nghiên cứu thuật toán tính toán chính xác tay đòn ổn định tàu thủy theo phương pháp của giáo sư vlaxôp v.g

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Họ, tên SV : Đinh Quốc Hùng Lớp 43TT Ngành : Cơ khí tàu thuyền Mã ngành : 18.06.10 Tên đề tài : Nghiên cứu thuật toán tính toán chính xác tay đòn ổn định tàu thủy theo phương pháp của Giáo sư Vlaxôp V.G. Số trang : 75 Số chương : 03 Số tài liệu tham khảo : 10 Hiện vật : NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Kết luận : Nha Trang, ngày tháng năm 2006 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ( Ký, ghi rõ họ tên) PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG LVTN PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Họ, tên SV : Đinh Quốc Hùng Lớp 43TT Ngành : Cơ khí tàu thuyền Mã ngành : 18.06.10 Tên đề tài : Nghiên cứu thuật toán tính toán chính xác tay đòn ổn định tàu thủy theo phương pháp của Giáo sư Vlaxôp V.G. Số trang : 75 Số chương : 03 Số tài liệu tham khảo : 10 Hiện vật : NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ CHẤM PHẢN BIỆN Điểm phản biện : Nha Trang, ngày tháng năm 2006 CÁN BỘ PHẢN BIỆN ( Ký, ghi rõ họ tên) Nha Trang, ngày tháng năm 2006 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG ( Ký, ghi rõ họ tên) ĐIỂM CHUNG Bằng số Bằng chữ PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com LỜI CÁM ƠN Sau hơn 3 tháng tích cực tìm hiểu và thực hiện đề tài: “Nghiên cứu thuật toán tính chính xác tay đòn ổn định tàu thủy theo phương pháp của Giáo sư Vlaxôp V.G.” cho đến nay đề tài đã được hoàn thành. Em xin chân thành cảm ơn: Ban chủ nhiệm khoa cơ khí – Trường Đại Học Thủy Sản, các thầy trong Bộ môn tàu thuyền đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp em hoàn thành đề tài này. Đặc biệt em xin cảm ơn thầy PGS-TS Nguyễn Quang Minh, người đã trực tiếp hướng dẫn em trong suốt quá trình thực hiện đề tài. Cảm ơn KS Huỳnh Lê Hồng Thái, người đã đóng góp những ý kiến giúp em có thể thực hiện tốt đề tài. Bên cạnh đó, em cũng xin cảm ơn sự quan tâm giúp đỡ của bố mẹ, anh, chị, em cùng tất cả các bạn bè đã dành những tình cảm động viên giúp em vượt qua khó khăn để hoàn thành đề tài. Em xin chân thành cảm ơn ! PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com MỤC LỤC Trang LỜI CÁM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 01 1.1. Tổng quan về lý thuyết ổn định tàu thủy 02 1.1.1 Ổn định - một tính năng hàng hải quan trọng của tàu thủy 02 1.1.2 Mômen hồi phục và cánh tay đòn ổn định tàu thủy 04 1.1.3 Tiêu chuẩn ổn định 09 1.2. Phương pháp tính tay đòn ổn định theo đề nghị của GS Vlaxôp. Giá trị ứng dụng và nhu cầu nghiên cứu hoàn thiện 11 1.2.1 Sơ lược về các phương pháp truyền thống tính tay đòn ổn định tàu biển 11 1.2.2 Phương pháp tính ổn định theo đề nghị của GS Vlaxôp.Giá trị ứng dụng và nhu cầu nghiên cứu hoàn thiện 15 1.3. Giới hạn nội dung và phương pháp nghiên cứu 19 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ CỦA LÝ THUYẾT CỦA THUẬT TOÁN VÀ ỨNG DỤNG 21 2.1. Thuật toán Spline 22 2.1.1 Mục đích nghiên cứu thuật toán Spline 22 2.1.2 Cơ sở lý thuyết của thuật toán Spline 22 2.2. Ứng dụng thuật toán Spline vào bài toán ổn định tàu thủy 28 2.2.1 Tính diện tích MCN 29 2.2.2 Tính diện tích MĐN 30 2.2.3 Tính thể tích chiếm nước 31 2.2.4 Tính mômen diện tích nửa MCN đối với trục oy 32 2.2.5 Tính mômen diện tích nửa MCN đối với trục oz 32 2.2.6 Tính mômen quán tính của diện tích MĐN 32 CHƯƠNG 3: TÍNH CHÍNH XÁC TAY ĐÒN ỔN ĐỊNH TÀU THỦY THEO PHƯƠNG PHÁP CỦA GS VLAXÔP 33 3.1 Xây dựng thuật toán tính chính xác tay đòn ổn định tàu thủy theo phương pháp của GS Vlaxôp 34 3.1.1 Thuật toán hàm hoá đường cong sườn tàu 34 3.1.2 Hàm hóa đường cong ngang boong 37 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 3.1.3 Tính thể tích chiếm nước 38 3.1.4 Tính mômen thể tích đối với trục oy khi tàu chưa nghiêng 39 3.1.5 Tính mômen thể tích đối với mặt xoy khi tàu nghiêng 90 o 39 3.1.6 Tính mômen thể tích đối với với mặt xoz ở góc nghiêng 90 o 40 3.1.7 Tính bán kính tâm ổn định 40 3.1.8 Tính chính xác tâm ổn địng theo phương pháp của GS Vlaxôp 41 3.2 Viết chương trình tính chính xác tay đòn ổn định tàu thủy theo phương pháp của GS Vlaxôp trên máy tính 42 3.3 Tính chính xác tay đòn ổn định tàu thủy theo phương pháp của GS Vlaxôpcho tàu cụ thể 44 3.3.1 Phân tích tàu mẫu 45 3.3.2 Tính chính xác tay đòn ổn định cho tàu KH 9136 theo phương pháp của GS Vlaxôp 47 3.4 Đánh giá kết quả 53 3.4.1 Đánh giá mức độ chính xác của thuật toán 53 3.4.2 Đánh giá mức độ chính xác của phương pháp tính 55 KÊT LUẬN 58 ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 59 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 PHỤ LỤC 62 Phụ lục 1 Tính tay đòn ổn định cho tàu MDG 301 ĐNA 62 Phụ lục 2 Tính tay đòn ổn định cho tàu BTh 400-BTS 64 Phụ lục 3 Đánh giá mức độ chính xác của thuật toán Spline và thuật toán hàm hóa của PGS-TS Nguyễn Quang Minh 67 Phụ lục 4 Xác định góc tiếp tuyến tại điểm đầu tiên của đương cong 71 Phụ lục 5 Hướng dẫn sử dụng chương trình tính tay đòn ổn định theo phương pháp của GS Vlaxôp V.G 72 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com DANH MỤC CÁC KÍ HIỆU VÀ CÁC CHỮ VIẾT TẮT Bộ thủy sản BTS Cắt dọc CD Cắt dọc giữa CDG Chiều cao mạn tàu H Chiều cao tâm ổn định ban đầu h o Chiều dài tàu L Chiều rộng tàu B Công suất máy chính Ne Diện tích mặt cắt ngang w Diện tích mặt đường nước S Diện tích phần lồi w L Đường nước ĐN Giáo sư GS Góc lặn q v Góc nghiêng ngang q Góc nghiêng ứng với l q lớn nhất q m Hệ số góc của đường cong k Khoảng cách mặt đường nước DT Khoảng sườn lý thuyết DL Kỹ sư KS Lực nổi D Mặt cắt dọc MCD Mặt cắt ngang MCN Mặt cơ bản MCB Mặt đường nước MĐN Mômen hồi phục M hp Mômen nghiêng ngang M ng Mômen diện tích M Mômen quán tính J x PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Mômen phần lồi M L Mômen thể tích M V Mớn nước thiết kế T Nửa diện tích dưới boong S db Phó giáo sư – Tiến sĩ PGS-TS Số điểm gián đoạn n Tay đòn hình dáng l hd Tay đòn ổn định l q Tay đòn trọng lượng l tl Tiến sĩ TS Tâm nổi C Tâm ổn định M Thể tích chiếm nước của tàu V Trọng lực P Trọng tâm tàu G Visual Basic 6.0 VB PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com LỜI NÓI ĐẦU Nước ta có một bờ biển dài hơn 2000 km, đó là một tài sản vô cùng quý giá mà thiên nhiên đã ban tặng. Với lợi thế đó nên việc phát triển ngành kinh tế biển đang là một hướng đi được Đảng và nhà nước quan tâm. Để phát triển ngành kinh tế này thì tàu thủy là một công cụ không thể thiếu, vì vậy công nghiệp tàu thủy cũng đang dần trở thành ngành công nghiệp mũi nhọn trong nền kinh tế nước ta. Đại học Thủy Sản là một trong những trường đại học đầu ngành trong cả nước về tàu thuyền, hàng năm trường vẫn đào tạo và cung cấp cho xã hội hàng trăm kỹ sư, góp phần không nhỏ vào việc phát triển ngành kinh tế biển nói riêng cũng như nền kinh tế nước nhà nói chung. Tàu thủy là một công trình nổi hoạt động trong điều kiện chịu tác dụng phức tạp của ngoại lực. Vì vậy, để một con tàu đảm bảo được các tính năng hàng hải và khai thác khi hoạt động đòi hỏi nó phải được tính toán cẩn thận trong quá trình thiết kế. Trong đó việc tính chính xác ổn định là một yếu tố quan trọng giúp con tàu có khả năng chống đỡ lại các ảnh hưởng phức tạp của môi trường hoạt động, đảm bảo tài sản và tính mạng cho người sử dụng. Với xu hướng vươn xa, mở rộng vùng hoạt động như hiện nay, vai trò của ổn định đối với tàu thủy càng trở nên quan trọng hơn. Việc tính toán ổn định cho tàu thiết kế đã được nhiều nhà khoa học bỏ công sức nghiên cứu như Krưlôp, Normand, Blagôvensenxki…Trong đó công trình nghiên cứu của Giáo sư Vlaxôp V.G là được ứng dụng nhiều hơn cả nhờ sự đơn giản của quá trình tính. Tuy nhiên cũng như nhiều công trình nghiên cứu của các nhà khoa học khác, phương pháp của Giáo sư Vlaxôp vẫn còn tồn tại nhược điểm đó là chưa cho kết quả chính xác cũng như chưa xác định được mức độ sai sót của kết quả tính. Như vậy, việc xác định chính xác ổn định mà cụ thể là tay đòn ổn định tĩnh và động của tàu thiết kế là một nhu cầu cần thiết. Được sự hướng dẫn của PGS-TS Nguyễn Quang Minh, tôi đã nhận thực hiện đề tài “Nghiên cứu thuật toán tính toán tính chính xác tay đòn ổn định tàu thủy theo phương pháp của PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Giáo sư Vlaxôp V.G.”. Phương pháp tính được dựa trên các thuật toán hàm hóa nhằm giảm thiểu những sai số cho kết quả tính tay đòn ổn định. Đề tài được hoàn thành với sự cố gắng của bản thân cũng như sự giúp đỡ của các thầy giáo và bạn bè. Tôi xin chân thành cảm ơn PGS-TS Nguyễn Quang Minh và kĩ sư Huỳnh Lê Hồng Thái đã tận tình hướng dẫn giúp tôi hoàn thành đề tài này. Nha trang, ngày 20 tháng 6 năm 2006 SINH VIÊN THỰC HIỆN Đinh Quốc Hùng PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Họ và tên SV: Đinh Quốc Hùng MSSV: 43D 1230 Lớp: 43 TT Địa chỉ liên hệ: 328 Chung cư A - Phường Vạn Thạnh – TP Nha Trang Tên đề tài: Nghiên cứu thuật toán tính toán chính xác tay đòn ổn định tàu thủy theo phương pháp của Giáo sư Vlaxôp V.G. Ngành: Cơ khí tàu thuyền Mã ngành: 18.06.10 Cán bộ hướng dẫn: PGS-TS Nguyễn Quang Minh PHẦN I ĐỐI TƯỢNG , PHẠM VI VÀ MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU 1. Đối tượng nghiên cứu:Bài toán tính ổn định tàu thủy. 2. Phạm vi nghiên cứu: Tính tay đòn ổn định tĩnh cho tàu trên nước tĩnh theo phương pháp của GS Vlaxôp. 3. Mục đích nghiên cứu: Tìm hiểu, xây dựng thuật toán tính toán chính xác nhằm giảm thiểu sai số cho kết quả tính tay đòn ổn định, từng bước đưa việc tính toán tự động tay đòn ổn định tàu thủy lên máy tính. Phần II NỘI DUNG NGHIÊN CỨU LỜI NÓI ĐẦU Chương 1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Tổng quan về lý thuyết ổn định tàu thủy. 1.2 Phương pháp tính tay đòn ổn định tàu thủy theo GS Vlaxôp. Giá trị ứng dụng và nhu cầu nghiên cứu hoàn thiện của phương pháp này. 1.3 Giới hạn nội dung và phương pháp nghiên cứu. Chương 2 CƠ SỎ LÝ THUYẾT CỦA THUẬT TOÁN VÀ ỨNG DỤNG 2.1 Thuật toán Spline. 2.2 Ứngdụng thuật toán Spline vào bài toán ổn định tàu thủy. Chương 3 TÍNH CHÍNH XÁC TAY ĐÒN ỔN ĐỊNH TÀU THỦY THEO PHƯƠNG PHÁP CỦA GIÁO SƯ VLAXÔP V.G. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com [...]...3.1 Xõy dng thut toỏn tớnh toỏn chớnh xỏc tay ũn n nh tu thy theo phng phỏp ca GS Vlaxụp V.G 3.2 Vit chng trỡnh tớnh chớnh xỏc tay ũn n nh tu thy theo phng phỏp ca GS Vlaxụp trờn mỏy tớnh 3.3 Tớnh tay ũn n nh cho tu mu 3.4 ỏnh giỏ kt qu KT LUN V XUT í KIN PHN III K HOCH THI GIAN 1 i thc t: Khụng cú 2 K hoch thc nghim:... khụng th tin hnh xõy c thut toỏn lp trỡnh nhm ỏp ng nhu cu trờn 1.2.2 Phng phỏp tớnh tay ũn n nh theo ngh ca giỏo s Vlaxụp Giỏ tr ng dng v nhu cu nghiờn cu hon thin 1.2.2.1 Phng phỏp tớnh tay ũn n nh theo ngh ca GS Vlaxụp Khỏc vi cỏc nh khoa hc v tu thy khỏc ca Liờn Xụ c, GS Vlaxụp ó tip cn vi vic tớnh tay ũn n nh tu thy theo mt hng riờng nhm ỏp ng nhu cu tớnh ton n nh cn thit cho vic thit k tu Cỏc phng... nghiờn cu nhm xõy dng thut toỏn tớnh v v tay ũn n nh tnh tu thy theo phng phỏp m GS Vlaxụp ó ngh Thut toỏn c xõy dng nhm tng bc a vic tớnh tay ũn n nh lờn mỏy tớnh, s dng cỏc chng trỡnh ó lp trỡnh t ng tớnh n nh cho tu thy vi chớnh xỏc cao nht cú th ti nghiờn cu ca tụi: Nghiờn cu thut toỏn tớnh toỏn chớnh xỏc tay ũn n nh ca tu thy theo phng phỏp ca Giỏo S Vlaxụp V.G. l nhm mc ớch ny Kt qu tớnh toỏn... c nh trong cỏc iu kin ngoi lc Khi ú vic tớnh toỏn n nh tu cho thy theo cỏc cụng thc ny s dn n sai s dõy chuyn cho kt qu tớnh hn ch nhng sai s ny, ó cú nhiu phng phỏp c a ra, trong ú in hỡnh l cỏch chia nh tng nhúm tu theo vựng hot ng (tu sụng, tu bin, hoc phõn theo vựng hn ch hot ng), theo chc nng hng hi (tu hng, tu cỏ, tu khỏch) hoc theo c im kt cu (vt liờu, hỡnh dng v tu, chiu cao mn khụ)nhm a ra... l c s lý thuyt nhm khc phc nhng sai s so vi vic tớnh n nh theo phng phỏp Vlaxụp nh truyn thng Tuy nhiờn do bc u tip cn vi vic tớnh toỏn n nh theo hng i mi xõy dng thut toỏn tớnh toỏn nhm m bo chớnh xỏc cao nờn ni dung ti ch gii hn vic tớnh tay ũn n nh tnh cho tu thy trờn nc tnh kim tra kt qu tớnh toỏn, tụi xõy dng chng trỡnh tớnh tay ũn theo c hai cỏch, tớnh chớnh xỏc v PDF created with pdfFactory... -0.155 0.069 60 1.056 0.026 -0.135 -0.081 70 0.586 0.603 -0.062 -0.184 80 0.21 0.935 -0.01 -0.151 90 0 1 0 0 1.2.2.2 Giỏ tr ng dng ca phng phỏp tớnh tay ũn n nh theo GS Vlaxụp v nhu cu nghiờn cu hon thin ca phng phỏp ny Hin nay vic tớnh tay ũn n nh tu thy theo phng phỏp ca GS Vlaxụp ang c ỏp dng tng i rng rói trong vic tớnh toỏn v thit k tu Vi u th vt tri so cỏc phng phỏp khỏc v s n gin ca cỏch thc tin... trc tip t bn v tuyn hỡnh tu Nh vy mi gúc nghiờng q ta tớnh c mt giỏ tr yc, zc Thay vo cụng thc trờn ta tớnh c lq Qu tớch tt c cỏc giỏ tr lq l th tay ũn n nh tnh ca tu thy 1.2.1.2 Phng phỏp tớnh tay ũn n nh tu thy theo ngh ca Vin s Krlụp A.N Phng phỏp tớnh tay ũn n nh tu thy ca Vin s Krlụp c da trờn nn tng lý thuyt vụ cựng bộ ca nh toỏn hc le Ni dung c bn ca lý thuyt ny c phỏt biu: Nu hai mt ng nc tng... Mng Vy ta cú ỡM hp = P( y c Cosq + ( z c - z c 0 ) Sinq - ( z g - z c 0 ) Sinq ) ù ớ ùM hp = P.l hp ợ ị l hp = y c Cosq + ( z c - z z 0 ) Sinq - ( z g - z c 0 ) Sinq gi l tay ũn hi phc hay tay ũn n nh tu thu (lq) Tay ũn hi phc lq l tay ũn ca ngu lc P v D xut hin khi tu nghiờng Trờn hỡnh v, lq l on GK PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 8 z Mng D G K 0 Co 0 C0 P y Hỡnh1.1... on thng Do ú on thng th (i +1) s hp vi on thng th i gúc Dq v i qua trung im ca on th i M z Mng d0 Co Ci C0 d(zc - zc0) dy O y Hỡnh 1.3 Tớnh tay ũn n nh theo Krlụp Mi quan h gia bỏn kớnh tõm n nh rq v c im hỡnh hc ca MN ng tớch nghiờng tng ng ti mi gúc q c xỏc nh theo cụng thc: PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com 14 rq = Jx V Trong ú : L J xq 1 m 3 = ũ ( ytr + y 3 )dx ph... th phõn thnh hai thnh phn Mhp = Mq = Mhd - Mtl = P.(lhd - ltl) Nờn ta cú tng ng lq = lhd - ltl Trong ú: lhd = yc.Cosq + (zc - zc0).Sinq l tay ũn n nh hỡnh dỏng, ph thuc v hỡnh dng v tu ltl = (zg-zc0) Sinq l tay ũn n nh trng lng, ph thuc v s phõn b ti trng trờn tu Tay ũn n nh lq c th hin di dng mt th trong h trc to Decac vi 2 trc l lq v q gi l th n nh tnh hay thi Read PDF created with pdfFactory . Xây dựng thuật toán tính toán chính xác tay đòn ổn định tàu thủy theo phương pháp của GS Vlaxôp V. G. 3.2 Viết chương trình tính chính xác tay đòn ổn định tàu thủy theo phương pháp của GS Vlaxôp. DUNG NGHIÊN CỨU LỜI NÓI ĐẦU Chương 1 ĐẶT V N ĐỀ 1.1 Tổng quan v lý thuyết ổn định tàu thủy. 1.2 Phương pháp tính tay đòn ổn định tàu thủy theo GS Vlaxôp. Giá trị ứng dụng v nhu cầu nghiên. 2.2.6 Tính mômen quán tính của diện tích MĐN 32 CHƯƠNG 3: TÍNH CHÍNH XÁC TAY ĐÒN ỔN ĐỊNH TÀU THỦY THEO PHƯƠNG PHÁP CỦA GS VLAXÔP 33 3.1 Xây dựng thuật toán tính chính xác tay đòn ổn định tàu thủy