You are not connected. Please login or register

Xem chủ đề cũ hơn Xem chủ đề mới hơn Go down  Thông điệp [Trang 1 trong tổng số 1 trang]

1 vì sao tốc độ tàu biển lại chậm on Wed Sep 12, 2012 4:32 pm

DUYLINH

avatar
ADMIN_Vì Sự Nghiệp cống Hiến Diến Đàn
ADMIN_Vì Sự Nghiệp cống Hiến Diến Đàn

Vì sao tốc độ tàu biển lại chậm?

Tốc độ của tàu biển tăng lên chậm chạp như vậy là vì con tàu chuyển động trong môi trường vừa khí vừa nước. Phần con tàu ngâm trong nước, khi di chuyển chịu một sức cản rất lớn của nước. Sức cản này không phụ thuộc bậc nhất vào tốc độ con tàu mà bắt đầu từ một tốc độ khá lớn nào đó gọi là tốc độ tới hạn thì sức cản của nước tăng lên đột ngột. Từ đó nó tiếp tục tăng nhanh nếu tốc độ tàu còn tăng lên nữa.

Kỷ sư nổi tiếng Scốt Retxen là người đầu tiên đã xác định tốc độ tới hạn Vth của con tàu phụ thuộc vào chiều dài L của nó như sau

Vth = 1,86 L

Thành thử mọi ý đồ làm giảm sức cản của nước để gia tăng tốc độ con tàu dường như khó mà thực hiện được về mặt kỹ thuật và kinh tế.

Đề tài về sức cản của nước đối với con tàu đã hấp dẫn nhiều thiên tài ngay từ tuổi thanh niên như viện sĩ nổi tiếng Liên Xô Kenđứtxơ. Dần dần bản chất sức cản của nước mới được phát hiện. Đó chính là các xoáy nước sinh ra khi nước chảy nhanh quá một tốc độ nhất định. Hiện tượng một vật chuyển động nhanh trong môi trường nước cũng xảy ra y như vậy. Chính những xoáy nước này đã gây nên sức cản rất lớn khi tàu chạy nhanh.

Làm tăng tốc độ tàu biển

Đầu tiên, những nhà .đóng tàu biển đã nghiên cứu, phát triển công thức Ratxen để cải tiếng hình dáng con tàu, sao cho vận tốc tới hạn của con tàu lớn nhất. Họ đã thiết kế tàu dài ra, chọn tỷ số giữa các kích thước cho phù hợp để làm giảm sức cản, xác định độ cong thích hợp cho con tàu.

Những người thợ đóng thuyền nước ta xưa kia, tuy không có thông tin về công thức Ratxen, nhưng đều biết rằng thuyền càng thon, dài, tức là tỷ số giữa chiều dài L và chiều ngang N của con thuyền càng lớn và hai mũi thuyền càng lượn vát, thoải thì thuyền càng lướt nhanh. Các thuyền gắn máy chạy trên các sông của vùng đồng bằng sông Cửu Long hiện nay có tỷ số L/N bằng 6 đến 10.

Biện pháp thứ hai người ta đã dùng để tăng tốc độ con tàu là thay đổi hẳn môi trường con tàu đang chuyển động trong đó. Đáng lẽ con tàu chuyển động ở lớp biên của biển và khí quyển thì người ta thiết kế cho tàu chạy ngầm hẳn trong lòng nước. Bằng cách đó có thể tránh được toàn bộ sức cản của sóng.

Người ta lại muốn tránh sức cản của nước bằng cách cho tàu chạy lướt trên mặt nước, đó là các loại tàu có cánh, chạy trên đệm khí. Nhưng giá thành vẫn còn quá cao.

Biện pháp thứ ba để gia tăng tốc độ con tàu là cải tiến kỹ thuật chế tạo ra các động cơ có công suất lớn, tiêu thụ ít nhiên liệu và có trọng lượng nhỏ.

Trong các loại động cơ này thì đáng chú ý là tuốc bin khí và .động cơ dùng năng lượng nguyên tử. Chúng vừa nhẹ, tiết kiệm nhiên liệu, lại có công suất cao. Tuy nhiên lại không kinh tế. Biện pháp thứ ba này, nói chung đóng góp vào việc gia tăng tốc độ không được bao nhiêu so với các biện pháp khác. Mặc dù vậy, các chuyên gia đóng tàu cho rằng, phối hợp các biện pháp trên lại thì tới năm 2000 các tàu biển có thể đạt tới tốc độ trung bình khoảng 40 - 50 hải lý/ giờ (tức là khoảng 72 - 90 km/giờ).

Phát hiện mới về sức cản từ phỏng sinh học

So với đường hàng không và .đường bộ thì đi đường biển còn quá chậm. Thật vậy, trên bầu trời bao la, chưa có sinh vật nào có tốc độ bay so được với máy bay phản lực (trên 2000 km/giờ). Ngay chim đại bàng cũng chỉ bay với tốc độ bằng khoảng một phần hai mươi tốc độ của máy bay phản lực. Chúng chỉ có ưu thế là cất cánh, hạ cánh và bay liệng linh hoạt hơn máy bay nhiều.

Trên mặt đất cũng vậy, có sinh vật nào chạy nhanh được như các xe lửa, ôtô hiện đại. Chiếc xe tốc hành Tơ-răng rapit 06 ở Cộng hòa Liên Bang Đức chở 196 người, chạy cách mặt đường 1 cm hoạt động theo nguyên tắc từ trường, có tốc độ tối đa là 400 km/giờ. Còn con linh dương đầu bò, một trong các loài thú chạy nhanh nhất, có thể chạy với tốc độ 90 km/ giờ, mới xấp xỉ bằng một phần tư tốc độ xe Tơ-răng rapit 06.

Trong khi đó thì tàu biển hiện nay chạy với tốc độ trong bình khoảng 30 hải lý / giờ (chừng 54 km/giờ). Nhưng cá heo nặng nề cũng bơi với tốc độ 60 km/giờ. Con cá ngừ, cá kiếm đều bơi với tốc độ trên dưới 100 km/giờ.

Điều đó làm cho các nhà khoa học phải suy nghĩ rất nhiều về tốc độ thua kém của các con tàu biển.

Người ta đã biết là khi chuyển động trong chất nước hoặc chất khí thì vật chịu lực cản nhỏ nhất là vật có dạng khí động học.

Trên hình vẽ là thí nghiệm: ba vật có tiết diện ngang như nhau vận tốc như nhau, chuyển động trong cùng một môi trường. Thực nghiệm cho biết, vật hình đĩa chịu lực cản lớn nhất, vật hình cầu chịu lực cản nhỏ hơn và vật có hình dạng giọt nước đang rơi dạng khí động học chịu lực cản nhỏ nhất. Đầu cá voi cũng có dạng khí động học.

Loài người từ bao đời nay đã mơ ước vùng vẫy được trong biển cả. Cho nên họ đã khai sinh môn phỏng sinh học. Đó là môn học nghiên cứu, bắt chước thế giới sinh vật xung quanh ta rồi áp dụng vào thực tế muôn vẻ của đời sống, ngay cả để thiết kế các con tàu. Hiện nay, hầu như những con tàu có tốc độ cao đều có đầu như hình dạng đầu cá voi.

Người ta còn rất ngạc nhiên về tốc độ hơi nhanh của loài cá heo. Những phép tính thủy động phức tạp nhất cũng không giải thích được hiện tượng này. Mãi về sau qua nhiều năm nghiên cứu M. Kêmơ mới phát hiện ra rằng bộ da cá heo rất dày và có tính đàn hồi. Lớp trong gắn liền với lớp ngoài có nhiều mũi lồi nằm lọt vào trong những hốc của lớp da ngoài, do đó mà tính đàn hồi càng nhiều. Khi vận tốc bơi tăng lên đột ngột, cá heo tự điều chỉnh để trên lớp da xuất hiện các "nếp nhăn vận tốc". Nhờ vậy dòng chảy tăng không biến thành dòng chảy xoáy. Sóng xoáy bị dập tắt ngay trên lớp da cá heo. Vì vật mà sức cản của nước tác dụng lên cá heo rất nhỏ.

TÀU BỌC DA CÁ HEO

Năm 1960 M. Krêmơ đã thiết lập phương án chế tạo thử một chiếc ngư lôi có đầu như cá voi và bọc một lớp vỏ ngoài có cấu tạo giống như da cá heo. Lớp vỏ này dày khoảng 3 milimét gồm ba lớp: Lớp ngoài bằng cao su nhẵn bóng như da cá hao, lớp giữa chứa một chất lỏng gọi là xilicôn có tính đàn hồi cao và lớp trong cùng là cao su bám chặt lấy ngư lôi. Kết quả đạt được là sức cản tác dụng lên ngư lôi đã giảm được 60%.

Thắng lợi này mở ra một triển vọng mới để khắc phục sức cản, gia tăng tốc độ con tàu.

Hiện nay, lớp da bọc này chưa bền và ổn định, chưa thể áp dụng rộng rãi cho những con tàu lớn.

Nhưng các nhà khoa học thế giới dự đoán là trong khoảng những năm 1985 - 1990 sẽ xuất hiện những con tàu "bọc da cá heo" , tàu khách cũng như tàu vận tải có tốc độ cao.

Theo một thống kê của Nhật Bản thì một phần năm cuộc sống của con người dùng vào việc di chuyển: ngồi trên máy bay, đi ôtô, lênh đên trên tàu biển, cuốc xe đạp và .đi bộ.

Để tiết kiệm thời gian, người ta đã tìm việc để làm trong khi di chuyển. Trên tàu hỏa thì họ bố trí phòng cắt tóc, phòng chiếu phim. Trên tàu biển thì có sân quần vợt, phòng hòa nhạc v.v... Ngoài ra ai cũng có thể đem theo một quyển sách để đọc khi di chuyển ngắn trên ôtô, xe hỏa hoặc ngay cả trong các chuyến đi dài nữa.

Đồng thời người ta cố gắng tăng tốc độ của các phương tiện giao thông để tiết kiệm thời gian đi lại.

Riêng về giao thông đường biển, trong suốt 100 năm, các tàu khách tuyến đường biển nối Châu Âu và Bắc Mỹ đã tăng tốc từ 10 hải lý/giờ lên 35 hải lý/giờ (xấp xỉ 65 km/giờ), tức là gấp 3 lần rưỡi. Như vậy, so với tốc độ của máy bay, xe lửa và ôtô thì còn thua rất xa, mặc dù tàu biển đã có một lịch sử phát triển dài nhất so với các phương tiện hàng không và .đường bộ.
Almanach KTTV 1984
trích từ trang web [You must be registered and logged in to see this link.]

Xem lý lịch thành viên

Xem chủ đề cũ hơn Xem chủ đề mới hơn Về Đầu Trang  Thông điệp [Trang 1 trong tổng số 1 trang]

Permissions in this forum:
Bạn không có quyền trả lời bài viết