nghiên cứu thuật toán tính tay đòn ổn định tàu thuỷ trên sóng theo phương pháp của pgs.ts nguyễn quang minh

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Họ và tên sinh viên: TRẦN VĂN TRỊNH Lớp: 43TT Ngành: Cơ khí Tàu thuyền Mã ngành: 18.06.10 Tên đề tài: Nghiên cứu thuật toán tính tay đòn ổn định tàu thuỷ trên sóng theo phương pháp của PGS.TS Nguyễn Quang Minh Số trang: 59 Số chương: 3 Số tài liệu tham khảo: 8 Hiện vật: Không Số lượng bản vẽ: NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Kết luận: (Đề nghị cho hoặc không cho được bảo vệ - đối với LVTN; Đề nghị hoặc không đề nghị chấm phản biện - đối với KLTN) Nha Trang, ngày …… tháng ……. năm 2006 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ tên) PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG LVTN Họ và tên sinh viên: TRẦN VĂN TRỊNH Lớp: 43TT Ngành: Cơ khí Tàu thuyền Mã ngành: 18.06.10 Tên đề tài: Nghiên cứu thuật toán tính tay đòn ổn định tàu thuỷ trên sóng theo phương pháp của PGS.TS Nguyễn Quang Minh Số trang: 59 Số chương: 3 Số tài liệu tham khảo: 8 Hiện vật: Không Số lượng bản vẽ: NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN Điểm phản biện: Nha Trang, ngày …… tháng …… năm 2006 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ tên) ĐIỂM CHUNG Bằng số Bằng chữ Nha Trang, ngày …… tháng …… năm 200 … CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG (Ký và ghi rõ họ tên) PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Đ Đ Ề Ề C C Ư Ư Ơ Ơ N N G G L L U U Ậ Ậ N N V V Ă Ă N N T T Ố Ố T T N N G G H H I I Ệ Ệ P P Họ và tên sinh viên: TRẦN VĂN TRỊNH Lớp: 43TT Địa chỉ liên hệ: 4/1 Phú Xương,Vĩnh Hải Nha Trang. Tên đề tài: Nghiên cứu thuật toán tính tay đòn ổn định tàu thuỷ trên sóng theo phương pháp của PGS.TS Nguyễn Quang Minh Ngành: Cơ khí Tàu thuyền Mã ngành: 18.06.10 Cán bộ hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Quang Minh & Th.S Chu Hữu Dân I. ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1. Đối tượng nghiên cứu: Bài toán ổn định tàu thủy 2. Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu thuật toán tính tay đòn ổn định tàu thủy làm việc trên sóng 3. Mục tiêu nghiên cứu: Đánh giá chính xác tính ổn định của tàu II. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Chương 1. ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Tổng quan về lý thuyết ổn định . 1.2. Mục đích và nội dung nghiên cứu của đề tài. Chương 2. Thuật toán Spline 2.1. Cơ sở lý thuyết của thuật toán Spline 2.2. Ứng dụng thuật toán Spline trong việc xác định các đại lượng hình cong Chương 3. Thuật toán mới tính tay đòn ổn định của tàu thủy trên sóng theo phương pháp của PGS.TS Nguyễn Quang Minh 3.1. Cơ sở lý thuyết của thuật toán tính tay đòn ổn định của tàu thủy trên sóng theo phương pháp của PGS.TS Nguyễn Quang Minh. 3.2. Quy trình tính tay đòn ổn. 3.3. Kết quả tính tay đòn ổn định của một tàu cụ thể lám việc trên sóng theo phương pháp của PGS.TS Nguyễn Quang Minh Nhận xét và đề xuất ý kiến. III. KẾ HOẠCH THỜI GIAN 1. Đi thực tế: không 2. Kế hoạch hoàn thành bản thảo PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Chương 1: (Từ: 15/03/2006 ÷ 21/03/2006) Chương 2: (Từ: 22/03/2006 ÷ 8/05/2006) Chương 3: (Từ: 9/05/2006 ÷ 14/06/2006) Hoàn thành bản thảo: Trước ngày 17/06/2006. Nha Trang, ngày 14 tháng 03 năm 2006 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN SINH VIÊN (Ký và ghi rõ họ, tên) (Ký và ghi rõ họ, tên) TRẦN VĂN TRỊNH PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 1 CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 3 1.2.Tổng quan về lý thyết ổn định 3 1.2.1.Bản chất tính ổn định của tàu: 3 1.2.2.Một số phương pháp tính tay đòn ổn định điển hình: 9 1.2.Mục đích và nội dung nghiên cứu của đề tài 17 CHƯƠNG 2 18 THUẬT TOÁN TÍNH CÁC ĐẠI LƯỢNG HÌNH CONG 18 2.1 Đường cong bậc ba spline 18 2.1.1.Khái niệm đường bậc ba spline 18 2.1.2.Công thức đường cong bậc ba spline 19 2.2.Ứng dụng thuật toán spline để tính các đại lượng hình cong 21 CHƯƠNG 3 25 THUẬT TOÁN MỚI TÍNH TAY ĐÒN ỔN ĐỊNH TRÊN SÓNG THEO PHƯƠNG PHÁP CỦA PGS.TS NGUYỄN QUANG MINH 25 3.1 Cơ sở lý thuyết và các bước tính tính tay đòn ổn định trên sóng theo phương pháp của PGS.TS Nguyễn Quang Minh 25 3.1.1.Cơ sở lý thuyết phương pháp tính tay đòn ổn định trên sóng 25 3.1.2.Trình tự các bước tính tay đòn ổn định của tàu thủy làm việc trên sóng theo phương pháp mới của PGS.TS Nguyễn Quang Minh 26 3.2.Kết quả tính tay đòn ổn định của một tàu cụ thể làm việc trên sóng theo phương pháp của PGS.TS Nguyễn Quang Minh 31 3.2.1.Thông tin tàu chọn 31 3.2.2.Tính tay đòn ổn định trên sóng của tàu KH-01 32 3.3 Kết quả tính tay đòn ổn định của tàu KH_01 trên sóng theo kết quả nghiên cứu thực nghiệm của Giáo sư Nhetraiep Iu 51 3.3.1Kết quả nghiên cứu thực nghiệm xác định sự giảm thiểu tay đòn ổn định tĩnh của tàu trên đỉnh sóng của Giáo sư Nhetraiep Iu 51 3.3.2 Kết quả tính tay đòn ổn định của tàu KH_01 theo kết quả nghiên cứu thực nghiệm của Giáo sư Nhetraiep Iu 53 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO 58 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 1 LỜI NÓI ĐẦU Với bờ biển dài hơn 3620 km, cùng nhiều cửa sông lạch lớn, Việt Nam được xem là một trong những nước có tiềm năng kinh tế biển rất lớn, đặc biệt là ngành đóng tàu. Hiện nay trước nhu cầu thực tế của cuộc sống ngành đóng tàu đã và đang phát triển với quy mô ngày cảng lớn cả về số lượng lẫn chất luợng. Tuy nhiên bên cạnh sự phát triển đó, vẫn luôn tồn tại nhiều vấn đề mà cho đến nay nó luôn là điều trăn trở của Đảng, Nhà nước, những người đi biển nói chung, và của các chuyên gia trong lĩnh vực tàu thuyền nói riêng, đó là vấn đề đảm bảo an toàn cho tàu và người đi biển. Làm thế nào để có thể hạn chế tối đa các vụ đắm tàu, đảm bảo an toàn cho tàu và người đi biển, thiết nghĩ cần phải có những giải pháp mới hiệu quả thiết thực hơn để có thể giải quyết vấn đề này. Với mong muốn tìm ra được một giải pháp mới hiệu quả hơn trong việc đánh giá tính ổn định của tàu, nhằm giải quyết tốt vấn đề an toàn cho tàu và người đi biển. Được sự tin tưởng của nhà trường và bộ môn tàu thuyền, tôi đã được nhận và thực hiện đề tài tốt nghiệp với nội dung “Nghiên cứu thuật toán tính tay đòn ổn định tàu thủy trên sóng theo phương pháp của PGS.TS Nguyễn Quang Minh”. Đề tài được trình bày trong 3 chương : Chương 1 : Đặt vấn đề. Chương 2 :Thuật toán spline. Chương 3 :Thuật toán mới tính đòn ổn định của tàu thủy trên sóng theo phương pháp của PGS Nguyễn Quang Minh. Mục đích của đề tài này là mhằm xây dựng thuật toán mới tính tay đòn ổn định của tàu theo phương pháp của PGS.TS Nguyễn Quang Minh dựa trên kết quả hàm hóa đường hình lý thuyết tàu bằng các hàm toán học. Nhân đây tôi xin chân thành cảm ơn thầy PGS.TS Nguyễn Quang Minh, thầy Th.S Chu Hữu Dân, cùng các thầy trong bộ môn và các bạn đồng nghiệp đã nhiệt tình giúp đỡ, đến nay về cơ bản đề tài đã được hoàn thành. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 2 Mặc dù được sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy hướng dẫn, các bạn đồng nghiệp và sự nỗ lực của bản thân, song do trình độ chuyên môn còn hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong quý thầy và các bạn góp ý để đồ án tốt nghiệp được hoàn thiện hơn. Nha trang, ngày tháng năm2006 Sinh viên thực hiện Trần Văn Trịnh PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 3 CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.2.Tổng quan về lý thyết ổn định 1.2.1.Bản chất tính ổn định của tàu: Tính năng ổn định là một thuộc tính cực kì quan trọng mà bất kì con tàu nào cũng phải có, chính nhờ có khả năng này tàu mới có thể hoạt động an toàn trong mọi điều kiện của môi trường. Theo lý thuyết ổn định định nghĩa ổn định là khả năng tàu có thể quay lại vị trí cân bằng ban đầu khi momen ngoại lực làm tàu nghiêng ra khỏi vị trí đó ngưng tác dụng. Bản chất tính ổn định của tàu có thể được giải thích qua sơ đồ sau (H1.1): H.1.1:Bản chất ổn định và đồ thị read Ở vị trí cân bằng trọng lượng P và lực nổi thủy tĩnh gv bằng nhau, cùng phương ngược chiều và cùng nằm trên một đường thẳng (lúc này q=0). Giả sử dưới tác dụng của một momen ngoại lực làm tàu nghiêng một góc (q>0) khi đó thể tích chiếm nước của tàu sẽ thay đổi dẫn đến tâm nổi sẽ dịch chuyển về phía thể tích nước chiếm gia tăng, dĩ nhiên vị trí của lực nổi thủy tĩnh gv lúc này cũng thay đổi theo và đặt tại vị trí mới (tại C), trong khi đó trọng tâm G vẫn không thay đổi, kết quả là trọng lực P và lực nổi gv lệch nhau, cùng phương, ngược chiều hợp thành một momen ngẫu lực có xu hướng chống lại momen 0 q W 1 L 0 L 1 W 0 1rad h 0 l ( q ) G C o P g v 0 C 1 l(q) tl l(q) hd l ( q ) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 l ( q ) = l ( q ) hd - l ( q ) tl 0 Meùp boong Chaén soùng θ PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 4 ngoi lc lm nghiờng tu v khi ngoi lc ny ngng tỏc dng, di tỏc dng ca momen ngu lc tu s quay li v trớ cõn bng. Momen ngu lc trờn c gi l momen hi phc, kớ hiu M(q). M(q) =P.l(q) (1.1) Trong ú P : trng lng ca tu l(q) : cỏnh tay ũn hi phc (hay ũn n nh) l khong cỏch o t phng ca trng lng P n phng ca lc ni gv. T biu thc (1.1) ta d dng nhn thy rng ln ca momen hi phc ph thuc hon ton vo cỏnh tay ũn hi phc l(q), õy chớnh l mt trong nhng tiờu chun ỏnh giỏ tớnh n nh ca cỏc tu. T (H.1.1) ỏp dng cỏc nguyờn lý c hc thụng dng ta d dng xỏc nh c tay ũn n nh l(q) nh sau: Ta cú tng cỏc momen ti im C 0 : ồ M c0 =0 ị M ngh - D.y c .cosq - Dsinq (z c - z co ) + Psinq(z g - z co )=0 Vỡ P=D=gV ị M ngh =P(y c .cosq + sinq (z c - z co ) - sinq(z g - z co ) Tu nm cõn bng khi : M ngh = M hp = P.l hp ị M hp = P.l hp = P(y c .cosq + sinq (z c - z co ) - sinq(z g - z co ) ị l hp = y c .cosq + (z c - z co )sinq - (z g - z co )sinq (1.2) Taùi goỏc toaù ủoọ O ta coự: l hp = y c .cosq + z c sinq - z g sinq (1.3) Trong hai biu thc (1.2), (1.3) thỡ l(q) u c hp thnh t hai thnh phn c lp nhau, thnh phn th nht gm hai s hng u tiờn ch ph thuc vo tõm ni (y c .z c , c c0 ) tc l ch ph thuc vo hỡnh dỏng ca tu, vỡ vy thnh phn ny c gi l tay ũn hỡnh dng l(q)hd. Thnh phn cũn li ch ph thuc vo trng tõm G, vỡ vy c gi l tay ũn trng lng l(q) tl . Nh vy biu thc (1.2), (1.3) cú th vit li nh sau: l(q) = l(q)hd - l(q)tl (1.4) PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com [...]... sánh tính ổn định của các con tàu, đặc biệt trong giai đoạn ổn định ban đầu Nếu đạo hàm của tay đòn ổn định và mơmen hồi phục là những đại lượng nghiên cứu ổn tính tàu, đặc biệt về nghiên cứu định tính, thì tích phân của tay đòn và momen hồi phục là đại lượng cho phép giải quyết những quan hệ định lượng, khi momen ngoại lực tác dụng động lên tàu Lý thuyết ổn định định nghĩa đó là ổn định động Ổn định. .. 1.2.2.Một số phương pháp tính tay đòn ổn định điển hình: Theo thống kê hiện nay trên thế giới có khoản trên 60 phương pháp tính tay đòn ổn định khác nhau, được các nhà khoa học nghiên cứu và đề nghị qua nhiều năm Tuy nhiên phần lớn các phương pháp trên khơng được ứng dụng rộng rải, có khi đi vào qn lãng do có những hạn chế nhất định Dưới đây là một số phương pháp tính tay đòn ổn định mà theo đánh giá của các... Chính vì vây, mục đích của đề tài này là nhằm nhnghiên cứu ứng dụng một phương pháp mới tính tay đòn ổn định của tàu khi tàu làm việc trên sóng dựa trên đề xuất của PGS.TS Nguyễn Quang Minh Với hy vọng phương pháp mới có thể khắc phục được những vấn đề còn tồn tại trong bài tốn ổn định, đồng thời có thể đánh giá được chính xác khả năng ổn định của tàu Nội dung thực hiện của phương pháp mới sẽ được trình... đuờng hình thân tàu PGS.TS Nguyễn Quang Minh đã nghiên cứu và xây dựng một PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 26 phương pháp mới tính tay đòn ổn định của tàu thủy làm việc trên sóng, và bước đầu đạt được kết quả quan trọng Từ kết quả áp dụng thử phương pháp mới cho thấy, tổn thất tính tốn được của tay đòn ổn định tĩnh khá gần với kết quả thực nghiệm theo cơng bố của Giáo sư... bố áp suất của nước trên bề mặt vỏ tàu Chính vì những lý do trên, nên những nghiên cứu lý thuyết về sự làm việc của tàu trên sóng còn mang tính thăm do chưa đưa đến các phương pháp có thể áp dụng Tuy nhiên với ý tưởng tĩnh hóa tính mơmen hồi phục tàu trên sóng, có thể coi đây là cơ sở để tạo những hướng đi mới trong nghiên cứu tính ổn định của tàu Cũng dựa trên ý tưởng tĩnh hóa tàu trên sóng kết hợp... ổn định trên sóng theo phương pháp của PGS.TS Nguyễn Quang Minh 3.1.1.Cơ sở lý thuyết phương pháp tính tay đòn ổn định trên sóng Như đã trình bày ở phần trên, bài tốn tính tay đòn ổn định tàu được đặt và thu hút sự quan tâm của chun gia nhiều nước và đã được những kết quả quan trọng, là cơ sở tin cậy cho việc giải quyết các vấn đề an tồn đi biển nói chung, đặt biệt là bài tốn an tồn chống lật tàu Mặc... nhiều nhà khoa học đã nghiên cứu vấn đề ổn định của tàu nhằm tìm ra một phương pháp tương đối hồn thiện có thể khắc phục những hạn chế nói trên Là một trong những nhà khoa học quan tâm nhiều đến vấn đề này, PGS.TS Nguyễn Quang Minh đã dày cơng nghiên cứu, và bước đầu đã thu được kết quả khả quan, đó là phương pháp mới tính tay đòn ổn định dựa trên phép biến hình aphin mở rộng, đưa tàu tính tốn từ mơ hình... lượng tính tốn lớn - Sai số trong tính tốn lớn - Khó khăn trong việc tự động hóa.v.v PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 14 4 Phương pháp mới tính tay đòn ổn định trên nước tĩnh của PGS.TS Nguyễn Quang Minh Từ chỗ nhận định những hạn chế trong việc xác định tính ổn định của tàu, mà ngun nhân chủ yếu của những hạn chế nói trên đó là chưa quản lý được đường hình thân tàu Xuất... trong tính tốn nhờ hạn chế được khối lượng đo đạt thủ cơng Một ưu điểm khác của thuật tốn spline là có thể lập trình trên máy tính tương đối dễ, và khơng gặp một trở ngại đáng kể nào PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 25 CHƯƠNG 3 THUẬT TỐN MỚI TÍNH TAY ĐỊN ỔN ĐỊNH TRÊN SĨNG THEO PHƯƠNG PHÁP CỦA PGS.TS NGUYỄN QUANG MINH 3.1 Cơ sở lý thuyết và các bước tính tính tay đòn ổn định. .. sóng đã làm cho việc nghiên cứu ổn tính của tàu trở nên rất khó Do đó bài tốn ổn định của tàu chỉ mới được đặt và dừng lại nghiên cứu giải quyết trên nước tĩnh Tuy đã có một số ý tưởng nghiên cứu về vấn đề này, nhưng do những yếu tố nói trên nên các ý tuởng này mới chỉ mang tính thăm dò mà chưa đưa đến phương pháp có thể áp dụng đựơc Do đó việc đánh giá khả năng ổn định của tàu trên thực tế là chưa . tính tay đòn ổn định của tàu thủy trên sóng theo phương pháp của PGS. TS Nguyễn Quang Minh 3.1. Cơ sở lý thuyết của thuật toán tính tay đòn ổn định của tàu thủy trên sóng theo phương pháp của. đòn ổn định trên sóng theo phương pháp của PGS. TS Nguyễn Quang Minh 25 3.1.1.Cơ sở lý thuyết phương pháp tính tay đòn ổn định trên sóng 25 3.1.2.Trình tự các bước tính tay đòn ổn định của tàu. làm việc trên sóng theo phương pháp mới của PGS. TS Nguyễn Quang Minh 26 3.2.Kết quả tính tay đòn ổn định của một tàu cụ thể làm việc trên sóng theo phương pháp của PGS. TS Nguyễn Quang Minh 31