ĐỀ CƯƠNG TIN học ỨNG DỤNG TRONG THIẾT kế tàu THỦY

Bao gồm các câu hỏi và nội dung trả lời bộ môn tin học trong thiết kế tàu thủy. Bao gồm các câu hỏi và nội dung trả lời bộ môn tin học trong thiết kế tàu thủy. Bao gồm các câu hỏi và nội dung trả lời bộ môn tin học trong thiết kế tàu thủy.

ĐỀ CƯƠNG TIN HỌC ỨNG DỤNG TRONG THIẾT KẾ TÀU THỦY Câu Xây dựng công thức nội suy Lagrange ý nghĩa tự động hóa thiết kế tàu thủy ? Có thể tồn nhiều đa thức nơi suy tính nên chúng quy Dưới xây dựng đa thức nội suy theo kiểu Lagrange, gọi đa thức nội suy Lagrange ký hiệu L n(x) Đa thức nội suy Lagrange viết dạng: f(x) = Pn(x) + Rn(x) (1) dạng đầy đủ: n  n  f ( n1) ( ) f ( x)   Li ( x) f ( xi )   ( x  xi ) , a  b (2) i 0  i 0  (n  1)!  x  xj Li ( x)     j   xi  x j j i n     (3) Cụ thể sau: Li ( x)  ( x  x0 ) ( x  x1 ) ( x  xi 1 ) ( x  xi 1 ) ( x  xn ), ( xi  x0 )( xi  x1 ) ( xi  xi 1 )( xi  xi 1 ) ( xi  xn ) , i  0, n Hiển nhiên Li(x) đa thức bậc n 1 j  i Li ( x j )   0 j  i (4) Li(x) gọi đa thức Lagrange sở n Đa thức Pn ( x)   Li ( x) f ( xi ) mang tên gọi đa thức Lagrange, số hạng thứ i 0 hai vế phải công thức (2) gọi hàm sai số Đa thức Pn(x) hiểu đa thức bậc n khai triển dạng: Pn(x) = a0 (x - x1)(x - x2) (x - xn) + + a1(x - x0)(x - x2) (x - xn) + + a2(x - x0)(x - x1) (x – x3) (x - xn) + + ai(x - x0)(x - x1) (x - xi-1)(x - xi+1) (x - xn) an(x - x0)(x - x1) (x - xn-2)(x - xn-1) (5) Các hệ số a0, a1, a2, xác định từ quan hệ: Pn(xi) = f(xi) = yi; i = 0, 1, 2, (6) Lần lượt thay x = x0, x = x1, vào cơng thức (5) ta xác định cơng thức tính hệ số Câu Cách xác định đại lượng hình học đường nước, có vẽ hình minh họa ?  Đại lượng hình học mặt đường nước Biểu diễn đường nước tàu dạng đường cong y = f(x), phép tính đại lượng hình học mặt đường nước đưa dạng sau Diện tích mặt đường nước A w n Aw  2 ydx  2L K i yi b a đó: Ki = 1, 2, 2, , 2, 1; L = L/n ( n =10 20). dX X Hình a Mặt đường nước Momen tĩnh diện tích so với trục 0y b m0 y  2 xydx  L n a K i y i i đó: i – hệ số cánh tay đòn momen tĩnh, sau 0y mang dấu trừ, trước 0y mang dấu cộng Hoành độ trọng tâm mặt đường nước b Xf  xydx    ydx L a b a n K n i i yi n L K i yi  L K i i yi n K i yi Momen quán tính mặt đường nước so với trục 0y b I L  2 x ydx  L a n K i i yi Momen quán tính mặt đường nước so với trục 0'y' (song song với trục Oy qua trọng tâm mặt đường nước) cách trục Oy đoạn Xf tính theo cơng thức là: n   L   K i i yi n 2 I'L = IL – Xf A w = L  K i i yi   n  K i yi        n 2L K i yi Momen quán tính diện tích mặt đường nước trục dọc tàu 0x gọi momen quán tính ngang tính theo cơng thức: n b I T   y dx  L  K i yi3 a Trong biểu thức y mang giá trị 1/2 chiều rộng tàu vị trí xét Câu Trình bày ổn định ban đầu tàu thủy ?  Ổn định ngang ban đầu Ở giai đoạn đầu trình nghiêng tàu, với tàu tích phần chìm khơng đổi V, góc nghiêng nhỏ, điểm M giao đường lực qua tâm tức thời B' tâm đối xứng mặt cắt ngang thân tàu chưa thay đổi vị trí Có thể coi M đóng vai trị tâm quay cho tâm B, cịn bán kính cung quay r  BM Trong giai đoạn giá trị BM phụ thuộc vào momen quán tính đường nước Chừng giá trị chiều dài chiều rộng đường nước thay đổi giới hạn hẹp, momen IT đường nước chưa thay đổi đáng kể, BM tính theo cơng thức: I BM  T V Thuật ngữ chuyên ngành gọi BM (hoặc r) bán kính tâm ổn định ngang (hoặc bán kính tâm nghiêng ngang), M tâm ổn định ngang (hoặc tâm nghiêng ngang), viết tắt từ Metacentre Cao độ điểm M so với mặt phẳng chuẩn đáy tính theo cơng thức: KM  KB  BM (2.49) Với tàu cụ thể, biết cao độ trọng tâm so với chuẩn đáy, cơng thức tính chiều cao tâm ổn định ban đầu tính sau: GM  KM  KG (2.50) đó: KG - Cao độ trọng tâm so với mặt chuẩn đáy tàu Trong tài liệu Nga sử dụng ký hiệu h thay cho GM , Zg thay cho KG , r thay cho BM , ZC thay cho KB Theo cách ký hiệu cuối này, cơng thức (2.25) có dạng tương ứng: h0 = (ZC + r) - Zg (2.51) Khi bị nghiêng phạm vi góc nhỏ tâm B di chuyển cung gần cung trịn có bán kính r  BM , tâm M Khoảng cách đường tác dụng lực F W từ hình 2.23 xác định sau: GZ  GM sin  (2.52) đó:  góc nghiêng tàu so với mặt nước trạng thái tĩnh Đại lượng GZ có tên gọi tay địn momen ổn định tàu Đại lượng momen ổn định tính theo cơng thức: M   GZ (2.53) Hình 2.23 Hình 2.23 Hình 2.24 Hình 2.24 Momen M có tên gọi theo chức momen hồi phục, ký hiệu Mph: M ph  .GM sin  Cơng thức xác định GM hiểu dạng sau: GM  KM  BM  KG  BM  ( KG  KB)  r  a a  KG  KB Từ cơng thức tính GZ hiểu theo cách sau: (2.54) GZ  (r  a) * sin   r * sin   a * sin  (2.55) Thành phần thứ biểu thức bên phải (2.55) phụ thuộc vào vị trí điểm B', cịn B' phụ thuộc hồn tồn vào kích thước hình dáng hình học phần chìm tàu, có tên gọi tay địn ổn định hình dáng Thành phần thứ hai, ngược lại, phụ thuộc vào vị trí trọng tâm tàu trạng thái chở hàng, không lệ thuộc vào hình dáng thân tàu, có tên gọi tay địn ổn định trọng lượng Các đại lượng hình học liên quan đến ổn định ban đầu trình bày hình 2.24 Một số cơng thức kinh nghiệm giúp cho việc đánh giá sơ đại lượng dùng cho tàu chở hàng, có dạng sau:   5d V         A W     C¦W    AW   KB  d  KB  d  C C  A  V / d B   W   ¦W KB  d  C B   C¦W C Z Btb  ( W )1 / d CB (2.56) (2.57) (2.58)   C Z B   0,858  0,370 B  0,025 d (2.59) CW   Câu 10 Trình bày ổn định góc nghiêng lớn tàu thủy ? 2.5.2 Ổn định tàu nghiêng góc lớn Từ đồ thị miêu tả quĩ đạo tâm ổn định M tâm B q trình tàu nghiêng thấy rõ, tàu nghiêng đến góc đủ lớn, khoảng từ 10 - 150 trở lên, tâm M khơng cịn nằm trục đối xứng, cịn B di chuyển khơng phải cung gần tròn ban đầu mà theo đường cong khơng thành luật Độ tăng cánh tay địn momen ngẫu lực lực trọng lựợng không cịn tuyến tính với góc nghiêng mà sang hẳn giai đoạn phi tuyến (H.2.25) Tại góc nghiêng lớn bán kính ổn định theo nghĩa khoảng cách theo chiều đứng B'M', B', M' vị trí thời ứng với góc nghiêng xét, tính theo tỉ lệ momen quán tính đường nước nghiêng thể tích phần chìm tàu BM = I / V Toạ độ tâm B dời đến vị trí mới: (2.60)  Y   BM ( )cos d    Z   BM ( ) sin d  Cánh tay địn ổn định tính theo công thức quen thuộc: GZ = Ycos + (Z - KB )sin - asin Toạ độ tâm tính theo công thức: YM = Y - BM  sin ZM = (Z - KB ) + BM  cos Khoảng cách GM  tàu nghiêng tính theo cơng thức trình bày phần trên: d GZ  Y sin   ( Z  KB) cos   a cos   d Trong tính tốn thực tế, chế độ tải định, trọng tâm tàu coi không di chuyển nghiêng tàu, KG = const Nếu xác định vị trí tâm tức thời góc nghiêng, dễ dàng xác định GZ theo quan hệ sau (hình 2.26):  GM  GZ  Lk  KG sin  Hình 2.26 Khoảng cách Lk xác định phương pháp tính trình bày phần tài liệu Với giá trị thể tích chiếm nước V khơng đổi, nghiêng tàu đến góc nghiêng xác định, giá trị Lk xác định cụ thể Từ công thức (2.60) dễ dàng thành lập đường cong GZ , thay đổi theo góc nghiêng ứng với trường hợp V = const KG = const Với tàu vận tải thông thường GZ = f() có dạng minh hoạ hình 2.27 Momen phục hồi tích số lượng chiếm nước với tay đòn GZ : Mph = ∆ GZ Câu Cách xác định đại lượng thể tích phần chìm, có vẽ hình minh họa ?  Thể tích phần chìm đại lượng liên quan đển thể tích Tính thể tich phần chìm tiến hành theo hai cách: 1- Tính từ lên với sở liệu diện tích tất mặt đường nước; 2- Hoặc tính theo chiều dọc tàu với sở liệu diện tích mặt sườn Trên hình a trình bày sơ đồ tính theo cách thứ nhất, cịn hình b tính theo cách thứ hai Hình a Hình b Thể tích phần chìm tính đến mớn nước Z: z m j 0 VZ   A W (z) dz  d  K j AWj đó: VZ - thể tích phần chìm ứng với chiều chìm z; Awj - diện tích đường nước thứ j Nếu sử dụng tỉ lệ Bonjean tính thể tích phần chìm có cơng thức tính sau: VZ   L/2 L / n ( x)dx  L   i K i i 0 Momen thể tích phần chìm so với mặt phẳng 0xy (chứa đáy tàu): z M XOY   A W (z) z dz  d m K j j AWj Toạ độ tâm phần chìm tính theo công thức: Cao độ tâm nổi: m z ZB  M x0 y VZ A  A W z Hoành độ tâm nổi: (z) z dz W (z) dz  d  K j j AWj j 0 m K j 0 j AWj L XB ( x) x dx     (x) dx L K i 0 n L n i i i L  K i  i n  L  K i i  i i 0 n K i 0 i 0 i i Câu  Phương pháp hình thang Cho đường cong y = f(x) thể hình A Tọa độ tung độ có khoảng cách L Diện tích hình phẳng giới hạn đường cong khoảng từ a đến b với trục hoành ox xác định sau: xb xb xa xa F   y dx   f ( x) dx  y  y1 y  yn y  y2  L   L n 1  2  L n L ( y  y1  y   y n 1  y n )   K i yi  L đó: Ki = 1, 2, 2, , 2, - hệ số tính tốn phương pháp hình thang yi – giá trị tung độ vị trí thứ điểm thứ i trục ox f(x) y y3 y2 y1 y0 a L L L b x Hình A – Phương pháp hình thang Câu Tỷ lệ Bonjean ? Cách xác định ý nghĩa ? Với sườn tàu, từ kết tính diện tích phần chìm momen tĩnh phần chìm so với đáy, vẽ hai đường cong miêu tả biến thiên hai giá trị theo chiều chìm Z Tập hợp tồn đường cong kiểu này, lập cho tất sườn tính tốn đồ thị có tên gọi tỉ lệ Bonjean Họ đường cong đồ thị mang tên tỉ lệ Bonjean sở tính thể tích phần chìm giả định, tâm theo chiều dọc, chiều cao trước hạ thủy tàu, đồng thời sở tính chống chìm, phân khoang tàu Tỉ lệ Bonjean tập hợp đường cong dựng theo tỉ lệ diện tích ngâm nước sườn lý thuyết phụ thuộc vào độ ngập sâu Để dễ sử dụng tỉ lệ Bonjean chọn tỉ lệ vẽ thích hợp (thường chọn tỉ lệ 1:100 theo chiều dài 1:25 theo chiều cao) Hình a trình bày tỉ lệ bonjean lập cho tàu cá dài 52,50 m Vai trò đồ thị Bonjean biểu diễn biến thiên diện tích mặt ướt momen tĩnh mặt sườn đường nước Hình a Tỉ lệ Bonjean Câu Thuật toán xác lập đường cong thủy tĩnh tàu ? Chương trình tính thực phép tính theo thứ tự sau: Tích phân mặt đường nước thứ j, j = 1, 2, , NW Aw  2 ydx Diện tích mặt đường nước: L (a) HOành độ trọng tâm diện tích đường nước: Xf   xydx  ydx L (b) L Momen qn tính dọc, qua trục trung hồ: I L  2 x ydx  X f A W L Momen quán tính ngang: (c) IT  y dx  L (d) Momen chúi 1cm chiều chìm: M TRIM  IL 100 L (e) Tích phân mặt sườn thứ i, i = 1, 2, , NS Diện tích mặt sườn phần chìm: z S Z  2 ydz (f) Momen tĩnh so với mặt phẳng chuẩn đáy x0y: z M xoy  2 yzdz (g1) Momen tĩnh so với mặt phẳng sườn tàu y0z: z M y z  2 xydz (g2) Tích phân theo thể tích ngâm nước từ đến z: Thể tích ngâm nước tính đến chiều chìm z: z VZ   A W (z)dz (h) Cao độ tâm nổi: z A ( z ) zdz W ZB  VZ (i) Hoành độ tâm nổi: z A W XB  ( z )a( z )dz VZ (k) Bán kính tâm nghiêng ngang ứng với chiều chìm z: BM  IT VZ (l) Bán kính tâm chúi ứng với chiều chìm z: BM L  IL VZ (m) Các hệ số béo ứng với chiều chìm z: CW  AW ( z ) LB (n) S ( z) dB V ( z) CB  LBd CM  CP  CB CM (p) (q) (r) Như giới thiệu phần đầu chương này, phương pháp tích phân số sử dụng để thực phép tính sơ đồ Sơ đồ tính sau: Theo cách làm vừa nêu, phép tích phân thực đường nước thuộc dạng sau: b I   f ( x)dx a Trong a- vị trí tàu thuộc đường nước, đo mặt đối xứng dọc tàu, b- vị trí sống mũi tàu đo đường nước tính tốn, mặt đối xứng dọc Vị trí a b thay đổi từ đường nước tới đường nước tàu thơng dụng Các phép tính thực sườn tàu thuộc dạng: z I ( z )   f ( z )dz , z biến theo chiều chìm, tính đến đường nước khảo sát Tích phân dạng cần thực theo chương trình người tính tốn viết trực tiếp sử dụng phần mềm EXCEL Câu 11 Thuật tốn xác lập họ đường Cross Curves ? Có vẽ hình minh họa ?  Thuật tốn xây dựng đồ thị Pan-to-ka-ren Đồ thị pan-to-ka-ren (tiếng Anh: Cross Curves): Sơ đồ tính tốn ... mặt đối xứng dọc tàu, b- vị trí sống mũi tàu đo đường nước tính tốn, mặt đối xứng dọc Vị trí a b thay đổi từ đường nước tới đường nước tàu thơng dụng Các phép tính thực sườn tàu thuộc dạng: z... 10 Trình bày ổn định góc nghiêng lớn tàu thủy ? 2.5.2 Ổn định tàu nghiêng góc lớn Từ đồ thị miêu tả quĩ đạo tâm ổn định M tâm B q trình tàu nghiêng thấy rõ, tàu nghiêng đến góc đủ lớn, khoảng từ... dọc tàu 0x gọi momen quán tính ngang tính theo công thức: n b I T   y dx  L  K i yi3 a Trong biểu thức y mang giá trị 1/2 chiều rộng tàu vị trí xét Câu Trình bày ổn định ban đầu tàu thủy