Nghiên cứu hệ thống hóa các phương pháp xác định khối lượng và tọa độ trọng tâm thân tàu trong giai đoạn thiết kế ban đầu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KHOA ĐÓNG TÀU THUYẾT MINH ĐỀ TÀI NCKH CẤP TRƯỜNG ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG HÓA CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH KHỐI LƯỢNG VÀ TỌA ĐỘ TRỌNG TÂM THÂN TÀU TRONG GIAI ĐOẠN THIẾT KẾ BAN ĐẦU Chủ nhiệm đề tài: TS TRẦN NGỌC TÚ Thành viên tham gia: Ths NGUYỄN VĂN VÕ Hải Phòng, tháng 05 /2016 i i MỤC LỤC……………………………………………………………… DANH MỤC CÁC BẢNG.…………………………………………… ii DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ………………………………………… iii MỞ ĐẦU………………………………………………………………… CHƯƠNG CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN KHỐI LƯỢNG THÂN TÀU TRONG GIAI ĐOẠN THIẾT KẾ BAN ĐẦU 1.1 Phân loại phương pháp xác định thành phần khối lượng thân tàu giai đoạn thiết kế ban đầu 3 1.2 Phương pháp xác định khối lượng thân tàu đựa thông số hình học………………………………………………………… 1.3 Phương pháp xác định khối lượng phần thân tàu dựa nghiên cứu thống kê…………………………………………… 1.4 Phương pháp xác định khối lượng phần thân tàu dựa yêu cầu độ bền chung thân tàu…………………………………… 18 1.5 Phương pháp xác định khối lượng phần thân tàu dựa yêu cầu tổ chức Đăng kiểm…………………………………… 19 1.6 Phương pháp xác định khối lượng phần thân tàu dựa việc phân chia phân nhóm khối lượng………………………… 23 1.7 Hướng dẫn lựa chọn công thức tính toán thành phần khối lượng thân tàu………………………………………………………… 27 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TỌA ĐỘ TRỌNG TÂM CỦA HỆ “THÂN TÀU-THƯỢNG TẦNG”………………………… 30 2.1 Xác định hoành độ trọng tâm thành phần khối lượng “thân tàu-thượng tầng”………………………………………………… 30 2.2 Xác định cao độ trọng tâm thành phần khối lượng thân tàu… 27 KẾT LUẬN……………………………………………………………… 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………… 40 i DANH MỤC CÁC BẢNG STT Hình vẽ Trang Bảng 1.1 Giá trị khối lượng đơn vị công thứcxác định khối lượng phần thân tàu Bảng 1.2 Quan hệ hệ số khối lượng thể tích lầu Cl [kg/m3] với vị trí tỷ số A0/AU theo Müller– Köster Bảng 1.3 Hệ số hiệu chỉnh trường hợp bố trí cẩu derrick buồng lái Bảng 1.4 Các thành phần kết cấu tiết diện mặt phẳng sườn 18 Bảng 1.5 Hệ số phức tạp kết cấu K 20 Bảng 1.6 Bảng 1.7 Bảng 2.1 Bảng 2.2 Bảng 2.3 Bảng 2.4 Bảng phân chia tính toán phân nhóm khối lượng thành phần khối lượng “thân tàu thượng tầng” Các công thức dùng để tính chuyển thành phần khối lượng “vỏ thép” hoành độ trọng tâm tương đối phân nhóm khối lượng nằm thành phần khối lượng “thân tàu – thượng tầng” Hoành độ trọng tâm phân nhóm khối lượng nằm thành phần khối lượng thân tàu theo Cao độ trọng tâm tương đối phân nhóm khối lượng thành phần khối lượng“thân tàu” Cao độ trọng tâm phân nhóm khối lượng nằm thành phần khối lượng thân tàu iii 24 25 31 32 35 36 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ STT Hình vẽ Hình 1.1 Phân loại phương pháp tính toán khối lượng thân tàu Hình 1.2 Hình 1.3 Định nghĩa tầng việc xác định khối lượng lầu theo Müller–Köster Mô hình sơ đồ kết cấu sườn dùng việc xây dựng công thức tính khối lượng liên kết dọc Hình 1.4 Phân chia thành phần kết cấu thân tàu Hình 1.5 Hình 1.6 mô hình rút gọn bề mặt vỏ bao thân tàu sử dụng để xác định thông số hình học kết cấu thân tàu Quan hệ độ xác tính toán với độ phức tạp công thức tính Hình 2.1 Xây dựng đường cong khối lượng cho tàu có đoạn thân ống iii Trang 18 21 22 28 31 MỞ ĐẦU Lý lựa chọn đề tài Trong thiết kế tàu, việc xác định thông số chủ yếu tàu giai đoạn thiết kế ban đầu có ý nghĩa quan trọng, tất công việc thiết theo bao gồm việc chi tiết hóa thực hóa công việc phải sử dụng kết thu bước thiết kế Chính vậy, kết thu giai đoạn thiết kế ban đầu xác rút ngắn thời gian thiết kế nhiêu Lượng chiếm nước tàu nói chung lượng chiếm nước tàu không nói riêng đặc trưng kích thước quan trọng số đại lượng thiết kế có quan hệ mật thiết với thành phần khối lượng tàu Các thành phần khối lượng có ảnh hưởng lớn đến đặc trưng khác tàu (tính nổi, tính ổn định, giá thành đóng tàu ) Do vậy, vấn đề nâng cao độ xác tính toán thành phần khối lượng tàu giai đoạn thiết kế ban đầu nhà thiết kế quan tâm đặt lên hàng đầu hạn chế sai sót tính toán tính tàu hiệu kinh tế mà tàu mang lại bước tính toán Trong số thành phần khối lượng tạo nên lượng chiếm nước tàu không thành phần khối lượng “thân tàu” chiếm tỷ trọng lớn số thành phần khối lượng tạo nên lượng chiếm nước tàu không tàu (nó chiếm từ 40 đến 60% khối lượng tàu không tùy thuộc vào loại tàu) Do việc tính toán cách xác thành phần khối lượng có ý nghĩa quan trọng Để xác định khối lượng phần “thân tàu” người ta sử dụng phương pháp khác Trong phương pháp xác định xác khối lượng dựa vào vẽ thi công, nhiên phương pháp áp dụng giai đoạn thiết kế cuối tất công việc thiết kế hoàn thành Từ lý mà việc nghiên cứu phương pháp xác định khối lượng tọa độ trọng tâm thành phần khối lượng thân tàu giai đoạn thiết kế ban đầu nhằm nâng cao độ xác tính toán chúng có ý nghĩa khoa học thực tiễn quan trọng Mục đích nghiên cứu đề tài Phân tích tổng hợp cách có hệ thống phương pháp xác định khối lượng tọa độ trọng tâm thành phần khối lượng thân tàu giai đoạn thiết kế ban đầu Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu tàu vận tải biển Phương pháp nghiên cứu Đề tài sử dụng phương pháp thống kê, phân tích cách có hệ thống phương pháp luận lý thuyết thiết kế tàu Ý nghĩa đề tài Đề tài tài liệu tham khảo thiết thực phục vụ cho sinh viên ngành Thiết kế thân tàu thủy, giảng viên khoa Đóng tàu tìm hiểu đặc điểm xác định thành phần khối lượng tàu CHƯƠNG CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH THÀNH PHẦN KHỐI LƯỢNG THÂN TÀU TRONG GIAI ĐOẠN THIẾT KẾ BAN ĐẦU 1.1 Phân loại phương pháp xác định thành phần khối lượng thân tàu giai đoạn thiết kế ban đầu Trong giai đoạn thiết kế ban đầu thành phần khối lượng thân tàu xác định theo công thức với cấu trúc chuẩn sau: mv  mv' M (m , L, B,T , CB , ) (1.1) đó: mv' – khối lượng đơn vị thành phần khối lượng thân tàu; M(Δm, L, B, T, CB,…) – mô đun thành phần khối lượng xét, hàm số phụ thuộc vào thông số hình học thân tàu Dựa phương pháp thu mô đun công thức (1.1), hay dựa tập hợp công thức tương đồng với nhau, người ta phân chia phương pháp tính toán thành phần khối lượng thân tàu giai đoạn thiết kế ban đầu hình 1.1 Các phương pháp xác định khối lượng phần thân tàu Không dựa phân chia phân nhóm nhỏ Dựa thông số hình học Dựa phân chia phân nhóm nhỏ Dựa nghiên cứu thống kê Dựa yêu cầu độ bền chung thân tàu Dựa đề xuất tổ chức Đăng kiểm Hình 1.1 Phân loại phương pháp tính toán khối lượng thân tàu [1] Khối lượng đơn vị công thức loại (1.1) xác định cách tính chuyển từ tàu mẫu, phương pháp bình phương tối thiểu sử dụng tập hợp thiết kế tương tự Khi tính chuyển từ tàu mẫu cụ thể, người ta giả thiết rằng, hàm mô đun thành phần khối lượng thân tàu hay khối lượng thành phần chúng tàu thiết kế tàu mẫu Khi khối lượng đơn vị tàu thiết kế xác định dựa công thức sau: mv'  mv'  mv / M ( m , L0 , B0 ,T0 , CB0 , ) (1.2) Ở đây: số “0” số tương ứng với tàu mẫu Để sử dụng công thức (1.2) đòi hỏi tàu thiết kế cần phải thỏa mãn điều kiện sau so với tàu mẫu: - Có kiểu kiến trúc bố trí chung tương tự tàu mẫu; - Loại vật liệu dùng để đóng tàu giống tàu mẫu; - Sử dụng hệ thống kết cấu tàu tàu mẫu; - Có tương đồng trùng kết cấu gia cường tàu mẫu Trong trường hợp xác định khối lượng đơn vị cách thống kê, lựa chọn tàu tương tự thỏa mãn điều kiện nêu 1.2 Phương pháp xác định khối lượng thân tàu dựa thông số hình học Phương pháp xác định khối lượng thân tàu đựa thông số hình học phương pháp đơn giản nhất, thiết lập dựa mối quan hệ tỷ lệ thuận khối lượng thân tàu với thông số kích thước tàu Trong tài liệu [2] đưa hàng loạt công thức dựa mối quan hệ Công thức phần trăm: mv  mv' 1., (1.3) ' Trong đó: Δ – lượng chiếm nước toàn tải tàu, tấn; mv1 - khối lượng đơn vị Công thức mô đun khối: mv  mv'' 2.( LBD), (1.4) đó: L, B, D – tương ứng chiều dài, chiều rộng chiều cao mạn tàu Công thức thể tích thân tàu: mv  mv'' 3Wv  mv'' 3.( LBDqd CBD ), (1.5) đó: Dqd – chiều cao mạn quy đổi tàu, xác định chiều cao trung bình có tính đến độ cong dọc boong tàu có boong phẳng xác định tổng chiều cao mạn đo mặt phẳng sườn chiều cao trung bình thượng tầng mũi tàu có thượng tầng mũi; CBD - hệ số béo thể tích tính đến boong không kể đến thượng tầng lầu Hệ số xác định qua quan hệ sau: CBD  T Dqd   T  1)(1  as )  , CB  0,5Cwp ( Dqd   (1.6) đó: T – chiều chìm thiết kế; CB – Hệ số béo thể tích; Cwp – hệ số béo đường nước; as – tỷ số diện tích đường nước boong với diện tích đường nước nước thiết kế (as = 1,02÷1,10) Tác giả Nogid [3] đề xuất công thức tính Hqd công thức (1.5) có tính đến thượng tầng sau: Dqd  D  htt ltt / L, (1.7) đó: htt, ltt – tương ứng tổng chiều cao chiều dài thượng tầng Công thức A.E Tsukshverdt: mv  mv'''4 m L / D, (1.8) B.A Tsarev đề xuất công thức xác định khối lượng thân tàu qua tập hợp khối lượng kết cấu phẳng, kết câu mặt kết cấu khối Cấu trúc công thức có dạng sau: mv  mv'   mv''  2/3  mv'''  1/3 (1.9) mv  mv' ( LBD)  mv'' ( LBD)2/3  mv''' ( LBD)1/3 (1.10) hay Các khối lượng đơn vị công thức (1.9) (1.10) xác định theo phương pháp phân tích hồi quy Trên sở thống kê tàu vận tải đóng năm gần đây, tác giả Gaikovich [1] thu giá trị khối lượng đơn vị bảng 1.1 Bảng 1.1 Giá trị khối lượng đơn vị công thức xác định khối lượng phần thân tàu (1.3) (1.4) Công thức mv' mv'' (1.8) mv'''4 (1.9) mv' mv'' (1.10) mv''' mv' mv'' mv''' Giá trị khối lượng đơn vị SBTB 0,144 0,0837 0,0125 0,184 -5,164 146,0 0,0795 -1,026 66,845 0,005 0,0026 0,0004 0,004 3,280 0,0169 54,7 1,549 31,843 Hệ số tương 0,968 0,978 0,970 0,984 0,994 quan Ghi chú: SBTB – Là sai số bình phương trung bình Khối lượng phần thượng tầng lầu theo đề xuất [3] xác định theo công thức sau: mtt  gtt Wtt , (1.11) đó: Wtt – thể tích thượng tầng lầu hệ số gtt hệ số khối lượng thể tích, gtt = (0,075÷0,100) t/m3 tổng chiều dài thượng tầng ltt = 0,1÷0,9 thứ hai mtbn  1,80.102 (1,23  0,11nb )T 1/3D1/2 Tôn bao đó: nb – số lượng boong   L(1,7 D  CB B) - diện tích tôn bao mdd  3,27.102 CB L4/3B1/3 (T / D)8/9 (h / hnorm ) Đáy đôi hnorm  0,15( B2T )1/4 - chiều cao đáy đôi xác định theo Quy phạm DNV Đối với tàu có boong mvn  3,6.102 CB nvn BD3/2 D  (5  7)m mvn  0,69.102 CB nvn BD7/3 D  (7  11)m Đối với tàu có hai boong Vách ngang mvn  3,1.102 CB nvn BD3/2 D  (5  9,5)m mvn  0,47.102 CB nvn BD7/3 D  (9,5  17)m Đ ối với tàu có ba boong mvn  0,78.102 CB nvn BD2 D  (11  19)m Đối với tàu có boong mvd  0,62.102 ls L2 L  (60  90)m Đối với tàu có hai boong mvd  0,54.102 ls L2,5 L  (90  110)m Vách dọc mvd  0,41.102 ls L3,5 L  (110  160)m Đối với tàu có ba boong mvd  0,37.102 ls L3,5 L  (110  160)m Trong đó: lvd   Lvd / L;  Lmq – tổng chiều dài vách dọc Kết cấu gia cường - gia cường băng thông thường 26 băng mgcdb  0,2.105 L3 - gia cường băng tăng cường mgcdb  0,8.105 L3 Các kết cấu cục (mạn giả, két, hầm đường trục chong chóng, bệ máy) Đối với tàu có buồng máy nằm vị trí tàu mkccb  0,267.102 L7/3 L  (60  90)m mkccb  0,250.102 L7/3 L  (90  160)m - Đối với tàu có buồng máy nằm vị trí đuôi tàu mkccb  0,230.102 L7/3 L  (60  90)m mkccb  0,217.102 L7/3 L  (90  160)m mtt  20,4.102 ltt LB3/4 f1 (htt ) L  (60  90)m mtt  17,0.102 ltt LBf2 (htt ) L  (90  160)m 10 Thượng tầng đó: ltt – tỷ số tổng chiều dài thượng tầng chiều dài tàu; htt – chiều cao tượng tầng; f1 (htt )  0, 24htt  0, 44; f (htt )  0,19htt  0,55 ml  23,9.102 ll LB3/4 f1(hl ) f (bl ) L  (60  90)m ml  12,3.102 ll LB3/4 f3 (hl ) f (bl ) L  (90  160)m 11 Lầu đó: ll – tỷ số tổng chiều dài lầu chiều dài tàu; htt – chiều cao lầu; bl – chiều rộng trung bình lầu f1 (hl )  0, 235hl  0, 45; f (bl )  0,73bl / B  0, 45 f3 (hl )  0,192hl  0,55; f (bl )  1,13bl / B  0,15 27 1.7 Hướng dẫn lựa chọn công thức tính toán thành phần khối lượng thân tàu Sai số trung bình việc xác định lượng chiếm nước tàu không giai đoạn thiết kế ban đầu (gồm thiết kế khởi thảo) theo đề xuất tác giả công trình [13] cần phải nhỏ 5% Thành phần khối lượng thân tàu chiếm tỷ trọng từ 40 đến 60% lượng chiếm nước tàu không Từ đó, sai số cho phép tính toán khối lượng thân tàu không vượt từ đến 12% Độ xác việc tính toán khối lượng phần thân tàu dựa vào công thức nêu xác định hai yếu tố: Yếu tố thứ nhất: Sự gần kiểu kiến trúc bố trí chung kích thước chủ yếu (để đảm bảo cho độ ổn định giá trị khối lượng đơn vị công thức); Yếu tố thứ hai: cấu trúc công thức tính toán khối lượng thân tàu Về nguyên tắc công thức phức tạp (kể đến nhiều ảnh hưởng thông số đến khối lượng thân tàu) cho phép nâng cao độ xác tính toán Điều thể hình 1.5, mối quan hệ sai số tương đối tính toán lượng chiếm nước tàu không loại “Sestroretsk” [1] với mức độ phức tạp công thức tính chúng (số lượng phép tính) Từ hình 1.5 ta thấy rằng, để giảm sai số xuống lần yêu cầu độ phức tạp mô hình tính phải tăng lên 16 lần Hình 1.6 Quan hệ độ xác tính toán với độ phức tạp công thức tính 28 Bên cạnh vấn đề liên quan đến độ xác tính toán, lựa chọn sơ đồ tính hay sơ đồ tính khác nói chung thuật toán tính toán khối lượng thân tàu nói riêng cần phải tính đến độ nhạy cấu tử mô hình toán học tối ưu hóa thiết kế tàu thay đổi thông số tàu 29 CHƯƠNG PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH TỌA ĐỘ TRỌNG TÂM CỦA HỆ “THÂN TÀU-THƯỢNG TẦNG” Đối với tàu có lượng chiếm nước thành phần khối lượng hệ “thân tàu-thượng tầng” chiếm tỷ trọng lớn tổng khối lượng tàu không Do vậy, chúng ảnh hưởng lớn đến cân dọc ổn định tàu Ngoài ra, để tiến hành tính toán kiểm tra điều kiện biên toán tối ưu hóa thiết kế tàu cần phải biết tọa độ trọng tâm hệ giai đoạn thiết kế ban đầu 2.1 Xác định hoành độ trọng tâm thành phần khối lượng “thân tàuthượng tầng” Để xác định hoành độ trọng tâm nhóm khối lượng thân tàu (xgv) sử dụng số phương pháp sau: Phương pháp thứ Để xác định hoành độ trọng tâm nhóm khối lượng thân tàu ta dựa vào đường cong phân bố khối lượng thân tàu theo chiều dài tàu Đối với tàu có đoạn thân ống, biểu đồ phân bố khối lượng theo chiều dài tàu biểu diễn dạng hai hình thang hai đầu hình tứ giác (hình 2.1) Khi từ hệ số tung độ trọng tâm hai đầu diện tích hình thu được, ta thu hoành độ trọng tâm thành phần khối lượng “thân tàu” nằm cách mặt phẳng sườn đoạn xgv = 0,0056L phía đuôi tàu Đối với tàu đoạn thân ống, phân bố khối lượng theo chiều dài tàu đối sứng với qua mặt phẳng sườn trường hợp hoành độ trọng tâm thành phần khối lượng thân tàu xgv nằm sườn 30 Hình 2.1 Xây dựng đường cong khối lượng cho tàu có đoạn thân ống Phương pháp thứ hai Phương pháp dựa việc tính chuyển từ tàu mẫu xgv  xgv L / L0 (2.1) Phương pháp áp dụng trường hợp tàu thiết kế tàu mẫu có giống sơ đồ kết cấu theo phương dọc tàu Phương pháp thứ ba Hoành độ trọng tâm thành phần khối lượng thân tàu xác định phương pháp thống kê, giống việc xác định khối lượng thân tàu nói chung phân nhóm khối lượng nói riêng Trên sở thống kê 26 tàu vận tải (tàu container, tàu chở hàng khô tổng hợp, tàu chở hàng đông lạnh tàu dầu) có buồng máy nằm phía đuôi tàu tác giả Gaicovich [1] thu công thức xác định hoành độ trọng tâm thành phần khối lượng thân tàu sau: xgv / L  (0,048  0,047) (2.2) Bằng phương pháp thống kê thu hoành độ trọng tâm phân nhóm khối lượng nằm nhóm khối lượng thân tàu Các công thức xác định chúng trình bày bảng 2.1 tương ứng với bảng phân chia khối lượng thành phần bảng 1.5 Trên bảng 2.2 biểu diễn công thức tính hoành độ trọng tâm phân nhóm khối lượng nằm nhóm khối lượng thân tàu tương ứng với cách phân chia bảng 1.6 Để xác định hoành độ trọng tâm buồng máy, công trình [12] đề xuất công thức tính hoành độ trọng tâm buồng máy nằm phía đuôi tàu (0,36÷0,39)L tính từ mặt phẳng sườn phía đuôi tàu 31 Bảng 2.1 hoành độ trọng tâm tương đối phân nhóm khối lượng nằm thành phần khối lượng “thân tàu – thượng tầng” STT Tên phân nhóm khối Công thức tính *) lượng Khối lượng vỏ thép tham gia xgv1 / L  (0,498  0,013**) ) vào tương đương Các vách ngang xgvt / L  (0,498  0,030) - Buồng máy bố trí phía đuôi tàu: m xgvt  xER  (0,091  0,330) LER Thượng tầng ống khói - Buồng máy bố trí vị trí trung m  (0,075  0,370) LER gian: xgvt  xER Phần mũi đuôi tàu xgvt / L  (0,551  0,119) Nếu chiều dài lớn 0,3 L: Boong nâng mũi lái xgvt / L  (0,261  0,031) Nếu chiều dài nhỏ 0,3 L: xgvt / L  (0,445  0,028) Kết cấu cục xgvt / L  (0,556  0,056) Các gia cường bệ máy xgvt / L  (0,63  0,058) Các chi tiết riêng xgvt / L  (0,530  0,082) Phần phi kim loại xgvt / L  (0,543  0,052) 10 Sơn, thiết bị bảo vệ xgvt10 / L  (0,543  0,052) 11 Các nhiệt lớp lót xgvt11 / L  (0,781  0,062) 12 Trám ximăng xgvt12 / L  (0,747  0,057) 13 Không khí thân tàu xgvt13 / L  0,5 32 14 xgvt14 / L  (0,69  0,099) Thiết bị buồng phòng Trang thiết bị khoang chứa 15 xgvt15  ( Lkhi xkhi ) / ( Lkhi ) container Ghi *) – gốc tọa độ đặt đường vuông góc mũi, chiều dương hướng đuôi **) – sai số bình phương trung bình; m xER - hoành độ vách mũi buồng máy; LER - chiều dài buồng máy; Lkhi - chiều dài khoang hàng thứ i; xkhi - hoành độ tâm thể tích khoang hàng thứ i; Như vậy, hoành độ trọng tâm thành phần khối lượng thân tàu xác định sau: xgvt  ( mi xgi ) / mi , (2.3) đó: mi, xgi – khối lượng hoành độ trọng tâm phân nhóm khối lượng nằm thành phần khối lượng “thân tàu” Bảng 2.2 Hoành độ trọng tâm phân nhóm khối lượng nằm thành phần khối lượng thân tàu theo STT Tên phân nhóm Công thức tính khối lượng Boong xgbc  0,48L Bong trung gian thứ xgbtg1  0,48L Boong trung gian thứ hai Tôn bao xgtbn  0,488L Đáy đôi xgdd  0,5L Vách ngăn ngang Xác định theo sơ đồ bố trí chung Vách ngăn dọc xgvd  (0,53  0,56) L Kết cấu gia cường băng xgbtg  0,48L - gia cường băng thông thường xg gc  0,88L 33 - gia cường băng tăng cường xg gc  (0,75  0,77) L Đối với tàu có buồng máy nằm vị trí - tàu Các kết cấu cục (mạn xgcb  0,5L giả, két, hầm đường trục chong chóng, bệ máy) Đối với tàu có buồng máy nằm vị trí - đuôi tàu xgcb  0,36L tính từ đường vuông góc đuôi xgtt  0,51ltt - thượng tầng mũi, đo 10 Thượng tầng từ vách sau thượng tầng mũi; xgtt  0,55ltt - thượng tầng đuôi, đo từ vách trước thường tầng đuôi; 11 Lầu xgl  0,5ll 2.2 Xác định cao độ trọng tâm thành phần khối lượng thân tàu Để xác định cao độ trọng tâm phần thân tàu người ta sử dụng phương pháp tương tự việc xác định hoành độ trọng tâm Phương pháp thông dụng việc xác định cao độ trọng tâm phần thân tàu sử dụng phương pháp tính chuyển: z gvt  az D, (2.4) đó: az – hệ số tỷ lệ, xác định dựa vào tàu mẫu (az  zgvt / D0 ) ; D – chiều cao mạn Điều kiện áp dụng công thức tính chuyển tàu thiết kế tàu mẫu có kiểu bố trí kết cấu theo chiều cao 34 Để xác định cao độ trọng tâm phần thân tàu tàu mẫu, ta sử dụng phương pháp thống kê Trên sở thống kê 26 tàu vận tải (tàu container, tàu chở hàng khô tổng hợp, tàu chở hàng đông lạnh, tàu chở dầu) tác giả gaicovich [1] thu công thức xác định cao độ trọng tâm phần thân tàu sau: zgv / D  (0,770  0,104) (2.5) Trong công trình [13] đề xuất công thức xác định cao độ trọng tâm phần vỏ thép tàu sau: tàu có chiều dài L > 120 m: z gvt  0,01D[46,6  0,135(0,81  CB )( L / D) ]  0,008D( L / B  6,5) (2.6) tàu có chiều dài L< 120 m: zgvth  2,192  0,001D[1,0  ( L  60) / 60] (2.7) Tác giả Schneekluth [10] đề xuất công thức xác định cao độ trọng tâm phần thân tàu (không bao gồm thượng tầng lầu) sau:   L  D z gvt (% D)   44  0,155(0,85  CBD )    s  D  D  (2.7) 2/3 CBD  S F  SA  ; Trong đó: ( Ds / D)   6D CBD – hệ số béo thể tích tàu chiều cao mạn D; SF – độ cong dọc boong đo đường vuông góc mũi; SA – độ cong dọc boong đo đường vuông góc đuôi; Để thu kết xác áp dụng công thức (2.7) cần lưu ý số vấn đề sau: - Đối với tàu sử dụng hệ thống kết cấu dọc cần giảm cao độ trọng tâm xuống: -1%D; - Đối với tàu có mũi lê: - 0,4%D; - Đối với tàu có L/B ≠ 6,5: ±0,85D/δ(L/B)=±1,0; 35 - Đối với tàu có L ≠ 120m: +1%D tàu có L = 60 m -1%D tàu có L=180 m Cao độ trọng tâm thượng tầng lầu theo [ship design methodogoly] xác định qua giá trị phần trăm chiều cao thượng tầng lầu sau: thượng tầng lầu có tường ngăn bên zgtt  (0,76  0,82)h (2.8) thượng tầng lầu tường ngăn bên zgtt  0,7h (2.9) Dựa phương pháp thống kê thu công thức tính cao độ trọng tâm tương đối phận tạo nên phần thân tàu Các công thức tính thể bảng 2.3 tương ứng với phân chia thành phần khối lượng theo bảng 2.1 Bảng 2.3 Cao độ trọng tâm tương đối phân nhóm khối lượng thành phần khối lượng“thân tàu” STT Tên phân nhóm Công thức tính Khối lượng vỏ thép tham gia vào tương đương z gvt1 / D  (0,539  0,027*) ) Các vách ngang zgvt / D  (0,574  0,039) Thượng tầng ống khói zgvt / D  (1,590  0,200) Phần mũi đuôi tàu zgvt / D  (0,633  0,053) Boong nâng mũi lái zgvt / D  (1,350  0,100) Kết cấu cục zgvt / D  (0,695  0,140) Các gia cường bệ máy zgvt / D  (0,780  0,118) Các chi tiết riêng zgvt / D  (1,160  0,200) Phần phi kim loại zgvt / D  (0,745  0,136) 36 10 Sơn, thiết bị bảo vệ zgvt10 / D  (0,810  0,125) 11 Cách nhiệt lớp lót zgvt11 / D  (1,380  0,150) 12 Trám ximăng zgvt12 / D  (1,065  0,133) 13 Không khí thân tàu zgvt13  zB 14 Thiết bị buồng phòng zgvt14 / D  (1,180  0,170) 15 Trang thiết bị khoang chứa container zgvt15 / D  ( D  hdd ) / Ghi chú: *) – sai số bình phương trung bình; zB – cao độ tâm nổi; hdd – chiều cao đáy đôi Đối với viêc phân chia thành phần khối lượng thân tàu bảng 2.2 cao độ trọng tâm chúng xác định bảng 2.4 Bảng 2.4 Cao độ trọng tâm phân nhóm khối lượng nằm thành phần khối lượng thân tàu STT Tên phân nhóm Công thức tính khối lượng Boong (có độ cong dọc boong bình thường) Bong trung gian thứ zgbc  1,06D z gbtg1  0,98D1b (không có độ cong dọc boong) Boong trung gian thứ hai z gbtg  0,98D2b (không có độ cong dọc boong) - Đối với tàu có boong: zgtbn / D  0,512  0,007( L / D) Tôn bao < (L/D) < 14 - Đối với tàu có hai boong: zgtbn / D  0,454  0,007( L / D) 37 Đối với tàu có ba boong: - zgtbn / D  0,431  0,014( L / D) xgdd  0,47hdd Đáy đôi Đối với tàu có boong: - zgvn / D  0,50  0,60 Đối với tàu có hai boong: - Vách ngăn ngang zgvn / D  0,45  0,55 Đối với tàu có ba boong: - zgvn / D  0,40  0,50 zgvd / D  0,49  0,56 Vách ngăn dọc - gia cường băng thông thường z g gc  0,48D Kết cấu gia cường băng - gia cường băng tăng cường z g gc  (0,47  0,48) D - Đối với tàu có buồng máy nằm vị trí tàu Các kết cấu cục (mạn giả, zgcb / D  0,55  0,57 két, hầm đường trục chong chóng, - bệ máy) Đối với tàu có buồng máy nằm vị trí đuôi tàu zgcb / D  0,60  0,68 10 zgtt / htt  0,618  0,012L Thượng tầng lầu Ghi chú: hdd – chiều cao đáy đôi; htt – chiều cao thượng tầng 38 KẾT LUẬN Kết luận Trên sở tổng hợp phân tích cách có hệ thống phương pháp xác định khối lượng trọng tâm thành phần khối lượng thân tàu, đề tài thu kết sau:  Đã phân loại phương pháp tính toán khối lượng trọng tâm thành phần khối lượng thân tàu giai đoạn thiết kế ban đầu;  Đã tổng hợp công thức tính toán khối lượng và trọng tâm thành phần khối lượng thân tàu giai đoạn thiết kế ban đầu;  Đưa dẫn việc áp dụng công thức tính khối lượng thân tàu nhằm thu kết có độ xác cao giai đoạn thiết kế ban đầu Hướng phát triển đề tài Hướng phát triển đề tài nghiên cứu tổng hợp phương pháp xác định thành phần khối lượng khác nằm lượng chiếm nước tàu không tàu 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Гайкович А.И Теория проектирования водоизмещающих кораблей и судов, том 1, СПб, Изд НИЦ МОРИНТЕХ, 2014 819 с [2] Гордон Л А Расчет водоизмещения и основных размеров корабля – Л.: Судостроение,1970 28 [3] Ногид Л.М Проектирования морских судов Ч.1 Методика определения элементов проектируемого судна – Л.: Судостроение, 1964 [4] Ногид Л.М Теория проектирования судов – Л.: Судпромгиз, 1955 [5] Степанов В.В Способ определения веса металлического корпуса танкеров и сухогрузных судов, набранных по Правилам Регистра СССР//Общие вопросы проектирования судов: сборник//НТО судостроительной промышленности материал по обмену опытом Вып 199 – Л.: Судостроение, 1973 [6] Логачев С.И Морские танкеры –Л Судостроение, 1970 [7] Ашик В.В Проектирование судов –Л Судостроение, 1975 [8] Правила классификации и постройки морских судов Ч II Корпус СПб., Российский морской регистр судоходства – 2003 [9] Watson D.G M Gilfilan A.W Some ship design methods – TRINA, 1977 [10] “Papanikolaou,Apostolos Ship Design Methodologies of Preliminary Design, 2014 [11] Ашик В.В Лавкин Н.П Расчет массы корпуса сухогрузных судов//Судостроение – 1970 - №6 [12] Оберемок Е.Г Постатейный расчет весовой нагрузки судна порожнем//Научно – технические проблемы судостроения и судоремонта Труды Одесского института инженеров морского флота 1989 [13] Kupras L K Optimazation Method and Parametric Study in Precontracted Ship Design – “International Shipbuilding Progress” Vol 23 1971 40 ... THÂN TÀU TRONG GIAI ĐOẠN THIẾT KẾ BAN ĐẦU 1.1 Phân loại phương pháp xác định thành phần khối lượng thân tàu giai đoạn thiết kế ban đầu Trong giai đoạn thiết kế ban đầu thành phần khối lượng thân. .. đích nghiên cứu đề tài Phân tích tổng hợp cách có hệ thống phương pháp xác định khối lượng tọa độ trọng tâm thành phần khối lượng thân tàu giai đoạn thiết kế ban đầu Đối tượng phạm vi nghiên cứu. .. nghiên cứu phương pháp xác định khối lượng tọa độ trọng tâm thành phần khối lượng thân tàu giai đoạn thiết kế ban đầu nhằm nâng cao độ xác tính toán chúng có ý nghĩa khoa học thực tiễn quan trọng