Luận Văn Nghiên cứu thuật toán tính toán chính xác tay đòn ổn định tàu thủy theo phương pháp của PGS Nguyễn Q

Đồ án tốt nghiệp
Đề tài: Nghiên cứu thuật toán tính toán chính xác tay đòn ổn định tàu thủy theo phương pháp của PGS Nguyễn Quang Minh
Mô tả bị lỗi font chứ tài liệu bình thường nhé

MỤC LỤC
LỜI CÁM ƠN Trang
LỜI NÓI ĐẦU
CHƯƠNG 1: ĐẶTVẤN ĐỀ 01
1.1. Tổng quan về lý thuyết ổn định tàu thủy . 02
1.2. Cơsởlý thuyết tính tay đòn ổn định tàu thủy 03
1.2.1. Một sốvấn đềvề đường hình lý thuyết tàu 03
1.2.2. Biểu thứctính mômenhồi phụcvàtay đòn ổn định tàu thủy 07
1.2.3. Tiêu chuẩn ổn định 11
1.2.4.Cơsở tính toán tay đòn ổn định theo các phương pháp truyền
thống. 13
1.3. Giớihạn nội dung vàphương pháp nghiêncứu 21
1.4. Giá trị ứng dụng vànhu cầu hoàn thiện 22
CHƯƠNG 2:CƠSỞCỦA LÝ THUYẾTCỦA PHƯƠNG PHÁP VÀ
THUẬT TOÁN . 24
2.1. Phương pháp tính tay đòn ổn định tàu thủy của PGS Nguyễn Quang Minh 25
2.2. Phương pháp Spline ứng dụng trong bài toán xấp xỉ 29
2.1.1. Khái niệm về đường cong bậcba Spline . 29
2.1.1. Phương pháp Spline ứng dụng trong bài toánxấp xỉ 30
2.3. Thuật toán Spline ứng dụng trong tính toán các đại lượng hình họchình cong . 34
CHƯƠNG 3: TÍNH TAY ĐÒN ỔN ĐỊNH TÀU THỦY THEO PHƯƠNG
PHÁP CỦA PGS NGUYỄN QUANG MINH 40
3.1. Qui trình tính tay đòn ổn định tàu thủy theo phương phápcủa Pgs
Nguyễn Quang Minh 41
3.1.1. Đọcbản vẽ đường hình và cácthông sốhình họccủatàu 41
3.1.2. Xác định vàvẽ đườnghình qui đổi phần trên boong . 41
3.1.3. Hàm hóa MCN giữacủatàu trên cơsởcủathuật toán Spline . 41
3.1.4. Tính chính xác diện tích MCN giữa(ω) và mômentĩnhcủa chúng
đối với trụcoy (M
ωoy
) 42
3.1.5. Hàm hóa MCN giữa tàu theo phương phápcủa PGS Nguyễn
Quang Minh . 42
3.1.6. Xác định vàvẽ những đường thẳng biểu diễn cácMĐN đẳng tích
ứng với từng gócnghiêng tính toán . 43
3.1.7. Tính diện tích và mômentĩnh diện tích đốivới các trụcoy, oz theo
cácmớnnước đẳng tích . 44
3.1.8. Tính tọa độ tâm nổi tại cácgóc nghiêng . 44
3.1.9. Tính tay đòn ổn địnhcủa tàul
θ
theo các giá trịYC
,Z
C
,Z
g
tính
được 45
3.1.10. Biểu diễn đồ thị tay đòn ổn định tàu thủyl
θ
trênhệ trục(θ,l
θ
)từ
kết quảtrên 45
3.2. Quátrình vàkết quả tính tay đòn ổn định trên một tàu cụthể 46
3.2.1. Đọcbản vẽ đường hình củatàu được chọn 46
3.2.2. Hàm hóa đường hình MCN giữatàu theothuật toán Spline . 48
3.2.3. Hàm hóa đường hình MCN giữa tàu theo phương phápcủa Pgs
Nguyễn Quang Minh 50
3.2.4. Xác định vàvẽ những đường thẳng biểu diễn cácmặt đườngnước
đẳng tích 52
3.2.5. Tính tọa độ trọng tâm MCN giữaYE
, Z
E
ứng với cácgócnghiêng . 53
3.2.6. Tính tay đòn ổn định củatàu Bth 400 – BTS . 58
3.2.7. Kết quảtínhtheo phương phápcủaGSVlaxov
NHẬN XÉT -KẾT LUẬN 63
ĐỀXUẤTÝ KIẾN . 65
LỜINÓI ĐẦU
Công nghiệp tàu thủy làmột ngành đang phát triểnrấtmạnh ởnước ta trong
nhữngnămgần đây,rất nhiềutập đoànnước ngoài đã đến và đầutư xâydựng các
nhà máy đóng tàurấtlớn. Riêng đốivớinước tacũng đã thiếtkế và đóng thành
công nhiều chiếc tàu trọngtải lên đến 65000tấn vàcũng đã nhận được nhiều đơn
đặchàngtừnước ngoài đóng những con tàu với trọng tải hàng chụcnghìn tấn.
Mặc dùvậy, như chúng ta đã biếtnước ta có điều kiện địa lýrất thuậnlợivới
bờ biển dài trên 3200 km, chiếm phầnlớnbờ phía Tâycủa Biển Đông cùngvớimột
tiềmnăng thủysản khá phong phú, góp phầnrấtlớn vào việc phát triểnnền kinhtế
đấtnước, đemlại nhiều nguồn thu có giá trị. Để đạt được điều đó thìmột phương
tiện không thể thiếu đó chính là độitàu cá Việt Nam.Ta phải phát triển chúng thành
một đội quân hùngmạnh phụcvụ ngày càng nhiềuhơn cho nhucầu đánhbắt xabờ
củanhân dân tanói riêng và đất nướctanói chung.
Một điều quan trọnghơnnữacần nói đến đó làsự an toàncủa con tàucũng
nhưthủy thủkhi hoạt động trong điều kiện hải dương khắcnghiệt .
Lý thuyết hóa hiệntượng trên, trongmục đích phòng tránh càng nhiều càng
tốt các tainạnlật tàu,một trong những tainạn triệt để và khủng khiếp nhất, diễn ra
chỉ trong giây lát và kéo theo nhữnghậu quả tolớn vô phương khắc phục. Lý thuyết
tàu thủy định nghĩa tínhnăng ổn định là khảnăng con tàu có thể chốnglại các
mômen ngoạilực để khôngbịlật trong các điều kiện nhất định, hình thànhcảmột
chiến lượcnghiêncứu đảmbảo ổn định cho tàu vàthủythủnói chung.
Đã có nhiều phương pháp tính toán ổn định tàu thủy do nhiều nhà khoahọc
nổi tiếng trên thế giới đề xuất nhưngvẫn chưa đemlạisự thỏa mãn trong giới
chuyên môn, còntồntại nhiều nhược điểm. Phương phápcủa PGS.TS Nguyễn
Quang Minh ápdụngkết quả hàm hóabềmặt lý thuyết tàu trong bài toán ổn định
đã cho nhiềukết quảrất khả quan, khắc phục được nhiều nhược điểmcủa các
phương pháp trước đây.
Đểtăng thêm độ chính xác cho phương pháp, ở đây chúng tôi đã đưa ramột
thuật toánmới đó chính là thuật toán Splinevới những đường congxấpxỉbậc ba
ứngdụng trong tính toán các đạilượng hìnhhọc hình cong phẳng ápdụng trực tiếp
trong bài toán ổn định tàu thủy.
Phương phápcủa PGS Nguyễn Quang Minh cùngvới thuật toánmới này
chúng tôi hyvọngsẽ giúp cácbạn trong ngành cómột cái nhìnmớivề tính ổn định
tàu thủy đểtừ đó có thể đi tính toánmột cách chính xác tay đòn ổn định đồng thời
mở ramộthướngmới trong bài toán thuận và nghịchcũng như bài toán thiếtkế tàu,
đemlạisự an toàn cho tàu và thủy thủ khi hoạt động ngoài biển khơi, góp phần vào
việcthúc đẩy chiếnlượcphát triển nền kinh tế biển nướctatrongtương lai.


Chương I
ĐẶTVẤN ĐỀ
-2-
1.1. TỔNG QUAN VỀ LÝ THUYẾT ỔN ĐỊNH TÀU THỦY:
Tàu thủy làmột công trình hoạt động trên biển, trong những điều kiệnrất
phứctạp.Vì thếvấn đề là phải đảmbảo cho con tàumộtsố các tínhnăng đặc biệt
nhất định trước khi cho con tàu ra biểngọi chung là các tínhnăng hànghải bao
gồm: tínhnổi, tính ổn định, tính chống chìm, tínhlắc, tính giữhướng và quay trở,
tốc độ
Lý thuyết tàu thuộcvề khoahọc các tínhnăngcủa con tàu, là môn khoahọc
nổicủa tàu thủy trong thời gian đứng yêncũng như chuyển động, làmộtbộ phận
của thủy khí ứngdụng. Chuyên khảo sát các tínhnăng hànghảicủa tàu thủy, nó
không những giải quyết những câuhỏi đặt ra cho thế giới tàu thuyền mà còn đáp
ứng nhu cầu của con ngườivới biểncả.
Vàmộtvấn đềrất quan trọng trongmục đích phòng tránh được càng nhiều
càngtốt các tainạnlật tàu,một trong những tainạn triệt để và khủng khiếp nhất,
diễn ra trong giây lát và kéo theo hàng loạt cáchậu quả tolớn vô phương khắc
phục, đó chính là tínhnăng ổn địnhcủa tàu thủy. Và đâycũng làcảmột quá trình
nghiên cứu hàng trăm năm nay của cácnhàkhoahọctrên thếgiới.
Tính ổn định là khảnăng tàu có thể khôi phụclạivị trí cânbằng ban đầu khi
mômen ngoạilực tácdụng lên tàu làm nghiêng tàu ra khỏivị trí cânbằng. Lý thuyết
ổn định đi nghiêncứu các ngoạilực tácdụng lên tàudướidạng mômen nghiêng làm
tàu nghiêng ngang hoặc nghiêngdọc trênnước trong phạm vilượngnước giãncủa
tàu không đổi (nghiêng đẳng tích),từ đó có thể tínhmột cách chính xác các thông
số ảnhhưởng đếnvị trí cânbằngcủa tàu, đặc biệt làyếutố tâmnổi cùngvới cáctọa
độhình họccủanó.
Tính ổn định làmột trong những tínhnăng hànghải quan trọngcủa tàu thủy,
đặc biệt là đốivới tàu cá. Giữ gìn và duy trì nó là nhiệmvụ quan trọngbậc nhấtcủa
các thủy thủ trên tàu. Hiện nayvới trình độ vànănglực đóng tàucủanước ta thì
việc đảmbảo cho con tàu có thểnổi được trênmặt biển không còn làvấn đề khó
khănnữa, nhưng việc đóngmột con tàu để cho nó đảmbảo tính ổn định thì không
đơn giản chút nào.Nếu tàumất ổn địnhsẽdẫn đến nguycơlật tàu, gây nhiều thiệt
-3-
hạivề người vàcủa. Cònnếu tàu có tính ổn định thấp nghĩa là không đạt được yêu
cầucủa các tiêu chuẩn ổn định hoặc là không đáp ứng hoàn toàn các yêucầu đósẽ
làm cho tàu không thể hoạt động an toàn trên biển trong những điều kiện thời tiết
phứctạphơn, làm giảm thời gian hànhhải trên biển. Ngượclại,nếu tàu có tính ổn
định quá cao (caohơn nhiều sovới các địnhmức ổn định ban đầu hoặc ở các góc
nghiênglớn)sẽ ảnhhưởng đếnmộtsố đặc tính kháccủa tàu, làm cho thủy thủ trên
tàu khó có thể thao tác thuận tiện trên boong, trong các khoang trong điều kiện tàu
lắclớn, phủsóng mạnh, mặcdù không có nguy cơlật tàu.
Vìvậy, đảmbảo ổn tính cho tàu đi biển trướchết không những phải làm sao
cho tàu khôngbịlật và tránhdẫn đến nguycơlật tàu, mà còn đảmbảo cho tàu và
đội thủy thủlàm việc an toàn, thuận tiện trong những điều kiện sóng gió nhất định.
Ổn tính cho tàu đi biển mang tính lý thuyết cao và tính thực tiễnlớn.Vấn đề
này chưa được giải quyết toàn diện và còn nhiềutồntại tronglĩnhvực tàu thuyền
nói chung và đặc biệt làtrong nghề cánước ta hiện nay.
1.2. CƠSỞLÝ THUYẾT TÍNH TAY ĐÒN ỔN ĐỊNH TÀU THỦY:
1.2.1. Mộtsốvấn đềvề đường hìnhlý thuyết tàu
1.2.1.1. Các kích thước chủyếucủa thân tàu:
+ Chiều dàimớnnướcL
mn
: Là khoảng cách giữasốngmũi và mép saucủa
sống lái tính trên đường nước chở hàng.
+ Chiềurộnglớn nhấtBmax
: là khoảng cáchlớn nhất đo trongmặtcắt ngang
giữatàu tính từ điểm tận cùng bên phải đến điểm tận cùng bên trái của tàu.
+ Chiềurộng B: là khoảng cách đotừmạn trái đếnmạn phảicủa tàu trênmặt
đường nướctại MCN rộng nhất củatàu.
+ Chiều cao H: là khoảng cách được đotại MCNcủa tàu, tínhtừ đườngcơ
bản đếnmặt mép boong.
+Mớnnước T: là khoảng cách thẳng góc tínhtừ đườngcơbản đếnmặt
đường nướchiện hành.
+ Thểtích phần chìm V: là thểtích thân tàu, phần nằm trong nước.


TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. PGS.TSNguyễn ĐứcÂn
KS. Nguyễn Bân
LÝ THUYẾT TÀU THỦY (Tập 1)
NhàXuấtBản Giao Thông Vận Tải
2. Nguyễn Hoài Sơn
ĐỗThành Việt – Bùi Xuân Lâm
Tin học ứng dụng
ỨNG DỤNG MATLAPTRONG TÍNH TOÁN KỸ THUẬT
NhàXuấtBản ĐạiHọcQuốcGiaTPHCM
3. PGS.TS. Nguyễn Quang Minh
MỘT SỐVẤN ĐỀLÝ THUYẾT TÀU THỦY NÂNG CAO
Trường Đại Học Thủy Sản NhaTrang
4. LêTấn Hùng
Huỳnh Quyết Thắng
KỸTHUẬT ĐỒHỌA
Trường Đại Học Bách KhoaHàNội
NhàXuấtBản KhoaHọcVàKỹThuật
5. Phạm NgọcHòe– LêNgọc Phước
ỔN TÍNH CHO TÀU ĐI BIỂN
NhàXuấtBản Nông Nghiệp
6. Trần Công Nghị
LÝ THUYẾT TÀU
Tập 1
TĨNH HỌCVÀ ĐỘNG LỰCHỌC
NhàXuấtBản ĐạiHọcQuốcGiaTPHCM