Xây dựng chương trình thiết kế tàu cá vỏ thép theo quy phạm phân cấp và đóng tàu cá biển TCVN6718 2000

Các phương pháp thiết kế, thực chất chính là các phương pháp xác định đặc điểm hình học tàu thường được chia thành hai nhóm chính: 1.3.1 Phương pháp thiết kế theo tàu mẫu P

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG

- o0o -

XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH THIẾT KẾ TÀU

CÁ VỎ THÉP THEO QUY PHẠM PHÂN CẤP

VÀ ĐÓNG TÀU CÁ BIỂN – TCVN 6718:2000

Giảng viên hướng dẫn: Th.S HUỲNH VĂN NHU

Sinh viên thực hiện : BÙI TÁ BÌNH

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Tên đề tài: “ Xây dựng chương trình thiết kế tàu cá vỏ thép theo Quy phạm và phân cấp

đóng tàu các biển – TCVN 6718:2000.”

Hiện vật: Không

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Kết luận:

Nha Trang, ngày …… tháng …… năm 2015

PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG LVTN

Tên đề tài: “ Xây dựng chương trình thiết kế tàu cá vỏ thép theo Quy phạm và phân cấp

đóng tàu các biển – TCVN 6718:2000.”

Hiện vật: Không

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN

Điểm phản biện:

Nha Trang, ngày …… tháng …… năm 2015

(Ký và ghi rõ họ tên)

Nha Trang, ngày… ,tháng… , năm 2015

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

(ký, ghi rõ họ tên)

ĐIỂM CHUNG

Bằng

số

Bằng chữ

LỜI NÓI ĐẦU

Ở nước ta hiện nay, việc thiết kế và đóng mới tàu cá chủ yếu được thực hiện theo phương pháp truyền thống Các tàu này nhìn chung cũng đáp ứng được các yêu cầu về sử dụng

và khai thác Tuy nhiên, chỉ đơn thuần dựa vào những kinh nghiệm dân gian thông qua các tàu mẫu thì những con tàu mới được tạo ra sẽ không tốt hơn và ngày càng hoàn thiện hơn đươc, điều này không thể đáp ứng được những yêu cầu trong sự phát triển của cuộc sống Để tạo ra được những con tàu ngày càng tốt hơn và hoàn thiện hơn, đó là một bài toán mà lời giải phải bắt đầu ngay từ khâu thiết kế Nhất thiết ta phải xây dựng phương pháp thiết kế, có tính khoa học cả về mặt lý thuyết lẫn thực tế, đó mới là chìa khóa tìm ra lời giải cuối cùng cho bài toán trên

Trong các phương pháp thiết kế tàu, phương pháp thiết kế theo Qui Phạm hình thành từ những kinh nghiệm, kết quả trong quá trình thiết kế, chế tạo, sửa chữa và sử dụng trong thực tế của các con tàu Do đó, phương pháp thiết kế theo quy phạm là một phương pháp hết sức đơn giản, đảm bảo về tính an toàn cũng như sức bền cho con tàu và người sử dụng

Tôi được nhà trường giao cho đề tài: “Xây dựng chương trình thiết kế tàu cá vỏ thép theo Quy phạm phân cấp và đóng tàu cá biển – TCVN 6718 :2000 “ Nhằm rút ngắn thời gian thiết kế cũng như công việc tính toán cho các tính năng hàng hải của tàu Đề tài được thực hiện trên cơ sở sau:

Chương I: Tổng quan về đề tài

Chương II: Cơ sở lý thuyết

Chương III: Nội dung thực hiện

Chương IV: Đề xuất và kiến nghị

Nhờ sự giúp đỡ của thầy hướng dẫn Th.S Huỳnh Văn Nhu, các thầy trong bộ môn,

nhà trường cùng các bạn đã giúp đỡ tôi đã hoàn thành đề tài này Tuy nhiên, đề tài không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được ý kiến đóng góp của thầy và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn

Nha Trang, /…./…./…

Sinh viên thực hiện Bùi Tá Bình

ĐỀ CƯƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Tên đề tài : “Xây dựng chương trình thiết kế tàu cá vỏ thép theo quy phạm phân cấp

và đóng tàu cá biển – TCVN 6718 :2000 “

Sinh viên thực hiện : Bùi Tá Bình Lớp : 53KTTT

Ngành : Kỹ thuật tàu thủy ( Đóng tàu thủy )

Cán bộ hướng dẫn : Th.S Huỳnh Văn Nhu

CHƯƠNG 1 : PHẦN TỔNG QUAN

1 Sơ lược về ngành công nghiệp đánh bắt thủy sản ở nước ta

2 Năng lực khai thác hải sản

3 Tình hình thiết kế tàu đánh cá ở nước ta hiện nay

4 Đối tượng, phạm vi, mục tiêu nghiên cứu

5 Giới thiệu quy phạm phân cấp và đóng tàu cá biển TCVN 6718-2000

6 Sơ lược về nội dung đề tài

CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT

1 Khái quát về Microsoft Excel

2 Những yêu cầu chủ yếu đối với thiết kế thân tàu

3 Tiêu chuẩn ổn định đối với tàu cá

4 Tính toán các tính năng hàng hải của tàu

4.1 Tính nổi tàu thủy

4.1.1 Các khái niệm cơ bản

4.1.2 Các yếu tố tính nổi

4.1.3 Phương pháp tính toán

4.2 Ổn định tàu thủy

4.2.1 Các khái niệm cơ bản

4.2.2 Phương pháp tính toán

4.3 Sức cản tàu thủy

4.3.1 Khái niệm cơ bản

CHƯƠNG 3 : NỘI DUNG THỰC HIỆN

1 Tính toán và vẽ các yếu tố thủy tĩnh của tàu

2 Tính toán và vẽ đồ thị bonjean

3 Tính toán ổn định

4 Tính toán kết cấu thân tàu

5 Tính toán sức cản

CHƯƠNG 4 : KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN

1 Kết luận và đề xuất ý kiến

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU ……… ……….3

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình khai thác thủy sản ở nước ta……….6

1.2 Năng lực khai thác hải sản……… ……….7

1.3 Các phương pháp thiết kế tàu cá hiện nay………9

1.3.1 Phương pháp thiết kế theo tàu mẫu……….9

1.3.2 Phương pháp thiết kế không theo tàu mẫu………10

1.3.3 Phương pháp thiết kế tối ưu……….12

1.4 Đối tượng, phạm vi, mục tiêu nghiên cứu……….12

1.5 Giới thiệu về tiêu chuẩn việt nam TCVN 6718 : 2000……….12

1.6 Sơ lược về nội dung đề tài……….13

CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Khái quát về Microsoft Excel……… 13

2.1.1 Làm việc với bảng tính và các ô dữ liệu……… 13

2.1.2 Soạn thảo, định dạng và in ấn bảng tính……….14

2.1.3 Phân tích dữ liệu……… 15

2.1.4 Ứng dụng của Excel trong các bài tập tính toán tính năng tàu….……… 15

2.2 Những yêu cầu chủ yếu đối với thiết kế thân tàu……… 16

2.2.1 Đặc điểm kết cấu thân tàu……… ………16

2.2.2 Các hệ thống kết cấu thân tàu……….17

2.2.3 Vật liệu thép dùng trong đóng tàu……….18

2.3 Tiêu chuẩn ổn định đối với tàu cá………19

2.3.1 Tiêu chuẩn vật lý……….………… ……….19

2.3.2 Tiêu chuẩn thống kê……….……….…….19

2.3.3 Tiêu chuẩn theo quy phạm……….………19

2.4 Các đặc tính hàng hải của tàu……….……20

2.4.1 Tính nổi tàu thủy………20

2.4.1.1 Các khái niệm cơ bản……… ……….20

2.4.1.2 Các yếu tố tính nổi của tàu………21

2.4.1.3 Phương pháp tính toán……… 23

2.4.1.4 Đường cong các yếu tố tính nổi……… …….29

2.4.1.5 Đồ thị bonjean……….……….30

2.4.2 Ổn định tàu thủy……….30

2.4.2.1 Khái niệm cơ bản……… 30

2.4.2.2 Phương pháp tính cánh tay đòn ổn định ……….30

2.4.3 Sức cản tàu thủy……… ……… 34

2.4.3.1 Khái niệm về sức cản……… ……….34

2.4.3.2 Các thành phần sức cản……….35

2.4.3.3 Phương pháp tính sức cản……….38

2.4.3.4 Tính toán sức cản theo công thức viện thiết kế Leningrad…… …40

CHƯƠNG III NỘI DUNG THỰC HIỆN……….41

1 Tính toán và vẽ các yếu tố thủy tĩnh của tàu………41

2 Tính toán và vẽ đồ thị Bonjean………47

3 Tính toán ổn định……….54

4 Tính toán kết cấu……… …61

5 Tính toán sức cản……… ……… 79

CHƯƠNG IV KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT……….….81

1 Kết luận và đề xuất từ đề tài……… 81

LỜI CẢM ƠN……… ………82

TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 83

DANH MỤC CÁC ĐẠI LƯỢNG KÝ HIỆU TRONG ĐỀ TÀI

1 L tk (L) : Chiều dài thiết kế của tàu

2 B tk (B): Chiều rộng thiết kế của tàu

3 C T : Hệ số sức cản toàn bộ

4 C R : Hệ số sức cản dư

5 C F : Hệ số sức cản ma sát

6 ∆CF : Hệ số ma sát bổ sung

7 R T : Sức cản toàn bộ của tàu

8 WS : Diện tích mặt ướt

9 R n : Số Reynol

10 v: Vận tốc tàu tính bằng m/s

11 V : Thể tích tàu tính bằng m3

12 d ( draft) : Chiều chìm tàu là: khoảng cách thẳng đứng tính từ đường cơ bản đến

đường nước thiết kế đo tại mặt cắt ngang giữa tàu

13 ∆𝒅 : Khoảng cách giữa hai đường nước

14 i : Thứ tự đường nước

15 A W : Điện tích mặt đường nước

16 KB : Cao độ tâm nổi

17 Lcf : Hoành độ tâm diện tích đường nước

18 Lcb : Hoành độ tâm nổi

19 D (): Lượng chiếm nước của tàu là: khối lượng toàn bộ nước do tàu chiếm chổ khi

nổi trong nước, tức là trọng lượng thể tích chiếm nước của tàu V và cũng chính là trọng lượng của toàn bộ tàu P

P = D =V = BT

với  là trọng lượng riêng của nước vùng tàu chạy ( tấn/ m3)

20 I x : Momen quán tính ngang qua trục Ox

21 I L : Momen quán tính dọc qua trục Oy

22 I ’ L : Momen quán tính dọc qua tâm đường nước

23 BM : Bán kính tâm nghiêng

24 BM L : Bán kính tâm chúi

25 𝜶 (𝑪𝒘): Hệ số đầy mặt đường nước

26 𝜷 (𝑪𝒎): Hệ số diện tích mặt cắt ngang sườn giữa

27 𝜸 (𝑪𝒃): Hệ số béo thể tích

DANH MỤC HÌNH, BẢNG TÍNH CÓ TRONG ĐỀ TÀI Danh mục hình ảnh

Hình 1 :Mặt đường nước tàu

Hình 2 :Mặt cắt ngang tàu

Hình 3 :Tính diện tích theo phương pháp hình thang

Hình 4: Chia sườn theo phương pháp hình thang

Hình 5 Tính diện tích theo công thức Simpson

Hình 6 Phân chia các đường sườn theo phương pháp Simpson

Danh mục bảng tính

Bảng 1 Cơ cấu tàu cá khai thác hải sản

Bảng 2 Cơ cấu nghề theo khai thác theo công suất năm 2010

Bảng 3 Sản lượng khai thác hải sản

Bảng 4 Năng suất khai thác hải sản

Bảng 5 Giá trị các hàm f1(), f2(), f3(), f4() phụ thuộc góc nghiêng tàu 

Bảng 6 Bảng tính giá trị cánh tay đòn ổn định tàu

Bảng 7 Giá trị cánh tay đòn tĩnh và cánh tay đòn ổn định động

Bảng 8 Ảnh hưởng của độ cong của bề mặt vỏ tàu theo tỷ số L/B

CHƯƠNG I.TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU

1.1 Sơ lược về nghành công nghiệp đánh bắt thủy sản ở nước ta

Nước ta có một vị trí địa lý vô cùng thuận lợi cho việc phát triển khai thác, nuôi trồng, sản xuất, chế biến và xuất khẩu thủy sản Nước ra có bờ biển dài 3260 km và vùng đặc quyền kinh

tế rộng khoảng 1 triệu km2 cùng với nguồn lợi hải sản khá phong phú Việt Nam là một quốc gia có nhiều đảo và quần đảo Hệ thống đảo ven bờ gồm có 2.773 hòn đảo lớn nhỏ diện tích từ 0,001 km2 đến 100 km2, diện tích tổng cộng lên đến 1.720 km2 Trên lãnh thổ Việt Nam có khoảng 2.860 sông ngòi lớn nhỏ và rất nhiều hồ tự nhiên Nước ta có 544 loài cá thuộc 288 giống tiềm năng, nguồn lợi thủy sản ước tính khoảng 4,5-5 triệu tấn và cho phép khai thác hàng năm 1,2 – 1,4 triệu tấn

Nước ta có nhiều ngư trường, trong đó 4 ngư trường trọng điểm là : Ngư trường Cà Mau – Kiên Giang, ngư trường Ninh Thuận – Bình Thuận – Bà Rịa – Vũng Tàu, ngư trường Hải Phòng - Quảng Ninh và ngư trường quần đảo Hoàng Sa - quần đảo Trường Sa Do đó tiềm năng về nguồn lợi thủy sản nước mặn là vô cùng lớn

Theo Tổng cục Thủy sản, sản lượng thủy sản trong tháng 8/2014 ước đạt 543 nghìn tấn, trong đó sản lượng khai thác 244 nghìn tấn, sản lượng nuôi trồng 299 nghìn tấn, đưa tổng sản lượng thủy sản 8 tháng đầu năm xấp xỉ 4,0 triệu tấn, tăng 4,0%, trong đó sản lượng khai thác 1,9 triệu tấn ( tăng 4,9%), sản lượng nuôi trồng 2,1 triêu tấn ( tăng 3,1%)

Điều đó cho thấy hiệu lực quản lý nhà nước về hạn chế đóng mới các loại tàu thuyền nhỏ đã phát huy tác dụng Sự chuyển đổi cơ cấu từ khai thác gần bờ sang khai thác xa bờ đã và đang diễn ra mạnh mẽ Tuy nhiên việc đầu tư cho khai thác thủy sản xa bờ chưa đồng bộ, mới chỉ chú trọng đến khâu đóng tàu, còn khâu khác như: dự báo nguồn lợi, hậu cần dịch vụ, tiêu thụ, chế biến, đào tạo nhân lực, tránh trú bão gió chưa được chú ý đúng mức Nhiều địa phương chỉ có tập quán khai thác gần bờ với những loại nghề truyền thống, ngư dân chưa có kinh nghiệm và kỹ thuật khai thác xa bờ Tình trạng thiếu thuyền trưởng và thủy thủ khai thác ở nhiều nơi diễn ra trầm trọng, nhất là ở các tỉnh Bắc Bộ và Nam Bộ

1.2 Năng lực khai thác hải sản

1.2.1 Tàu cá khai thác hải sản

Trong giai đoạn từ 2001 – 2010, tổng số tàu thuyền máy khai thác hải sản tang từ 74.495 chiếc lên 128.499 chiếc, với tổng công suất 6.5 triệu cv Trong đó tàu nhỏ hơn 90 cv có 101.488 chiếc chiếm khoảng 80,3%, tàu lớn hơn 90 cv có 24970 chiếc chiếm 19,7% trong tổng số tàu thuyền cả nước

Số lượng tàu cá tăng bình quân 6,2% năm; tổng công suất máy tàu bình quân 7,1% / năm Nhóm tàu > 90 cv tăng trung bình 13%/ năm, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến nguồn thủy sản ven bờ

Bảng 1 Cơ cấu tàu cá khai thác hải sản

trưởng bình quân

Nguồn: Cục khai thác và bảo vệ nguồn lợi thủy sản

1.2.2 Cơ cấu nghề khai thác hải sản

Năm 2010, nghề lưới kéo vẫn chiếm tỷ trọng khá lớn trong cơ cấu nghề khai thác của

cả nước, trên 17%, nghề lướt rê trên 36%, nghề câu 17% trong đó nghề câu vàng cá ngừ đại dương chiếm khoảng 4% trong họ nghề câu, các nghề khác chiếm trên 12% Đặc biệt trong đó có tàu làm nghề thu mua hải sản, và chiếm tỷ trọng không đáng kể trong cơ cấu nghề khai thác là nghề lướt vây chỉ trên 4%, nghề cố định trên 3%

Hiện tại có 40 loại nghề khai thác hải sản, được xếp vào 7 họ nghề chủ yếu như sau:

Bảng 2 Cơ cấu nghề theo khai thác theo công suất năm 2010

Nguồn: Cục khai thác và bảo về thủy sản

1.2.3 Năng suất Sản lượng khai thác thủy sản

Trong giai đoạn từ 2001 – 2010, sản lượng khai thác thủy sản tăng trưởng bình quân năm đạt 4,6% / năm ( sản lượng khai thác hải sản năm 2001 là 1.481.200 tấn đã tăng lên 2.226.600 tấn vào năm 2010)

Cơ cấu sản lượng khai thác hải sản, sản lượng cá luôn chiếm tỷ trọng lớn, khoảng 75% sản lượng khai thác hải sản Tốc độ gia tăng sản lượng cá biển trong giai đoạn 2001 – 2010 là 4,4% / năm

Sản lượng khai thác hải sản xa bờ năm 2001 khoảng 456.000 tấn, chiếm 30,8% tổng sản lượng khai thác hải sản, đến năm 2010 đã tăng lên khoảng 1.100.000 tấn và chiếm gần 50% tổng sản lượng khai thác hải sản

Sản lượng khai thác cá ngừ khoảng 15.000 – 30.000 tấn/ năm, trong đó sản lượng cá ngừ đại dương đạt khoảng 12.231 tấn/ năm Tuy nhiên, hiện nay chưa có thống kê chính xác và thường xuyên

Bảng 3 Sản lượng khai thác hải sản

Nguồn: tổng cục thống kê

Giai đoạn 2001 – 2010, năng suất khai thác theo lao động có chiều hướng tăng nhẹ ( tăng 0,7%/ năm) Ngược lại năng suất theo tàu thuyền và công suất lại có xu hướng giảm dần, đặc biệt giảm từ 0,49 tấn/cv xuống còn 0,37 tấn/cv Điều này chứng tỏ, sự gia tăng công suất máy không tương xứng với sự gia tăng tổng sản lượng khai thác

Bảng 4 Năng suất khai thác hải sản

TT Hạng mục Đơn vị Năm 2001 Năm 2010 Tốc độ tăng trưởng bình quân/ năm (%)

Nguồn: Cục khai thác và bảo về nguồn lợi thủy sản

1.3 Các phương pháp thiết kế tàu cá hiện nay

Thực tế nhận thấy, chất lượng của quá trình thiết kế tàu không những chỉ phụ thuộc vào quan điểm và trình độ người thiết kế mà còn có liên quan chặt chẽ đến phương pháp thiết kế Các phương pháp thiết kế, thực chất chính là các phương pháp xác định đặc điểm hình học tàu thường được chia thành hai nhóm chính:

1.3.1 Phương pháp thiết kế theo tàu mẫu

Phương pháp thiết kế dựa theo tàu mẫu hay còn gọi là phương pháp phụ thuộc cho phép xác định các thông số và tính năng của tàu thiết kế từ các thông số chính và tính năng của tàu mẫu Phương pháp này thường dựa vào một hay nhiều tàu mẫu có thông số gần sát tàu thiết kế

và dựa trên cơ sở phương pháp đồng dạng hình học hoặc phương pháp biến phân tuyến tính

để xác định các thông số chính và tính năng của tàu thiết kế từ các thông số và tính năng của tàu mẫu Phương pháp này thường được dùng rộng rãi vì tàu mẫu là chổ dựa vững chắc cho tàu thiết kế, tuy nhiên nhược điểm của phương pháp là không phải lúc nào cũng tìm được tàu mẫu thích hợp, dẫn đến chổ tiếp nhận số liệu của tàu mẫu một cách thụ động, thiếu phân tích nên nhiều khi đưa đến các kết luận thiếu chính xác hoặc phương án không tối ưu trong điều kiện thiết kế không cho phép Do đó cần có các phương pháp thiết kế thích hợp để đi đến kết quả nhanh chóng và chính xác Thuộc về nhóm này gồm các phương pháp cụ thể sau:

 Phương pháp truyền thống

Phương pháp này xác định các đặc điểm hình học dựa trên cơ sở giải hệ phương trình thiết

kế, gồm các phương trình thể hiện quan hệ giữa các đặc điểm hình học trên cơ sở giải hệ phương trình thiết kế, gồm các phương trình thể hiện quan hệ giữa các đặc điểm hình học với các tính năng tàu như phương trình trọng lượng, phương trình dung tích, phương trình ổn định, phương trình tốc độ … Tuy nhiên, do số lượng phương trình có thể thiết lập thường nhiều hơn

số ẩn số cần xác định nên thường giải hệ phương trình thiết kế nói trên bằng phương pháp tính gần đúng theo tàu mẫu

 Phương pháp thống kê

Phương pháp tiến hành xác định các kích thước chính của tàu, tỉ lệ các kích thước chính, các hệ số và các đặc trưng hình học của tàu theo các công thức kinh nghiệm rút ra từ thực tế Các yêu cầu về tính năng của tàu như ổn định, an toàn v v sẽ được kiểm tra sau mỗi lần tính

 Phương pháp phương trình vi phân

Phương pháp cho phép thay đổi một số đặc đặc trưng trong khi chọn các thông số tàu thiết

kế Ở phạm vi nhất định, phương pháp này tương đồng với phương pháp biến phân trong thiết

kế

 Phương pháp từng phần

Phương pháp này được xây dựng dựa trên cơ sở phương pháp đồng dạng và thường được thực hiện theo trình tự sau:

- Xác định các kích thước chủ yếu của tàu thiết kế từ các thông số của tàu mẫu bằng phương pháp đồng dạng hình học

- Xác định lượng chiếm nước của tàu thiết kế bằng tỷ lệ phần trăm theo các công thức gần đúng đã biết, sẽ được trình bày trong phần sau

1.3.2 Phương pháp thiết kế không theo tàu mẫu

Phương pháp thiết kế không dựa theo tàu mẫu còn được gọi tên là phương pháp độc lập, trong đó các thông số chính của tàu sẽ được xác định theo các đồ thị hay công thức kinh nghiệm xây dựng từ số liệu thử nghiệm thống kê trên các mô hình thí nghiệm, của tàu thực tế

và được các nhà lý thuyết và thực hành tàu phân tích, xử lý và tổng quát hóa thành cơ sở phương pháp thiết kế và luôn được điều chỉnh cho phù hợp với sự tiến bộ của các nghành khoa học kỹ thuật Từng nhóm thông số của tàu sẽ được xác định theo phương pháp tính riêng, gồm các nhóm như kích thước chủ yếu, lượng chiếm nước, khối lượng thân tàu, độ ổn định ban đầu

và ổn định góc nghiêng lớn, công suất máy chính, dung tích khoang chứa hàng v v…

 Phương pháp tiệm cận

Phương pháp tiệm cận thiết kế tàu xây dựng dựa trên cơ sở phương pháp tính gần đúng dần, từng bước xác định các thông số của tàu cho đến khi đáp ứng được các yêu cầu đặt ra cho tàu Để có được các thông số phù hợp phải trải qua nhiều bước tính, còn gọi là bước tính đúng dần, trong đó bước gần đúng sau sẽ dựa vào kết quả bước tính trước để điều chỉnh số liệu ban đầu Thiết kế tàu theo phương pháp tiệm cận có thể được thực hiện theo nhiều sơ đồ tính khác nhau Phần dưới đây giới thiệu một trong những sơ đồ tính thường đang được áp dụng trong tính toán các đặc điểm hình học tàu thủy hiện nay :

o Bước gần đúng thứ nhất

- Xác định lượng chiếm nước D1 của tàu theo một trong các cách tính thông dụng

- Xác định các kích thước chính như chiều dài L, chiều rộng B, mớn nước T, chiều cao mép boong H và các hệ số hình dáng α, β, δ của tàu

o Bước gần đúng thứ hai

- Tính sức cản vỏ, công suất máy chính, thiết kế thiết bị đẩy và xác định tốc độ tàu

- Xác định khối lượng thân tàu

- Điều chỉnh lượng chiếm nước D2 của tàu

- Điều chỉnh các kích thước chủ yếu theo lượng chiếm nước D2

Thường ở bước thứ hai đã có các thông số phù hợp và sai số giữa lượng chiếm nước D2 với tổng khối lượng theo kích thước mới là rất nhỏ, có thể điều chỉnh bằng cách thay đổi không lớn giá trị hệ số thể tích chiếm nước δ hoặc giá trị thành phần lượng chiếm nước dự trữ ΔD

o Bước gần đúng thứ ba

- Trong bước tính này nên chọn cả máy phụ và các thiết bị mặt boong để có thể xác định tương đối chính xác khối lượng con tàu

o Bước gần đúng thứ tư

- Kiểm tra ổn định, chiều cao mạn khô, dung tích các hầm hàng, kiểm tra chống chìm, và xem xét lại tỷ số H/T

- Kiểm tra độ bền chung toàn tàu nếu có yêu cầu

- Hiệu chỉnh toàn bộ thông số đã tính và điều chỉnh lại các kích thước của tàu

- Xác định các thông số ở dạng cuối cùng

o Bước gần đúng thứ năm

- Xác định chính xác tải trọng và tọa độ trọng tâm tàu

- Hiệu chỉnh lượng chiếm nước

 Phương pháp toàn phần

Phương pháp thực hiện tính từng bước và kết quả mỗi bước hầu như không điều chỉnh Trình tự tính toán được sắp xếp sao cho bước sau có thể sử dụng kết quả của bước trước Sơ

đồ tính của phương pháp này như sau :

o Bước 1: Xác định lượng chiếm nước tàu D

o Bước 2 :

- Dựa vào hệ số sức cản để tính sức cản hoặc hệ số công suất để tính công suất máy và thiết kế thiết bị đẩy để có thể xác định tốc độ tàu Vt đạt được từ công suất máy đã tính Nếu Vs là vận tốc yêu cầu thì cần phải xác định công suất truyền động và chọn máy

- Từ lượng chiếm nước D và tốc độ tàu Vt xác định chiều dài tàu L

- Xác định hệ số đầy thể tích chiếm nước δ

Tính các đại lượng khác trên cơ sở những đại lượng đã xác định như D, L, δ, B/T, H/T

 Thiết kế theo phương pháp biến phân

1.3.3 Phương pháp thiết kế tối ưu

Khác phương pháp biến phân, trong đó người thiết kế phải tiến hành so sánh và đối chiếu hàng loạt phương án thiết kế áp dụng cho một sản phẩm, cụ thể ở đây là cho một con tàu

đang được đặt lên bàn cân và kết quả của phép so sánh đó sẽ cho phép chọn ra một phương án

tối ưu, được hiểu theo nghĩa ở đây là phương án tốt nhất trong các phương án được mang ra

so sánh theo một hàm mục tiêu nào đó, chứ có thể chưa phải là phương án tốt nhất trong tấc

cả các phương án Khi thiết kế theo lý thuyết tối ưu, người thiết kế không cần so sánh, đối chiếu các phương án, và thực tế cũng không thể làm được việc đó, mà công cụ lao động được người thiết kế sử dụng là tự xác định kết quả tối ưu bằng cách ngắn nhất, tùy thuộc cách điều khiển của người thiết kế

1.3 Đối tượng, phạm vi và mục tiêu nghiên cứu

 Đối tượng nghiên cứu: Xây dựng chương trình thiết kế tàu cá vỏ thép theo Quy phạm

phân cấp và đóng tàu cá biển - TCVN 6718: 2000

 Phạm vi nghiên cứu: Thiết kế, tính toán, kiểm tra ổn định , kết cấu và các tính năng

hàng hải của tàu theo Quy phạm TCVN 6718: 2000

 Mục tiêu nghiên cứu: Từ dữ liệu đầu vào là kích thước chủ yếu của tàu thiết kế, bảng

tọa độ tuyến hình và dựa trên tiêu chuẩn Quy phạm TCVN 6718: 2000 Xây dựng

chương trình tính toán, thiết kế và kiểm tra các tính năng của tàu bằng Excel : Thủy tĩnh, Bonjean, Kết cấu thân, Sức cản, Thiết bị năng lượng

1.5 Giới thiệu về tiêu chuẩn việt nam TCVN 6718 : 2000

Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6718: 2000 “Quy phạm phân cấp và đóng tàu cá biển” (Tàu có chiều dài trên 20m) được ban hành theo quyết định số 2596/2000/QĐ-BKHCNMT NGÀY 29/12/2000 Là một bộ tiêu chuẩn Việt Nam gồm 13 tiêu chuẩn từ TCVN 6718-1:

2000 đến TCVN 6718-13 :2000

Quy phạm phân cấp và đóng tàu cá biển” 2000 được biên soạn trên cơ sở Tiêu Chuẩn Việt Nam TCVN 6259: 1997 “Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép”-1997, sử dụng các quy định mới nhất của các Công ước quốc tế hiện hành của tổ chức Hàng hải quốc tế (IMO) và các Tiêu chuẩn của tổ chức Tiêu chuẩn quốc tế (ISO), tham khảo Quy phạm đóng tàu cá biển của các tổ chức Đăng kiểm quốc tế và kinh nghiệm đã tích lũy được trong lĩnh vực thiết kế, đóng mới, sửa chữa, khai thác và quản lí tàu biển của Việt Nam trong những năm qua

Quy phạm này được áp dụng để kiểm tra phân cấp và đăng kí các tàu cá biển tự chạy có chiều dài đường nước thiết kế trên 20m Trong quá trình thiết kế, đóng mới sửa chữa và khai thác, các tàu cá phải được giám sát và phân cấp phù hợp với các yêu cầu được quy định trong quy phạm này và các quy phạm khác có liên quan của nước Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam

1.6 Sơ lược về nội dung đề tài

 Từ dữ liệu đầu vào là kích thước chủ yếu tàu thiết kế , bảng tọa độ tuyến hình tiến hành xây dựng chương trình tính toán, kiểm tra các tính năng của tàu dựa trên nền tảng “Quy phạm phân cấp và đóng tàu cá biển TCVN 6718: 2000”

 Nội dung của chương trình thiết kế, tính toán và kiểm tra các tính năng của tàu bằng Excel :

 Kết cấu thân tàu

 Thủy tĩnh

 Bonjean

 Sức cản

 Thiết bị năng lượng

CHƯƠNG II CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 Giới thiệu Microsoft Excel

Microsoft Excel cho phép lưu trữ dữ liệu ở dạng bảng ( gồm nhiều ô: cells ) Nó cung cấp cho người dùng những công cụ xử lý, phân tích số liệu Việc minh họa số liệu bằng biểu đồ và

đồ thị trong Excel giúp cho người dùng quan sát kết quả một cách trực quan và dễ hiểu Ngoài

ra phần mềm này còn cung cấp nhiều dịch vụ và tiện ích khác Hiện nay Excel đã được sử dụng hiệu quả trong nhiều lĩnh vực như công tác văn phòng, kế toán, quản lý hàng hóa, điểm thi của học sinh và đặc biệt là có thể thiết kế, tính toán và kiểm tra các tính năng hàng hải của tàu

2.1.1 Làm việc với bảng tính và các file tài liệu

Trong Excel, một tài liệu (workbook) là một file trong đó ta thực hiện các công việc như nhập, phân tích, xử lý và lưu trữ dữ liệu Một tài liệu có thể chứa nhiều bảng, giúp cho ta có thể tổ chức các thông tin liên quan khác nhau chỉ trong một file

Dùng bảng tính ( worksheet ) để liệt kê và phân tích dữ liệu Ta có thể nhập vào, sửa đổi

dữ liệu trên các bảng tính và thực hiện tính toán trên các bảng tính này

Tên của các bảng tính xuất hiện trên các tap ở phía dưới cửa sổ workbook Để chuyển từ bảng tính này sang bảng tính khác ta chọn vào tap tương ứng Tên của bảng tính đang kích hoạt được tô đậm

 Chọn bảng tính

- Khi chọn một bảng tính ta nháy chuột vào tap của bảng tính đó

- Khi chọn nhiều bảng tính kế tiếp nhau ta ấn đồng thời phím Shift trong khi chọn bảng đầu tiên và bảng cuối cùng Ấn phím Ctrl để chọn các bảng tính không liên tiếp

 Chèn một bảng tính: Insert\ worksheet

 Sao chép hoặc di chuyển bảng tính

Ta có thể sao chép hoặc di chuyển bảng tính từ một file này sang một file khác, để thực hiện việc này trước hết ta cần mở các file này ra:

- Trong file nguồn chọn bảng tính cần thực hiện

- Trong menu: Edit\ Move or copy sheet, xuất hiện cửa sổ Move or copy sheet:

- Trong hộp thoại to book, chọn file đích, trong hộp thoại before sheet chọn bảng tính mà vị trí trước nó sẽ là bảng tính sao chép hoặc di chuyển tới Nếu muốn bảng tính mới nằm ở vị trí cuối cùng của tài liệu thì chọn move to end

- Để sao chép chọn vào hộp kiếm create a copy, nếu hộp này không được chọn có nghĩa

- Nháy đúp vào tap của bảng tính cần đổi tên

- Gõ tên mới vào và kết thúc bằng phím Enter

2.1.2 Soạn thảo, định dạng và in ấn bảng tính

- Sao chép, di chuyển và xóa dữ liệu

Thực hiện việc sao chép, di chuyển và xóa dữ liệu y như trong phần soạn thảo văn bản trong windows

- Thêm bớt ô hàng hoặc cột

Để chèn thêm một hàng hay một cột ta thực hiện như sau: đánh dấu hàng/ cột nơi ta muốn thêm hàng/ cột, trong hộp thoại Insert/ row để thêm hàng và Insert/ column để thêm cột

- Để xóa một hàng/ cột ta chọn hàng đó và chọn menu: Edit/ delete

 Định dạng bảng tính

Định dạng cho ô hoặc một nhóm ô: chọn ô hoặc nhóm ô cần định dạng, sau đó vào menu: Format/ cells xuất hiện hộp thoại Format cells Sau khi chọn kiểu dữ liệu, nhập dữ liệu vào, và chọn định dạng cho các ô ta có thể thêm lời ghi chú cho từng ô dữ liệu trong đó bằng cách chọn menu: Insert/ comment, hộp thoại soạn thảo hiện ra, gõ vào lời ghi chú, sau đó nháy ra ngoài hộp thoại để kết thúc

 In bảng tính

Trước khi in ta phải định dạng trang giấy bằng cách chọn: File/ page setup, xuất hiện hộp thoại page setup như sau:

- Trong Oriention: chọn Portrait để in dọc, Landscape để in ngang trang giấy

- Trong Scaling: nên giữ Adjust to 100% normal size Trường hợp chỉ thiếu vài dòng sẽ chọn một trang nên chọn Fit to 1 page để Excel ép lại cho vừa một trang

- Trong Paper size: chọn cỡ giấy in, thông thường chọn khổ giấy A4

- Trong tap Margins: đặt các canh lề cho trang giấy

2.1.3 Phân tích dữ liệu

Sau khi nhập dữ liệu xong, việc xử lý dữ liệu trong Excel nên thực hiện bằng cách: dữ liệu đầu vào - > xử lý -> dữ liệu đầu ra Trong đó dữ liệu đầu vào có thể là một bảng, hoặc một bảng tính, hoặc một file dữ liệu, tùy vào dữ liệu này ít hay nhiều Dữ liệu đầu ra có thể lưu trên một file khác, sheet khác hoặc là một bảng khác ngay trong sheet đó

2.1.4 Ứng dụng của Excel trong thiết kế, tính toán, kiểm tra các tính năng tàu

Excel là chương trình tính toán được ứng dụng trong các bài tập lớn của các môn học

lý thuyết tàu, để tính toán các tính năng hàng hải của tàu như: ổn định, thủy tĩnh, bonjean, kết cấu, … Excel giúp người dùng thực hiện các phép tính toán và xuất ra kết quả nhanh chóng, nhờ đó người sử dụng tiết kiệm được thời gian cũng như công sức cho việc tính toán

Excel giúp lưu trữ dữ liệu, tổng hợp các bài tập có liên quan với nhau, nên chúng ta có thể dễ dàng tiếp cận cũng như hiểu rõ các công thức và phép toán

Các bài tập lớn mà chúng ta có thể thực hiện trên Excel:

 Tính toán ổn định tàu thủy

 Tính toán đồ thị bonjean – thủy tĩnh

 Tính toán kết cấu tàu

 Tính toán trang thiết bị động lực

 Tính toán sức cản tàu

2.2 Những yêu cầu chủ yếu đối với thiết kế kết cấu thân tàu

- Tính an toàn: Thiết kế kết cấu phải đảm bảo dưới tác dụng của ngoại lực, tàu có

một sức bền nhất định, tính ổn định và độ cứng cần thiết Không vì sức bền không

đủ hoặc kết cấu mất ổn định mà gây lên sự phá hủy kết cấu hoặc biến dạng vượt quá phạm vi cho phép

- Tính năng sử dụng: Việc bố trí và lựa chọn kích thước kết cấu phải phù hợp với

yêu cầu kinh doanh Ví như đối với khoang chở hàng đảm bảo kết cấu được bố trí

sao cho thuận tiện xếp dỡ hàng, buồng ở của hành khách và thuyền viên phải có lối đi thuận tiện và độ cao thích đáng

- Tính hoàn chỉnh: Tàu thủy là một công trình kiến trúc nổi trên mặt nước bố trí

phức tạp, trên tàu có nhiều loại máy móc, thiết bị, dụng cụ sinh hoạt và các hệ

thống…Các bộ phận liên kết mật thiết với bố trí kết cấu và việc lựa chọn kích thước kết cấu.Thiết kế kết cấu phải phối hợp chặt chẽ với thiết kế tổng thể và thiết kế các hệ thống tạo nên một cấu trúc hoàn chỉnh, đảm bảo sự hoạt động bình thường của tất cả các bộ phận trên tàu

- Tính công nghệ: Việc lựa chọn hình thức kết cấu, hình thức liên kết các bộ phận

kết cấu của thân tàu phải đảm bảo thi công dễ dàng, giảm nhẹ cường độ lao động và nâng cao năng suất lao động Mặt khác, khi lựa chọn vật liệu phải chú ý đến vật tư có thể khai thác trong nước, giảm bớt quy cách vật liệu một cách thích đáng, tiện cho việc mua, dự trữ vật liệu và quy trình công nghệ của nhà máy Phải căn cứ vào đặc điểm của nhà máy, tình hình thiết bị của nhà máy để chọn phương án công nghệ hợp lý, áp dụng những biện pháp công nghệ tiên tiến

- Tính kinh tế: Trên cơ sở đảm bảo sức bền cần thiết của kết cấu, cân nhắc kỹ đến

độ dư ăn mòn của vật liệu, yêu cầu sử dụng và sửa chữa bảo dưỡng…Phải cố gắng giảm nhẹ khối lượng kết cấu, tiết kiệm vật liệu, bố trí và lựa chọn vật liệu thỏa đáng, đảm bảo tính kinh tế cao nhất trong sử dụng kết cấu

2.2.1 Đặc điểm kết cấu thân tàu

2.2.1.1 Đặc điểm chung

Kết cấu thân tàu có dạng vỏ mỏng gồm phần tôn bao bên ngoài và phần gia

cường bên trong tạo thành khung xương đảm bảo độ bền, giữ tàu nổi và vận động

trên nước

- Tôn bao: Gồm các tấm vỏ mỏng bằng vật liệu kim loại hay phi kim

- Kết cấu gia cường: Hệ thống các dầm trực giao bố trí vuông góc với nhau và được liên kết bằng các mã

2.2.1.2 Đặc điểm, vai trò của các bộ phận kết cấu trong đảm bảo độ bền thân tàu

- Các kết cấu thân tàu được lựa chọn và bố trí trên cơ sở đảm bảo độ bền thân tàu

khi uốn chung và độ bền cục bộ dưới tác dụng của tải trọng riêng

- Theo quan điểm này, thân tàu xem như dầm tổng hợp thành mỏng, chịu tác dụng

hai lực ngược chiều là trọng lượng thân tàu và lực đẩy của nước, kết quả thân tàu bị cong lên hoặc võng xuống, xuất hiện ứng suất, biến dạng làm phá hủy kết cấu tàu

- Để đảm bảo độ bền chung và độ bền cục bộ nói trên, kết cấu thân tàu được chia

thành hai hệ thống chính

2.2.1.3 Hệ thống các kết cấu dọc

Hệ thống các kết cấu dọc để đảm bảo độ bền chung gồm các kết cấu chạy dọc

tàu từ mũi đến đuôi như sống chính, đà dọc đáy, xà dọc mạn, xà dọc boong…

Về mặt độ bền, các kết cấu dọc có vai trò:

- Sống chính, xà dọc đáy, xà dọc boong chịu ứng suất kéo hoặc ứng suất nén lúc tàu bị uốn chung và bị uốn cục bộ của khung giàn đáy, khung giàn boong

- Tôn mạn và vách dọc đóng vai trò thành đứng dầm chịu lực, chịu toàn bộ lực cắt

khi tàu uốn Tôn mạn còn chịu tác dụng cục bộ của áp lực hàng hóa từ bên trong và áp lực nước ngoài mạn tàu

- Tấm đáy và tấm boong chịu ứng suất kéo, nén lớn nhất lúc tàu bị uốn chung do

nằm cách xa trục trung hòa nhất, chịu tải trọng cục bộ do áp lực nước hoặc hàng hóa tác dụng vuông góc tấm

- Sống dọc mạn chủ yếu chỉ chịu tác dụng của uốn cục bộ

2.2.1.4 Hệ thống các kết cấu ngang

Hệ thống các kết cấu ngang nhằm đảm bảo độ bền ngang cho kết cấu thân tàu, bao gồm:

- Sườn ngang: Các khung dầm đặt trong mặt phẳng ngang và bố trí dọc theo mạn

tàu

- Sườn khỏe: Các dầm tăng cường đặt trong buồng máy hoặc khoang hàng

- Đà ngang đáy: Các dầm đặt ngang đáy làm đế tựa cho tôn đáy và sống dọc đáy

- Xà ngang boong: Các dầm ngang đặt dưới mặt boong để đỡ tôn boong

- Xà ngang cụt: Các xà ngang đặt ở vùng lỗ khoét trên boong, chạy từ mạn tới lỗ

khoét

- Xà ngang khỏe: Xà ngang boong kích thước lớn cùng sườn khỏe để tạo thành

khung sườn khỏe

2.2.2 Các hệ thống kết cấu thân tàu

2.2.2.1 Đặc điểm kết cấu khung dàn

Có thể hình dung kết cấu thân tàu được hình thành từ các khung giàn liên kết

nhau: Khung giàn đáy, khung giàn mạn và khung giàn boong

- Kết cấu thân tàu gồm nhiều khung giàn liên kết với nhau

- Kết cấu khung giàn gồm các dầm dọc và dầm ngang liên kết chặt với nhau và có

tấm lợp bên trên, xung quanh có phần đế và mỗi khung giàn là đế tựa cho khung

giàn khác

2.2.2.2 Phân loại hệ thống kết cấu thân tàu

- Hệ thống kết cấu ngang: Các kết cấu bố trí theo chiều dài tàu dày hơn theo chiều

ngang, chịu sức bền ngang tốt, dùng trên tàu cỡ vừa và nhỏ, bộ phận mũi, lái …

- Hệ thống kết cấu dọc: Các kết cấu bố trí theo chiều dài tàu thưa hơn theo chiều

ngang, chịu sức bền dọc tốt, dùng trên tàu cỡ lớn, tàu có tỷ số L/B lớn

- Hệ thống kết cấu hỗn hợp: Kết hợp cả hai hệ thống kết cấu ngang và dọc, tận dụng ưu điểm của hai hệ thống kết cấu, dùng cho tàu dầu, tàu chở hàng cỡ trung và lớn

- Hệ thống kết cấu liên hợp: khoảng cách kết cấu bố trí theo chiều dài và chiều ngang bằng nhau, giải quyết vấn đề gia cường cục bộ vùng chịu tải cục bộ, tải trọng va đập

2.2.2.2 Nguyên tắc lựa chọn hệ thống kết cấu

- Lựa chọn hệ thống kết cấu tàu phù hợp rất quan trọng vì hình thức kết cấu thân tàu ảnh hưởng lớn đến hiệu quả kinh tế kỹ thuật của con tàu sau này

-Trước khi thiết kế, cần phân tích lựa chọn hệ thống kết cấu phù hợp trên cơ sở đảm bảo yêu cầu về an toàn, thuận lợi trong sử dụng, thi công và trọng lượng nhỏ nhất

2.2.3 Vật liệu thép dùng trong đóng tàu

2.2.3.1 Yêu cầu đối với thép dùng trong đóng tàu

Thép là loại vật liệu đựơc sử dụng rộng rãi nhất trong đóng tàu nhờ có những

đặc tính ưu việt của thép về tính năng cơ học, giá thành hợp lý…Mà người ta có thể đóng tàu dài đến 500m với tải trọng trên dưới nửa triệu tấn, trong khi đó vật liệu cổ điển là gỗ chỉ đóng những tàu có chiều dài trên dưới 60m

Mặc dù có những thành công rực rỡ trong việc sử dụng thép để đóng tàu đặc

biệt là cùng với sự tiến bộ mạnh mẽ của công nghệ hàn Nhưng hàng nghìn trường hợp tai nạn vẫn xảy ra đối với tàu thép như nứt, nứt giòn, ăn mòn, có khi tự nhiên gãy đôi cả con tàu Vì vậy yêu cầu kỹ thuật đặt ra cho thép đóng tàu cơ bản như sau:

- Đảm bảo sức bền cơ lý tính với ch = 235- 390 Mpa

- Chịu đựng được hiện tượng nứt giòn ở nhiệt độ 0°C hoặc thấp -40°C

- Tính năng hàn tốt ở mọi nhiệt độ môi trường xung quanh

- Có khả năng gia công nguội mà không bị giảm nhiều đi cơ lý tính của nó sau khi

đã biến dạng dẻo và không cần phải gia công nhiệt trở lại

- Khả năng chống gỉ trong môi trường nước bẩn cũng như hàng hóa vận chuyển

- Có sức bền tốt trong môi trường gỉ, đặc biệt mỏi ở chu kỳ thấp của các mối hàn

- Giá cả tương đối hợp lý

Trong công nghiệp đóng tàu, để đảm bảo những yêu cầu ở trên, người ta cần

quan tâm đến các vấn đề sau:

- Phương pháp chế tạo ra thép

- Sức bền (cơ, lý tính của các loại thép)

- Thành phần hóa học trong thép

2.3 Tiêu chuẩn ổn định

Tiêu chuẩn ổn định là những chỉ tiêu hoặc những định mức nhằm đảm bảo an toàn tối

đa cho con tàu về phương diện ổn định Tất cả các loại tàu phải đảm bảo yêu cầu cơ bản về ổn định chung, ngoài ra còn phải thoả mãn các yêu cầu khác ứng với riêng từng loại tàu

2.3.1 Tiêu chuẩn vật lý:

Tiêu chuẩn này được xây dựng trên cơ sở giải bài toán cân bằng của tàu dưới tác dụng của tất cả mômen ngoại lực Tiêu chuẩn vật lý có tính khoa học cao, sáng tạo nó tạo điều kiện

để tìm kiếm và áp dụng những sáng kiến mới Tuy nhiên, việc xây dựng cũng như tính ổn định cho tàu theo tiêu chuẩn này là rất phức tạp và khó thực hiện, đặc biệt nó đòi hỏi phải có nghiên cứu thực nghiệm

Vì những lý do trên nên tiêu chuẩn vật lý chỉ được áp dụng ở một số nước như Nga, Nhật, Mỹ, Trung Quốc

2.3.2 Tiêu chuẩn thống kê:

Hệ tiêu chuẩn thống kê được xây dựng trên cơ sở:

- Thống kê những vụ đắm tàu do thiếu ổn định

- Xác định những yếu tố thiếu ổn định là nguyên nhân gây ra tai nạn đắm tàu

-Xác định giới hạn của những yếu tố đó và đưa ra thành tiêu chuẩn

Với cách xây dựng như vậy nên hệ tiêu chuẩn thống kê rất phù hợp với thực tế nhưng cứng nhắc, hạn chế sự sáng tạo ra mẫu tàu mới

Các tiêu chuẩn ổn định thống kê hiện nay thường thiết lập theo công trình nghiên cứu của nhà khoa học Hà Lan Rakhole

2.3.2 Tiêu chuẩn theo Quy phạm

Theo “Quy phạm phân cấp và đóng tàu cá biển TCVN 6718:2000” , các yêu cầu về ổn định phải thỏa mãn các yêu cầu sau :

 Diện tích đồ thị ổn định tĩnh không đươch nhỏ hơn 0,055 m.rad khi góc nghiêng đến 30 độ và không được nhỏ hơn 0,09 m.rad khi nghiêng đến 40 độ Ngoài ra diện tích của cánh tay đòn ổn định tĩnh trong phạm vi góc nghiêng 30 độ và 40 độ không được nhỏ hơn 0,03 m.rad

 Cánh tay đòn ổn định lớn nhất lmax không được nhỏ hơn 0,25 m đối với tàu có chiều dài L nhỏ hơn hoặc bằng 80 m

 Giới hạn dương của đồ thị ổn định tĩnh ( góc lặn) không được nhỏ hơn 60 độ

 Chiều cao tâm nghiêng ban đầu hiệu chỉnh đối với tất cả các trạng thái tải không được nhỏ hơn 0,15 m

Ta có thể tóm tắt như sau :

h0 - chiều cao tâm ổn định ban đầu của tàu

l30 - cánh tay đòn ổn định tĩnh của tàu ở góc nghiêng 30°

θ - giới hạn dương của đồ thị ổn định tĩnh ( góc lặn)

lđ30 , lđ40 - cánh tay đòn ổn dịn động ở góc nghiêng 30°,40°

2 4 Các tính năng hàng hải của tàu

2.4.1 Tính nổi tàu thủy

2.4.1.1 Các khái niệm cơ bản :

Tính nổi là tính năng hàng hải quan trọng, xác định khả năng tàu nổi cân bằng trên nước hoặc nổi hoàn toàn dưới mặt nước, tại vị trí xác định tương ướng với chế độ tải trọng đang xét

 Các lực tác dụng và phương trình nổi

Thực tế khi nổi trên mặt nước, tàu có thể chìm một phần hoặc chìm hoàn toàn trong nước và khi tàu đứng yên không chuyển động, nếu bỏ qua các lực chuyển động của môi trường tự nhiên như sóng, gió, lực cản nước v v , tàu chỉ chịu tác dụng của hai lực cụ thể như sau :

 Trọng lượng tàu P, đặt tại trọng tâm tàu G (x,y,z), hướng thẳng đứng xuống dưới

và có độ lớn tính bằng tổng các trọng lượng thành phần pi có mặt trên tàu

P = ∑ pi

 Lực đẩy Acsimet D (hay lực nổi) là áp lực thủy tĩnh của nước tác dụng lên bề mặt tàu dưới nước, đặt tại trọng tâm C(x,y,z) của phần thân tàu dưới nước (gọi

là tâm nổi) hướng thẳng đứng từ dưới lên, độ lớn bằng trọng lượng thể tích nước bị tàu chiếm chỗ V

D = γV (γ- Trọng lượng riêng của nước ngoài mạn, tấn/m3)

 Điều kiện cân bằng của tàu

Về mặt lý thuyết, để đảm bảo tàu nổi cân bằng trên mặt nước cần đảm bảo hai điều kiện

là điều kiện cân bằng về lực và điều kiện cân bằng về moomen, cụ thể như sau :

Điều kiện cân bằng về lực chính là điều kiện tổng các lực tác dụng lên tàu phải bằng 0 Do tàu chịu tác dụng của hai lực P và D nên điều kiện này sẽ dẫn đến phương trình :

P = D = γV

Điều kiện cân bằng moomen đưa đến điều kiện tổng các moomen tác dụng lên tàu bằng 0, tức là hai lực P và D sẽ nằm trên cùng một đường thẳng vuông góc với mặt đường nước đang xét Nói cách khác, điều kiện này sẽ dẫn đến điều kiện trọng tâm G và tâm nổi C của tàu phải nằm trên cùng một đường thẳng đứng, vuông góc với mặt phẳng mặt đường nước đang xét

Như vậy, điều kiện tàu nổi cân bằng được biểu diễn bởi hệ thống phương trình :

{

𝑃 = 𝐷 = 𝛾𝑉(𝑋𝑐 − 𝑋𝐺) + (𝑍𝑐 − 𝑍𝐺)𝑡𝑔𝜑 = 0(𝑋𝑐 − 𝑋𝐺) + (𝑍𝑐 − 𝑍𝐺)𝑡𝑔𝜃 = 0

2.4.1.2 Các yếu tố tính nổi của tàu :

Yếu tố tính nổi là các đại lượng liên quan đến hình dáng phần thân tàu dưới nước có trong hệ phương trình nổi của tàu, gồm hai đại lượng chính:

- Thể tích chiếm nước V

- Tọa độ tâm nổi C (x,y,z)

Tuy nhiên, để tính toán các yếu tố tính nổi, trước tiên cần tính được các yếu tố đường hình bao gồm các đại lượng đặc trưng cho mặt đường nước và mặt cắt ngang của tàu, cụ thể như sau :

 Các yếu tố mặt đường nước :

- Diện tích mặt đường nước S

- Hoành độ trọng tâm diện tích mặt đường nước 𝑥𝑓

- Momen quán tính của diện tích mặt đường nước đối với trục Ox và Oy

- Hệ số diện tích mặt đường nước α

L/2 L/2

L

Xf

x S

Hình 1 :Mặt đường nước tàu

 Các yếu tố mặt cắt ngang

- Diện tích mặt cắt ngang ω

- Cao độ trọng tâm diện tích mặt cắt ngang 𝑍𝜔

- Hệ số diện tích mặt đường nước β

Hình 2 :Mặt cắt ngang tàu

2.4.1.3 Phương pháp tính toán :

Hiện nay, trong các tính toán tính năng hàng hải của tàu thường sử dụng các công thức tính tích phân gần đúng hình thang, công thức Simpson

a).Phương pháp hình thang

67

Công thức hình thang xây dựng dựa trên cơ sở chia đoạn ab =L thành n đoạn bằng nhau ΔL=L/n đánh theo số thứ tự 0,1,2, ,n-1,n và thay thế đường y=f(x) bằng đường gãy khúc đi qua các đỉnh kế tiếp nhau tương ứng với các tung độ 𝑦0, 𝑦1, … , 𝑦𝑛

Hình 3 :Tính diện tích theo phương pháp hình thang

Khi đó, tính diện tích hình S theo công thức đã biết :

n n

n n

y y y

L

y y y y

y L

y y

L y

y L y

y L

1

0

0 1

0

1 2

1 1

0

2

) 2

.(

) 2

2

2

(

y

1

: Tổng các tung độ kế tiếp nhau

𝑦 0 +𝑦 𝑛

2 :độ hiệu chỉnh tung độ

1) Tính diện tích mặt đường nước, vị trí tâm nổi và momen quán tính

Độ chính xác của việc tính toán diện tích bao hàm dưới đường cong khi sử dụng phương pháp hình thang hoàn toàn do số đường thẳng góc phân chia diện tích tính toán quyết định Số đường thẳng góc càng nhiều, độ chính xác càng cao

y=f(x)

Hình 3: Chia sườn theo phương pháp hình thang

-Tính diện tích mặt đường nước S :

=2 𝐿

20(𝑦0+ 𝑦1+ ⋯ + 𝑦𝑛 −𝑦0+𝑦𝑛

2 ) Trong đó: yi nữa tung độ của mặt đường nước, tương ứng với mặt cắt ngang thứ i

3 (𝑦03 + 𝑦13+ ⋯ + 𝑦𝑛−13 + 𝑦𝑛3−𝑦0 +𝑦 𝑛3

2 ) -Tính momen quán tính của diện tích mặt đường nước đối với trục Oy :

-Momen quán tính của diện tích mặt đường nước đối với trục ngang đi qua trọng tâm của diện tích mặt đường nước :

If = Iy -SXf2

2) Tính diện tích mặt cắt ngang và vị trí trọng tâm của nó

y y y T

0

0

2 2

Trong đó :ΔT –khoảng cách chia đều giữa các mặt đường nước

yj – nữa tung độ mặt cắt ngang

-Momen tĩnh của mặt cắt ngang đối với trục Oy :

≈ 2(𝑇

𝑚)2(0𝑦0+ 1𝑦1+ ⋯ + 𝑘𝑦𝑘 −𝑚

2 (𝑦𝑘 − 𝑦0) -Cao độ trọng tâm diện tích mặt cắt ngang :

𝑚 𝑖=0 (𝑦 𝑚 −𝑦 0 )

∑𝑚 𝑦 −(𝑦0−𝑦𝑚)

3) Tính thể tích chiếm nước và vị trí tâm nổi của thân tàu

-Tính thể tích chiếm nước V :

+Dùng diện tích mặt đường nước làm tọa độ và tích phân theo hướng thẳng đứng

T

S S S T z d S

V

0

0

S- Diện tích mặt đường nước

+Dùng diện tích mặt cắt ngang làm tọa độ và lấy tích phân theo hướng dọc :

2 )

𝑛 𝑖−0

+Dùng diện tích mặt đường nước làm tọa độ và tích phân theo hướng thẳng đứng Tính hoành độ tâm nổi :

𝑚 𝑖=0

∑𝑚𝑖=0𝑆𝑗− 𝑆0−𝑆𝑚2

≈ 𝑆0𝑋𝑓0+𝑆1𝑋𝑓1+⋯+𝑆𝑛𝑋𝑓𝑛−

𝑆0𝑋𝑓0+ 𝑆𝑛𝑋𝑓𝑛 2

𝑚 𝑗=0

∑𝑚𝑗=0𝑆𝑗−𝑆0+𝑆𝑚2

≈ ∆𝑇0𝑆0+1𝑆1+⋯+𝑚𝑆𝑚−

𝑚𝑆𝑚 2

𝑆 0 +𝑆 1 +⋯+𝑆 𝑛 −𝑆0+𝑆𝑛2 ; m là số MĐN Với ΔT : khoảng cách giữa các đường nước

Si,xfi :Diện tích và hoành độ trọng tâm của mặt đường nước thứ i

+Dùng diện tích MCN làm tọa độ và lấy tích phân theo hướng dọc :

Tính hoành độ tâm nổi Xc:

∑ 𝜔𝑖− 𝜔0+𝜔𝑛

2

𝑛 𝑖=0

Tính cao độ tâm nổi :

Zc = ∫ 𝜔𝑧𝑑𝑧

𝐿 0

∫ 𝜔𝑑𝑥0𝐿 =∑ 𝜔𝑖𝑍𝜔𝑖−

𝜔0𝑍0+𝜔𝑛𝑍𝑛 2

𝑛 𝑖=0

∑𝑛𝑖=0𝜔𝑖−𝜔0+𝜔𝑛2

Với ωi ,Zωi –diện tích và cao độ trọng tâm của mặt cắt ngang thứ i

ωm ,ωd – diện tích mặt cắt ngang thứ i ở phía mũi và phía đuôi

thứ này, đường cong y=f(x) được thay lần lượt bằng các đường bậc 2 y=a0+a1x+a2x2 đi qua nhóm 3 đỉnh tung độ kế tiếp nhau

Hình 5 Tính diện tích theo công thức Simpson 1) Tính diện tích mặt đường nước, vị trí tâm nổi và momen quán tính

Quy tắc thứ nhất của Simpson sử dụng 21 đường thẳng góc để tính toán thân tàu, độ chính xác có thể đạt được 0,1% Thông thường sử dụng 11 đường thẳng góc và ở hai đầu thâm các đường thẳng góc ở điểm giữa của các khoảng sườn chia cũng đủ đảm bảo chính xác

Hình 6 Phân chia các đường sườn theo phương pháp Simpson

- Diện tích mặt đường nước S được tính :

3

𝐿 2

𝑀𝑆𝑂𝑦 = 2 ∫ 𝑥𝑦𝑑𝑥 =2

3

𝐿 2

−𝐿2 (∆𝐿)2𝑓(𝑀𝑆𝑜𝑦) =2

) + 4.1(𝑦9 − 𝑦1) + 41

22 (𝑦91

2

− 𝑦1 2

2

+ 𝑦1 2

) + 52 1

2(𝑦10+ 𝑦0)]

2) Tính diện tích mặt cắt ngang và vị trí trọng tâm của nó

- Diện tích mặt cắt ngang :

3∆𝑇2𝑓(𝜔)

𝑇 𝑜

3) Tính thể tích chiếm nước và vị trí tâm nổi của thân tàu :

- Dùng diện tích mặt đường nước Si làm tọa độ và lấy tích phân theo hướng thẳng đứng :

∫ 𝑆𝑑𝑧0𝑇 =𝑆0𝑋𝑓0+4𝑆1𝑋𝑓1+2𝑆2𝑋𝑓2+⋯+4𝑆𝑚−1𝑋𝑓𝑚−1+𝑆𝑚𝑋𝑓𝑚

𝑆 0 +4𝑆 1 +2𝑆 2 +⋯+4𝑆 𝑚−1 +𝑆 𝑚

𝑍𝑐 =∫ 𝑆𝑧𝑑𝑧

𝑇 𝑜

∫ 𝑆𝑑𝑧𝑜𝑇 =∆𝑇[0.𝑆0+1.4𝑆1+2.2𝑆2𝑋𝑓2+3.4𝑆2+(𝑚−1)4𝑆𝑚−1+𝑚𝑆𝑚]

𝑆0+4𝑆1+2𝑆1+⋯+4𝑆𝑚−1+𝑆𝑚

- Nếu sử dụng diện tích mặt cắt ngang ωi làm tọa độ và lấy tích phân theo hướng dọc tàu, có thể nhận được các công thức tính thể tích chiếm nước V và tọa độ tâm nổi (xc ,zc) của tàu ,cụ thể như sau :

2.4.1.4 Đường cong các yếu tố tính nổi (đồ thị thủy lực)

-Đồ thị biểu diễn các yếu tố tính nổi theo mớn nước tàu, nội dung của đường cong các yếu tố tính nổi bao gồm :

- Thể tích chiếm nước V

- Lượng chiếm nước D

- Diện tích mặt đường nước S

- Hoành độ trọng tâm diện tích mặt đường nước Xf

- Hoành độ tâm nổi Xc

- Cao độ tâm nổi Zc

- Bán kính tâm ổn định ngang r ( r =Ix/V)

- Bán kính tâm ổn định dọc R ( R =If/V)

- Hệ số diện tích mặt đường nước α

- Hệ số diện tích mặt cắt ngang chính giữa β

+Đường cong diện tích mặt cắt ngang, biểu diễn diện tích mặt cắt ngang ở các mớn nước khác nhau

+Đường cong momen diện tích mặt cắt ngang, biểu diễn momen của diện tích mặt cắt ngang ở các mớn nước khác nhau đối với đường chuẩn đáy

-Dùng đường Bonjean có thể tính được thể tích chiếm nước V, vị trí tâm nổi Xc ,Zc của tàu ở trạng thái nghiêng dọc bất kì và trong sóng

-Đường Bonjean thường được dùng nhiều khi tính chống chìm, tính hạ thủy, tính sức bền thân tàu,

2.4.2 Ổn định tàu thủy

2.4.2.1 Khái niệm cơ bản

Tính ổn định là khả năng tàu khôi phục lại vị trí cân bằng ban đầu khi momen ngoại lực thôi tác dụng, hay khả năng chống lại momen ngoại lực

-Ổn định ngang: Là ổn định trong mặt phẳng ngang, đặc trưng bởi góc nghiêng θ -Ổn định dọc: Là ổn định trong mặt phẳng dọc, đặc trưng bởi góc nghiêng φ

-Ổn định tĩnh: Momen nghiêng là momen tĩnh, tàu nghiêng từ từ không có gia tốc -Ổn định động :Momen nghiêng là momen động, tàu nghiêng đột ngột, có gia tốc -Ổn định ban đầu: Ổn định xét trong trường hợp góc nghiêng nhỏ θ≤10°-12°

-Ổn định góc nghiêng lớn: Ổn định xét trong trường hợp góc nghiêng lớn θ>10°-12° Tính toán tính ổn định rất quan trọng trong quá trình thiết kế, nó giúp con tàu có khả năng chống đỡ lại các ảnh hưởng phức tạp của môi trường hoạt động, đảm bảo tính mạng và tài sản cho người sử dụng

2.4.2.2 Phương pháp tính cánh tay đòn ổn định

Hiện nay, có nhiều phương pháp tính toán cánh tay đòn ổn định tàu như phương pháp của giáo sư Vlaxop, phương pháp Krulop-Darnhi Sau đây ta sẽ dùng phương pháp của giáo

sư Vlaxop để tiến hành tính toán cánh tay đòn ổn định tàu

 Tính toán cánh tay đòn ổn định tàu theo phương pháp của giáo sư Vlaxôp

Theo nhà khoa học Nga Vlaxốp đề nghị, giá trị cánh tay đòn ổn định hình dáng lhd được tính gần đúng theo công thức :

lhd=yc90 f1()+ (zc90 -zco) f2()+ rof3() + r90f4() và: lhp=lhd – ltl = yc90 f1() + (zc90 - zco) f2() + rof3() + r90f4() – (ZG – Zc0)sinθ trong đó : zco , yc90 , zc90 , ro , r90 - các yếu tố hình học quy đổi, có thể xác định theo các công thức như sau :

• zco là cao độ tâm nổi C ứng với góc nghiêng  = 00 và được xác định theo công thức sau:

H L

B L

2

) 2 )(

1 (

25 , 0

Hk

)2)(

1(

25,0

1 2

2 c

BL

2 2

BL

B12

2

r90= o

90 c

co 90 c

ry

zz

kr = 1,06±0,05 - đối với mặt đường nước dạng chữ S

kr = 1,03±0,05 - đối với mặt đường nước dạng lồi

kc - hệ số tính đến ảnh hưởng của thể tích boong kín nước, xác định theo công thức do Viện sỹ Pozduynhin đề nghị như sau :

VB - thể tích dưới boong kín nước tính từ chiều cao H

• Zg cao độ trọng tâm tàu, việc tính cao độ trọng tâm tàu tương đối phức tạp theo công thức:

i n

i i

P - là khối lượng toàn tàu

zi, pi - là cao độ và trọng lượng của tải trọng thành phần thứ i trên tàu

Ta cũng có thể chọn Zg theo tỷ số

H

Z g

của tàu mẫu

f1(), f2(), f3(), f4() là các hàm số chỉ phụ thuộc vào góc nghiêng ngang của tàu  có giá trị cho theo bảng sau

Bảng 5: Giá trị các hàm f1(), f2(), f3(), f4() phụ thuộc góc nghiêng tàu 

Góc nghiêng sin(θ) Giá trị các hàm fi(θ)

Tổng hợp kết quả tính tay đòn ổn định hình dáng theo góc nghiêng  ở bảng

Bảng 6: Bảng tính giá trị cánh tay đòn ổn định tàu

Tính cánh tay đòn ổn định động

Áp dụng công thức:

2



θ.[5]

Từ kết quả cột (4) và cột (6), vẽ đồ thị ổn định cho tàu và xác định giá trị các yếu tố đặc trưng cho

đồ thị ổn định để kiểm tra ổn định tàu theo hệ tiêu chuẩn thích hợp

2.4.3 Sức cản tàu thủy

2.4.3.1 Khái niệm chung về sức cản

Khi tàu chuyển động trên mặt nước, thân tàu phải tiếp xúc với môi trường bao quanh nó nghĩa là thân tàu chịu tác dụng của phản lực không khí và nước mặt ướt của vỏ tàu tiếp xúc với nước, phần trên mớn nước tiếp xúc với không khí và bề mặt này chịu tác dụng của các lực ở môi trường gây ra, và một số lực cản phụ do các thiết bị như chân vịt, bánh lái… sinh ra các lực dòng trái chiều với chuyển động của thân tàu Tổng của các lực cản nói trên theo hướng chuyển động tàu được gọi chung là lực cản tàu thủy R xác định theo biểu thức tổng quát:

R = Rn + Rkk + Rph

Trong đó:

Rn : sức cản của môi trường nước

Rkk : sức cản của môi trường không khí

Rph : thành phần sức cản phụ do các thiết bị như chân vịt, bánh lái… gây ra

Sức cản môi trường nước có vai trò, ý nghĩa quan trọng và ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ cũng như các tính năng khác của tàu khi chuyển động

Khi khảo sát phân tố diện tích dS trên bề mặt vỏ tàu phần chìm dưới nước ( gọi là diện tích mặt ướt S ) sẽ nhận thấy diện tích S chịu tác dụng của hai lực: lực tiếp tuyến 𝜏𝑑𝑆 và lực pháp tuyến pdS

Lực tiếp tuyến 𝜏𝑑𝑆 → Lực ma sát Rms = ∫ 𝜏 cos(𝜏, 𝑥) 𝑑𝑆𝑠

Lực pháp tuyến pdS → Lực áp suất Rp= ∫ 𝑝 cos(𝑝, 𝑠) 𝑑𝑆𝑠

Rn = Rm = Rp = ∫ 𝜏 cos(𝜏, 𝑥) 𝑑𝑆𝑠 + ∫ 𝑝 cos(𝑝, 𝑠) 𝑑𝑆𝑠

Rn = Rm + Rp + Rss

Mô hình lực của môi trường nước tác dụng lên tàu đang chuyển động

Rss: Sức cản sinh song

Rpl: Sức cản phần lồi

Rkk : Sức cản không khí

Rph/s: Sức cản phụ khi chuyển động trên song

lý xảy ra trong lớp biên

Vùng II – vùng sau lớp biên nằm về phía đuôi tàu

Vùng III – vùng ngoài lớp biên : tại vùng này bỏ ảnh hưởng của độ nhớt và có thể xem như là vùng chất lỏng thế

Sức cản ma sát của tàu được tính từ sức cản ma sát của tấm phẳng có tính đến độ cong

và độ nhám của bề mặt vỏ tàu so với tấm phẳng

Để tìm hiểu bản chất và tìm ra công thức tính sức cản ma sát, từ năm 1870 Frounde đã thực hiện kéo các tấm phẳng dài 0,3 – 15m, rộng 0,5 m và dày 5mm nằm sâu trong bể thữ và thu được kết quả:

 Khi kéo tấm phẳng trong dòng chất lỏng lý tưởng ( tức không có độ nhớt), các phần tử chất lỏng lướt qua mà không dính lại bề mặt tấm phẳng nên các nước xung quanh

bề mặt tấm phẳng có tốc độ không đổi, bằng tốc độ kéo tâm phẳng

 Khi kéo tấm phẳng trong chất lỏng thực ( có độ nhớt )nhận thấy, do ảnh hưởng của độ nhớt nên các phần tử trong chất lỏng chảy sát tấm phẳng, làm cho tốc độ lớp chất lỏng sát bề mặt tấm phẳng bằng không, còn tốc độ lớp chất lỏng bề mặt kế tiếp, nằm theo phương vuông góc với tấm phẳng tăng dần tới giá trị bằng tốc bằng giá trị tốc độ V0

Dòng chất lỏng trong lớp biên có thể ở chế độ chảy tầng hay chảy rối, phụ thuộc:

- Kích thướt tấm phẳng

- Tốc độ tấm phẳng

- Độ nhớt chất lượng

Điều này có nghĩa là chế độ chảy sẽ phụ thuộc vào số Reynold tính theo công thức:

𝜌 : khối lượng riêng chất lỏng

V: vận tốc của tấm phẳng (m/s)

S: diện tích bề mặt tấm phẳng (m2)

CF: hệ số sức cản ma sát

v : độ nhớt chất lỏng ( m2/s)

Công thức tính hệ số sức cản ma sát của tấm phẳng phụ thuộc giá trị số Reynolde

- Khi Re ≤ 2x105 dòng chất lỏng trong khu vực lớp biên ở chế độ chảy tầng

Các giá trị số Re lớn, hai công thức trên cho kết quả giống nhau

Sức cản ma sát của tàu

RF = CF

𝜌𝑉2

2 𝑆 Trong đó: V – tốc độ tàu

S – diện tích mặt ướt của vỏ tàu

CF – hệ số sức cản ma sát tính theo công thức

CF = kCFtptd + ∆Cbm

CFtptd – hệ số sức cản ma sát của tấm phẳng tương đương với tàu tức là tấm phẳng có chiều dài và diện tích mặt ướt bằng chiều dài và diện tích mặt ướt của tàu chuyển động trong cùng chất lỏng với tốc độ bằng tốc độ tàu

k – hệ số tính đến ảnh hưởng của độ cong của bề mặt vỏ tàu so với tấm phẳng có giá trị nằm trong khoảng ( 1,02 – 1,08), xác định phụ thuộc vào tỷ số L/B