Nghiên cứu đánh giá mức độ ổn định thực tế của loại tàu lưới vây khai thác xa bờ tại tỉnh ninh thuận

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG NGUYỄN NGỌC THẢO NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ ỔN ĐỊNH THỰC TẾ CỦA LOẠI TÀU LƯỚI VÂY KHAI THÁC XA BỜ TẠI TỈNH NINH THUẬN Chuyên ngành: Kỹ thuật tàu thủy Mã số:.60 52 32 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS. Trần Gia Thái Nha Trang -2012 i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành được luận văn trong thời gian qua, ngoài sự nỗ lực làm việc hết mình của bản thân, tôi đã nhận được không ít sự hỗ trợ của những người xung quanh, đặc biệt là sự tận tình giúp đỡ của Thầy hướng dẫn PGS.TS Trần Gia Thái. Nhân dịp này, cho phép tôi được trân trọng bày tỏ lòng biết ơn đến Thầy hướng dẫn, quí Thầy trong Khoa Kỹ thuật tàu thủy trường Đại học Nha Trang cùng các bậc Thầy tiền nhiệm đã giúp đỡ và để lại cho tôi những tài liệu, kinh nghiệm quí báu làm cơ sở khoa học để thực hiện đề tài này. Nhân đây tôi cũng xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Ủy ban nhân dân tỉnh Ninh Thuận, Lãnh đạo Chi cục Khai thác và Bảo vệ Nguồn lợi thủy sản tỉnh Ninh Thuận - đơn vị nơi tôi đang công tác cùng các đồng nghiệp trong cơ quan đã tạo điều kiện thuận lợi về thời gian cũng như gánh vác phần việc của tôi trong suốt quá trình tôi tham gia học tập và nghiên cứu. Cùng chia sẻ với những khó khăn, góp phần giúp tôi hoàn thành được luận văn còn có sự đóng góp công sức không nhỏ của gia đình. Đây chính là nguồn động viên và là chỗ dựa tinh thần vững chắc giúp tôi thực hiện được hoài bão của mình. Tôi hứa sẽ cố gắng không làm phụ lòng tin của mọi người dành cho tôi. Học viên Nguyễn Ngọc Thảo ii LỜI CAM ĐOAN Đề tài được tôi đề xuất nghiên cứu thực ra không phải là một lĩnh vực hoàn toàn mới vì ổn định và tính toán nó không phải là một khái niệm và công việc xa lạ đối với những ai lâu nay quan tâm đến tàu thủy. Tuy nhiên đề tài tôi chọn vẫn đảm bảo được tính mới thể hiện ở chổ giải quyết bài toán thực tiễn rất thiết thực nhưng chưa được ai quan tâm đó là: Đánh giá ổn định thực tế nhằm xác định điều kiện sóng gió mà tàu lưới vây của tỉnh Ninh Thuận có khả năng chịu đựng được mà không bị lật kể cả ở chế độ hành trình cũng như khi khai thác. Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa hề được sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Tôi cũng xin cam đoan rằng mọi tài liệu liên quan và các thông tin trích dẫn sử dụng trong luận văn đã được chỉ rõ nguồn gốc. Học viên Nguyễn Ngọc Thảo iii MỤC LỤC Trang Trang phụ bìa Lời cảm ơn i Lời cam đoan ii Mục lục iii Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt v Danh mục các bảng vii Danh mục các hình vẽ, đồ thị viii Chương 1 : ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 13 1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 14 1.3. MỤC TIÊU, PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 14 1.3.1. Mục tiêu nghiên cứu 14 1.3.2. Phương pháp và nội dung nghiên cứu 15 1.3.3. Giới hạn phạm vi nghiên cứu 15 1.4. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ NGHỀ LƯỚI VÂY NINH THUẬN 15 1.4.1. Đặc điểm ngư trường 15 1.4.2. Năng suất khai thác và hiệu quả đầu tư 16 Chương 2: MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ LÝ THUYẾT ỔN ĐỊNH 17 2.1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ỔN ĐỊNH TÀU THỦY 17 2.2. CÁC CÔNG THỨC TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH 17 2.2.1.Bản chất của ổn định 17 2.2.2. Ổn định tĩnh và biểu thức tính cánh tay đòn ổn định tĩnh 18 2.2.3. Khái niệm về tâm nổi và tâm ổn định 23 2.2.4. Ổn định động và biểu thức tính tay đòn ổn định động 24 2.2.5. Cơ sở lý thuyết của thuật toán tính ổn định 28 2.2.6. Tiêu chuẩn ổn định 29 2.2.7. Các phương pháp tính tay đòn ổn định 34 2.3. THUẬT TOÁN TÍNH ỔN ĐỊNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRỰC TIẾP 39 Chương 3 : KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 46 iv 3.1. KHẢO SÁT VÀ PHÂN TÍCH CÁC MẪU TÀU LƯỚI VÂY THỰC TẾ 46 3.1.1. Đo đạc và xây dựng đường hình 46 3.1.2. Phân tích đặc điểm hình dáng và kết cấu các mẫu tàu khảo sát 48 3.2. CHƯƠNG TRÌNH TÍNH ỔN ĐỊNH TÀU THỦY 58 3.2.1. Các dữ liệu đầu vào 58 3.2.2. Các module tính toán ( được mô tả đối với tàu NT-040111) 61 3.3. ĐỘ TIN CẬY CỦA SỐ LIỆU TÍNH TOÁN 63 3.4. TÍNH KIỂM TRA ỔN ĐỊNH CỦA CÁC TÀU KHẢO SÁT 68 3.5. TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH THỰC TẾ CỦA CÁC TÀU KHẢO SÁT 68 3.5.1. Đặc điểm về trang bị khai thác tàu nghề cá lưới vây 69 3.5.2. Lựa chọn trạng thái nguy hiểm trong quá trình khai thác của tàu lưới vây 72 3.5.3. Mô hình tính ảnh hưởng của quá trình thu lưới đến ổn định của tàu lưới vây 73 3.5.4. Kết quả tính toán ổn định thực tế của các tàu khảo sát 76 3.6. ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU ĐỰNG SÓNG GIÓ THỰC TẾ 79 3.6.1. Đặt vấn đề 79 3.6.2. Đánh giá khả năng chịu sóng gió thực tế của các tàu khảo sát 80 3.6.3. Kết luận về khả năng chịu sóng gió thực tế của tập hợp tàu khảo sát 87 3.6.4. Xác định ảnh hưởng của góc vào nước θ f 87 Chương 4 : THẢO LUẬN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 92 TÀI LIỆU THAM KHẢO 95 PHỤ LỤC I 1 PHỤ LỤC II 60 PHỤ LỤC III 129 v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT AFT - Hướng về lái B - Chiều rộng tàu B max - Chiều rộng lớn nhất Bml, R - Bán kính tâm nghiêng dọc Bmt, r - Bán kính tâm nghiêng ngang B tk - Chiều rộng thiết kế B w - Chiều rộng mớn tải CB - Hệ số béo thể tích CM - Hệ số diện tích mặt cắt ngang CP - Hệ số lăng trụ dọc tàu CW - Hệ số diện tích mặt đường nước D - Chiều cao mạn d - Chiều chìm trung bình d L - Chiều chìm lái d M - Chiều chìm mũi FWD - Hướng về mũi H o - Chiều cao tâm ổn định ban đầu trường hợp nghiêng dọc h o - Chiều cao tâm ổn định ban đầu IL - Mômen quán tính dọc It - Mômen quán tính ngang KB,z c - Tung độ tâm nổi KG - Tung độ trọng tâm L - Chiều dài tàu L c - Tay đòn cho phép Lđ, l d - Tay đòn ổn định động Lk, l hd - Tay đòn ổn định hình dáng L m , l max - Tay đòn ổn định tĩnh cực đại L max - Chiều dài lớn nhất Lst, l θ - Tay đòn ổn định tĩnh L tk - Chiều dài thiết kế L tl - Tay đòn ổn định trọng lượng vi Mc, hp M - Mômen phục hồi M L , l ng M - Mômen nghiêng do thu lưới gây ra M o - Momen nghiêng ngang 1 o M v - Mômen nghiêng do gió P TK - Trọng lượng tàu không S - Diện tích mặt đường nước Trim - Mômen chúi tàu 1m V,Vol - Thể tích chiếm nước Δ, Disp - Lượng chiếm nước XB, x c - Hoành độ tâm nổi X f , Lcb - Hoành độ trọng tâm mặt đường nước XG - Hoành độ trọng tâm Z G0 - Cao độ trọng tâm tàu không Z G - Cao độ trọng tâm tàu M δ - Số gia chiều chìm mũi L δ - Số gia chiều chìm lái Δδ - Độ nghiêng dọc θ - Góc nghiêng ngang f θ - Góc vào nước θ m - Góc ứng với tay đòn ổn định tĩnh cực đại gh θ - Góc lật θ v - Góc lặn của đồ thị Ψ - Góc nghiêng dọc Σ M - Mômen nghiêng tổng Σ θ - Biên độ lắc tổng L θ ,Δθ - Góc nghiêng do thu lưới gây ra vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Thống kê theo công suất cơ cấu nghề của tàu cá xa bờ Ninh Thuận 16 Bảng 2.1. Dạng đồ thị ổn định tiêu chuẩn của Rahola 32 Bảng 2.2. Áp suất gió P (Pa) 33 Bảng 2.3. Giá trị các hàm f 1 (), f 2 (), f 3 (), f 4 () phụ thuộc góc nghiêng tàu  37 Bảng 2.4. Giá trị các hàm   1 f θ ,   2 f θ ,   3 f θ ,   4 f θ phụ thuộc góc nghiêng tàu  39 Bảng 3.1. Bảng số liệu đo đạc đường sườn 47 Bảng 3.2. Mô tả phạm vi khảo sát các đặc điểm hình học của 4 mẫu tàu lựa chọn 48 Bảng 3.3. Bảng ghi thứ tự và vị trí các sườn 59 Bảng 3.4. Bảng ghi thứ tự và vị trí các đường nước 59 Bảng 3.5. Bảng ghi thứ tự và vị trí hoành độ vòm đuôi 60 Bảng 3.6. Bảng ghi tọa độ vỏ tàu 60 Bảng 3.7 So sánh sai số tính toán của chương trình tính ổn định 67 Bảng 3.8. Cột gió Beaufort và miêu tả. 82 Bảng 3.9. Kiểm nghiệm tiêu chuẩn thời tiết trường hợp tải trọng bổ sung thứ hai (TH: N 0 2) 83 Bảng 3.10. Kiểm nghiệm tiêu chuẩn thống kê trường hợp tải trọng bổ sung thứ hai (TH: N 0 2) 86 Bảng 3.11. Bảng tính góc vào nước của các tàu khảo sát 90 viii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 2.1. Bản chất của hiện tượng ổn định 18 Hình 2.2. Xác định cánh tay đòn ổn định tĩnh 19 Hình 2.3. Đồ thị ổn định tĩnh 20 Hình 2.4. Xác định chiều cao tâm ổn định 21 Hình 2.5. Giá trị của mômen hồi phục theo lý thuyết ổn định ban đầu 22 Hình 2.6. Tâm nổi và tâm ổn định 23 Hình 2.7. Đồ thị ổn định động 25 Hình 2.8. Xác định mômen lật trên đồ thị ổn định động 26 Hình 2.9. Xác định mômen lật trên đồ thị ổn định động khi tàu có góc lắc ban đầu.27 Hình 2.10. Ảnh hưởng của góc vào nước đối với cánh tay đòn ổn định động 28 Hình 2.11. Đồ thị tay đòn hình dáng, tay đòn trọng lượng và đồ thị ổn định tĩnh 29 Hình 2.12. Nội suy Spline 29 Hình 2.13. Đồ thị tay đòn hình dáng, tay đòn trọng lượng và đồ thị ổn định tĩnh 29 Hình 2.14. Hiệu chỉnh giá trị 1 y 44 Hình 2.15. Lưu đồ thuật toán của chương trình tính cánh tay đòn hình dáng 45 Hình 3.1. Đo đạc các kích thước đường bao thân tàu 46 Hình 3.2. Đo đạc đường sườn tàu 47 Hình 3.3. Bản vẽ đường hình tàu NT-020810 57 Hình 3.4. Bản vẽ kết cấu tàu NT-020810 57 Hình 3.5. Bản vẽ đường hình tàu NT-120810. 57 Hình 3.6. Bản vẽ kết cấu tàu NT-120810 57 Hình 3.7. Bản vẽ đường hình tàu NT-101110 57 Hình 3.8. Bản vẽ kết cấu tàu NT101110- 57 Hình 3.9. Bản vẽ đường hình tàu NT-040111 57 Hình 3.10. Bản vẽ kết cấu tàu NT-040111 57 Hình 3.11. Vị trí các sườn (mặt cắt ngang) 58 Hình 3.12. Vị trí các mặt đường nước 59 Hình 3.13. Qui ước dấu của hoành độ vòm đuôi so với trục lái 59 Hình 3.14. Thứ tự nhập các dữ liệu 60 Hình 3.15. Mô tả cấu trúc tập tin dữ liệu 61 Hình 3.16. Giao diện mô tả kết quả tính Hydrostatic 61 ix Hình 3.17. Giao diện mô tả kết quả tính Bonjean 62 Hình 3.18. Giao diện mô tả kết quả tính nghiêng dọc và ổn tính ban đầu 63 Hình 3.19. Giao diện mô tả kết quả tính ổn định, momen lật và hệ số an toàn K 63 Hình 3.20. Bản vẽ đường hình tàu DV-403 63 Hình 3.21. Sơ đồ bố trí trang bị khai thác của tàu lưới vây 69 Hình 3.22. Kết cấu lưới vây 71 Hình 3.23. Hình vẽ minh họa thao tác thu lưới của tàu lưới vây 72 Hình 3.24. Mô hình tải trọng tác động lên tàu khi thu lưới vây 74 Hình 3.25. Giao diện mô tả kết quả tính nghiêng dọc và ổn tính ban đầu hai trường hợp tải bổ sung 63 Hình 3.26. Giao diện mô tả kết quả tính ổn định, momen lật và hệ số an toàn K ứng với hai trường hợp tải bổ sung 63 Hình 3.27 . Sơ đồ xác định góc vào nước f θ của tàu 89 [...]... đề Nghiên cứu đánh giá mức độ ổn định thực tế của loại tàu lưới vây khai thác xa bờ tại tỉnh Ninh Thuận là một trong những bài toán được chúng tôi chọn để nghiên cứu nhằm mục đích đánh giá sự thỏa mãn cũng như khả năng dự trữ ổn định thực tế của loại tàu lưới vây đang khai thác hiện tại và dựa trên cơ sở đó để bổ sung và đóng góp cơ sở lý thuyết cho quá trình nghiên cứu xây dựng các mẫu tàu đánh. .. viên tàu cá ở Ninh Thuận hiện nay, cùng hy vọng góp phần làm giảm thiểu bớt các tai nạn của tàu đánh cá tỉnh nhà, chúng tôi đã đề xuất thực hiện đề tài cao học về vấn đề Nghiên cứu đánh giá mức độ ổn định thực tế của mẫu tàu đánh cá lưới vây khai thác xa bờ tại tỉnh Ninh Thuận 14 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC Việc đánh giá mức độ thỏa mãn ổn định cũng như khả năng chịu sóng gió của tàu, ... như sau: 1 Khảo sát thực tế và phân loại các mẫu tàu đánh cá lưới vây điển hình của tỉnh Ninh Thuận; 2 Phân tích trạng thái tải trọng nguy hiểm thực tế của tàu lưới vây và tính toán ổn định của các mẫu tàu khảo sát; 3 Đánh giá mức độ ổn định thực tế và khả năng chịu đựng sóng gió của các mẫu tàu lưới vây khảo sát; 4 Phân tích và đề xuất tiêu chuẩn ổn định phù hợp với mẫu tàu lưới vây khảo sát Trên cơ... đó tính toán, kiểm tra để đánh giá mức độ thỏa mãn ổn định cũng như khả năng chịu đựng sóng gió của tàu trong điều kiện khai thác thực tế 1.3 MỤC TIÊU, PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 1.3.1 Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu đề tài là nghiên cứu đánh giá mức độ ổn định thực tế và khả năng chịu đựng sóng gió của tàu đánh cá lưới vây truyền thống khai thác xa bờ tại Ninh Thuận, trên cơ sở đó bổ sung một phần... đề cho việc nghiên cứu xây dựng các mẫu tàu thích hợp với nghề này cho địa phương ở những nghiên cứu tiếp theo 15 1.3.2 Phương pháp và nội dung nghiên cứu Với mục tiêu đặt ra, phương pháp nghiên cứu ở đây là tiến hành khảo sát thực tế đường hình một số mẫu tàu đánh cá lưới vây điển hình của địa phương Ninh Thuận và thực hiện tính toán cần thiết để đánh giá mức độ ổn định thực tế của các tàu khảo sát... với ổn định trong các góc nghiêng lớn Khi nghiên cứu ổn định góc nghiêng lớn, lại khảo sát riêng cho từng trường hợp là ổn định tĩnh và ổn định động Ổn định tĩnh của tàu được xét trong trường hợp mômen ngoại lực gây nghiêng tàu có tác dụng tĩnh, tàu nghiêng từ từ không thu gia tốc Số đo của ổn định tĩnh chính là mômen hồi phục xuất hiện trong quá trình nghiêng tàu Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của. .. công tác quản lý kinh tế - kỹ thuật của cơ quan quản lý loại tàu đánh bắt thủy sản mà còn ảnh hưởng đến an toàn và hiệu quả khai thác của đội tàu cá nước ta hiện nay Do đó, mặc dù vẫn đủ ổn định theo tính toán lý thuyết và được phép ra khơi khai thác nhưng thực tế cho thấy nhiều tàu đã bị tai nạn lật tàu do không đảm bảo được ổn định, nhất là trong điều kiện khai thác thực tế của nghề khi gặp điều... cánh tay đòn ổn định tĩnh theo góc nghiêng ngang gọi là đồ thị ổn định tĩnh hay đồ thị Read - tên kỹ sư đóng tàu người Anh Ổn định động là ổn định tàu được khảo sát khi mômen gây nghiêng tác động lên tàu có tính chất động, tàu nghiêng đột ngột làm xuất hiện gia tốc quán tính trong khi nghiêng Do góc nghiêng thay đổi theo thời gian nên số đo ổn định động không còn là mômen hồi phục mà là công của nó sản... lượng các tàu cá lưới vây chiếm tỉ trọng không lớn so với đội tàu cá toàn tỉnh (do chi phí đầu tư ban đầu cho một tàu lưới vây khai thác xa bờ thường khá lớn) nhưng lại là nghề khai thác đạt năng suất và hiệu quả cao nhất Do có nhiều ưu điểm trong khai thác như tính chủ động cao, năng suất và hiệu quả lớn, đặc biệt không gây ảnh hưởng đến sự suy giảm nguồn lợi hải sản ven bờ nên nghề vây tại Ninh Thuận. .. lệch của tàu khỏi vị trí cân bằng theo phương ngang, đặc trưng bởi góc nghiêng ngang tàu , và ổn định dọc tương ứng độ lệch tàu khỏi vị trí cân bằng theo phương dọc, đặc trưng bởi góc nghiêng dọc  Ngoài ra khi xét ổn định còn phân thành ổn định góc nghiêng nhỏ (ổn định ban đầu), tương ứng các góc nghiêng nhỏ, trong khoảng (8o  12o) và ổn định góc nghiêng lớn Ổn định ban đầu được nghiên cứu như một . đề Nghiên cứu đánh giá mức độ ổn định thực tế của loại tàu lưới vây khai thác xa bờ tại tỉnh Ninh Thuận là một trong những bài toán được chúng tôi chọn để nghiên cứu nhằm mục đích đánh giá. giá mức độ ổn định thực tế của mẫu tàu đánh cá lưới vây khai thác xa bờ tại tỉnh Ninh Thuận . 14 1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC Việc đánh giá mức độ thỏa mãn ổn định cũng. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG NGUYỄN NGỌC THẢO NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ ỔN ĐỊNH THỰC TẾ CỦA LOẠI TÀU LƯỚI VÂY KHAI THÁC XA BỜ TẠI TỈNH NINH THUẬN