ỨNG DỤNG PHẦN mềm MAXSURE KIỂM TRA các yếu tố THỦY TĨNH tàu 13 500 DWT

Việc kiểm tra các yếu tố thuỷ tĩnh cũng chỉ nhằm mục đích là đánh giá xem các thông số của tuyến hình tàu đang thiết kế có nằm trong vùng giới hạn của chủng loại tàu đó hay không.. Đây l

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KỸ THUẬT TÀU THỦY

LƯƠNG NGỌC NHẬT LÂM

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MAXSURE KIỂM TRA CÁC YẾU TỐ THỦY TĨNH

TÀU 13.500 DWT

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT TÀU THỦY

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN:

Th.S HUỲNH VĂN VŨ

NHA TRANG - 2008

MỞ ĐẦU

1 Sự cần thiết phải tiến hành kiểm tra thủy tĩnh tàu thủy:

Tàu thuỷ là một công cụ hoạt động thực tiễn, có thể nổi 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 chỉ thể nắm biết trước được trạng thái hoạt động của tàu trong điều kiện khác nhau khi chế tạo và thử mô hình hoặc tàu thật theo điều kiện đó hoặc cần thiết phải tiến hành mô phỏng trạng thái đó trong điều kiện tương tự thực tế bằng 1 chương trình hỗ trợ, sử dụng lý thuyết của các nhà khoa học đã nghiên cứu Từ đó rút ra được phương pháp bố trí hàng hoá

và trang thiết bị cho phù hợp nhằm giảm thiểu thiệt hại về người cũng như tài sản trong quá trình hoạt động của tàu trên biển

Lý thuyết về việc xác định tuyến hình tàu được các nhà khoa học nghiên cứu và thử nghiệm với nhiều loại mô hình tàu, đồng thời đã đưa ra được những khuyến cáo về các thông số tuyến 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 sự thống 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 tố thuỷ tĩnh cũng chỉ nhằm mục đích là đánh giá xem các thông số của tuyến hình tàu đang thiết kế có nằm trong vùng giới hạn của chủng loại tàu đó hay không

Nếu phù hợp sẽ tiến hành các công việc tíêp theo của quá trình thiết kế và ngược lại, nếu không phù hợp thì theo khuyến cáo là nên thay đổi tuyến hình cho phù hợp với các thông số yêu cầu cho chủng loại tàu đó nếu nhà thiết kế không chứng minh được rằng thiết kế của họ là tốt và tối ưu về một mặt nào

đó, được đăng kiểm và chủ tàu chấp nhận Đây là công việc kiểm tra hết sức cần thiết trong quá trình thiết kế, qua các thông số thu được này nhà thiết kế

sẽ có các dữ liệu đầu vào cho quá trình dự đóan ổn định, sức cản,… của tàu trong các công đọan tính toán tiếp theo cuả quá trình thiết kế sơ bộ tàu thuỷ

Trong dân gian vẫn còn nhiều trường hợp ngư dân đóng các loại tàu mà không cần có việc thiết kế tuyến hình cũng như kiểm 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 họ sau một thời gian sử dụng Có rất nhiều con tàu là nạn nhân của việc thiết kế và 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 thể hạn chế được tình trạng này bằng cách thiết kế các 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 về vùng giới hạn để lựa 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 tố thủy tĩnh là công đoạn khẳng định lại loại tàu mình đang thiết kế có nằm trong vùng khuyến cáo của các nhà khoa học Điều này giúp cho sản phẩm tàu thiết kế đạt được các yếu tố mong muốn

2 Giới hạn nội dung và phương pháp nghiên cứu:

Đã từ lâu có rất nhiều nhà khoa học tiến hành các nghiên cứu về việc xác định các yếu tố thuỷ tĩnh của tàu cũng như các yếu tố khác có liên quan trong quá trình thiết kế tàu Tuy nhiên do hầu hết các công việc kiểm tra đều thực hiện thủ công nên gặp nhiều khó khăn và rất tốn thời gian vô ích cho công việc này Ngày nay, với sự hợp tác giữa các chuyên gia về tàu và các

chuyên gia máy tính chúng ta đã tạo ra được các chương trình hỗ trợ công tác thiết kế và kiểm tra tính năng của tàu rất hiệu quả, rút ngắn được rất nhiều thời gian Hơn nữa với công cụ máy tính hiện nay được thiết kế có khả năng tính toán vượt trội so với con người, thực sự là một công cụ hết sức đắc lực cho chúng ta trong nhiều lĩnh vực không chỉ trong đóng tàu Con người có khả năng tư duy rất tốt hơn hẳn máy tính tuy nhiên khả năng tính toán thì hoàn toàn ngược lại Việc tính toán các yếu tố bằng tay ẩn chứa nhiều sai số là điều hiển nhiên do khả năng tính toán và quản lý số liệu 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 để có sự mô phỏng gần đúng nhất so với tình trạng tương

tự của tàu trong điều kiện thực tế là điều rất cần thiết

Tuy nhiên với nhiên với thời gian và kiến thức còn hạn chế, nội dung

đề tài chỉ giới hạn những nội dung cụ thể như sau:

Xác định cơ sở lý thuyết cho quá trình kiểm tra thuỷ tĩnh tàu

Tổng quan về Maxsurf và khả năng ứng dụng của Maxsurf trong công tác thiết kế tàu

Tiến hành đưa tuyến hình tàu 13.500 DWT vào chương trình hỗ trợ kiểm tra các yếu tố thuỷ tĩnh tàu thuỷ

Xác định các yếu tố thuỷ tĩnh tàu 13.500 DWT bằng bảng tính tay

Kiểm tra lại các yếu tố thuỷ tĩnh tàu 13.500 DWT bằng chương trình hỗ trợ kiểm tra các yếu tố thuỷ tĩnh tàu Maxsurf

Đánh giá kết quả của hai phương pháp kiểm tra trên

CHƯƠNG I:

TỔNG QUAN

1 Tổng quan về ngành đóng tàu Việt Nam:

Theo Trung tâm Thông tin thương mại - Bộ Thương 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 tư tập trung của nhà nước thông qua nhiều dự án và khoản vay để đầu tư phát triển quy mô lớn

Theo Bộ thương mại, năm 2005, kim ngạch xuất khẩu ngành đóng tàu khoảng

200 triệu USD/năm Với sự đầu tư và hỗ trợ của Nhà nước, Bộ Thương mại

dự kiến đến năm 2010 ngành đóng tàu Việt Nam có thể xuất khẩu được giá trị đạt 1,7 tỷ USD

Tuy nhiên, với điểm xuất phát thấp khi bước vào thị trường đã khiến

ngành công nghiệp đóng tàu Việt Nam dù đã phát triển vượt bậc vẫn chủ yếu

là “người làm thuê” Những con tàu đã và đang được đóng khá lớn nhưng phần trong nước chỉ chiếm khoảng 30%, bao gồm cả nhân công và một số nguyên phụ liệu Các thành phần khác như chuyên gia giám sát, các tư vấn viên và đặc biệt là hầu hết các nguyên vật liệu chính, máy móc đều phải nhập khẩu từ nước ngoài Công nghiệp phụ trợ cho ngành đóng tàu trong nước hiện vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu ngày càng lớn này Hơn nữa trình độ quản lý,

tổ chức công tác trong sửa chữa và đóng mới còn thấp làm cho hiệu quả kinh

tế thu 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 ở cả 3 miền; đầu tư, ứng dụng các máy móc thiết bị hiện đại, công nghệ cao nhằm rút ngắn thời gian thi công và nâng

cao chất lượng tàu Đồng thời, Vinashin cũng dành sự quan tâm đáng kể đối

với ngành công nghiệp phụ trợ Hiện tập đoàn có tới 18 khu công nghiệp và

nhà máy Diesel động cơ thủy lực, nhà máy cán thép nóng và thép hình Theo

Vinashin, những khu công nghiệp này, nhằm mục tiêu đạt tỷ lệ nội hóa 60%

vào năm 2010 và 75% vào năm 2015 Đội ngũ quản lý trong các công ty thành viên cũng được đưa đi đào tạo, nâng cao trình độ và kiến thức quản lý doanh nghiệp Điều này nhằm giúp cho các công ty thành viên nâng cao được hiệu quả kinh tế cho công ty của mình Song song với việc đầu tư về con người, các thiết bị máy móc cũng được Vinashin chú ý đầu tư cho các công ty con của mình trong cả nước Giúp các công ty này nâng cao năng lực đóng sửa của mình và có điều kiện để nâng cao hiệu quả kinh tế, đạt lợi nhuận tối

đa trong sản xuất và kinh doanh

Việc đầu tư nhiều và dàn trải như vậy 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 tế vừa rồi của nền kinh tế thế giới bắt nguồn từ nền kinh tế Mỹ, 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 chế việc đầu tư dàn trải khắp trên cả nước như trước đây, tập trung vào các nhà máy có năng lực thực sự Tập trung đầu tư vào 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 quả của việc đầu tư dàn trải là bài học đắt giá cho Vinashin cũng như ngành đóng tàu Việt Nam nói chung

Với những thay đổi mang tính chiến lược như thế Vinashin đang dần vượt ra ngoài cuộc khủng hoảng chung của nền kinh tế thế giới, dần dần phát triển bắt kịp với trình độ đóng tàu của các nước trên thế giới Giúp giải quyết 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

2.Công tác kiểm tra các yếu tố thuỷ tĩnh tàu thuỷ ở Việt Nam:

Công việc kiểm tra các yếu tố thuỷ tĩnh của tàu hiện nay ở Việt Nam là một công việc hết sức đơn giản và hầu như là 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 hỗ trợ công tác thiết kế tàu còn hạn chế nên vẫn mất rất nhiều thời gian cho công việc này Nhà thiết kế phải nhập các thông số đầu vào cho quá trình tính toán từ bản vẽ Cad 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 chuyến ngành đóng tàu như: Maxsurf, Autoship, Napa,…vào công tác thiết kế tàu thì mọi chuyện lại hoàn toàn khác, thời gian làm công việc này được rút xuống còn từ 10 đến 30 phút Sau khi dựng được tuyến hình trên các phần mềm chuyên dụng này, ta chỉ cần dựng các đường sườn, cắt dọc, cắt ngang và đường nước thiết kế là có thể xác định được các thông số về thuỷ tĩnh, sức cản, ổn định,…

Với Maxsurf mọi việc càng trở nên đơn giản hơn, nhà thiết kế có thể sử 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 vụ cho công tác thiết kế Thông thường nếu muôn thiết kế tuyến hình mới người ta thường

sử dụng Autoship, thiết kế lại tuyến hình theo mẫu thì hầu hết người ta dùng Solidworks, Unigraphics,…Kiểm tra tính năng thì được đưa vào Maxsurf hoặc Napa để kiểm tra Đặc biệt với Maxsurf công tác kiểm tra các yếu tố thuỷ tĩnh của tàu khá đơn giản nếu đã có tuyến hình sẵn Các kết quả thu được của chương trình là đáng tin cậy Hiện tại có rất nhiều công ty thiết kế trong

cả nước áp dụng phương pháp này vào thiết kế cho các loại tàu phục vụ cho nhu cầu phát triển kinh tế của đất nước Hiện tại riêng ở khu 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

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 vụ cho nhu cầu trong nước Công ty TNHH thiết kế tàu Hải Minh cũng đã tin tưởng và nhờ

em dùng Maxsurf này để kiểm tra tính năng cho tàu du lịch 3 thân sẽ được đóng trong thời gian sắp tới Kết quả thu được của công tác kiểm tra tính năng này đã được công nhận là hợp lý và khá tin cậy

CHƯƠNG II:

CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.Tổng quan về Maxsurf:

Maxsurf là bộ phần mềm thiết kế tàu nổi tiếng do hãng Formation Design Systems Pty Ltd sản xuất từ năm 1984 đến nay đã có version 14 Bộ

phần mềm này gồm có 8 modun riêng rẽ: Maxsurf pro dùng để thiết kế tuyến hình, Hullspeed dùng để kiểm tra sức cản, Hydromax để kiểm tra thuỷ tĩnh, các yếu tố ổn định, Prefit dùng để thiết kế sơ bộ tuyến hình trước khi theo bảng tọa độ trước khi đưa vào Maxsurf pro, Span dùng để thiết kế thuyền buồm cỡ nhỏ, Workshop để thiết kế kết cấu, khai triển tôn, modun

Hydrolink để xuất file *.msd của Maxsurf sang các định dạng khác, modun Seakeeper là môdun tổng hợp kết quả của 2 modun Hullspeed và Hydromax

để mô phỏng trạng thái tàu trên biển

Maxsurf được ứng dụng rất rộng rãi trong ngành đóng tàu trong và ngoài nước Khả năng thiết kế mới tuyến hình và kiểm tra tính năng của tàu được đánh giá rất cao, đặc biệt là khả năng kiểm tra tính năng của tàu thiết kế

Tuy nhiên phần mềm này cũng còn có nhiều hạng chế trong khả năng thiết kế công nghệ của tàu Với modun thiết kế công nghệ của Maxsurf chúng ta mới chỉ làm được sơ bộ các việc như: Khai triển tấm, khai triển kết cấu,… không

có khẳ năng xuất ra file CNC cho nhà máy sản xuất Công việc này phải được thực hiện trên các phần mềm hỗ trợ khác: Shipconstructor, Nupas,…

Hiện tại đã có nhiều nhà máy, trường học ở Việt 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 kế và kiểm tra tính năng của tàu đó là sản phẩm tàu cứu nạn tự phục hồi cân bằng ST – 168 do công ty Shiptech có trụ sở tại Hà

Nội chuyên thiết kế các chủng loại tàu có công năng đặc biệt thực hiện cho các nhiệm vu của bộ quốc phòng Ngay ở Nha Trang, Công Ty Thiết Kế CNTT Vinashin Nha Trang có trụ sở tại số 30 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 kế tàu Hải Minh cũng đã tin tưởng và nhờ em kiểm tra tính năng của tàu 3 thân sắp được đóng tại khu vực Nha Trang phục vụ nhu cầu du lịch Các kết quả thu 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 sự là một thông tin đáng mừng cho việc ứng dụng các phần mềm chuyên dụng ngành đóng tàu vào phục vụ công tác thiết kế và kiểm tra tính năng cho các loại tàu

Những lợi thế của việc kiểm tra và thiết kế các 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 chỉ có thể sử dụng các phần mềm này một cách có hiệu quả khi 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 tuyến hình cũng như việc hiểu sai các giá trị xuất ra của chương trình

Chúng ta nên có cái nhìn nhận đúng đắn về các chương trình thiết kế tàu hiện

có, nó chỉ la công cụ để chúng ta biến ý tưởng của mình thành hiện thực chứ không phảo là vạn năng có thể làm thay được cho ta tất cả mọi việc Việc kiểm tra các yếu tố thủy tĩnh cũng vậy, dù kiểm tra bằng tay hay bằng công cụ

hỗ trợ này cũng phải dựa trên nguyên lý cơ bản của lý thuyết tàu và cách nhìn nhận, đánh giá khách quan Việc kiểm tra bằng các phần mềm hỗ trợ sẽ làm giảm thiểu thời gian cho nhà thiết kế so với phương pháp kiểm tra thông thường bằng tay Giúp tiết kiệm thời gian và nâng cao hiệu quả kinh tế

2 Cơ sở lý thuyết của phương pháp kiểm tra các yếu tố thủy tĩnh tàu thủy:

Hiện nay, công tác kiểm tra thủy tĩnh tàu thuỷ được thực hiện chủ yếu bằng hai phương pháp: Phương pháp kiểm tra bằng tay các yếu tố thuỷ tĩnh tàu thông qua các bảng tính tay và phương pháp kiểm tra các thông số thuỷ tĩnh của tàu thông qua các chương trình hỗ trợ thiết kế: Autoship, Maxsurf, Napa,…Với phương pháp kiểm tra các yếu tố thuỷ tĩnh của tàu bằng tay thì các số liệu đầu vào hoàn toàn nhập bằng tay và được lấy từ ra 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 thuỷ tĩnh tàu bằng các chương trình hỗ trợ như Autoship, Maxsurf,… nhà thiết kếm chỉ mất thời gian ở công đoạn đưa tuyến hình vào các chương trình này, sau đó các công việc còn lại được tíên hành rất nhanh dưới sự hỗ trợ đắc lực của công cụ máy tính có khả năng tính hàng tỉ phép tính trong vòng 1 giây

Có thể khẳng định rằng dùng kiểm tra các yếu tố thuỷ tĩnh hoặc kiểm tra tính năng bằng phương pháp nào đi nữa thì cũng dựa lên một lý thuyết 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, chỉ có điều là các chương trình

hỗ trợ này hơn công cụ tính tay của chúng ta ở chỗ là các công thức đã được viết dưới dạng các công thức tính toán, và được liên kết với nhau từ việc xác định các thông số tuyến hình đến việc tính toán các thông số sau này Ở đây ta

có thể so sánh các công thức đang dùng trong bản tính tay và các công thức được phần mềm Maxsurf sử dụng cho công tác xác định các yếu tố hình học của tàu và tính toán các tính năng cơ bản của tàu Dưới đây là các công thức

so sánh của hai phương pháp:

2.1 Các công thức xác định các thông số thuỷ tĩnh tàu bằng bản tính tay:

• Công thức xác định diện tích mặt đường nước:

∫ +

−

=

∫ +

−

2

2 2

2 2

L

L ydx

L

L dS S

• Công thức xác định hoành độ trọng tâm diện tích mặt đường nước:

∫+

−

∫+

−

=

=

22

22

oy S M f

X

Trong đó: MSoy là mômen tĩnh của diện tích S đối với trục Oy

∫ +

−

=

∫ +

−

2

2 2

2 2

L L dx

L

dM Soy

• Công thức xác định diện tích mặt cắt ngang của tàu:

`

Trong đó: T: mớn nước tàu

y: nửa chiều rộng thân tàu trên từng đường nước

• Công thức xác định cao độ trọng tâm của diện tích mặt cắt ngang:

M Z

0

0

ω

ωω

M

0

2 0

T d

0 .

.

2 0

ω

• Công thức thể tích chiếm nước ứng với mặt đường nước:

• Thể tích chiếm nước của tàu được xác đinh thông qua một trong

2 công thức:

∫+

−

=

∫+

22

0

.0

L L dz

L L

dV V

T

dz S

T dV V

ω

Các công thức trên giúp chúng ta xác định thể tích chiếm nước thân tàu theo hai cách: lấy tích phân theo phương dọc tàu và tích phân theo phương thẳng đứng

• Công thức xác định lượng chiếm nước ứng với mặt đường nước:

Trong đó: V: Thể tích chiếm nước của tàu trên từng đường nước

x V

D i = i

• Công thức xác định mômen tính cản diện tích mặt đường nước đối với giữa tàu:

• Công thức xác định hoành khoảng cách từ tâm nổi đến mặt cắt ngang giữa tàu tính theo công thức:

2 2 2

2 2

y y y

y y

y y

y y

y y

L

m

m di y mi y i L L

L xydx

L

L dM S oy oy

S M

− +

− +

− +

− +

− +

−

=

∫ +

10000

0

2

10000

10000 0

0 10000

10000

0

0

0 .

0 .

S S S

S

f x S

f x S f

x S

f x S Tm

dz S

Tm dz f x S Xc

+

− +

+

− +

T B L

V

C b

.

=

BT

C m = ω

B L

S

C w

.

=

2.2 Các công thức xác định các yếu tố hình dáng thân tàu bằng Maxsurf:

$ CALCULATE FINAL VALUES HYDROSTATICS

$****************************

Length immersed _Chiều dài lớn nhất :

m = L Max cross section _Chiều rộng lớn nhất mặt cắt ngang

sq m = maxa Hull draught_Mớn nước tàu :

m = maxd Beam waterline_Chiều rộng đường nước:

m = maxb Displacement _Lượng chiếm nước ứng với mặt đường nước:

kg = v2 * 1025 LCB aft of st0_Chiều dài phía sau sườn 0:

m = (Lb/v1)*Spacing LCB as percentage = 10* (Lb/v1)

VCB below dwl_Cao độ tâm nổi

m = Vb/v1

Waterplane area _Diện tích mặt đường nứơc:

sq m = b1*Spacing/3 LCF aft of st0

m = (Lf/b1)*Spacing LCF as percentage = 10*(Lf/b1)

Lateral plane area:

sq m = Lp*Spacing/3 Centre Lateral area aft st0:

m = (Lm/Lp)*Spacing

Wetted surface area_Công thức tính diện tích mặt ướt:

sq m = ws* Spacing/3 Total surface area_Công thức tính diện tích tổng cộng bề mặt tàu:

sq m = Ts* Spacing/3 Sinkage:

kg per cm = (b1*Spacing/3)*10.25

Prismatic coefficient_Hệ số đầy lăng trụ đứng = v2/ (MaXa*L) Block coefficient_Hệ số đầy lăng trụ dọc = v2/(L*maxb*maxd) Water plane coefficient_Hệ số diện tích mặt đường nước ứng với từng đường nước cụ thể = b1/(30*maxb)

Midship area coefficient_Hệ số béo = maxa/(maxb*maxd) Lateral plane coefficient = Lp/(30*maxd)

Trong đó:

$ CALCULATE INTERMEDIATE RESULTS HYDROSTATICS

$***********************************

v1=((sa0+sa10)*0.5)+((sa1+sa9)*1.5)+((sa0.5+sa3+sa5+sa7+sa9.5)*2)+((sa2+sa4+sa6+sa8)*4)

v2=(v1*Spacing)/3 Lb=sa0.5+(sa1*1.5)+(sa2*8)+(sa3*6)+(sa4*16)+(sa5*10)+(sa6*24)+(sa7*14)+(sa8*32)+(sa9*13.5)+(sa9.5*19)+(sa10*5)

b1=((wlb0+wlb10)*0.5)+((wlb1+wlb9)*1.5)+((wlb0.5+wlb3+wlb5+wlb7+wlb9.5)*2)+((wlb2+wlb4+wlb6+wlb8)*4)

Vb=(((sa0*cav0)+(sa10*cav10))*0.5)+(((sa1*cav1)+(sa9*cav9))*1.5)+(((sa0

5*cav0.5)+(sa3*cav3)+(sa5*cav5)+(sa7*cav7)+(sa9.5*cav9.5))*2)+(((sa2*cav2)+(sa4*cav4)+(sa6*cav6)+(sa8*cav8))*4)

ws=((igir0+igir10)*0.5)+((igir1+igir9)*1.5)+((igir0.5+igir3+igir5+igir7+igir9.5)*2)+((igir2+igir4+igir6+igir8)*4)

ts=((tgir0+tgir10)*0.5)+((tgir1+tgir9)*1.5)+((tgir0.5+tgir3+tgir5+tgir7+tgir9

5)*2)+((tgir2+tgir4+tgir6+tgir8)*4) Lm=dr0.5+(dr1*1.5)+(dr2*8)+(dr3*6)+(dr4*16)+(dr5*10)+(dr6*24)+(dr7*14)+(dr8*32)+(dr9*13.5)+(dr9.5*19)+(dr10*5)

Lp=((dr0+dr10)*0.5)+((dr1+dr9)*1.5)+((dr0.5+dr3+dr5+dr7+dr9.5)*2)+((dr2+dr4+dr6+dr8)*4)

Lf=wlb0.5+(wlb1*1.5)+(wlb2*8)+(wlb3*6)+(wlb4*16)+(wlb5*10)+(wlb6*24)+(wlb7*14)+(wlb8*32)+(wlb9*13.5)+(wlb9.5*19)+(wlb10*5)

L =spacing*10

CHƯƠNG III:

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MAXSURF KIỂM TRA

CÁC YẾU TỐ THỦY TĨNH TÀU 13.500DWT

1 Đưa tuyến hình mẫu tàu 13.500T vào chương trình hỗ trợ kiểm tra các yếu tố thủy tĩnh tàu thủy :

Có nhiều phương pháp để đưa tuyến hình mẫu vào chương trình hỗ trợ kiểm tra các yếu tố thủy tĩnh của tàu như phương pháp đưa tuyến hình mẫu từ vào Maxsurf để hỗ trợ công tác kiểm tra tính năng tàu:

Nhập từ định dạng chuẩn IGES Surfaces… Đây là định dạng chuẩn mà nhiều chương trình thống nhất sử dụng, là hình thức nhập tuyến hình vào Maxsurf phổ biến hiện nay để tiến hành kiểm tra tính năng tàu Lúc này tuyến hình tàu được thiết kế trên các chương trình hỗ trợ khác như: Autoship, Napa,

Hình 1: Các định dạng file mà Maxsurf hỗ trợ cho việc nhập tuyến

hình vào

Rhino,Unigraphics hay Solidworks,… , sau đó xuất qua định dạng này để nhập vào Maxsurf Lúc này tuyến hình có độ chính xác tương đối cao, do đó công tác tính toán của Maxsurf trở nên đáng tin cậy hơn với tàu cần kiểm tra tính năng

Với chức năng nhập tuyến hình từ file Cad ở định dạng DXF Markers…:

Lúc này chúng ta phải dựng lại trực tiếp tuyến hình tàu trong Maxsurf với tuyến hình mẫu là file cad nhập vào này Đây là phương pháp gần đúng, tuyến hình mới thu được không trùng hoàn toàn với tuyến hình mẫu có trong Cad Độ chính xác của hai tuyến hình này phụ thuộc rất nhiều vào sự tỉ mỉ của nhà thiết kế Tuy nhiên theo khuyến cáo nếu độ sai lệch tối đa của hai tuyến hình không quá 2% thì có thể chấp nhận được và có thể đưa tuyến hình mới này vào thực hiện công tác kiểm tra tính năng của tàu

Cách làm này hoàn toàn tương tự với cách nhập tuyến hình ở các định dạng còn lại như nhập tuyến hình từ file ảnh Image Background hay DXF Background,…

Chúng ta cũng có thể dựng trực tiếp tuyến hình trong Maxsurf sau đó kiểm tra lại sai lệch kích thước của tàu trên các hình chiếu nếu đảm bảo độ sai lệch bằng cách xuất lại qua file Cad, sau đó dùng các lệnh đo lại tuyến hình

Nếu sai lệch giữa 2 tuyến hình không quá 2% so với tuyến hình mẫu thì có thể chấp nhận được và lúc này có thể bắt đầu sử dụng được tuyến hình này cho công tác kiểm tra các yếu tố thủy tĩnh của tàu và các công tác tiếp theo của quá trình thiết kế

2 Xác định các yếu tố thuỷ tĩnh tàu 13.500 DWT bằng bảng tính tay :

Với bảng tính tay này em dùng phương pháp tích phân gần đúng định diện là phương pháp hình thang và phương pháp xác định trực tiếp để tính toán các yếu tố tính nổi tàu được kiểm tra

2.1 Khái quát về phương pháp hình thang:

Chia diện tích S thành Si phần bằng các đường thẳng song song, cách đều Thay đường y = f(x) bằng các đường gãy khúc đi qua đỉnh các tung độ song kế tiếp nhau y0, y1,…, yn

Tiến hành tích phân theo diện tích S ta được kết quả:

∆

=

+

∆++

+

∆+

+

∆

=

+++

=

−

2

2

22

2 1 0

1 2

1 1

2 1

n o

n n o

n

y y y

y y L

y y L y

y L y y L

S S

S S

0

n n

i i

L

y y y L ydx S

2.2 Ứng dụng phương pháp hình thang để xác định các yếu tố tính nổi:

2.2.1 Xác định diện tích mặt đường nước:

Công thức xác định diện tích mặt đường nước:

i i

y - tổng các tung độ kế tiếp nhau

L

y L y

y y y

y y L ydx

2

.2

10 2

1 0

2 /

2 /

y y L S

y y L S

y y L S

y y L S

y y L S

y y L S

y y L S

y y L S

y y L S

y y L S

8000 1178,46 3,43 0,00 2363,79

y y L S

y y L S

Trong đó: S’(m2): Phần diện tích xác định cho ½ tàu

∆Sđ (m2): Phần hiệu chỉnh diện tích phía đuôi tàu, tính cho ½ tàu

S

∆ m(m2): Phần hiệu chỉnh diện tích phía mũi tàu, tính cho ½ tàu

S(m2): Diện tích tổng cộng tính theo công thức hình thang

2.2.2 Xác định thể tích chiếm nước ứng và lượng chiếm nước ứng với mặt đường nước:

Công thức xác định thể tích chiếm nước ứng với mặt đường nước:

Trong đó: ∆T =1(m) là khoảng cách giữa các đường nước

i : mặt đường đường nước đang xét

k : số lượng mặt đường nước

Si : Diện tích mặt đường nước thứ i Công thức xác định lượng chiếm nước ứng với mặt đường nước:

Trong đó: Vi : Thể tích chiếm nước tại đường nước thứ i

0

0 0

k i

k

T

S S Si T

Sdx V

i

025,1

x V

D i = i

BẢNG TÍNH THỂ TÍCH CHIẾM NƯỚC ỨNG VỚI MĐN

0

0 0

k i

k

T

S S Si T

Sdx V

0

0 0

k i

k

T

S S Si T

Sdx V

0

0 0

k i

k

T

S S Si T

Sdx V

0

0 0

k i

k

T

S S Si T

Sdx V

0

0 0

k i

k

T

S S Si T

Sdx V

0

0 0

k i

k

T

S S Si T

Sdx V

0

0 0

k i

k

T

S S Si T

Sdx V

0

0 0

k i

k

T

S S Si T

Sdx V

0

0 0

k i

k

T

S S Si T

Sdx V

0

0 0

k i

k

T

S S Si T

Sdx V

0

0 0

k i

k

T

S S Si T

Sdx V

0

0 0

k i

k

T

S S Si T

Sdx V

i

21961,74 23073,55

B ẢNG T ÍNH DIỆN TÍCH MẶT CẮT NGANG CỦA TÀU ( ω )

MĐN

Main Deck Vách

2.2.4 Xác định các hệ số hình dáng hình học của vỏ tàu:

2.2.4.a Xác định số dịên tích mặt đường nước:

Công thức xác định

i i

i i wi

B L

S

C = α =

Trong đó: Si : Diện tích mặt đường nước ứng với đường nước

Li : Chiều dài mặt đường nước ứng với từng đường nước

Bi : Chiều rộng mặt đường nước tại từng mớn nước

2.2.4.b Xác định hệ số diện tích mặt cắt ngang:

Công thức xác định:

BT

C m = β = ω

Trong đó: ω : Diện tích mặt cắt ngang sườn giữa

B: Chiều rộng tàu tại sườn giữa T: Mớn nước tàu tại sườn giữa 2.2.4.c Hệ số đầy thể tích được xác định theo công thức : Công thức xác định:

i i i

i i

b L T B

V

C = δ =

Trong đó : Vi : Thể tích chiếm nước tại vị trí đường nước thứ i

Li: Chiều dài thân tàu tại đường nước đang xét

Bi: Chiều rộng tàu tại đường nước thứ i Với các công thức trên và các số liệu đã được tính toán trong Excel, ta

có bảng giá trị các hệ số hình dáng hình học của vỏ tàu như sau:

2.2.5 Xác định mômen quán tính diện tích mặt đường nước đối với trục giữa tàu:

mi L

L

L

L oy S oy

M

0

0 2

22

Trong đó: ymi, ydi lần lượt là nửa tung độ của mặt đường nước phía mũi và phía đuôi tàu

Và m= n/2

BẢNG TÍNH MOMEN CỦA DIỆN TÍCH MẶT ĐƯỜNG NƯỚC

BẢNG TÍNH MÔMEN TÍNH CẢN DIỆN TÍCH MẶT ĐƯỜNG NƯỚC ĐỐI VỚI GIỮA TÀU

2.2.6 Xác định mômen tĩnh diện tích mặt cắt ngang phần chìm dưới nước:

Với ứng dụng Excel vào việc tính toán theo công thức hình thang trên

ta được bảng giá trị Mômen tĩnh diện tích mặt cắt ngang phần chiềm dưới nước so với đường cơ bản của tàu như sau:

TỌA ĐỘ NỬA CHIỀU RỘNG TÀU

2.2.7 Xác định cao độ trọng tâm diện tích mặt cắt ngang:

k i

k i

T

i

T

i i

oy

y y y

y y

k iy T ydz

yzdz M

z

0

0 0

Trong đó: My: Là mômen tĩnh diện tích mặt cắt ngang phần dưới nước đối với đường chuẩn đáy Được tính theo công thức:

Ta có bảng giá trị Zω như sau:

Sườn Diện tích MCN ω(m2) Mômen tĩnh Mωoy(m3) Z ω (m)

2.2.8 Xác định hoành độ tâm nổi diện tích mặt đường nước:

Si: Diện tích mặt đường nước thứ i

Ta có bảng giá trị Xf như sau:

BẢNG GIÁ TRỊ HOÀNH ĐỘ TÂM NỔI DIỆN TÍCH MẶT ĐƯỜNG NƯỚC

Đường nước Giá trị MSoy (m3) Si(m2) Xf(m)

2.2.9 Xác định hoành độ tâm nổi:

k

i

f n f f

i T

T f y

c

S S S

x S x S x S Sdz

dz Sx V

M X

0

0 0

7 0

0

0

0 0

2

5 0 5 1

0

5 5 0 0 5 5 0

1 0 0

S S S S

S

x S x S x

S x

S x S X

f f

f f

f

−+++

+

−+

++

=

BẢNG XÁC ĐỊNH HOÀNH ĐỘ TÂM NỔI

Đường nước Giá trị MSoy (m^3) Si(m2) Xf(m) V(m3) Xc(m)