The process of design is not still uninified, highly automatic and not to meet the demands of the ship building development in Vietnam. As a result, an automatic process of ship design [r]
(1)QUI TRÌNH THIẾT KẾ TÀU TỰ ĐỘNG* AUTOMATIC PROCESS OF SHIP DESIGN
Lê Đình Tuân†, Trần Văn Tạo, Lê Hòang Chân, Nguyễn Quang Sáng, Lê Tất Hiển
Khoa Kỹ thuật Giao thông, Đại học Bách khoa TpHCM, Việt Nam
- TÓM TẮT
Việc thiết kế đầu tư cho công tác thiết kế tàu nhà máy, xí nghiệp đóng tàu đặc biệt quan tâm Các qui trình thiết kế thực tế cịn rời rạc, tính tựđộng hoá chưa cao, chưa đáp ứng
được tốc độ phát triển ngành cơng nghiệp đóng tàu nước Điều dẫn đến cần có quy trình thiết kế tàu tựđộng mục tiêu nghiên cứu báo
ABSTRACT
The ship design is considered more and more in many shipyards The process of design is not still uninified, highly automatic and not to meet the demands of the ship building development in Vietnam As a result, an automatic process of ship design is under investigated
* Nghiên cứu trình bày kết đề tài cấp trường 2004, theo hợp đồng số 202/ĐHBK/
KHCN&QHQT
† E-mail liên lạc: tuan-ledinh@hcmut.edu.vn
1 TỔNG QUAN
Quy trình thiết kế phần vỏ tàu có thểđược mơ tả sau:
- Từ yêu cầu ban đầu (nhiệm vụ thư thiết kế), người thiết kế thiết kế hình dáng bố
trí chung tàu Q trình lặp lại
đến đáp ứng yêu cầu nhiệm vụ
thư
- Từ kích thước chính, tuyến hình có cơng việc thiết kế phân cho phần tính
độc lập: tính tính năng, tính chọn kết cấu, tính sức cản, chọn máy
Qui trình phải sau:
1.1 Tính chọn thơng số kích thước thân tàu Mục tiêu phần từ thông số hay đơn
đặt hàng ban đầu (nhiệm vụ thư thiết kế) tiến hành tính kích thước chính, vẽ tuyến hình bố trí chung cho tàu làm sở cho phần tính Phần tính tốn sau:
- Xây dựng yêu cầu nhiệm vụ thiết kế
- Thiết kế sơ
- Kiểm tra tính tàu sở đường hình tạo
- Chuẩn bị bố trí chung
- Tính trọng lượng, trọng tâm tàu sở bố
trí chung vẽ kết cấu ban đầu
Để xác định kích thước tàu, ta thực theo bước sau:
- Xác định yêu cầu nhiệm vụ thư thiết kế
- Các tiêu chuẩn xác định hạn chế kích thước tàu ví dụ Tmax theo điều kiện luồn lạch,
Lmax theo điều kiện ụ chế tạo, Bmax theo điều kiện qua gầm cầu vv
- Xác định khối lượng
- Xây dựng bảng tàu mẫu, tính lượng chiếm nước D:
D DWT
d =
η (1)
D DWT D
η
(2)2
)2 1/3
( D
V V C L
S S +
= (3)
gL V
Fr= (4)
Trong đó:
ηd - hệ số tải trọng L - chiều dài tàu [m]
VS - vận tốc tàu [hl/g] C - hệ số chiều dài tàu
Fr - hệ số Froude
- Tính kích thước chính: L, B, H, T, β, D - Tính dung tích
- Điều chỉnh mạn khơ
- Tính trọng lượng, trọng tâm
- Tính ổn định tàu, tàu khách, tàu kéo
đẩy
1.2 Kiểm tra ổn định tàu thủy
Ổn định tính quan trọng tàu thủy Trong thiết kế
khai thác, vấn đề thường quan tâm nhiều
Mục tiêu phần tính kiểm tra ổn định qui trình là:
- Xây dựng đồ thị thủy tĩnh tàu - Kiểm tra ổn định cho tàu theo yêu cầu
đặt qui phạm (tính ổn định) 1.2.1 Xây dựng đường cong tính Tính giải việc xây dựng liệu đồ thị tính liên quan đến phần chìm thân tàu Từ kết giai đoạn khai thác người sử dụng có
được thơng số tàu ứng với trường hợp khai thác cụ thể
Kết nhận phần là:
đường cong thủy tĩnh, đường Bonjean
Để nhận kết liệu ban đầu cần có cho q trình tính tốn thơng số
về hình dáng tàu hay nói khác vẽđường hình thân tàu
Có thể tóm lượt bước tính phần
sau:
- Tuyến hình tàu: số sườn, đường nước, bảng toạđộ hình dáng
- Tính thông số thủy tĩnh thông qua
đại lượng đường nước đường sườn: dùng để
tính thơng số liên quan đến hình dáng thân tàu
- Vẽđồ thịổn định tĩnh: đồ thị tổng hợp thông số thủy tĩnh thân tàu theo mớn nước
- Vẽ đường cong Bonjean: đồ thị tổng hợp diện tích phần chìm moment tĩnh sườn
- Vẽ đường cong Pantokaren: đồ thị dùng
để tính tay địn moment phục hồi theo góc nghiêng ngang
1.2.2 Cân tàu
Trình tự tính tốn trình bày
sau:
- Lập trạng thái tải trọng tính: dựa vào yêu cầu cụ thể cho loại tàu mà số lượng trạng thái tải trọng cần kiểm tra khác Thơng thường có ba trạng thái tải trọng
được tính
- Kết có phần trọng lượng toàn tàu trọng tâm tàu - Sau có tải trọng tình tốn ta tiến hành tính cân dọc tàu thơng qua bảng sau [1]:
Bảng cân dọc tàu T
T Hạng mục tính tóan
Đơn vị
1 Lượng chiếm nước Tấn Thể tích ngâm nước m3 Chiều chìm trung bình m
4 Chiều dài tương ứng m
4 Hòanh độ tâm m
5 Hòanh độ tâm DTĐN m
6 Cao độ tâm m
7 Bán kính tam nghiêng dọc m
8 Bán kính tâm nghiêng ngang m Hòanh độ trọng tâm tàu m 10 Cao độ trọng tâm tàu m
11 Độ chúi m
12 Gia số chiều chìm mũi m
13 Gia số chiều chìm lái m
14 Chúi mũi m
15 Chúi lái m
16 Moment chúi 1cm Tm
17 Moment quán tính hàng lỏng m4
18 Hiệu chỉnh hàng lỏng m
19 Cao độ tâm nghiêng m
(3)3 1.2.3 Ổn định tàu
- Vẽ đường cong tay đòn moment phục hồi [1]:
GZ = Lk - KG.sinφ (5)
Trong đó:
GZ - tay đòn moment phục hồi;
Lk - giá trị lấy từđường cong Pantokaren; KG - cao độ trọng tâm tàu;
φ - góc nghiêng ngang
- Tiêu chuẩn kiểm tra ổn định [7]: Mph > Mng
với: Mph = GZ.D
Mng - moment nghiêng ngoại lực
(tính theo yêu cầu quy phạm) - Kiểm tra ổn định theo yêu cầu bản: từ kết tính hình dáng tàu tải trọng cần kiểm tra ta tiến hành tính giá trị yêu cầu theo qui phạm so sánh giá trị moment phục hồi tàu để kết luận tàu đủ tiêu chuẩn vềổn định hay chưa
- Kiểm tra theo yêu cầu đặc biệt: việc thoả mãn yêu cầu bản, số loại tàu ta phải kiểm tra thêm yêu cầu đặc biệt [7]
- Thuyết minh phần tính kiểm tra ổn
định có thông tin sau:
Giới thiệu chung tàu: loại tàu, cấp tàu, thông số
Các trạng thái tải trọng tính tốn: theo yêu cầu qui phạm
Tính moment qn tính hàng lỏng: ảnh hưởng mặt thống hàng lỏng
Bảng tính cân dọc ổn định ban
đầu: độ chúi, bán kính tâm nghiêng Kiểm tra theo yêu cầu bản: tính diện
tích mặt hứng gió, tính moment nghiêng gió
Kiểm tra theo yêu cầu bổ sung: tính moment hành khách tập trung bên mạn
1.3 Tính chọn kết cấu thân tàu
Tính chọn kết cấu thân tàu thực qua phương pháp tính chọn theo yêu cầu qui phạm [7]
Đối với phương pháp ta tính chọn cách tính giá trị từ cơng thức qui phạm sau tiến hành chọn quy cách kết cấu cho chi tiết chọn có kích thước thỏa mãn u cầu đưa
Nội dung thiết kế kết cấu gồm hai phần: Lập bảng tính chọn kết cấu; Hoàn tất vẽ kết cấu
Trong phạm vi đề tài tập trung vào việc tính chọn lập bảng tính chọn kết cấu cịn phần vẽ khơng có điều kiện nên khơng trình bày ởđây
Tính chọn quy cách kết cấu chủ yếu thơng qua việc tính module chống uốn tiết diện mặt cắt ngang có so sánh với công thức quy phạm
Lập bảng tổng hợp quy cách kết cấu: bao gồm nội dung sau:
Giới thiệu chung: loại tàu, thông số
bản
Cơng thức tính quy phạm tính chọn kết cấu
Bảng tổng hợp quy cách kết cấu 1.4 Tính sức cản
Khả di chuyển tàu khả phát huy vận tốc chuyển động tàu sử dụng cách hiệu cơng suất động
Để đánh giá tính di chuyển tàu điều kiện khác cần phải biết giá trị
lực cản tàu vận tốc xác định
Tính tốn sức cản giải việc xây dựng liệu đồ thị lực cản liên quan
đến việc tính chọn cơng suất máy tàu Từ kết giai đoạn khai thác người sử dụng có thơng số cần thiết giá trị lực cản, lực đẩy
Kết nhận phần
liệu số thông số quan hệ vận tốc tàu, lực cản công suất
Kết phần sở cho việc tính chọn máy chân vịt tàu thủy
Trình tự tính tốn sẽđược thực sau: - Tính sức cản phương pháp thơng dụng;
- Q trình tính tốn sức cản dựa sở
phân tích hồi quy qua rút phương pháp tính gần như: phương pháp Doust [3], phương pháp Holtrop [3],
- Tính sức cản sở phương pháp Doust;
- Tham số hàm gồm tỷ lệ L/B, B/T, hệ
số đầy mặt tàu CM , hệ số lăng trụ CP ,
tâm phần chìm LCB tính % góc kết cấu mũi đường nước