5. Jacket Launch analysis - Tính toán launching (tự phóng) cho kết cấu chân đế

Về chuyển động của chân đế trên đường trượt trong quá trình Launching
Dưới tác dụng của trọng lượng bản thân, lực ma sát giữa đế trượt (Skid shoe) và đường trượt sà lan (Skidding) quyết định tới góc nghiêng yêu cầu của sà lan (Trim) để quá trình tự trượt của chân đế có thể xảy ra (có thể cần tới lực hỗ trợ ban đầu của tời – với hệ thống phát động bằng kéo-pulling system hay hệ thống đẩy pit tong-pushing system).

Hình 1: Chuyển động của chân đế giai đoạn trên đường trượt
Yếu tố cần quan tâm liên quan tới chuyển động của chân đế trong giai đoạn trên đường trượt là góc nghiêng của sà lan và vận tốc của chân đế ở cuối giai đoạn này.
Ta có mối liên hệ giữa hệ số ma sát trượt f[SUB]s[/SUB] và góc nghiêng của sà lan để quá trình trượt có thể tự diễn ra: f[SUB]s[/SUB] = tg(anpha) hay anpha = arctg(f[SUB]s[/SUB] )
Trong đó:
f[SUB]s[/SUB]: hệ số ma sát giữa đế trượt và đường trượt sà lan. Giá trị này thường do nhà sản xuất lớp mỡ đường trượt đưa ra và có thể đo trực tiếp trong các quá trình tương tự (ví dụ: hạ thủy). Trong tính toán có thể lấy giá trị f[SUB]s[/SUB] = 0.08÷0.28 (trạng thái tĩnh) và f = 0.03÷0.15 (trạng thái động), chi tiết xem trong bảng:

Bảng hệ số ma sát đường trượt
Loại bề mặt	Trường hợp tĩnh	Trường hợp động
Nhỏ nhất	Trung bình	Lớn nhất	Nhỏ nhất	Trung bình	Lớn nhất
Gỗ-Mỡ-Thép	0.1	0.2	0.28	0.05	0.1	0.15
Gỗ-Mỡ-Teflon	0.08	0.14	0.25	0.03	0.05	0.08

anpha – Góc nghiêng của sà lan (Trim) ở trạng thái sà lan nghiêng để jkt bắt đầu tự trượt.

• Gia tốc của chân đế ở thời điểm kết thúc trượt trên đường trượt sà lan:

Từ định luật Newton về chuyển động: a = F/m = g.sin(anpha).tg(anpha)
Trong đó: F là trọng lượng bản thân của chân đế.

• Công thức biểu diễn chuyển động của chân đế khi kết thúc trượt trên đường trượt sà lan:

v(t) = v0+at = v0+g.sin(anpha)tg(anpha).t
S(t)=v0.t +0,5at^2=v0.t+0,5.g.sin(anpha).tg(anpha).t^2
Trong đó:
v[SUB]0[/SUB]: là vận tốc của chân đế do lực hỗ trợ phát động (tời, pittong) gây ra, có thể đo trực tiếp trên thiết bị.
S: Là chiều dài đường trượt tính từ vị trí kết thúc lực phát động tới khi kết thúc trượt trên đường trượt. Ở đây coi như S là đại lượng xác định.
Kết hợp hai phương trình ta tìm được vận tốc của chân đế ở ngay thời điểm trượt khỏi sà lan v(t) cũng như thời gian t tự trượt của chân đế trên sà lan.

• Điều kiện giá trị vận tốc của Chân đế ngay trước khi xoay trên bàn xoay Rocker arm: Vận tốc của chân đế ở ngưỡng xoay quyết định bởi lực tác đông của tời kéo/đẩy, góc nghiêng sà lan và hệ số ma sát giữa đường trượt và đế trượt.

Giá trị vận tốc tại ngưỡng xoay của chân đế thường xác định theo đặc tính của mỗi sà lan, tuy nhiên khi đặc tính của sà lan không qui định thì có thể lấy giá trị v(t) = 0.99÷1 m/s.

 

Có hai câu hỏi liên quan tới vấn đề tự phóng (launching) Jacket khỏi Barge.
AE đã từng tham gia gói thi công launching, xin chia sẽ một chút kinh nghiệm liên quan.
AE cho ý kiến sự đúng đắn của 02 nội dung dưới đây:
1 - Công thức fs = tg(anpha), là chưa tường minh
Lý do:
Khi thay đổi góc nghiêng thì lực thành phần của trọng lượng vật trượt thay đổi. khi lực thành phần vuông góc với mặt trượt giảm (góc alpha lớn) thì lực ma sát sẽ giảm.
Lực ma sát phụ thuộc vào hệ số ma sát, vào vật liệu, vào độ nhám của bề mặt và vào áp lực vật chuyển động (thành phần vuông góc của trọng lực). Khi góc alpha = 0 ==> mặt trượt nằm ngang tức là lực ma sát sẽ lớn nhất
Theo công thức ở trên, khi alpha = 0 thì hsms = 0 là không đúng.
2- Có thể có hoặc không việc dùng neo (anchor) trong quá trình phóng Jacket khỏi barge?

 

" Hệ số ma sát không phải là một đại lượng có đơn vị, nó biểu thị tỉ số của lực ma sát nằm giữa hai vật trên lực tác dụng đồng thời lên chúng. Hệ số ma sát phụ thuộc vào chất liệu làm nên vật; ví dụ như, nước đá trên thép có hệ số ma sát thấp (hai vật liệu có thể trượt dễ dàng trên bề mặt của nhau), cao su trên mặt đường có hệ số ma sát lớn(hai loại vật liệu không thể dễ dàng trượt trên bề mặt của nhau). Các hệ số ma sát có thể nằm trong khoảng từ 0 cho tới một giá trị lớn hơn 1- trong điều kiện tốt, lốp xe trượt trên bê tông có thể tạo ra hệ số ma sát với giá trị là 1,7.

Lực ma sát luôn luôn có xu hướng chống lại chuyển động (đối với lực ma sát động) hoặc xu hướng chuyển động (đối với ma sát nghỉ) giữa hai bề mặt tiếp xúc nhau. Ví dụ như, một hòn đá trượt trên băng đã chịu tác dụng của lực ma sát động làm chậm nó lại. Một ví dụ về lực ma sát chống lại xu hướng chuyển động của vật, bánh xe của một chiếc xe đang tăng tốc chịu tác dụng của lực ma sát hướng vế phía trước; nếu không có nó bánh xe sẽ bị trượt ra phía sau. Chú ý rằng trong trường hợp này lực ma sát không chống lại chiều chuyển động của phương tiện mà nó chống lại xu hướng trượt trên đường của lốp xe.
Hệ số ma sát là một đại lượng mang tính thực nghiệm; nó được xác định ra trong quá trình thì nghiệm chứ không phải từ tính toán. Những bề mặt ráp có khả năng tạo nên những giá trị cao hơn cho hệ số ma sát. Hầu hết các vật liệu khô kết hợp với nhau cho ta hệ số ma sát nằm trong khoảng từ 0.3 đến 0.6. Các giá trị ngoài tầm này thường rất hiếm gặp, nhưng Teflon có thể có hệ số ma sát thấp với giá trị là 0.04. Hệ số ma sát có giá trị không chỉ xuất hiện trong trường hợp bay lên nhờ có từ trường. Cao su trên các mặt tiếp xúc khác thường có hệ số ma sát nằm trong khoảng 1,0 đến 2. "

Đây là một khái niệm về HỆ SỐ MA SÁT ...
Trong phân tích của bác ADATA nếu hệ số ma sát bằng fs = tg (alpha) là một giá trị thay đổi .... trong khi HSMS là hằng số giữa 2 loại chất liệu.

Khi sà la nghiêng để KCĐ nghiêng theo đến một góc nào đó sẽ trượt không phải là do hệ số ma sát thay đổi, mà khi đó lực theo mặt phẳng nghiên do lực kéo(nếu có) và trọng lượng của KCĐ theo phương mặt phẳng nghiêng sẽ thắng LỰC MA SÁT NGHỈ

Phương trình cân bằng lúc nghỉ là : F sin(a) = Fms (nghỉ)
hay: F (ngoại lực nếu có) + G sin(a) = G cos(a) . K ( vì Fms =N.K, N = G cos(a) )
Khi alpha (a) tăng thì sin(a) tăng và cos(a) giảm ... K không đổi ... sẽ dẫn đến chuyển động, khi đó sẽ xuất hiện ma sát trượt và phương trình cân bằng theo phương trình chuyển động trên mặt phẳng nghiêng !!!!!

Vậy về hệ số ma sát là chưa đúng ...
Phương trình cân bằng của bài toán trong lúc chuyển động cũng chưa đc thuyết phục lắm.

Đó là một vài ý kiến của bản thân, hi vọng anh em góp ý ....

 

B-)
Cảm ơn Admin và Mèo con đã dành thời gian comment.
Tuy nhiên thì ae thật sự là chưa đọc rõ câu chữ của người viết, cũng xin lỗi là ae chưa biết khái niệm góc Trim thiết kế - Pre launch trim nó là cái gì nên mới có những phát biểu bồng bột như trên.
Góc Trim thiết kế (Pre launch trim angle ) nó là góc nghiêng của sà lan để chân đế bắt đầu có thể tự trượt trên đường trượt, có nghĩa là nó chỉ có một góc mà thôi (chứ không phải là nó thay đổi rồi bằng 0 vân vân như chú mèo con/admin trình bày và suy luận một cách tự sướng gán gép suy luận của mình vào ý tác giả). Sở dĩ người ta quan tâm tới góc Trim thiết kế vì nó là góc mà sà lan cần đạt tới tức là cần bơm dằn nước để đạt giá trị đó. Còn từ sau góc TRim thiết kế trở đi, sà lan có nghiêng thêm như thế nào thì người ta control được rồi.
Nhân tiện nhắc lại một chút về kiến thức thời PTTH: XÁc định hệ số ma sát giữa hai bề mặt thì đặt hai bề mặt lên nhau, nghiêng dần cho tới khi một bề mặt tự trượt thì dừng lại. Lấy tg của góc nghiêng thì có giá trị của hệ số ma sát. (còn về định nghĩa hệ số ma sát nó là giá trị thế nào, mỗi bề mặt có một hệ số ma sát khác nhau... thì nó là kiến thức từ hồi học lớp 7)
Như vậy bây giờ có hệ số ma sát giữa Skid shoes và Skidding (mà lớp mỡ bôi là đại diện) thì suy ngược lại ra góc nghiêng để tự trượt.
Cũng nói thêm là với một người được đào tạo chuyên sâu về toán thì nếu logic có sai thì sai ở vấn đề phưc tạp chứ không phải sai ở cái kiến thức phổ thông này.
Ở quá trình launching thì góc Trim thiết kế quyết định bởi 2 yếu tố sau đây như đã trình bày:
1. Trim thiết kế = arctg (fs). Thực tế ngày nay sản phẩm mỡ sản xuất ra phục vụ cho bôi giữa hai bề mặt gỗ-mỡ-sắt khi launching thường có giá trị hệ số ma sát vào khoảng 0.06-0.08 nên góc Trim tương ứng vào khoảng arctg0.06-arctg0.08 => 3-5 deg. Khi tính toán cho giai đoạn Launching thì hệ số ma sát giữa skid shoe và đường trơợt đuợc đo trực tiếp thông qua quá trình hạ thủy bằng kéo trượt diễn ra trước đó.
2. Đặc tính của sà lan: Tức là từ chiều dài, đặc tính riêng của sà lan mà chân đế đặt trên đó sau khi truợt tới hết đường trượt thì để đạt được vận tốc yêu cầu thì sà lan phải nghiêng tới góc Trim thông thường là bao nhiêu (xết với sà lan đó).
Với sà lan launching thì giá trị vận tốc của chân đế ở ngay thời điểm kết thúc trơợt trên sà lan (chuẩn bị xoay trên Rocker arm) được giới hạn bởi V(minimum) = 1m/s.

Phân tích cụ thể hơn: Chẳng hạn từ giá trị góc Trim thiết kế tính theo điều kiện 1 có đuơcj giá trị là 3.4 deg. Tuy nhiên khi kiểm tra điều kiện 2 mà không đạt yêu cầu vận tốc thì tiếp tục tăng góc trim thiết kế lên, chẳng hạn cuối cùng xét theo cả hai điều kiện 1 và 2 được góc trim thiết kế yêu cầu là 3.7deg.
Khi đó khi launching thì người ta đặt thêm tấm retaining plate để giữ chân đế lại (nếu không thì khi bơm dằn cho sà lan đạt 3.4 deg thì chân đế tự trơợt không mong muốn) và khi góc Trim thiết kế đạt 3.7deg thì cắt tấm retaining plate cho chân đê phóng xuống (hoặc tấm retaining plate sẽ tự xé).
Đ/c Tieu ho rồi admin hãy tìm một số tài liệu launch analysis của Saipem mà đọc, đừng ngồi phán mò nhé.

(Retaining plate)

Về câu hỏi số 2- neo hay khôgn neo sà lan launching: Thì về pp luận lo gic hoàn toàn có thể. Nó tùy thuộc vào tính toán launching và qui trình launching mà quyết định xem có cần neo hay là không.
Thực tế thì cũng như vậy, nếu tính toán mà chuyển động của sà lan theo hướng tự phóng lớn thì neo nó lại kẻo va vào jkt như thực tế dự án dưới đây. Cũng có dự án tính toán thấy không cần thì thôi.



(xích neo là sợi màu đen ở mũi sà lan)
Thế nhé, học đi, học nhiều vào để đừng ngồi đoán mò bạn ạ.
have fun

 

Như vậy Theo logic trong tư duy, vấn đề có thể hiểu thông qua ví dụ:
Khi launching cái Jacket 5000MT và cây kim 0.01kg hoàn toàn giống nhau?
Ý mình là không có sự ảnh hưởng nào từ trọng lượng khối chân đế tới việc xác định góc Trim?
--------
Hình như bác đang làm ngược
Phương trình cân bằng lực mà Tieu_Ho đề cập, dùng để xác định góc anpha mà tại đó Jacket bắt đầu trượt, rồi mới lên kết hoạch bơm dằn để barge đạt tới góc đó và control quá trình launching.
Bác một phát lên tiên, có được góc anpha trước, sau đó cứ thế bơm nước để barge đạt tới góc đó và hiểu là khi đó Jacket sẽ tự phóng.
Trong khi góc Trim xác định rất sơ sài bằng hệ số ma sát do đơn vị sản xuất mỡ bôi trơn cung cấp?
Tham khảo:
1/http://offshore.vn/threads/163?anh-chim-khoi-chan-de-Hai-Thach-1
2/http://offshore.vn/threads/2943?ocker-arm-Hinh-anh-thuc-te&highlight=launching

 

Cảm ơn ý kiến nhận xét khách quan của bạn Khong,
Tuy nhiên thì mình không hiểu ý bạn ở câu trên, rõ dàng hai việc này là một (xác định góc Trim thiết kế, rồi bơm dằn sà lan để đạt góc Trim đó).
Mình thấy bạn sai vì bạn nói là PT cân bằng lực mà bạn Tieu ho trình bày và công thức fs = tg (anpha) của mình nó khác nhau. Bạn có thấy là Pt cân bằng lực của bạn tiểu hổ viết ra biến đổi tương đương thêm một bước nữa thì nó trở thành fs = tg (anpha) không? (Thành phần trọng lượng ở hai vế tự khử, ngoại lực tác dụng bằng 0 vì "tự trượt" mà).
Về phía bạn Tieu ho thì vì bạn này viết nguyên một tràng kiến thức trong sách giáo khoa lớp 7 (hiển nhiên đúng) chẳng ăn nhằm gì tới nội dung chính trong chủ đề này nên mình ko có ý kiến gì thêm.

Còn về ví dụ của bạn về so sánh trượt giữa cây kim và cái chân đế thì xin nói thế này (bạn vui lòng đọc kỹ câu chữ nhé)
Trường hợp cây kim của bạn đủ lớn để có thể xác định và so sánh hệ số ma sát giữa Bề mặt cây kim-lớp mỡ-bề mặt đường trượt BẰNG với hệ số ma sát giữa Bề mặt đế trượt của chân đế-lớp mỡ-bề mặt đế đường trượt THÌ KHI ĐÓ GÓC ĐỂ TỰ TRƯỢT TRONG HAI VÍ DỤ LÀ NHƯ NHAU.
Trường hợp cái kim của bạn bé tẹo tới mức chuyển động của nó nếu có chỉ là chuyển động tương đối giữa cây kim và lớp mỡ thì không thuộc đối tượng xét tới ở topic này.

Về công thức xác định góc Trim thiết kế thì mình đã trình bày rõ 2 điều kiện trong topic này chứ không phải sơ sài như bạn nghĩ đâu. (hiển nhiên các đk về stability, đk bền kết cấu coi như giả thuyết là đạt, các đk này trình bày trong một bài toán khác của launching)
have fun

 

Giá trị góc chỉ quan sát và đo thực tế là bao nhiêu thôi. Lm sao để xác định được Trim angle từ hệ số ma sát giữa skid shoe và đường trượt nhỉ?

 

Trong tính toán thì phải tìm ra góc đó để bơm dằn cho sà lan đạt tới góc nghiêng đó để jkt tự trượt bác Steelman ạ.

Về phía đ/c hoangtu thì tự nhiên không hiểu "moi" đâu ra những 2 "cách" để xác định góc Trim? trong đó khôi hài là nói là có thể xác định góc Trim từ đơn thuần pt cân bằng lực mà chẳng cần quan tâm hệ số ma sát nó bằng bao nhiêu ("cách" 1)! Thật nể chú này quá
Về cơ sở lý thuyết của vật chuyển động trên mp nghiêng -lực ma sát: Lẽ ra nói lại phần lý thuyết này là không cần thiết so với vấn đề chính cần nói tới là về launching, tuy nhiên xin mạn phép dài dòng trình bày lại ở đây (vì một số bạn không hiểu tại sao nó lại như vậy )
Tác giả đã viết ngắn gọn công thức thu được cho mối liên hệ này là fs = tg(anpha) tạm gọi là công thức (1) trong đó anpha là góc nghiêng để vật bắt đầu tự trượt tương ứng với góc Trim thiết kế trong quá trình tương tự (công thức này được biến đổi tương đương từ pt cân bằng và đóng khung lại trong sgk lớp 10) vậy mà một số bạn còn nhảy vào thắc mắc là cái pt cân bằng nó khác với công thức (1)???! Rồi hài hước hơn là một số còn lấy lý lẽ là trường hợp góc anpha = 0 thì sao? trong khi tác giả đã nói rõ và ghi to lù lù rằng anpha ở đây là GÓC NGHIÊNG CỦA SÀ LAN ĐỂ VẬT BẮT ĐẦU TỰ TRƯỢT!

Mình thấy vấn đề nó là kỹ thuật và thực tế người ta đã làm vậy tuy nhiên một số bạn có thể chưa tiếp xúc về vấn đề này nhưng lại phát biểu mang tính chủ quan gây lệch lạc vấn đề và không đi đúng vào nội dung cần quan tâm tới, vì vậy trong hôm nay sẽ khóa topic này vì ae cũng không rảnh để giải thích cho những ý kiến kiểu đó.
p/s: nhắn đ/c admin nên đọc lại bài giảng về ma sát trượt trong sách giáo khoa vật lý lớp 10 đi nhé http://thuvienvatly.com/tai-lieu/neohacker/sgk-vat-ly-10/ (bài 16, chpt II)

 

Thôi đừng nói ngớ ngẩn thêm nữa ông bạn ơi. Xin thưa hai cách mà ông bạn vừa kể ra nó chỉ là một mà thôi (không có hệ số ma sát thì pt cần bằng...bằng trời thì cũng không thể xác định được góc Trim thiết kế). Việc ông hoangtu viết tách bạch ra 2 "cách" để xác định Trim angle trong đó cách số 1 tức là không quan tâm tới hệ số ma sát đó thôi?!
(Mình viết ngôn từ hơi mạnh môt chút vì thấy đ/c hoangtu sai tóe loe mà văn phong thì dạy khôn như đúng rồi!)
Bó tay anh hùng bàn phím!

 

1.Từ Khối lượng +hệ số ma sát + phương trình cân bằng lực trên mặt phẳng nghiêng-> tính ra góc nghiêng tự trượt.
2. Tính toán, bơm dằn xà lan đạt góc nghiêng theo tính toán ở trên, khi quá trình trượt xảy ra có thể đo kiểm nghiệm góc nghiêng thực tế với kết quả tính toán để rút kinh nghiệm.

 

Ồ, anh hoangtu đã dày công nghiên cứu và cho ra 2 phương pháp xác định góc Pre launch thật là hoành tráng và dễ hiểu. Anh hoangtu có thể chi tiết hơn xem làm thế nào mà "1/ Từ phương trình cân bằng lực mà Tieu_Ho Proposal, sau một vài phép biến đổi đơn giản" mà lại tính được góc pre lauch được không?
cách số 2-phục thuộc vào giá trị hệ số ma sát giống như chủ topic trình bày thì đúng rồi.
Em đã trực tiếp đi thi công rồi trực tiếp review tài liệu launch analysis rồi mà chưa bao giờ nghe nói góc Trim thiết kế có thể bằng 0 độ rồi lại còn phụ thuộc vào khối lượng nữa (như mấy anh cao thủ comment: hoangtu/admin)!
Anh chủ topic người ta nêu vấn đề đúng và thực tế cái góc Trim pre launch ấy nó vào khoảng 3-5 độ (vì hệ số ma sát của mỡ thừong vào 0,06 đến 0, 08 và rằng actg 0.06-arctg0.08 thì bằng 3-5 độ), nói khoảng 3 tới 5 độ vì nó còn phụ thuộc vào đặc tính của sà lan launching nữa.
Cái góc Trim thiết kế thì về lý thuyết nó cũng chả liên quan gì tới khối lượng của jacket cả (trong công thức k = tan (anpha) và công thức vận tốc của vật trên đường trượt cũng cho thấy điều đó). Mà cái của jacket để nó phụ thuộc là vị trí trọng tâm của jacket trên sà lan, mà mỗi sà lan thì người ta khống chế vị trí COG của jacket sẽ đặt trên đó trong một khu vực nhất định. Thực tế là cái sà lan nếu dùng để launching được cho cái jacket 10.000 MT thì tới khi dùng nó để launching cho cái jacket 2.000 MT thì góc Pre launch trim vẫn như nhau mà thôi (nếu có khác thì là do họ điều chỉnh góc Trim ban đầu để cho quá trình bơm dằn nhanh hay chậm mà thôi).
Bọn em không được dạy dỗ nghiên cứu nhiều nhưng cũng biết rắng lý do tại sao khi đi thuê sà lan mặc dù chưa biết cái jacket nó mặt mũi ra làm sao mà chủ sà lan đã advice được góc Trim thiết kế nó khoảng bao nhiêu là vì các loại mỡ có hệ số ma sát không khác nhau nhiều và vị trí của chân đế trên sà lan đã được khoanh vùng rồi. Vì vậy mới nói phụ thuộc đặc tính sà lan và lớp mỡ.

Khối lượng jacket nếu có ảnh hưởng thì nó ảnh hưởng tới sự trượt của jacket mà thôi (vì nó liên quan tới độ lớn của lực hướng về phía trứoc-lực gây ra chuyển động).

Các đại ka là engineers mà đi choảng nhau vì mỗi cái biến tương đương để được công thức k = tan(anpha) mà sách giáo khoa học sinh phổ thông trung học đã chứng minh rồi?. Ông bạn Tieu-ho thì nói bác adata viết công thức sai nhưng lại viết ra nguyên cái phương trình mà nếu rút gọn thì nó trở thành chính cái công thức của bác adata viết . Điều này nó gây cười chính như câu hỏi của một bác trong topic này đã hỏi: " 2- Có thể có hoặc không việc dùng neo (anchor) trong quá trình phóng Jacket khỏi barge?" vì rằng các bác làm thiết kế mà không biết rằng khi tính toán nếu cần neo thì người ta neo chứ có ai cấm các ông đâu?!

knowledge is power

 

Tóm lại là từ đầu topic này tới giờ cũng chỉ được có hai câu này thui ) thế mà các bác "chém nhau loạn xị ngậu hết cả lênfight)