Nghiên cứu thiết kế du thuyền chở 6 khách du lịch, chạy bằng động cơ diesel kết hợp buồm hoạt động trên vịnh hạ long

LỜI CẢM ƠNTrong quá trình học tập, nghiên cứu tôi đã nhận được sự giúp đỡ, góp ý chỉ bảotận tình của thầy giáo hướng dẫn, các thầy giáo trong Khoa Đóng tàu các thầy cô giáoKhoa sau Đại h

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kếtquả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kì côngtrình nào khác

Tôi xin cam đoan các thông tin trích dẫn ở trong luận văn đều được chỉ rõnguồn gốc

Phạm Mạnh Tuấn

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình học tập, nghiên cứu tôi đã nhận được sự giúp đỡ, góp ý chỉ bảotận tình của thầy giáo hướng dẫn, các thầy giáo trong Khoa Đóng tàu các thầy cô giáoKhoa sau Đại học Trường Đại học Hàng hải và các bạn đồng nghiệp đã giúp tôi hoànthành luận văn:

“Nghiên cứu thiết kế du thuyền chở 6 khách du lịch, chạy bằng động cơ diesel kết hợp buồm hoạt động trên vịnh Hạ Long”

Tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn PGS.TS.TRƯƠNG SỸ CÁP

người đã trực tiếp hướng dẫn, tận tình giúp đỡ, động viên khích lệ và tạo mọi điềukiện cho tôi hoàn thành bản luận văn của mình

Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Khoa Đóng tàu, Khoa sauđại học Trường Đại học Hàng hải, các bạn đồng nghiệp trong và ngoài trường đã tạođiều kiện cho tôi về thời gian và các nguồn tài liệu tham khảo

Tác giả

Phạm Mạnh Tuấn

MỤC LỤC

Trang

LỜI CAM ĐOAN 1

LỜI CẢM ƠN 2

MỤC LỤC 3

DANH MỤC BẢNG 6

MỞ ĐẦU 9

1 Tính bức thiết của đề tài 9

2 Mục đích nghiên cứu của đề tài 11

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài 11

4 Phương pháp nghiên cứu của đề tài 11

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài 11

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 13

1.1 Tình hình phát triển du buồm trên thế giới 13

1.2 Tình hình phát triển du buồm ở Việt Nam 15

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT KẾ 18

2.1 Khái quát vùng hoạt động 18

2.1.1 Vị trí địa lý và khí hậu 18

2.1.2 Sóng biển và dòng chảy 19

2.2 Đặc điểm thuyền buồm 20

2.3 Cơ sở thiết kế cơ bản 22

2.3.1 Lựa chọn tàu mẫu và các thông số cơ bản 22

2.3.2 Cơ sở bố trí chung toàn tàu 22

2.3.3 Cơ sở lựa chọn hình dáng buồm 23

2.3.4 Cơ sở lựa chọn số lượng buồm và vị trí đặt buồm 25

2.3.5 Cơ sở tính diện tích buồm và kích thước buồm 26

2.4 Sức cản 28

2.5 Cơ sở tính áp lực gió và nghiệm sơ bộ tốc độ tàu 28

2.5.1 Tính áp lực gió 28

2.5.2 Cơ sở tính tốc độ thuyền chạy xuôi gió 28

2.5.3 Cơ sở tính tốc độ thuyền chạy ngang gió 29

2.5.4 Cơ sở tính tốc độ thuyền chạy xuôi gió, lệch một góc 45 o 29

2.5.5 Cơ sở tính tốc độ thuyền chạy bằng máy 30

2.6 Cơ sở tính ổn định 30

2.6.1 Các trạng thái kiểm tra 30

2.6.2 Kiểm tra ổn định theo tiêu chuẩn thời tiết 31

2.6.3 Trường hợp do tác dụng của khách tập trung một bên mạn, quay vòng31 2.6.4 Tính các yếu tố thủy lực 32

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 35

3.1 Lựa chọn tàu mẫu và các thông số cơ bản 35

3.1.1 Lựa chọn tàu mẫu 35

3.1.2 Lựa chọn các thông số của tàu 42

3.1.3 Kiểm tra ổn định ban đầu sơ bộ 46

3.1.4 Đường hình dáng 47

3.2 Bố trí chung 47

3.2.1 Phần máy 47

3.2.2 Thiết bị 47

3.2.3 Thiết bị cứu hỏa 48

3.2.4 Thiết bị hút khô 48

3.2.5 Phần điện 48

3.3 Tính toán buồm 49

3.3.1 Diện tích buồm 49

3.3.2 Kích thước buồm 49

3.4 Tính sức cản và nghiệm tốc độ tàu 49

3.4.1 Tính sức cản 49

3.4.2 Trường hợp 1: Tốc độ thuyền chạy xuôi gió 51

3.4.3 Truờng hợp 2: Tốc độ thuyền chạy ngang gió 51

3.4.4 Trường hợp 3: Thuyền chạy xuôi gió, lệch một góc 45 o 51

3.4.5 Trường hợp 4: Tốc độ thuyền chạy bằng máy không buồm 52

3.5 Kiểm tra ổn định nguyên vẹn 52

3.5.1 Bảng trị số thủy lực 53

3.5.2 Bản trị số Pantokaren 57

3.6 Bảng tính ổn định nguyên vẹn 58

3.6.1 Các trường hợp tải trọng tính toán 58

3.6.2 Bảng tính ảnh hưởng của mặt thoáng 58

3.6.3 Bảng tính khối lượng trọng tâm tàu 59

3.6.4 Tính cân bằng dọc và chiều cao ổn định ban đầu 61

3.6.5 Tính đường cong ổn định tĩnh và động 62

3.6.6 Tính góc lắc ngang 64

3.6.7 Tính diện tích và trọng tâm mặt hứng gió 65

3.6.8 Kiểm tra ổn định của tàu 66

3.6.9 Kiểm tra ổn định khi khách tập trung một bên mạn và quay vòng 71

3.6.10 So sánh các tiêu chuẩn ổn định theo quy phạm với kết quả tính 72

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 73

TÀI LIỆU THAM KHẢO 75

Tiếng Việt 75

Tiếng Anh 76

Internet 76

PHỤ LỤC 1 1

DANH MỤC BẢNG

Bảng 3.1: Bảng tàu mẫu gần với tàu thiết kế 35

Bảng 3.2: Bảng kích thước buồm tàu mẫu 35

Bảng 3.3: Bảng sức cản 49

Bảng 3.4: Vận tốc thuyền khi xuôi gió 51

Bảng 3.5: Vận tốc thuyền khi chạy ngang gió 51

Bảng 3.6: Vận tốc thuyền khi chạy xuôi gió, lệch góc 450 52

Bảng 3.7: Vận tốc thuyền khi chạy máy 52

Bảng 3.8: Bảng trị số thủy lực 53

Bảng 3.9: Trị số Pantokaren 57

Bảng 3.10: Tính ảnh hưởng mặt thoáng 58

Bảng 3.11: Trạng thái I: Tàu đầy tải 100% dự trữ 59

Bảng 3.12: Trạng thái II: Đầy tải với 10% dự trữ 60

Bảng 3.13: Trạng thái II: Đầy tải với 10% dự trữ 60

Bảng 3.14: Cân bằng dọc và chiều cao ổn định ban đầu 61

Bảng 3.15: Tính đường cong ổn định tĩnh và động ở trạng thái I 62

Bảng 3.16: Tính đường cong ổn định tĩnh và động ở trạng thái II 63

Bảng 3.17: Tính đường cong ổn định tĩnh và động ở trạng thái III 63

Bảng 3.18: Góc lắc ngang 64

Bảng 3.19: Diện tích và trọng tâm mặt hứng gió trạng thái I 65

Bảng 3.20: Diện tích và trọng tâm mặt hứng gió trạng thái II 65

Bảng 3.21: Diện tích và trọng tâm mặt hứng gió trạng thái III 66

Bảng 3.22: Bảng tính ổn định của tàu 67

Bảng 3.23: Mômen khi khách tập trung một bên mạn 71

Bảng 3.24: Kiểm tra ổn định khi khách tập trung một bên mạn và lượn vòng71 Bảng 3.25: So sánh các tiêu chuẩn ổn định theo quy phạm 72

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1: Du thuyền và bến du thuyền 14

Hình 1.2: Thuyền buồm vỏ gỗ ở Việt Nam 16

Hình 2.1: Phân tích lực tác động của gió lên buồm 20

Hình 2.2: Mô phỏng quá trình thuyền chạy ngược gió 21

Hình 2.3: Dây buộc buồm 25

Hình 2.4: Kích thước buồm 27

Hình 2.5 Mô tả gió tác động lên tàu khi chạy xuôi gió, lệch một góc 450 29

Hình 2.6: Xác định cánh tay đòn ổn đinh GZ theo KN, MS 33

Hình 3.1: Tàu mẫu ALBATROS 570 36

Hình 3.2: Bố trí tàu mẫu J/70 37

Hình 3.3: Bố trí tàu mẫu ALBATROZ 27 38

Hình 3.4: Ảnh tàu mẫu SUN2500 39

Hình 3.5: Bố trí tàu mẫu SUN2500 40

Hình 3.6: Bố trí tàu mẫu HUNTER 27-2 40

Hình 3.8: Đồ thị mối quan hệ giữa lượng chiếm nước với số hành khách 42

Hình 3.9: Đồ thị mối quan hệ giữa chiều dài tàu với số hành khách 43

Hình 3.10: Đồ thị mối quan hệ giữa chiều rộng tàu với số hành khách 43

Hình 3.11: Đồ thị mối quan hệ giữa chiều chìm tàu với số hành khách 44

Hình 3.12: Đồ thị mối quan hệ giữa chiều rộng tàu với số hành khách 45

Hình 3.13: Đồ thị ổn định tĩnh và động, trạng thái I 68

Hình 3.14: Đồ thị ổn định tĩnh và động, trạng thái II 69

Hình 3.15: Đồ thị ổn định tĩnh và động, trạng thái III 70

Hình 3.16: Bản vẽ tuyến hình 2

Hình 3.17: Bản vẽ bố trí chung 3

CÁC KÝ HIỆU TRONG LUẬN VĂN

CM Hệ số béo sườn giữa

CW Hệ số béo đường nước

LCA(Xf) Hoành độ trọng tâm mặt đường nước m

VOLM Thể tích ( đã trừ 2% cơ cấu) m3

VOLT Thể tích (chưa trừ cơ cấu) m3

 Góc nghiêng

MỞ ĐẦU

1 Tính bức thiết của đề tài

Việt Nam là một trong những đất nước lớn nhất Đông Nam Á với dân số là hơn

90 triệu người, hơn 3000 km bờ biển và hàng nghìn đảo lớn nhỏ Nền kinh tế ViệtNam phát triển tương đối nhanh đã thu hút một lượng đáng kể đầu tư nước ngoài.Việt Nam có nhiều yếu tố hữu ích cho du lịch biển như: văn hóa vùng, bãi biển tuyệtđẹp, khí hậu ôn hòa và con người thân thiện Việt Nam ngày càng thu hút với những

du thuyền phục vụ du lịch giải trí, một trong những vùng ở phía Bắc phát triển hìnhthức này nhất là vịnh Hạ Long, vịnh Hạ Long là một trong những kỳ quan thiên nhiênvới hơn 3000 đảo lớn nhỏ Hạ Long đang ngày càng mở rộng và phát triển du lịchnghỉ dưỡng bằng du thuyền

Đáp ứng nhu cầu của thị trường đã có nhiều du thuyền được nhập khẩu vào ViệtNam Tuy nhiên giá thành nhập khẩu thường rất cao không phù hợp với nhu cầu vàkhả năng tài chính của người dân Việt Nam Trong khi đó, Việt Nam có nền côngnghiệp đóng tàu phát triển, chúng ta hoàn toàn có thể tự đóng được những du thuyềnhiện đại với chi phí thấp hơn nhiều so với nhập khẩu nguyên chiếc từ nước ngoài.Việc tự chế tạo những du thuyền cỡ nhỏ vừa thúc đẩy ngành công nghiệp đóng tàutrong nước phát triển, vừa thúc đẩy du lịch biển phát triển góp phần phát triển kinh tếđất nước

Sơ bộ về thuyền buồm:

Thuở xa xưa, con người đã biết đục rỗng các thân cây để chế tạo thành thuyền dichuyển trên các con sông Chúng được gọi là thuyền “độc mộc” và cũng là tổ tiên củachiếc thuyền buồm ngày nay Nhưng ngày đó, thuyền không có cánh buồm màphải đợi nhiều năm sau, khi con người biết tận dụng sức đẩy của gió và sự ra đời củavải bạt thì thuyền buồm mới chính thức ra đời Có thể nói “buồm” là một trongnhững phát minh quan trọng của nhân loại trong lĩnh vực giao thông thuỷ

Ngày nay với sự ra đời và phát triển của động cơ diesel, những con thuyền đãđược cải tiến rất nhiều với máy móc hiện đại kỹ thuật cao đã trở thành những con tàulớn với nhiều tính năng, đảm nhiệm nhiều vai trò khác nhau Vì vậy thuyền buồm đãdần bị đẩy lùi và không còn giữ được nhiều trọng trách như xưa nữa.

Tuy nhiên thuyền buồm vẫn giữ một vai trò quan trọng trong du lịch và thể thaochính bởi vẻ đẹp và các tính năng hàng hải đặc biệt của nó

Đối với du lịch: Khi nền kinh tế phát triển mạnh mẽ, sự hưởng thụ của conngười cũng trở nên tinh tế hơn thì du lịch bằng thuyền buồm được coi là một tronghình thức du lịch được rất nhiều người ưa thích Ngày này trên thế giới du lịch bằngthuyền buồm đã trở thành một hình thức hấp dẫn, mới lạ và thu hút được sự chú ý củanhiều người bởi vẻ đẹp đơn sơ vừa thanh lịch mà sang trọng của nó

Du lịch bằng thuyền buồm giúp con người cảm thấy gần gũi hơn với thiênnhiên Đồng thời du lịch bằng thuyền buồm cũng tạo cho con người một cảm giácthoải mái và dễ chịu

Ngoài ra, đứng trước thực trạng nguồn năng lượng đang ngày càng khan hiếm

và sự ô nhiễm môi trường do các động cơ diezen gây nên thì việc sử dụng buồm trởlại để hỗ trợ cho máy móc đang là một giải pháp hiệu quả Các thuyền buồm đã tỏ ra

ưu việt hơn hẳn khi chỉ sử dụng năng lượng gió được tận dụng từ thiên nhiên: Giólàm việc không đòi hỏi trả công và năng lượng của gió thuộc loại “sạch” Chính vìvậy việc sử dụng năng lượng của gió để đẩy tàu đối với chúng ta không phải là biệnpháp trước mắt mà có ý nghĩa lâu dài, phù hợp với tình hình kinh tế kỹ thuật ngàynay trên thế giới

Chính vì vậy, tôi đã lựa chọn đề tài:

“Nghiên cứu thiết kế du thuyền chở 6 khách du lịch, chạy bằng động cơ Diesel kết hợp buồm hoạt động trên Vịnh Hạ Long”.

2 Mục đích nghiên cứu của đề tài

 Đề tài nghiên cứu thiết kế du thuyền sức chở 6 khách chạy bằng máy kết hợpvới buồm hoạt động trên vịnh Hạ Long Du buồm đảm bảo tính ổn định theo yêu cầucủa quy phạm mới nhất, tạo điều kiện để các chủ tàu yên tâm đầu tư và vận hành antoàn

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

 Đề tài tập trung nghiên cứu các du thuyền buồm có chiều dài dưới 10m và chởđược từ 4 tới 8 du khách

4 Phương pháp nghiên cứu của đề tài

 Tổng hợp các mẫu du buồm cỡ nhỏ trên thế giới

 Phân tích các đặc trưng thiết kế du buồm trên cơ sở các tài liệu trong và ngoàinước

 Lựa chọn mẫu du buồm phù hợp với điều kiện tự nhiên và vùng hoạt động trênvịnh Hạ Long

 Thiết kế du buồm theo yêu cầu của quy chuẩn và quy phạm của Việt Nam phùhợp với vùng hoạt động

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

 Ý nghĩa khoa học của đề tài

 Tính toán thiết kế du buồm và kiểm nghiệm thỏa mãn các quy định của quyphạm đảm bảo hoạt động an toàn

 Ý nghĩa thực tiễn

 Tàu không chỉ chạy bằng động cơ diesel mà còn sử dụng buồm trong quá trìnhkhai thác giúp giảm chi phí trong khai thác bảo vệ môi trường tự nhiên trên vịnh HạLong Thuyền buồm đã tỏ ra ưu việt hơn hẳn so với các loại thuyền máy khác khi đưavào phục vụ du lịch,

 Thúc đẩy phát triển du lịch khu vực Vịnh Hạ Long và cũng là cơ sở để cácvùng khác học tập phát triển du lịch biển tại địa phương mình.

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Tình hình phát triển du buồm trên thế giới

Sau một thời gian dài phát triển du thuyền hạng sang cỡ lớn Hiện nay, xu hướngthiết kế du thuyền cỡ nhỏ ứng dụng công nghệ mới nhất và lượng khí thải thấp nhấtđang ngày càng phổ biến

Theo tạp chí Economist, trước đây, giá trị của một du thuyền được xem xét quanhững tiện ích được trang bị: có phòng tắm hơi, rạp chiếu phim mini, chỗ đáp chotrực thăng hạ cánh Còn hiện tại, các nhà thiết kế, sản xuất du thuyền đang thiết lậptiêu chuẩn mới: ứng dụng công nghệ sạch và xanh, vận hành mà không cần tiếp thêmnhiên liệu trong một khoảng thời gian nhất định Một chiếc du thuyền ứng dụng côngnghệ xanh phải sử dụng năng lượng mặt trời, hệ thống điện, turbine hơi nước và pinsạc lithium ion Tuy nhiên những du thuyền hạng sang trên thế giới thường thích hợpvới giới thượng lưu chưa phù hợp với thị trường Việt Nam

Thị trường tàu thuyền châu Á cũng đang phát triển trở lại với sự tham gia các duthuyền ở Singapore và Thái Lan Chính ngành công nghiệp này đã được tổ chức tốthơn với một hiệp hội thương mại mạnh mẽ ở Thái Lan và một hiệp hội về tàu thuyềnđang hoạt động tại Singapore

Du lịch và thể thao bằng thuyền buồm đã được rất nhiều nước trên thế giới quantâm và trú trọng phát triển từ rất lâu

Các thuyền buồm của nước ngoài thường được kết cấu theo hệ thống hỗn hợp,phần đáy thuyền thường có ky rất lớn và nặng, nhô sâu dưới đáy thuyền

Vỏ thuyền được chế tạo bằng vật liệu ba lớp (composite bọc gỗ) có độ bền và độcứng vững cao.Gỗ dùng để bọc là loại gỗ thông đã được qua sử lý có chiều dày rấtmỏng, nhẹ và đặc biệt là có tính chống thấm cao

Mặt boong của các thuyền có kết cấu kín nước nhằm đảm bảo độ ổn định (tănggóc vào nước cho thuyền)

Thuyền có thể có một hoặc hai buồm trong đó có một cột buồm luôn được đặt ởgiữa thuyền.

Cột buồm thường được làm bằng hợp kim nhôm, có chiều cao lớn và có thể quayđươc quanh trục của nó

Hình 1.1: Du thuyền và bến du thuyền

1.2 Tình hình phát triển du buồm ở Việt Nam

Với sự tăng trưởng kinh tế mới trong khu vực, nền kinh tế Việt Nam đang tăngtrưởng từ 5% đến 10% Những thị trường du thuyền mới như Việt Nam sẽ phát triểnkhi chính phủ nhận ra được giá trị giải trí bằng du thuyền và vai trò của du lịch biểntrong sự phát triển kinh tế của mình Việt Nam sẽ trở thành một điểm đến mới, nơi

mà các chủ tàu sẽ đến từ khắp mọi miền trên thế giới

Nhận thấy tiềm năng đầy hứa hẹn của Việt Nam, một số nhà môi giới đã chọnViệt Nam để khai thác thị trường cho du thuyền Ruurd van Putten là một trong sốđó

Từng là thuyền trưởng trên một thuyền buồm 25m, Ruurd có hơn mười năm kinhnghiệm trong ngành công nghiệp du thuyền và là nhà môi giới chuyên nghiệp Vàinăm trước, nhận thấy thị trường Việt Nam “đã sẵn sàng cho sự xuất hiện của nhữngchiếc du thuyền sang trọng”, ông và cộng sự đã lập xưởng đóng các loại tàu thuyền

du lịch lớn ngay tại Việt Nam

Tại Việt Nam, những chiếc du thuyền nhỏ, đẳng cấp thấp hơn nhưng cũng có giáhàng tỷ đồng đã lần lượt xuất hiện Tại thành phố Hồ Chí Minh, một bến du thuyềnvới sự tư vấn của chuyên gia nước ngoài cũng đang chuẩn bị xây dựng Tại vịnh HạLong, bến du thuyền đầu tiên với sức chứa 150 du thuyền trị giá gần 600 triệu USD

đã được hoàn thành vào tháng 3 năm 2009 Ở Vịnh Hạ Long đang hoạt động 450 tàuthuyền du lịch biển có chiều dài tới 35m Mặc dù hầu hết những thuyền đó được sảnxuất chủ yếu theo cách truyền thống là bằng gỗ nhưng cũng có dấu hiệu cho thấythuyền sợi thủy tinh sẽ thâm nhập vào thị trường Hiện nay các nhà xây dựng tậptrung vào các tàu thuyền sợi thủy tinh mà chiều dài dưới 15m Trong tương lai những

du thuyền cỡ nhỏ phục vụ khách du lịch hạng sang sẽ ngày càng phát triển

Các nhà sản xuất du thuyền nước ngoài đánh giá: tại Việt Nam có rất nhiều kháchhàng tư nhân có nhu cầu sở hữu du thuyền cỡ nhỏ Họ thường là ông chủ của biệt thựtrên đảo, hoặc những người có sở thích du lịch biển Đối tượng khách hàng kỳ vọng

sở hữu những chiếc du thuyền mới dài khoảng 9m phục vụ những kỳ nghỉ ngắn ngày

và phù hợp với điều kiện neo đậu tại Việt Nam

Cho đến thời điểm này các thuyền buồm của Việt Nam được chế tạo bằng vật liệu

gỗ và thường buồm chỉ mang tính trang trí

Gỗ dùng để đóng tàu thường là chò chỉ và chỉ được xử lý đơn giản như phơi, sấykhô trước khi đóng

Vì không có ky nhô sâu dưới đáy thuyền nên các thuyền buồm truyền thống củanước ta được đảm bảo ổn định ngang bằng cách sử dụng các cây xiếm nằm ở trướccột buồm lòng, sau cột buồm mũi hoặc là sử dụng bánh lái có diện tích lớn hơn diệntích cần thiết để điều khiển thuyền Các xiếm có thể nâng lên hạ xuống được tuỳ ýnhờ những chốt gỗ bên hông Để bánh lái bớt nặng, các bánh lái lớn thường đượckhoét lỗ

Các thuyền buồm của Việt nam có thể có hai hoặc ba buồm: Ngày nay các thuyềnthường có hai buồm là buồm lòng và buồm mũi

Cột buồm thường được làm bằng gỗ có hình trụ tròn và càng lên cao cột buồmcàng nhỏ dần

Cột buồm lòng được đặt ở chính giữa tàu và không có khả năng tự xoay như cộtbuồm của nước ngoài

Hình 1.2: Thuyền buồm vỏ gỗ ở Việt Nam

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT THIẾT KẾ 2.1 Khái quát vùng hoạt động

2.1.1 Vị trí địa lý và khí hậu

Tàu thiết kế hoạt động tại vịnh Hạ Long, nằm ở vùng Đông Bắc Việt Nam, vịnh HạLong là một phần vịnh Bắc Bộ, bao gồm vùng biển của thành phố Hạ Long, thị xãCẩm Phả và một phần của huyện đảo Vân Đồn Phía tây nam Vịnh giáp đảo Cát Bà,phía đông là biển, phần còn lại giáp đất liền với đường bờ biển dài 120km, được giớihạn từ 106o58’ - 107o22’ kinh độ Đông và 20o45’ - 20o50’ vĩ độ Bắc

Vịnh Hạ Long có tổng diện tích 1553 km2 gồm 1969 hòn đảo lớn nhỏ, Đảo của vịnh

Hạ Long có hai dạng là đảo đá vôi và đảo phiến thạch, tập trung ở hai vùng chính làvùng phía đông nam (thuộc vịnh Bái Tử Long) và vùng phía tây nam (thuộc vùngvịnh Hạ Long) có tuổi kiến tạo địa chất từ 250 - 280 triệu năm

Vùng Di sản thiên nhiên được thế giới công nhận có diện tích 434 km2 bao gồm 775đảo, như một hình tam giác với 3 đỉnh là đảo Đầu Gỗ (phía tây), hồ ba đầm (phíanam), đảo cống tây (phía đông) vùng kế bên là khu vực đệm và di tích danh thắngquốc gia được Bộ Văn hoá Thông tin xếp hạng năm 1962

Khí hậu

Hạ Long nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới, gió mùa Do những đặc điểm về địa hình

và vị trí địa lý, ở thành phố Hạ Long có 2 loại hình gió mùa hoạt động khá rõ rệt làgió Đông Bắc về mùa đông và gió Tây Nam về mùa hè Tốc độ gió trung bình là2,8m/s, hướng gió mạnh nhất là gió Tây Nam, tốc độ 4,5m/s Thời tiết trong năm biểuhiện bốn mùa rõ rệt Mùa đông thường kéo dài tới 4-5 tháng, mùa hạ ngắn hơn

Nhiệt độ trung bình cả năm 22,80C Nhiệt độ trung bình mùa hè 26,40C, nóngnhất có khi đến 35,70C Nhiệt độ trung bình mùa đông 200C, nhiệt độ thấp nhất có khiđến 4,20C

Độ ẩm không khí ngoài khơi Vịnh Bắc Bộ cao hơn so với vùng ven bờ Độ ẩmtrung bình 85% Độ ẩm trung bình thấp nhất là 68% vào tháng 10 Độ ảm trung bìnhlớn nhất là 92% vào tháng 3, tháng 4.

Lượng mưa trung bình một năm là 1832mm, phân bố không đều theo 2 mùa.Mùa hè, mưa từ tháng 5 đến tháng 10, chiếm từ 80- 85% tổng lượng mưa cả năm.Lượng mưa cao nhất vào tháng 7 và tháng 8, khoảng 350mm Mùa đông là mùa khô,

ít mưa, từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, chỉ đạt khoảng 15-20% tổng lượng mưa cảnăm Lượng mưa ít nhất là tháng 12 và tháng 1, chỉ khoảng từ 4 đến 40 mm

Sương mù phổ biến nhất vào mùa đông Hiện tượng sương mù làm giảm tầmnhìn xa xuống dưới 1km Vào tháng 3, tháng 4 sương mù dày đặc, tầm nhìn xa có thểgiảm xuống 100m rất nguy hiểm cho việc đi lại

Nhiệt độ trung bình quý 1 dao động từ 17,5-20 độ C, trong quý 2 dao động 28) độ C, trong quý 3 dao động (29-30) độ C,quý 4 dao động (24-26) độC Thườngnhiệt độ cao nhất vào tháng 7 và thấp nhấp vào tháng 2

(24-Chế độ sóng biển phụ thuộc vào chế độ gió, mùa đông sóng theo hướng Đông –ĐôngBắc độ cao trung bình khoảng (0,7-1)m, độ cao cực đại khoảng 2,8m

Mùa hè hướng sóng chủ yếu Đông Nam – Nam độ cao trung bình khoảng (0,7-0,9)m

Độ cao cực đại khoảng (3,5-4,5)m Đợt bão mạnh sóng có thể cao tới (5-6)m

2.2 Đặc điểm thuyền buồm

Nguyên lý hoạt động của thuyền buồm: Thuyền buồm di chuyển được là do áplực của gió tác dụng vào buồm tạo nên sự tăng áp và giảm áp giữa mặt truớc và saucủa cánh buồm Chính sự chênh lệch áp suất này đã tạo ra lực đẩy đẩy tàu di chuyển

Tại sao thuyền buồm có thể chạy ngược gió?

Ðể lái thuyền buồm đi theo một hành trình nhất định là một vấn đề rất khókhăn và phức tạp Tốc độ của thuyền không những phụ thuộc vào hướng gió, cấp độgió mà còn phụ thuộc rất nhiều vào trình độ và kinh nhiệm của người điều khiểnbuồm Khi thuyền chạy thuận gió không có điều gì đặc biệt cần phải quan tâm cả

Ở đây cần chú ý tới lúc thuyền chạy ngang gió hoặc chạy ngược gió

Khi thuyền chạy ngược gió: Với những người không có kinh nhiệm đi biển thì việcđiều khiển thuyền buồm đi nguợc gió là việc thật khó tưởng tượng Thực ra, thuyềnkhông thể di ngược huớng gió hoàn toàn nhưng chệch một góc nhỏ so với hướng gióthì hoàn toàn có thể

Ðể hiểu rõ hơn vấn đề này, chúng ta hãy tìm hiểu lực gió tác dụng lên

thuyền buồm như thế nào? Nhiều người nghĩ rằng, cánh buồm được đẩy theo chiềugió thổi nhưng thực tế không phải vậy: Dù gió có thổi theo hướng nào thì nó cũng chỉđẩy buồm theo phương thẳng góc với mặt phẳng của buồm mà thôi

Hình 2.1: Phân tích lực tác động của gió lên buồmĐường thẳng AB biểu diễn cánh buồm R là lực đẩy của gió tác dụng vào cánhbuồm Phân tích lực R làm hai phần, gồm lực Q vuông góc với cánh buồm và lực P

hướng dọc theo buồm Vì sự ma sát của gió với cánh buồm là không đáng kể, nên lực

P chỉ trượt qua chứ không tác dụng gì với buồm, vì vây chỉ có lực Q tác động vàocánh buồm mà thôi

Giả sử đoạn thẳng MN biểu diễn chiều dài của thuyền Ðể lợi thế về vận tốc thìtrên bất kì hướng di nào buồm cũng chia góc kẹp giữa hướng gió và mặt phẳng cắtdọc thuyền ra làm đôi

Lực Q vuông góc với cánh buồm Q lại được phân tích thành lực S dọc thuyền

và lực T vuông góc chiều dài thuyền Vì chuyển động của thuyền theo hướng T bịnước cản lại rất mạnh Nên xem như lực T bị lực cản của nước cân bằng Do đó, chỉ

có S là lực hướng tới phía trước, giúp thuyền chuyển động ngược một góc nhỏ vớichiều gió

Hình 2.2: Mô phỏng quá trình thuyền chạy ngược gióThực tế để đưa thuyền từ điểm A đến B, ngược chiều gió người ta phải điềukhiển thuyền buồm đi theo đường zic zắc

Trong phạm vi của đề tài tác giả không nghiên cứu trường hợp thuyền buồmchạy ngược gió Khi thuyền chạy ngược gió sẽ sử dụng động cơ diesel của thuyền

Một số lưu ý khi sử dụng thuyền buồm.

Khi treo buồm không nên treo quá thấp vì khi điều khiển buồm sẽ khó khăn vàmép dưới của buồm dễ vướng vào vật để trên thuyền Cũng không nên treo buồm quácao sẽ làm trọng tâm buồm dâng cao dẫn đến thuyền dễ bị lật

Góc gió tác dụng lên mạn thuyền có ảnh hưởng cơ lớn tới tốc độ và sự trôi dạtcủa thuyền Nguyên tắc chung là: để lợi thế về tốc độ trên bất kỳ hướng đi nào cũng

để mặt phẳng của buồm chia góc kẹp giữa mặt cắt dọc giữa thuyền và hướng gió ralàm đôi.

Khi chạy xuôi gió có thể để buồm chính và buồm phụ ăn gió ở các mặt khácnhau Thí dụ : buồm chính ăn gió ở mặt phải thì buồm phụ ăn gió ở mặt trái

Khi gặp gió giật nguy hiểm thì tốt nhất là thu buồm lại hoặc chỉ nên dùngbuồm phụ

2.3 Cơ sở thiết kế cơ bản

2.3.1 Lựa chọn tàu mẫu và các thông số cơ bản

Sử dụng tàu mẫu là cách làm phổ biến trong thiết kế tàu thủy Lần đầu tiênthiết kế du thuyền với yêu cầu cao trong khi chưa tích lũy đủ kiến thức và kinhnghiệm thiết kế thì việc sử dụng số liệu của tàu mẫu là biện pháp tốt nhất, nhanh nhất

và đáng tin cậy nhất để có cơ sở lựa chọn các thông số nhằm xây dựng thiết kế sơ bộcủa tàu

Hiện nay trên thế giới có rất nhiều mẫu thuyền buồm khác nhau Mỗi mẫu đều

có tính năng và ưu nhược điểm riêng của nó Các mẫu thuyền buồm của nước ngoàithường có ky lớn và nặng, nhô sâu dưới đáy biển Các thuyền buồm của nước ta đượcđóng bằng gỗ nên ky có độ lớn vừa phải, đảm bảo ổn định ngang kém Trên cơ sởtham khảo mẫu thuyền buồm quốc tế đang có mặt tại Việt Nam, cùng với việc tìmhiểu về các loại thuyền buồm thể thao và du lịch trên các phương tiện website, tạp chíthuyền buồm, kết hợp với điều kiện thực tiễn của Việt Nam, chọn mẫu thuyền buồm

có xiếm có thể điều chỉnh được làm thuyền thiết kế

Tuyến hình được tính toán thiết kế trên cơ sở nội suy từ tàu mẫu

2.3.2 Cơ sở bố trí chung toàn tàu

Thiết kế bố trí chung toàn tàu ảnh hưởng trực tiếp đến các yêu cầu sử dụng,tính năng hàng hải và tính kinh tế của con tàu Việc bố trí chung toàn tàu hoàn toànphụ thuộc vào chức năng và nhiệm vụ của tàu Tàu thuỷ không chỉ là một phương

tiện giao thông vận tải hoặc sản xuất mà còn là một công trình kiến trúc nổi Do đó

bố trí chung toàn tàu ngoài việc phải đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật còn phải chú ýđến tính thẩm mỹ Thiết kế bố trí chung toàn tàu là nhân tố chính quyết định vẻ đẹp

và không gian của con tàu

Thuyền thiết kế là loại tàu khách nên tất cả phải được ưu tiên dành cho hànhkhách Bố trí những không gian tốt nhất cho hành khách, các phương tiện an toàn,cứu sinh được trang bị đầy đủ và bố trí hợp lí

Nguyên tắc chung khi bố trí thuyền khách là:

Bố trí đủ chỗ cho khách, cho đoàn thuỷ thủ, các buồng trang bị đủ tiện ghi theotiêu chuẩn đã định

Bố trí các buồng sinh hoạt công cộng hợp lí, tiện nghi đầy đủ, đảm bảo theotiêu chuẩn đã định

Lối đi lại trên tàu dễ dàng, an toàn, sinh hoạt thoải mái Lối thoát hiểm đủrộng, đảm bảo mọi người trên tàu nhanh chóng thoát hiểm trong trường hợp tàu gặp

sự cố

Bố trí người và hàng trong mọi trường hợp phải đảm bảo cho tàu luôn ở tư thế

ổn định, cân bằng dọc và ngang theo tiêu chuẩn đã định

Có đủ chỗ cho thuyền viên và hành khách (6 nguời), có hình dáng hài hoà

Có lắp động cơ diesel làm nguồn năng lượng đẩy thuyền khi gặp điều kiện thờitiết không thuận lợi như gió quá to, gió yếu hay ngược gió

Sinh hoạt tiện nghi thoải mái: có toa lét, bàn ghế và phòng ngủ Số ngày đibiển: 1 ngày (không bố trí ngủ qua đêm trên du thuyền)

2.3.3 Cơ sở lựa chọn hình dáng buồm

Hiện nay có nhiều loại buồm khác nhau, các buồm thường được phân biệt vớinhau bởi hình dáng của cánh buồm Ở Việt Nam thường sử dụng một số loại buồmphổ biến như buồm tai trâu, buồm cánh dơi Tùy theo đặc điểm khí hậu, gió ở từngvùng mà lựa chọn loại buồm thích hợp Ở vùng vịnh bắc bộ buồm cánh dơi được sử

dụng rất phổ biến và thịnh hành Nhờ có hệ thống khung xương (nẹp gia cường) màbuồm cánh dơi có được ưu điểm nổi trội hơn hẳn so với các buồm khác đó là có thểchạy được cả trong trường hợp gió quẩn, gió giật và ngược gió Buồm cánh dơi cóhình dáng rất đẹp Với những ưu điểm và thuận lợi đó, chọn buồm cánh dơi làmbuồm thiết kế.

Kết cấu của buồm gồm có: cột buồm, cánh buồm và hệ thống dây chằng buộc,dây điều khiển buồm

2.3.3.1 Cột buồm

Cột buồm thường có nhiều hình dạng khác nhau, có thể đặc hoặc rỗng Nhưngchúng đều có đặc điểm chung là càng về phía đỉnh cột đường kính của cột buồm càngnhỏ dần Cột buồm có thể làm bằng gỗ, thép hay nhôm Để giảm khối lượng cộtbuồm lựa chọn loại cột bằng nhôm

Trên đỉnh cột buồm có gắn hệ thống ròng rọc động có chức năng nâng hạ cánhbuồm

2.3.3.2 Cánh buồm

Kết cấu của cánh buồm gồm có: vải buồm, dây bao và nẹp gia cường

Theo như thực tế các thuyền buồm ở Việt Nam, chọn vải buồm làm bằng vải

dù Nẹp gia cường làm bằng tre có đường kính trung bình khoảng 3 cm Nẹp đượcsắp xếp dạng hình nan quạt, rải đều trên cánh buồm Số lượng nẹp nhiều hay ít là tuỳthuộc vào diện tích của cánh buồm

Các nẹp này có nhiệm vụ đỡ cho vải buồm, giúp cho cánh buồm đứng vững.Nẹp nhận áp lực gió từ vải buồm và truyền đến cột buồm

Dây bao được luồn quanh cánh buồm, được buộc lại ở các vị trí đầu nút củanẹp Dây bao quanh buồm giữ cố định khoảng cách giữa các nẹp giúp vải buồmkhông bị xé rách khi phải chịu áp lực của gió Ở đây chọn dây bao làm bằng dây dù.2.3.3.3 Hệ thống dây chằng buộc

Cánh buồm được buộc ôm vào cột buồm nhờ một hệ thống dây chằng buộcđược buộc theo hình zíc zắc Hệ thống dây chằng này có tác dụng đính cánh buồmvào cột buồm, nhưng nó không làm hạn chế chuyển động quay và chuyển động tịnhtiến lên xuống của cánh buồm Chân cánh buồm được buộc chặt vào cột buồm saocho chân cánh buồm chỉ quay được quanh cột buồm tại một vị trí nhất định mà khôngthể chuyển động lên xuống trên cột buồm được.

Hình 2.3: Dây buộc buồm

2.3.4 Cơ sở lựa chọn số lượng buồm và vị trí đặt buồm

- Đối với các loại thuyền buồm hiện có ở Việt Nam thường mỗi thuyền ít nhất là

2 buồm và nhiều nhất là 3 buồm Thuyền có 2 buồm có vị trí và độ chỉnh hợp lý có

thể tăng 20% lực đẩy so với trang bị 1 buồm có cùng diện tích Tuy nhiên nếu chialàm nhiều buồm quá sẽ khó bố trí và khó thao thác sử dụng vận hành Căn cứ vào tàumẫu và kích thước buồm, ở thuyền này lựa chọn trang bị 2 buồm: Buồm mũi vàbuồm lòng,

Việc xác định vị trí của 2 buồm đảm bảo như sau:

- Tâm điểm hình học áp lực gió của tổng diện tích buồm nằm trước tâm điểmhình học diện tích hình chiếu phần chìm dưới nước từ 7 ÷ 9 % Ltk

- Góc phía sau buồm chính cần cách cần cách cột buồm chính bằng chừng ¼chiều dài của trục hạ buồm chính và cao hơn nó 1 ít (khoảng 20cm)

- Góc dưới phía trước của buồm mũi cần nằm càng gần càng tốt, nhưng xa ítnhất bằng 1/3 chiều dài của trục hạ của buồm chính và càng thấp càng tốt

2.3.5 Cơ sở tính diện tích buồm và kích thước buồm

Có nhiều phương pháp tính diện tích buồm, tuỳ thuộc vào từng loại thuyền mà

áp dụng công thức tính diện tích buồm cho hợp lý Về cơ bản có 2 phương pháp tínhdiện tích buồm:

- Tính theo lý thuyết

- Tính dựa theo tàu mẫu

2.3.5.1 Phương pháp tính theo lý thuyết

Phương pháp này ít dùng hoặc dùng để xác định kích thước sơ bộ ban đầu Vìviệc xác định kích thước buồm phụ thuộc vào nhiều yếu tố phức tạp và công thứcthường không sử dụng được đầy đủ các yếu tố của buồm

* Phương pháp so sánh với diện tích mặt ướt của thuyền [13

SA





Trong đó:  là diện tích ngâm nước của thuyền (m2)

SA : Tổng diện tích của buồm (m2)

k = 2 với thuyền cỡ nhỏ

k = 2,5 với thuyền cỡ lớn2.3.5.2 Phương pháp thống kê

- Một trong những phương pháp thông dụng nhất là dựa vào khảo sát những thuyền

có sẵn

- Trong phạm vi đề tài tác giả lựa chọn kết hợp cả 2 phương pháp để tính tổng diệntích buồm Trước tiên tính sơ bộ tổng diện tích buồm theo các kích thước cơ bản củathuyền sau đó dựa vào bảng các tàu mẫu để chọn kích thước buồm

2.3.5.3 Lựa chọn kích thước buồm

- I (m) là chiều dài mép sau buồm mũi

- J (m) đo theo chiều dọc tàu từ cột dây dùng để kéo buồm mũi đến cwwhân cột buồm mũi

- P (m) là chiều dài mép trước buồm lòng,

- E (m) là chiều dài chân của buồm lòng

Hình 2.4: Kích thước buồm

Diện tích buồm lòng : Diện tích = (P x E) / 2 [13

Diện tích buồm mũi: Diện tích = (I x J) / 2

2.4 Sức cản

Nạp thông số cơ bản và xuất kết quả bảng sức cản bằng phần mềm NAPA

2.5 Cơ sở tính áp lực gió và nghiệm sơ bộ tốc độ tàu

Trong các trưòng hợp gặp thời tiết không thuận lợi như gặp gió yếu hayngược gió thì tàu sẽ được chạy bằng máy vì vậy ở đây nghiệm tốc độ ở 4 trườnghợp đó là: thuyền chạy xuôi gió, thuyền chạy ngang gió, thuyền chạy xuôi gió lệchmôt góc 45o và thuyền chạy bằng máy Các trường hợp thuyền chạy xuôi gió nhưnggóc độ gió khác nhau, được tính tương tự như trong trường hợp thuyền chay xuôigió lệch một góc 45o

S là diện tích hứng gió của thuyền (m2)

P áp lực gió phụ thuộc vào cấp độ của gió

P áp lực gió phụ thuộc vào cấp độ của gió, được tra theo [8, tr83]

Khi thuyền chạy ổn định thì sức cản của thuyền sẽ cân bằng với lực đẩythuyền Động lực đẩy thuyền lên đồ thị sức cản R = f(v), nghiệm được tốc độ sơ bộcủa thuyền

2.5.2 Cơ sở tính tốc độ thuyền chạy xuôi gió

Khi thuyền chạy xuôi gió thì phần diện tích hứng gió của thân thuyền cũng có tácdụng đẩy thuyền đi lên phía trước Tổng diện tích hứng gió của cả thuyền đượctính như sau:

S = Sa + St

Trong đó: S (m2): là tổng diện tích hứng gió của cả thuyền

Sa = là diên tích hứng gió của buồm

St = là diện tích hứng gió của thân thuyền

Từ diện tích hứng gió ta tính được áp lực gió tác dụng lên thân tàu, tra theobảng lực cản và tốc độ tàu ta tính được tốc độ tàu

2.5.3 Cơ sở tính tốc độ thuyền chạy ngang gió

Khi thuyền chạy ngang gió, lúc này chỉ có buồm là có tác dụng đẩy thuyềntiến lên phía trước còn phần diện tích hứng gió của thân thuyền chỉ có tác dụng làmthuyền bị trôi dạt chứ không hề có tác dụng đẩy thuyền vì vậy ở đây không xét đếnthành phần hứng gió của thân thuyền

Về nguyên tắc, để lợi thế về tốc độ thì trên bất kì hướng đi nào buồm cũngchia góc kẹp giữa hướng gió và mặt phẳng cắt dọc thuyền ra làm đôi Vậy khi chạyngang gió buồm sẽ được hợp với hướng gió một góc 45o

Diện tích hứng gió có tác dụng đẩy thuyền là:

Hình 2.5 Mô tả gió tác động lên tàu khi chạy xuôi gió, lệch một góc 450

Diện tích hứng gió có tác dụng đẩy thuyền được tính như sau:

S

= Sb.cos22,5o

Từ diện tích hứng gió ta tính được áp lực gió tác dụng lên thân tàu, tra theobảng lực cản và tốc độ tàu ta tính được tốc độ tàu

2.5.5 Cơ sở tính tốc độ thuyền chạy bằng máy

Công suất của máy dùng để đẩy thuyền khi đã kể đến tổn thất đường trục vàmôi trường được tính theo công thức: [2]

cv =0.52 là hiệu suất chân vịt

Từ đó lập được mối liên hệ giữa vận tốc và công suất máy Dựa trên côngsuất máy đã chọn ta tính được vận tốc của thuyền

2.6 Cơ sở tính ổn định

Dùng phương pháp lý thuyết để kiểm tra ổn định, trên cơ sở của yêu cầu quyphạm Nội dung kiểm tra như sau:

2.6.1 Các trạng thái kiểm tra

Du buồm được thiết kế và tính toán ổn định đối với tàu cấp VR-SI, Quychuẩn Quốc gia về phân cấp và Đóng phương tiện thuỷ nội địa QCVN 72:2013/BGTVT, và Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia quy phạm giám sát và kiểm tra an

toàn kỹ thuật tàu thể thao, vui chơi giải trí QCVN 50: 2012/BGTVT

Kiểm tra ổn định ở các trạng thái tải trọng:

- Trạng thái I: Trạng thái tàu đầy tải và 100% dự trữ (Có buồm)

- Trạng thái II: Trạng thái tàu đầy tải và 10% dự trữ (Có buồm)

- Trạng thái II: Trạng thái tàu không tải và 10% dự trữ (Có buồm)

- Trạng thái IV: Trạng thái tàu đầy tải và 100% dự trữ (Không buồm)

- Trạng thái V: Trạng thái tàu đầy tải và 10% dự trữ (Không buồm)

2.6.2 Kiểm tra ổn định theo tiêu chuẩn thời tiết

Theo yêu cầu của quy phạm tàu phải đảm bảo ổn định theo tiêu chuẩn thời tiết:

Mchp ≥Mng [10, tr.648]

Trong đó: -Mng : Mômen nghiêng do tác dụng của gió

-Mchp: Mômen cho phép giới hạn

Với : Mng = 0,001.P.A.(Z +a1a2d)

P: Áp suất gió giật , nội suy theo bảng 7/2.2-1 [10]

A: Diện tích mặt chịu gió m2 Z: chiều cao tâm hứng gió (tính từ mớn nước)

a1: hệ số lấy theo Bảng 7/2.2-2 [10] theo tỷ số B/d

a2: hệ số lấy theo Bảng 7/2.2-3 [10] theo tỷ số Zg/d

c - Hệ số xác định phụ thuộc thiết bị đẩy của tàu và bằng 0,029 cho tàu chân vịt

và thiết bị phụt, bằng 0,045 cho tàu guồng;

v - vận tốc của tàu trước lúc quay vòng lấy bằng 0,8 vận tốc lớn nhất trên nước lặng, m/s;

Zg - chiều cao trọng tâm của tàu tính từ mặt phẳng cơ bản, m;

L, d - chiều dài, chiều chìm trung bình của tàu ứng với đường nước thực tế, m;

D - lượng chiếm nước trọng lượng của tàu, kN;

a3 - Hệ số xét đến sự thay đổi tấm áp lực ngang theo chiều cao do sự dạt của tàu được xác định tại Bảng 7/3.1[10] phụ thuộc tỷ số B/d

Mchpq được xác định theo đồ thị ổn định tĩnh, phụ thuộc vào góc θchpq - đồ thị đểtìm θchpq được thể hiện ở Hình 7/3.1 [10]và thay góc θchpk bằng góc θchpq, lchpk bằng lchpq

trong đó gốc tọa độ được dịch chuyển đến điểm θ' nằm trên đường cong l có hoành

độ bằng góc nghiêng tĩnh θk Góc nghiêng tĩnh θk do mô men khách tập trung ở một mạn Mk tác dụng tĩnh gây lên, quy định ở 3.1.2-1.[10, tr.658]

2.6.4 Tính các yếu tố thủy lực

Trục x: gốc tính toán được lấy tại sườn 0

Trục y: gốc tính toán được lấy tại dọc tâm ( bên trái +)

Trục z: gốc tính toán được lấy từ đường chuẩn

Nhập dữ liệu vào phần mềm NAPA để tính và đưa ra các kết quả của các yếu tố thủylực

Trị số Pantokaren

Hình 2.6: Xác định cánh tay đòn ổn đinh GZ theo KN, MS

* Tính GZ theo KN:

Để tính toán tay đòn ổn định tại những góc nghiêng khác nhau của tàu trongmột trạng thái, chiều cao ổn định tĩnh GZ được xác định từ:

GZ = KN – axsin [1]

a=CGZ+GG 0 Trong đó:

KN = Cách tay đòn ổn định hình dángCGZ = Cao độ trọng tâm tàu

 Góc nghiêngTay đòn ổn định GZ được tính toán phù hợp với công thức phía trên và vẽ biểu

đồ theo góc nghiêng ngang

* Tính GZ theo MS:

GZ = MS + GM x sin [1]

MS: Cánh tay đòn ổn định dưGM: Chiều cao tam nghiêng

Góc nghiêng

Nhập dữ liệu vào phần mềm NAPA để xác định các trị số panokaren

GG0=∑FSM Disp

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ 3.1 Lựa chọn tàu mẫu và các thông số cơ bản

3.1.1 Lựa chọn tàu mẫu.

Bảng 3.1: Bảng tàu mẫu gần với tàu thiết kế

Ghi chú: Các tàu mẫu đều được trang bị buồm kết hợp máy

Bảng 3.2: Bảng kích thước buồm tàu mẫu

Vật liệu: Composit

2. Du thuyền J/70

Hình 3.2: Bố trí tàu mẫu J/70Thiết kế: Alan Johnstone

Nơi đóng: J Boats (USA)

Năm đóng: 2012

Vật liệu: Composit

3. ALBATROZ 27

Hình 3.3: Bố trí tàu mẫu ALBATROZ 27Thiết kế: German Frers Nơi đóng: Cabrasmar (BRA)Năm đóng: 1977 Vật liệu: Composit

4. Du thuyền SUN2500

Hình 3.4: Ảnh tàu mẫu SUN2500

Hình 3.5: Bố trí tàu mẫu SUN2500

Thiết kế: Olivier Petit/Jeanneau Nơi đóng: Jeanneau (FRA)

5. Du thuyền HUNTER 27-2