49
Ch ơng4
Lựccảnkhitàuchuyển độngtrong n ớccạn
vàkênh đào
Sự thay đổilựccảncủatàunộiđịakhichạytrong n ớccạnsẽđánhgiá đ ợc ảnh
h ởng của chiều sâu luồng lạch tới lực cản.
nh h ởngdosựhạnchế củachiềusâuluồnglạch đ ợc đặctr ngbằngtỉsốH/T
hoặcH/L(trong đó Hlàchiềusâuluồnglạch).Cácchuẩn đồngdạngcóliênquan đến
chiềusâuhạnchế là số Fr
H
=v/ gH là thôngsốmàkhitàuchuyển độngtrong n ớc
cạn phụ thuộc vào nó.
Chiềusâuluồnglạchcóảnh h ởngtớilựccảnnhớtvàlựccảnsónghìnhthànhlớp
biêndọcđáysônglàmtănglựccảnmasát, đồngthờilựccảnhìnhdángcũngtăng
thêm.
ĐặcbiệtkhiH/T=2,0 1,5lựccảnnhớttănglênrõrệt,kếtquả nàyrútratừviệc
thử mô hình tàu cỡ lớn trong bể thử (Xem H4.1)
Hình 4.1. Lực cản nhớt phụ thuộc vào chiều sâu luồng lạch.
Dochiềusâuhạnchế nênlựccảnsóngcũngthay đổi đángkể.Vớivậntốctruyền
sóngtiếnnh nhau,thì chiềudàicủacácsóngtiếntrên n ớc cạn lớn hơn trên n ớc sâu,
nên lực cản sóng n ớc cạn lớn hơn n ớc sâu.
Khi tỉ số H/ bé thì vận tốc truyền sóng tới hạn đ ợc kí hiệu là v
th
.
gHv
th
; ứng với Fr
H
= 1
Nếu gHv
th

*Khi gHv
th
Fr
H
> 1,0
Vậntốctàucaohơnvậntốctớihạn,lúcnàycácsóngngangbiếnmất,màchỉ còn
lạicácsóngchéo.Vậntốctruyềnsóngchéovuônggócvới s ờncủanó(s ờncủasóng
chéo tạo với mặt phẳng đối xứng góc
B
). (Xem H4.2.c)
vcos(90
o
-
B
) gH
(4.1.1)
nghĩa là sin
B
1/Fr
H
(4.1.2)
Khichuyển độngsaugiớihạnquạtsóngchỉ chứacácsóngchéovàchiềurộng
quạtgiảmdầnkhivậntốctănglênvớiFr
H
>3nórấthẹpsovớidải n ớcsâu.Việcbiên
mấtcácsóngngangvàvùngsóngbaophủ thuhẹpvàosátthànhtàudẫnđếnviệcgiảm
lực cản sóng, lực cản đó nhỏ hơn so với chỗ n ớc sâu.
nh h ởng của chiều sâu hạn chế đến lực cản (Xem H4.3)
Hình 4.3. Lực cản d phụ thuộc chiều sâu luồng lạch.
51

Hình 4.5. Hệ số C
W
phụ thuộc Fr và b/B.
52
Ngoàitỉsốb/B,H/Tcòncóthôngsốbổxungkhichạytrongkênhcạnlà
K
F


,
trong đó


, F
K
t ơng ứng là diện tích s ờn giữa và diện tích mặt cắt kênh.
Cáchiện t ợngxảyratrongkênhcạn t ơngtựnh trong n ớccạn nh ng còn thêm
mộtloạtcáctínhchấtbổxung đó là xuấthiệntrongvùngtàunằmvàmộtkhoảngtr ớc
tàu dòng chất lỏng có vận tốc v.
Khivậntốctàulớnhơn v
1
(v
1
là vậntốctớihạnthứ nhất)thì vậntốcv h ớngvề
phíang ợcchiềuvớichiềuchuyển độngcủatàu,nghĩalàxuấthiệndòng n ớcng ợc
làm tăng thêm vận tốc trung bình của dòng bao.
Khivậntốctàulớnhơn v
2
(v
2

Khivậntốcgần v
1
phảihạnchế vậntốctàuchạytrongkênhvàth ờnglấyv<
0,55 gH .
Saukhi v ợtqua v
1
lựccảnvẫntiếptụctăngnh ngkhôngmạnh,tàubắtđầunổi
lêntừtừsovới t thế tĩnh.Quá trình đó kếtthúctrongvùngthuộcvậntốctớihạnthứ
hai, sóng gối đơn phát triển nơi mà lực cản đạt cực đại.
Khi v ợtqua v
2
gối n ớcmũitàuvàsóng đơnbiếnmấtvàquanhtàuchỉ cònlại
sóng chéo, vớivận tốc v
3
nào đó lực cản sẽ có giá trị nhỏ nhất.
Trongvùng v
2
và v
3
hình ảnhdòngbaotàuvà t thế tàukhông ổn định.Khiv> v
2
chiềucaosóngkhônglớn, độ chúitừtừgiảm,giảithíchhiện t ợngnàylàdocácsóng
ngang biến mất.
Trị số v
1
, v
2
và v
3
phụ thuộc vào

/2 = gH
1
+ v
c
2
/2
(4.3.1)
Trong đó:
H
1
= H H có xét đến l ợng biến thiên mặt n ớc.
v
c
- vận tốc tại s ờn giữa.
Ph ơngtrình l u l ợngchấtlỏngquamặtcắtkênhnằmxatr ớcthântàuvàmặt
cắt tại s ờn giữa với chiều rộng kênh không đổi:
vF
K
= v
c
( F
K
-

-bH)
(4.3.2)
Dựavào (4.3.1) ta tìm đ ợc l ợng biến thiên mặt n ớc trong vùng tàu nằm:
H = (v
c
2

/b = H
tb
khi

/F
K
cố định.
54
Cácvậntốc v
c
có thể nhỏ hơnhoặclớnhơnvậntốcvnếunh trongvùngvậntốc
v
1
<v< v
2
nơimàph ơngtrìnhkhôngchocácnghiệmcóýnghĩavậtlý, điều đó chứng
tỏ trongvùngtớihạnđã chocáctiên đề vậtlýdùng để chứngminhkhông đúngvới


/F
K
đã cho.
A.M.Basin đã tínhcácvậntốc v
1
, v
2
theo

/F
K