Thạc Sĩ Nghiên cứu thiết kế tối ưu mẫu xuồng cứu sinh bằng vật liệu composite trang bị trên các tàu vận tải

Luận văn thạc sĩ
Đề tài: Nghiên cứu thiết kế tối ưu mẫu xuồng cứu sinh bằng vật liệu composite trang bị trên các tàu vận tải Việt Nam

MỤC LỤCLỜI NÓI ĐẦU Trang 06
Chương 1 – ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1. Tổng quan về vấn đề nghiêncứu 11
1.2. Ý nghĩa lý thuyết và thực tiễn của vấn đề nghiên cứu 12
1.3. Các mẫu xuồng cứu sinh 12
1.4. Các yêu cầu về tính năng hàng hải. 16
1.5. Vật liệu và độ bền của xuồng cứu sinh. 17
1.6. Giới hạn nội dung và phương pháp nghiên cứu 22
Chương 2 – THIẾT KẾ TỐI ƯU MẪU XUỒNG CỨU SINH
2.1 Xây dựng nhiệm vụ thư 24
2.2 Xác định hàm mục tiêu tối ưu: 25
2.2.1. Luận cứ về các mục tiêu tối ưu. 25
2.2.2. Xây dựng các hàm tối ưu. 27
2.3 Xác định tối ưu các đặc điểm hình học của xuồng cứu sinh . 28
2.3.1 Phương pháp và thuật toán: 29
2.3.1.1 Luận cứvề phương pháp 29
2.3.1.2 Xây dựng thuật toán 35
2.4 Thiết kế đường hình xuồng cứu sinh 36
2.4.1. Luận cứ hàm giải tích miêu tả toàn bộ vỏ tàu 37
2.4.2. Xây dựnghàm giải tích miêu tả toàn bộ vỏ xuồng cứu sinh. 42
2.4.3 Thay đổi vị trí tâm nổi. 44
Chương 3 – ỨNG DỤNG LÝ THUYẾT ĐỂ GIẢI QUYẾT MỘT BÀI TOÁN
THỰC TẾ
3.1 Cơ sở giải quyết bài toán 48
3.2 Lựa chọn các thông số tối ưu. 48
3.3 Thiết kế tối ưu đường hình lý thuyết mẫuxuồng cứu sinh. 48
3.4 Thiết kế xuồng cứu sinhvỏ Composite. 48
Chương 4 – THẢO LUẬN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN
4.1. Thảo luận kết quả nghiên cứu lý thuyết 77
4.2. Thảo luận về kết quả tính 78
4.3. Ý kiến đề xuất 78
TÀI LIỆU THAM KHẢO 79


LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của ngành công
nghiệp đóng tàu, việc ứng dụng vật liệu Composite để chế tạo các loại tàu nói
chung và xuồng cứu sinh nói riêng đã được phổ biến khá rộng rãi trên toàn thế giới.
Với nhiều ưu điểm nổi bật như: nhẹ, bền, có khả năng chống thấm, chịu được nhiệt
và nước biển, có độ bóng bề mặt cao, . nên loại vật liệu này tỏ ra đáp ứng tốt yêu
cầu về thẩm mỹ bề mặt vỏ xuồng cũng như độ bền kết cấu thân xuồng khi hoạt
động.
Mặc dầu vậy, hiện nay vẫn chưa có phương pháp thiết kế tối ưu mẫu xuồng cứu
sinh, nên các kích thước và đường hình củaxuồng được xây dựng dựa trên kinh
nghiệm của người thiết kế. Chính vì vậy, không tránh khỏi xuồng có kích thước
cồng kềnh, gây nhiều ảnh hưởng không tốt đến tính năng của xuồng, giá thành của
sản phẩm cao. Để đảm bảo tốt các tính năng hàng hải của xuồng và giải quyết bài
toán thiết kế tối ưu mẫu xuồng cứu sinh. Chúng tôi đề xuất đề tài: “Nghiên cứu
thiết kế tối ưu mẫu xuồng cứu sinh bằng vật liệu composite trang bị trên các
tàu vận tải Việt Nam”
Hy vọng kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ góp phần vào sự nghiệp phát triển
ngành công nghiệp đóng tàu nói chung và các tàu bằng vật liệu Composite nói
riêng.


ĐẶT VẤNĐỀ
1.1.TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Ngày nay, ngành đóng tàu trong và ngoài nước phát triển như vũ bão. Chúng
ta đã tạo ra những con tàu có trọng tải hàng trăm ngàn tấn đi khắp nơi trên thế giới.
Những con tàu này có nhiệm vụ vận chuyển hàng hóa, hành khách. Đó là phương
tiện vận chuyển trên biển hiệu quả nhất hiện nay, góp phần không nhỏ giảm giá
thành vận chuyển tăng lợi nhuận của sản phẩm. Chính vì hiệu quả kinh tế của nó,
nên nhu cầu của con người ngày càng cao. Mong muốn có những con tàu có trọng
tải thật lớn, để đáp ứngnhu cầu thực tiễn, ngành công nghệ đóng tàu trên thế giới
ngày càng hoàn thiện hơn về mặt kỹ thuật. Chính vì vậy số lượng tàu lưu thông trên
biển ngày càng nhiều. Điều đó sẽ dẫn đến số lượng tai nạn trên biển ngày càng gia
tăng ( chúng ta đã biết tai nạn thảm khốc của tàu chở khách TITANIC )
Để đảm bảo an toàn sinh mạng của con người trên biển. Tổ chức hàng hải
quốc tế ( InternationalMaritime Organization )đã liên tục sửa đổi bổ sung các
điều luật của chương 3công ước SOLAS 74 làm những điều khoản của: Bộ luật
quốc tế về trang bị cứu sinh( Bộ luật LSA ) ngày càng hoàn thiện nhằm giảm thiểu
tai nạn trên biển. Chính vì vậy các trang thiết bị cứu sinh trên tàu, quan trọng nhất
là xuồng cứu sinh ( XCS ) là điều bắt buộc phải có.
Trên thế giới có rất nhiều cơ sở sản xuất XCS, họ cho ra đời nhiều loại XCS
có kiểu và kích thước không giống nhau. Chứngtỏ không có phần mềm chuyên
dụng để thiết kế chế tạo XCS. Nghĩa là: việc thiết kế XCS đang dựa trên kinh
nghiệm và theo một chủng loại xuồng đặc thù mà cơ sở sản xuất đó cho là hiệu
quả.
Vì vậy việc nghiên cứu thiết kế tối ưumẫu xuồng cứu sinh có vai trò và ý
nghĩa rất quan trọng trong thực tiễn. Bài toán thiết kế tối ưu được thiết kế như sau:
- Luậncứ hàm mục tiêu
- Phương pháp và thuật toán
Ứngdụng kết quả nghiên cứu để nghiên cứu thiết kế một xuồng cụ thể.
1.2. Ý NGHĨA LÝ THUYẾT VÀ THỰC TIỄNVẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU:
Kết quả nghiên cứu của đề tài sẽ là cơ sở ứng dụng vào thực tiễn để chế tạo
XCS bằng vật liệu composite trang bị trên các tàu vận tải biển Việt nam. Sự kết
hợp chặt chẽ kết quả nghiên cứu vào thực tiễn có thể góp phần phát triển hơn nữa
ngành khoa học đóng tàubằng vật liệu compositecủa nước nhà.
Hiện nay vì chưa có phần mềm thiết kế tối ưu mẫu XCS nên kíchthước
xuồng thường được chọn theo yêu cầu của khách hàng hoặc theo cảm tính ,kinh
nghiệm của người thiết kế,chính vì vậy xuồng thườngcó các đặc tính hình học
chưa được hoàn thiện, ảnh hưởngđến tính năng hàng hải,làm tăng giá thành của
sản phẩm.
Vì vậy kếtquả nghiên cứu của đề tài sẽ góp phần giải quyết bài toán thiết
kế tối ưu mẫuxuồng cứu sinh một cách hoàn thiện, hợplý, trên cơ sở đảm bảo được
các tính năng hàng hải, lại vừa tiết kiệmđược nguyên vật liệu.
1.3. CÁC MẪU XUỒNG CỨU SINH:
Một số mẫu xuồng cứu sinh nước ngoài đang phổ biến.


TÀI LIỆU THAM KHẢO
01. Trần Công Nghị
Lý thuyết tàu thủy
Nhà xuất bản đại học quốc gia TP. Hồ Chí Minh -2001
02. Trần Công Nghị
Thiết kế tàu thủy
Nhà xuất bản đại học quốc gia TP. Hồ Chí Minh -2003
03. Nguyễn Quang Minh
Một số vấn đề lý thuyết tàu thủy nâng cao
Trường đại học Thủy Sản -2005
04. Nguyễn Đức Ân –Nguyễn Bân –Hồ văn Bính –Hồ quang Long –Trần
hùng Nam –Trần công Nghị –Dương đình Nguyên
Sổ tay kỹ thuật đóng tàu thủy
Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật -1978
05. Trần Gia Thái
Giáo trình: Cơ sở tự động hóa trong thiết kế tàu thủy.
Nha Trang - 2003
06. Trần Công Nghị –Võ Trọng Cang
Tin học ứng dụng trong thiết kế và đóng tàu
Nhà xuất bản đại học quốc gia TP. Hồ Chí Minh -2002
07. Tiêu chuẩn Việt Nam
Qui phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép (TCVN-6259-10-2003)
Nhà xuất bản giao thông vận tải -2003
08. Tiêu chuẩn Việt Nam
Qui phạm kiểm tra và chế tạo các tàu làm bằng vật liệu chất dẻo cốt sợi
thủy tinh (TCVN-6282:2003).
Nhà xuất bản giao thông vận tải -2003
09. Tổ chức Hàng hải quốc tế
Bộ luật quốc tế về trang bị cứu sinh
Nhà xuất bản giao thông vận tải -1999
10. Nguyễn Viết Trung
Thiết kế tối ưu
Nhà xuất bản xây dựng -2003
11. Hồ Quang Long
Sổ tay thiết kế tàu thủy.