Lập trình tính toán các yếu tố tính nổi bằng phương pháp hình thang

Trong những vấn đề an toàn đi biển của tàu thủy nói chung, đặc biệt là các tàu đánh bắt hải sản, bài toán đảm bảo ổn định luôn chiếm vị trí trung tâm. Chính vì những lý do này nên chúng em chọn chuyên đề “ Lập trình tính toán các yếu tố tính nổi bằng phương pháp hình thang”. Tuy nhiên đây là một vấn đề khoa học khó, không chỉ yêu cầu những kiến thức sâu về chuyên môn mà còn đòi hỏi những kiến thực liên quan khác đặc biệt là khả năng lập trình máy tính cùng với khả năng tư duy, sáng tạo và tính kiên trì, và do thời gian có hạn nên chuyên đề không tránh được những thiếu xót. Chúng em rất mong sự đóng góp ý kiến cũng như nhận xét, phê bình của thầy và các bạn để cho chuyên đề ngày càng hoàn thiện hơn.

Chuyên đề LTTT GVHD: TS TRẦN GIA THÁI LỜI NÓI ĐẦU Cùng với phát triển ngành công nghiệp tàu thủy nay, việc tính tốn thiết kế tàu phức tạp sai số lớn Xuất phát từ yêu cầu :  Đảm bảo tính cho tàu chế độ thiết kế tải trọng bị thay đổi suốt trình chuyến biển ?  Đảm bảo cho tàu chống nghiêng, chống lật tác dụng ngoại lực biển yếu tố khác  Tàu lắc hay nói dung hịa chuyển động lắc tàu để hạn chế hậu chúng gây  Đảm bảo tin cậy an tồn tình khai thác sử dụng Trong vấn đề an tồn biển tàu thủy nói chung, đặc biệt tàu đánh bắt hải sản, toán đảm bảo ổn định ln chiếm vị trí trung tâm Chính lý nên chúng em chọn chun đề “ Lập trình tính tốn yếu tố tính phương pháp hình thang” Tuy nhiên vấn đề khoa học khó, khơng u cầu kiến thức sâu chun mơn mà cịn đòi hỏi kiến thực liên quan khác đặc biệt khả lập trình máy tính với khả tư duy, sáng tạo tính kiên trì, thời gian có hạn nên chun đề khơng tránh thiếu xót Chúng em mong đóng góp ý kiến nhận xét, phê bình thầy bạn chuyên đề ngày hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn tận tình thầy TS TRẦN GIA THÁI góp ý bạn để hoàn thành chuyên đề Nha Trang, ngày 10 tháng 04 năm 2008 NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN HỒ NGỌC CA NGUYỄN VĂN CƯỜNG HÀ ĐỨC KHÁNH CHƯƠNG : ĐẶT VẤN ĐỀ SVTH : Hồ Ngọc Ca – Nguyễn Văn Cường – Hà Đức Khánh trang Chuyên đề LTTT GVHD: TS TRẦN GIA THÁI 1.1 Tổng quan đề tài: Tàu thủy cơng trình hoạt động biển, điều kiện phức tạp.Vì vấn đề phải đảm bảo cho tàu số tính đặc biệt định trước cho tàu biển gọi chung tính hàng hải bao gồm: tính nổi, tính ổn định, tính chống chìm, tính lắc… Một vấn đề quan trọng để đánh giá định tính định lượng trạng thái nổi, ổn định, chống chìm tính khác, việc tính yếu tố tính tàu Đây việc làm thơng dụng có ý nghĩa quan trọng, xem mô đun thiết kế chuẩn quan trọng phần mềm thiết kế tàu thủy, cung cấp liệu để đánh giá định tính định lượng trạng thái nổi, ổn định, chống chìm tính khác Như khẳng định trên, mục đích nghiên cứu tính tốn yếu tố tính nổi, xét nhu cầu bên vấn đề an toàn, bên hiệu sử dụng tàu thủy, phải cho phép không khảo sát định tính định lượng khả tàu chế độ tải trọng gặp thực tế, mà cịn kiểm sốt điều khiển tính tàu có nhu cầu… 1.2 Thực trạng: Sẽ khơng đầy đủ, nhìn nhận hình trạng tính tốn yếu tố tính tàu thủy, không đề cập mức đến thuật tốn ứng dụng, mức độ xác kết đạt được, ngày việc tính tốn yếu tố tính phần lớn thực thủ cơng, theo phương pháp tính tốn gần khác nhau, thông dụng phương pháp hình thang Việc áp dụng tính tốn thuật tốn theo phương pháp hình thang, sở vẽ lý thuyết tàu truyền thống , với số mặt cắt ngang mặt đường nước tính tốn hạn chế không tránh sai số lớn, đồng thời quan trọng sai số không kiểm soát định lượng 1.3 Phương pháp nghiên cứu: Việc tính tốn tính hàng hải nói chung ( hay tính tàu), tính tốn tính nói riêng thường dẫn đến việc tính tích phân xác định có dạng tổng quát: b S= f ( x)dx a đó: SVTH : Hồ Ngọc Ca – Nguyễn Văn Cường – Hà Đức Khánh trang Chuyên đề LTTT GVHD: TS TRẦN GIA THÁI  Hàm y = f(x) dấu tích phân liên quan đến hình dáng bề mặt vỏ tàu  Các cận tích phân a ,b liên quan đến kích thước hình học tàu Do bề mặt vỏ tàu thường biểu diễn dạng đường cong hình dáng nên để tính giá trị tích phân nói cần phải sử dụng phương pháp tích phân gần đúng, điển hình phương pháp hình thang Cách sử dụng :  Chia diện tích S thành diện tích thành phần Si đường thẳng song song cách  Thay đường y = f(x) đường gãy khúc qua đỉnh tung độ nối tiếp y0 , y1,…yn y y = f (x) yn-1 y0 y1 Tính diện tích S: S = S1 + S2 +….+ Sn = L y  y1 y  yn y  y2  L   L n  2  = L y  y1   y n   x O Δll y0  yn    L Công thức tổng quát: L  n  y  yn  S = ydz L   y i    i 1    Trong đó: L  L n : khoảng cách cách tung độ n y i : tổng tung độ i 1 y0  y n : độ hiệu chỉnh tung độ CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT SVTH : Hồ Ngọc Ca – Nguyễn Văn Cường – Hà Đức Khánh yn trang Chuyên đề LTTT GVHD: TS TRẦN GIA THÁI 2.1 Tính yếu tố mặt đường nước: Xét mặt đường nước tàu có chiều dài L, chia cắt n mặt cắt ngang đánh theo số thứ tự0,1,2…,n tính từ đến mũi tàu a diện tính mặt đường nước : L  n  y  yn  S =2 ydz 2L   y i    i 1 L  L n    :khoảng cách cách mặt cắt ngang Yi: nửa tung độ mặt đường nước b Hoành độ trọng tâm diện tích mặt đường nước: L xydx X f  0L m L i m ydx m  y n  y0  n  y  yn  yi       i 1  i y mi  y di   Trong ymi , ydi : nửa tung độ mặt đường nước phía mũi phía di tàu c Hệ số diện tích mặt đường nước: L  S LxB Các hệ số thể hình vẽ B S 2.2 Tính yếu tố mặt cắt ngang: Xét mặt cắt ngang tàu chia cách k mặt đường nước đánh theo số thứ tự 0,1,2…,k tính từ lên đến mớn nước tàu T a Diện tích mặt cắt ngang: T y  yk   k  2 ydz T   y i     k 1 T Zω Trong yi nửa tung độ mặt cắt ngang b Cao độ trọng tâm diện tích mặt cắt ngang: SVTH : Hồ Ngọc Ca – Nguyễn Văn Cường – Hà Đức Khánh trang Chuyên đề LTTT GVHD: TS TRẦN GIA THÁI T k k  yk  yo  i o L k T  yo  yk  y    ydz  i    i 0 o yzdz  iy i  Zω = c Hệ số diện tích mặt cắt ngang:    BxT B hệ số thể hình vẽ ω T 2.3 Tính yếu tố tính nổi: a Tính thể tích chiến nước : T S  Sk   k V Sdz T   S i  o    i o o Hoặc tính theo mặt cát ngang: L   n   n V  dx L   i  o   i o  o b Trọng lượng tàu D: D= γ.V đó:γ:trọng lượng riêng chất lỏng =1.025T/m3 c Hệ số điền đầy thể tích: B L V δ= LxBxT T d.Tính tọa độ tâm nổi:  Tính theo diện tính mặt đường nước: T Sx f dz Xc  0T Sdz k  S i x fi   i 0 S x f  S k x fk S  Sk Si   i 0 k T k k  Sk  S0  i 0 zc  T  k S0  Sk S  Sdz  i  i 0 Szdz  iS i  Si , xfi : diện tích hồnh độ trọng tâm mặt đường nước thứ i  Hoặc tính theo diện tính mặt cắt ngang: SVTH : Hồ Ngọc Ca – Nguyễn Văn Cường – Hà Đức Khánh trang Chuyên đề LTTT L zdx z c  0L n dx L xdx x c  0L dx o  z0  n zn n   n i   i 0   i 0 n GVHD: TS TRẦN GIA THÁI i  i  i o z i  n  n   d  n   n i   i 0 mi   di   ωmi , ωdi : diện tích mặt cắt ngang phía mũi phía ωi , z ωi : diện tích cao độ trọng tâm mặt cắt ngang thứ i ………………………‫…………………………صضطظظطضصص‬ CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thuật tốn viết chương trình: Nhập kích thước tàu:L,B,H,T,∆Tbảng toạ độ tàu Tích phân S,ω sai Hết đường nước Tính V, D,α, β, δ, Zc, Xf sai Hết đường nước SVTH : Hồ Ngọc Ca – Nguyễn Văn Cường – Hà Đức Khánh trang Chuyên đề LTTT GVHD: TS TRẦN GIA THÁI In kết Dựa vào lập trình Visual Basic 6.0 cơng thức tính tàu ta có chương trình tính yếu tố tính sau: Option Explicit ' dien tich mdn ************************* Private Sub CmdS_Click(Index As Integer) Dim m0, m1, m2, m3, m4, m5, m6 As Single Dim i As Integer Dim n0, n1, n2, n3, n4, n5, n6 As Single Dim b0, b1, b2, b3, b4, b5, b6 As Single Dim s0, S1, S2, S3, S4, S5, S6 As Single Dim mang0(11) As Single Dim mang1(11) As Single Dim mang2(11) As Single Dim mang3(11) As Single Dim mang4(11) As Single Dim mang5(11) As Single Dim mang6(11) As Single 'Mang0 mang0(0) = y0 mang0(1) = y00 mang0(2) = y01 mang0(3) = y02 mang0(4) = y03 mang0(5) = y04 mang0(6) = y05 mang0(7) = y06 mang0(8) = y07 mang0(9) = y08 mang0(10) = y09 mang0(11) = y010 ' Mang1 mang1(0) = y1 mang1(1) = y10 mang1(2) = y11 SVTH : Hồ Ngọc Ca – Nguyễn Văn Cường – Hà Đức Khánh trang Chuyên đề LTTT GVHD: TS TRẦN GIA THÁI mang1(3) = y12 mang1(4) = y13 mang1(5) = y14 mang1(6) = y15 mang1(7) = y16 mang1(8) = y17 mang1(9) = y18 mang1(10) = y19 mang1(11) = y110 'mang2 mang2(0) = y2 mang2(1) = y20 mang2(2) = y21 mang2(3) = y22 mang2(4) = y23 mang2(5) = y24 mang2(6) = y25 mang2(7) = y26 mang2(8) = y27 mang2(9) = y28 mang2(10) = y29 mang2(11) = y210 'mang3 mang3(0) = y3 mang3(1) = y30 mang3(2) = y31 mang3(3) = y32 mang3(4) = y33 mang3(5) = y34 mang3(6) = y35 mang3(7) = y36 mang3(8) = y37 mang3(9) = y38 mang3(10) = y39 mang3(11) = y310 'mang mang4(0) = y4 mang4(1) = y40 mang4(2) = y41 mang4(3) = y42 SVTH : Hồ Ngọc Ca – Nguyễn Văn Cường – Hà Đức Khánh trang Chuyên đề LTTT GVHD: TS TRẦN GIA THÁI mang4(4) = y43 mang4(5) = y44 mang4(6) = y45 mang4(7) = y46 mang4(8) = y47 mang4(9) = y48 mang4(10) = y49 mang4(11) = y410 'mang5 mang5(0) = y5 mang5(1) = y50 mang5(2) = y51 mang5(3) = y52 mang5(4) = y53 mang5(5) = y54 mang5(6) = y55 mang5(7) = y56 mang5(8) = y57 mang5(9) = y58 mang5(10) = y59 mang5(11) = y510 'mang6 mang6(0) = y6 mang6(1) = y60 mang6(2) = y61 mang6(3) = y62 mang6(4) = y63 mang6(5) = y64 mang6(6) = y65 mang6(7) = y66 mang6(8) = y67 mang6(9) = y68 mang6(10) = y69 mang6(11) = y610 '*************************************** For i = To 11 If mang0(i) > Then 's0 m0 = m0 + mang0(i) SVTH : Hồ Ngọc Ca – Nguyễn Văn Cường – Hà Đức Khánh trang Chuyên đề LTTT GVHD: TS TRẦN GIA THÁI n0 = mang0(3) + mang0(10) b0 = n0 / s0 = (m0 - b0) * Val(L(5)) End If 's1 If mang1(i) > Then m1 = m1 + mang1(i) n1 = mang1(2) + mang1(10) b1 = n1 / S1 = (m1 - b1) * Val(L(5)) End If 's2 If mang2(i) > Then m2 = m2 + mang2(i) n2 = mang2(2) + mang2(10) b2 = n2 / S2 = (m2 - b2) * Val(L(5)) End If 's3 If mang3(i) > Then m3 = m3 + mang3(i) n3 = mang3(2) + mang3(10) b3 = n3 / S3 = (m3 - b3) * Val(L(5)) End If 's4 If mang4(i) > Then m4 = m4 + mang4(i) n4 = mang4(0) + mang4(11) b4 = n4 / S4 = (m4 - b4) * Val(L(5)) End If 's5 If mang5(i) > Then m5 = m5 + mang5(i) n5 = mang5(0) + mang5(11) b5 = n5 / S5 = (m5 - b5) * Val(L(5)) End If 's6 SVTH : Hồ Ngọc Ca – Nguyễn Văn Cường – Hà Đức Khánh trang 10