Câu 50.Sư xâm thực của chong chóng

Xâm thực là sự phá huỷ tính liên tục của chất lỏng kèm theo việc xuất hiện trên mặt vật thể các hốc chứa đầy hơi nước hoặc không khí. Xâm thực xuất hiện ở những điểm, mà tại đó áp suất cục bộ giảm đáng kể khi chất lỏng chuyển động. Khi áp suất trong chất lỏng nhỏ hơn trị số tới hạn PKP thì tại điểm đó hình thành một hốc chứa đầy hơi nước và không khí. Khi dòng chảy bao quanh vật cản rắn ta dễ dàng nhận thấy hiện tượng này nhất. Đối với tàu thuỷ hiện tượng xâm thực có thể xảy ra trên thiết bị đẩy và trên vật nhô (bánh lái, giá đỡ trục chong chóng).

Kích thước và số lượng hốc phụ thuộc vào hình dạng bọt và mức độ phát triển xâm thực. Hình dạng bọt xâm thực rất khác nhau và có thể chia ra thành nhưng dạng sau:

Bọt xoáy – là hình dạng xâm thực mà trong quá trình của nó các hốc ở các bọt đơn lẻ hoặc liên tục. Kiểu xâm thực này bằng mắt thường có thể trông thấy những xoáy tự do. Các bọt nằm trong các lõi của các xuáy tự do.

Sợi bọt – là loại xâm thực, mà trong quá trình tác động nó tạo ra các hốc theo dạng các bọt tròn hình cầu biệt lập hoặc những bọt li ti gần như hình cầu di chuyển dọc bề mặt vật thể.

Màng sợi – là loại xâm thực, mà trong quá trình tác động nó tạo ra các hốc liên tục có cấu trúc dạng thuỷ tinh cố định trên bề mặt vật thể. Ở phần đuôi vật thể tồn tại một vùng không ổn định, có thể trông thấy dòng nước ngược.

Dạng xâm thực kiểu bọt xoáy hoặc sợi bọt nó đặc trưng cho giai đoạn thứ nhất của xâm thực.

Như trên đã nói, sự xuất hiện xâm thực có liên quan đến sự phá huỷ tính liên tục của chất lỏng. Đối với chất lỏng nguyên chất, các phần tử của chúng liên kết với nhau rất chặt chẽ đến nỗi để phá vỡ nó cần phải có cường độ 200 ¸ 300.104 Pa. Tuy nhiên các chất lỏng thực thì liên kết giữa các phân tử kém chặt chẽ hơn. Nguyên nhân cơ bản là do trong chúng có các chất khí không hoà tan đóng vai trò hạt nhân xâm thực. Sự tồn tại trong chất lỏng các bọt không hoà tan có thể giải thích rằng các bọt lớn bung lên bề mặt chất lỏng, còn các bọt li ti tồn tại do sự tương tác của các lực căng bề mặt.

Xâm thực của chong chóng bắt đầu xuất hiện tại những điểm có số lượng giảm áp suất lớn nhất. Các điểm này thường không nằm trên bản thân các cánh, mà ở trong các lõi của các xoáy tự do tách khỏi các đỉnh cánh.

Câu 51 + 52 Câc giai đoạn xâm thực

Xâm thực của chong chóng bắt đầu xuất hiện tại những điểm có số lượng giảm áp suất lớn nhất. Các điểm này thường không nằm trên bản thân các cánh, mà ở trong các lõi của các xoáy tự do tách khỏi các đỉnh cánh.

Như vậy trước tiên xâm thực xuất hiện không phải dạng sợi mà là dạng xoáy. Càng tăng tốc độ dòng bao song vẫn giữ nguyên bước tiến tương đối thì xâm thực lan rộng trên mặt hút từ đỉnh cánh cho đến chân cánh. Trong đó xâm thực xuất hiện ở những vùng mép đạp hoặc ở giữa prôphin và dần dần lan rộng tới mép đạp hoặc ở giữa prôphin và dần dần lan rộng tới mép thoát. Với trị số tốc độ nào đó toàn bộ mặt hút của cánh bị xâm thực bao trùm và các hốc bắt đầu trải rộng quá giới hạn của mặt đó. Nếu việc tăng tốc độ đi đôi với việc tăng bước tiến tương đối có thể gây ra xâm thực trên mặt đạp. Trong lúc thiết kế chong chóng phải chọn chế độ tính toán phù hợp sao cho xâm thực không xuất hiện ở mặt đạp, song ít nhất là trong những chế độ làm việc chính của chong chóng.

Xâm thực mặt hút của cánh có thể ở dạng bọt hoặc màng sợi. Trong những trường hợp khi xâm thực bắt đầu từ những xoáy đỉnh và từ mép đạp thì xâm thực đó thường là dạng màng sợi. Xâm thực bọt và phát sinh ở phần giữa cánh thường đặc trưng cho chong chóng.

Ở giai đoạn đầu của xâm thực không quan sát được sự thay đổi các đặc tính thuỷ động lực của chong chóng nên người ta gọi giai đoạn này là giai đoạn thứ nhất của xâm thực. Bình thường người ta chỉ thấy sự thay đổi các đặc tính thuỷ động lực khi xâm thực hầu như bao trùm toàn bộ mặt hút của cánh, tương tự được gọi là giai đoạn thứ hai.

Câu 58.Nâng cao hiệu suất đẩy chong chóng

Từ lý thuyết thiết bị đẩy và chong chóng ta thấy rằng để tạo ra lực đẩy (lực kéo) chỉ cần tốc độ cảm ứng hướng trục do đó tổn thất để tạo ra nó là tổn thất không thể tránh. Tất cả các nguồn tổn thất còn lại đều là những tiêu phí của nguồn năng lượng truyền vào chong chóng.

Trước hết tổn thất hướng trục có thể giảm xuống bằng cách giảm hệ số tải trọng của thiết bị đẩy. Để giảm tổn thất cảm ứng người ta cố thiết kế những chong chóng có đường kính tối ưu.

Hiệu suất làm việc cũng có thể tăng lên bằng cách bố trí chong chóng trong những thiết bị đặc biệt - đạo lưu, mà hiện nay được sử dụng rộng rãi trên các tàu. Lượng tổn thất do xoắn dòng chảy có thể giảm đáng kể bằng cách có thể sử dụng một cặp chong chóng đồng trục quay ngược chiều nhau. Hiện nay người ta áp dụng phần đuôi đặc biệt không đối xứng để đồng thời giảm được tổn thất do xoắn dòng. Để giảm tổn thất prôphin cần phải hết sức chú ý đến việc chọn prôphin của cánh và chất lượng gia công bề mặt cánh chong chóng.

Chong chóng làm việc sau thân tàu phải lưu ý tới việc thiết kế, bố trí cả hệ thống nhằm nâng cao hiệu suất ảnh hưởng của thân tàu.

Neta H = (1/iQ) .  (1- t)/(1-WT)                                                                                     Điều này có thể thực hiện bằng cách giảm hệ số hút t và tận dụng hết mức năng lượng của dòng theo. Trước hết việc đó vẫn đạt được bằng cách thiết kế tin cậy phần đuôi; chọn dạng các sườn đuôi và lặp ghép hợp lý hệ thiết bị đẩy – bánh lái – thân tàu, mà trước tiên là chọn khe hở giữa chong chóng với thân tàu, cũng như với bánh lái

Câu  65.Khái niệm cơ bản về tính chòng chành tàu thuỷ

Chòng chành của tàu là chuyển động giao động mà tàu có thể thực hiện như một vật rắn trong các điều kiện chạy trên sóng hoặc trên nước yên lặng.

Trong đa số trường hợp nguyên nhân trực tiếp gây nên chòng chành của tàu là tác dụng kích thích của sóng gió lên nó.

Khả năng chịu chòng chành của tàu cơ bản là khả năng đi biển, nghĩa là khả năng “ tàu chạy trên sóng”.

Câu 66.Nội dung và nhiệm vụ môn học

Tàu càng chịu đựng chòng chành kém, nó càng chạy biển tốt. Trái với tính nổi, ổn định, chống chìm, khả năng di động và ăn lái, chòng chành – mang đặc tính tiêu cực, sẽ dẫn đến những hậu quả không mong muốn khác nhau, thậm chí còn nguy hiểm như:

Lật tàu dưới tác dụng của các tải trọng bên ngoài có nguy hiểm cho nó.

Nước tràn và bắn vào các phần lỗ của boong và lọt vào bên trong tàu.

Giảm tốc độ của tàu do sức cản tăng lên và ảnh hưởng xấu tới các điều kiện làm việc của chong chóng và của máy chính.

Phân bố lại quán tính của thân tàu, thượng tầng, các trang thiết bị hệ thống, và máy móc.

ảnh hưởng sấu tới các điều kiện sinh hoạt của tàu, gây tâm lý hoang mang sợ sệt cho con ngươì ( say sóng ).

Việc nghiên cứu chòng chành cho phép dự đoán được tính ứng phó của tàu trong điều kiện sóng, xét được hậu quả sấu và đưa ra các biện pháp hiệu quả nhất để phòng hoặc khắc phục chúng, lựa chọn tốc độ và góc chạy tàu đối với sóng, lắp đặt các thiết bị chuyên dụng được gọi là các thiết bị giảm chòng chành.

Câu 67.Các dạng chòng chành

Chế độ chòng chành là một quá trình giao động có thể thực hiện trong những trường hợp khi độ lệch của tàu khỏi vị trí cân bằng kèm theo việc xuất hiện các lực hồi phục, căn cứ vào đó ta chia ra:

Chòng chành đứng - giao động tịnh tiến theo hướng đứng (nổi lên và chìm xuống liên tục).

Chòng chành ngang - giao động quay xung quanh trục nằm dọc (x) có liên quan tới tàu (nghiêng đi nghiêng lại về trái và phải).

Chòng chành dọc thuần tuý - giao động quay xung quanh trục nằm ngang (y) (chúi đi chúi lại về mũi và đuôi)

Ngoài các giao động quay tàu có thể phải thực hiện hai dạng giao động tịnh tiến - lao đi lao lại theo chiều nằm dọc và dạt đi dạt lại theo chiều nằm ngang.

Câu 72.Khái niệm về tính ăn lái của tàu thuỷ

Tính ăn lái của tàu thuỷ là khả năng chuyển động của nó theo ý muốn của người lái. Nghĩa là tàu phải có khả năng chuyển động theo hướng thẳng hoặc quay vòng cần thiết. Vậy tính ăn lái bao gồm hai khả năng chính có liên quan mật thiết với nhau là tính ổn định hướng đi và tính quay trở.

Tính ổn định hướng đi là khả năng giữ hướng đi của tàu và không có sự tham gia giữ hướng của người lái, còn tính quay trở là khả năng thay đổi hướng đi về một phía bất kỳ của tàu.

Vậy tính ổn định hướng đi và tính quay trở là ngược nhau. Một con tàu có tính ổn định hướng đi tốt thì tính quay trở sấu và ngược lại. Do đó khi thiết kế tàu phải dung hoà hai khả năng đó và phải xác định đặc tính nào là cần thiết nhất để thiết kế hợp lý.

Tính ăn lái của tàu phụ thuộc vào hình dáng thân tàu, nhất là phần đuôi, các kết cấu phần nhô sau đuôi tàu.

Để đảm bảo tính ăn lái của tàu thiết kế phải thiết kế ra được một thiết bị lái (bánh lái) về kích thước, dạng prôphin, vị trí của nó sau đuôi tàu.

Câu 73.Đặc điểm chuyển động của tàu khi tàu lườn vòng

Ta giả thiết rằng khi tàu chuyển động trên quỹ đạo thẳng bánh lái đặt ở mặt phẳng đối xứng (góc bẻ lái bằng không) song khi bánh lái quay sang mạn (giả sử mạn phải một góc dp) và ta giữ bánh lái ở vị trí đó, con tàu bắt đầu thực hiện chuyển động mới gọi là quay vòng. Xét về đặc điểm của các lực tác dụng và đặc điểm chuyển động, chuyển động quay vòng có thể chia thành ba thời kỳ.

Thời kỳ 1 – Ngoài chuyển động cơ bản ban đầu, tàu bắt đầu chuyển dịch qua hướng ngang, ngược chiều với chiều quay của bánh lái, do xuất hiện lực ngang do dòng chảy bao quanh thân tàu – bánh lái. Quỹ đạo chuyển động của trọng tâm tàu hình chữ S và vận tốc chuyển động của tàu giảm dần, mũi tàu lệch về phía quay của bánh lái, còn mặt phẳng đối xứng của tàu tạo với tiếp tuyến của quỹ đạo chuyển động của trọng tâm tàu một góc q gọi là góc lệch hướng.Giai đoạn này diễn ra trong khoảng từ 10 đến 15 s

Thời kỳ II – Tính từ lúc kết thúc giai đoạn 1 cho đến khi các đâị lượng đặc trưng cho quỹ đạo lượn vòng ổn định.Tàu chuyển động trên đường cong với bán kính ri nhỏ dần. Góc lệch hướng q tăng lên, vận tốc tàu giảm dần.

Thời kỳ III – Tính từ lúc kết thúc giai đoạn 2 cho đến toàn bộ thời gian sau này của quá trình chuyển động.Giai đoạn quay vòng ổn định trọng tâm tàu chuyển động theo một vòng tròn bán kính r và gọi là bán kính quay vòng của tàu.

Câu 77.Ổn định hướng đi của tàu

Tàu được gọi là ổn định hướng đi với bánh lái nằm trong mặt phẳng đối xứng, nếu với tác dụng của ngoại lực tàu bị lệch hướng thì sau một thời gian sẽ chạy trên đường thẳng mới.

Nếu tàu không ổn định hướng đi thì độ lệch hướng ngày càng tăng và kết quả cuối cùng sẽ chuyển động trên quỹ đạo tròn.

Hầu hết các tàu đều có tính ổn định động trên hướng đi.

Ta giả thiết rằng tàu chuyển động trên đường thẳng với bánh lái nằm trong mặt phẳng đối xứng, bị tác dụng của ngoại lực nào đó mà tàu bị lệch hướng đi so với hướng ban đầu một góc q0, do đó dòng chảy đối xứng bao quanh thân tàu bị phá vỡ làm xuất hiện lực ngang L0, đặt ở tâm áp lực thân tàu. Lực ấy gây nên chuyển động ngang của tàu với vận tốc vL theo hướng tác dụng của nó và mômen của lực đó sẽ làm quay tàu xung quanh trọng tâm tàu với vận tốc góc wz và tăng theo góc lệch ban đầu q0.

Để đảm bảo ổn định động hướng đi của tàu trong thực tế (nếu tàu không ổn định hướng) là biện pháp là phải sử dụng ky hông phụ sau lái.

Khi tăng ổn định hướng của tàu sẽ làm xấu tính năng quay trở của tàu, do đó không nên quá tăng việc tính ky hông.