Luận Văn ứng dụng phần mềm maxsure kiểm tra các yếu tố thủy tĩnh tàu 13.500 dwt

Đồ án tốt nghiệp
Đề tài: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MAXSURE KIỂM TRA CÁC YẾU TỐ THỦY TĨNH TÀU 13.500 DWT


MỞ ĐẦU
1. Sựcần thiết phải tiến hành kiểm tra thủy tĩnh tàu thủy:
Tàu thuỷlà một công cụhoạt động thực tiễn, có thểnổi trên mặt nước
theo nguyên lý lực đẩy Acsimet hoặc không theo nguyên lý Acsimet. Các tàu
này phải mang các tải trọng lớn và hoạt động theo sự điều khiển của con
người trong điều kiện phức tạp, nguy hiểm, mỗi tổn thất đều là rất lớn khi có
tai nạn xảy ra. Chúng ta chỉthểnắm biết trước được trạng thái hoạt động của
tàu trong điều kiện khác nhau khi chếtạo và thửmô hình hoặc tàu thật theo
điều kiện đó hoặc cần thiết phải tiến hành mô phỏng trạng thái đó trong điều
kiện tương tựthực tếbằng 1 chương trình hỗtrợ, sửdụng lý thuyết của các
nhà khoa học đã nghiên cứu. Từ đó rút ra được phương pháp bốtrí hàng hoá
và trang thiết bịcho phù hợp nhằm giảm thiểu thiệt hại vềngười cũng nhưtài
sản trong quá trình hoạt động của tàu trên biển.
Lý thuyết vềviệc xác định tuyến hình tàu được các nhà khoa học
nghiên cứu và thửnghiệm với nhiều loại mô hình tàu, đồng thời đã đưa ra
được những khuyến cáo vềcác thông sốtuyến hình tương đối tốt phù hợp với
từng loại tàu và tính năng yêu cầu. Đây hoàn toàn là các công thức kinh
nghiệm thông qua sựthống kê của hàng loạt loại tàu hoạt động tốt sau nhiều
năm trong điều kiện phức tạp của thực tế. Việc kiểm tra các yếu tốthuỷtĩnh
cũng chỉnhằm mục đích là đánh giá xem các thông sốcủa tuyến hình tàu
đang thiết kếcó nằm trong vùng giới hạn của chủng loại tàu đó hay không.
Nếu phù hợp sẽtiến hành các công việc tíêp theo của quá trình thiết kếvà
ngược lại, nếu không phù hợp thì theo khuyến cáo là nên thay đổi tuy ến hình
cho phù hợp với các thông sốyêu cầu cho chủng loại tàu đó nếu nhà thiết kế
không chứng minh được rằng thiết kếcủa họlà tốt và tối ưu vềmột mặt nào
Click to buy NOW!
PDF-XChange Viewer
www. doc u-t r ack. c o m
Click to buy NOW!
PDF-XChange Viewer
www. doc u-t r ack. c o m
2
đó, được đăng kiểm và chủtàu chấp nhận. Đây là công việc kiểm tra hết sức
cần thiết trong quá trình thiết kế, qua các thông sốthu được này nhà thiết kế
sẽcó các dữliệu đầu vào cho quá trình dự đóan ổn định, sức cản, của tàu
trong các công đọan tính toán tiếp theo cuảquá trình thiết kếsơbộtàu thuỷ.
Trong dân gian vẫn còn nhiều trường hợp ngưdân đóng các loại tàu mà
không cần có việc thiết kếtuy ến hình cũng nhưkiểm tra thủy tĩnh, ổn định,
và các tính toán tối thiểu cho 1 con tàu. Họ đóng được các con tàu này hoàn
toàn là theo kinh nghiệm của bản thân và của những người đi biển phản ánh
lại cho họsau một thời gian sửdụng. Có rất nhiều con tàu là nạn nhân của
việc thiết kếvà đóng không theo mẫu, không theo các khuyến cáo là tốt, tối
ưu cho loại tàu của mình đang thiết kế. Đây cũng là một nguyên nhân lý giải
vì sao có rất nhiều trường hợp các tàu được đóng ra không đảm bảo an toàn
cũng như đảm bảo tính năng hàng hải, thiếu hoặc lãng phí công suất. Chúng
ta có thểhạn chế được tình trạng này bằng cách thiết kếcác loại tàu theo
khuyến cáo của các nhà khoa học sau nhiều năm thu thập, nghiên cứu đánh
giá các con tàu thực tế. Họ đã nghiên cứu và đưa ra được khuyến cáo vềvùng
giới hạn đểlựa chọn kích thước các loại tàu thủy nhằm tối đa hóa các yếu tố
hàng hải của tàu theo kinh nghiệm. Việc kiểm tra các yếu tốthủy tĩnh là công
đoạn khẳng định lại loại tàu mình đang thiết kếcó nằm trong vùng khuyến
cáo của các nhà khoa học. Điều này giúp cho sản phẩm tàu thiết kế đạt được
các yếu tốmong muốn.
2. Giới hạn nội dung và phương pháp nghiên cứu:
Đã từlâu có rất nhiều nhà khoa học tiến hành các nghiên cứu vềviệc
xác định các yếu tốthuỷtĩnh của tàu cũng nhưcác yếu tốkhác có liên quan
trong quá trình thiết kếtàu. Tuy nhiên do hầu hết các công việc kiểm tra đều
thực hiện thủcông nên gặp nhiều khó khăn và rất tốn thời gian vô ích cho
công việc này. Ngày nay, với sựhợp tác giữa các chuyên gia vềtàu và các
Click to buy NOW!
PDF-XChange Viewer
www. doc u-t r ack. c o m
Click to buy NOW!
PDF-XChange Viewer
www. doc u-t r ack. c o m
3
chuyên gia máy tính chúng ta đã tạo ra được các chương trình hỗtrợcông tác
thiết kếvà kiểm tra tính năng của tàu rất hiệu quả, rút ngắn được rất nhiều
thời gian. Hơn nữa với công cụmáy tính hiện nay được thiết kếcó khảnăng
tính toán vượt trội so với con người, thực sựlà một công cụhết sức đắc lực
cho chúng ta trong nhiều lĩnh vực không chỉtrong đóng tàu. Con người có
khảnăng tưduy rất tốt hơn hẳn máy tính tuy nhiên khảnăng tính toán thì
hoàn toàn ngược lại. Việc tính toán các yếu tốbằng tay ẩn chứa nhiều sai sốlà
điều hiển nhiên do khảnăng tính toán và quản lý sốliệu là rất kém. Do đó yêu
cầu cần có 1 chương trình máy tính quản lý các phương trình trên và liên kết
chúng lại với nhau đểcó sựmô phỏng gần đúng nhất so với tình trạng tương
tựcủa tàu trong điều kiện thực tếlà điều rất cần thiết.
Tuy nhiên với nhiên với thời gian và kiến thức còn hạn chế, nội dung
đềtài chỉgiới hạn những nội dung cụthểnhưsau:

Xác định cơsởlý thuyết cho quá trình kiểm tra thuỷtĩnh tàu.

Tổng quan vềMaxsurf và khảnăng ứng dụng của Maxsurf trong công
tác thiết kếtàu.

Tiến hành đưa tuyến hình tàu 13.500 DWT vào chương trình hỗtrợ
kiểm tra các yếu tốthuỷtĩnh tàu thuỷ.

Xác định các yếu tốthuỷtĩnh tàu 13.500 DWT bằng bảng tính tay.

Kiểm tra lại các y ếu tốthuỷtĩnh tàu 13.500 DWT bằng chương trình hỗ
trợkiểm tra các yếu tốthuỷtĩnh tàu Maxsurf.

Đánh giá kết quảcủa hai phương pháp kiểm tra trên.
Click to buy NOW!
PDF-XChange Viewer
www. doc u-t r ack. c o m
Click to buy NOW!
PDF-XChange Viewer
www. doc u-t r ack. c o m
4
CHƯƠNG I:
TỔNG QUAN
1. Tổng quan vềngành đóng tàu Việt Nam:
Theo Trung tâm Thông tin thương mại - BộThương mại (VTIC) cho
hay, đóng tàu nằm trong nhóm hàng xuất khẩu mới của Việt Nam. Đây là
ngành được đánh giá là có tiềm năng và được sự đầu tưtập trung của nhà
nước thông qua nhiều dựán và khoản vay để đầu tưphát triển quy mô lớn.
Theo Bộthương mại, năm 2005, kim ngạch xuất khẩu ngành đóng tàu khoảng
200 triệu USD/năm. Với sự đầu tưvà hỗtrợcủa Nhà nước, BộThương mại
dựkiến đến năm 2010 ngành đóng tàu Việt Nam có thểxuất khẩu được giá trị
đạt 1,7 tỷUSD.
Tuy nhiên, với điểm xuất phát thấp khi bước vào thịtrường đã khiến
ngành công nghiệp đóng tàu Việt Namdù đã phát triển vượt bậc vẫn chủyếu
là “người làm thuê”. Những con tàu đã và đang được đóng khá lớn nhưng
phần trong nước chỉchiếm khoảng 30%, bao gồm cảnhân công và một số
nguyên phụliệu. Các thành phần khác nhưchuyên gia giám sát, các tưvấn
viên và đặc biệt là hầu hết các nguyên vật liệu chính, máy móc đều phải nhập
khẩu từnước ngoài. Công nghiệp phụtrợcho ngành đóng tàu trong nước hiện
vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu ngày càng lớn này. Hơn nữa trình độquản lý,
tổchức công tác trong sửa chữa và đóng mới còn thấp làm cho hiệu quảkinh
tếthu được thấp so với các công ty nước ngoài.
Nhận thức được điều này, những năm gần đây, Vinashin đã chủ động
thiết lập các trung tâm đóng tàu lớn ởcả3 miền; đầu tư, ứng dụng các máy
móc thiết bịhiện đại, công nghệcao nhằm rút ngắn thời gian thi công và nâng
cao chất lượng tàu. Đồng thời, Vinashincũng dành sựquan tâm đáng kể đối
Click to buy NOW!
PDF-XChange Viewer
www. doc u-t r ack. c o m
Click to buy NOW!
PDF-XChange Viewer
www. doc u-t r ack. c o m
5
với ngành công nghiệp phụtrợ. Hiện tập đoàn có tới 18 khu công nghiệp và
nhà máy Diesel động cơthủy lực, nhà máy cán thép nóng và thép hình. Theo
Vinashin, những khu công nghiệp này, nhằm mục tiêu đạt tỷlệnội hóa 60%
vào năm 2010 và 75% vào năm 2015. Đội ngũquản lý trong các công ty
thành viên cũng được đưa đi đào tạo, nâng cao trình độvà kiến thức quản lý
doanh nghiệp. Điều này nhằm giúp cho các công ty thành viên nâng cao được
hiệu quảkinh tếcho công ty của mình. Song song với việc đầu tưvềcon
người, các thiết bịmáy móc cũng được Vinashin chú ý đầu tưcho các công ty
con của mình trong cảnước. Giúp các công ty này nâng cao năng lực đóng
sửa của mình và có điều kiện đểnâng cao hiệu quảkinh tế, đạt lợi nhuận tối
đa trong sản xuất và kinh doanh.
Việc đầu tưnhiều và dàn trải nhưvậy cũng là một trong những điểm
yếu khiến Vinashin cũng gặp rất nhiều khó khăn trong việc phát triển của
mình. Trong đợt khủng hoảng kinh tếvừa rồi của nền kinh tếthếgiới bắt
nguồn từnền kinh tếMỹ , Vinashin đã rút ra được bài học và đã có những thay
đổi chiến lược trong quá trình sản xuất và kinh doanh của mình. Vinashin đã
hạn chếviệc đầu tưdàn trải khắp trên cảnước nhưtrước đây, tập trung vào
các nhà máy có năng lực thực sự. Tập trung đầu tưvào các nhà máy có quy
mô lớn: Dung Quất, Cam Ranh, Nam Triệu, phục vụ đóng các tàu có trọng
tải lớn dành cho xuất khẩu. Hiệu quảcủa việc đầu tưdàn trải là bài học đắt
giá cho Vinashin cũng nhưngành đóng tàu Việt Nam nói chung.
Với những thay đổi mang tính chiến lược nhưthếVinashin đang dần
vượt ra ngoài cuộc khủng hoảng chung của nền kinh tếthếgiới, dần dần phát
triển bắt kịp với trình độ đóng tàu của các nước trên thếgiới. Giúp giải quy ết
được nhiều hơn công ăn việc làm cho nhân dân và mang lại nguồn ngoại tệ
lớn cho đất nước, phục vụ đắt lực cho mục tiêu công nghiệp hóa, hiện đại hóa
của đất nước.
Click to buy NOW!
PDF-XChange Viewer
www. doc u-t r ack. c o m
Click to buy NOW!
PDF-XChange Viewer
www. doc u-t r ack. c o m
6
2.Công tác kiểm tra các yếu tốthuỷtĩnh tàu thuỷ ởViệt Nam:
Công việc kiểm tra các yếu tốthuỷtĩnh của tàu hiện nay ởViệt Nam là
một công việc hết sức đơn giản và hầu nhưlà bắt buộc trong quá trình thiết kế
tàu. Tuy công việc hết sức đơn giản nhưng do việc áp dụng các phần mềm
chuyên dụng hỗtrợcông tác thiết kếtàu còn hạn chếnên vẫn mất rất nhiều
thời gian cho công việc này. Nhà thiết kếphải nhập các thông số đầu vào cho
quá trình tính toán từbản vẽCad rất vất vả, nếu là lần đầu tiên cho việc tính
toán này thì phải mất đến vài ngày cho công việc đơn giản này. Trong khi đó,
nếu biết áp dụng các phần mềm mới chuy ến ngành đóng tàu như: Maxsurf,
Autoship, Napa, vào công tác thiết kếtàu thì mọi chuy ện lại hoàn toàn khác,
thời gian làm công việc này được rút xuống còn từ10 đến 30 phút. Sau khi
dựng được tuyến hình trên các phần mềm chuyên dụng này, ta chỉcần dựng
các đường sườn, cắt dọc, cắt ngang và đường nước thiết kếlà có thểxác định
được các thông sốvềthuỷtĩnh, sức cản, ổn định,
Với Maxsurf mọi việc càng trởnên đơn giản hơn, nhà thiết kếcó thểsử
dụng nhiều phương pháp khác nhau để đưa tuyến hình vào chương trình này.
Hiện nay có xu hướng là dung nhiều phần mềm khác nhau phục vụcho công
tác thiết kế. Thông thường nếu muôn thiết kếtuy ến hình mới người ta thường
sửdụng Autoship, thiết kếlại tuy ến hình theo mẫu thì hầu hết người ta dùng
Solidworks, Unigraphics, Kiểm tra tính năng thì được đưa vào Maxsurf
hoặc Napa đểkiểm tra. Đặc biệt với Maxsurf công tác kiểm tra các yếu tố
thuỷtĩnh của tàu khá đơn giản nếu đã có tuyến hình sẵn. Các kết quảthu được
của chương trình là đáng tin cậy. Hiện tại có rất nhiều công ty thiết kếtrong
cảnước áp dụng phương pháp này vào thiết kếcho các loại tàu phục vụcho
nhu cầu phát triển kinh tếcủa đất nước. Hiện tại riêng ởkhu vực Nha Trang
cũng có nhiều công ty áp dụng Maxsurf và kiểm tra tính năng của tàu: Công
ty Công Nghiệp Tàu Thủy Nha Trang áp dụng Maxsurf vào kiểm tra tính
Click to buy NOW!
PDF-XChange Viewer
www. doc u-t r ack. c o m
Click to buy NOW!
PDF-XChange Viewer
www. doc u-t r ack. c o m
7
năng cho tàu 20.000 DWT đang đóng tại Cam Ranh và kiểm tra tính năng cho
các loại tàu kéo đang được thiết kế, bán cho Ba Lan và phục vụcho nhu cầu
trong nước. Công ty TNHH thiết kếtàu Hải Minh cũng đã tin tưởng và nhờ
em dùng Maxsurf này đểkiểm tra tính năng cho tàu du lịch 3 thân sẽ được
đóng trong thời gian sắp tới. Kết quảthu được của công tác kiểm tra tính năng
này đã được công nhận là hợp lý và khá tin cậy.
Click to buy NOW!
PDF-XChange Viewer
www. doc u-t r ack. c o m
Click to buy NOW!
PDF-XChange Viewer
www. doc u-t r ack. c o m
8
CHƯƠNG II:
CƠSỞLÝ THUYẾT
1.Tổng quan vềMaxsurf:
Maxsurf là bộphần mềm thiết kếtàu nổi tiếng do hãng Formation
Design Systems Pty Ltd sản xuất từnăm 1984 đến nay đã có version 14. Bộ
phần mềm này gồm có 8 modun riêng rẽ: Maxsurf prodùng đểthiết kếtuy ến
hình, Hullspeeddùng đểkiểm tra sức cản, Hydromax đểkiểm tra thuỷtĩnh,
các yếu tố ổn định, Prefitdùng đểthiết kếsơbộtuy ến hình trước khi theo
bảng tọa độtrước khi đưa vào Maxsurf pro, Spandùng đểthiết kếthuy ền
buồm cỡnhỏ, Workshop đểthiết kếkết cấu, khai triển tôn, modun
Hydrolink đểxuất file *.msdcủa Maxsurf sang các định dạng khác, modun
Seakeeperlà môdun tổng hợp kết quảcủa 2 modun Hullspeedvà Hydromax
đểmô phỏng trạng thái tàu trên biển.
Maxsurf được ứng dụng rất rộng rãi trong ngành đóng tàu trong và
ngoài nước. Khảnăng thiết kếmới tuy ến hình và kiểm tra tính năng của tàu
được đánh giá rất cao, đặc biệt là khảnăng kiểm tra tính năng của tàu thiết kế.
Tuy nhiên phần mềm này cũng còn có nhiều hạng chếtrong khảnăng thiết kế
công nghệcủa tàu. Với modun thiết kếcông nghệcủa Maxsurf chúng ta mới
chỉlàm được sơbộcác việc như: Khai triển tấm, khai triển kết cấu, không
có khẳnăng xuất ra file CNC cho nhà máy sản xuất. Công việc này phải được
thực hiện trên các phần mềm hỗtrợkhác: Shipconstructor, Nupas,
Hiện tại đã có nhiều nhà máy, trường học ởViệt Nam cũng đã ứng
dụng phần mềm này vào công tác thiết kế, kiểm tra tính năng và giảng dạy
cho sinh viên ngành đóng tàu. Một thí dụ điển hình cho việc ứng dụng phần
mềm Maxsurf trong thiết kếvà kiểm tra tính năng của tàu đó là sản phẩm tàu
cứu nạn tựphục hồi cân bằng ST – 168 do công ty Shiptech có trụsởtại Hà
Click to buy NOW!
PDF-XChange Viewer
www. doc u-t r ack. c o m
Click to buy NOW!
PDF-XChange Viewer
www. doc u-t r ack. c o m
9
Nội chuyên thiết kếcác chủng loại tàu có công năng đặc biệt thực hiện cho
các nhiệm vu của bộquốc phòng. Ngay ởNha Trang, Công Ty Thiết Kế
CNTT Vinashin Nha Trang có trụsởtại số30 Lam Sơn – Phước Hoà – Nha
Trang cũng đã ứng dụng Maxsurf trong việc kiểm tra tính năng tàu kéo công
suất 4500CV và tính năng tàu hàng 20.000T đang đóng tại Cam Ranh.
Gần đây thì Công ty TNHH Thiết kếtàu Hải Minh cũng đã tin tưởng và
nhờem kiểm tra tính năng của tàu 3 thân sắp được đóng tại khu vực Nha
Trang phục vụnhu cầu du lịch. Các kết quảthu được của chương trình được
các chuyên gia của công ty đánh giá và công nhận là hợp lý và khá đáng tin
cậy. Đây thực sựlà một thông tin đáng mừng cho việc ứng dụng các phần
mềm chuyên dụng ngành đóng tàu vào phục vụcông tác thiết kếvà kiểm tra
tính năng cho các loại tàu.
Những lợi thếcủa việc kiểm tra và thiết kếcác loại tàu dựa trên các
phần mềm chuyên dụng đã rõ nhưng một vấn đề đặt ra là việc lạm dụng các
phần mềm này đôi khi lại không tốt cho những người muốn học tập. Mọi
người chỉcó thểsửdụng các phần mềm này một cách có hiệu quảkhi đã nắm
vững các nguyên lý căn bản của các môn học lý thuyết. Việc kiểm tra này dễ
dẫn đến các sai lầm khi có một công đoạn hay một sự điều chỉnh nào đó sai
trên tuy ến hình cũng nhưviệc hiểu sai các giá trịxuất ra của chương trình.
Chúng ta nên có cái nhìn nhận đúng đắn vềcác chương trình thiết kếtàu hiện
có, nó chỉla công cụ đểchúng ta biến ý tưởng của mình thành hiện thực chứ
không phảo là vạn năng có thểlàm thay được cho ta tất cảmọi việc. Việc
kiểm tra các yếu tốthủy tĩnh cũng vậy, dù kiểm tra bằng tay hay bằng công cụ
hỗtrợnày cũng phải dựa trên nguyên lý cơbản của lý thuyết tàu và cách nhìn
nhận, đánh giá khách quan. Việc kiểm tra bằng các phần mềm hỗtrợsẽlàm
giảm thiểu thời gian cho nhà thiết kếso với phương pháp kiểm tra thông
thường bằng tay. Giúp tiết kiệm thời gian và nâng cao hiệu quảkinh tế.
Click to buy NOW!
PDF-XChange Viewer
www. doc u-t r ack. c o m
Click to buy NOW!
PDF-XChange Viewer
www. doc u-t r ack. c o m
10
2. Cơsởlý thuyết của phương pháp kiểm tra các yếu tốthủy tĩnh tàu
thủy:
Hiện nay, công tác kiểm tra thủy tĩnh tàu thuỷ được thực hiện chủyếu
bằng hai phương pháp: Phương pháp kiểm tra bằng tay các yếu tốthuỷtĩnh
tàu thông qua các bảng tính tay và phương pháp kiểm tra các thông sốthuỷ
tĩnh của tàu thông qua các chương trình hỗtrợthiết kế: Autoship, Maxsurf,
Napa, Với phương pháp kiểm tra các yếu tốthuỷtĩnh của tàu bằng tay thì
các sốliệu đầu vào hoàn toàn nhập bằng tay và được lấy từra bằng cách đo
trực tiếp trên tuyến hình tàu trong môi trường Cad việc tính toán này rất mất
thời gian của nhà thiết kế. Với phương pháp tính toán, kiểm tra các yếu tố
thuỷtĩnh tàu bằng các chương trình hỗtrợnhưAutoship, Maxsurf, nhà
thiết kếm chỉmất thời gian ởcông đoạn đưa tuyến hình vào các chương trình
này, sau đó các công việc còn lại được tíên hành rất nhanh dưới sựhỗtrợ đắc
lực của công cụmáy tính có khảnăng tính hàng tỉphép tính trong vòng 1
giây.
Có thểkhẳng định rằng dùng kiểm tra các yếu tốthuỷtĩnh hoặc kiểm
tra tính năng bằng phương pháp nào đi nữa thì cũng dựa lên một lý thuy ết cơ
bản là các công thức tính toán của các nhà khoa học đã được nghiên cứu hàng
trăm năm qua. Hoàn toàn không có gì khác lạ, chỉcó điều là các chương trình
hỗtrợnày hơn công cụtính tay của chúng ta ởchỗlà các công thức đã được
viết dưới dạng các công thức tính toán, và được liên kết với nhau từviệc xác
định các thông sốtuy ến hình đến việc tính toán các thông sốsau này. Ở đây ta
có thểso sánh các công thức đang dùng trong bản tính tay và các công thức
được phần mềm Maxsurf sửdụng cho công tác xác định các yếu tốhình học
của tàu và tính toán các tính năng cơbản của tàu. Dưới đây là các công thức
so sánh của hai phương pháp: