Luan an TS - Nguyen Xuan Long

Từ kết quả công bố của các công trình, có thể nhận thấy, các công trình khoa học trên chưa đưa ra được phương pháp tính toán và đánh giá ổn định của tàu hàng rời theo thời gian thực tr[r]

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

NCS NGUYỄN XUÂN LONG

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÔNG BÁO ỔN ĐỊNH THEO THỜI GIAN THỰC CHO

TÀU HÀNG RỜI

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

NCS NGUYỄN XUÂN LONG

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÔNG BÁO ỔN ĐỊNH THEO THỜI GIAN THỰC CHO

TÀU HÀNG RỜI

LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT

NGÀNH: KHOA HỌC HÀNG HẢI ; MÃ SỐ: 9840106

CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC HÀNG HẢI

Người hướng dẫn khoa học: PGS., TS Nguyễn Kim Phương

2 PGS., TS Nguyễn Công Vịnh

LỜI CAM ĐOAN

Tên Nguyễn Xuân Long, tác giả luận án tiến sĩ “Nghiên cứu thiết kế hệ thống thông báo ổn định theo thời gian thực cho tàu hàng rời” Bằng danh dự mình, tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi, khơng có phần nội dung chép cách bất hợp pháp từ cơng trình nghiên cứu tác giả khác

Tơi xin cam đoan số liệu, kết trình bày luận án trung thực chưa cơng bố bất ký cơng trình khác

Tôi xin cam đoan luận án tiến hành nghiên cứu cách nghiêm túc kết nghiên cứu nhà nghiên cứu trước tiếp thu cách chân thực, cẩn trọng, có trích nguồn dẫn cụ thể luận án

Hải Phòng, ngày 10 tháng 06 năm 2020

Tác giả luận án

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, xin chân thành gửi lời cảm ơn tới PGS.TS Nguyễn Kim Phương PGS.TS Nguyễn Công Vịnh hai thầy hướng dẫn khoa học tận tình bảo cho tơi nhiều kiến thức vô quý báu

Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn tới thầy, cô Khoa Hàng hải, Viện Đào tạo sau đại học, phòng Khoa học - Công nghệ đồng nghiệp giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi thời gian học tập, nghiên cứu hoàn thành luận án

Cám ơn lãnh đạo Công ty quản lý tàu biển, Thuyền trưởng Sỹ quan làm việc tàu hàng rời tạo điều kiện tốt để thực nghiệm sản phẩm luận án

Cảm ơn gia đình bè bạn động viên khích lệ tạo điều kiện động lực để tơi hồn thành luận án

Hải Phịng, ngày 10 tháng 06 năm 2020

Tác giả luận án

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vi

DANH MỤC MỘT SỐ THUẬT NGỮ LIÊN QUAN ĐẾN ỔN ĐỊNH viii

DANH MỤC CÁC BẢNG x

DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ xii

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết luận án

2 Tổng quan cơng trình nghiên cứu liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu đề tài luận án nước nước

3 Mục tiêu nghiên cứu

4 Đối tượng phạm vi nghiên cứu

5 Phương pháp nghiên cứu

6 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài

6.1 Ý nghĩa khoa học

6.2 Ý nghĩa thực tiễn

7 Những điểm đóng góp luận án

7.1 Về mặt lý luận

7.2 Về thực tiễn khoa học chuyên ngành hàng hải

8 Kết cấu luận án

CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ ỔN ĐỊNH TÀU HÀNG RỜI THEO THỜI GIAN THỰC 10

1.1 Khái niệm chung tàu hàng rời 10

1.1.1 Kích thước thơng thường số tàu chở hàng rời 10

1.1.2 Các loại tàu hàng rời 11

1.2 Ổn định tàu hàng 14

1.2.1 Khái niệm ổn định tàu hàng 14

1.3 Ổn định tàu hàng rời 22

1.3.1 Ổn định tàu hàng rời theo thời gian thực 22

1.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng bất lợi đến ổn định tàu hàng rời 23

1.3.3 Một số phương pháp hiệu chỉnh chiều cao vững nhằm gia tăng tính ổn định tàu hàng rời 30

1.4 Kết luận chương 34

CHƯƠNG TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH TÀU HÀNG RỜI THEO THỜI GIAN THỰC THÔNG QUA CHU KỲ LẮC NGANG 36

2.1 Tổng quan chuyển động lắc tàu 36

2.2 Phương pháp xác định chu kỳ lắc ngang tàu từ thiết bị đo góc nghiêng đặt tàu 40

2.3 Xác định thông số ổn định tàu hàng rời từ chu kỳ lắc ngang 49 2.3.1 Xác định chiều cao vững tàu hàng rời thông qua chu kỳ lắc ngang 49

2.3.2 Vẽ đường cong cánh tay đòn ổn định tĩnh xác định thông số đánh giá ổn định theo tiêu chuẩn IMO 52

2.4 Kết luận chương 60

CHƯƠNG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG THÔNG BÁO ỔN ĐỊNH TÀU HÀNG RỜI THEO THỜI GIAN THỰC 61

3.1 Mơ hình kiến trúc hệ thống 61

3.1.1 Mơ hình kiến trúc hệ thống 61

3.1.2 Nguyên lý hoạt động 62

3.2 Các yêu cầu hệ thống 63

3.2.1 Yêu cầu chức hệ thống 63

3.2.2 Phạm vi áp dụng hệ thống 63

3.3 Xây dựng hệ thống phần cứng 63

3.3.1 Khối cảm biến 63

3.3.2 Khối xử lí trung tâm 67

3.3.3 Khối hiển thị 67

3.3.5 Hệ thống nhớ 68

3.4 Xây dựng chương trình phần mềm 68

3.4.1 Thuật toán điều khiển hệ thống 68

3.4.2 Xây dựng chương trình phần mềm tính tốn thơng số ổn định tàu thông qua chu kỳ lắc ngang 69

3.5 Kết luận chương 79

CHƯƠNG THỰC NGHIỆM HỆ THỐNG THÔNG BÁO ỔN ĐỊNH TÀU HÀNG RỜI THEO THỜI GIAN THỰC 81

4.1 Bố trí hệ thống tàu thực nghiệm 81

4.1.1 Hệ thống thiết bị phục vụ cho công tác 81

4.1.2 Vận hành hệ thống 82

4.2 Các bước tiến hành thực nghiệm 82

4.3 Kết thực nghiệm số tàu hàng rời 84

4.3.1 Thực nghiệm tàu Tàu hàng rời CHANG CHANG NAN HAI 84

4.3.2 Thực nghiệm tàu Tàu hàng rời SERENE JUNIPER 85

4.3.3 Thực nghiệm tàu hàng rời LI DIAN 87

4.3.4 Thực nghiệm tàu LUCKY STAR 89

4.3.5 Thực nghiệm tàu hàng rời BMC BRAVO 93

4.3.6 Thực nghiệm tàu hàng rời TÂN BÌNH 234 98

4.3.7 Đánh giá kết thực nghiệm 100

4.4 Kết luận chương 100

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 102

DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI LUẬN ÁN 104

TÀI LIỆU THAM KHẢO 105

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

Chữ viết tắt Giải thích ý nghĩa

B Center of Bouyancy/Tâm

d Draft/Mớn nước

D Displacement/Lượng giãn nước

F Center of Floatation/ Tâm mặt phẳng đường nước

G Center of Gravity/Trọng tâm tàu

GM Metacentric Height/Chiều cao vững

IMO International Maritime Organization/Tổ chức Hàng hải Quốc tế IS Code 2008 The international code on Intact Stability 2008/Bộ luật Quốc tế ổn định nguyên vẹn

K Keel of Ship/Sống đáy tàu

KB Vertical Center of Bouyancy/Chiều cao tâm

KG, VCG Vertical Center of Gravity/Chiều cao trọng tâm tàu

KGls Vertical Center of Gravity (Light Ship)/Chiều cao trọng tâm tàu không

LBP/LPP Length between Perpendiculars/Chiều dài hai đường thủy trực

LCB Longitudinal Center of Buoyancy/Hoành độ tâm

LCF Longitudinal Center of Floatation/Hoành độ tâm mặt phẳng đường nước

LCG Longitudinal Center of Gravity/Hoành độ trọng tâm tàu

LCGls Longitudinal Center of Gravity (Light Ship)/Hồnh độ trọng tâm tàu khơng

Chữ viết tắt Giải thích ý nghĩa

TKM Transverse Metacenter height/Cao độ tâm nghiêng ngang

M Metacenter/Tâm nghiêng

SOLAS 74

International Convention for the Safety of Life at Sea, 1974/Công ước quốc tế an toàn sinh mạng người biển

t Trim/Hiệu số mớn nước

TPC/TPI

Tons Per Centimeter Immersion/ Tons Per Inch Immersion/Số làm thay đổi 1cm/1 inch chiều chìm trung bình tàu

MTC/MTI

Moment to change Trim one Centimeter/Moment to Trim one Inch/Mô men làm thay đổi cm/1 inch chiều chúi tàu

DANH MỤC MỘT SỐ THUẬT NGỮ LIÊN QUAN ĐẾN ỔN ĐỊNH

Thuật ngữ Giải thích ý nghĩa

Trọng tâm tàu (G) Là điểm đặt vectơ trọng lực tổng hợp tàu

Tâm tàu (B)

Là điểm đặt véc tơ lực tác dụng lên tàu trọng tâm khối nước mà tàu chiếm chỗ Khi tàu trạng thái cân lực trọng lực tàu tác dụng đường thẳng đứng, trị số ngược chiều

Tâm nghiêng tàu (M)

Là tâm quỹ đạo di chuyển tâm B tàu nghiêng Một cách tổng quát quỹ đạo có độ cong thay đổi Tuy nhiên tàu nghiêng góc nghiêng nhỏ quỹ đạo tâm B vạch cung trịn có tâm điểm M cố định

Tâm mặt phẳng đường nước (F)

Đây tâm hình học phần mặt phẳng đường nước giới hạn phía vỏ bao thân tàu

Cao độ tâm (KB) Là độ cao tâm B tính từ đường sở (thường lấy ky tàu)

Chiều cao trọng tâm (KG)

Là độ cao trọng tâm G tính từ đường sở (thường lấy ky tàu)

KGls Chiều cao trọng tâm tàu không

Chiều cao tâm

nghiêng ngang

(TKM)

Là độ cao tâm nghiêng ngang tính từ đường sở (thường lấy ky tàu)

Chiều cao tâm chúi (LKM)

Là độ cao tâm chúi tính từ đường sở (thường lấy ky tàu)

Chiều cao vững (GM)

Là khoảng cách theo chiều thẳng đứng, tính từ trọng tâm tàu đến tâm nghiêng ngang tàu Đại lượng dùng để đánh giá vững ban đầu tàu

Cánh tay đòn ổn định tĩnh (GoZ)

Thuật ngữ Giải thích ý nghĩa

LCB; Mid.B; MB Hoành độ tâm B tính từ mặt phẳng sườn

LCG; Mid.G; MG Hồnh độ trọng tâm tính từ mặt phẳng sườn

LCF; MID.F; MF Hoành độ tâm mặt phẳng đường nước tính từ mặt phẳng sườn

Lượng giãn nước Là khối lượng phần thể tích nước mà tàu chiếm

chỗ Chu kỳ lắc ngang tàu (T)

DANH MỤC CÁC BẢNG

Số bảng Tên bảng Trang

1.1 Bảng tính cánh tay địn G0Z 18

1.2 Hệ số k 21

1.3 Hệ số X1 22

1.4 Hệ số X2 22

1.5 Hệ số s 22

2.1 Bảng tra G0M từ chu kỳ lắc ngang 49

2.2 Bảng thủy tĩnh 53

2.3 Bảng đường cong hoành giao giả định 54

2.4 Bảng sức chứa hầm hàng 54

2.5 Bảng sức chứa két 55

2.6 Bảng tra góc ngập nước tàu 55

2.7 Bảng tình trạng tải trọng tàu 56

3.1 Các tính thiết bị đo góc nghiêng MPU 6050 66 4.1 Số liệu thực nghiệm đo chu kỳ lắc tàu CHANG CHANG NAN HAI 85

4.2 Số liệu thực nghiệm đo chu kỳ lắc tàu SERENE

JUNIPER 86

4.3 Số liệu thực nghiệm đo chu kỳ lắc ngang tàu LI DIAN 88

4.4 Số liệu thực nghiệm đo chu kỳ lắc tàu LUCKY STAR 90

4.5 Số liệu thực nghiệm xác định G0M tàu LUCKY STAR 91

Số bảng Tên bảng Trang

4.7 Chu kỳ lắc ngang G0M trình tàu trao đổi

nước dằn tàu BMC BRAVO 95

4.8 So sánh số liệu thực nghiệm đo chu kỳ lắc tàu BMC

BRAVO 97

4.9

So sánh G0M theo chu kỳ lắc đo thiết bị G0M

theo chương trình máy tính xếp tải tàu BMC

BRAVO 97

4.10 Số liệu thực nghiệm đo chu kỳ lắc tàu TÂN BÌNH 234 99

DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

Số hình Tên hình Trang

1.1 Tàu hàng rời có thiết bị làm hàng 11

1.2 Tàu hàng rời khơng có thiết bị làm hàng 12

1.3 Tàu hàng rời kết hợp OBO 12

1.4 Tàu hàng rời tự dỡ hàng 13

1.5 Tàu hàng rời BIBO 13

1.6 Các trạng thái cân tàu 14

1.7 Chiều cao vững 16

1.8 Ổn định góc nghiêng lớn 17

1.9 Tiêu chuẩn ổn định tác động sóng gió 20

1.10 Trạng thái cân hàng bị dịch chuyển sang

bên mạn 23

1.11 Trọng tâm tàu thay đổi khối hàng rời dịch chuyển sang mạn 24 1.12 Ảnh hưởng mặt thoáng chất lỏng đến chiều cao

vững 26

1.13 Tàu Hui Long bị nghiêng trái hàng rời có tính nhão chảy 27 1.14 Tàu Bulk Jupiter bị nghiêng đắm hàng rời có tính nhão chảy 28

2.1 Hệ tọa độ mặt phẳng dùng để khảo sát tàu 36

2.2 Các dạng chuyển động tàu 37

2.3 Các hệ tọa độ nghiên cứu chuyển động lắc 38

2.4 Lắc ngang thân tàu ảnh hưởng sóng 40

2.5 Biện pháp đo đạc, chuyển đổi dao động lắc ngang sang dạng tín hiệu rời rạc 41

Số hình Tên hình Trang

2.7

Phân bổ lượng tín hiệu điều hịa ln có cường độ lớn so với tín hiệu dao động khơng điều hịa

44 2.8 Mơ hình xử lý dự đốn tần số dao động của tín hiệu 46

2.9 Phân chia khung tín hiệu 47

2.10 Minh họa trì lượng tần số dao động

phổ biến 48

2.11 Đồ thị xác định bán kính quay (radius of gyration) 51

2.12 Thuật tốn vẽ đường cong cánh tay địn ổn định tĩnh (G

0Z) 57

2.13 Đồ thị đường cong cánh tay đòn ổn định tĩnh 58

2.14 Diện tích đường cong cánh tay địn ổn định

tĩnh 59

3.1 Mơ hình kiến trúc hệ thống thông báo ổn định tàu 61

3.2 Cảm biến gia tốc Module GY-521 6DOF 64

3.3 Thiết bị đo góc nghiêng sử dụng Chip MPU 6050 65

3.4 Màn hình 128x64 Wearable LCD Screen 68

3.5 Thuật tốn điều khiển hệ thống thơng báo ổn định tàu 69

3.6 Kiến trúc hệ thống thu nhận tính tốn chu kỳ lắc

của tàu 71

3.7 Sơ đồ liên kết thành phần ứng dụng đọc và phân tích dao động lắc 71 3.8 Các thông số liên quan đến code theo dõi

công cụ hộ trợ Visual Studio 72

3.9 Cấu trúc mã nguồn 73

3.10 Cấu trúc giao diện đồ họa 73

3.11 Giao diện chương trình phần mềm 74

3.12 Cửa sổ điều khiển 74

Số hình Tên hình Trang

3.14 Cửa sổ hiển thị tín hiệu đầu vào 76

3.15 Cửa sổ hiển thị kết đầu 76

3.16 Cửa sổ hiển thị thông số ổn định tàu thời

điểm quan sát 77

3.17 Giao diện đánh giá ổn định tàu theo Bộ luật IS Code-2008 77

3.18 Cửa sổ cài đặt chung 78

3.19 Giao diện nhập thông số chuyến 78

4.1 Máy tính chạy phần mềm hệ thống 81

4.2 Tàu hàng rời CHANG CHANG NAN HAI 84

4.3 Tàu hàng rời SERENE JUNIPER 85

4.4 Tàu hàng rời LI DIAN 87

4.5 Tàu hàng rời LUCKY STAR 89

4.6 Đường cong Gmáy tính hàng tàu LUCKY STAR 0Z theo tính tốn từ chương trình 92

4.7 Đường cong Gdựng cho tàu LUCKY STAR 0Z theo tính tốn từ hệ thống xây 93

4.8 Tàu hàng rời BMC BRAVO 93

4.9 Khu vực tàu hành trình tiến hành thực

nghiệm hệ thống 94

4.10 Đồ thị biến thiên Gtrao đổi nước dằn 0M theo thời gian thực tàu 96

MỞ ĐẦU 1 Tính cấp thiết luận án

Trong trình hàng hải, tàu ln chịu tác động ngoại lực sóng, gió Khả tự trở lại vị trí cân ngoại lực ngừng tác động yêu cầu để tàu tiếp tục hành trình an tồn biển Khả tính ổn định tàu Để đảm bảo tính ổn định tàu, sỹ quan hàng hải bên liên quan phải tính tốn, đánh giá trì tính ổn định tàu theo tiêu chuẩn IMO như: Tiêu chuẩn chung cho tàu hàng theo Bộ luật quốc tế Ổn định ngun vẹn (IS Code), ngồi cịn có tiêu chuẩn đặc biệt cho số loại tàu tàu chở gỗ, tàu chở hàng lỏng, tàu chở hàng hạt rời Mặt khác, tiêu chuẩn đánh giá ổn định tàu bị hư hỏng qui định Cơng ước quốc tế an tồn sinh mạng người biển - SOLAS 74 sửa đổi, bổ sung năm 2014 [28]

Theo thống kê tổ chức Allianz, từ năm 2009 đến 2018, có tất 1036 vụ tai nạn có mức thiệt hại nghiêm trọng, tai nạn chìm tàu chiếm số lượng lớn (551 vụ) giữ mức cao hàng năm (từ 46÷132 vụ) Cũng theo báo cáo tai nạn tổ chức này, số vụ nạn liên quan đến tàu hàng rời 93 vụ hầu hết (80%) ngun nhân dẫn đến chìm tàu tàu khơng đảm bảo ổn định nguyên vẹn ổn định tai nạn [46]

Tính ổn định tàu biển nói chung, tàu hàng rời nói riêng đặc trưng hai thơng số bản, chiều cao vững (G0M) cánh tay

đòn ổn định tĩnh (G0Z) Vấn đề ổn định tàu chủ yếu phát sinh

định mặc định an tồn cho q trình hàng hải tàu biển Tuy nhiên, trình hành trình, hàng hóa bị xơ dịch, hóa lỏng, hư hỏng ẩn tì vỏ tàu, , làm cho tính ổn định tàu bị suy giảm bị hồn tồn, ảnh hưởng trực tiếp tới an tồn tàu, hàng hóa thuyền viên Thực tế, tình đó, sĩ quan hàng hải gặp nhiều khó khăn việc tính tốn ổn định thời tàu Hơn nữa, trường hợp tàu phải điều chỉnh nước dằn, sĩ quan chủ quan khơng kiểm tra tính ổn định tàu q trình bơm nước dằn Việc khơng tính tốn kịp thời, đầy đủ tính ổn định tàu hành trình nguyên nhân dẫn đến tai nạn đáng tiếc: tàu bị ổn định bị chìm đắm

Như vậy, liên tục cập nhật tính ổn định tàu hàng rời theo thời gian thực suốt trình hàng hải, đưa cảnh báo suy giảm ổn định tàu trợ giúp hiệu quả, quan trọng với sỹ quan hàng hải Từ đó, hành động biện pháp xử lý sớm đưa ra, nâng cao an toàn sinh mạng cho người tàu

Do vấn đề ổn định cho loại tàu rộng, đồng thời tàu chở hàng rời thường phải vận chuyển số loại hàng có khả gây suy giảm tính ổn định cho tàu hành trình biển, nên “Nghiên cứu thiết kế hệ thống

thông báo ổn định theo thời gian thực cho tàu hàng rời” vấn đề có

tính thời cấp thiết cao, lựa chọn làm đề tài luận án tiến sĩ nhằm góp phần nâng cao an toàn hàng hải

2 Tổng quan cơng trình nghiên cứu liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu của đề tài luận án nước nước ngồi

Tình hình nghiên cứu giới liên quan đến đề tài luận án:

- Năm 2012, Tác giả Apostolos Papanikolaou, Đại học Kỹ thuật quốc gia Athens, Hy Lạp, viết báo “Mục đích tiêu chuẩn an tồn ổn định tàu biển”, cơng trình phác thảo lại mục tiêu kết thu dự án GOALDS ủy ban châu Âu đánh giá cơng thức tính xác suất ổn định hư hỏng chương II-1 SOLAS 74 cho tàu hàng khô, tàu khách [21], [49]

được IMO khuyến cáo Kết thực nghiệm trình bày báo thực nghiệm tàu mô hình có tỷ lệ 1/25 tàu đánh cá thực tế [37], [47]

- Năm 2015, tác giả Shadman Sakib, Khoa kỹ thuật hàng hải kiến trúc hải quân thuộc trường Đại học Kỹ thuật Công nghệ Bangladesh, viết báo “Thiết bị để xác định ổn định động xếp tải động cho tàu nội địa dựa chuyển động lắc ngang nó” Bài báo đề cập đến nguyên lý xác định ổn định tàu thông qua chu kỳ lắc ngang cách sử dụng cảm biến góc gia tốc, kết nghiên cứu dừng phạm vi thực nghiệm phịng thí nghiệm thơng qua thiết bị tự chế đối tượng nghiên cứu tác giả tàu thuyền nhỏ hoạt động vùng nước nội địa Bangladesh [44], [48]

- Năm 2017, tác giả Przemysław Krata, Wojciech Wawrzyński, Khoa hàng hải, Đại học Hàng hải Gdynia, Balan, viết báo “Dự đốn vùng nguy hiểm thơng qua mối quan hệ chu kỳ lắc riêng chiều cao vững tương đương” Bài báo trình bày kết nghiên cứu ảnh hưởng chu kỳ lắc riêng đến đặc tính phi tuyến đường cong GZ đề xuất cần sử dụng chiều cao vững tương đương (GMeq) thay GM ban đầu đánh giá ổn định tàu

[43]

cảnh báo xu hướng suy giảm ổn định tàu

Tình hình nghiên cứu nước liên quan đến đề tài luận án

Bài báo “Một số khuyến nghị cơng tác vận hành tàu hàng rời có nguy hóa lỏng” tác giả Nguyễn Kim Phương, Bùi Văn Hưng đăng tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải, trường Đại học Hàng hải Việt Nam, số 46-3/2016 đề cập đến tượng hóa lỏng hàng rời góc độ vật lý để từ đưa khuyến nghị cơng tác vận hành tàu chở hàng rời có nguy hóa lỏng cho sỹ quan hàng hải [10]

Năm 2018, tác giả Nguyễn Kim Phương, Nguyễn Công Vịnh, Từ Mạnh Chiến viết báo “Mơ tiến trình xếp dỡ hàng tàu hàng rời phục vụ đào tạo huấn luyện hàng hải” tạp chí Khoa học Công nghệ Hàng hải, trường Đại học Hàng hải Việt Nam, số 54-4/2018 Bài báo mô việc tính tốn ổn định tàu hàng rời cụ thể trình xếp, dỡ hàng cảng để phụ vụ cho việc huấn luyện, đào tạo cho sinh viên ngành điều khiển tàu biển sỹ quan hàng hải [12]

Từ kết công bố cơng trình, nhận thấy, cơng trình khoa học chưa đưa phương pháp tính tốn đánh giá ổn định tàu hàng rời theo thời gian thực điều kiện hành trình, hệ thống thiết bị hồn chỉnh cho phép tự động tính tốn, hiển thị thơng số đặc trưng cho tính ổn định tàu theo thời gian thực đưa cảnh báo tính ổn định tàu có xu hướng suy giảm

3 Mục tiêu nghiên cứu

4 Đối tượng phạm vi nghiên cứu

Để đạt mục tiêu đề ra, đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài luận án xác định cụ thể sau:

- Đối tượng nghiên cứu: Tàu hàng rời, tính ổn định tàu hàng rời, phương pháp đánh giá ổn định tàu hàng rời;

- Phạm vi nghiên cứu: Ổn định nguyên vẹn tàu hàng rời hành trình biển, điều kiện tàu cân bằng, không bị nghiêng ngang tĩnh

5 Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp nghiên cứu khoa học phạm trù trung tâm phương pháp luận nghiên cứu khoa học Phương pháp nghiên cứu không vấn đề lý luận mà cịn vấn đề có ý nghĩa thực tiễn, việc lựa chọn phương pháp nghiên cứu phù hợp góp phần định thành cơng đề tài

Các phương pháp lựa chọn để thực đề tài luận án:

- Phương pháp phân tích tổng hợp: Phương pháp sử dụng để tổng quan cơng trình nghiên cứu cơng bố liên quan đến đề tài luận án, hệ thống hóa sở lý luận ổn định tàu hàng nói chung tàu hàng rời nói riêng;

- Phương pháp mơ hình hóa: Đây phương pháp mơ hình hóa chuyển động lắc ngang tàu dựa thay đổi góc nghiêng ngang động tàu tác động ngoại lực theo thời gian thực Trên sở đó, xác định chu kỳ lắc ngang tàu hàng rời hành trình biển;

- Phương pháp chuyên gia: Tham vấn chuyên gia hàng hải việc đánh giá tính ổn định tàu hành trình biển, yếu tố ảnh hưởng đến tính ổn định tàu hàng rời;

- Phương pháp thực nghiệm: Phương pháp thực nghiệm áp dụng để đánh giá khả hoạt động độ tin cậy thiết bị hệ thống, đánh giá, hiệu chỉnh hoàn thiện hệ thống

6 Ý nghĩa khoa học thực tiễn đề tài

6.1 Ý nghĩa khoa học

Trong giới hạn đối tượng phạm vi nghiên cứu, đề tài luận án có ý nghĩa khoa học định lĩnh vực khoa học hàng hải, thể sau đây:

- Đề tài luận án tổng hợp hệ thống hóa sở lý luận ổn định tàu đặc trưng ổn định tàu hàng rời;

- Đề tài luận án đưa phương pháp xác định ổn định tàu cách liên tục theo thời gian thực dựa chuyển động lắc ngang tàu

6.2 Ý nghĩa thực tiễn

Bên cạnh ý nghĩa khoa học, đề tài luận án cịn mang lại ý nghĩa thực tiễn cơng tác dẫn tàu an toàn biển, cụ thể:

Xây dựng hệ thống tích hợp (phần cứng, phần mềm) cho phép đo, xử lý thông tin ổn định tàu theo thời gian thực, đưa cảnh bảo ổn định tàu bị suy giảm, hệ thống thử nghiệm cho kết tốt;

Hệ thống áp dụng tàu hàng rời nhằm hỗ trợ thuyền trưởng sĩ quan hàng hải trình dẫn tàu, góp phần đảm bảo an tồn hàng hải

7 Những điểm đóng góp luận án

7.1 Về mặt lý luận

Trên sở thu thập, phân tích, đánh giá cơng trình khoa học cơng bố từ trước có liên quan đến đề tài luận án, khẳng định số điểm đóng góp luận án mặt lý luận sau:

- Đề xuất thuật toán xác định chu kỳ lắc ngang thông số ổn định tàu hàng rời theo thời gian thực;

- Đề xuất mô hình kiến trúc, chức hệ thống thơng báo ổn định tàu hàng rời theo thời gian thực;

- Xây dựng phần mềm thông báo ổn định tàu hàng rời theo thời gian thực cho phép: tính tốn hiển thị tự động giá trị chiều cao vững đồ thị đường cong cánh tay đòn ổn định tĩnh cách liên tục theo thời gian thực; cảnh báo ổn định tàu suy giảm, không đảm bảo tiêu chuẩn quy định

7.2 Về thực tiễn khoa học chuyên ngành hàng hải

Sản phẩm nghiên cứu đề tài hướng đến áp dụng cho tàu hàng rời, hoạt động nghiên cứu gắn liền với hoạt động tàu hàng rời, điểm đóng góp luận án thực tiễn sau:

- Thiết lập hồn chỉnh hệ thống thơng báo ổn định tàu hàng rời theo thời gian thực bao gồm thiết bị phần cứng chương trình phần mềm Hệ thống xem cơng cụ hỗ trợ sĩ quan hàng hải công tác dẫn tàu an tồn, góp phần phịng ngừa, giảm thiểu hậu cố chìm tàu

- Hệ thống ứng dụng cơng tác đào tạo, huấn luyện sĩ quan hàng hải, sinh viên ngành điều khiển tàu biển góc độ bổ xung thêm kiến thức, kỹ ổn định tàu hàng nói chung tàu hàng rời nói riêng

8 Kết cấu luận án

Kết cấu đề tài luận án gồm phần sau: - Phần mở đầu;

- Phần nội dung (gồm chương):

+ Chương Cơ sở lý luận ổn định tàu hàng rời theo thời gian thực; + Chương Tính tốn ổn định tàu hàng rời theo thời gian thực thông qua chu kỳ lắc ngang;

rời theo thời gian thực;

+ Chương Thực nghiệm hệ thống thông báo ổn định tàu hàng rời theo thời gian thực;

- Phần kết luận kiến nghị;

CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ ỔN ĐỊNH TÀU HÀNG RỜI THEO THỜI GIAN THỰC

1.1 Khái niệm chung tàu hàng rời

Tàu chở hàng rời loại tàu sử dụng nhiều việc vận chuyển hàng hóa giới, vận chuyển hàng hóa dạng thơ (bulk cargo) than đá, quặng sắt, ngũ cốc, lưu huỳnh, phế liệu khơng có đóng thùng hay bao kiện chứa trực tiếp khoang hàng chống thấm nước tàu

Tàu chuyên dụng chở hàng rời loại tàu boong, có cấu trúc vững chắc, có két hông két treo hai bên mạn hầm hàng để làm giảm mặt thoáng hầm hàng dễ điều chỉnh trọng tâm tàu cần thiết Tàu có miệng hầm rộng rãi, thuận lợi cho việc xếp dỡ hàng Hầm hàng gia cường chắn chịu va đập hàng hóa thiết bị làm hàng

Đối với hàng hóa có khối lượng chuyên chở lớn phương thức vận chuyển đường biển tàu hàng rời giúp doanh nghiệp giảm chi phí vận tải so với so với phương thức chở hàng container

Sức chứa tàu hàng rời khoảng 25.000DWT (Handysize), tàu có sức chứa trung bình (Panamax- tàu thiết kế theo tiêu chuẩn để qua kênh đào Panama) vào khoảng 75.000DWT, có tàu với sức chứa lớn lên đến 200.000DWT

1.1.1 Kích cỡ số tàu chở hàng rời

Handysize: từ 20.000DWT đến 40.000DWT; Handymax: từ 40.000DWT đến 50.000DWT; Supramax: từ 50.000DWT đến 60.000DWT; Panamax: từ 60.000DWT từ 80.000DWT;

Post-Panamax (“ Baby capers”): nhỏ 125.000DWT;

- Newastlemax: loại tàu dài vào cảng Newcastle, Australia, sức chứa khoảng 185.000DWT;

- Setouchmax: loại tàu dài hoạt động vùng biển Setouch, Nhật Bản với sức chứa khoảng 203.000DWT

- Với nhu cầu vận chuyển hàng hóa ngày cao, số tàu VLCC (Very Large Crude Carrier-Tàu kích thước lớn vận chuyển dầu thô) chuyển đổi sang tàu VLOC (Very Large Ore Carrier - Tàu kích thước lớn vận chuyển quặng) với sức chứa 200.000DWT Do việc vận chuyển hàng hóa nặng với tải trọng lớn, tuối thọ tàu thực tế nhỏ so với thiết kế ban đầu [55]

1.1.2 Các loại tàu hàng rời

Tàu hàng rời có thiết bị làm hàng (Geared bulk carriers): Là tàu nằm

trong phạm vi kích thước handy đến handymax số có kích thước panamax Loại tàu trang bị cần cẩu băng tải cho phép tàu xếp, dỡ hàng cảng mà không cần thiết bị xếp dỡ bờ Điều mang lại linh hoạt cho tàu việc vận chuyển hàng với số lượng lớn tuyến đường tàu hoạt động, Hình 1.1 [55]

Hình 1.1: Tàu hàng rời có thiết bị làm hàng

Tàu hàng rời khơng có thiết bị làm hàng (Gearless Bulk Carrier): Là tàu

thuộc vào thiết bị xếp dỡ bờ cảng xếp dỡ Loại tàu có đủ kích cỡ, kích cỡ lớn VLOC Việc sử dụng tàu hàng rời khơng có thiết bị làm hàng giảm chi phí lắp đặt, vận hành bảo trì cần cẩu hoặc băng tải, Hình 1.2 [55]

Hình 1.2: Tàu hàng rời khơng có thiết bị làm hàng

Tàu hàng rời kết hợp OBO (Ore-Bulk-Oil Carrier) thiết kế để vận

chuyển hàng lỏng hàng rời khô Nếu hai loại hàng vận chuyển đồng thời chúng chứa hầm két riêng biệt, Hình 1.3 [55]

Hình 1.3 Tàu hàng rời kết hợp OBO

Tàu hàng rời tự dỡ hàng (Self-dischargers): Là tàu hàng rời có

qua tồn hầm tàu di dọc mạn tàu Điều cho phép tàu dỡ hàng nhanh chóng hiệu hơn, Hình 1.4 [55]

Hình 1.4: Tàu hàng rời tự dỡ hàng

Tàu hàng rời BIBO (Bulk In, Bags Out – Xếp hàng rời, Dỡ đóng bao):

Là tàu trang bị hệ thống đóng bao hàng hóa hàng hóa dỡ khỏi tàu Tàu CHL INNOVATOR (Hình 1.5), tàu hàng rời BIBO Trong giờ, tàu dỡ 300 đường rời đóng thành bao 50 kg [55]

1.2 Ổn định tàu hàng

1.2.1 Khái niệm ổn định tàu hàng

Ổn định tàu khả quay trở vị trí cân ban đầu sau ngoại lực gây nghiêng bên ngừng tác động (gió, sóng )

Với vật thể, có ba trạng thái cân bằng: cân bền, cân không bền cân phiếm định

- Cân bền trạng thái cân mà vật bị ngoại lực tác động lệch khỏi vị trí cân tự trở lại có xu trở lại vị trí cân ban đầu

- Cân không bền trạng thái cân vật mà bị tác động ngoại lực đẩy khỏi vị trí cân bị cân bằng, khơng thể trở lại vị trí cân ban đầu

- Cân phiếm định trạng thái cân vật mà bị ngoại lực tác động đẩy lệch khỏi vị trí cân ban đầu vị trí mới, tự xác lập trạng thái cân

Đối với tàu, dựa vào vị trí tương quan tâm nghiêng M trọng tâm G mà xảy ba trường hợp cân Hình 1.6 mơ tả ba trường hợp cân tàu sau:

Hình 1.6: Các trạng thái cân tàu M.

G .

M. G 

.B

M. G .

.B a) Cân

bền GM>0 b) Cân phiếm định GM=0 c) Cân không bền GM<0 .B

K

- Tại Hình 1.6 a: Trọng tâm G nằm phía tâm nghiêng M, tàu nghiêng, trọng lực đặt G lực đặt B tạo thành ngẫu lực Ngẫu lực tạo mơ men có xu hướng đưa tàu trở lại vị trí cân ban đầu Trường hợp tàu trạng thái cân bền, hay tàu ổn định

- Tại Hình 1.6 b: Trọng tâm G trùng với tâm nghiêng M, lúc trọng lực lực nằm đường thẳng qua tâm nghiêng M, mô men chúng tạo 0, khơng có xu hướng chống lại chuyển động nghiêng tàu Trường hợp tàu trạng thái cân phiếm định, hay tàu không ổn định

- Tại Hình 1.6 c: Trọng tâm G nằm bên tâm nghiêng M, lúc ngẫu lực tạo thành trọng lực đặt G lực đặt B sinh mô men chiều với chiều nghiêng tàu (có thể gọi mô men lật) làm cho tàu nghiêng thêm Trường hợp tàu trạng thái cân không bền hay tàu ổn định

1.2.1.1 Ổn định tàu góc nghiêng nhỏ

Ổn định tàu góc nghiêng nhỏ: Điểm M tâm quỹ đạo tâm B, góc nghiêng nhỏ, quỹ đạo coi cung tròn điểm M coi cố định Ổn định tàu góc nghiêng nhỏ, cịn gọi ổn định ban đầu phụ thuộc vào vị trí tương quan tâm nghiêng M trọng tâm G Khi G nằm thấp M, tàu ổn định

Mô men sinh cặp lực P Fb gọi mơ men hồi phục có độ lớn tính sau:

Mhp = P x GM x Sinθ

Hay Mhp = D x GM x Sinθ (1.1)

Với D lượng giãn nước tàu

Mô men hồi phục lớn, tàu có tính ổn định cao

Hình 1.7: Chiều cao vững

Tại góc nghiêng nhỏ, ổn định tàu đánh giá độ lớn GM GM gọi chiều cao vững tàu

Từ Hình 1.7 có:

GM = KM - KG (1.2)

Trong đó:

KM chiều cao tâm nghiêng, cho bảng thủy tĩnh thước trọng tải tàu với đối số lượng giãn nước D (hoặc mớn nước)

KG chiều cao trọng tâm tàu tính theo cơng thức:

KG=D0 x KG0+ ∑ Pi x KGi

D (1.3)

Trong :

- D0: trọng lượng tàu không cho hồ sơ tàu

- KG0: chiều cao trọng tâm tàu không cho hồ sơ tàu

- Pi: thành phần trọng lượng tàu

- KGi: chiều cao trọng tâm thành phần trọng lượng so với ky

tàu

- D: lượng dãn nước tàu

- Σ Pi x KGi: tổng mô men thành phần trọng lượng khác so với

ky tàu

Để xác định điểm G, phải xác định toàn thành phần làm lên trọng lượng tàu Trong đó, trọng lượng tàu khơng (bao gồm thân vỏ trang thiết bị hàng hải cần thiết) tọa độ trọng tâm tàu không, biết trước cho hồ sơ tàu xưởng đóng tàu (chỉ số D0, KG0)

Ngồi cịn thành phần trọng lượng khác bao gồm trọng lượng nước ballast, hàng hóa, dự trữ… Các thành phần có trọng lượng tọa độ trọng tâm khác tùy vào điều kiện cụ thể tính toán tra từ bảng cho sẵn hồ sơ tàu

1.2.1.2 Ổn định tàu góc nghiêng lớn

Hình 1.8: Ổn định góc nghiêng lớn

Tại góc nghiêng lớn, quỹ đạo tâm B khơng cịn cung trịn nên tâm nghiêng M khơng phải cố định Do đó, dùng chiều cao vững GM để đánh giá ổn định tàu mà dùng đường cong cánh tay đòn ổn định tĩnh G0Z để đánh giá ổn định tàu góc nghiêng lớn

Từ Hình 1.8 có: Đoạn G0Z biểu thị cánh tay địn ổn định tàu tàu

Mhp = D x G0Z (1.4)

Trong đó: G0Z = KN - KJ KJ = KG0 x Sinθ (1.5)

KN ứng với góc nghiêng tra hồ sơ tàu bảng đường cong hoành giao (Stability Cross Curves) với đối số lượng giãn nước

KG0 chiều cao trọng tâm tàu xét đến ảnh hưởng mặt thoáng

chất lỏng

Lúc đó: G0Z = KN - KG0 x Sinθ (1.6)

Dựng đường cong G0Z:

- Tính chiều cao trọng tâm KG0 theo G0M (được xác định từ chu kỳ lắc

ngang tàu) theo công thức (1.2)

- Từ lượng dãn nước tra vào Cross Curves Table ứng với góc nghiêng xác định KN

- Lập biểu tính với góc nghiêng

- Vẽ đồ thị đường cong G0Z góc nghiêng sau đánh giá ổn định

tàu từ đồ thị đường cong theo quy định Bộ luật IS Code 2008

1.2.2 Quy định Bộ luật quốc tế ổn định nguyên vẹn

1.2.2.1 Tiêu chuẩn đặc tính đường cong cánh tay địn ổn định tĩnh [29]

a Diện tích cánh tay địn ổn định (đường cong G0Z) khơng nhỏ

0,055 m-rad tính đến góc nghiêng 30o khơng nhỏ 0,090 m-rad tính

tới góc nghiêng 40o góc ngập nước góc nhỏ 40o

Ngồi ra, phần diện tích đường cong G0Z nằm góc nghiêng 30o

và 40o góc ngập nước góc nhỏ 40o không nhỏ 0,030

m-rad

b Độ lớn cánh tay đòn G0Z tối thiểu phải 0,20 m góc nghiêng

bằng lớn 30o

c Cánh tay đòn ổn định tĩnh G0Z phải đạt giá trị cực đại góc nghiêng

tốt vượt 30o không nhỏ 25o

d Chiều cao vững ban đầu sau hiệu chỉnh ảnh hưởng mặt thống chất lỏng G0M khơng nhỏ 0,15 m

1.2.2.2 Tiêu chuẩn ổn định có tác động gió giật lắc ngang (tiêu chuẩn ổn định thời tiết) [29]

Tàu coi đảm bảo ổn định theo tiêu chuẩn tàu có đủ sức chịu đựng tác dụng đồng thời gió sóng phù hợp với yêu cầu đây:

- Gió liên tục thổi vng góc với mặt phẳng dọc tâm tàu sinh mơ men làm tàu nghiêng góc 0, tương ứng với tay địn mơ men nghiêng gió gây

Hình 1.9: Tiêu chuẩn ổn định tác động sóng gió

- Từ góc 0 sinh gió thổi đều, tác dụng sóng tàu tiếp tục bị

nghiêng sang mạn theo chiều gió góc nghiêng 1 Góc nghiêng 0 không

nên vượt 16º 80% góc mép boong ngập nước (deck edge immersion) góc nhỏ 16º;

- Tiếp đó, gió giật tác động sinh cánh tay đòn nghiêng lw2;

- Tàu coi đảm bảo ổn định diện tích b lớn a Trong đó:

Diện tích b giới hạn đường cong GZ, đường thẳng ứng với lw2

và góc nghiêng 2, lấy góc nhỏ góc sau: góc ngập nước

f, c (góc ứng với giao điểm thứ hai đường cong ổn định tĩnh GZ với

đường thẳng lw2), 50º

Diện tích a giới hạn đường cong GZ, đường thẳng tương ứng với

lw2 góc nghiêng tương ứng với biên độ chịng chành r (r =0- 1)

Tay đòn nghiêng lw1(m) lấy cố định cho góc nghiêng tính theo

công thức:

lw1= P x A x Z

1000 x g x D (1.7)

Trong đó:

P = 540 Pa : Áp lực gió

Z : Tay địn hứng gió đoạn thẳng đứng đo từ tâm hứng gió

r

1

0 2 c

lw1 lw2

l

o

a

tới diện tích hình chiếu phần chìm thân tàu mặt đối xứng, gần tới nửa chiều chìm tàu

A : Diện tích hứng gió (m2)

D : Lượng chiếm nước tàu (t)

g : Gia tốc trọng trường 9.81m/s2

lw2 = 1,5 lw1 : Tay đòn nghiêng tác động gió giật(m)

Góc nghiêng 1 (o) tàu hơng trịn tính theo cơng thức:

1=109 x k x X1 𝑥 X2 x √r x s (1.8)

Trong đó:

k : Hệ số giảm lắc lấy sau:

k = 1,0 tàu hơng trịn khơng có vây hông sống đáy giảm lắc; k = 0,7 tàu có hơng gãy góc;

k lấy theo Bảng 1.2 tàu có vây hơng sống đáy giảm lắc có hai

X1, X2: Hệ số lấy theo Bảng 1.3 Bảng 1.4

r=0,73+0,6OG

d (1.9)

Với OG - khoảng cách từ trọng tâm tàu đến mặt phẳng đường nước (dấu OG>0 trọng tâm G nằm mặt phẳng đường nước ngược lại; d - mớn nước định hình trung bình tàu

s: Hệ số lấy theo Bảng 1.5 phụ thuộc chu kỳ lắc T (giây)

T=2 x C x B

√GM (1.10)

Ak : diện tích hình bao tổng cộng vây hơng diện tích hình

chiếu cạnh vây đáy tổng hai diện tích (m2)

Bảng 1.2: Hệ số k

W 100 L k A L B 

 1,5 2,5 3,5 ≥

Bảng 1.3: Hệ số X1

B/d ≤2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 ≥3,5

X1 1,00 0,98 0,96 0,95 0,93 0,91 0,90 0,88 0,86 0,84 0,82 0,80

Bảng 1.4: Hệ số X2

CB ≤ 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 ≥ 0,70

X2 0,75 0,82 0,89 0,95 0,97 1,00

Bảng 1.5: Hệ số s

T(giây) ≤ 12 14 16 18 ≥ 20

s 0,10 0,098 0,093 0,065 0,053 0,044 0,038 0,035

1.3 Ổn định tàu hàng rời

Trong hồ sơ ổn định xếp tải tàu hàng rời đưa tiêu chuẩn ổn định nguyên vẹn theo yêu cầu, quy định IMO tính tốn ổn định cho trường hợp xếp tải tàu ổn định tàu trạng thái tàu khơng, có nước dằn có tải Các tiêu chuẩn ổn định nguyên vẹn tàu hàng rời tuân thủ tiêu chuẩn ổn định tàu hàng quy định Bộ luật quốc tế ổn định nguyên vẹn (IS Code 2008) trình bày mục 1.2.1 1.2.2 [29], [30]

1.3.1 Ổn định tàu hàng rời theo thời gian thực

1.3.1.1 Cơ sở liệu theo thời gian thực

Cơ sở liệu theo thời gian thực hệ thống sở liệu khối lượng cơng việc xử lý theo thời gian thực cho toán có thay đổi liên tục liệu (ví dụ: hệ thống định vị GPS, hệ thống tự động nhận dạng AIS tàu biển loại liệu khác tốc độ tàu, độ sâu đáy tàu )

trình tàu Ví dụ, thơng tin liên quan đến hàng hóa, thuyền viên xác định trước tàu hành trình Đặc biệt thông tin liên quan đến ổn định tàu trước chuyến đi, chúng tính tốn lại q trình tàu chạy biển Đây nguyên dẫn tới vụ tai nạn tàu liên quan đến suy giảm ổn định tàu không phát kịp thời

1.3.1.2 Ổn định tàu hàng rời theo thời gian thực

Theo cách tính tốn truyền thống máy tính xếp tải trang bị tàu hàng rời thơng số ổn định tàu xác định trình lập kế hoạch xếp dỡ hàng Khi tàu hành trình biển hệ thống máy tính xếp tải tàu khơng có khả tính tốn ổn định tàu theo thời gian thực Mỗi muốn kiểm tra độ ổn định tàu, sỹ quan phải xác định chu kỳ lắc ngang tàu thời điểm để làm sở cho việc tính tốn ổn định

Việc thực tính tốn ổn định tàu theo thời gian thực thông qua chu kỳ lắc ngang tàu suốt chuyến đưa cảnh báo suy giảm ổn định tàu theo thời gian thực mang lại nhiều lợi ích giúp cho sỹ quan hàng hải nắm bắt kịp thời việc thay đổi liệu ổn định tàu cách liên tục, nhanh chóng phát ổn định tàu bị suy giảm họ có thời gian phân tích để đưa biện pháp phù hợp nâng cao ổn định tàu

1.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng bất lợi đến ổn định tàu hàng rời

1.3.2.1 Ảnh hưởng dịch chuyển khối hàng rời

Khi hàng bị dịch chuyển sang bên mạn làm cho trọng tâm khối hàng dịch chuyển dẫn đến trọng tâm G tàu dịch chuyển theo khơng cịn nằm mặt phẳng trục dọc tàu Khi tàu bị nghiêng hình dáng khối nước tàu chiếm chỗ bị thay đổi nên tâm B dịch chuyển sang vị trí Lúc cặp lực trọng lực qua trọng tâm G lực qua tâm B tạo momen nghiêng ngang làm tàu bị nghiêng sang bên mạn hàng dịch chuyển Góc nghiêng ngang tăng dần đến hình dạng phần vỏ thay đổi đủ lớn làm cho tâm B dịch chuyển sang bên mạn nghiêng làm cho trọng lực lực nằm trục thẳng, lúc thiết lập vị trí cân

Trong trình tàu làm hàng rời, cơng tác đánh tẩy hàng (san hàng) khơng tốt tàu hành trình biển điều kiện thời tiết xấu gây tượng khối hàng bị xô dịch, dẫn đến trọng tâm khối hàng bị thay đổi kéo theo trọng tâm tàu thay đổi theo làm ảnh hướng đến ổn định tàu

Giả sử:

- Ban đầu khối hàng rời “P”, có trọng tâm “g” trọng tâm tàu khối hàng rời “P” chưa bị dịch chuyển “G”

- Khi khối hàng rời “P” bị dịch chuyển sang mạn trọng tâm khối hàng chuyển đến vị trí “g2”, kéo theo trọng tâm tàu thay đổi di

chuyển song song với hướng gg2 đến vị trí “G2”, lúc tàu bị nghiêng ngang

một góc “” Hình 1.11 [23]

Khi đó, thành phần dịch chuyển theo phương ngang tương đương g1 tương ứng với g, G1 tương ứng G thành phần chuyển dịch theo

phương thẳng đứng tương đương G1G2 tương ứng với g1g2

Từ Hình 1.11, xác định thay đổi trọng tâm tàu khối hàng rời bị dịch chuyển theo công thức sau:

GG1 = P x dh

D (1.11)

G1G2= Gx = P x dv

D (1.12)

Trong đó:

GG1: Khoảng dịch chuyển theo phương ngang trọng tâm tàu

G1G2: Khoảng dịch chuyển theo phương thẳng đứng trọng tâm tàu

P: Trọng lượng khối hàng rời bị dịch chuyển D: lượng giãn nước tàu

dh: khoảng cách dịch chuyển khối hàng P theo phương ngang

dv: khoảng cách dịch chuyển khối hàng P theo phương thẳng đứng

Như vậy:

GM giảm Gx< (khi trọng tâm khối hàng dịch chuyển từ thấp lên cao)

GM tăng Gx> (khi trọng tâm khối hàng dịch chuyển từ cao xuống thấp)

1.3.2.2 Ảnh hưởng két chứa chất lỏng không đầy đến ổn định tàu hàng rời

Xét két chất lỏng chứa không đầy, ban đầu trọng tâm két nằm G1, trọng tâm tàu G Khi tàu nghiêng mơt góc , chất lỏng dồn

sang mạn thấp, trọng tâm G1 két chuyển thành G’1 làm trọng tâm

tàu dịch chuyển đến G’ Điểm G’ gần với tâm lực B G ban đầu mơ men cặp lực Fb P giảm đi, dẫn đến mơ men hồi phục giảm, tính

Gọi GG’ đoạn dịch chuyển trọng tâm tàu tàu nghiêng có két chất lỏng không đầy

Mô men hồi phục tàu là:

Mhp = D x (GM x Sin - GG’) (1.13)

Kéo dài Véc-tơ trọng lực P lên trên, gặp mặt phẳng trục dọc tàu G0 Khi

Mhp = D x (GM x Sin -GG’) = D x G0M x Sin (1.14) Như mô men hồi phục trường hợp với trường hợp tàu có trọng tâm điểm G0

Nói cách khác, coi trọng tâm tàu bị nâng lên đoạn GG0

Do có ảnh hưởng mặt thống chất lỏng

Trong két chứa không đầy chiều cao vững tàu tính sau:

G0M = KM - KG - GG0 (1.15)

Hình 1.12: Ảnh hưởng mặt thống chất lỏng đến chiều cao vững Trong GG0 lượng giảm GM ảnh hưởng mô men mặt thống

do két chất lỏng khơng đầy (làm giảm chiều cao vững), tính cơng thức: [1], [5]

GG0= ∑ Ix x 

D (m) (1.16)

M.

G 

Mhp

K

P

Fb

G1

G'1

G' G0

- Ix mơ-men qn tính mặt thống chất lỏng trục thân

của két, qua trọng tâm két, song song với trục dọc tàu Ix =

K b l

(m4)

Trong l, b chiều dài, chiều rộng két; K hệ số hình dáng mặt thống chất lỏng két

K= 12 với két hình chữ nhật, K= 36 với két hình tam giác vng, K=48 két hình tam giác cân

-  tỷ trọng chất lỏng chứa két (t/m3)

- Ix x  mơ-men mặt thống chất lỏng (Free Surface Moment -MFS)

két chứa không đầy (t-m)

- D lượng giãn nước tàu

1.3.2.3 Ảnh hưởng hàng rời bị hóa lỏng

Đã có nhiều tai nạn hàng hải nghiêm trọng xảy tàu vận chuyển hàng rời có tính nhão chảy, tai nạn liên quan đến loại hàng cướp sinh mạng nhiều thuyền viên tàu hàng rời Có thể kể đến vụ tai nạn điển hình như:

Tàu Hui Long chở 5.185T quặng huỳnh thạch (Fluorspar) gặp tai nạn hàng bị hóa lỏng tàu bị nghiêng bất thường 15o trái sau bị đắm Sungai

Pakning, Indonesia ngày 20/05/2005 [36]

Tàu M/v Asian Forest chở tinh quặng sắt bị lật vịnh Bengal phía đơng Ấn độ vừa khởi hành từ cảng Mangalore ngày 18/07/2009.[8]

Tàu M/v Jian Fu Star chở quặng Ni-ken bị lật phía nam Đài Loan sau khởi hành từ đảo Obi, Indonesia ngày 27/10/2010.[8]

Tàu M/v Vinalines Queen Việt Nam chở quặng Ni-ken khởi hành từ cảng Morowali, Indonesia bị đắm ngày 25/12/2011.[8]

Tàu Trans Summer chở 54.067T quặng Ni-ken, gặp tai nạn hàng bị hóa lỏng đắm Subaim, Indonesia ngày 14/08/2013 [36]

Tàu Bulk Jupiter chở 46.400T quặng Bơ-xít (Bauxite) hành trình từ Kuantan, Malaysia Quigdao, Trung Quốc Tàu xếp hàng Kuantan điều kiện thời tiết mưa nhiều đường chạy đến Qingdao, tàu gặp điều kiện thời tiết xấu làm cho tàu bị lắc liên tục, hậu làm cho hàng rời hầm bị hóa lỏng dẫn đến tàu bị nghiêng 45o, sau tàu bị đắm phía Đơng

Nam Việt Nam ngày 02/01/2015 [36]

Hình 1.14: Tàu Bulk Jupiter bị nghiêng đắm hàng rời có tính nhão chảy Biểu rõ tàu bị ảnh hưởng hàng rời có tính nhão chảy bị nghiêng xu nghiêng ngày tăng dẫn đến nguy lật tàu Nguyên nhân dẫn đến điều kết hợp hai nguyên nhân sau:

nghiêng sang hai bên mạn lâu) GM bị âm cịn nằm cân vị trí bất kỳ, vị trí có góc nghiêng định [8]

Nguyên nhân thứ hai dịch chuyển hàng rời có tính nhão chảy bị hóa lỏng hầm bên mạn tàu làm cho tàu bị cân Như tàu bị nghiêng dần hàng rời có tính nhão chảy ảnh hưởng kết hợp việc suy giảm tính ổn định xuất bề thoáng tự dịch chuyển hàng sang bên mạn tàu Các bước thông thường làm tàu bị ảnh hưởng hàng rời có tính nhão chảy diễn sau: Dưới tác động rung lắc tàu có sóng biển, phận hàng có độ ẩm vượt ngưỡng cho phép bị hóa lỏng (thường hóa lỏng xuất đầu hầm), hóa lỏng làm xuất bề mặt thoáng tự Tàu bị lắc chậm với chu kỳ lắc dài so với trước hành trình Lúc ảnh hưởng diễn tiến theo hai phương hướng:

đó có bên bị chảy nhận lượng hàng lớn hơn, tàu bắt đầu bị nghiêng phía Giả sử lúc có ngoại lực sóng gió đánh vào mạn làm tàu nghiêng phía đối diện hàng khơng dễ dịch chuyển phía hàng lỏng thơng thường tính nhớt cao nó, kết sau dao động tàu lại trở vị trí nghiêng cũ hàng lại tiếp tục trượt xuống Tàu nghiêng dần đến diện tích chiếm nước mạn nghiêng đủ lớn để lực dịch chuyển phía trùng với trục trọng lực dừng lại

Vì tàu bị ảnh hưởng hàng rời có tính nhão chảy thường có xu hướng nghiêng phía góc nghiêng tăng dần có tới 30o, thời

gian để tàu nghiêng từ vị trí cân thơng thường tới góc nghiêng tới hạn vài giờ, vài ngày, phụ thuộc vào độ nhớt hàng khối lượng, vị trí lượng hàng bị hóa lỏng tàu Một tàu nằm cân góc nghiêng lớn trở nên nguy hiểm gặp thời tiết xấu tính ổn định tàu bị suy giảm nghiêm trọng, momen hồi phục tàu nhỏ khiến tàu khơng cịn khả trở lại vị trí an tồn có ngoại lực tác động, mặt khác mạn tàu nghiêng chiều cao mạn khơ bị giảm xuống đáng kể, sóng biển dễ dàng tràn lên mặt boong Lúc cần sóng đủ lớn với góc tác động hiệu sinh ngoại lực làm tàu bị lật bị chìm hồn tồn Việc tàu bị lật hồn tồn khơng cố định bị lật bên mạn nghiêng, cịn phụ thuộc vào nhiều yếu tố tình hình ngoại lực tác động, hướng dịch chuyển tàu sóng gió, tình trạng hóa lỏng lượng hàng hóa lỏng

1.3.3 Một số phương pháp hiệu chỉnh chiều cao vững nhằm gia tăng tính ổn định tàu hàng rời

1.3.3.1 Bơm nước ballast vào két tàu

Khi ta bơm thêm lượng nước ballast có khối lượng P (tấn) vào két ballast tàu chiều cao vững tàu thay đổi lượng [1]:

GM= D + PP x d1+ d

Với:

d = d2 - d1

Trong đó:

D: lượng giãn nước tàu trước bơm ballast; P: khối lượng nước ballast mà tàu bơm vào két;

d1: mớn nước tương đương tàu trước bơm ballast Giá trị

tra từ Hydrostatic Table với đối số lượng giãn nước D;

d2: mớn nước tương đương tàu sau bơm ballast Giá trị tra

từ Hydrostatic Table với đối số lượng giãn nước (D + P);

KGchất lỏng: chiều cao trọng tâm khối nước ballast bơm vào;

GM: chiều cao vững tàu trước bơm ballast - KGchất lỏng< d1 d GM

2 

   

 

  chiều cao vững tàu tăng thêm

lượng GM Khi chiều cao vững tàu là:

GMmới = GM + GM (1.18)

- KGchất lỏng> d1 d GM

2 

   

 

 , chiều cao vững tàu giảm

lượng GM Khi chiều cao vững tàu là:

GMmới = GM - GM (1.19)

- KGchất lỏng= d1 d GM

2 

   

 

  chiều cao vững tàu không thay đổi

Lưu ý: Khi bơm nước vào két ballast tàu để điều chỉnh hạ thấp trọng tâm

tàu nhằm gia tăng chiều cao vững, cần lựa chọn két ballast đáy tàu phía mạn thấp bơm vào trước Khi chiều cao vững đạt giá trị định bơm vào két mạn đối diện nhằm đưa tàu trạng thái cân

1.3.2.2 Xả nước Ballast từ két tàu

ballast biển chiều cao vững tàu thay đổi lượng [1]:

GM= DP - P x d1- d

2 - GM - KGchất lỏng (1.20)

Với:

d = d1 - d2

Trong đó:

D: lượng giãn nước tàu trước bơm ballast; P: khối lượng nước ballast mà tàu bơm vào két;

d1: mớn nước tương đương tàu trước xả nước ballast từ tàu

ngoài biển Giá trị tra từ Bảng thủy tĩnh (Hydrostatic Table) với đối số lượng giãn nước D;

d2: mớn nước tương đương tàu sau xả nước ballast Giá trị

được tra từ Hydrostatic Table với đối số lượng giãn nước (D - P); KGchất lỏng: chiều cao trọng tâm khối nước ballast bơm vào;

GM: chiều cao vững tàu trước bơm ballast - KGchất lỏng< d1 d GM

2 

   

 

  chiều cao vững tàu giảm

lượng GM Khi chiều cao vững tàu là:

GMmới = GM - GM (1.21)

- KGchất lỏng> d d GM       

 , chiều cao vững tàu tăng thêm

một lượng GM Khi chiều cao vững tàu là:

GMmới = GM + GM (1.22)

- KGchất lỏng= d1 d GM

2 

   

 

 , chiều cao vững tàu không thay

đổi

Lưu ý: Trong cơng thức tính lượng thay đổi chiều cao vững GM, KGchất lỏng cao độ trọng tâm khối nước ballast bơm vào xả ra,

1.3.2.3 Đánh tẩy hàng hóa

Đánh tẩy hàng hóa làm giảm khả dịch chuyển hàng hóa giảm thiểu khơng khí xâm nhập vào hàng hóa Khơng khí vào hàng hóa dẫn đến hàng hóa bị nóng lên Để giảm thiểu rủi ro này, hàng hố cần phải đánh tẩy hợp lý cần thiết

Việc đánh tẩy cần thực đầy đủ tất không gian hầm hàng mà dẫn đến tải cấu trúc tween-deck, để ngăn chặn dịch chuyển hàng hóa số lượng lớn

Thuyền trưởng yêu cầu đánh tẩy hầm hàng để đảm bảo ổn định tàu, dựa thông tin có sẵn, có tính đến đặc điểm tàu chuyến hành trình dự định

Khi hàng hóa rắn rời, số lượng lớn xếp vào khơng gian phía hầm hàng, nhiên lúc hầm hàng bị vơi ( không đầy), hàng hóa phải đánh tẩy cẩn thận, để đảm bảo ổn định tàu an toàn cấu trúc phía

Trong trường hợp hàng hóa xếp phía hầm hàng phía tween-deck, tween-deck cần phải đóng, để tạo hai tầng hầm hàng riêng biệt, để bố trí phân phối hàng xuống hầm cách hợp lý Chỉ trừ trường hợp hàng hóa xếp tween-deck có ảnh hưởng tới sức bền cấu trúc tween-deck hàng hóa xếp không gian hầm hàng suốt từ sàn hầm lên trên, khơng phân biệt tween-deck

Các góc nghỉ hàng hóa báo ổn định gây tàu hàng hóa chở với số lượng lớn Hàng hóa loại gắn kết không gắn kết Hàng hóa gắn kết loại hàng hóa mà phần bị ẩm ướt gắn kết lại với phần hàng khô thành khối vững

- Đánh tẩy toàn bề mặt khối hàng, phải sử dụng biện pháp chằng buộc cố định bề mặt, biện pháp bù hàng;

- Khi tính tốn ổn định tàu, phải tính đến ảnh hưởng bề mặt hàng hạt

Đối với loại hàng hóa khơng gắn kết mà có góc nghỉ từ 30o đến

35o thì: [1]

- Đánh tẩy toàn bề mặt khối hàng, cho độ chênh lệch theo chiều thẳng đứng chỗ cao thấp bề mặt đống hàng không vượt 1/10 chiều rộng tàu không vượt 0,15m hoặc;

- Theo quy định quan có thẩm quyền

Đối với loại hàng hóa khơng gắn kết mà có góc nghỉ lớn 35o

thì:

- Đánh tẩy tồn bề mặt khối hàng, cho độ chênh lệch theo chiều thẳng đứng chỗ cao thấp bề mặt đống hàng không vượt 1/10 chiều rộng tàu không vượt 0,2m hoặc;

- Theo quy định quan có thẩm quyền

1.4 Kết luận chương

Chương đề tài luận án đạt số kết sau:

- Tổng quan quy định ổn định nguyên vẹn, tiêu chuẩn đặc tính đường cong cánh tay địn ổn định tĩnh tiêu chuẩn ổn định thời tiết theo Bộ luật quốc tế ổn định nguyên vẹn (IS Code), từ xác định tiêu chuẩn ổn định cho tàu hàng rời;

- Thông qua cơng thức thực nghiệm tính tốn ổn định tàu IMO hồ sơ tàu hàng rời, xác định chu kỳ lắc ngang yếu tố quan trọng để đánh giá nhanh ổn định tàu theo thời gian thực;

- Đưa số phương pháp hiệu chỉnh chiều cao vững nhằm gia tăng tính ổn định tàu hàng rời;

CHƯƠNG TÍNH TỐN ỔN ĐỊNH TÀU HÀNG RỜI THEO THỜI GIAN THỰC THÔNG QUA CHU KỲ LẮC NGANG

2.1 Tổng quan chuyển động lắc tàu

Chuyển động lắc tàu chuyển động dao động tàu nước tĩnh sóng, mặt nước mặt nước Mức độ chịu lắc định tính biển tàu, tức khả tàu trì tính hành hải như: tính nổi, tính ổn định, khả hành hải an tồn sóng biển

Trong đa số trường hợp, nguyên nhân trực tiếp gây lắc tác động sóng, gió lên tàu hàng hóa tàu xơ dịch

Hình 2.1: Hệ tọa độ mặt phẳng dùng để khảo sát tàu

Chuyển động lắc xác định dịch chuyển trọng tâm tàu theo ba trục vng góc với không gian quay quanh tàu quanh ba trục quán tính khối lượng tàu (O, x, y, z) Trục Ox hướng phía mũi tàu, trục Oy hướng phía mạn tàu, trục Oz hướng thẳng đứng xuống

Trong lý thuyết chuyển động lắc, tàu thủy xem vật rắn có sáu bậc tự Tương ứng với bậc tự chuyển động khác tàu (Hình 2.2):

- Chuyển động tịnh tiến:

+ Dịch chuyển dọc (Surge): chuyển động dao động tịnh tiến theo hướng trục dọc tàu;

hướng trục ngang tàu;

+ Dịch chuyển lên xuống (Heave): chuyển động dao động tịnh tiến tàu dọc theo hướng thẳng đứng;

Các chuyển động tịnh tiến tàu đo cách sử dụng cảm biến gia tốc

- Chuyển động quay:

+ Chòng chành ngang (Roll): chuyển động dao động tàu xung quanh trục dọc;

+ Chòng chành dọc (Pitch): chuyển động dao động tàu xung quanh trục ngang tàu;

+ Chòng chành đảo mũi (Yaw): chuyển động dao động tàu xung quanh trục thẳng đứng

Hình 2.2: Các dạng chuyển động tàu

Mỗi chuyển động lắc tàu quan sát cách riêng biệt phối hợp đồng thời loại chuyển động khác tàu

đập sóng, , làm xấu đặc tính vận hành tính điều động tàu Chuyển động lắc tàu đặc trưng giá trị biên độ dịch chuyển, vận tốc gia tốc tức thời Biên độ lắc giá trị độ lệch tức thời lớn tàu khỏi vị trí cân

Một đặc trưng khác chuyển động lắc chu kỳ lắc - khoảng thời gian tàu thực dao động toàn phần, hiểu khoảng thời gian tàu chuyển động từ vị trí xuất phát đến quay trở lại vị trí Ví dụ như, tàu thực dao động tồn phần, từ độ lệch lớn (biên độ) mạn trái tàu thực dao động qua mạn phải đến lại trở vị trí mạn trái Tần số lắc đặc trưng cho dao động toàn phần tàu lặp lại theo thời gian Để đánh giá chuyển động lắc người ta sử dụng tần số dao động tròn biểu diễn số dao động toàn phần sau 2 giây, tức =2/T, đây:  tần số lắc; T chu kỳ Đơn vị đo tần số trịn radian giây (rad/s) [7]

Để mô tả dao động tàu nước, ta sử dụng hai hệ tọa độ hệ tọa độ phụ trợ Hệ tọa độ thứ hệ tọa độ cố định với không gian (O) cho phép mô tả chuyển động tuyệt đối tàu chất lỏng Mặt phẳng (O) trùng với mặt nước không bị nhiễu, cịn trục mặt nước khơng bị nhiễu, cịn trục nghiên cứu lắc O hướng thẳng đứng xuống (Hình 2.3)

Hình 2.3: Các hệ tọa độ nghiên cứu chuyển động lắc

mũi tàu, trục Gy trục ngang có chiều dương hướng mạn phải tàu Trục Gz trục thẳng đứng có chiều dương hướng xuống Hệ tọa độ liên kết (Gxyz) dùng để mơ tả hình dáng thân tàu Khi nghiên cứu chuyển động lắc tàu với tốc độ xác lập (ổn định), người ta sử dụng hệ tọa độ phụ trợ (G) với gốc tọa độ nằm khối tâm tàu Hệ tọa độ chuyển

động với tốc độ tàu Khi mặt phẳng (G) ln ln song song với

mặt phẳng (O), tương tự trục hai hệ tọa độ song song với Ở vị trí cân ban đầu, gốc hệ tọa độ liên kết bán liên kết (hệ tọa độ phụ trợ) với gốc hệ tọa độ cố định nằm đường thẳng đứng với khối tâm tàu

Dao động tàu chịng chành biểu diễn dạng chuyển động tịnh tiến khối tâm tàu chuyển động tàu quay quanh Loại chuyển động thứ xác định thay đổi theo thời gian tọa độ khối tâm gg, g đặc trưng chuyển động dịch chuyển dọc, dịch

chuyển ngang dịch chuyển thẳng đứng tàu Loại chuyển động thứ hai xác định chuyển động quay quanh trục hệ tọa độ (Gxyz) hệ tọa độ (G) đặc trưng cho chuyển động chòng chành ngang, chòng

chành dọc chịng chành đảo mũi tàu Vì vậy, vị trí tàu thời điểm đặc trưng ba tọa độ khối tâm nó: gg, g ba tọa độ góc

 [7]

∆m = ΣX; ∆m = ΣY; ∆m = ΣZ; (2.1)

Ixωx - Iy- Iz ωyωz = ΣMx ; Iyωy - Iz- Ix ωzωx = ΣMy Izωz - Ix- Iy ωxωy = ΣMz

; (2.2)

Ở đây: gg, g tọa độ tuyệt đối khối tâm tàu; xy, zlà hình

quán tính trung tâm khối lượng tàu trục hệ tọa độ liên kết với tàu Dấu “chấm” phía chữ ký hiệu cho đạo hàm theo thời gian Ở vế phải (2.1) tổng hình chiếu tất lực tác dụng lên tàu, lên trục hệ tọa độ cố định O, O O Trong hệ phương trình (2.2) tổng hình chiếu tất mô men trục hệ tọa độ liên kết

2.2 Phương pháp xác định chu kỳ lắc ngang tàu từ thiết bị đo góc nghiêng đặt tàu

2.2.1 Giới thiệu phương pháp

Trong phạm vi nghiên cứu liên quan đến rung lắc thân tầu, thông số đo đạc biên độ rung lắc ngang chúi tàu dạng tín hiệu liên tục (t) Giá trị tín hiệu thời điểm giá trị xác định góc nghiêng/độ nghiêng tầu theo thơng số đo xác định [17] Hình 2.4 thể dạng dao động lắc ngang thân tầu ảnh hưởng sóng

Hình 2.4: Lắc ngang thân tàu ảnh hưởng sóng

Hình 2.5: Biện pháp đo đạc, chuyển đổi dao động lắc ngang sang dạng tín hiệu rời rạc

Thơng qua việc xác định tần số tín hiệu thu x(t), tính tốn chu kỳ lắc thân tàu cách gần Tuy nhiên giá trị chưa dao động lắc riêng tàu, bị ảnh hưởng sóng biển nhiều yếu tố khác Các yếu tố thể tín hiệu thu việc thay đổi giá trị xác góc nghiêng thân tàu thời điểm đo, gọi chung nhiễu đo đạc/sai số [16] Như dao động lắc ngang thân tàu hàm trộn lẫn thông tin dao động riêng tàu dao động ảnh hưởng sóng biển

x n =r n +e n (2.3) Phương trình (2.3) thu sau xem xét dao động lắc ngang thân tàu chịu ảnh hưởng sóng biển Trong với r(n) tín hiệu kỳ vọng đo e(n) dạng tín hiệu thuộc dạng nhiễu can dự làm ảnh hưởng đến kết đo

Để tìm r(n) cách xác khó khăn, tín hiệu nhiễu ngẫu nhiên khơng có quy luật để đốn định trước Hiện có nhiều phương pháp nhằm giảm thiểu tác động nhiễu đến tín hiệu gốc qua phương pháp lọc khác

Như thay tìm r(n) cách xác, nghiên cứu tìm cách biến đổi e(n) dạng khơng ảnh hưởng đến tín hiệu gốc  n biểu diễn phương trình (2.4)

x n =r n + n (2.4)

Hầu hết phương pháp lọc giả định cường độ tần số dao động tín hiệu gốc r(n) đủ lớn, có tần số dao động cao cường độ (năng lượng) dao động e(n) thường nhỏ Trong đo lường dao động lắc ngang tàu e(n) kết hợp tác động dao động sóng mơi trường xung quanh cộng với sai số đo đạc biểu diễn phương trình (2.5), w(n) biểu diễn tác động sóng biển d(n) biểu diễn sai số kết đo

e n =w n +d n (2.5)

tục để lọc loại nhiễu

2.2.2 Biến đổi Fourier

Biến đổi Fourier có nhiều ứng dụng khoa học, ví dụ vật lý, số học, xử lý tín hiệu, xác suất, thống kê, mật mã, âm học, hải dương học, quang học, hình học nhiều lĩnh vực khác Trong xử lý tín hiệu ngành liên quan, biến đổi Fourier thường nghĩ đến chuyển đổi tín hiệu thành thành phần biên độ tần số Biến đổi Fourier thực tùy theo dạng tín hiệu liên tục rời rạc, phạm vi nghiên cứu biến đổi Fourier rời rạc quan tâm đưa vào ứng dụng [13], [15]

Trong toán học, phép biến đổi Fourier rời rạc (DFT), gọi biến đổi Fourier hữu hạn, biến đổi giải tích Fourier cho tín hiệu thời gian rời rạc Đầu vào biến đổi chuỗi hữu hạn số thực số phức, làm biến đổi công cụ lý tưởng để xử lý thông tin máy tính Đặc biệt, biến đổi sử dụng rộng rãi xử lý tín hiệu ngành liên quan đến phân tích tần số chứa tín hiệu, để giải phương trình đạo hàm riêng, để làm phép tích chập Biến đổi tính nhanh thuật tốn biến đổi Fourier nhanh (FFT)

Dãy x(n) số thực x0, ,xN-1 biến đổi thành chuỗi N số phức

X0, , XN−1 công thức sau đây:

Xk= ∑N-1 xne-2πiNkn

n=0 k = 0, …, N-1 (2.6)

Với e số logarit tự nhiên, i đơn vị ảo (i2 = -1) Phép biến đổi

được ký hiệu F(x) Fx Phương trình (2.6) mơ tả tín dạng số

phức Xk đại diện cho biện độ pha bước sóng khác tín hiệu

vào x(n)

dụng DFT để phân tích phổ, dãy x(n) thường đại diện cho dãy hữu hạn mẫu thời điểm cách tín hiệu (t)

2.2.3 Phổ lượng

Trong xử lý tín hiệu thống kê vật lý, mật độ phổ, mật độ phổ công suất (PSD), mật độ phổ lượng (ESD), hàm thực dương theo biến tần số gắn với trình ngẫu nhiên dừng, hàm xác định theo thời gian, có thứ nguyên công suất Hz [13], lượng Hz Nó thường gọi đơn giản phổ tín hiệu Qua trực giác, mật độ phổ giữ lại phổ tần suất trình ngẫu nhiên giúp nhận dạng tính tuần hồn Ký hiệu phổ lượng của tín hiệu x(n) PSDx(n)k , mật độ lượng phân bổ tần số f tính dựa biến đổi Fourier tín hiệu x(n) cho công thức (2.7)

PSDx(n)k =|Xk|2 (2.7)

trong 𝑋 biến đối Fourier tín hiệu x(n) ban đầu tần số k

Hình 2.7: Phân bổ lượng tín hiệu điều hịa ln có cường độ lớn so với tín hiệu dao động khơng điều hịa

2.2.4 Mơ hình xác định tần số chu kỳ dao động lắc ngang tàu

giá mức độ ổn định tàu Như trình bày Mục 2.2.1, dao động lắc ngang tàu đo đạc thực tế tín hiệu rời rạc x(n) tổng hợp đến từ dao dộng riêng r(n), phần nhiễu động ảnh hưởng dao động sóng w(n) nhiễu q trình đo đạc d(n) Việc giải phương trình (2.3) để tìm r(n) cho nhiều nghiệm khả thi, tiến hành phân tách trực tiếp e(n) khỏi x(n) không khả thi Trong phạm vi đề tài, nghiên cứu sinh đề xuất cách tiếp cận gần đúng, nhằm giảm thiểu lượng e(n) qua số bước tiếp cận mô tả trực quan lưu đồ thuật tốn (Hình 2.8)

Từ điều kiện thực nghiệm, nhận thấy:

- Dao động lắc ngang tàu dao động tuần hồn Trong chu kỳ lắc hay tần số dao động thay đổi theo thời gian, việc biến đổi (lên/xuống) theo xu hướng dần Do khoảng thời gian ngắn, tần số dao động sóng thường tập trung khoảng f xác định

- Dao động sóng biển dao động ngẫu nhiên, bị ảnh hưởng điều kiện thời tiết khu vực tàu hoạt động Việc cho thấy tần số dao động sóng khơng tập trung vào giá trị định mà phân tán trải rộng tần số Như cường độ lượng phân bổ tần số thường nhỏ, cho dù lượng sóng lớn xét thời gian dài

Căn đánh giá tính chất dao động tín hiệu r(n) w(n), tác giả đưa cách tiếp cận theo bước sau:

Đo đạc tiến hành rời rạc hóa tín hiệu dao động (t) tàu thời gian thực nghiệm tín hiệu rời rạc x(n) phương trình số (2.3) (2.5), x(n) xác định tín hiệu hữu hạn khoảng thời gian đo đạc

‐ Tiến hành làm mịn tín hiệu để giảm nhiễu phát sinh sai số thiết bị đo d(n) Việc thực qua áp dụng phương pháp làm mịn tín hiệu

khoảng thời gian xem xét Như lượng tín hiệu r(n) tập trung tần số dao động ký hiệu fr Thực tế giá trị fr thay đổi

khoảng fr ± u với u nhỏ Hình 2.9, thể cách tiếp cận cách phân

chia cửa số quan sát, thay chia thành cửa sổ tuần tự, tác giả tiến hành chia cửa sổ với độ lệch v (giây) chồng dè lên theo thời gian

Hình 2.8: Mơ hình xử lý dự đốn tần số dao động tín hiệu

vxi k =x i*v+k ∀k∈[1,V] (2.8)

PSDi phổ lượng tương ứng với vxi(k), với kỳ vọng khoảng

thời gian v, tần số dao động r(n) trì giá trị ℱ chưa kịp thay đổi lớn, tần số dao động ℱ w(n) lại biến đổi với độ lệnh lớn nhiều so với ℱ cửa sổ quan sát Khi lượng dao động điều hịa ln trì lượng định tần số dao động (Đồng nghĩa với việc tần số dao động có xác xuất lớn phân bổ lượng mức cao), tần số khác đóng góp lượng khơng liên tục thường có độ lệch lớn Dựa vào tính chất này, tác giả xây dựng hàm loại bỏ (điều chỉnh) phân bổ lượng tần số dựa xác suất đóng góp lượng lần quan sát Ký hiệu 𝑃𝑜𝑤𝑒𝑟 phương trình (2.9)

Hình 2.9: Phân chia khung tín hiệu

Powerj= AVG∀i,f PSDif (2.9)

Tại lần quan sát thứ j với cửa số có kích thước V (Ký hiệu Vj), ta thu

được phổ phân bổ lượng Powerj đại diện, lượng dao

Hình 2.10: Minh họa trì lượng tần số dao động phổ biến Tần số cịn trì lượng mức cao nhất, tần số dao động kỳ vọng tín hiệu quan sát cửa sổ Vj Tuy với quan sát đơn, khó định tần số 𝐹 cửa sổ Vj tần số dao động tàu Do vậy, để khách quan, nghiên cứu sinh tiến hành quan sát biến động tần số f q cửa sổ liên tiếp Vì lượng w(n) giảm thiểu, nên lượng phổ biến tín hiệu quan sát tập trung xung quanh tần số dao động x(n) Bằng cách ứng dụng phương pháp Hồi quy tuyến tính [18], qua xây dựng hàm predict phương trình (2.10), tính giá trị tần số dao động gần F r(n) khoảng thời gian xem xét (T tính theo s), dựa vào tần số dao động q tín hiệu quan sát Tần số xem tần số dao động tàu thời điểm bắt đầu kỳ quan sát thứ q+1

P(x)=∏∀i∈[1 q](x-Fi) (2.11) Khi tần số dao động lần quan sát thứ q+1 kỳ vọng tính gần Fq+1 = P(q+1)

‐ Sau có tần số dao động gần tàu, chu kỳ dao động tàu tại kỳ quan sát thứ k (Ck tính bẳng tỉ số thời gian quan sát T (s) cố định, với tần số Fk tính cơng thức (2.12)

Ck= T

Fk (số lần dao động/s) (2.12)

2.3 Xác định thông số ổn định tàu hàng rời từ chu kỳ lắc ngang

2.3.1 Xác định chiều cao vững tàu hàng rời thông qua chu kỳ lắc ngang

Trong thực tế, để tiện cho việc kiểm tra G0M tàu, hồ sơ tàu

đã lập sẵn bảng kiểm tra G0M (Rolling Period Table) Bảng 2.1 đồ thị

các đường cong kiểm tra G0M (Rolling Period-GoM Curves) thông qua chu kỳ

lắc mớn nước trung bình tàu, (mục phần Phụ lục)

Bảng 2.1: Bảng tra G0M từ chu kỳ lắc ngang tàu hàng rời

định thời điểm trước tàu hành trình Hai giá trị lấy từ sơ đồ xếp hàng tàu (Cargo stowage plan), sau hiệu chỉnh với lượng tiêu thụ nhiên liệu, nước thời điểm khảo sát (dùng Bảng 2.7)

Trên sở bảng tra nói lập chương trình tra cứu giá trị G0M từ

đối số chu kỳ lắc đo (T), mớn nước trung bình lượng dãn nước tàu

Các cơng thức làm sở cho tính tốn lập bảng nhằm tra cứu G0M từ chu

kỳ lắc ngang tàu, sau:

a Công thức tổng quát đưa Bộ luật IS code [29] T=2 x C x B

G0M

G0M = (2 x C x )2 (2.13)

C hệ số quán tính chuyển động lắc, 0.75 <C< 0.80 vỏ trịn, đối với tàu RoRo-Ship C  Có nhiều cách để xác định giá trị C, tra hồ sơ đóng tàu tính tốn theo hướng dẫn IMO (IS Code) sau:

C = 0.373 + 0.023 x B

d - 0.043 x Lwl

100 (2.14)

d: mớn nước định hình trung bình tàu (tương ứng với lượng dãn nước D tàu thời điểm khảo sát) (m)

B: Chiều rộng định hình tàu (m) Lwl: chiều dài đường nước tàu (m) T: Chu kỳ lắc ngang tàu (s)

b Công thức thực nghiệm hồ sơ tàu hàng rời

Trong chuyến hành trình, G0M tàu xác định cách gần

Ts=2π × K

g×G0M=2,01×

K

G0M (2.15)

Hay:

G0M= 2,01×K

Ts

2

(2.16)

Với: K xác định theo công thức sau: K

B 2

= f× Cb×Cu+1,10×Cu× 1-Cb × Hs

d γ-2.20 + Hs

B 2

(2.17) 𝐾 =B* f× Cb×Cu+1,10×Cu× 1-Cb × Hs

d γ-2.20 + Hs

B 2

(2.18) Trong đó:

K bán kính quay (radius of gyration) (m): ngồi việc xác định theo cơng thức (2.18) K cịn xác định theo đồ thị đường cong cho sẵn hồ sơ tàu (Hình 2.11)

B chiều rộng định hình (m)

HS hệ số ảnh hưởng chiều chìm tàu xác định qua công

thức:

HS = D + AS

LPP (2.19)

D chiều cao mạn định hình tàu

AS diện tích phần hứng gió mạn quan sát

CU hệ số diện tích phần hứng gió xác định cơng thức:

CU=Diện tích phần hứng gió mặt boong (B x L

PP) (2.20)

Cb hệ số béo

f hệ số có giá trị từ 0,136 (tàu nhẹ tải) đến 0,131 (tàu đầy tải) (giá trị áp dụng cho tàu hàng)

g gia tốc trọng trường (9,8 m/s2)

𝛾 hệ số xác định cơng thức:

γ=1- e-28× d d⁄ 0 2 (2.21)

d mớn nước trung bình tàu

d0 mớn nước tàu trạng thái đầy tải

2.3.2 Vẽ đường cong cánh tay địn ổn định tĩnh xác định thơng số đánh giá ổn định theo tiêu chuẩn IMO

2.3.2.1 Giới thiệu số bảng tra thông dụng hồ sơ tàu

Trong hồ sơ tàu có nhiều bảng tra hướng dẫn tính tốn cụ thể ổn định, mớn nước sức bền cho tàu Dưới số bảng tra thông dụng dùng để xác định chiều cao vững dựng đường cong cánh tay đòn ổn định tĩnh tàu [20], [23]

Bảng thủy tĩnh:

Bảng 2.2: Bảng thủy tĩnh

- Bảng đường cong hoành giao:

Bảng đường cong hoành giao (Bảng 2.3) cung cấp giá trị KN với đối số tra lượng giãn nước tàu góc nghiêng tương ứng Trong hồ sơ tàu có bảng đường cong hồnh giao cho trường hợp tàu ngun vẹn mà khơng có bảng đường cong hoành giao cho trường hợp tàu bị tai nạn

Đối với số tàu hàng khô, việc xây dựng bảng đường cong hoành giao thực với giả thuyết tàu có chiều cao trọng tâm tàu KGA Khi

đó, cơng thức tính cánh tay đòn ổn định tĩnh trường hợp tàu nguyên vẹn sau:

G0Z = GZA – (KG0-KGA) Sin (2.23)

Trong đó: GZA giá trị tra từ bảng đường cong hoành giao với đối

số lượng giãn nước tàu góc nghiêng tương ứng; KG0 chiều cao

trọng tâm tàu hiệu chỉnh ảnh hưởng mơ-men mặt thống chất lỏng; KGA

Bảng 2.3: Bảng đường cong hoành giao giả định

- Bảng sức chứa hầm hàng:

Bảng thông số hầm hàng (Bảng 2.4) cung cấp thơng số hồnh độ, tung độ trọng tâm khối hàng hầm hàng Để tra thông số này, dùng đối số tra chiều cao khối hàng dung tích khối hàng bên hầm hàng

Bảng 2.4: Bảng sức chứa hầm hàng

- Bảng sức chứa két:

của trọng tâm khối nước két cung cấp thông số mô-men quán tính khối nước két gây Để tra thông số này, dùng đối số tra chiều cao chất lỏng thể tích khối nước bên két

Bảng 2.5: Bảng sức chứa két

- Bảng góc ngập nước tàu:

Góc ngập nước tàu (Angle of flooding- θf) góc nghiêng mà

nước bắt đầu tràn vào tàu qua kết cấu hở thân tàu qua chỗ khơng thể đóng kín nước cabin Sử dụng lượng giãn nước tàu để tra góc ngập nước từ bảng góc ngập nước tàu (Bảng 2.6)

Bảng 2.7: Bảng tính trạng tải trọng tàu

2.3.2.2 Vẽ đường cong cánh tay đòn ổn định tĩnh G0Z

Việc tính tốn vẽ đường cong cánh tay đòn ổn định tĩnh (G0Z)

của tàu thực theo thuật tốn Hình 2.12:

Hình 2.12: Thuật tốn vẽ đường cong cánh tay địn ổn định tĩnh (G0Z)

tìm giá trị: TPC, LCB, LCF, TKM, LKM Tương tự với bảng Đường cong hoành giao (Cross Curves Table), thu giá trị KN

- Tính giá trị KG0 (chiều cao trọng tâm tàu) từ giá trị TKM giá trị G0M

(xác định từ chu kỳ lắc ngang tàu) theo công thức:

KG0 = TKM - G0M (2.23)

Trên sở giá trị KG0 tìm được, giá trị G0Z góc nghiêng  khác

nhau xác định qua công thức:

G0Z = KN – KG0x Sin (2.24)

- Tiến hành dựng đường cong cánh tay đòn ổn định tĩnh G0Z tương ứng

với góc nghiêng  = 10o, 20o, 30o, , 90o (Hình 2.13)

Hình 2.13: Đồ thị đường cong cánh tay địn ổn định tĩnh

- Xác định tham số để đánh giá tính ổn định tàu theo tiêu chuẩn

IMO [29], tham số cần xác định:

+ Diện tích cánh tay địn ổn định tĩnh (đường cong G0Z) tính đến

góc nghiêng 300

+ Diện tích cánh tay địn ổn định tĩnh tính tới góc nghiêng 400

góc ngập nước góc nhỏ 40o

hoặc góc ngập nước góc nhỏ 40o

+ Độ lớn cánh tay địn G0Z góc nghiêng lớn 30o

+ Giá trị cực đại G0Z

+ Chiều cao vững ban đầu sau hiệu chỉnh ảnh hưởng mặt thoáng chất lỏng G0M

Từ Hình 2.14, ta dùng phương pháp tính tích phân đường cong sau tìm phương trình đường cong G0Z (hoặc dùng phương pháp gần

SIMPSON) để xác định giá trị diện tích đường cong quy định IMO nói so sánh với giá trị quy định IMO tương ứng để đánh giá chung tính ổn định tàu thời điểm khảo sát

Sử dụng quy tắc Simpson để tính diện tích phía đường cong G0Z

Hình 2.14: Diện tích đường cong cánh tay đòn ổn định tĩnh Sử dụng quy tắc Simpson số 2:

A(30o) = 3

8a x (GZ1 + GZ2 x + GZ3 x +GZ4) (m-độ) (2.25)

= A(30o) m-độ/57o3 (m-rad)

Sử dụng quy tắc Simpson số 1:

=A(40o) m-độ/57o3 (m-rad)

Trong a khoảng chia theo Hình 2.14 10o GZ

1-5 độ lớn

GZ góc nghiêng 0o,10o,20o,30o,40o

A(30o- 40o) = b

3 x (GZ4 + GZ4' x + GZ5) (m-độ) (2.27)

= A(30o - 40o) m-độ/57o3(m-rad)

Trong b khoảng chia theo Hình 2.14 có giá trị 5o GZ

4, GZ4', GZ5

là độ lớn GZ góc nghiêng 30o, 35o, 40o

Tương tự với diện tích khác, giá trị diện tích đường cong tính so sánh với giá trị quy định IMO tương ứng để đánh giá chung tính ổn định tàu thời điểm khảo sát

2.4 Kết luận chương

Để tính tốn, đánh giá thơng số ổn định tàu hàng rời theo thời gian thực thông qua chu kỳ lắc ngang tàu, Chương đề tài luận án đạt số kết sau:

- Tổng quan chuyển động lắc tàu, xác định dạng chuyển động lắc tàu ảnh hưởng chúng đến ổn định an toàn tàu;

- Xây dựng thuật toán xác định chu kỳ lắc ngang theo thời gian thực từ giá trị góc nghiêng ngang thay đổi theo thời gian tàu;

- Xây dựng phương pháp tính tốn thơng số đặc trưng cho ổn định ngun vẹn tàu hàng rời thông qua chu kỳ lắc ngang Ứng với giá trị chu kỳ lắc ngang, tính tốn giá trị chiều cao vững (G0M)

và đường cong cánh tay đòn ổn định tĩnh (G0Z) theo thời gian thực

CHƯƠNG THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG THÔNG BÁO ỔN ĐỊNH TÀU HÀNG RỜI THEO THỜI GIAN THỰC

3.1 Mơ hình kiến trúc hệ thống

3.1.1 Mơ hình kiến trúc hệ thống

Trên sở nội dung phân tích Chương Chương 2, mơ hình kiến trúc hệ thống thông báo ổn định tàu hàng rời theo thời gian thực đề xuất:

Hình 3.1: Mơ hình kiến trúc hệ thống thơng báo ổn định tàu

Khối nhập thông số tàu: bảng thông số hồ sơ tàu phục vụ tính tốn như: bảng thủy tĩnh, bảng đường cong hồnh giao, bảng thơng số két,

Khối nhập thông số chuyến đi: Lượng dãn nước (D)/mớn nước trung bình ban đầu (d) tàu; Lượng tiêu thụ nhiên liệu, nước thời điểm khảo sát (Ct)

Khối cảm biến: kết hợp cảm biến gia tốc, cảm biến đo tín hiệu góc nghiêng, …

Khối xử lí trung tâm: điều khiển hoạt động chung hệ thống, tính tốn tham số: góc nghiêng, chu kỳ lắc ngang, thông số ổn định tàu, đánh giá ổn định tàu để đưa cảnh báo cho sỹ quan hàng hải

Khối hiển thị thông tin: cho phép hiển thị theo thời gian thực thông tin như: Chu kỳ lắc ngang, G0M, đường cong G0Z, bảng giá trị tham số ổn

Khối lưu trữ: lưu trữ sở liệu tàu, thông tin ổn định tàu, …

Khối cảnh báo: bao gồm còi đèn sử dụng để cảnh báo cho sỹ quan thuyền viên biết thơng số ổn định tàu nằm ngồi giá trị cho phép cách trực quan

3.1.2 Nguyên lý hoạt động

Khởi tạo hệ thống, tham số tàu như: bảng thủy tĩnh, bảng đường cong hồnh giao, bảng thơng số két giới hạn góc nghiêng, chu kỳ lắc ngang thiết lập

Tiếp đến, tham số chuyến mớn nước, lượng giãn nước, lượng tiêu hao nước nhiên liệu, khởi tạo

Từ cảm biến góc, cảm biến gia tốc, tín hiệu gửi Khối xử lí trung tâm

Tại Khối xử lí trung tâm, tín hiệu góc nghiêng sử dụng để xác định chu kỳ lắc ngang tổng hợp Bằng thuật toán, khối xử lý trung tâm tách chu kỳ lắc ngang riêng tàu Sự kết hợp giá trị chu kỳ lắc ngang với tham số tàu tham số chuyến cho phép hệ thống tính tốn thơng số ổn định tàu đưa đánh giá dựa theo tiêu chuẩn ổn định tàu hàng rời quy định IMO cách liên tục theo thời gian thực

Các thơng số ổn định tàu tính tốn đánh giá liên tục thơng qua chu kỳ lắc ngang hệ thống xác định trình tàu bị lắc ngang Các thơng tin ổn định tàu kết đánh giá ổn định hiển thị theo thời gian thực hình thông qua Khối hiển thị

3.2 Các yêu cầu hệ thống

3.2.1 Yêu cầu chức hệ thống

Hệ thống hoạt động độc lập hệ thống, trang thiết bị khác buồng lái để không ảnh hưởng đến tính hoạt động thơng thường chúng

Thiết bị hệ thống phải kiểm định để đáp ứng yêu cầu tổ chức IMO tổ chức đăng kiểm có

Hệ thống phải cho phép người sử dụng cài đặt thông số ban đầu tàu để phục vụ cho việc tính tốn

Hệ thống phải có chức tính tốn thơng số ổn định theo thời gian thực tàu hàng rời thông qua chu kỳ lắc đưa cảnh bảo hình ảnh, âm ánh sáng để cảnh báo cho thuyền trưởng, sỹ quan nhận biết

Màn hình hiển thị bảng điều khiển cho phép người sử dụng điều chỉnh độ sáng tối để phù hợp với điều kiện hàng hải buồng lái

Các âm thanh, ánh sáng cảnh báo đảm bảo không bị trùng lặp với báo động hệ thống, trang thiết bị khác lắp đặt tàu

3.2.2 Phạm vi áp dụng hệ thống

Hệ thống áp dụng cho tàu hàng rời cụ thể

Hệ thống thông báo ổn định tàu hàng rời theo thời gian thực cho sĩ quan hàng hải giới hạn chức như:

+ Đo lường hiển thị chu kỳ lắc ngang;

+ Hiển thị thông tin ổn định xu hướng thay đổi giá trị ổn định; + Cảnh báo hình ảnh, âm ánh sáng

3.3 Xây dựng hệ thống phần cứng

3.3.1 Khối cảm biến

3.3.1.1 Cảm biến gia tốc góc

Cảm biến gia tốc góc có ba chuyển đổi ADC (analog-to-digital) 16-bit để số hóa đầu quay hồi chuyển ba ADC 16-bit để số hóa đầu gia tốc kế Để theo dõi xác chuyển động nhanh chuyển động chậm, phận có thang đo quy lập trình cho người sử dụng với phạm vi ± 250, ± 500, ± 1.000, ± 2.000 độ/giây (dps) máy gia tốc kế lập trình dải ± 2g, ± 4g, ± 8g, ± 16g

Ngoài ra, cảm biến gia tốc cịn có đơn vị tăng tốc phần cứng chuyên xử lý tín hiệu (Digital Motion Processor - DMP) cảm biến thu thập thực tính tốn cần thiết Điều giúp giảm bớt đáng kể phần xử lý tính tốn vi điều khiển, cải thiện tốc độ xử lý cho phản hồi nhanh

Hơn nữa, cảm biến có sẵn đệm liệu cho phép vi điều khiển phát lệnh cho cảm biến, nhận liệu sau cảm biến tính tốn xong

Trong phạm vi luận án, cảm biến gia tốc Module GY-521 6DOF [56] (Hình 3.2) lựa chọn để xác định chuyển động tàu với thơng số như:

- Điện áp sử dụng: 3~5VDC - Điện áp giao tiếp: 3~5VDC - Chuẩn giao tiếp: I2C

- Giá trị Gyroscopes khoảng: ± 250, ± 500, ± 1.000, ± 2.000 độ/giây (dps)

- Giá trị Acceleration khoảng: ± 2g, ± 4g, ± 8g, ± 16g

3.3.1.2 Thiết bị đo góc nghiêng tàu

Thiết bị đo góc nghiêng tàu xem phận quan trọng hệ thống, tín hiệu từ thiết bị sau đưa vào chương trình xử lý thuật toán chuyên dụng cho kết chu kỳ lắc ngang tàu Do đó, thiết bị địi hỏi phải có độ xác cao kết tính tốn đảm bảo độ tin cậy sử dụng để tính tốn thơng số ổn định tàu theo thời gian thực

Để đánh giá độ tin cậy thiết bị đo góc ngiêng tàu, nghiên cứu sinh tham khảo yêu cầu nghị MSC.363(92) Tiêu chuẩn thi hành thiết bị đo nghiêng điện tử sau [32], [52], [53]:

- Thiết bị đo độ nghiêng điện tử phải có khả đo góc nghiêng thực tế xác định biên độ dao động lắc ngang tàu phạm vi ± 90 độ

- Máy đo độ nghiêng điện tử phải có khả đo thời gian giá trị dao động lắc tối đa xác định thời gian chu kỳ lắc phạm vi tối thiểu từ 4s đến 40s

- Máy đo độ nghiêng điện tử phải cung cấp liệu với độ xác đủ để đánh giá trạng thái động tàu Độ xác tối thiểu phép đo phải 5% giá trị đọc ± độ, tùy theo giá trị lớn phép đo góc 5% giá trị đọc ± 1s, tùy theo giá trị lớn cho phép đo thời gian

Trong phạm vi luận án, thiết bị đo góc nghiêng sử dụng chip MPU 6050 lựa chọn (Hình 3.3) Các tính chip MPU 6050 [56] Bảng 3.1

Bảng 3.1: Các tính chip MPU 6050

Con quay hồi chuyển (Gyroscope)

Gia tốc kế (Accelerometer)

- Tích hợp ADC 16 bit cho phép lấy liệu đồng thời quay hồi chuyển, với 16-bit ta có 216 = 65.536 giá trị cho

cảm biến

- Tăng độ xác độ nhạy cân nhiệt độ giúp giảm hiệu chỉnh người dùng - Cải thiện hiệu suất

giảm nhiễu hoạt động tần số thấp

- Dòng hoạt động: 3,6mA - Dòng chờ: 5μA

- Tích hợp ADC 16 bit cho phép lấy liệu đồng thời gia tốc kế, với 16-bit ta có 216 = 65.536 giá trị cho cảm biến

- Dòng hoạt động: 500μA

- Dòng chế độ công suất thấp: 10μA 1,25Hz, 20μA 5Hz, 60μA 20Hz, 110μA 40Hz

- Phát hướng điều hướng - Ngắt người sử dụng tự lập trình

- Thêm cổng I2C phụ để đọc liệu từ cảm biến bên

- Chịu shock 10.000g

- Bộ lọc kỹ thuật số người sử dụng lập trình cho cảm biến quay, cảm biến gia tốc, cảm biến nhiệt độ

- Bộ đệm 1.024 bytes FIFO làm giảm tiêu thụ lượng

3.3.2 Khối xử lí trung tâm

Khối xử lí trung tâm với chức xử lý thuật toán xác định chu kỳ lắc ngang cơng thức tính tốn thơng số ổn định tàu dùng máy tính (PC) Vi điều khiển

Với máy tính: khả xử lí, tính tốn với tốc độ cao (GHz), giao tiếp với người dùng thân thiện qua hình, bàn phím đặc biệt khả lưu trữ liệu lớn

Vi điều khiển: khả xử lí thấp, hạn chế giao tiếp với người dùng, khả lưu trữ liệu nhỏ

Trong phạm vi luận án, nghiên cứu sinh lựa chọn máy tính PC với cấu hình:

- Bộ xử lý 2GHz (32-bit 64-bit); - RAM 4GB (32-bit);

- Ổ cứng 120GB;

- Thiết bị đồ họa DirectX với WDDM 1.0 ổ lớn

3.3.3 Khối hiển thị

Hiển thị thông tin theo thời gian thực: Chu kỳ lắc ngang; chiều cao vững; đồ thị chiều cao vững cánh tay đòn ổn định tĩnh theo thời gian thực; bảng so sánh thông số ổn định tàu với tiêu chuẩn Bộ luật IS-Code; đưa cảnh báo thơng số ổn định tàu có xu hướng bị suy giảm Bên cạnh hình hiển thị thơng số ổn định kèm với máy tính cá nhân, để hiển thị liệu vi điều khiển, hình LCD 128x64 Wearable Lcd Screen sử dụng Các thông số kỹ thuật LCD bao gồm:

- Nguồn cấp 3,3V; - Hiển thị: mono color;

Hình 3.4: Màn hình 128x64 Wearable LCD Screen

3.3.4 Khối cảnh báo

Đưa cảnh báo âm thanh, ánh sáng cho sỹ quan biết thông số ổn định (G0M, G0Z) tàu nằm tiêu chuẩn yêu cầu

quy định Bộ luật IS-Code đồ thị biểu diễn biến thiên giá trị chiều cao vững (G0M) theo thời gian thực tàu có xu hướng bị suy

giảm

3.3.5 Hệ thống nhớ

Trong trình hoạt động, thơng số cần phải lưu trữ, cần thiết phải có hệ thống nhớ nhằm đáp ứng tốt yêu cầu Trong phạm vi luận án IC nhớ W9852G6Jh sử dụng W9852G6Jh SDRAM (Synchronous Dynamic Random Access Memory) với thông số kỹ thuật:

- Điện áp cung cấp 3,3V;

- Tần số làm việc lên tới 200MHz; - 4.194.304 Word nhớ 16 bit; - Tốc độ ghi liệu 200M Word/s

3.4 Xây dựng chương trình phần mềm

3.4.1 Thuật toán điều khiển hệ thống

Hình 3.5: Thuật tốn điều khiển hệ thống thông báo ổn định tàu

Từ lưu đồ thuật tốn thấy q trình xử lí tín hiệu hệ thống tập trung vào hai pha chính: Tính chu kì lắc ngang tàu thông số ổn định tàu

3.4.2 Xây dựng chương trình phần mềm tính tốn thơng số ổn định tàu thông qua chu kỳ lắc ngang

3.4.2.1 Cơ sở liệu phục vụ cho việc xây dựng chương trình phần mềm hệ thống

kỳ lắc ngang tàu cần phải nhập liệu liên đến tính tốn ổn định cho Sổ tay ổn định xếp tải tàu hàng rời cụ thể Các liệu cần thiết để trình xây dựng phần mềm hệ thống là:

- Bảng tra G0M từ chu kỳ lắc ngang tàu (Bảng 2.1);

- Bảng thủy tĩnh (Bảng 2.2);

- Bảng đường cong hoành giao (Bảng 2.3); - Chiều dài đường nước tàu (Lwl); - Chiều rộng định hình (B);

- Bán kính quay (K)

3.4.2.2 Chương trình phần mềm tính tốn chu kỳ lắc tàu

Chương trình tính toán chu kỳ lắc tàu hệ thống tổ chức kết hợp từ phận cấu thành: Thiết bị đo góc nghiêng tàu (Mục 3.3.1.2); Ứng dụng đọc phân tích dao động theo thời gian thực; Module hiển thị hoạt động động mô trợ giúp điều khiển người dùng Kiến trúc hệ thống thể chi tiết Hình 3.6

Trong đó:

- Thiết bị đo góc nghiêng tàu: mạch tích hợp cảm biến nhạy với dao động Thiết bị liên tục đo đạc thông số nghiêng trái phải, trước sau gửi tín hiệu máy tính phục vụ việc tính tốn Để thiết bị hoạt động hiệu quả, cần gắn chặt cố định với mặt phẳng ngang sát với sàn tàu

- Ứng dụng đọc phân tích dao động theo thời gian thực: đọc rời rạc hóa tín hiệu thể góc nghiêng ngang thân tầu, từ làm để lọc loại bỏ nhiễu tìm tần số dao động lắc ngang tàu theo thời gian thực

3.4.2.2.1 Kiến trúc phần mềm a Tổng quan

Hình 3.6 Kiến trúc hệ thống thu nhận tính tốn chu kỳ lắc tàu

b Cấu trúc lớp ứng dụng phân tích dao động theo thời gian thực

Hình 3.7 Sơ đồ liên kết thành phần ứng dụng đọc & phân tích dao động lắc

- Sensors: Đảm nhận việc thu nhận rời rạc hóa tín hiệu nhận từ thiết bị đo góc nghiêng theo nhịp độ phù hợp với tốc độ xử lý máy tính

- Signal: Chứa lớp biểu diễn tín hiệu rời rạc hóa, bao gồm: tín hiệu chưa xử lý, tín hiệu lọc biểu diễn chúng miền tần số Thành phần chứa lớp hàm tiện ích giúp xác định nhanh thơng số như: Tần số dao động lớn nhất, nhỏ nhất, mật độ phân bổ lượng, v/v

Máy tính Thiết bị đo góc

nghiêng tàu

Ứng dụng đọc & phân tích dao động

Module hiển thị & điều

khiển Thông số dao động lắc ngang

- Filters: Chứa lớp hỗ trợ việc làm mịn tín hiệu, lọc tách nhiễu có lượng thấp khỏi tín hiệu

- Models: Chứa lớp tiện ích giúp việc tính tốn số liệu, quản lý thông tin hiển thị hiệu

- Components: Chứa lớp tiện ích đảm bảo việc thu nhận, xử lý liệu hiển thị tiến hành thời gian thực Bằng phân chia thời gian hoạt động thành phần cách xen kẽ, giúp cho hệ thống hoạt động cách trơn tru (không bị giật delay)

- Presenter: Gồm lớp thực thi nhiệm vụ biểu diễn, hiển thị trực quan hóa số liệu lên giao diện chương trình

- Helpers Properties: Chứa lớp giúp việc, hỗ trợ đối tượng khác hệ thống

Các thông số liên quan đến thành phần hệ thống chấm điểm vào theo dõi cơng cụ hỗ trợ lập trình Hình 3.8

Hình 3.8 Các thơng số liên quan đến code theo dõi công cụ hộ trợ Visual Studio

3.4.2.2.2 Môi trường phát triển thử nghiệm phần mềm

Hệ thống phát triển ngơn ngữ lập trình C# Net Framework 4.7 với thông số khai báo điều chỉnh dễ dàng giao diện ứng dụng Hệ thống hỗ trợ hai chế độ làm việc offline khơng có sensor thu thập liệu dao động online có sensor thu thập trực tiếp liệu dao động tàu [15]

Hình 3.9 Trình bày cấu trúc mã nguồn chương trình viết ngơn ngữ C# Cơng cụ Visual Studio 2017 (bản Community) dùng để tổ chức xây dựng chương trình

Hình 3.10 Trình bày cấu trúc Giao diện đồ họa ứng dụng thu thập dao động tính tốn chu kỳ lắc tầu Các thành phần hiển thị tính tốn liệu phân lập kênh riêng biệt, liên lạc với cần qua kênh tin quy ước trước [19] Việc giúp cho hệ thống chạy mượt mà không bị tượng giật hay delay

Trên sở thuật tốn tảng ngơn ngữ lập trình xác định nội dung trình bày bên trên, phần mềm thông báo ổn định tàu hàng rời thông qua chu kỳ lắc ngang xây dựng, đảm bảo chức tính tốn, hiển thị thơng tin ổn định đánh giá trạng thái ổn định Phần mềm xây dựng cho tàu hàng rời cụ thể

3.4.2.3 Giao diện chương trình

Hình 3.11: Giao diện chương trình phần mềm

- Cửa sổ điều khiển (control): sử dụng để khởi chạy chương trình sau hồn tất công tác chuẩn bị, cài đặt thông số ban đầu dừng chương trình cần thiết

Trên cửa sổ điều khiển có chức lưu trữ “Saving data” phép người sử dụng lưu lại liệu kỳ lắc ngang (T), số lần dao động lắc ngang (F) góc nghiêng ngang (Theta) thời điểm quan sát khác nhau, giá trị lưu trữ tự động tệp tin có định dạng *.txt thư mục định từ trước máy tính

Hình 3.13: Tệp kết lưu trữ tự động Hệ thống

Hình 3.14: Cửa sổ hiển thị tín hiệu đầu vào - Cửa sổ thị kết đầu bao gồm nội dung:

+ Biểu đồ hiển thị giá trị chu kỳ dao động lắc ngang (T) tàu: trục tung góc nghiêng tàu; trục hồnh trục thời gian Giá trị chu kỳ lắc ngang tàu hiển thị sau khoảng thời đặt Cửa sổ quan sát (Observation windows)

+ Góc nghiêng ngang tàu “Theta”

+ Giá trị trung bình chu kỳ lắc ngang tính tốn thời điểm quan sát “T”

Hình 3.15: Cửa sổ hiển thị kết đầu

Thì hệ thống tự động tính tốn thơng số ổn định tàu thời điểm đưa cảnh báo cửa sổ “Show GoM;GoZ” (Hình 3.16)

3.4.2.4 Giao diện hiển thị kết thông số ổn định tàu thời điểm quan sát

Hình 3.16: Cửa sổ hiển thị thông số ổn định tàu thời điểm quan sát

- Cửa sổ thông báo kết ổn định đánh giá ổn định: đưa giá trị

liên quan đến việc đánh giá ổn định tàu theo quy định IMO như:  Diện tích phía cánh tay địn ổn định tĩnh từ 0o đến 30o;

 Diện tích phía cánh tay đòn ổn định tĩnh từ 0o đến 40o;

 Diện tích phía cánh tay địn ổn định tĩnh từ 30o đến 40o ;

 Giá trị G0Z, G0M

Ngoài giao diện hiển thị kết thông số ổn định tàu cịn có hình ảnh đồ thị biến thiên theo thời gian G0M G0Z sỹ quan hàng

hải đánh giá nhanh xu hướng ổn định tàu khoảng thời gian

3.4.2.5 Hướng dẫn nhập liệu cho chương trình phần mềm hệ thống

- Cài đặt thông số ban đầu:

Từ cửa sổ giao diện chương trình (Hình 3.11), chọn Cửa sổ cài đặt chung “Setting” (Hình 3.18), tiến hành cài đặt thông số ngưỡng chu kỳ lắc ngang (T- Threshold) giới hạn góc nghiêng ngang tàu (Rolling Amplitude) cho phù hợp với đặc tính góc nghiêng ngang chu kỳ lắc ngang tàu

Hình 3.18: Cửa sổ cài đặt chung - Nhập thông tin chuyến (Hình 3.19):

Trước chuyến đi, sỹ quan cần nhập thông số:

+ Mớn nước trung bình để phục vụ cho việc xác định lượng giãn nước; + Định mức tiêu thụ nhiên liệu, nước ngày để phục vụ cho việc xác định lượng giãn nước thời điểm quan sát

3.5 Kết luận chương

Chương luận án tập trung nghiên cứu xây dựng phần cứng phần mềm hệ thống đạt kết sau:

- Xây dựng mơ hình kiến trúc hệ thống, ngun lý hoạt động yêu cầu hệ thống thông báo ổn định tàu hàng rời theo thời gian thực, sở để triển khai xây dựng phần cứng chương trình phần mềm hệ thống;

-Xác định bước cần thực để xây dựng hệ thống hoàn chỉnh, bước bao trùm tồn tiến trình thực xây dựng, đánh giá hiệu chỉnh hoàn thiện hệ thống;

- Lựa chọn thiết bị phần cứng hệ thống thông báo ổn định tàu hàng rời theo thời gian thực thiết bị đo góc nghiêng tàu, cấu hình máy tính hệ thống, hệ thống thiết bị đầu vào đầu hệ thống;

- Thiết bị đo góc nghiêng tàu Trung tâm kỹ thuật tiêu chuẩn đo lường chất lượng Hải Phòng đánh giá thỏa mãn yêu cầu phép đo góc nghiêng phép đo thời gian Việc đánh giá làm tăng độ tin cậy thiết bị, đảm bảo độ xác q trình thực tính tốn liên quan đến chu kỳ lắc ngang tàu;

- Chương trình phần mềm thông báo ổn định tàu hàng rời theo thời gian thực xây dựng sở lưu đồ thuật tốn xác định từ trước, cơng nghệ tảng công cụ hỗ trợ phát triển hệ thống phần mềm, sở lý thuyết liên quan đến việc tính tốn đánh giá thơng số ổn định tàu Để thuận tiện cho việc thực nghiệm hệ thống chương trình phần mềm thơng báo ổn định xây dựng dựa số liệu tàu hàng rời cụ thể, chương trình phần mềm đảm bảo chức tính tốn, hiển thị thông tin ổn định đánh giá trạng thái ổn định tàu theo yêu cầu quy định Bộ luật IS Code 2008

CHƯƠNG THỰC NGHIỆM HỆ THỐNG THÔNG BÁO ỔN ĐỊNH TÀU HÀNG RỜI THEO THỜI GIAN THỰC

4.1 Bố trí hệ thống tàu thực nghiệm

4.1.1 Hệ thống thiết bị phục vụ cho công tác

Hệ thống thiết bị phục vụ cho công tác bao gồm:

- Máy tính cài đặt sẵn chương trình phần mềm tính tốn ổn định tàu theo thời gian thực thơng qua chu kỳ lắc ngang;

- Thiết bị đo góc nghiêng tàu kiểm định hiệu chuẩn

Hình 4.1:Thiết bị đo góc nghiêng ngang kết nối với máy tính chạy phần mềm hệ thống

Vị trí đặt thiết bị :

- Khơng gian buồng lái: vị trí thuận lợi cho việc thực nghiệm vì:

o Buồng lái trung tâm điều khiển tàu có khơng gian quan sát tốt có đồng hồ báo góc nghiêng giúp cho người dễ dàng quan sát đếm chu kỳ lắc ngang tàu

- Không gian khác: trường hợp đặt thiết bị buồng lái thiết bị phải đặt vị trí gần buồng lái tốt để tận dụng ưu điểm liệt kê

Lưu ý trình đặt thiết bị :

- Vị trí đặt thiết bị phải mặt phẳng nằm ngang thiết bị phải giữ cố định, khơng di chuyển suốt q trình tiến hành để đảm bảo tính ổn định hệ thống q trình hoạt động;

- Vị trí đặt thiết bị đảm bảo không làm ảnh hưởng đến hoạt động điều khiển, vận hành, khai thác tàu sỹ quan, thuyền viên tàu

- Nên đặt thiết bị khu vực thuận tiện cho việc quan sát chu kỳ lắc ngang tàu khu vực gần cửa sổ quan sát gần thiết bị đo góc nghiêng tàu

4.1.2 Vận hành hệ thống

- Khởi động hệ thống:

Trước chuyến sỹ quan phụ trách kiểm tra trang thiết bị buồng lái tiến hành kiểm tra khởi động hệ thống thông báo ổn định tàu hàng rời theo thời gian thực (Hệ thống lắp đặt buồng lái);

- Nhập liệu cho phần mềm hệ thống (Mục 3.4.2.5) - Theo dõi, giám sát hoạt động hệ thống:

+ Theo dõi, giám sát tín hiệu đầu vào nằm cửa sổ giao diện (Hình 3.11), đảm bảo hoạt động bình thường theo thơng số cài đặt;

+ Theo dõi, giám sát kết đầu để đánh giá xu hướng thay đổi ổn định tàu tàu có tượng lắc ngang với biên độ lớn, đặc biệt phải lưu ý đến báo động hình ảnh, âm ánh sáng (Hình 3.17)

4.2 Các bước tiến hành thực nghiệm

phù hợp tiến hành bước sau để hệ thống:

- Tiến hành khởi động hệ thống Sau khoảng phút, hệ thống chạy ổn định tiến hành ;

- Thực nhiều lần (từ đến lần); - Tiến hành theo bước sau đây:

o Người thực nghiệm cầm đồng hồ bấm giây quan sát kim báo góc nghiêng tàu Khởi động đồng hồ bấm giây bắt đầu đếm dao động kim báo góc nghiêng (mỗi lần kim qua vị trí tính dao động) Theo cách người quan sát biết khoảng thời gian quan sát tàu thực dao động Bằng cách lấy thời gian quan sát tính giây (lấy từ đồng hồ bấm giây) chia cho số lần dao động đếm xác định chu kỳ lắc ngang tàu lần Trường hợp thiết bị báo góc nghiêng quan sát mép cửa sổ, mép mạn tàu so với mặt nước để đếm chu kỳ lắc ngang tàu theo kinh nghiệm thực tiễn sỹ quan hàng hải Chu kỳ lắc quan sát (T) xác định sau: [1], [5]

𝑇 = Thời gian quan sát

Số dao động thực thời gian quan sát (4.1) o Quan sát đồng thời hình máy tính kết nối với thiết bị Ghi lại

giá trị chu kỳ lắc ngang xác định nhờ thiết bị chương trình máy tính lần

o Kết hợp với Đại phó tàu để lấy kết tính tốn chiều cao vững G0M G0Z tàu thời điểm

- So sánh kết thu được:

o So sánh chu kỳ lắc ngang xác định việc đếm dao động lắc ngang tàu với chu kỳ lắc ngang hệ thống tính tốn; o So sánh giá trị G0M hệ thống tính tốn từ chu kỳ lắc ngang

với giá trị G0M máy tính xếp tải tàu tính tốn

pháp so sánh

4.3 Kết thực nghiệm số tàu hàng rời

4.3.1 Thực nghiệm tàu Tàu hàng rời CHANG CHANG NAN HAI

Hình 4.2: Tàu hàng rời CHANG CHANG NAN HAI

4.3.1.1 Địa điểm

- Khu neo Cẩm Phả, Quảng Ninh

4.3.1.2 Thông số đặc trưng tàu [38]

- Tên tàu: CHANG CHANG NAN HAI - Loại tàu: chở hàng rời

- Quốc tịch/cảng đăng ký: China/Taizhou - Chiều dài toàn (LOA): 188,99 m; - Chiều dài tính tốn (Lpp): 185 m - Chiều rộng định hình: 32,26 m - Chiều cao mạn định hình: 18,0 m - Mớn nước: 12,80 m

- Trọng tải: 57.033,8 MT

4.3.1.3 Tình trạng tàu thực nghiệm

- Lượng dãn nước: 32.845 - Mớn nước: 5,76 m

- Tư nghiêng, chúi: Không nghiêng ngang, chúi lái

Phả, Quảng Ninh

4.3.1.4 Kết đo chu kỳ lắc

Bảng 4.1: Số liệu thực nghiệm đo chu kỳ lắc tàu CHANG CHANG NAN HAI

TT

CHU KỲ LẮC

QUAN SÁT (s) CHU KỲ LẮC ĐO

ĐƯỢC BẰNG THIẾT BỊ (s)

SAI LỆCH

(s)

% SAI LỆCH T0

Cấp sóng tương ứng

1 10,1 2-3 10,22 0,12 1,2

2 10,3 2-3 10,51 0,21 2,0

3 10,2 2-3 10,38 0,18 1,8

4 10,0 2-3 10,15 0,15 1,5

5 10,1 2-3 10,36 0,26 2,6

6 10,2 2-3 10,58 0,38 3,7

7 10,4 2-3 10,26 0,14 1,3

8 10,3 2-3 10,22 0,08 0,8

9 10,1 2-3 10,53 0,43 4,3

4.3.2 Thực nghiệm tàu hàng rời SERENE JUNIPER

4.3.2.1 Địa điểm

- Cảng Cẩm Phả, Quảng Ninh

- Khu neo dành cho tàu hàng rời xếp dỡ hàng

4.3.2.2 Thông số đặc trưng tàu [39]

- Tên tàu: SERENE JUNIPER - Loại tàu: chở hàng rời

- Quốc tịch/cảng đăng ký: Bahamas/ Nassau - Chiều dài toàn (LOA): 190 m;

- Chiều dài tính tốn (Lpp): 183,3 m - Chiều rộng định hình: 32,26 m - Chiều cao mạn định hình: 18,5 m - Mớn nước: 13,00 m

- Trọng tải: 5.7185,10 MT

4.3.2.3 Tình trạng tàu thực nghiệm

- Lượng dãn nước: 27.246 - Mớn nước: 5,67 m

- Tư nghiêng, chúi: Không nghiêng ngang, chúi lái

- Trạng thái hoạt động tàu: Neo làm hàng (Xếp hàng) khu neo thuộc Cảng Cẩm Phả, Quảng Ninh

4.3.2.4 Kết đo chu kỳ lắc

Bảng 4.2: Số liệu thực nghiệm đo chu kỳ lắc tàu SERENE JUNIPER

TT

CHU KỲ LẮC QUAN

SÁT (s) CHU KỲ LẮC ĐO

ĐƯỢC BẰNG THIẾT BỊ (s)

SAI LỆCH (s) % SAI LỆCH T0 Cấp sóng tương ứng

TT

CHU KỲ LẮC QUAN

SÁT (s) CHU KỲ LẮC ĐO

ĐƯỢC BẰNG THIẾT BỊ (s)

SAI LỆCH

(s)

% SAI LỆCH T0

Cấp sóng tương ứng

2 9,10 2-3 9,48 0,38 4,18

3 9,30 2-3 9,25 0,05 0,54

4 9,00 2-3 9,30 0,30 3,33

5 9,10 2-3 9,36 0,26 2,86

6 9,20 2-3 9,40 0,20 2,17

7 9,40 2-3 9,28 0,12 1,28

8 9,30 2-3 9,32 0,02 0.22

9 9,00 2-3 9,45 0,45 5,00

4.3.3 Thực nghiệm tàu hàng rời LI DIAN

Tàu hàng rời LI DIAN thuộc quản lý Công ty Trách nhiệm Hữu hạn Thương mại Vận tải Than JIANGJIN LIDIAN, Trung Quốc Thời điểm thực nghiêm tàu làm hàng vùng neo Cẩm phả, Quảng Ninh

4.3.3.1 Thông số đặc trưng tàu[40]

- Tên tàu: LI DIAN - Loại tàu: chở hàng rời

- Quốc tịch/cảng đăng ký: CHINA/ JIANGJIN - Chiều dài toàn (LOA): 189,99 m

- Chiều dài tính tốn (Lpp): 185 m - Chiều rộng định hình: 32,26 m - Chiều cao mạn định hình: 18,0 m - Mớn nước: 12,8 m

- Trọng tải: 67.681,1 MT

4.3.3.2 Tình trạng tàu thực nghiệm

- Lượng dãn nước: 67.732,5 MT - Mớn nước: 12,88 m

- Tư nghiêng, chúi: Không nghiêng ngang, chúi mũi với trim -0,01m - Trạng thái tàu: Neo làm hàng khu neo Cẩm phả, Quảng Ninh

4.3.3.3 Kết đo chu kỳ lắc

Bảng 4.3: Số liệu thực nghiệm đo chu kỳ lắc ngang tàu LI DIAN

TT

CHU KỲ LẮC QUAN

SÁT (s) CHU KỲ LẮC ĐO

ĐƯỢC BẰNG HỆ THỐNG (s) SAI LỆCH (s) % SAI LỆCH T0 Cấp sóng tương ứng

1 9,40 2-3 9,50 0,10 1,06

2 9,30 2-3 9,49 0,19 2,08

TT

CHU KỲ LẮC QUAN

SÁT (s) CHU KỲ LẮC ĐO

ĐƯỢC BẰNG HỆ THỐNG (s)

SAI LỆCH

(s)

% SAI LỆCH T0

Cấp sóng tương ứng

4 9,50 2-3 9,43 0,07 0,77

5 9,80 2-3 9,47 0,33 3,34

6 9,60 2-3 9,48 0,12 1,25

7 9,20 2-3 9,46 0,26 2,86

4.3.4 Thực nghiệm tàu LUCKY STAR

Tàu hàng rời LUCKY STAR thuộc quản lý Tổng công ty cổ phần vận tải biển Việt Nam – VOSCO Thời điểm thực nghiệm tàu làm hàng vùng neo Cẩm phả, Quảng Ninh

Hệ thống xây dựng hoàn thiện theo hồ sơ tàu LUCKY STAR, Hệ thống ghi nhận đầy đủ thông số ổn định tàu thơng qua chu kỳ lắc q trình tàu làm hàng

4.3.4.1 Thông số đặc trưng tàu [41]

- Tên tàu: LUCKY STAR - Loại tàu: chở hàng rời

- Quốc tịch/cảng đăng ký: Việt Nam/ Hải Phòng - Chiều dài tồn (LOA): 153,2 m

- Chiều dài tính tốn (Lpp): 143 m - Chiều rộng định hình: 26 m

- Chiều cao mạn định hình: 13,75 m - Mớn nước: 9,517 m

- Trọng tải: 22.776,82 MT

4.3.4.2 Tình trạng tàu thực nghiệm

- Lượng dãn nước: 24.317 - Mớn nước: 8,26 m

- Lượng tiêu thụ nước chạy biển: 7MT - Lượng tiêu thụ nhiên liệu chạy biển: 19 MT

- Tư nghiêng, chúi: Không nghiêng ngang; chúi lái với trim 0,04 m - Trạng thái hành trình tàu: Neo khu neo Cẩm phả, Quảng Ninh

4.3.4.3 Kết đo chu kỳ lắc

Bảng 4.4: Số liệu thực nghiệm đo chu kỳ lắc tàu LUCKY STAR

TT

CHU KỲ LẮC QUAN SÁT (s)

CHU KỲ LẮC ĐO ĐƯỢC BẰNG HỆ THỐNG (s) SAI LỆCH (s) % SAI LỆCH T0

Cấp sóng tương ứng

1 10,40 2-3 10,22 0,18 1,73

2 10,30 2-3 10,47 0,17 1,65

TT

CHU KỲ LẮC QUAN SÁT (s)

CHU KỲ LẮC ĐO ĐƯỢC BẰNG HỆ THỐNG (s) SAI LỆCH (s) % SAI LỆCH T0

Cấp sóng tương ứng

4 10,50 2-3 10,24 0,26 2,48

5 10,80 2-3 10,56 0,24 2,22

6 9,80 2-3 10,15 0,35 3,57

7 10,20 2-3 10,38 0,18 1,76

4.3.4.4 Kết xác định G0M, đường cong G0Z [41]

Bảng 4.5: Số liệu thực nghiệm xác định G0M tàu LUCKY STAR

TT CHU KỲ LẮC ĐO ĐƯỢC BẰNG THIẾT BỊ (s)

G0M (m)

Theo chu kỳ lắc đo

thiết bị

G0M (m)

Theo phần mềm xếp dỡ hàng tàu đăng kiểm phê duyệt

SAI LỆCH

(m)

% SAI LỆCH

1 10,22 3,82 3,73 0.090 2,41

2 10,47 3,64 3,73 0.090 2,41

3 10,26 3,79 3,73 0,06 1,61

4 10,24 3,80 3,73 0,07 1,88

5 10,56 3,57 3,73 0,16 4,29

6 10,15 3,87 3,73 0,14 3,75

Bảng 4.6: Số liệu thực nghiệm xác định đặc tính đường cong G0Z tàu

LUCKY STAR (Mục 10, phần Phụ lục) Tiêu chuẩn ổn định

(IS Code 2008)

Theo tính tốn từ phần mềm xếp dỡ hàng tàu đăng kiểm phê

duyệt

Theo hệ thống xác định

Diện tích - 300(m-rad) 0,563 0,576

Diện tích 300 - 400(m-rad) 0,441 0,452

Diện tích - 400(m-rad) 1,003 1,016

G0Zmax (m) 2,74 2,87

Góc nghiêng đạt G0Zmax (độ) 44,00 42,00

Hình 4.6: Đường cong G0Z theo tính tốn từ phần mềm xếp dỡ hàng tàu

Hình 4.7: Đường cong G0Z theo tính tốn từ hệ thống xây dựng cho tàu

LUCKY STAR (Mục 10, phần Phụ lục)

4.3.5 Thực nghiệm tàu hàng rời BMC BRAVO

Tàu hàng rời BMC BRAVO thuộc quản lý Công ty CP VTB Quốc tế Bình Minh Thời điểm thực nghiệm tàu hành trình từ Cửa Lị- Nghệ An Quảng Ninh Trong lần thực nghiệm này, nghiên cứu sinh tiến hành xác định thông số ổn định tàu GoM thơng qua chu kỳ lắc ngang q trình tàu tiến hành trao đổi nước dằn

4.3.5.1 Thông số đặc trưng tàu[42]

- Tên tàu: BMC BRAVO

- Quốc tịch/cảng đăng ký: Panama/Panama - Chiều dài toàn (LOA): 97,61 m

- Chiều dài tính tốn (Lpp): 89,95 m - Chiều rộng: 18,8 m

- Chiều cao mạn định hình: 13,00 m - Mớn nước: 9,21 m

- Trọng tải: 9.430 MT

4.3.5.2 Tình trạng tàu thực nghiệm

- Lượng dãn nước: 10.383 - Mớn nước: 8,00 m

- Lượng tiêu thụ nước chạy biển: 5MT - Lượng tiêu thụ nhiên liệu chạy biển: 13 MT

- Tư nghiêng, chúi: Không nghiêng ngang; chúi lái với trim 0,01 m - Trạng thái hành trình tàu: Hành trình từ Cửa Lị Quảng Ninh

4.3.5.3 Kết thực nghiệm trình tàu trao đổi nước dằn

Bảng 4.7: Chu kỳ lắc ngang G0M trình tàu trao đổi nước dằn

tàu BMC BRAVO (Mục 11, phần Phụ lục)

TT Thời gian/ vị trí

Chu kỳ lắc quan sát T0

(s)

(đo tay)

Chu kỳ lắc báo trên hệ thốngTs (s) Giá trị G0M

Theo phần mềm xếp dỡ hàng của tàu (m)

Ghi hoạt động bơm ballast Tên két ballast Khối lượng nước ballast trong két T0 (s) Cấp

sóng Lần Khi chưa bơm ballast vào Ngày: 28/03/2019 Giờ: 06h00m Vĩ độ: 20o23.7N

Kinh độ: 107o05.2E

14,5 14,81 1,26 WBT

5P/S 03T

Lần Khi bơm nước ballast vào Ngày: 28/03/2019 Giờ: 07h05m, Vĩ độ: 20o31,8N

Kinh độ: 107o14,1E

14,4 14,64 1,32 WBT

5P/S 80T

Lần Khi bơm đủ lượng nước ballast vào Ngày: 28/03/2019 Giờ: 07h46m, Vĩ độ: 20o37,5N

Kinh độ: 107o15,0E

14,8 14,25 1,40 WBT

TT Thời gian/ vị trí

Chu kỳ lắc quan sát T0

(s)

(đo tay)

Chu kỳ lắc báo trên hệ thốngTs (s) Giá trị G0M

Theo phần mềm xếp dỡ hàng của tàu (m)

Ghi hoạt động bơm ballast Tên két ballast Khối lượng nước ballast trong két T0 (s) sóng Cấp

Lần Khi bơm nước ballast Ngày: 28/03/2019 Giờ: 08h05m, Vĩ độ: 20o39,8N

Kinh độ: 107o12,9E

15,1 14,7 1,28 WBT

5P/S 40T

Lần Khi kết thúc bơm nước ballast Ngày: 28/03/2019 Giờ: 09h00m, Vĩ độ: 20o46,7N

Kinh độ: 107o09,4E

14,6 14,80 1,26 WBT

5P/S 06 T

Hình 4.10: Đồ thị biến thiên G0M theo thời gian tàu thay đổi nước dằn

Từ số liệu thu thập Bảng 4.7, lập bảng so sánh chu kỳ lắc quan sát (T0) với chu kỳ lắc báo hệ thống (Ts)

lập bảng so sánh G0M xác định theo chu kỳ lắc báo hệ thống

và G0M tính tốn từ phần mềm xếp dỡ tàu đăng kiểm phê

Bảng 4.8: So sánh số liệu thực nghiệm đo chu kỳ lắc tàu BMC BRAVO

TT

CHU KỲ LẮC QUAN SÁT (s)

CHU KỲ LẮC ĐO ĐƯỢC BẰNG HỆ THỐNG,

Ts (s)

SAI LỆCH (s) % SAI LỆCH T0 Cấp sóng tương ứng

1 14,5 14,81 0,31 2,14

2 14,4 14,64 0,24 1,67

3 14,8 14,25 0,55 3,72

4 15,1 14,75 0,35 2,32

5 14,6 14,80 0,20 1,37

Bảng 4.9: So sánh G0M theo chu kỳ lắc đo thiết bị G0M theo chương

trình máy tính xếp tải tàu BMC BRAVO (Mục 11, phần Phụ lục)

TT CHU KỲ LẮC ĐO ĐƯỢC BẰNG HỆ THỐNG (s)

G0M (m)

được xác định từ chu kỳ lắc

ngang

G0M (m)

Theo phần mềm xếp dỡ hàng tàu đăng kiểm phê duyệt

SAI LỆCH

(m)

% SAI LỆCH

1 14,81 1,24 1,26 0,02 1,59

2 14,64 1,27 1,32 0,05 3,78

3 14,25 1,34 1,40 0,06 4,29

4 14,75 1,25 1,28 0,03 2,34

4.3.6 Thực nghiệm tàu hàng rời TÂN BÌNH 234

Hình 4.11: Tàu hàng rời TÂN BÌNH 234

4.3.6.1 Địa điểm

Tàu hành trình từ Nosco Dock đến Cẩm Phả, Quảng Ninh Vĩnh Tân, Bình Thuận

4.3.6.2 Thơng số đặc trưng tàu

- Tên tàu: TÂN BÌNH 234 - Loại tàu: chở hàng rời

- Quốc tịch/cảng đăng ký: Việt Nam/ Hải Phòng - Chiều dài toàn (LOA): 177 m

- Chiều dài tính tốn (Lpp): 168,5 m - Chiều rộng định hình: 28,4 m - Chiều cao mạn định hình: 14,25 m - Mớn nước: 10,02 m

- Trọng tải: 32.936 MT

4.3.6.3 Tình trạng tàu thực nghiệm

Lượng dãn nước: 39.675,16 Mớn nước: 10,02 m

Phả, Quảng Ninh đến Vĩnh Tân, Bình Thuận

4.3.6.4 Kết đo chu kỳ lắc

Bảng 4.10: Số liệu thực nghiệm đo chu kỳ lắc tàu TÂN BÌNH 234 (Mục 12, phần Phụ lục)

TT

CHU KỲ LẮC

QUAN SÁT (s) CHU KỲ LẮC ĐO

ĐƯỢC BẰNG THIẾT BỊ (s)

SAI LỆCH (s) % SAI LỆCH T0 Cấp sóng tương ứng

1 11,1 5-6 10,91 0,19 1,71

2 10,7 5-6 10,86 0,16 1,50

3 11,2 5-6 11,03 0,17 1,52

4 11,4 5-6 11,17 0,23 2,02

5 11,6 5-6 11,21 0,39 3,36

6 10,9 5-6 11,08 0,18 1,65

7 11,3 5-6 11,15 0,15 1,33

4.3.6.5 Kết xác định G0M

Bảng 4.11: Số liệu thực nghiệm xác định G0M tàu TÂN BÌNH 234 (Mục 12,

phần Phụ lục)

TT CHU KỲ LẮC ĐO ĐƯỢC BẰNG THIẾT BỊ (s)

G0M (m)

Theo chu kỳ lắc đo

được thiết bị

G0M (m)

Theo phần mềm xếp dỡ hàng tàu đăng kiểm phê duyệt

SAI LỆCH

(m)

% SAI LỆCH

1 10,91 3,62 3,59 0,03 0,84

2 10,86 3,65 3,59 0,06 1,67

TT CHU KỲ LẮC ĐO ĐƯỢC BẰNG THIẾT BỊ (s)

G0M (m)

Theo chu kỳ lắc đo

được thiết bị

G0M (m)

Theo phần mềm xếp dỡ hàng tàu đăng kiểm phê duyệt

SAI LỆCH

(m)

% SAI LỆCH

4 11,17 3,46 3,59 0,13 3,62

5 11,21 3,43 3,59 0,16 4,46

6 11,08 3,52 3,59 0,07 1,95

7 11,15 3,47 3,59 0,12 3,34

4.3.7 Đánh giá kết thực nghiệm

Trên sở số liệu thực nghiệm thu thập từ 06 tàu hàng rời trên, có số nhận xét sau:

- Sai lệch đo chu kỳ lắc ngang tàu hệ thống quan sát 1s

- Sai lệch giá trị G0M xác định hệ thống phần mềm xếp

dỡ hàng tàu đăng kiểm phê duyệt 5%

- Hệ thống hiển thị cách tự động thay đổi chu kỳ lắc ngang giá trị G0M trình bơm, xả nước dằn tàu

Kết cho thấy hệ thống hoạt động ổn định, tin cậy

4.4 Kết luận chương

Chương luận án tập trung nghiên cứu thực nghiệm để kiểm chứng kết đề cập Chương luận án Việc nghiên cứu thực nghiệm tiến hành tàu hàng rời hoạt động biển Kết đạt Chương cụ thể sau:

hiện trình tiến hành thực nghiệm tàu

- Tiến hành thực nghiệm tàu hàng rời trạng thái khác nhau, có tàu trao đổi nước dằn hành trình (BMC BRAVO) Các kết thực nghiệm thu liên quan đến chu kỳ lắc ngang G0M tàu thời điểm quan sát thỏa mãn mục đích, yêu cầu mà

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1 KẾT LUẬN

Bằng phương pháp nghiên cứu thực luận án “Nghiên

cứu thiết kế hệ thống thông báo ổn định theo thời gian thực cho tàu hàng rời”,

luận án đạt mục đích nghiên cứu đặt ra, với kết cụ thể sau: 1.1 Hệ thống hóa quy định liên quan đến ổn định nguyên vẹn tàu hàng nói chung tàu hàng rời nói riêng Các tiêu chuẩn ổn định nguyên vẹn tàu hàng rời tuân thủ tiêu chuẩn ổn định quy định Bộ luật quốc tế ổn định nguyên vẹn (IS Code 2008) Phân tích yếu tố ảnh hưởng đến ổn định tàu hàng rời để đưa cảnh báo ổn định tàu suy giảm cho thuyền trưởng sỹ quan trình xếp dỡ vận chuyển hàng rời

1.2 Đề tài luận án xây dựng thuật toán xác định chu kỳ lắc ngang tàu từ góc nghiêng ngang theo thời gian thực

1.3 Phân tích, lựa chọn cơng thức làm sở để xác định chiều cao vững (G0M) tàu theo thời gian thực thông qua chu kỳ lắc ngang,

công thức đề cập đến nhiều hồ sơ xếp tải tàu hàng rời, phù hợp với yêu cầu Bộ luật quốc tế ổn định nguyên vẹn (IS Code) Trên sở đó, đưa phương pháp vẽ đường cong cánh tay đòn ổn định tĩnh (G0Z)

1.5 Triển khai thực nghiệm thành công hệ thống số tàu hàng rời Trong có 01 tàu (tàu BMC BRAVO) thực nghiệm điều kiện chạy biển, có trao đổi nước dằn tàu Kết cho thấy sai lệch chu kỳ lắc ngang chiều cao vững G0M xác định từ hệ thống theo thời gian thực

ở mức độ cho phép an toàn hàng hải Hệ thống hoạt động ổn định, tin cậy

2 KIẾN NGHỊ

Kiến nghị luận án vấn đề cần quan tâm hướng nghiêm cứu tiếp theo, cụ thể:

2.1 Trong luận án xây dựng hồn thiện phần cứng, phần mềm hệ thống thơng báo ổn định theo thời gian thực cho tàu hàng rời hoạt động độc lập lắp đặt tàu hàng rời, hệ thống phần cứng cịn tốn diện tích lắp đặt tàu Vì vậy, thời gian tới, nghiên cứu nghiên cứu sinh tích hợp hệ thống vào thiết bị có tàu máy tính xếp tải, hải đồ điện tử để tiết kiệm không gian đặt thiết bị tạo thuận tiện cho sỹ quan hàng hải khai thác sử dụng hệ thống tàu hành trình biển

2.2 Các tàu hàng rời triển khai thực nghiệm hệ thống tàu neo đậu làm hàng hoạt động ven bờ điều kiện thời tiết cho phép Các kết thực nghiệm thu thập được, sau phân tích, đánh giá đáp ứng yêu cầu mà luận án đưa Tuy nhiên, để hệ thống có độ tin cậy cao trước triển khai áp dụng vào thực tiễn nghiên cứu sinh cần tiếp tục liên hệ thực nghiệm tàu hàng rời chạy tuyến xa bờ hoạt động điều kiện thời tiết khó khăn

DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI LUẬN ÁN

1 PGS TS Nguyễn Kim Phương (Chủ nhiệm đề tài), NCS Nguyễn Xuân Long thành viên khác Nghiên cứu thiết kế, chế tạo hệ thống giám

sát trạng thái hành trình tàu hàng rời có trọng tải từ 20.000 trở lên Đề tài Khoa học công nghệ cấp Bộ giao thông vận tải; mã số:

DT183037, năm 2018

2 ThS Nguyễn Xuân Long, PGS TS Nguyễn Kim Phương, PGS TS Nguyễn Công Vịnh, TS Nguyễn Trung Đức, ThS Từ Mạnh Chiến Xây

dựng hệ thống giám sát trạng thái hành trình tàu hàng rời có trọng tải từ 20.000 trở lên Tạp chí Giao thơng vận tải, tháng 3/2019

3 Nguyen Xuan Long, Assessing Intact Stability of Bulk Carriers through the

Rolling Period, The Journal of the AMFUF, 2019

4 ThS Nguyễn Xuân Long, PGS TS Nguyễn Kim Phương Một số yếu tố

ảnh hưởng đến tính ổn định tàu hàng rời Tạp chí Giao thơng vận tải,

tháng 12/2019

5 ThS Nguyễn Xuân Long, PGS TS Nguyễn Kim Phương, TS Nguyễn Trung Đức Xây dựng chương trình hiển thị thơng tin ổn định tàu hàng rời

theo thời gian thực Tạp chí KHCN Hàng hải số 61 – tháng 1/2020 ISSN

TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt

[1] Bộ môn Xếp dỡ Hàng hóa khoa Hàng hải, Giáo trình Ổn định tàu, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam, 2014

[2] Bùi Văn Hưng, Luận văn Thạc sỹ: Nghiên cứu ổn định tai nạn cho tàu

hàng khô phục vụ dẫn tàu an toàn, Trường ĐHHH Việt Nam, 2015

[3] Cục đăng kiểm Việt Nam, Quy phạm phân cấp đóng tàu biển vỏ thép, 2015

[4] Cù Huy Chính,“Nghiên cứu tính tốn ổn định cho giàn khoan tự nâng khi di chuyển khai thác”, Trường ĐHHH Việt Nam, 2014

[5] Đinh Xuân Mạnh, Giáo trình Xếp dỡ bảo quản hàng hóa, Trường Đại học Hàng hải Việt Nam, 2005

[6] Đỗ Đức Hiếu, Ứng dụng phần mềm IPCA để lập thông báo ổn định cho

tàu hàng bách hóa tổng hợp kết hợp chở gỗ boong 8700DWT,

Trường ĐHHH Việt Nam, 2014

[7] Nguyễn Văn Võ, Lý thuyết tàu, Nhà xuất Trường Đại học Hàng hải Việt Nam, 2015

[8] Nguyễn Hoàng Thái, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật “Nghiên cứu, đề xuất

giải pháp nâng cao an toàn vận chuyển số hàng rời có tính nhão, chảy cho đội tàu biển Việt Nam” , Trường ĐHHH Việt Nam, 2012

[9] Nguyễn Mạnh Hải : “Xây dựng chương trình kiểm tra ổn định sức bền

của tàu biển theo tiêu chuẩn IMO quy định”, Trường ĐHHH Việt

Nam, 2014

kiểm tra đánh giá ổn định sức bền cho tàu container Nasico Blue”, Trường ĐHHH Việt Nam, 2015

[12] Nguyễn Công Vịnh, Nguyễn Kim Phương, Từ Mạnh Chiến , “Mơ tiến trình xếp dỡ hàng tàu hàng rời phục vụ đào tạo huấn luyện hàng hải”, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Hàng hải, trường Đại học Hàng hải Việt Nam, Số 54-4/2018

[13] Linh-Trung, Nguyen & Tran, Duc-Tan & Huynh, Tue Xử lý tín hiệu số (Digital Signal Processing), 2012

[14] Nguyễn Ngọc Bình Phương, Thái Thanh Phong, “Các giải pháp lập trình C#”, NXB Giao thơng vận tải, 2006

[15] Nguyễn Quốc Trung, Xử lý tín hiệu số lọc số, Tập 1, NXB Khoa học Kỹ thuật, 1999

[16] Nguyễn Quốc Trung, Xử lý tín hiệu số lọc số, Tập 2, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2003

[17] PGS TS Vũ Văn Khiêm, Giáo trình Dao động tàu thủy, NXB Khoa học Kỹ thuật, 2006

[18] PGS.TS Phạm Xuân Kiều, Giáo trình Xác suất thống kê, NXB Giáo dục, 2004

[19] Phạm Cơng Ngơ, “Lập trình C# từ đến nâng cao”, NXB Giáo dục, 2007

Tiếng Anh

[20] A.B.Brian, Ship hydrostatics and stability, Butterworth-Heinemann Billdies Ltd, 2003

[21] Apostolos Papanikolaou; GOALDS- Goal based ship stability and safety

standard, 2013

[22] B.J.H van Larrhoven, Stability Anlysis of Parametric Roll

[23] Captain D.R.Derrett, Ship stability for Master and Mates,Butterworth-HeinemannBilldies Ltd, 2001

[24] Christian Holden, Modeling and Control of Parametric Roll, Thesis for the degree of philosophiae doctor, 2011

[25] Dr C.B.Barrass (2004), Ship Design and Performance for Masters and Mates, Butterworth-Heinemann

[26] Ellis Horwood Ltd Seakeeping,Ship Behaviour in Rough Weather, Lloyd, A.R.J.M., 1998

[27] Guidance for Master for handling of cargo which may liquefy, Nissho Odyssey ship management Pte Ltd, Japan, 2009

[28] International Convention for the Safety of life at sea (SOLAS 74), 2014 [29] IMO, International code on intact stability(IS CODE), pp 11-16, 2008 [30] IMO, Explanatory notes to the international code on intact stability,

2008

[31] IMO, International Maritime Solid Bulk Cargoes (IMSBC), 2018

[32] IMO, Resolution MSC.363(92), Performance standards for electronic

inclinometers, 2013

[33] Internatinal Group of P&I Clubs, Solid bulk cargo charterparty clause, Newsletter No 13/11, September 2011

[34] J.M Varela, J.M Rodrigues and C Guedes Soares; On-board Decision

Support System for Ship Flooding Emergency Response; Centre for

Marine Technology and Engineering (CENTEC), Universidade de Lisboa, Lisbon, PORTUGAL, 2014

[35] Kemp & Young, Dr.C.B.Barrass (2001), Ship Stability Notes &

Examples, Butterworth-Heinemann

[36] Michael C Munro and Abbas Mohajerani, Liquefaction Incidents of

[37] Mohamed Abdelkader Djebli, Benameur Hamoudi, Omar Imine, Lahouari Adjlout, The Application of Smartphone in Ship Stability

Experiment, 2015

[38] M/V CHANG CHANG NAN HAI, Loading Manual and Stability

Information

[39] M/V SERENE JUNIPER, Loading Manual and Stability Information [40] M/V LI DIAN 3, Loading Manual and Stability Information

[41] M/V LUCKY STAR, Loading Manual and Stability Information [42] M/V BMC BRAVO, Loading Manual and Stability Information

[43] Przemysław Krata, Wojciech Wawrzyński, Prediction of Ship Resonant

Rolling - Related Dangerous Zones with Regard to the Equivalent Metacentric Height Governing Natural Frequency of Roll, 2017

[44] Shadman Sakib, A novel device for dynamic loading and stability

measurement of inland vessels based on its rolling motion, 2015

[45] IMO, MSC.1/Circ.1228, Revised guidance to the master for avoiding

dangerous situations in adverse weather and sea conditions, 2007

[46] AGCS, Safety and Shipping Review, 2019

Trang web tham khảo

[47] https://www.researchgate.net/publication/283274995_The_application_ of_smartphone_in_ship_stability_experiment

[48] https://www.researchgate.net/publication/281452999_A_novel_device_ for_dynamic_loading_and_stability_measurement_of_inland_vessels_b ased_on_its_rolling_motion

[50]

https://www.researchgate.net/publication/263083239_On-board_Decision_Support_System_for_Ship_Flooding_Emergency_Res ponse

[51] https://www.researchgate.net/publication/279350430_Modeling_and_C ontrol_of_Parametric_Roll_Resonance

[52] https://www.ucmarine.com/Shipboard-Electronic-Inclinometer-pd6290755.html

[53] https://ninglu-fishfinder.en.made-in-china.com/product-group/CqvEnKjckrWF/Inclinometer-catalog-1.html [54] https://daniamant.com/products/danei-300/#

[55] https://www.marineinsight.com/types-of-ships/different-types-of-bulk-carriers

PHỤ LỤC

CÁC GIẤY TỜ LIÊN QUAN ĐẾN HOẠT ĐỘNG THỰC NGHIỆM VÀ THIẾT BỊ TRONG HỆ THỐNG

9 Các đường cong xác định G0M từ chu kỳ lắc ngang mớn nước trung

10 Các thông số ổn định tàu LUCKY STAR thời điểm thực nghiệm

11 Chiều cao vững ban đầu (G0M) tàu BMC BRAVO thời

điểm thực nghiệm