Tính toán thủy tĩnh và ổn định một số mẫu tàu bằng phần mềm maxsurf

iii NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Họ và tên sinh viên: Hoàng Sĩ Tiến Lớp: 56 - KTTT Ngành: Kỹ thuật tàu thủy Tên đề tài: Tính toán thủy tĩnh và ổn định một số mẫu tàu bằng phần mềm Ma

Trang 1

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG

- -

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP TÍNH TOÁN THỦY TĨNH VÀ ỔN ĐỊNH MỘT SỐ MẪU TÀU

Trang 3

ii Quyết định giao ĐA/KLTN

Trang 4

iii

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Họ và tên sinh viên: Hoàng Sĩ Tiến Lớp: 56 - KTTT

Ngành: Kỹ thuật tàu thủy

Tên đề tài: Tính toán thủy tĩnh và ổn định một số mẫu tàu bằng phần mềm Maxsurf

Số trang:116 Số chương: 04 Tài liệu tham khảo: 9

Hiện vật: 02 Quyển đồ án + 02 CD

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Kết luận:

Nha Trang, ngày……tháng.… năm 2018

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

(Ký và ghi rõ họ tên)

TS Huỳnh Lê Hồng Thái

Trang 5

iv

PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐATN

Họ và tên Sinh viên: Hoàng Sĩ Tiến Lớp: 56 - KTTT

Ngành: Kỹ thuật tàu thủy

Tên đề tài: Tính toán thủy tĩnh và ổn định một số mẫu tàu bằng phần mềm

Maxsurf

Số trang:116 Số chương: 04 Tài liệu tham khảo: 9

Hiện vật: 02 Quyển đồ án + 02 CD

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN

Điểm phản biện:

Nha Trang, ngày……tháng.… năm 2018

CÁN BỘ PHẢN BIỆN

Khánh Hòa, ngày… tháng… năm 2018

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

ĐIỂM CHUNG

Bằng số Bằng chữ

Trang 6

v

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là phần nghiên cứu và thể hiện đồ án tốt nghiệp của riêng tôi, không sao chép các đồ án khác Các số liệu và kết quả tính toán được nêu trong đồ

án là trung thực Nếu không đúng như trên tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm về đề tài của bản thân

Người cam đoan

Trang 7

vi

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt thời gian thực hiện đề tài, tôi đã nhận được sự giúp đỡ của quý Phòng, Ban Trường Đại học Nha Trang đã tạo mọi điều kiện tốt nhất để tôi hoàn thành đồ án tốt nghiệp Đặc biệt là sự hướng dẫn tận tâm của Thầy TS HUỲNH LÊ HỒNG THÁI Qua đây, tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến Thầy về sự giúp đỡ này

Xin cảm ơn quý thầy cô trong Bộ môn Kỹ thuật tàu thủy, Khoa Kỹ thuật giao thông, Trường Đại học Nha Trang, đã giúp đỡ tôi trong suốt thời gian tôi học tập và thực hiện đồ án tại Trường

Cuối cùng xin gửi lời cảm ơn đến gia đình và bạn bè đã tạo điều kiện, giúp đỡ, động viên tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu thực hiện đồ án

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Trang 8

vii

Trang 9

viii

LỜI MỞ ĐẦU Tàu thủy là một công trình nổi trên mặt nước, với kết cấu phức tạp và chi phí

chế tạo rất lớn Các công trình nổi này phải mang các tải trọng lớn và làm việc trong điều kiện khắc nghiệt dưới tác động của sóng biển, ăn mòn, Vì vậy, bất cứ tai nạn nhỏ nào cũng có thể gây ra hậu quả và tổn thất rất lớn

Đã từ rất lâu có nhiều nhà khoa học tiến hành nghiên cứu về việc xác định các yếu tố thủy tĩnh, ổn định cũng như những yếu tố khác có liên quan trong quá trình thiết kế tàu Trong đó, tính ổn định là một trong những tính năng quan trọng nhất của con tàu khi ra khơi, đặc biệt đối với những tàu đi đường dài, phải đối mặt với sóng biển cao, sức gió lớn như tàu dầu hay tàu hàng khô Tuy nhiên do hầu hết các công việc đề đều được tiến hành thủ công nên tốn rất nhiều thời gian và gặp khó khăn trong việc kiểm soát kết quả tính toán vì vậy khó đánh giá được chính xác tính ổn định của tàu

Ngày nay, cùng với sự phát triển của công nghệ thông tin, rất nhiều phấn mềm

đã được ra đời để phục vụ cho công việc tính toán, thiết kế trong các ngành kỹ thuật đòi hỏi tính chính xác cao, ngành Kỹ thuật tàu thủy cũng không phải là ngoại lệ Và một trong những phần mềm được sử dụng phổ biến để tính toán thủy tĩnh và ổn định cho tàu thủy chính là Maxsurf Hiện nay, phần mềm này cũng được các giảng viên ngành Kỹ thuật tàu thủy, Trường Đại học Nha Trang ứng dụng trong việc giảng dạy, tính toán và mang lại kết quả hợp lý, đáng tin cậy

Ngoài ra, việc nghiên cứu đề tài này còn nhằm mục đích tạo bộ dữ liệu phục

vụ cho việc đối sánh với dữ liệu từ đề tài nghiên cứu khoa học “Xây dựng hệ thống các bài tập mẫu phục vụ môn học Lý thuyết tàu thủy và Thiết kế tàu thủy bằng phần mềm MAAT Hydro”

Chính vì những lý do nói trên, tôi được Bộ môn Kỹ thuật tàu thủy – Khoa Kỹ

thuật giao thông giao thực hiện đề tài : “Tính toán thủy tĩnh và ổn định một số mẫu tàu bằng phần mềm Maxsurf”

Nội dung của đề tài được trình bày trong bốn chương sau:

- Chương 1: Đặt vấn đề

Trang 10

ix

- Chương 2: Cơ sở lý thuyết

- Chương 3: Kết quả nghiên cứu

- Chương 4: Thảo luận kết quả

Sau thời gian nghiên cứu tìm hiểu, dù tôi đã gặp nhiều khó khăn trong việc làm quen với phần mềm nhưng với sự giúp đỡ của TS Huỳnh Lê Hồng Thái cùng với sự

nỗ lực của bản thân đến nay đồ án đã được hoàn thành Do kiến thức bản thân còn hạn chế, thời gian tìm hiểu phần mềm chưa nhiều nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được những ý kiến đóng góp từ quý thầy để đồ án của tôi có thể hoàn thiện hơn

Trang 11

x

MỤC LỤC

Trang bìa i

Quyết định giao đa/kltn ii

Lời cam đoan v

Lời cảm ơn vi

Lời mở đầu viii

Mục lục x

Danh mục các từ viết tắt xii

Danh mục hình xiv

Danh mục bảng xvii

CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.1.TỔNGQUANĐỀ TÀI .1

1.2.TÌNHHÌNHNGHIÊNCỨUHIỆNNAY 2

1.2.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới: 2

1.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước .2

1.3.MỤCTIÊUVÀPHƯƠNGPHÁPNGHIÊNCỨU 3

1.3.1 Mục tiêu nghiên cứu 3

1.3.2 Phương pháp nghiên cứu .3

1.4.NỘIDUNGNGHIÊNCỨUVÀGIỚIHẠNĐỀTÀI .3

1.4.1 Nội dung nghiên cứu .3

1.4.2 Giới hạn nghiên cứu .3

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4

2.1.TÍNHTOÁNCÁCYẾUTỐTÍNHNỔI 4

2.1.1 Các yếu tố mặt đường nước 4

2.1.2 Các yếu tố mặt cắt ngang 4

Trang 12

xi

2.1.3 Tính toán các yếu tố tính nổi 5

2.2. TÍNHTOÁNỔNĐỊNH 6

2.2.1 Mômen hồi phục và cánh tay đòn hồi phục 6

2.2.2 Tâm nổi – Tâm nghiêng 7

2.2.3 Ổn định ban đầu 7

2.2.4 Ổn định động 8

2.2.5 Tính ổn định tai nạn trong trường hợp tàu bị thủng khoang bất kỳ 8

2.2.6 Kiểm tra ổn định theo quy phạm .12

CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN TÍNH NĂNG TÀU BẰNG PHẦN MỀM MAXSURF 22

3.1.TRÌNHTỰTÍNHTOÁNTHỦYTĨNHVÀỔNĐỊNH 22

3.2.KẾTQUẢTÍNHTOÁNBẰNGPHẦNMỀMMAXSURF 31

3.2.1 Tàu hàng 2000T 31

3.2.2 Tàu hàng 8000T 38

3.2.6 Tàu kéo 280CV 65

3.2.7 Tàu khách chở 350 khách 69

3.2.8 Tàu khách hợp kim nhôm 80

3.2.9 Tính toán tính năng tàu cá lưới rê Composite bằng phần mềm Maxsurf theo QCVN 7111:2002 .93

3.2.10 Tính toán tính năng tàu đánh cá nghề rê khơi vỏ FRP 850CV bằng phần mềm Maxsurf theo TCVN 6718:2000 104

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 113

4.1.KẾTLUẬN 113

4.2.ĐỀXUẤTÝKIẾN 114

TÀI LIỆU THAM KHẢO 115

Trang 13

Displacement Tấn W Lượng chiếm nước

LCF m xf Hoành độ trọng tâm diện tích mặt đường

nước BMT m r Bán kính tâm nghiêng ngang

GMT m h0 Chiều cao tâm nghiêng ngang

Draft at AP m Tđ Mớn nước đuôi tàu

WL Length m Chiều dài tàu tại mớn nước đang xét Waterpl

coeff (Cwp) α Hệ số diện tích mặt đường nước

Trang 14

bản

Trang 15

xiv

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Thống kê mức độ sử dụng các phần mềm thiết kế tàu [1] 2

Hình 2.1 Xác định các yếu tố mặt đường nước 4

Hình 2.2 Xác định các yếu tố mặt cắt ngang 5

Hình 2.3 Xác định mômen hồi phục và cánh tay đòn hồi phục 6

Hình 2.4 Xác định chiều cao tâm ổn định 7

Hình 2.5 Xác định chiều cao tâm ổn định ban đầu 8

Hình 2.6 Phương pháp thêm tải 9

Hình 2.7 Phương pháp lượng chiếm nước không đổi 11

Hình 2.8 Đồ thị ổn định theo QCVN 21: 2015/ BGTVT 12

Hình 3.1 Giao diện làm việc của chức năng Maxsurf Modeler Advanced 22

Hình 3.2 Các định dạng file được Maxsurf hỗ trợ 23

Hình 3.3 Giao diện chức năng Maxsurf Stability Enterprise 25

Hình 3.4 Tàu được đưa vào tính toán sau khi thiết lập thông số cơ bản 25

Hình 3.5 Hộp thoại Input 26

Hình 3.6 Hộp thoại Empty 26

Hình 3.7 Hộp thoại Draft Range 27

Hình 3.8 Bảng số liệu thủy tĩnh 28

Hình 3.9 Đồ thị thủy tĩnh 28

Hình 3.10 Bảng tọa độ các két trên tàu 29

Hình 3.11 Bảng tải trọng 29

Hình 3.12 Thiết lập góc nghiêng dùng tính ổn định 30

Hình 3.13 Bảng số liệu ổn định theo góc nghiêng 30

Hình 3.14 Đồ thị ổn định 31

Hình 3.16 Đồ thị ổn định trường hợp 1 36

Trang 16

xv

Hình 3 24 Đồ thị ổn định trường hợp 4 45

Trang 17

xvi

Trang 18

xvii

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1 Áp suất gió tại các vùng hoạt động 14

Bảng 2.2 Hệ số X1, X2 15

Bảng 2 3 Tra chu kì lắc 16

Bảng 2 4 Tra hệ số k 16

Bảng 3.1 Số liệu thủy tĩnh 32

Bảng 3.2 Số liệu cân bằng tải trọng 35

Bảng 3.3 Số liệu cánh tay đòn ổn định theo góc nghiêng 35

Bảng 3 5 Các trường hợp tải trọng 40

Bảng 3 9 Các trường hợp tải trọng 47

Bảng 3.13 Các trường hợp tải trọng 55

Bảng 3 17 Các trường hợp tải trọng: 62

Bảng 3 21 Các trường hợp tải trọng: 66

Trang 19

xviii

Bảng 3.25 Các trường hợp tải trọng: 71

Bảng 3.26 Số liệu cánh tay đòn ổn định 72

Bảng 3.27 Tính ổn định theo tiêu chuẩn thời tiết 72

Bảng 3.28 Các trường hợp tải trọng: 76

Bảng 3.29 Tính ổn định khi khách tập trung một bên mạn 77

Bảng 3.30 Tính ổn định dưới tác dụng đồng thời do khách tập trung bên mạn và do lực ly tâm khi quay vòng 78

Bảng 3.35 Tính ổn định theo tiêu chuẩn thời tiết 85

Bảng 3.37 Tính ổn định khi khách tập trung một bên mạn 89

Bảng 3.38 Tính ổn định dưới tác dụng đồng thời do khách tập trung bên mạn và do lực ly tâm khi quay vòng 92

Bảng 3.43 Kiểm tra ổn định thời tiết QCVN 7111 : 2002 100

Bảng 3.48 So sánh số liệu thủy tĩnh 110

Bảng 3.49 So sánh số liệu ổn định Error! Bookmark not defined.

Trang 20

xix

Trang 21

1

CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

Công việc kiểm tra yếu tố thủy tĩnh và ổn định là hai công đoạn không thể thiếu khi thiết kế bất cứ con tàu nào Đối việc tính thủy tĩnh, việc tính toán và kiểm tra có phần đơn giản hơn Tuy nhiên, vì chỉ thực hiện bằng các phương pháp thủ công, nhà thiết kế phải nhập các thông số đầu vào cho tàu bằng cách dùng bảng trị số tuyến hình

đo từ AutoCad sau đó dùng công thức gần đúng để tính toán nên tốn rất nhiều thời gian

Với việc tính ổn định, công việc này còn khó khăn hơn bởi tính phức tạp và quan trọng của nó Ổn định là một trong những tính năng quan trọng nhất của con tàu, bởi nó hội tụ nhiều yếu tố như phân khoang chống chìm, thiết lập các két dằn, tải trọng, hàng hóa,… Những yếu tố này có cân bằng, có hợp lý thì con tàu mới đảm bảo

ổn định được, với những con tàu có kích thước lớn, kết cấu phức tạp, thường xuyên phải làm việc trong điều kiện khắc nghiệt, phải oằn mình chống đỡ sóng biển, sức gió cực lớn khi vượt qua đại dương như tàu dầu, tàu hàng khô thì việc đảm bảo được ổn định càng được ưu tiên hơn bao giờ hết

Đứng trước những vấn đề nêu trên, việc ứng dụng một phần mềm uy tín để tính toán thủy tĩnh và ổn định cho các con tàu là điều cần thiết Và một trong những phần mềm đó là Maxsurf Với những công cụ trong phần mềm, việc tính toán thủy tĩnh và

ổn định tàu thủy không còn là điều khó khăn nữa Do đó, tôi đã đề xuất thực hiện đề

tài: “ Tính toán thủy tĩnh và ổn định một số mẫu tàu bằng phần mềm Maxsurf”

với mong muốn có thể tận dụng những ưu điểm của phần mềm này giúp cho công việc thiết kế rút ngắn được thời gian, đảm bảo tính chính xác và mang lại kết quả tốt hơn Ngoài ra, việc nghiên cứu đề tài này còn nhằm mục đích tạo bộ dữ liệu phục vụ cho việc đối sánh với dữ liệu được tính bằng phần mềm Maat hydro từ đề tài nghiên cứu khoa học “Xây dựng hệ thống các bài tập mẫu phục vụ môn học lý thuyết tàu thủy và thiết kế tàu thủy bằng phần mềm MAAT Hydro”

Trang 22

2

1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU HIỆN NAY

1.2.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới:

Hiện nay, các công ty trong lĩnh vực ngành tàu và các trường Đại học trên thế giới sử dụng khá nhiều phần mềm để thiết kế cũng như tính toán các tính năng của tàu thủy Mỗi phần mềm đều có những ưu nhược điểm riêng, phù hợp với từng yêu cầu và trình độ của cá nhân, quy mô của công ty thiết kế

Hình 1.1 Thống kê mức độ sử dụng các phần mềm thiết kế tàu [1]

1.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Đã có 1 tác giả nghiên cứu liên quan đến vấn đề này:

Tác giả Lương Ngọc Nhật Lâm “Ứng dụng phần mềm Maxsurf kiểm tra yếu tố thủy tĩnh tàu 13.500 DWT”

Tuy nhiên, đề tài của tác giả trên chỉ mới tính toán được yếu tố thủy tĩnh, vẫn chưa khai thác được hết chức năng của phần mềm Maxsurf, trong đó có chức năng tính toán ổn định tàu

Trang 23

3

1.3 MỤC TIÊU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1.3.1 Mục tiêu nghiên cứu

Ứng dụng phần mềm Maxsurf để tính toán thủy tĩnh và ổn định tàu thủy

1.3.2 Phương pháp nghiên cứu

Dựa vào cơ sở lý thuyết, tiến hành khảo sát, thống kê và phân tích một số mẫu

tàu và lựa chọn năm mẫu tàu thích hợp để tiến hành tính toán

1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ GIỚI HẠN ĐỀ TÀI

1.4.1 Nội dung nghiên cứu

Trên cơ sở những mẫu tàu đã được đóng trong thực tế, những mẫu tàu đã được

áp dụng trong giảng dạy cho sinh viên Sau khi tiến hành phân tích, nghiên cứu, đánh giá đường hình tàu mẫu Cuối cùng, chọn ra tàu mẫu phù hợp và đưa vào phần mềm Maxsurf để tính toán thủy tĩnh và ổn định của tàu trong những trường hợp tải trọng khác nhau Sau đó, tiến hành xuất số liệu ra các bảng tính, các đồ thị tính nổi và ổn định tàu dựa trên các chức năng tính toán có trong phần mềm Maxsurf

1.4.2 Giới hạn nghiên cứu

- Khảo sát, thu thập chọn năm mẫu tàu thích hợp để đưa vào phần mềm

Trang 24

4

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 TÍNH TOÁN CÁC YẾU TỐ TÍNH NỔI

2.1.1 Các yếu tố mặt đường nước

- Xét một MĐN có diện tích S, chiều dài L và tách ra một phân tố diện tích dS

bằng hai đường thẳng song song trục Oy, cách trục Oy đoạn x và cách nhau khoảng

vô cùng bé dx: [3]

Hình 2.1 Xác định các yếu tố mặt đường nước

Các công thức xác định các yếu tố của mặt đường nước:

- Diện tích mặt đường nước S:

- Hoành độ trọng tâm diện tích mặt đường nước xf:

xf=MSSoy=∫ xydx

L 0

Trang 25

5

Hình 2.2 Xác định các yếu tố mặt cắt ngang Các công thức xác định các yếu tố của mặt cắt ngang:

- Diện tích mặt căt ngang ω:

- Cao độ trọng tâm diện tích mặt cắt ngang:

Zω=Mωωoy=∫ yzdz

T 0

2.1.3 Tính toán các yếu tố tính nổi

Các yếu tố tính nổi bao gồm thể tích chiếm nước V và tọa độ tâm nổi C (xc,yc,zc)

có thể được tính theo một trong hai cách sau:

-Tính theo diện tích mặt đường nước S

-Tính theo diện tích mặt cắt ngang ω

Các công thức xác định các yếu tố tính nổi:

-Tính theo diện tích mặt đường nước:

xc=MV yozV =∫ Sxfdz

T 0

Zc=MV xoyV =∫ Szdz

T 0

-Tính theo diện tích mặt cắt ngang:

Trang 26

6

xc=MV yozV =∫ ωxdx

L 0

Zc=MV xoyV =∫ ωzdx

T 0

- Xác định các hệ số thân tàu:

2.2 TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH

2.2.1 Mômen hồi phục và cánh tay đòn hồi phục

Hình 2.3 Xác định mômen hồi phục và cánh tay đòn hồi phục

Công thức xác định mômen hồi phục và cánh tay đòn hồi phục:

Trang 27

7

2.2.2 Tâm nổi – Tâm nghiêng

- Khi tàu nghiêng, tâm nổi di chuyển trên đường cong không gian bất kỳ và tiếp tuyến tại mỗi điểm trên đường cong này sẽ song song đường nước tương ứng vị trí tâm nổi đang xét Hai tiếp tuyến đường cong tâm nổi cắt nhau tại tâm nghiêng (hay tâm ổn định)

Hình 2.4 Xác định chiều cao tâm ổn định Công thức xác định bán tâm nghiêng, chiều cao tâm ổn định:

- Bán kính tâm nghiêng ngang:

r=Ix

V (2.16)

- Bán kính tâm nghiêng dọc:

- Chiều cao tâm ổn định:

2.2.3 Ổn định ban đầu

Ổn định ban đầu là ổn định tàu khi góc nghiêng ngang nhỏ θ ˂ 12° Với góc nghiêng nhỏ thì tâm ổn định M vẫn nằm trên trục đứng Oz và quỹ đạo tâm nổi là cung tròn bán kính M, bán kính bằng bán kính tâm ổn định r = MC

Trang 28

8

Hình 2.5 Xác định chiều cao tâm ổn định ban đầu

- Công thức xác định chiều cao tâm nghiêng ban đầu:

Công thức tính toán cánh tay đòn ổn định động:

2.2.5 Tính ổn định tai nạn trong trường hợp tàu bị thủng khoang bất kỳ

- Khi tàu bị thủng một hay nhiều khoang kéo theo một trong các hiện tượng sau: + Thay đổi chiều chìm của tàu

+ Thay đổi độ nghiêng dọc của tàu

+ Thay đổi độ nghiêng ngang của tàu

+ Thay đổi trong tính ổn định của tàu, đặc biệt là ổn định ngang

Trang 29

9

- Phụ thuộc vào kết cấu khoang bị đắm có thể phân biệt các trường hợp sau:

1 Khoang bị bịt kín phía trên, khi bị đắm sẽ chứa đầy nước

2 Khoang hở phía trên và không chứa đầy nước

- Xác định tính ổn định tàu trong trạng thái bị đắm một hoặc nhiều khoang tiến hành theo một trong hai phương pháp sau : phương pháp thêm tải và phương pháp lượng chiếm nước không đổi [4]

a Phương pháp thêm tải

- Lượng nước tràn vào khoang bị đắm được coi là trọng lượng vừa thêm lên tàu

Kết quả của nó là lượng chiếm nước của tàu sau khi bị đắm khoang sẽ lớn hơn giá trị ban đầu, mớn nước tàu thay đổi theo hướng tăng giá trị, vị trí trọng tâm tàu thay đổi

và tâm nổi phần chìm của tàu cũng không giữ vị trí ban đầu

Hình 2.6 Phương pháp thêm tải

- Thay đổi chiều chìm và các đặc trưng tính ổn định tiến hành tính theo các

công thức sau đây : + Trọng lượng nước vào khoang : p= γ.v (2.27)

+ Gia số chiều chìm : δT = v

+ Gia số hệ số ổn định ngang và dọc:

Trang 30

b Phương pháp lượng chiếm nước không đổi

- Dùng trong điều kiện khi các khoang bị đắm được xét như các khoang tách rời, không được coi là một thành phần trong thể thống nhất của tàu và hậu quả tất yếu của nó là sức nổi của chúng bị coi là phần đã mất Vì rằng trọng lượng tàu không thay đổi cho nên sức nổi toàn bộ của tàu trong trạng thái này không thay đổi, lượng tổn thất sức nổi của các khoang bị đắm phải được các khoang còn chưa bị nạn bù đắp Theo cách lý giải đó thì chiều chìm tàu phải tăng lên Hệ quả là sức nổi, trọng lượng, trọng tâm không thay đổi song vị trí tâm nổi phần chìm của thân tàu phải thay đổi

Trang 31

11

Hình 2.7 Phương pháp lượng chiếm nước không đổi

- Các bước thực hiện tính toán như sau :

+ Gia số mớn nước : 𝛿𝑇 = 𝑣

𝑆−𝑠= 𝑣

Trong đó : S – Diện tích ban đầu mặt đường nước WL

S’- Diện tích thực tế của mặt đường nước WL sau khi cắt bỏ đi khoang tai nạn có diện tích mặt thoáng s

Trang 32

Trên đây là phần cơ sở lý thuyết bao gồm: tính nổi, tính ổn định…Tất cả phục

vụ cho việc sử dụng phần mềm MAAT Hydro tính toán các tính năng tàu thủy (đặc biệt là tính ổn định) Chương tiếp theo sẽ là phần sử dụng phần mềm MAAT Hydro

để tính toán các tính năng tàu thủy: thủy tĩnh, tính ổn định…

2.2.6 Kiểm tra ổn định theo quy phạm

2.2.6.1 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 21: 2015/ BGTVT

- Chiều cao tâm nghiêng

Chiều cao tâm nghiêng đã hiệu chỉnh của tàu, trong mọi trạng thái tải trọng không được nhỏ hơn 0,15m

2 Tàu chịu tác dụng của gió có tốc độ ổn định và hướng gió vuông góc với mặt hứng gió, với tay đòn gây nghiêng do gió lw1 xem hình dưới đây:

Hình 2.8 Đồ thị ổn định theo QCVN 21: 2015/ BGTVT

Trang 33

13

3 Góc nghiêng tĩnh θw1 do gió thổi ổn định là góc tạo bởi điểm giao đầu tiên giữa đường nằm ngang lw1 và đồ thị ổn định tĩnh l(θ) , tàu sẽ bị nghiêng về hướng gió dưới tác dụng của sóng biển với góc nghiêng θ1r (xem hình trên)

4 Tàu sau đó chịu áp suất tác dụng của gió giật tạo nên cánh tay đòn gây nghiêng lw2

5 Diện tích a và b được xác định và so sách như trong hình trên

Diện tích b được tạo bởi tay đòn ổn định tĩnh l(θ) và đường nằm ngang của cánh tay đòn gây nghiêng do gió giật lw2 và góc θw2 = 50, hoặc góc vào nước

θf hoặc θc , góc tạo bởi giao điểm thứ hai giữa cánh tay đòn nghiêng do gió giật nằm ngang và đồ thị ổn định tĩnh, lấy giá trị nào nhỏ hơn

Diện tích a tạo bởi cánh tay đòn ổn định tĩnh l(θ) và đường nằm ngang của cánh tay đòn gây nghiêng do gió giật lw2 và góc nghiêng (θ1r -θw1 )

Tàu được coi là đủ ổn định K = b / a, với điều kiện diện tích b lớn hơn hoặc bằng diện tích a, ví dụ K >= 1 Đối với tàu nghiên cứu khí tượng thì hệ số K có thể xem xét trong từng trường hợp cụ thể nhưng không trường hợp nào được phép nhỏ hơn 1,5

6 Giá trị góc nghiêng tĩnh lw1 không được vượt quá 16 độ hoặc 0,8 lần góc mép boong nhúng nước lấy giá trị nào nhỏ hơn

7 Tính toán cánh tay đòn gây nghiêng do áp suất gió

1 Tay đòn gây nghiêng lw1 , tính bằng m, được chấp nhận là hằng số đối với mọi góc nghiêng của tàu và xác định theo công thức sau:

Trang 34

14

Δ : Lượng chiếm nước, t

g : Gia tốc trọng trường, lấy bằng 9,81 m/s2;

Bảng 2.1 Áp suất gió tại các vùng hoạt động

Cánh tay đòn gây nghiêng lw2 được xác định như sau:

2 Với tàu hoạt động trong vùng biển hạn chế II không thoả mãn yêu cầu về

ổn định thời tiết thì có thể cho phép tàu hoạt động ở vùng hạn chế III kèm theo các hạn chế về hoạt động

Trang 35

15

Bảng 2.2 Hệ số X1, X2

S : Hệ số không thứ nguyên được xác định theo Bảng phụ thuộc vào

vùng hoạt động và chu kỳ lắc xác định theo công thức sau:

T = 2cB/√h Trong đó:

c = 0.373 + 0.023B / d – 0.043Lwl / 100

h : Chiều cao tâm nghiêng ban đầu có xét đến ảnh hưởng mặt thoáng hàng lỏng

Lwl : Chiều dài đường nước của tàu

2 Đối với tàu có vây giảm lắc hoặc sống vây hoặc cả hai thì hệ số k xác định theo Bảng phụ thuộc vào tỉ số Ak/LwlB trong đó Ak là tổng diện tích vây giảm lắc tính bằng m2

Trang 36

độ và 40 độ không được nhỏ hơn 0,03 m.rad

Trang 37

17

Cánh tay đòn ổn định lớn nhất max l không được nhỏ hơn 0,25 m đối với tàu có chiều dài L nhỏ hơn hoặc bằng 80 m và 0,2 m đối với tàu có chiều dài lớn hơn hoặc bằng 105 m tại góc nghiêng θ lớn hơn hoặc bằng 30 độ Đối với các giá trị chiều dài L trung gian thì cánh tay đòn lớn nhất yêu cầu xác định theo phương pháp nội suy tuyến tính

Khi được sự xem xét của Đăng kiểm thì cánh tay đòn ổn định lớn nhất có thể được giảm xuống 25 độ

Khi đồ thị ổn định tĩnh có hai điểm mà cánh tay đòn đạt giá trị lớn nhất do bởi thượng tầng hoặc lầu tham gia vào tính nổi của tàu thì điểm cực trị thứ nhất không được nhỏ hơn 25 độ

Giới hạn dương của đồ thị ổn định tĩnh (góc lặn) không được nhỏ hơn 60 độ.Tuy nhiên đối với tàu hoạt động trong vùng biển hạn chế III thì có thể giảm xuống 50 độ, với điều kiện rằng tương ứng với việc giảm 1 độ thì cánh tay đòn

ổn định lớn nhất phải tăng 0,01 m

2.2.6.2 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 72: 2013/BGTVT

1 Trường hợp khách tập trung một bên mạn:

a/ Điều kiện mômen:

Mchpk ≥ Mk

Trong đó :

- Mk: mômen nghiêng tĩnh do khách tập trung một bên mạn gây ra được xác định theo sơ đồ ứng với việc tập trung khách nguy hiểm nhất về mặt ổn định trong điều kiện hoạt động bình thường của tàu như sau:

Theo đặc điểm bố trí chung của tàu, nếu tất cả các khách đều đứng lên thì diện tích boong trống chỉ vừa đủ để bố trí tất cả hành khách với mật độ như qui phạm qui định Vậy, trường hợp nguy hiểm nhất sẽ là khách ở một phía ngồi trên ghế và khách

ở phía còn lại sẽ dồn sang khoảng boong trống

Mk = Pk.y (kN.m)

Trang 38

18

Với:

+ Pk là trọng lượng của hành khách trên tàu:

+ y là khoảng cách từ tâm khu vực tập trung khách đến mặt cắt dọc giữa tàu

- Mchpk : mômen cho phép giới hạn tính theo góc nghiêng tĩnh do hành khách tập trung một bên mạn gây ra

Mchpk = W.lchpk (kN.m) Với:

+ W là lượng chiếm nước của tàu

+ lchpk xác định trên đồ thị ổn định tĩnh theo góc nghiêng do khách tập trung ở một bên mạn

b/ Điều kiện góc nghiêng tĩnh:

chpt ≥ k Trong đó:

- chpt , góc nghiêng tĩnh cho phép giới hạn, chpt < 12 độ

- k , góc nghiêng tĩnh do khách tập trung một bên mạn gây ra được xác định theo công thức:

Với:

+ Mk, mômen nghiêng tĩnh do khách tập trung một bên mạn gây ra

+ M1, mômen nghiêng ngang tàu 1 độ xác định theo công thức:

Với:

* W, lượng chiếm nước của tàu

* h0, chiều cao tâm nghiêng ban đầu

2/ Trường hợp chịu tác dụng đồng thời do khách tập trung một bên mạn và do lực ly tâm khi quay vòng :

Điều kiện ổn định : Mchpq ≥ Mqv

Trang 39

19

Trong đó:

- Mqv: mômen nghiêng do lực ly tâm khi quay vòng tính theo công thức :

Với:

+ V0, vận tốc của tàu trước lúc quay vòng trên nước lặn (m/s)

+ Zg ,chiều cao trọng tậm của tàu tính từ đường cơ bản (m)

+ L và d, chiều dài và chiều chìm trung bình của tàu ứng với đường nước thực

tế (m)

+ Wqv, lượng chiếm nước của tàu (KN)

+ c, hệ số phụ thuộc thiết bị đẩy của tàu.C = 0,029 đối với tàu đẩy bằng chân vịt

+ a3, hệ số xét đến sự thay đổi tâm áp lực ngang theo chiều cao do sự dạt của tàu, m

- Mchpq: mômen cho phép xác định theo đồ thị ổn định tĩnh phụ thuộc vào góc

cphq là góc nhỏ nhất của một trong hai góc sau: góc ứng với lúc mép boong nhúng nước hoặc góc xác định theo đường nước đi qua cách mép dưới của lỗ hở là 75 mm

Với:

+ W, lượng chiếm nước của tàu (KN)

+ lchpq, xác định trên đồ thị ổn định tĩnh theo góc k và chpq

2.2.6.3 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 7111 : 2002

a/ Chiều cao tâm nghiêng

b/ Kiểm tra ổn định theo tiêu chuẩn thời tiết

Trang 40

+ pv : Ap suất động của gió cấp HII, nội suy theo bảng 4/2.2 [1], Pa

+ Av : Diện tích hứng gió của tàu, xác định theo 2.1.3, m2

+ Z: chiều cao tâm hứng gió

- Mc : Mômen hồi phục của tàu

Mc = W.lchp Với:

+ W: lượng chiếm nước

+ lchp: tay đòn ổn định cho phép được xác định trên đồ thị ổn định động

tuỳ thuộc vào góc lật l hoặc góc vào nước v (lấy góc nào nhỏ hơn)

2.2.6.4 Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia QCVN 6718 : 2000

a/ Chiều cao tâm nghiêng

b/ Kiểm tra ổn định theo tiêu chuẩn thời tiết

Kiểm tra ổn định thời tiết theo Quy chuẩn phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép QCVN 21: 2015/ BGTVT

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

Định dạng
Số trang	135
Dung lượng	3,39 MB