2 Thiết bị đẩy
2.5 Tác động qua lại giữa vỏ tàu chân vịt 5.5.1 Dịng theo và lực hút
Làm việc trong nước, sau vịm lái tàu, chân vịt và vỏ tàu luơn tác động qua lại. Chân vịt làm việc trong điều kiện này làm thay đổi trường tốc độ bao quanh vỏ tàu, làm cho hướng lực, đặc biết đối với sức cản vỏ tàu, bị đổi thay. Ngược lại cĩ mặt vỏ tàu làm thay đổi các dịng chảy đến chân vịt, buộc nĩ phải làm việc trong trường tốc độ khơng đồng đều. Các lực do chân vịt tạo ra trong hịan cảnh như vậy khác với lực tương ứng mà nĩ cĩ thể sinh ra lúc khơng cĩ mặt vỏ tàu.
Tàu chuyển động kéo theo mình những phần tử nước sát vỏ, tạo thành dịng theo cĩ hướng gần trùng với hướng tàu di chuyển. Tốc độ trong dịng theo khơng đồng nhất mà cĩ đủ thành phần tịnh tiến, pháp tuyến, tiếp tuyến vv... Các thành phần này phân bố khơng đều dọc tàu, cịn tại mỗi mặt cắt ngang qua dịng chảy gần tàu, phân bổ dịng khác nhau rất nhiều từ bán kính này đến bán kính khác.
Các thành phần tốc độ tiếp tuyến và pháp tuyến tuy biến đổi phức tạp, tùy thuộc vị trí dọc tàu, song gia trị tuyệt đối của chúng khơng đáng kể. Đáng quan tâm hơn cả là tốc độ tịnh tiến Va của dịng. Tốc độ này thay đổi khơng theo qui luật nhất định dọc tàu và phân bố khơng đều ngay trong mỗi mặt cắt ngang dịng chảy. Tỉ số giữa tốc độ dịng chảy Va này và tốc độ vỏ tàu V được gọi là hệ số dịng theo, ký hiệu bằng w:
w = Va
V , (3.84)
Hệ số w phụ thuộc vào nhiều yếu tố như hình dáng, kích thước vỏ tàu, đặc biệt hình dáng vịm đuơi tàu, số lượng chân vịt trên tàu vv... Khi thiết kế, thay vì tìm giá trị thật của dịng theo,
chúng ta phải sử dụng rộng rãi khái niệm tốc độ dịng theo tính tốn, là giá trị trung bình, tính theo cơng thức:
Vtt= V - Va (3.85)
trong đĩ: V - tốc độ dịng khơng rối ở xa trước vỏ tàu, Va - tốc độ trung bình dịng chảy qua đĩa cơng tác. Đi liền với hiện
tượng thay đổi vận tốc trong dịng qua chân vịt là hiện tượng thay đổi áp suất mang tính cục bộ trong lịng chất lỏng. Tại vùng làm việc của chân vịt tốc độ dịng chảy tăng gây giảm áp suất. Vùng áp suất cục bộ, thấp hơn giá trị áp suất của những vùng lân
cận là nguyên nhân gây ra lực bổ sung, tác động thường theo hướng ngược với hướng tiến của tàu, tăng sức cản vỏ tàu. Lực bổ sung này cĩ tên gọi là lực hút. Trong hệ thống vỏ tàu - chân vịt lực bổ sung mang tính chất nội lực, do vậy để cân bằng lực tác động lên vỏ tàu chân vịt buộc phải cĩ thêm lực đẩy cân bằng với lực bổ sung. Hiểu theo cách khác, sức đẩy của chân vịt phải đủ lượng dự trữ để thắng lực bổ sung mang tính lực cản này, đảm bảo cho tàu hoạt động bình thường. Lực đẩy cần thiết đĩ tính từ quan hệ đại số: lực đẩy cần thiết = lực đẩy thực tế của chân vịt + lực đẩy bổ sung.
T = Te +T (3.86)
Nếu ký hiệu: t T T
là hệ số lực hút, cơng thức xác định lực đẩy thực tế của chân vịt sẽ là:
Te = T -T = T( 1 - T
T ) = T( 1 - t) (3.87)