Trang Chính
Giả sử tàu chịu tác động của ngoại lực liên tục là gió thổi vuông góc vào mạn bên tàu ở phần nổi trên mặt nước và tạo ra một lực F lên mặt mạn đó.
Lực F sẽ được đặt vào trọng tâm của mặt bên phần nổi trên mặt nước, có độ lớn: F = pA
Với: p là áp lực gió, A là diện tích mặt hứng gió.
Dưới tác dụng của F thì tàu có xu hướng bị dạt, và lúc này xuất hiện một lực đối diện R tác dụng cân bằng với F.
Để đơn giản cho việc tính toán, giả sử R đặt tại ½ mớn nước, d/2, gọi là L. Hai lực F và R gây ra một moment xoắn khiến cho moment gây nghiêng bằng moment hồi phục.
Giá trị của moment gây nghiêng tại tư thế thẳng đứng là: pA(h L)
Với h là chiều cao từ mặt phẳng đường nước đến điểm đặt lực F. Vậy giá trị cánh tay đòn gây nghiêng ở tư thế thẳng đứng là:
Vậy cánh tay đòn gây nghiêng phụ thuộc như thế nào vào góc nghiêng? Đến đây, theo tiêu chuẩn ổn định nguyên vẹn của US Navy thì cánh tay đòn gây nghiêng thay đổi theo một hàm cos của góc nghiêng.
Lý thuyết của vấn đề này là áp lực gió tác động vào mặt chắn gió thay đổi theo một hàm cos của góc nghiêng, điều này cũng đúng với khoảng cách giữa điểm đặt áp lực F và điểm đặt lực kháng cự P (cánh tay đòn hồi phục).
Kết hợp của những ảnh hưởng này, cánh tay đòn gây nghiêng phụ thuộc vào một hàm cos bình phương theo góc nghiêng. Hàm này giảm moment về không tại 90°.
Khi tàu nghiêng thì diện tích mặt chắn gió tăng, US Navy đề xuất diện tích bề mặt chắn gió tăng theo một hàm cos từ tư thế thẳng đứng:
Cánh tay đòn hồi phục cũng tăng theo một hàm cos từ tư thế thẳng đứng:
CW: hệ số đường nước
LBP: length between perpendicular (m)
B: beam (m)
Vậy giá trị cánh tay đòn gây nghiêng ở góc nghiêng θ là:
Áp lực gió p phụ thuộc vào vận tốc gió VW, theo tiêu chuẩn thời tiết của US Navy thì họ lấy vận tốc gió là 100 knots (51.44 m/s).
CD: hệ số lực cản = 1.12
ρ: tỉ trọng không khí = 1.293 kg/m3
g: gia tốc trọng trường = 9.81 m/s2
Thay số và tính toán ta được công thức tính giá trị cánh tay đòn gây nghiêng:
Với:
VW: vận tốc gió.
A: diện tích bề mặt mà gió tác động trực diện.
z = h L: khoảng cách từ trọng tâm mặt chắn gió đến ½ mớn nước của tàu.
∆: lượng giãn nước của tàu.
Nguồn bài viết: [You must be registered and logged in to see this link.]
Lực F sẽ được đặt vào trọng tâm của mặt bên phần nổi trên mặt nước, có độ lớn: F = pA
Với: p là áp lực gió, A là diện tích mặt hứng gió.
Dưới tác dụng của F thì tàu có xu hướng bị dạt, và lúc này xuất hiện một lực đối diện R tác dụng cân bằng với F.
Để đơn giản cho việc tính toán, giả sử R đặt tại ½ mớn nước, d/2, gọi là L. Hai lực F và R gây ra một moment xoắn khiến cho moment gây nghiêng bằng moment hồi phục.
Giá trị của moment gây nghiêng tại tư thế thẳng đứng là: pA(h L)
Với h là chiều cao từ mặt phẳng đường nước đến điểm đặt lực F. Vậy giá trị cánh tay đòn gây nghiêng ở tư thế thẳng đứng là:
Vậy cánh tay đòn gây nghiêng phụ thuộc như thế nào vào góc nghiêng? Đến đây, theo tiêu chuẩn ổn định nguyên vẹn của US Navy thì cánh tay đòn gây nghiêng thay đổi theo một hàm cos của góc nghiêng.
Lý thuyết của vấn đề này là áp lực gió tác động vào mặt chắn gió thay đổi theo một hàm cos của góc nghiêng, điều này cũng đúng với khoảng cách giữa điểm đặt áp lực F và điểm đặt lực kháng cự P (cánh tay đòn hồi phục).
Kết hợp của những ảnh hưởng này, cánh tay đòn gây nghiêng phụ thuộc vào một hàm cos bình phương theo góc nghiêng. Hàm này giảm moment về không tại 90°.
Khi tàu nghiêng thì diện tích mặt chắn gió tăng, US Navy đề xuất diện tích bề mặt chắn gió tăng theo một hàm cos từ tư thế thẳng đứng:
Cánh tay đòn hồi phục cũng tăng theo một hàm cos từ tư thế thẳng đứng:
CW: hệ số đường nước
LBP: length between perpendicular (m)
B: beam (m)
Vậy giá trị cánh tay đòn gây nghiêng ở góc nghiêng θ là:
Áp lực gió p phụ thuộc vào vận tốc gió VW, theo tiêu chuẩn thời tiết của US Navy thì họ lấy vận tốc gió là 100 knots (51.44 m/s).
CD: hệ số lực cản = 1.12
ρ: tỉ trọng không khí = 1.293 kg/m3
g: gia tốc trọng trường = 9.81 m/s2
Thay số và tính toán ta được công thức tính giá trị cánh tay đòn gây nghiêng:
Với:
VW: vận tốc gió.
A: diện tích bề mặt mà gió tác động trực diện.
z = h L: khoảng cách từ trọng tâm mặt chắn gió đến ½ mớn nước của tàu.
∆: lượng giãn nước của tàu.
Nguồn bài viết: [You must be registered and logged in to see this link.]
