Lực cản thuỷ động của phụ tùng ngư cụ
Phụ tùng ngư cụ là các phần gắn kết vào ngư cụ, như: phao, con lăn, chì, ván lưới, xích, ma ní, giềng chì, giềng phao. Ở đây ta sẽ thảo luận các phương pháp tính lực cản thủy động cho ván lưới, dây treo ván, các dạng phao, con lăn và một số phụ tùng khác có ...
Phụ tùng ngư cụ là các phần gắn kết vào ngư cụ, như: phao, con lăn, chì, ván lưới, xích, ma ní, giềng chì, giềng phao. Ở đây ta sẽ thảo luận các phương pháp tính lực cản thủy động cho ván lưới, dây treo ván, các dạng phao, con lăn và một số phụ tùng khác có dạng hình trụ, cầu, ellip, bán cầu, nón cụt và hình phẳng. Lưu ý rằng, tổng lực cản của ngư cụ không phải chỉ có lực cản thủy động mà còn bao gồm lực ma sát, lực phản ứng nền đáy và ảnh hưởng của tải trọng cá.
Lực cản thủy động trong các phụ tùng ngư cụ (ván lưới, phao,...) tuy có giá trị nhỏ nhưng có thể có ảnh hưởng rất lớn đến hiệu suất và chức năng của ngư cụ.
Như ta biết, công thức cơ bản để tính lực cản thủy động là:
R = C.q.S (2.18)
ở đây: q = ρV2/2 là áp lực hãm thủy động; S là tiết diện tiếp xúc đến lực cản.
Hệ số lực cản thủy động (Cx) của vài vật thể điển hình được cho trong Bảng 2.5.
Hệ số lực cản (Cx) của một số dạng vật thể phụ trợ| Bảng 2.5 - Hệ số lực cản (Cx) của một số dạng vật thể phụ trợ | |||
| Dạng vật thể | Cx | Phương dòng chảy, (V) | Diện tích tiếp xúc(S) |
| Phiến hình tròn và hình vuông | 1,1 | Trực diện | Một bên bề mặt |
| Hình cầu | 0,5 | Nửa mặt cầu tiếp xúc | |
| Hình ellip nổi | 0,06 | Dọc trục dài | Mặt tròn lồi tiếp xúc |
| Hình ellip nổi | 0,6 | Trực giao trục dài | Mặt ellip lồi tiếp xúc |
| Hình trụ tròn | 1,2 | Trực giao trục | Chiều dài x đường kính |
| Hình trụ tròn | 0,1 | Dọc trục | Tiết diện |
| Hình trụ chữ nhật, lăng trụ | 2,0 | Trực giao trục | Mặt (dài x rộng) |
| Hình chén bán cầu | 0,38 | Dọc trục, mặt ngoài | Mặt (π. r2) |
| Hình chén bán cầu | 1,35 | Dọc trục, mặt trong | Mặt (π. r2) |
| Hình nón cụt 60o | 0,52 | Dọc trục, đáy nhỏ | Đáy |
| Hình nón cụt 30o | 0,34 | Dọc trục, đáy nhỏ | Đáy |
Lực cản thủy động (Rx) và lực bổng thủy động (Ry) tác động lên bề mặt (hoặc mặt cắt) của phụ tùng được tính theo phương trình thủy động lực học cơ bản (2.18) là:
Rx = Cx.q. S và Ry = Cy.q. S (2.19)
ở đây: Cx và Cy là các hệ số lực cản và hệ số lực bổng, nó phụ thuộc vào hình dáng của vật thể, phương của dòng chảy và số Reynolds. Các giá trị Cx và Cy của một số loại ván lưới được vẽ trong H 2.15 theo góc tống α. Nó cũng cho thấy rõ rằng góc tống α có ảnh hưởng đáng kể đến cả hai Cx và Cy.
Số Reynolds có ảnh hưởng ít nhiều đến ngư cụ bởi vì giá trị của nó đối với hầu hết các phụ tùng ngư cụ nằm trong khoảng 102-105 (H 2.16), qua một số trường hợp các ảnh hưởng này là có ý nghĩa và sẽ được thảo luận sau.
Thí dụ 2.7
Tính lực cản thủy động của giềng phao có gắn các phao cầu, có độ thô của thừng Dt = 15 mm, khoảng cách giữa 2 đầu dây cung Lc = 16 m, độ võng b = 4 m, đường kính phao Df = 200 mm, số phao trang bị là 40 phao, tốc độ kéo là 1,54 m/s (3 knots).
Giải:
Lực cản của dây giềng Rg được tính theo công thức (2.17). Tỉ lệ b/Lc = 4/16 = 0,25. Từ Bảng 2.4, ta có Cx = 0,73 và q ≈ (100)(1,54)2/2 = 119 kg/m2.
Kết quả là: Rg = 0,73 x 16 x 0,015 x 119 = 20,8 kg
Lực cản trên mỗi phao được tính theo công thức (2.18) với Cx = 0,5 trong Bảng 2.5. Diện tích hình học trên phao được áp dụng cho hệ số này là:
S = (π/4). D2 = (π/4). (0,2)2 = 0,0314 m2
Do đó, lực cản thủy động của mỗi phao là:
Rf = 0,5 x 119 x 0,0314 = 1,87 kg
Tổng lực cản Rx của dây viền và các phao sẽ là:
Rx = Rg + 40(Rf) = 20,8 + 40(1,87) = 95 kg
Thí dụ 2.8
Tính lực cản của ván lưới có kích thước 0,75 x 1,5 m, làm việc với góc tống α từ 10o đến 50o. Tốc độ kéo V = 1,28 m/s (2,5 knots).
Giải:
Lực cản của ván lưới sẽ được tính theo công thức (2.19). Các hệ số lực cản được tìm thấy trong H 2.17 như sau:
| α | 10o | 20o | 30o | 40o | 50o |
| Cx | 0,16 | 0,35 | 0,57 | 0,72 | 0,90 |
Mật độ nước biển ρ = 105 kg-sec2/m4, do vậy áp lực hãm thủy động q = ρV2/2 = (105)(1,28)2/2 = 86 kg/m2. Diện tích ván lưới kéo là:
S = 0,75 x 1,5 = 1,13 m2
Khi này ta có:
- Rx10 = 0,16 x 1,13 x 86 = 15,5 kg
- Rx20 = 0,35 x 1,13 x 86 = 34,0 kg
- Rx30 = 0,57 x 1,13 x 86 = 55,1 kg
- Rx40 = 0,72 x 1,13 x 86 = 70,0 kg
- Rx50 = 0,90 x 1,13 x 86 = 87,1 kg
Theo cách làm tương tự ta cũng có thể tính được lực bổng thủy động theo hệ số lực bổng Cy ứng với các góc tống khác nhau.
Cy00.20.40.60.81.001020304050Góc tống αHệ số lực bổng (Cy) và lực cản (cx)CxH 2.17 - Hệ số lực cản và lực bổng của ván chữ nhật phẳng
