặt đường nước Xf (m). Xf được tính bằng tỷ số mô men tĩnh Moy với diện tích Si. Xf = iS sioyM . Trong đó: Msioy : Mô men tĩnh của diện tích đối với oy. Msioy = 2     2/ 2/ 19010 2 ()(5 L L yyyyLxydx với Msioy : Mô men tĩnh hiệu ứng 3.4.6. Tính tọa độ trọng tâm nổi ZC, XC (m). Cao độ tâm nổi: ZCi = iV Mvixoy Hoành độ tâm nổi: XCi = iV Mviyoz . Trong đó: MVixoy – mô men tĩnh của thể tích Vi đối với mặt phẳng toạ độ xoy và được tính theo công thức: MVixoy =       2 ( )1(...2 0121 2 0 SSm mSSmSSTdZS mmmzm T m m MViyoz – mô men tĩnh của thể tích Vi đối với mặt phẳng toạ độ yoz và được tính theo công thức: MViyoz =  21100 0 00... FmmF m XSXS FmmFFzFm T m XSXSXSTdXS  3.4.7. Bán kính ổn định ngang r0 (m). Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - r0 = i x V I Trong đó: Ix là mô men quán tính của diện tích mặt đường nước đối với trục x và được tính theo công thức: Ix = x L L I yy yyyLdxy       2 .... 3 2 3 2 103033 10 3 1 3 0 2/ 2/ 3 với xI là phần hiệu đính ở đầu mũi và đầu lái. 3.4.8. Bán kính ổn định dọc R0 (m). R0 = i y V I Trong đó: Iy là mô men quán tính của diện tích mặt đường nước đối với trục y và được tính theo công thức:           y L L y IyyyyyyyyyyLydyxI        4637 2 28 2 19 2 010 2 3 2/ 2/ 2 234 2 5 22 với yI hiệu đính ở đầu mũi và đầu lái. Các giá tri trên được tính và ghi kết quả ở bảng 3.3. Đồ thị tĩnh thuỷ lực được biểu diễn với các tỷ lệ sau (lấy điểm gốc là giá trị của các thông số ứng với mặt đường nước số 1) Xf = 2 [m/mm]; ZC = XC = 2 [m/mm]. r0 = 1,5 [m/mm]; R0 = 10 [m/mm]. S = 10 [m2/mm]; V = D = 2 [tấn/mm];  =  =  = 2 [mm] Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Bảng 3.3: Bảng Tính các yếu tố tĩnh thuỷ tĩnh ĐƯỜNG NƯỚC STT YẾU TỐ 1 2 3 4 5 6 1 S (m) 2.3 5 7.68 9.28 10.8 11.2 2 B (m) 0.5 1.1 1.7 1.96 2.01 2.07 3 L (m) 4.7 4.9 5 5.2 5.4 5.5 4 T (m) 0.13 0.26 0.39 0.52 0.65 0.78 5 V (m3) 0.21 0.83 1.75 2.8 4 5.08 6 D (tấn) 0.21 0.85 1.79375 2.87 4.1 5.207 7 (m3) 0.04 0.165 0.38 0.614 0.852 1.09 8 MSioy (m 3) -2.93 -5.868 -5.662 -5.141 -4.49 -4.063 9 Xf (m) -1.27 -1.17 -0.73 -0.55 -0.415 -0.36 10 MVixoy (m3) 0.012 0.108 0.262 0.594 1.071189 1.764 11 Zc (m) 0.060 0.130 0.15 0.212 0.26 0.347 12 MViyoz (m 3) -0.153 - 0.61572 -1.221 -1.788 -2.29 -2.74 13 XC (m) -0.73 -0.74 -0.69 -0.63 -0.57 -0.53 14 IX (m 2) 0.2 2.37 2.53 2.71 2.87 3.03 15 r0 = Ix/Vi 0.952 2.85 1.445 0.967 0.7175 0.596 16 IY (m 2) 2.84 2.3 6.53 6.89 7.27 7.93 17 R0 =Iy/Vi 13.52 2.771 3.731 2.4607 1.8175 1.5610  Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - (m) 18 0.978 0.92 0.903 0.910 0.99 0.983 19 0.687 0.592 0.527 0.52 0.56 0.57 20 0.615 0.576 0.57 0.60 0.65 0.67    Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - X f X c Z c S D V O 1 O 2 O 3 T (m ) R o ro  ß  Ph aï m T ha nh N hö ït To áng V aê n Ha i K. tra N gö ôø i v eõ Ñ O À T HÒ T HU Y Û T ÓN H Ty û le ä:1 :1 so á tô ø:1    2  [m /m m ]  v = D = 2 [t ?n /m m ] = s x f  =  x c = 10 [m m ]  r o = = R = = 2 [m 3/ m m ] 10 [ m 2/ m m ] 2 [m /m m ] [m m ] 1, 5 M oä t o â c où k íc h th öô ùc la ø 0 ,5 (m m ) = Z c  TR Ö Ô ØN G Ñ A ÏI H O ÏC N H A T RA N G K HO A KY Õ T HU A ÄT TA ØU T HU ÛY L Ô ÙP 45 T T- 2 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 12: TÍNH VÀ VẼ ĐỒ THỊ BONJEAN Với mỗi sườn canô, từ kết quả tính diện tích phần chìm và momen tĩnh phần chìm so với đáy, có thể vẽ hai đường cong miêu tả biến thiên của hai giá trị trên theo chiều chìm T. Tập hợp toàn bộ các đường cong kiểu này, lập cho tất cả các sườn tính toán sẽ được đồ thị có tên tỷ lệ Bonjean. Họ đường cong trên đồ thị Bonjean là cơ sở tính thể tích phần chìm giả định, tâm nổi theo chiều dọc, chiều cao trước khi hạ thủy tàu, đồng thời là cơ sở tính chống chìm, phân khoang canô. Diện tích phần chìm tính đến mớn nước T: (T) = 2         T n i n i yy yTydz 0 0 0 2 2 (m2) Momen tĩnh so với trục oy của mặt sườn: M(T) = 2         T n i n i yny yiTyzdz 0 0 02 2 . .2 (m3). Kết quả tính Bonjean được thể hiện ở bảng :3.4 Đồ thị Bonjean được thể hiện ở hình :3.5 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Bảng 3.4:Bảng tính bonjean. Sườn ĐN 1 ĐN 2 ĐN 3 ĐN 4 ĐN 5 ĐN 6 M.MẠN m2 0,541 2,233 4,444 6,684 8,955 11,223 19,688 0 m3 0,0124 0,0496 0,0973 0,14704 0,1981 0,257 0.434 m2 0,553 2.198 4,424 6,674 6,674 8,948 19,687 1 m3 0,0126 0,0482 0,0979 0,1471 0,1472 0.1979 0.434 m2 0,0533 0,2117 0,4367 0,6657 0,8970 1,1307 1,9863 2 m3 0,0112 0,0445 0,0917 0,1398 0,1884 0.2375 0.4171 m2 0,519 2,065 4,328 6,626 8,977 11,350 19,951 3 m3 0,012 0,046 0,095 0,146 0,197 0,250 0,439 m2 0,568 2,258 4,449 6,671 8,909 11,184 19,592 4 m3 0,012 0,049 0,098 0,147 0,196 0,246 0,432 m2 0,388 1,645 3,770 6,136 8,522 8,522 19,576 5 m3 0,008 0,036 0,083 0,135 0,187 0,187 0,432 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - m2 0,412 1,773 3,984 6,315 8,675 11,056 19,701 6 m3 0,009 0,039 0,087 0,139 0,191 0,243 0,434 m2 0,168 0,712 1,654 2,805 3,972 5,153 9,451 7 m3 0,003 0,015 0,036 0,062 0,087 0,114 0,208 m2 0,23 0,976 2,216 3,978 6,030 8,840 16,244 8 m3 0,005 0,022 0,048 0,087 0,132 0,179 0,358 m2 0 0 0,12 0,610 1,504 4,174 8,772 9 m3 0 0 0,002 0,013 0,033 0,092 0,193 m2 0 0 0 0 0 0 0,4584 10 m3 0 0 0 0 0 0 0,0185 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - TR Ö Ô ØN G Ñ A ÏI H O ÏC N HA T RA N G K HO A K Y Õ T HU A ÄT TA ØU T HU ÛY Ph aï m T ha nh N hö ït To áng V aê n H ai K. tra Ty û le ä: So á tô ø :1 = 0, 1[ m 3/ m m ] = 1[ m 2/ m m ]    Ñ O À T HÒ B O N JE N N gö ôø i v eõ Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 13: THIẾT KẾ KẾT CẤU VÀ BỐ TRÍ CHUNG Trong quá trình thiết kế mọi tính chọn căn cứ vào quy phạm kiểm tra và chế tạo tàu cao tốc vỏ FRP theo quy phạm: - Quy phạm phân cấp và đóng tàu thủy cao tốc TCVN 6451 – 2004. - Quy phạm kiểm tra và chế tạo các tàu làm bằng chất dẻo cốt sợi thủy tinh TCVN 6282 – 2003. 3.6.1.Thiết kế bố trí chung. Canô được chia làm ba phần, phần đầu, phần giữa và phần đuôi. Được bố trí như sau: * Dưới sàn boong: Phía dưới boong canô, được chia làm 3 phần có kết cấu như 3 hộp rỗng để tăng khả năng nổi của canô, các hộp này kín nước bao gồn: Phần đuôi, phần giữa, và phần mũi . - Phần đuôi: Bố trí từ sườn 0 đến sườn 2. Hộp này chứa bơm hút khô, bình ắcquy các hệ thống đường ống. - Phần giữa : được bố trí từ sườn 2 đến số 6, trong phần này có bố trí một két nhiên liệu. - Phần mũi: Bố trí từ sườn 6 về mũi, có bố trí một hộp dùng để chứa tạp vật. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - * Trên sàn boong: - Ở khu vực giữa canô bố trí ghế ngồi cho khách, ghế ngồi gồm 3 cái, 2 cái ngồi đơn còn 1 cái ngồi 4. Được thể hiện trong bản vẽ bố trí chung. Phía sau tại sườn số 2 được bố trí một cột buộc dây dùng để buộc dây khi kéo dù ở ngay chính giữa mặt cắt dọc. Phía mũi và lái có bố trí tóm neo buộc dây. - Cabin lái được bố trí phía mũi. Cabin lái có bố trí một bàn lái, tại đây lắp đặt bàn điều khiển, cần gạt tay ga tay số, các bệ đặt đồng hồ, dụng cụ, thiết bị điện tử… Bàn lái được bố trí cao hơn sàn khách khoảng 350 mm để thuận tiện cho việc điều khiển canô. Phao cứu sinh và bạt che được bỏ trong hộp bàn lái. Bố trí chung trên canô được thể hịên trong bản vẽ bố trí. Hình 3.7 3.6.2.Thiết kế kết cấu. 3.6.2.1. Vật liệu: Vật liệu để chế tạo Canô là vật liệu Composite. Được gọi chính thức trong Quy phạm Việt Nam là FRP, gồm có sợi thủy tinh như tấm sợi băm và vải sợi thô, tạo hình với FRP có độ bền quy định trong bảng dưới đây, được viết trong Quy phạm kiểm tra và chế tạo các tàu làm bằng chất dẻo cốt sợi thủy tinh (tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6282 – 2003). Bảng 3.5: Bảng độ bền của vật liệu Composite TT Tên gọi Theo quy Thực tế sử Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - phạm dụng 1 Độ bền kéo, KG/mm2 10 12 2 Mođun đàn hồi kéo nén 700 750 – 800 3 Độ bền uốn, KG/mm2 15 16 4 Mođun đàn hồi uốn 700 750 – 800 3.6.2.2. Tính toán các chi tiết kết cấu. + Kết cấu thân canô được thiết kế theo hệ thống ngang. + Được thiết kế theo kiểu kết cấu một lớp. + Khoảng cách sườn thực là s = 500 mm. * Yêu cầu chung về kết cấu: Kết cấu kiểu mũ: Các nẹp gia cường của tàu đều thuộc dạng kết cấu kiểu mũ. Tạo hình: Theo quy định ghi tại trang 21, tài liệu [3], áp dụng cho trường hợp FRP được tạo thành bằng phương pháp thủ công. Tỷ lệ pha trộn: Vật liệu được pha trộn theo tỷ lệ thích hợp để FRP có chất lượng cao. Tỷ lệ này đã được thử nghiệm, đã được thực tế chứng minh tính xác thực. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Lớp vỏ phủ: Theo quy trình hiện hành lớp nhựa vỏ được bọc hoặc phun đều ở mức độ tuyệt đối, đáp ứng đòi hỏi tại điều 5.1.8 tài liệu [3]. Liên kết ghép: Mọi mối liên kết trong tàu, thực hiện theo quy trình vốn có tại xưởng, hoàn toàn phù hợp quy định ghi tại các trang 24 – 27 trong tài liệu [3]. 3.6.2.3. Độ bền kết cấu: *Lớp vỏ (FRP): (TCVN 6282 – 2003, chương 7). + Lớp vỏ giữa đáy: Kéo dài liên tục từ mũi đế đuôi canô. - Chiều rộng cực đại lớp vỏ giữa đáy: b = 530 + 14,6L (mm) Trong đó: L = 5.1 (m) là chiều dài thiết kế. Thay số: b = 530 + 14,6 x 5,1 = 604 (mm) chọn b = 600 (mm). - Chiều dày lớp vỏ giữa đáy: t  9 + 0,4L (mm) Thay số: t  9 + 0,4 x 5.1 = 11,04 (mm) chọn t = 12 (mm). Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - + Lớp vỏ bao đoạn giữa canô: - Lớp mạn: chiều dày lớp mạn là kết cấu một lớp theo tài liệu [3] phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau:  5S. Ld 026,0 (mm). Trong đó: S = 0,5 (m) là khoảng cách các sườn. d = 0,5 (m) là chiều chìm trung bình (chọn sơ bộ). Thay số:  15.0,5. 5,0.026.05,0  = 5,37 (mm) → nhận  = 7 (mm). - Lớp đáy: Theo quy phạm quy định: t = 15,8.S. Ld 026,0 (mm). Thay số: t = 5,65 (mm). chọn t = 8 (mm). +Lớp vỏ bao ở đoạn mút: Vỏ canô có kết cấu một lớp nên ra ngoài đoạn giữa chiều dày giảm dần còn bằng 0,8 chiều dày lớp vỏ bao ở đoạn giữa: - Lớp mạn là kết cấu một lớp: d = 0.8 x 7 = 5,6 (mm). - Lớp đáy là kết cấu một lớp: Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - d = 0,8 x 8 = 6,4 (mm). + Đoạn đáy gia cường mũi canô: - Chiều dày lớp vỏ bao ở đoạn đáy có chiều dài 0,3L gia cường mũi canô có kết cấu một lớp không nhỏ hơn giá trị tính theo công thức: t LCS (mm) C : Hệ số được cho trong bảng 7.2.trang 31 tài liệu [3]. Chọn C = 5,36. S :Khoảng cách sườn tiêu chuẩn tính bằng (m) S = 0,5 (m) T CS L = 6,05 (mm). chọn t = 7 (mm). * Các Sườn: (TCVN 6282 – 2003, chương 9). + Kết cấu: Kết cấu để sườn không mất ổn định ngang. Lõi của sườn bằng gỗ rất khô, không có mắt như quy phạm quy định. Khoảng cách sườn được chọn S = 500mm, khoảng sườn bằng khoảng sườn tiêu chuẩn ghi trong quy phạm S = 500mm. + Kích thước sườn ngang: Môđun chống uốn phía sau: 0,15L.Tính từ mũi canô không nhỏ hơn trị số theo công thức sau : Wu = 32Shl 2 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Trong đó: S = 0,5 (m): là khoảng cách sườn. l = 0,65 (m): là khoảng cách thẳng đứng từ mặt trên lớp đáy trên hoặc là từ mặt đà ngang của đáy đơn ở mạn đến mặt trên của sà ngang boong tại mạn. h = 0.61(m) :là khoảng cách thẳng đứng từ mũi dưới của l ở chỗ đợc đo đến điểm d +0,026. Nếu khoảng cách này nhở hơn 0,5D thì h được lấy bằng 0,5D. Thay số: Wu = 32 x 0,5 x 0,65 x 0,612 = 3,86 (cm3) Môđun chống uốn của sườn ngang phía trước của 0,15L tính từ mũi tàu theo công thức: Wu = 37,5Shl 2 (cm3) Thay số: Wu = 37,5 x 0,5 x 0,65 x 0,612 = 4,5 (cm3). + Độ bền dọc: (4.2.4, TCVN 6451 – 2004). Môđun chống uốn của tiết diện ngang thân canô ở đoạn giữa canô phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức: Z = 310xM all (cm3). Trong đó: M – Mômen uốn dọc cực đại ở đoạn giữa canô Qui định ở 3.2.8. trang 62 tài liệu [4]. Có giá trị được xác định không nhỏ hơn giá trị được tính theo công thức: M = 2 3 91,95,187,13 351,0 mm wSf FF BLA  = 5,6 (kNm) Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Af – Gia tốc thẳng đứng thiết kế ở mút trước do người thiết kế quy định. Tuy nhiên trị số Af phải không nhỏ hơn trị số tối thiểu quy định trong bảng 2/3.1 trang 49 Quy phạm Việt Nam TCVN 6451:2004. chọn Af = 1,00. Bw - Khoảng cách nằm ngang đo từ mặt ngoài của tôn vỏ đến mặt ngoài của tấm vỏ đối diện ở đường nước chở hàng thiết kế cao nhất (m): Bw = 1,9 (m). LS - chiều dài canô: LS = 5,1 (m). Fm- Tính theo công thức: Fm = 4726,00677,00565,0876,0  f ff A AA Fm = 0,876 - 0,0565 - 0,0677 - 0,4726 = 0,2792. all - ứng suất cho phép lấy bằng: 0,10.t (N/mm2). t – độ bền kéo của tấm dẻo cốt sợi thủy tinh, t = 100(N/mm2). Z = 310 1001,0 6,5 x x = 560 (cm3) Chọn sườn mạn có kích thước 80x40x 4 * Vách kín nước: (TCVN 6282 – 2003, chương 13). Vách mũi đặt trong đoạn theo quy phạm quy định ghi trong 13.1.1 Vách đuôi đặt đúng cách ghi trong 13.1.2 Vách buồng máy đặt đúng vị trí đầu và sau buồng máy, theo 13.1.3 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chiều cao vách kín nước: Các vách kín nước kéo từ đáy đến sát boong. Gia cường tại các vị trí nối vách với đáy và vách với boong, vách với mạn. Chiều dày của lớp vách:  12S h (mm) Trong đó: S = 0,5 m: là khoảng cách giữa các nẹp. h = 0,65 m: là khoảng cách thẳng đứng từ cạnh dưới của vách đến mặt trên của lớp boong đo ở đường tâm canô. Thay số:  12 x 0,3 x 0.5 = 2 (mm) chọn  = 5 (mm). Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - * Kết cấu boong [TCVN 6282 - 2003] + Tấm boong: - Chiều dày tấm boong ở đoạn giữa canô phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau: t18,2.S. h (mm). trong đó: S = 0,5 m: là khoảng cách sườn. h - tải trọng boong dược quy định ở 8.2.3 trang 34 tài liệu[4] h = 0,46 (tấn/m2) thay số: t  6,17 (mm) chọn t = 6 (mm). Chiều dày của lớp boong trên đoạn giữa canô và chiều dày của các lớp boong khác: hxSx13 (mm). Thay số:  4,4 (mm) Chọn  = 5 (mm). + Xà ngang boong: [TCVN 6282 - 2003]. - Xà ngang boong: Momen chống uấn tiết diện của xà ngang boong không nhỏ hơn trị số tính theo công thức: Wu  CShl 2 Trong đó: C = 28 (được chọn theo quy phạm) Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - L = 0,65: khoảng cách nằm ngang từ đỉnh trong của mã xà đến đế tựa gần nhất của boong (m) S = 0,5 m: là khoảng cách sườn h = 0,016L + 0,65 = 0,66 Thay số: Wu 28 x 0,5 x 0,66 x 0,652 = 3,9 (cm3) Sau khi tính tính toán sơ bộ ta chọn tiết diện ngang của xà ngang boong có kích thước 80x40x 4 (mm). - Kiểm tra độ bền của xà ngang boong theo quy phạm: Để đơn giản ta chia tiết diện ngang của xà boong ra làm ba phần. Khi đó momen quán tính của tiết diện xà ngang sẽ la: Jx = J1 + J2 +J3 Jx = 2 2.34 12 4.05.2 12 84.0 2 12 4.04 333  xxx Wu = 55,8 8 2.342 x (cm3) Vậy xà ngang boong chọn đủ bền - Xà dọc boong: Mođun chống uấn của tiết diên dọc Wu = Cbhl 2 (cm3) C = 33: hệ số tính toán ở đoạn ở giữa canô (theo quy phạm) l = 0,6 m: khoảng cách giữa các đế tựa của sống b = 0,6 m: khoảng cách giữa các trung điểm của các khoảng cách từ sống đế sống lân cận hoặc đến đỉnh trong của mã. Thay số: Wu 33 x 0,5 x 0,6 x 0,62 = 3,56 (cm3) Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Tính toán sơ bộ ta chọn kết cấu xà dọc boong có kích thước tiết diện 80x40x 4 (mm). Kiểm tra độ bền thanh theo sức bền vật liệu: Jx = J1 + J2 + J3 Jx = 2,34 12 4.05.2 12 84.0 2 12 4.04 2 333  xxx (cm4) Wu = 55,8 8 2.342 x (cm3). Kết luận: Xà dọc boong được chọn đủ bền. * Kết cấu đáy [TCVN 6282 – 2003, chương 10]. + Đà dọc đáy: Chiều dày tấm: 0,4L + 4,7 = 6,74 mm. Chọn t = 4 (mm) Chiều rộng tấm: 4L + 30 = 50,4 mm. Chọn b = 40 mm. Chiều cao tiết diện chọn h = 40 mm + Môđun chống uấn tiết diện dầm dọc đáy không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau: Wu  55,6.S.h.l2 (cm2). Trong đó: S = 100 cm - khoảng cách giữa các dầm dọc đáy. h - khoảng cách từ xà dọc đáy đến điểm ở d + 0,026L h = 0,556 cm l = khoảng cách giữa các xà ngang đáy 50 cm + Đà ngang đày: Đà ngang đáy đặt tại mỗi mặt sườn, là vị trí để đặt vách. chiều cao tiết diện đà ngang đáy ở đường tâm canô là: 62,5b. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Trong đó b = 1,1 (m) - Khoảng cách nằm ngang giữa các mặt ngoài của lớp vỏ bao mạn đo ở mặt trên của đà ngang đáy. h = 62,5 x 1,1 = 68,75 mm. Chọn h = 80mm. chiều dày tấm đà ngang đáy:  = 0,4L = 0,4.5,1= 2,04 mm. Chọn 5 mm. chiều rộng tấm chọn b = 40 mm. Từ kết quả tính toán kết cấu ở trên, tổng hợp lại được kích thước và vật liệu các chi tiết kết cấu trong bảng 3.6 Bảng 3.6 :Quy cách các chi tiết kết cấu chính canô STT Tên chi tiết Đơn vị Kích thước tính chọn Vật liệu 1 Lớp vỏ giữa canô mm 12 FRP 2 Lớp vỏ bao mm 6 FRP 3 Đà ngang đáy mm 40x80x 5 FRP 4 Đà dọc đáy mm 40x40x 4 4 Tấm boong mm 5 FRP 5 Xà ngang boong mm 80x40x 4 FRP 6 Xà dọc boong mm 80x40x 4 FRP 7 Sườn mạn mm 80x40x 4 FRP 8 Vách kín nước khu vực mũi canô mm 5 FRP 9 Vách kín nước khu vực khác mm 5 3 FRP 10 Nẹp vách mm 40x30x 3 FRP Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 14: KIỂM TRA ỔN ĐỊNH 3.7.1. Tiêu chuẩn ổn định và vai trò của nó trong thiết kế: * Khái niệm về tiêu chuẩn ổn định. Tiêu chuẩn ổn định là những chỉ tiêu, những định mức để đảm bảo cho canô có được độ ổn định cần thiết, đồng thời tiêu chuẩn ổn định còn là căn cứ để xác định và đánh giá tình trạng của canô. Tiêu chuẩn ổn định được đưa ra để đảm bảo độ ổn định cho canô và cần phải đảm bảo mức độ ổn định tối ưu. Vì nếu dư ổn định hoặc thiếu ổn định đều ảnh hưởng đến các tính năng hàng hải khác của canô. * Tiêu chuẩn ổn định cho canô thiết kế. Canô được thiết kế là canô cao tốc kéo dù kiêm chở khách nên cần phải được kiểm tra ổn định theo tiêu chuẩn ổn định cho canô cao tốc trong các trường hợp tải trọng cho phép đối với canô chở khách. Tiêu chuẩn ổn định cho canô thiết kế là: Tiêu chuẩn ổn định cho tàu cao tốc (điều 1.3.3, chương 1, phần 6 Quy phạm phân cấp và đóng tàu thủy cao tốc TCVN 6451 -2004). 3.7.2. Tính toán ổn định cho canô thiết kế: Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Canô thiết kế được kiểm tra ổn định theo yêu cầu Quy phạm phân cấp và đóng tàu thuỷ cao tốc TCVN 6451 – 2004 và TCVN 5801- 2003 đối với canô chở khách thì cần kiểm tra ổn định ở 4 trường hợp tải trọng: Trường hợp 1: Tàu đủ khách, với 100% dự trữ. Trường hợp 2: Tàu đủ khách, với 10% dự trữ. Trường hợp 3: Tàu không khách, với 100% dự trữ. Trường hợp 4: Tàu không khách, với 10% dự trữ. Ngoài 4 trường hợp tải trọng trên thì đối với canô kéo dù kiêm chở khách cao tốc, ta cần phải kiểm tra ổn định cho canô thiết kế trong trường hợp canô kéo dù. 1.Trường hợp I: Tàu đủ khách và 100% dự trữ. TRỤC X TRỤC Z TT Các thành phần tải trọng P(tấn) X(m) Mx(T.m) Z(m) Mz(T.m) 1 Canô không 1.05 -0.85 -0.8925 0.45 0.4725 2 Nhiên liệu 0.1 -0.65 -0.065 0.35 0.035 3 Thuyền viên 0.15 0.5 0.075 1.65 0.2475 4 Hành khách +Hành lý 0.45 -1.8 -0.81 1.6 0.72 5 Tổng cộng 1.75 Xg = -0.96714 Zg = 0.842857143 2.Trường hợp II: Tàu đủ khách và 10% dự trữ. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - TRỤC X TRỤC Z TT Các thành phần tải trọng P(tấn) X(m) Mx(T.m) Z(m) Mz(T.m) 1 Canô không 1.05 -0.85 -0.8925 0.45 0.4725 2 Nhiên liệu 0.01 -0.65 -0.0065 0.35 0.0035 3 Thuyền viên 0.15 0.5 0.075 1.65 0.2475 4 Hành khách +Hành lý 0.45 -1.8 -0.81 1.6 0.72 5 Tổng cộng 1.66 Xg = -0.98434 Zg = 0.869578313 3.Trường hợp III: Tàu không khách và 100% dự trữ. TRỤC X TRỤC Z TT Các thành phần tải trọng P(tấn) X(m) Mx(T.m) Z(m) Mz(T.m) 1 Canô không 1.05 -0.85 -0.8925 0.45 0.4725 2 Nhiên liệu 0.1 -0.65 -0.065 0.35 0.035 3 Thuyền viên 0.15 0.5 0.075 1.65 0.2475 4 Hành khách +Hành lý 0 -1.8 0 1.6 0 5 Tổng cộng 1.3 Xg = -0.678846 Zg = 0.580769231 4.Trường hợpIV: Tàu không khách và 10% dự trữ. TRỤC X TRỤC Z TT Các thành phần tải trọng P(tấn) X(m) Mx(T.m) Z(m) Mz(T.m) 1 Canô không 1.05 -0.85 -0.8925 0.45 0.4725 2 Nhiên liệu 0.01 -0.65 -0.0065 0.35 0.0035 3 Thuyền viên 0.15 0.5 0.075 1.65 0.2475 4 Hành khách +Hành lý 0 -1.8 0 1.6 0 5 Tổng cộng 1.21 Xg = -0.680992 Zg = 0.597933884 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Bảng 3.7:Tính ổn định ban đầu Các trường hợp tải trọng T T Đại lượng Ký hiệu Đơ n vị 1 2 3 4 1 Lượng chiếm nước D T 1.75 1.6 6 1.3 1.21 2 Thể tích chiếm nước V m 3 1.70 8 1.6 2 1.26 9 1.18 1 3 Chiều chìm trung bình TTB m 0.30 9 0.3 0.26 0.25 4 Hoành độ trọng tâm Xg m - 0.96 - 0.9 8 - 0.67 - 0.68 5 Hoành độ tâm nổi Xc m -0.7 - 0.7 6 - 0.62 - 0.65 6 Hiệu hai toạ độ Xg- Xc m - 0.26 - 0.2 2 - 0.05 - 0.03 7 Cao độ trọng tâm Zg m 0.84 0.8 6 0.58 0.59 8 Bán kính ổn định dọc R m 3.7 4 5.2 5.6 9 Cao độ tâm nổi Zc 0.22 0.2 2 0.22 0.21 10 Chiều cao ổn định tâm dọc H0= R+Zc-Zg m 3.08 3.3 5 4.84 5.22 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 11 Chiều dài canô L m 4.9 4.8 3.9 3.8 12 Nghiêng dọc T = (Xg- Xc).L/H0 m - 0.42 - 0.3 1 - 0.04 - 0.02 13 Hoành độ trọng tâm MĐN Xf m - 0.86 - 0.9 2 - 1.25 - 1.35 14 Nghiêng dọc mũi m T =(L/2- Xf) T /L m - 0.28 - 0.2 1 - 0.03 - 0.02 15 Nghiêng dọc lái l T =(L/2+ Xf) T /L - 0.13 - 0.0 1 - 0.03 - 0.04 16 Chiều chìm mũi Tm= d+ T m 0.22 3 0.2 9 0.47 0.48 17 Chiều chìm đuôi Tđ= d- T m 0.64 7 0.5 2 0.50 3 0.50 2 18 Bán kính ổn định ngang r m 1.46 1.5 1 1.66 1.71 19 Chiều cao tâm ổn định h0= r+Zc-Zg m 0.84 0.8 6 1.3 1.33 Nhận xét: h0 > 0,35 (m) trong cả 4 trường hợp chứng tỏ canô đủ ổn định ban đầu Kết luận:Canô đủ ổn định ban đầu. 3.7.3. Tính tay đòn ổn định cho các trường hợp: Tay đòn ổn định tĩnh được tính theo công thức gần đúng của Blagôvesenxki: Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - l = (ZC90 –ZC0)f1() + yC90f2() + r0f3() – (Zg-ZC0)Sin. Trong đó: + ZC0 – Cao độ tâm nổi của canô tại góc nghiêng  = 00. + r0 - Bán kính ổn định của canô tại góc nghiêng  = 00. + ZC0 và r0 được tính theo công thức Ơle: ZC0 = xT   . r0 = T B x 22 12  . + Xác định tọa độ tâm nổi của canô khi đã nghiêng  = 900 theo công thức của Pozdyunin: yC90 =      H TB 95,01 2 . ZC90 =      H T H 15,1164,0 . + r90: Bán kính ổn định của canô tại góc nghiêng  = 900 được tính theo công thức của Pazdianhom: r90 = 0 3 90 90 )( r y ZZ C CoC        . fi(): là hàm phụ thuộc vào góc nghiêng của canô. Giá trị hàm tra theo bảng 3.8 Bảng 3.8: Bảng giá trị của hàm fi() fi() ()độ f1() f2() f3() sin() 10 -0.0051 0.0156 0.1632 0.1736 20 -0.0376 0.1164 0.2632 0.3420 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 30 -0.1070 0.3480 0.2590 0.5000 40 -0.1952 0.6912 0.1468 0.6428 50 -0.2541 1.0554 -0.0353 0.7660 60 -0.2165 1.2900 -0.2165 0.8660 70 -0.0161 1.1688 -0.6130 0.9397 80 0.3899 0.8478 -0.2529 0.9848 90 1.0000 0.0000 0.0000 1.0000 Với lượng chiếm nước của canô, dựa trên đồ thị tĩnh thủy lực ta tìm được các thông số cơ bản của canô thiết kế và từ đó tính được các thông số hình học của tàu như trong bảng 3.9 sau: Bảng 3.9 : Bảng các thông số hình học của canô Các trường hợp tải trọng TT Các thông số 1 2 3 4 1 Hệ số  0.785 0.78 0.775 0.767 2 Hệ số  0,309 0,3 0,26 0,25 3 Mớn nước T 0.4 0.37 0.38 0.39 4 Hoành độ trọng tâm XG -0.96 -0.98 -0.67 -0.68 5 Hoành độ tâm nổi XC -0.7 -0.76 -1.1 -1.21 6 Cao độ tâm nổi ZC 0.22 0.22 0.22 0.21 7 r90 -0.0017 -0.0010 -0.0006 -0.0004 8 zc0 1.5470 1.5681 1.5901 1.6117 9 r0 1.320 1.460 1.560 1.690 10 yc90 0.6054 0.7253 0.8908 1.1061 11 zc90 1.4809 1.5043 1.5288 1.5527 12 zc90 – zc0 -0.0662 -0.0638 -0.0614 -0.0590 13 zg – zc0 0.0430 0.0819 -0.0501 -0.4507 Tay đòn ổn định động được tính toán theo công thức sau: lđ =   d ddCCdC CosaCosZZSinydl    0 0 )1()( Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Áp dụng công thức tính toán trên cho từng trường hợp tải trọng theo yêu cầu của quy phạm đã nêu, kết quả tính được cho ở các bảng: 3.10; 3.11; 3.12; 3.13 Bảng 3.10: Trường hợp 1  (ZC90-ZC0)* f1() YC90*f2 () r0*f3( ) (Zg-ZC0)* Sin() L=[2]+[3] +[4] -[5] [6] ld=1/2[7] [ 1 ] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] 1 0 0.0117 0.0006 0.31 71 0.0075 0.3220 0.32 20 0.0281 2 0 0.0872 0.0041 0.49 61 0.0147 0.5727 0.89 47 0.0781 3 0 0.2585 0.0117 0.45 04 0.0215 0.6991 1.59 38 0.1391 4 0 0.4422 0.0209 0.18 48 0.0276 0.6202 2.21 40 0.1933 5 0 0.7367 0.0257 - 0.19 17 0.0329 0.5377 2.75 17 0.2402 6 0 0.8376 0.0185 - 0.49 24 0.0372 0.3265 3.07 82 0.2687 7 0 0.6986 - 0.0059 - 0.52 96 0.0404 0.1228 3.20 10 0.2795 8 0 0.3283 - 0.0427 - 0.25 73 0.0423 -0.0139 3.18 71 0.2782 9 0 0.0000 - 0.0662 0.00 00 0.0430 -0.1092 3.07 79 0.2687 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 57,3° 10° L ch p ld l 0 l (m)ld 0,8 0,6 0,4 0,2 80°60°40°20°0 Hình 3.8: Đồ thị ổn định trường hợp 1 Bảng3.11: Trường hợp 2  (ZC90- ZC0)* f1() YC90*f2() r0*f3() (Zg- ZC0)* Sin() L=[2]+[3]+[4] -[5] [6] ld=1/2[7] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] 10 0.0141 0.0005 0.3526 0.0142 0.3530 0.3530 0.0308 20 0.1045 0.0040 0.5515 0.0280 0.6320 0.9850 0.0860 30 0.3097 0.0113 0.5007 0.0410 0.7807 1.7657 0.1541 40 0.5298 0.0201 0.2055 0.0526 0.7027 2.4684 0.2155 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 50 0.8825 0.0248 -0.2131 0.0627 0.6314 3.0998 0.2706 60 1.0035 0.0178 -0.5474 0.0709 0.4030 3.5027 0.3058 70 0.8369 -0.0057 -0.5888 0.0770 0.1656 3.6683 0.3202 80 0.3933 -0.0412 -0.2861 0.0807 -0.0145 3.6538 0.3190 90 0.0000 -0.0638 0.0000 0.0819 -0.1457 3.5081 0.3063 L ch p 57,3° 10° 0 20° 40° 60° 80° 0,2 0,4 0,6 0,8 ld (m) l 0 l ld Hình 3.9: Đồ thị ổn định trường hợp 2 Bảng 3.12:Trường hợp 3 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -  (ZC90- ZC0)* f1() YC90*f2() r0*f3() (Zg- ZC0)* Sin() L=[2]+[3]+[4] -[5] [6] ld=1/2[7] [1] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] 10 0.0173 0.0005 0.3810 -0.0087 0.4075 0.4075 0.0356 20 0.1284 0.0038 0.5961 -0.0171 0.7454 1.1529 0.1007 30 0.3804 0.0109 0.5412 -0.0251 0.9575 2.1104 0.1842 40 0.6506 0.0194 0.2221 -0.0322 0.9243 3.0346 0.2649 50 1.0839 0.0238 -0.2303 -0.0384 0.9158 3.9504 0.3449 60 1.2324 0.0171 -0.5916 -0.0434 0.7014 4.6518 0.4061 70 1.0279 -0.0054 -0.6363 -0.0471 0.4332 5.0850 0.4439 80 0.4831 -0.0396 -0.3092 -0.0493 0.1836 5.2687 0.4600 90 0.0000 -0.0614 0.0000 -0.0501 -0.0113 5.2574 0.4590 L ch p 57,3° 19° ld l 0 l (m)ld 1,6 1,2 0,8 0,4 80°60°40°20°0 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Hình 3.10: Đồ thị ổn định trường hợp 3 Bảng 3.13 :Trường hợp 4  (ZC90 - ZC0) * f1() YC90*f2( ) r0*f3( ) (Zg- ZC0)* Sin( ) L=[2]+[3] +[4] -[5] [6] ld=1/2 [7] [1 ] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] 1 0 0.02 15 0.0005 0.410 0 - 0.078 2 0.5102 0.51 02 0.0445 2 0 0.15 94 0.0037 0.641 4 - 0.154 1 0.9586 1.46 88 0.1282 3 0 0.47 23 0.0104 0.582 3 - 0.225 4 1.2904 2.75 92 0.2409 4 0 0.80 79 0.0186 0.239 0 - 0.289 7 1.3552 4.11 43 0.3592 5 0 1.34 59 0.0229 - 0.247 8 - 0.345 2 1.4662 5.58 05 0.4872 6 0 1.53 03 0.0165 - 0.636 5 - 0.390 3 1.3005 6.88 11 0.6007 7 0 1.27 63 -0.0052 - 0.684 7 - 0.423 5 1.0099 7.89 10 0.6889 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 8 0 0.59 98 -0.0381 - 0.332 7 - 0.443 8 0.6729 8.56 39 0.7476 9 0 0.00 00 -0.0590 0.000 0 - 0.450 7 0.3917 8.95 56 0.7818 L ch p 57,3° 21° 1,6 1,2 0,8 0,4 ld l 0 l (m)ld 80°60°40°20°0 Hình 3.11: Đồ thị ổn định trường hợp 4 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 15: Kiểm tra ổn định theo tiêu chuẩn thời tiết Ổn định của Canô được kiểm tra cho 4 trường hợp tải trọng trên. Nội dung kiểm tra bao gồm: Mv  Mc hay K = Mc / Mv  1. Trong đó: Mv : mômen nghiêng tác dụng động gây nên bởi áp suất gió (Tm). Mv = 0,001 Pv * Av * Z (Tm) Pv : áp lực gió tính toán (Kg/m3). Av : diện tích mặt chịu gió (m3). Z : khoảng cách từ tâm chịu gió tới mặt đường nước thực tế (m). Mc : mômen lực được xác định theo công thức: Mc = D*lđ (Tm). lđ : cánh tay đòn ổn định động được xác định trên đồ thị (m). D: trọng lượng chiếm nước của Canô (Tấn). Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Biên độ chòng chành của Canô được xác định theo bảng 7.2.3 (TCVN 5801- 2001). Phụ thuộc trị số m được xác định tại 2.3.3 và 2.3.4 trang 445 [tài liệu 3] Kết quả tính được trình bầy trong bảng 3.14 1.Diện tích và tọa độ tâm chịu gió. Trường hợp 1: Canô đủ khách và 100% dự trữ. T1 = 0,309 (m). TT Bề mặt hứng gió Si (m2) Ki Zi (m) AV = Ki*Si (m2) M = Ki*Si*Zi (m3) 1 Mạn khô 3.6 1 0.3 3.6 1.08 2 Cọc buộc + bạt che 0.01 0.6 0.9 0.006 0.0054 Tổng cộng 3.61 1.2 3.606 1.0854 Z = 0.300 Trường hợp 2: Canô đủ khách và 10% dự trữ. T2 = 0,3 (m). TT Bề mặt hứng gió Si (m2) Ki Zi (m) AV = Ki*Si (m2) M = Ki*Si*Zi (m3) 1 Mạn khô 3.708 1 0.309 3.708 1.145772 2 Cọc buộc + bạt che 0.01 0.6 0.909 0.006 0.005454 Tổng cộng 3.718 1.218 3.714 1.151226 Z = 0.309 Trường hợp 3: Canô không khách và 100% dự trữ. T3 = 0,26 (m). Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - TT Bề mặt hứng gió Si (m2) Ki Zi (m) AV = Ki*Si (m2) M = Ki*Si*Zi (m3) 1 Mạn khô 4.002 1 0.3385 4.002 1.354677 2 Cọc buộc + bạt che 0.01 0.6 0.934 0.006 0.005604 Tổng cộng 4.012 1.2725 4.008 1.360 Z = 0.339 Trường hợp 4: Canô không khách và 10% dự trữ. T4 = 0,25 (m). TT Bề mặt hứng gió Si (m2) Ki Zi (m) AV = Ki*Si (m2) M = Ki*Si*Zi (m3) 1 Mạn khô 4.08 1 0.339 4.08 1.38312 2 Cọc buộc + bạt che 0.01 0.6 0.939 0.006 0.0056 Tổng cộng 4.09 1.278 4.086 1.3887 Z = 0.34 1. Mômen nghiêng do tác động của gió Mv và mômen Mc : Bảng 3.14: Bảng xác định các tải trọng động Các trường hợp tải trọngT Các thông số Ký hiệ Đơn vị 1 2 3 4 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - u1 Lượng chiếm nước D Tấn 1.75 1.66 1.3 1.21 2 Mớn nước T m 0.307 0.3 0.26 0.25 3 Diện tích hứng gió AV m2 3.6 3.70 8 4.00 2 4.08 4 Chiều cao tâm hứng gió Z m 0.3 0.30 9 0.33 9 0.4 5 Chiều cao tâm ổn định ban đầu h0 m 1.29 1.42 1.63 1.62 6 Hệ số béo thể tích  0.45 0.52 0.55 0.58 7 Áp lực gió PV Kg/m 2 16 16 16 16 8 Mômen do gió MV Tm 0.07 0.06 7 0.05 0.04 6 9 Trị số n1 n1 0.287 0.35 0.97 1.15 1 0 Trị số mo m0 0.78 0.8 2.31 3 1 1 Trị số m1 m1 1/s 0.686 0.67 1 1.80 9 2.35 7 1 2 Tỷ số B/d B/d 7.14 7.03 7 8 8.09 5 1 3 Trị số m2 m2 0.92 0.93 0.96 0.96 7 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 14 Trị số m3 m3 0.95 0.97 0.86 0.7 1 5 Trị số m m 0.449 0.45 4 1.12 0 1.19 6 1 6 Biên độ lắc l Độ 9.5 9.5 19 21 1 7 Tay đòn ổn định động ứng với r lđr m 0,128 0,15 1 0,12 6 0,17 6 1 8 Góc vào nước v Độ 32,7 33,3 33,9 34,6 1 9 Tay đòn ổn định động ứng với f lđf m 0,155 0,17 2 0,20 6 0,27 4 2 0 Mômen lực cho phép MC Tm 0.2418 0.25 2 0.21 0.25 2 1 Hệ số ổn định K=Mchg/Mng K 3.4542 3.77 3 4.26 42 5.62 8 Nhận xét: Trong cả 4 trường hợp K >1.Như vậy, canô thoả mãn điều kiện ổn định 3.7.5. Kiểm tra ổn định theo yêu cầu bổ sung. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 3.7.5.1. Các trường hợp tải. Dựa vào các trường hợp tải đã tính trước, ở đây chỉ kiểm tra theo yêu cầu bổ sung 2 trường hợp tải nguy hiểm nhất khi khách tập trung một bên mạn. Đó là trường hợp canô hoạt động với 100% dự trữ và 100% khách và trường hợp canô hoạt động với 10% dự trữ và 100% khách. Nếu hai trường hợp này canô đảm bảo ổn định thì các trường hợp còn lại canô cũng sẽ ổn định. Trường hợp5: Tàu đủ khách và 100% dự trữ. TRỤC X TRỤC Z TT Các thành phần tải trọng P(tấn) X(m) Mx(T.m) Z(m) Mz(T.m) 1 Canô không 1.05 -0.85 -0.8925 0.45 0.4725 2 Nhiên liệu 0.1 -0.65 -0.065 0.35 0.035 3 Thuyền viên 0.15 0.5 0.075 1.65 0.2475 4 Hành khách +Hành lý 0.45 -1.8 -0.81 1.6 0.72 5 Tổng cộng 1.75 Xg = -0.96714 Zg = 0.842857143 Trường hợp 6: Tàu đủ khách và 10% dự trữ. Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - TRỤC X TRỤC Z TT Các thành phần tải trọng P(tấn) X(m) Mx(T.m) Z(m) Mz(T.m) 1 Canô không 1.05 -0.85 -0.8925 0.45 0.4725 2 Nhiên liệu 0.01 -0.65 -0.0065 0.35 0.0035 3 Thuyền viên 0.15 0.5 0.075 1.65 0.2475 4 Hành khách +Hành lý 0.45 -1.8 -0.81 1.6 0.72 5 Tổng cộng 1.66 Xg = -0.98434 Zg = 0.869578313 1.7.5.2. Xác định đồ thị ổn định tĩnh. Trường hợp 1: D = 1,75 (tấn); Zg = 0,84 (m)  (ZC90- ZC0)* f1() YC90*f 2() r0*f3( ) (Zg-ZC0)* Sin() L=[2]+[3] +[4] -[5] [6] ld=1/2 [7] [ 1 ] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] 1 0 0.038952 - 0.014 08 0.00 54 0.003806 0.026529 0.02 65 0.00462 9 2 0.133086 - 0.00 0.007524 0.087631 0.11 0.01992 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 0 0.045 06 71 41 1 3 0 0.240204 - 0.070 4 0.00 52 0.011 0.164029 0.27 81 0.04854 4 4 0 0.321354 - 0.090 11 0.00 19 0.014124 0.219018 0.49 72 0.08676 3 5 0 0.363552 - 0.070 4 - 0.00 09 0.016852 0.27535 0.77 25 0.13481 1 6 0 0.350568 - 0.022 53 - 0.00 28 0.019492 0.305698 1.07 82 0.18815 5 7 0 0.27591 0.073 21 0.00 28 0.020658 0.331318 1.40 95 0.24597 8 0 0.152562 0.163 32 - 0.00 14 0.021648 0.292817 1.70 23 0.29706 7 9 0 0 0.281 6 0 0.022 0.2596 1.96 19 0.34236 7 Trường hợp 2: D = 1,66 (tấn); Zg = 0,86 (m). Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -  (ZC90- ZC0)* f1() YC90*f2 () r0*f3( ) (Zg-ZC0)* Sin() L=[2]+[3] +[4] -[5] [6] ld=1/2 [7] [ 1 ] [2] [3] [4] [5] [6] [7] [8] 1 0 0.038952 - 0.0140 8 0.00 54 0.003806 0.026529 0.02 65 0.00462 9 2 0 0.133086 - 0.0450 6 0.00 71 0.007524 0.087631 0.11 41 0.01992 1 3 0 0.240204 - 0.0704 0.00 52 0.011 0.164029 0.27 81 0.04854 4 4 0 0.321354 - 0.0901 1 0.00 19 0.014124 0.219018 0.49 72 0.08676 3 5 0 0.363552 - 0.0704 - 0.00 09 0.016852 0.27535 0.77 25 0.13481 1 6 0 0.350568 - 0.0225 3 - 0.00 28 0.019492 0.305698 1.07 82 0.18815 5 7 0.27591 0.0732 0.00 0.020658 0.331318 1.40 0.24597 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 0 1 28 95 8 0 0.152562 0.1633 2 - 0.00 14 0.021648 0.292817 1.70 23 0.29706 7 9 0 0 0.2816 0 0.022 0.2596 1.96 19 0.34236 7 Trong đó: l là cánh tay đòn ổn định tĩnh Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Chương 16: Trường hợp khách tập trung bên mạn * Điều kiện mô men: Mchpk  Mk (3.76) Trong đó: + Mk : là mô men nghiêng tĩnh do khách tập trung một bên mạn gây ra được xác định theo sơ đồ ứng với việc tập trung khách nguy hiểm nhất về mặt ổn định trong điều kiện hoạt động bình thường của canô như sau: Theo bố trí chung của canô, trường hợp nguy hiểm nhất là tất cả các khách đều tập trung về bên mạn. Mk = Pk.y (T.m). (3.77) Với: + là trọng lượng hành khách trên canô: Pk = 6 người x 75 kg/người = 0,45 (tấn). + y : là khoảng cách từ tâm khu vực tập khách đến mặt cắt dọc giữa canô theo sơ đồ trên, ta xác định được y = 0.645 (m) + Mchpk: là mô men cho phép giới hạn tính theo góc nghiêng tĩnh do hành khách tập trung một bên mạn gây ra. Mchpk = D.lk (T.m). (3.79) Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - Với: D là lượng chiếm nước của canô (tấn). + lk được xác định trên đồ thị tĩnh theo góc nghiêng do khách tập trung bên mạn. * Điều kiện góc nghiêng tĩnh: kchpt   (3.80) Trong đó: chpt là góc nghiêng tĩnh cho phép giới hạn, chpt < 120 (do canô có chiều dài nhỏ hơn 30m ). k : là góc nghiêng tĩnh do khách tập trung một bên mạn gây ra được xác định theo công thức: 1/MM kk (độ). (3.81) với: Mk mô men nghiêng tĩnh do khách tập trung một bên mạn gây ra. M1: mô men nghiêng ngang canô 1 0 xác định theo công thức: M1 = D.h0/57,3 0 (T.m). (3.82) Với D là lượng chiếm nước của canô (tấn). h0 là chiều cao tâm nghiêng ban đầu. Bảng 3.15: Bảng tính ổn định khi khách tập trung một bên mạn Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - St t Thông số tính toán Ký hiệu Đơn vị TH5 TH6 1 Lượng chiếm nước D T 1.75 1.66 2 Thể tích chiếm nước V m3 1.70 1.62 3 Chiều chìm trung bình d m 0.30 0.3 4 Cao độ tâm nổi Zc m 0.22 0.22 5 Độ cao trọng tâm Zg m 0.84 0.86 6 Bán kính ổn định ngang r m 1.46 1.51 7 Chiều cao độ tâm nghiêng ban đầu h0= r+Zc-Zg m 0.84 0.87 8 Trọng lượng khách trên canô pk T 0.45 0.45 9 khoảng cách trọng tâm nhóm hành khách đến mặt cắt dọc giữa canô y m 0.56 0.56 1 0 Mômen nghiêng tĩnh do khách tập trung một bên mạn Mk = Pk.y T.m 0.25 2 0.25 2 1 1 Tay đòn xác định mômen nghiêng cho phép khách tập trung bên mạn lk m 0.56 0.56 1 2 Mômen cho phép khách tập trung bên mạn Mchpk = D.lk T.m 0.98 0.92 9 1 Mômen nghiêng ngang canô 10 M1= T.m 0.02 0.02 Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - 3 D.h0/57,3 56 5 1 4 Góc nghiêng tĩnh do khách tập trung một bên mạn k  = Mk/M1 độ 9.82 2 9.99 Nhận xét: + Mchpk Mk trong cả hai trường hợp. + k <12 0 trong cả hai trường hợp. Kết luận: Canô đảm bảo ổn định trong trường hợp khách tập trung một bên mạn. 3.7.5.4. Trường hợp chịu tác dụng đồng thời do khách tập trung một bên mạn và do lực ly tâm quay vòng. Điều kiện ổn định: Mchpq Mqv (3.83) Trong đó: Mqv là mô men nghiêng do lực ly tâm khi quay vòng, được tính theo công thức: Mqv = 0,02. ) 2 ( 2 0 dZ L DV g  (3.84) Với: + V0 là vận tốc lớn nhất của canô trên nước lặng: V0 = 18 (m/s) Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version - + Zg là chiều cao trọng tâm của đáy canô tính từ