Nghiên cứu tác động của dòng chảy đến tàu thủy tại khu neo đậu vũng tàu TT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP HCM PHẠM NGUYÊN ĐĂNG KHOA NGHIÊN CỨU TÁC ĐỘNG CỦA DÒNG CHẢY ĐẾN TÀU THỦY TẠI KHU NEO ĐẬU VŨNG TÀU Ngành : Khoa học Hàng hải Mã số : 9840106 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT TP HCM - 2021 Cơng trình hồn thành Trường Đại học Giao thông vận tải TP HCM Người hướng dẫn khoa học 1: PGS TS Nguyễn Xuân Phương Người hướng dẫn khoa học 2: TS Vũ Văn Duy Phản biện độc lập 1: ……………………………………………………………… Phản biện độc lập 2: …………………………………………………………………… Phản biện 1: …………………………………………………………………………… Phản biện 2: …………………………………………………………………………… Phản biện 3: …………………………………………………………………………… Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án, họp ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… vào lúc…… giờ…… ngày…… tháng…… năm…… Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Trường Đại học Giao thơng vận tải TP Hồ Chí Minh MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài luận án Theo kết thống kê Cục Hàng hải Việt Nam, giai đoạn 2010 - 2017, nước trung bình năm có gần 30 vụ tai nạn hàng hải nghiêm trọng liên quan đến tàu biển Số vụ tai nạn hàng hải xảy nhiều khu vực Vũng Tàu, cụ thể theo bảng sau: Bảng Số vụ tai nạn hàng hải xảy cảng Việt Nam khu vực Vũng Tàu Năm 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 Số vụ tai nạn hàng hải 43 60 34 30 16 23 21 19 nước Số vụ tai nạn hàng hải 09 11 07 03 06 04 04 09 khu vực Vũng Tàu Một nguyên nhân gây tai nạn hàng hải người điều khiển tàu biển không làm chủ tác động yếu tố ngoại cảnh đến tàu Tại khu vực neo đậu Vũng Tàu có nhiều cảnh báo nguy trơi neo, va chạm tác động yếu tố ngoại cảnh Một số vụ tai nạn hàng hải đáng báo động khu vực xảy ra: - Ngày 07/7/2010 xảy vụ tai nạn hàng hải tàu dầu Weichi, cảng đăng ký Hồng Kông, trọng tải 45.854 DWT Bến phao neo tàu dầu trọng tải 50.000 DWT thuộc kho xăng dầu Cù Lao Tào Hậu vụ tai nạn làm cho chân vịt tàu Weichi bị biến dạng phao số Bến phao neo bị chìm; - Ngày 19/10/2012 xảy cố đứt dây buộc tàu dầu Nord Optimiser, cảng đăng ký Monrovia, trọng tải 47.371 DWT tàu làm hàng Bến phao neo thuộc Kho xăng dầu Cù Lao Tào Hậu làm đứt 15 dây buộc tàu tổng số 20 dây sử dụng, hư hỏng ống cứng chữ Z thuộc hệ thống tuyến ống nhập xăng dầu Bến phao neo; Từ số tai nạn hàng hải cho thấy, việc am hiểu tính tốn cụ thể tác động yếu tố ngoại cảnh tới tàu biển khu neo đậu với trường hợp khác nhau, giúp cho thuyền trưởng, hoa tiêu, doanh nghiệp quản lý khai thác bến phao neo, khu neo đậu có giải pháp neo đậu đảm bảo an toàn Với bề dầy lịch sử ngành hàng hải, chuyên ngành có nhiều cơng thức tính lực căng lỉn neo lực giữ neo, chủ yếu công thức thực nghiệm Trong thực tiễn, người điều khiển tàu mẫn cán tính tốn giá trị trước đưa tàu vào neo neo xong, dòng chảy thay đổi theo hướng bất lợi họ khơng kịp tính tốn để có giải pháp kịp thời Vì vậy, việc tập trung nghiên cứu tác động dòng chảy khu vực neo đậu lên tàu thủy đóng góp vào đảm bảo an tồn thực tiễn hàng hải khu neo đậu Với tàu cụ thể, đặc điểm khu vực neo đậu thiết kế, thông tin yếu tố ngoại cảnh biết, ta tính tốn liệu lớn, có sẵn tàu gồm giá trị lực căng lỉn neo giá trị lực giữ neo tương ứng để trước đến khu neo, trước neo hay thời điểm nào, người điều khiển tàu nhanh chóng tra giá trị tùy thuộc vào tình trạng thực khu neo mật độ tàu thuyền khác neo xung quanh, tình hình thời tiết khí tượng thủy văn để đưa định kịp thời phù hợp, hạn chế nguy an toàn hàng hải Xuất phát từ lý trên, tác giả chọn đề tài “Nghiên cứu tác động dòng chảy đến tàu thủy khu neo đậu Vũng Tàu”, theo hướng nghiên cứu ứng dụng phương pháp tính toán động lực học chất lưu (TT ĐLHCL/ CFD_Computational Fluid Dynamics) khoa học hàng hải, với mạnh sử dụng chương trình tính tốn mơ Fluent Ansys để tính tốn, phân tích, đánh giá tác động dòng chảy đến tàu thủy Mục tiêu luận án Nghiên cứu tác động dòng chảy đến tàu thủy khu neo đậu nhằm xác định lực căng lỉn neo tàu neo đậu Kết hợp với lực giữ neo tương ứng để người điều khiển tàu có sở khoa học để đưa định kịp thời phù hợp, hạn chế nguy trôi neo, an tồn hàng hải Các số liệu dịng chảy, chất liệu đáy, độ sâu tham khảo khu neo đậu Vũng Tàu Đối tượng phạm vi nghiên cứu luận án - Đối tượng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu: Tác động dòng chảy đến tàu thủy neo đậu - Phạm vi nghiên cứu: Thiết lập mơ hình tốn, tính tốn, mơ tác động dòng chảy lên tàu thủy neo đậu Từ xác định lực căng lỉn neo tàu Nghiên cứu thiết kế mơ hình thực nghiệm nhằm kiểm chứng số kết tính tốn + Phạm vi không gian: ● Tổng quát: khu neo đậu hàng hải; ● Cụ thể: khu neo đậu Vũng Tàu + Phạm vi thời gian: Các số liệu thống kê từ năm 2010; số liệu khảo sát từ năm 2012 cập nhật Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận án - Ý nghĩa khoa học: + Hệ thống hóa sở lý luận phương pháp tính tốn động lực học chất lưu nhằm đưa mơ hình nghiên cứu phù hợp với toán xác định lực căng lỉn neo Với kết nghiên cứu đạt góp phần hồn thiện phần sở lý luận liên quan đến vấn đề nghiên cứu đóng góp cho khoa học chuyên ngành hàng hải; + Đưa phương pháp luận xây dựng quy trình ứng dụng phương pháp tính tốn động lực học chất lưu với phần mềm chuyên dụng Fluent - Ansys Trên sở áp dụng cho đối tượng phạm vi nghiên cứu cụ thể luận án - Ý nghĩa thực tiễn: + Kết hợp sở khoa học lý thuyết đặc thù liên quan đến khoa học chuyên ngành với thực tiễn hàng hải Mặt khác, hỗ trợ thuyền trưởng, hoa tiêu chủ động việc neo đậu tránh tượng trôi neo, an tồn hàng hải; + Đóng góp vào khoa học chuyên ngành: Xây dựng phần hệ thống nghiên cứu thực nghiệm, góp phần hỗ trợ cơng tác đào tạo huấn luyện thuyền viên Phương pháp nghiên cứu luận án Phương pháp nghiên cứu nghiên cứu lý thuyết kết hợp nghiên cứu thực nghiệm để làm bật tính khoa học tính thực tiễn vấn đề cần giải quyết, cụ thể: - Nghiên cứu lý thuyết: + Nghiên cứu sở lý luận phương pháp tính tốn động lực học chất lưu; + Nghiên cứu sở toán học tảng tính tốn động lực học chất lưu để tính tốn mơ thơng số động lực học dịng chảy bao, qua tính tốn lực căng lỉn neo Áp dụng tính tốn mơ chi tiết cho mơ hình đồng dạng với tàu dầu Aulac Jupiter, với giá trị vận tốc dòng chảy khu neo đậu (Vi) mớn nước khác (Ti); + Tổng hợp nghiên cứu lý thuyết kỹ thuật neo đậu nhằm xác định lực giữ neo tương ứng - Nghiên cứu thực nghiệm: Nghiên cứu sinh triển khai nghiên cứu thực nghiệm với số nội dung cụ thể sau: + Đưa quy trình nghiên cứu thực nghiệm tác động dòng chảy đến tàu thủy neo đậu; + Thiết kế công nghệ chế tạo mơ hình nghiên cứu thực nghiệm đồng dạng theo tiêu chuẩn với tàu dầu Aulac Jupiter; + Thiết kế, chế tạo phận dẫn dòng chảy với tốc độ khác phục vụ nghiên cứu thực nghiệm; + Đo giá trị lực căng lỉn neo tương ứng với tổ hợp tốc độ dòng chảy Vi mớn nước tàu Ti Những đóng góp luận án Với mục tiêu đề ra, luận án có đóng góp cụ thể sau : 6.1 Xây dựng mơ hình nghiên cứu sở tốn học tảng phương pháp tính tốn động lực học chất lưu với phần mềm chuyên dụng Fluent - Ansys, để tính tốn mơ động lực học dịng chảy bao quanh tàu thủy cho toán 3D nhằm xác định lực dòng chảy khu neo đậu tác động lên vỏ tàu qua tính tốn lực căng lỉn neo Từ đó, thực tính tốn mơ cho đối tượng cụ thể với số liệu đầu vào đồng dạng với tàu Aulac Jupier 15 trường hợp, cụ thể: Vận tốc dòng chảy thay đổi V = {0,20; 0,25; 0,30; 0,35; 0,40} (knot) thay đổi mớn nước tương ứng với chế độ tải khác không tải, nửa tải đầy tải 6.2 Xây dựng quy trình tổng quát để thiết lập hàm số xác định lực căng lỉn neo, từ cho phép ta xác định lực căng lỉn neo tốc độ dòng chảy khoảng khảo sát Như vậy, kết hợp với kết tính tốn mơ tạo liệu neo đậu cho tàu cụ thể Giải tồn chuyên ngành sử dụng cơng thức thực nghiệm để tính tốn lực căng lỉn neo; 6.3 Xây dựng quy trình nghiên cứu thực nghiệm Thiết kế, chế tạo mơ hình tàu thiết bị phụ trợ phục vụ trình nghiên cứu thực nghiệm phần kết luận án lực căng lỉn neo cho 15 điểm làm việc; Với tàu cụ thể, khu neo biết, yếu tố khí tượng thủy văn giả định, ứng dụng nghiên cứu ta xây dựng liệu lớn có sẵn tàu giúp người điều khiển tham khảo nhanh liệu giá trị lực căng lỉn neo giá trị lực giữ neo để kịp thời đưa định phù hợp, đảm bảo an toàn tàu Kết cấu luận án Luận án gồm 100 trang A4 (không kể phụ lục) thứ tự phần sau: Mở đầu; Nội dung (được chia thành chương); Kết luận kiến nghị; Danh mục cơng trình khoa học cơng bố liên quan đến luận án (13 cơng trình); Tài liệu tham khảo (118 tài liệu) Phụ lục (02 phụ lục) CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VÀ CƠ SỞ LÝ THUYẾT THUY Nội dung chương gồm hai phần là: - Tổng quan vấn đề nghiên cứu bao gồm công bố th giới, nước có liên quan đến đề tài luận án tổng quan khu vực neo đậu Vũng ũng Tàu: T vị trí, tầm quan trọng chế độ khí tượng thủy văn đây; - Cơ sở lý thuyết liên quan như: số tính chất phương trình ình c chất lỏng; phương pháp tính toán động lực học chất lưu; lý thuyết neo đậu u tàu thủy th 1.1 Tình hình nghiên cứu giới liên quan đến luận án Các kết nghiên cứu điển hình lĩnh vực phải kể đến ự phát triển phần mềm thương mại phân tích phương án neo đậu, buộcc dây làm hàng, hãng TMC Marine, hãng Naval Progetti Trieste đưa phần mềm mơ nhằm m phân tích tìm phương ph án tối ưu neo đậu hay buộc dây làm hàng Phần mềm ũng đưa đ phân tích động lực học nhằm giải toán neo tàu kỹ thuật, t, đảm đ bảo an toàn hàng hải khu neo đậu Hình 1.1 Phân tích kỹ thuật neo tàu phần mềm m MOSES Các kết tính tốn mơ ảnh hưởng gió, dịng chảy, y, sóng đến đ tàu thủy neo đậu làm sở phân tích ảnh hưởng chúng đến n phương án neo c nhiều tác giả công bố năm gần Năm 2009, Force Technology - MAN Diesel thực dự án ứng dụng phương pháp tính tốn động lự ực học chất lưu nghiên cứu tốn động lực học dịng chảy bao quanh tàu thủy Cùng hướng hư nghiên cứu năm 2010 tác giả Karsten Hochkirch, FutureShip, Potsdam (Đứ ức) Benoit Mallol, Numeca, Brussels (Bỉ) cho công bố nhiều kết Trong giai đoạn từ 2012 cập nhật nay, giớii có 80 nghiên cứu bật có liên quan đến nội dung luận văn cơng bố, chủ yếu tập p trung tính tốn sức s cản vỏ tàu, mô số chuyển động tàu neo đậu, đánh giá ảnh ả hưởng số điều kiện tự nhiên đến tàu sóng, gió,… chưa có nghiên cứu c đưa giải pháp xác định lực căng lỉn neo sử dụng phương pháp tính tốn độ ộng lực học chất lưu nhằm kết hợp với điều kiện tự nhiên khu vực neo đậu để tạo đượcc b liệu lớn kỹ thuật neo đậu cho tàu cụ thể 1.2 Tình hình nghiên cứu nước liên quan đến luận án Vấn đề nghiên cứu tác động yếu tố ngoại cảnh ảnh hưởng gió, dịng chảy, sóng, đến tàu biển đề cập từ nhiều cơng trình nghiên cứu nhiều thập kỷ qua nhà khoa học Trường Đại học, Học viện, Viện nghiên cứu Trong năm gần đây, việc mở rộng hướng nghiên cứu ứng dụng phương pháp tính tốn động lực học chất lưu khoa học hàng hải, với mạnh sử dụng chương trình tính tốn mơ Fluent - Ansys để phân tích, đánh giá tác động yếu tố ngoại cảnh, đặc biệt dòng chảy đến điều động tàu, ổn định tàu, quỹ đạo chuyển động tàu thủy, bảo đảm an toàn hàng hải nhiều tác giả cơng bố, kể đến số kết nghiên cứu điển hình tác giả Trường Đại học Hàng hải Việt Nam Cụ thể như: Ứng dụng phương pháp tính tốn động lực học chất lưu khoa học hàng hải; Nghiên cứu tác động lực gia thêm tàu thay đổi hướng chuyển động; Nghiên cứu tác động lực gia thêm tới đặc tính chuyển động tính ổn định tàu thủy; Nghiên cứu tác động tổng hợp gió dòng chảy lên tàu thủy; Nghiên cứu tác động dịng chảy đến an tồn hàng hải tuyến luồng Hải Phịng Ngồi tác giả khác thuộc Trường Đại học Giao thơng vận tải TP Hồ Chí Minh, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Trường Đại học Bách khoa TP Hồ Chí Minh cơng bố số kết liên quan đến lĩnh vực hàng hải Tuy nhiên, chưa có cơng trình nghiên cứu chun sâu ảnh hưởng dòng chảy đến tàu thủy khu neo đậu, cụ thể Vũng Tàu khu vực cửa ngõ cho nhiều tuyến luồng giao thông thủy có mật độ neo đậu cao 1.3 Tổng quan khu neo đậu Vũng Tàu Theo Phê duyệt Quy hoạch chi tiết nhóm cảng biển Đơng Nam Bộ (Nhóm 5) giai đoạn đến năm 2020, định hướng đến năm 2030 Bộ Giao thông vận tải phê duyệt Quyết định số 3655/QĐ-BGTVT ngày 27/12/2017 gồm: TP Hồ Chí Minh, Đồng Nai, Bình Dương, Bà Rịa – Vũng Tàu cảng sơng Sồi Rạp thuộc tỉnh Long An Tiền Giang Cảng Vũng Tàu cảng tổng hợp quốc gia, cửa ngõ quốc tế (loại IA) gồm khu bến chức chính: khu bến Cái Mép - Thị Vải, Sao Mai - Bến Đình; khu bến Long Sơn; khu bến Vũng Tàu - sông Dinh Hình 1.2 Sơ đồ khu vực neo đậu Vũng Tàu Theo thống kê, hàng năm bình qn có khoảng 40.000 lượt tàu biển hành trình qua khu vực Vịnh Gành Rái Vũng Tàu để vào, rời bến cảng thuộc cảng biển nhóm Trong số lượng tàu có nhu cầu neo đậu khu vực vịnh Gành Rái bình quân hàng năm từ 5.000 đến 7.500 lượt tàu Chất đáy khu vực neo đậu: Dựa kích thước hạt mẫu thu thập đợt khảo sát phục vụ dự án nghiên cứu khả tiếp nhận tàu tuyến luồng tàu biển Vũng Tàu - Thị Vải Portcoast thực năm 2012, vịnh Gành Rái Vũng Tàu cửa sông, trầm tích đáy chủ yếu bùn cát Tại khu vực Vịnh Gành Rái, chế độ dòng chảy chịu ảnh hưởng q trình động lực Biển Đơng hệ thống sơng chảy vào Vịnh, dịng chảy Vịnh khơng đồng Chế độ dịng chảy dịng triều, tiếp đến dịng chảy tạo lưu lượng dịng cửa sơng Như vậy, qua nghiên cứu tổng quan khu vực neo đậu Vũng Tàu ta tổng hợp số đặc điểm tự nhiên khu vực này, điều kiện biên mà Nghiên cứu sinh sử dụng để tính tốn cụ thể nhằm minh chứng cho phương pháp luận luận án đề Bảng 1.1 Tổng hợp đặc điểm tự nhiên khu vực neo đậu Vũng Tàu Một số đặc điểm tự nhiên khu vực neo đậu Vũng Tàu Đặc điểm dòng chảy Tốc độ dòng chảy ≤ knots Đặc điểm chất đáy Chất đáy bùn cát Độ sâu trung bình khu neo đậu 14 mét 1.4 Cơ sở lý thuyết phương pháp tính tốn động lực học chất lưu neo đậu tàu thủy Trong nội dung này, NCS tổng hợp sở lý thuyết liên quan như: Lý thuyết phương pháp tính tốn động lực học chất lưu ứng dụng khoa học hàng hải; Cơ sở lý thuyết neo đậu tàu thủy 1.5 Giới hạn vấn đề nghiên cứu luận án ● Về không gian: Các số liệu độ sâu, tốc độ phương chiều dòng chảy tham khảo khu neo đậu Vũng Tàu; ● Về đối tượng nghiên cứu: - Tổng quát: Tác động dòng chảy đến tàu thủy neo đậu; - Cụ thể: Tác động dịng chảy đến mơ hình đồng dạng tàu dầu Aulac Jupiter (hệ số đồng dạng k = 100) Công ty Cổ phần Âu Lạc; ● Về nội dung nghiên cứu: - Thiết lập mơ hình tốn nghiên cứu tác động dòng chảy lên tàu thủy neo đậu từ xác định lực căng lỉn neo; - Xây dựng quy trình ứng dụng phương pháp tính tốn động lực học chất lưu để nghiên cứu tốn tác động dịng chảy lên tàu thủy tính tốn mơ cụ thể cho mơ hình đồng dạng tàu dầu Aulac Jupiter (hệ số đồng dạng k = 100); - Xây dựng quy trình nghiên cứu thực nghiệm tác động dòng chảy lên tàu thủy thiết kế, chế tạo trang thiết bị phục vụ nghiên cứu thực nghiệm cụ thể cho mơ hình đồng dạng tàu dầu Aulac Jupiter; - Xây dựng công thức xác định lực căng lỉn neo tàu neo đậu cho mơ hình đồng dạng tàu dầu Aulac Jupiter Các thông số sau: Bảng 1.2 Các thơng số mơ hình tàu Aulac Jupiter Stt Tên Giá trị tr Đơn vị Chiều dài tồn 137,76 cm Chiều dài tính tốn 129,5 cm Chiều rộng 20,8 cm Mớn nước đầy tải 8,1 cm Chiều dài lỉn neo sử dụng khu neo Vũng Tàu 27,5 x cm Chương tổng hợp tình hình nghiên cứu nước giớii liên quan đến đ đề tài, số liệu tổng quan khu neo đậu Vũng Tàu Tổng hợp sở lý luận lu cần thiết phục vụ nghiên cứu đề tài như: lý thuyết chất lỏng, phương pháp tính tốn động đ lực học chất lưu, lý thuyết neo đậu tàu thủy Từ đưa giới hạn vấn đề nghiên cứu c luận án CHƯƠNG 2: ỨNG DỤNG PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ĐỘ ỘNG LỰC HỌC CHẤT LƯU XÁC ĐỊNH LỰC CĂNG LỈN NEO TÀU THỦY TH 2.1 Mơ hình tổng quát toán Lỗ nống M thoáng Mặt Biên dạng vỏ tàu khảo sát - Tuyến hình tàu - Tải trọng - Vận tốc dòng (t) - Chiều sâu - Chất đáy Chất đáy Mớn nước Lỉn neo Độ sâu khu neo đậu đ Hình 2.1 Mơ hình tốn nghiên cứu ● Đầu vào toán bao gồm: - “Vỏ tàu” định nghĩa tường; - Phần giao giữaa hai vùng (hay hai pha) “khơng khí” “nước” “nư định nghĩa mặt thoáng; - Bài tốn chưa xét đến ảnh hưởng gió sóng, nghĩa làà dịng chảy ch bao quanh mơ hình tàu gồm pha khí có vận tốc khơng pha nước có vận tốcc vận v tốc dịng chảy khu vực neo đậu (Vi) ● Đầu ra: Xác định lực cản tác động lên vỏ tàu 2.2 Lựa chọn mơ hình tốn Mơ hình tốn kỹ thuật giải bảng 2.1: Bảng 2.1 Tổng hợp đặc tính lựa chọn Đặc tính Loại toán Lựa a chọn ch 3D Theo thời gian Không ổn định Vật liệu Hỗn hợp nhiều pha Mô hình dịng chảy đa pha VOF (Volume of Fluid) Trạng thái dịng chảy Dịng rối Mơ hình rối Transition SST Các đặc tính dịng chảy, cụ thể dịng hai pha theo bảng 2.2 Bảng 2.2 Các đặc tính dòng chảy pha Khối lượng riêng (kg/m3) Hệ số nhớt động lực học (N.s/m2) Nước biển 1025 1,21.10-3 Không khí 1,184 1,855.10-5 Pha 2.3 Quy trình ứng dụng phương pháp tính tốn động lực học chất lưu giải tốn đặt Bước Xây dựng mơ hình toán Bước Bước Đặt điều kiện biên (được đo đạc từ thực tế kết hợp với tiêu chuẩn đồng dạng sử dụng) Bước 6: Thay đổi V Bước Tính tốn mơ (xác định lực căng lỉn neo) Bước Bước 7: Thay đổi mớn nước T - Vẽ mơ hình (theo vẽ tuyến hình) - Chia lưới khơng gian tính tốn Phân tích kết Hình 2.2 Quy trình ứng dụng phương pháp tính toán động lực học chất lưu Các bước diễn giải cụ thể bảng sau: Bảng 2.3 Phân tích quy trình ứng dụng phương pháp tính tốn động lực học chất lưu Số bước Tên bước Nội dung Bước Xây dựng mơ Xuất phát từ tốn thực ta xây dựng mơ hình tốn hình tốn nghiên cứu cho gần với thực tế (xem hình 2.1) Tuy nhiên ta phải giả định số yếu tố độ võng lỉn neo, độ 12 3,5 84.700 174.600 308.500 4,0 95.400 187.400 332.100 Dựa vào số liệu tính tốn ta xây dựng biểu đồ thể mối quan hệ lực cản tác động lên vỏ tàu theo chế độ tải hay tốc độ dòng chảy khác nhau: N Giá trị lực cản theo tốc độ dòng chảy Giá trị lực cản 0.4 0,4 0.3 0,3 0.2 0,2 0.1 0,1 0,20 0.20 0,25 0.25 0,30 0.30 Không tải Nửa tải 0,35 0.35 0,40 0.40 Đầy tải knot Tốc độ dòng chảy Hình 2.6 Giá trị lực cản theo tốc độ dịng chảy Tổng hợp giá trị lực cản theo chế độ tải tốc độ dòng chảy khác đồ thị ta được: N Giá trị lực cản theo chế độ tải Giá trị lực cản 0.4 0,4 0.3 0,3 0,2 0.2 0.1 0,1 Không tải 0.20,20 knot knot Nửa tải 0,25 0.25 knot knot 0.30,30 knot knot Đầy tải 0,35 0.35 knot knot cm 0,40 0.4 knot knot Chế độ tải Hình 2.7 Giá trị lực cản theo chế độ tải Sau xác định giá trị lực cản ta chuyển giá trị lực căng lỉn neo theo chiều dài góc nghiêng lỉn neo 13 Lỗ nống Lỉn neo giả định Q.sin Q Lỉn neo thực tế Vị trí neo Hình 2.8 Phân tích trọng lực lỉn neo Ta có: R  R x cos  Q sin (2.1) Trong : R : lực căng lỉn neo Rx : lực cản lên vỏ tàu : Góc nghiêng lỉn neo mặt phẳng đáy Do thân lỉn neo có trọng lượng Q sai số giải tốn phương pháp tính tốn động lực học chất lưu, ta chấp nhận giả thiết bỏ qua độ võng lỉn neo, hay coi lỉn neo thẳng q trình tính tốn: Hình 2.9 Phân tích lực tác động lên lỉn neo Ta tính giá trị lực căng lỉn neo theo góc nghiêng  lực dòng chảy tác động lên vỏ tàu theo phương dọc trục Rx, góc nghiêng  phụ thuộc vào chiều dài lỉn neo độ sâu đáy R = Rx.cos (2.2) Chương áp dụng quy trình tổng quát ứng dụng phương pháp tính tốn động lực học chất lưu tính tốn mơ lực căng lỉn neo cho đối tượng cụ thể tàu dầu Aulac Jupiter với 15 trường hợp đầu vào Các kết tính tốn phân tích, đánh giá phù hợp với lý thuyết thực tiễn, việc so sánh định lượng triển khai chương nghiên cứu thực nghiệm 14 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM XÁC ĐỊNH NH LỰC L CĂNG LỈN NEO TÀU THỦY Nghiên cứu sinh đề xuất hệ thống phục vụ nghiên cứu thực nghiệệm xác định lực căng lỉn neo sau: Bơm m hướng hư trục tạo Thiết bị đo tốc độ dòng chảy dịng chảy ch tuần hồn Thiết bị đo lực Vách nắn dịng Lỉn neo Hình 3.1 Sơ đồ ngun lý toán nghiên cứu thựcc nghiệm nghi ● Một số mơ đun hệ thống thực nghiệm: - Bộ phận tạo dòng chảy: Dùng bơm cánh dẫn hướng trục để tạo o dòng chảy ch hệ thống tuần hồn hình vẽ Lưu lượng bơm tiết diện kênh dẫn d cho ta vận tốc dòng chảy điều chỉnh được; - Lỉn neo thiết bị đo lực căng: Lỉn neo tạo thỏa mãn tiêu chuẩn chu đồng dạng với lỉn neo tốn thực, chọn loại dây khơng giãn; - Vỏ tàu: Được thiết kế đồng dạng với tàu dầu Aulac Jupiter củaa Công ty Cổ phần Âu Lạc, tỷ lệ đồng dạng hình học k = 100, với mớn nướcc khác tương ứng với chế độ tải đầy tải, nửa tải không tải Q trình tính tốn dựa sở sau: Lỗ nống Tàu Aulac Jupiter 10(cm) Mớn nước: 2,1; 5,1; 8,1 (cm) Lỉn n neo: L = 110 (cm) ( 14 (cm) Hình 3.2 Sơ đồ bố trí lỉn neo tàu Aulac Jupiter tạii khu neo đậu đ Vũng Tàu Trong chiều sâu thực khu vực Vũng Tàu 14 (m); chiều u dài lỉn neo sử dụng thực tàu Aulac Jupiter khu vực là: x 27,5 = 110 (m); chiềều cao thực từ lỗ nống đến đáy tàu 10 (m) Ta có trường hợp góc nghiêng lỉn neo khác nhau: (14-T)+10 (cm) L=110 (cm) Hình 3.3 Mơ hình tính tốn lỉn neo tàu Aulac Jupiter Từ ta xác định được: sin  14  T   10 /110 , cos xác định tương ứng với mớn nước T sau: 15 - Khơng tải, mớn nước 2,1 (cm), ta có:  cos  (1  sin 2 )1/    21, / 110  1/   cos  0, 98 - Nửa tải, mớn nước 5,1 (cm), ta có:  cos  (1  sin 2 )1/   18, / 110  1/   cos  0, 985 - Đầy tải, mớn nước 8,1 (cm), ta có:  cos  (1  sin 2 )1/   15, / 110  1/   cos  0, 989 Với việc tính tốn phương pháp tính tốn động lực học chất lưu ta xác định lực cản vỏ tàu Rx, điều dẫn tới ta phải qua bước tính tốn giải tích để xác định lực căng lỉn neo R theo công thức [2.2]: R = Rx.cos Bằng nghiên cứu thực nghiệm ta đo trực tiếp giá trị lực căng lỉn neo thiết bị đo, từ ta tổng hợp bảng kết tính tốn nghiên cứu thực nghiệm sau: Bảng 3.1.Tổng hợp kết lực căng lỉn neo phương pháp tính toán động lực học chất lưu thực nghiệm Lực căng lỉn neo: R (N) = Rx Cos với Rx bảng 2.5 (trên mơ hình tàu Aulac Jupiter) Stt V (knot) Không tải (cos = 0,980) Nửa tải (cos = 0,985) Đầy tải (cos = 0,989) TT ĐLHCL Thực nghiệm TT ĐLHCL Thực nghiệm TT ĐLHCL Thực nghiệm 0,20 0,05027 0,04512 0,10214 0,09158 0,17832 0,17046 0,25 0,06135 0,05342 0,12391 0,11265 0,21689 0,20574 0,30 0,07223 0,06548 0,14470 0,13258 0,25487 0,24422 0,35 0,08301 0,07321 0,17198 0,16145 0,30511 0,29269 0,40 0,09349 0,08678 0,18459 0,17478 0,32845 0,31544 V Stt (knots) Lực căng lỉn neo R (N) (trên tàu thực, với hệ số đồng dạng k = 100) 2,0 0,05027.106 0,04512.106 0,10214.106 0,09158.106 0,17832.106 0,17046.106 2,5 0,06135.106 0,05342.106 0,12391.106 0,11265.106 0,21689.106 0,20574.106 3,0 0,07223.106 0,06548.106 0,14470.106 0,13258.106 0,25487.106 0,24422.106 3,5 0,08301.106 0,07321.106 0,17198.106 0,16145.106 0,30511.106 0,29269.106 4,0 0,09349.106 0,08678.106 0,18459.106 0,17478.106 0,32845.106 0,31544.106 Để thuận tiện cho việc đánh giá so sánh hai phương án ta thể kết tính tốn biểu đồ sau: ● Trường hợp không tải: 16 Lực căng lỉn neo N 0,10 0.1 Kết tính tốn TT ĐLHCL 0,08 0.08 0,06 0.06 0.04 0,04 Kết nghiên cứu thực nghiệm 0,20 0,35 0.40 0,40 0.20 0,25 0.25 0,30 0.30 0.35 knot 0.02 0,02 Vận tốc dịng chảy Hình 3.4.Lực căng lỉn neo mơ hình tàu Aulac Jupiter khơng tải Với kết hình 3.4 cho ta sai lệch trung bình tính tốn phương pháp TT ĐLHCL nghiên cứu thực nghiệm 11,22%, sai lệch lớn tốc độ dòng chảy 0,25 knot 14,84% ● Trường hợp nửa tải Lực căng lỉn neo N 0.2 0,20 Kết tính tốn TT ĐLHCL 0,15 0.15 0,10 0.1 0.05 0,05 0,20 0,35 0.40 0,40 0.20 0,25 0.25 0,30 0.30 0.35 Kết nghiên cứu thực nghiệm knot Lực căng lỉn neo Vận tốc dịng chảy Hình 3.5.Lực căng lỉn neo mơ hình tàu Aulac Jupiter nửa tải Với kết hình 3.5 cho ta sai lệch trung bình tính tốn phương pháp TT ĐLHCL nghiên cứu thực nghiệm 8,06%, sai lệch lớn tốc độ dòng chảy 0,20 knot 11,53% ● Trường hợp đầy tải N 0,40 0.4 Kết tính 0,30 0.3 tốn TT ĐLHCL 0.2 0,20 Kết nghiên cứu thực nghiệm 0.1 0,10 0.20 0.25 0,30 0.30 0.35 0,20 0,25 0,35 0.40 0,40 knot Vận tốc dịng chảy Hình 3.6.Lực căng lỉn neo mơ hình tàu Aulac Jupiter đầy tải 17 Với kết hình 3.6 cho ta sai lệch trung bình tính tốn phương pháp tính tốn động lực học chất lưu nghiên cứu thực nghiệm 4,48%, sai lệch lớn tốc độ dòng chảy 0,25 knot 5,42% Cùng yêu cầu toán kết tính tốn phương pháp tính tốn động lực học chất lưu nghiên cứu thực nghiệm có độ chênh lệch trung bình cho 15 trường hợp 6,55% Nếu so sánh cách tương kết sai lệch lớn mà tác giả Brendan Smoker thuộc Trường Đại học Victoria (University of Victoria), Vương quốc Anh, cơng bố cơng trình khoa học quốc tế 6,04% năm 2012 ta đánh giá kết nhận theo hai phương pháp mà NCS thực đảm bảo độ tin cậy Chương đưa phương án nghiên cứu thực nghiệm, triển khai chế tạo, lắp ráp vận hành hệ thống từ xác định lực căng lỉn neo theo phương án đề Các kết thể đồ thị so sánh với phương pháp tính tốn động lực học chất lưu nhằm mức độ sai số hai phương pháp CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG CÔNG THỨC XÁC ĐỊNH LỰC CĂNG LỈN NEO 4.1 Xây dựng hàm số xác định lực căng lỉn neo ● Trường hợp khơng tải ta có kết Để xây dựng hàm số xác định lực căng lỉn neo theo vận tốc dòng chảy, NCS sử dụng phương pháp nội suy Lagrange cho trường hợp khác nhau: Bảng 4.1 Số liệu lực căng lỉn neo không tải Stt Vận tốc dòng chảy (knot) 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 Rln(N) 0,05027 0,06135 0,07223 0,08301 0,09349 Ta thiết lập hàm số qua điểm trên, từ cho phép ta xác định lực căng lỉn neo tốc độ dòng chảy khác khoảng khảo sát Theo phương pháp nội suy Lagrange ta có: (4.1) Rln(V)= Rlni.Li hàm Li xác định sau:  (V  V j ) jo ji L0    (V i  V j ) (V  , )(V  )(V  3, )(V  )  (  , )(  3)(  3, )(  ) j o j i (V  , )(V  )(V  3, )(V  ) 1, L1   (V  V j )  (Vi  V j ) jo ji  (V  )(V  3)(V  3, )(V  )  ( ,  )( ,  3)( ,  3, )( ,  ) jo ji (V  , )(V  )(V  3, )(V  ) 0,375 18  L2  (V  V j ) jo ji   (V i  V j ) (V  )(V  , )(V  3, )(V  )  (3  )(3  , )(3  3, )(3  ) jo ji (V  , )(V  3)(V  3, )(V  ) 0, 25  L3  (V  V j ) jo ji   (V i  V j ) (V  )(V  , ) (V  3)(V  )  (3,  )(3,  , ) (3,  3)(3,  ) jo ji (V  , )(V  3)(V  3, )( V  ) 0, 75  L4  (V  V j ) jo ji   (V i  V j ) (V  )(V  , )(V  3)(V  3, )  (4  )(  , )(  3)(  3, ) jo ji (V  , )(V  )(V  3, )(V  ) 1, Bảng 4.2 Các hệ số xác định hàm số biểu diễn mối quan hệ lực căng lỉn neo vận tốc dịng chảy trường hợp khơng tải Rln(V)= Rlni.Li Rlni Li 0,05027 L0 0,06135 L1 0,07223 L2 0,08301 L3 0,09349 L4 ● Trường hợp nửa tải ta có kết Ta có hàm Li tương tự trường hợp không tải mà khác giá trị Rlni dẫn tới hàm số xác định lực căng lỉn neo là: Bảng 4.3 Các hệ số xác định hàm số biểu diễn mối quan hệ lực căng lỉn neo vận tốc dòng chảy trường hợp nửa tải Rln(V)= Rlni.Li Rlni Li 0,10214 L0 0,12391 L1 0,14470 L2 0,17198 L3 0,18459 L4 ● Trường hợp đầy tải ta có kết 19 Ta có hàm Li tương tự trường hợp không tải mà khác giá trị Rlni dẫn tới hàm số xác định lực căng lỉn neo là: Bảng 4.4 Các hệ số xác định hàm số biểu diễn mối quan hệ lực căng lỉn neo vận tốc dòng chảy trường hợp đầy tải Rln(V)= Rlni.Li Rlni Li 0,17832 L0 0,21689 L1 0,25487 L2 0,30511 L3 0,32845 L4 Như vậy, hàm số xác định lực căng lỉn neo theo vận tốc dòng chảy cho chế độ tải trọng khác cho phép ta tính tốn nhanh lực căng lỉn neo điều kiện neo đậu bất kỳ, sở quan trọng để thuyền trưởng đưa phương án neo đậu an toàn Ở đây, ta tổng qt hóa tốn để tính tốn cho tàu thủy bất kỳ, khu vực neo đậu để tạo liệu tham khảo neo đậu cho tàu nhằm nâng cao an tồn hàng hải 4.2 Phân tích đánh giá lực căng lỉn neo lực giữ neo cho tàu Aulac Jupiter khu vực neo đậu Vũng Tàu + Thông số neo lỉn neo tàu Aulac Jupiter trình bày bảng sau: Bảng 4.5 Các thơng số neo tàu Aulac Jupiter Stt Tên gọi Đặc điểm Nhà sản xuất Chang Xin cast steel Co., Ltd Ký hiệu 070320-070322 Trọng lượng neo 4580; 4594; 4602 kg Vật liệu ZG200-400 Chiều dài chuôi 2518; 2525; 2522 mm Chiều rộng chuôi 258; 260; 258 mm Bề dầy chuôi 324; 320; 322 mm Chiều dài tay đòn 1391; 1395; 1398 mm Tải trọng cho phép 630; 630; 631 kN Bảng 4.6 Các thơng số lỉn neo tàu Aulac Jupiter Stt Tên gọi Nhà sản xuất Loại lỉn Vật liệu Đường kính Chiều dài sợi Tải định mức Tải kéo đứt lỉn Đặc điểm Jiangsu Asian Star Anchor Chain Co., Ltd AM3 M30Mn2 52 mm 27,5 m 1480 kN 2110 kN + Xác định lực giữ neo: Để xác định lực giữ neo ta sử dụng công thức thực nghiệm: 20 P  W a  a  W c  c L1 Với tàu Aulac Jupiter khu neo đậu Vũng Tàu có chất đáy bùn cát, nên ta có: a = c = từ suy W a  G 0, 867  4590.0, 867  3979, 53  kG  Do giả thiết lỉn neo trạng thái thẳng hay L1= 0, ta có lực giữ neo xác định : P  3979, 53.8  31836, 24  kG  Quy đổi lực căng lỉn neo sang kG với giả thiết gia tốc trọng trường 10 (m/s2), áp dụng cho tàu thực ta được: Bảng 4.7 Kết lực căng lỉn neo tàu thực (tính theo kG) Stt V (knots) 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 P(kG) Lực giữ neo Không tải Thực TT ĐLHCL nghiệm 5.027 6.135 7.223 8.301 9.349 4.512 5.342 6.548 7.321 8.678 Lực căng lỉn neo R (kG) Nửa tải Thực TT ĐLHCL nghiệm 10.214 12.391 14.470 17.198 18.459 9.158 11.265 13.258 16.145 17.478 Đầy tải TT ĐLHCL Thực nghiệm 17.832 21.689 25.487 30.511 32.845 17.046 20.574 24.422 29.269 31.544 31.836,24 Để thuận lợi cho việc đánh giá mức độ nguy hiểm lực căng lỉn neo so với lực giữ neo, ta quy đổi lực căng lỉn neo theo % lực giữ neo: Bảng 4.8 Kết lực căng lỉn neo tàu thực (tính theo % lực giữ neo) Stt V (knots) Lực căng lỉn neo R (tính theo % lực giữ neo) Không tải Nửa tải Đầy tải Thực TT Thực TT ĐLHCL TT ĐLHCL Thực nghiệm nghiệm ĐLHCL nghiệm 2,0 15,79 14,17 32,08 28,77 56,01 53,54 2,5 19,27 16,78 38,92 35,38 68,13 64,62 3,0 22,69 20,57 45,45 41,64 80,06 76,71 3,5 26,07 23,00 54,02 50,71 95,84 91,94 4,0 29,37 27,26 57,98 54,90 99,08 103,17 P(kG) 31.836,24 ~ 100% Lực giữ neo Ta có nhận xét sau: - Trường hợp đầy tải nửa tải tồn giá trị lực căng lỉn neo R lớn 50% lực giữ neo P; - Trong trường hợp đầy tải, tốc độ dòng chảy khu vực neo đậu 3,0; 3,5 knots ta thấy giá trị lực căng lỉn neo R gần với giá trị lực giữ neo P (R lớn 70% P) Điều dẫn đến, kết hợp với yếu tố ảnh hưởng gió, sóng dẫn đến nguy trôi neo Trường hợp ta nên neo có lỉn dài nhằm tăng giá trị lực giữ neo; - Trong trường hợp đầy tải, tốc độ dòng chảy khu vực neo đậu 4,0 knots ta thấy giá trị lực căng lỉn neo R vượt giá trị lực giữ neo P (R lớn 100% P) làm tàu bị trôi neo Nghĩa trường hợp ta phải xông thêm lỉn nhằm tăng giá trị lực giữ neo; 21 Ta tổng hợp kết tính tốn kèm theo giải pháp tương ứng nhằm giảm thiểu nguy trơi neo dẫn đến an tồn hàng hải khu vực neo đậu Mức độ xông thêm lỉn neo mang tính tượng trưng Bảng 4.9.Lực căng lỉn neo trường hợp không tải Stt V(knots) Lực căng lỉn neo R (%P), xét ảnh hưởng dòng chảy TT ĐLHCL Thực nghiệm Giải pháp khắc phục tương ứng 2,0 15,79 14,17 An toàn 2,5 19,27 16,78 An toàn 3,0 22,69 20,57 An toàn 3,5 26,07 23,00 An toàn 4,0 29,37 27,26 An toàn Lực giữ neo P(kG) 31.836,24 ~ 100% Bảng 4.10.Lực căng lỉn neo trường hợp nửa tải Stt V(knots) Lực căng lỉn neo R (%P), xét ảnh hưởng dòng chảy TT ĐLHCL Thực nghiệm Giải pháp khắc phục tương ứng 2,0 32,08 28,77 An toàn 2,5 38,92 35,38 An toàn 3,0 45,45 41,64 An toàn 3,5 54,02 50,71 An toàn 4,0 57,98 54,90 An toàn Lực giữ neo P(kG) 31.836,24 ~ 100% Bảng 4.11.Lực căng lỉn neo trường hợp đầy tải Stt V(knots) Lực căng lỉn neo R (%P), xét ảnh hưởng dòng chảy TT ĐLHCL Thực nghiệm Giải pháp khắc phục tương ứng 2,0 56,01 53,54 An toàn 2,5 68,13 64,62 An toàn 3,0 80,06 76,71 Tăng 0,5 đường lỉn 3,5 95,84 91,94 Tăng đường lỉn 4,0 103,17 99,08 Tăng 1,5 đường lỉn Lực giữ neo P(kG) 31.836,24 ~100% Mớn nước (mét) 22 4.3 Hướng ứng dụng nghiên cứu vào lao động sản xuất Đối với tàu cụ thể, khu neo xác định yếu tố khí tượng thủy văn, ta có thơng số: - Hồ sơ tuyến hình; - Hồ sơ neo (loại neo, trọng lượng neo); - Độ sâu khu neo; - Khoảng cách từ lỗ nống đến đáy tàu; - Chất đáy khu neo; Giả định thông số (dãy giá trị): - Các mớn nước khác nhau; - Các chiều dài lỉn neo; - Các tốc độ dòng chảy khu neo; Ứng dụng kết luận văn, sử dụng phương pháp tính tốn động lực học chất lưu ta tính tốn liệu lớn, có sẵn tàu gồm giá trị lực căng lỉn neo lực giữ neo, dạng bảng tra hay dạng phần mềm Trước đến khu neo, trước neo hay thời điểm nào, người vận hành tàu nhanh chóng tra giá trị tùy thuộc vào tình trạng thực khu neo mật độ tàu thuyền khác neo xung quanh, tình hình thời tiết khí tượng thủy văn để đưa định kịp thời phù hợp, hạn chế nguy an toàn hàng hải 1, Dạng bảng tra tàu Aulac Jupiter + Khu neo đậu Vũng tàu cho ‘lực căng lỉn neo’: a, Bảng số 1: đường lỉn neo; Các chế độ dòng chảy (m/s) đường lỉn neo 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 … … 4,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 … … 8,1 b, Bảng số 2: đường lỉn neo; Mớn nước (mét) đường lỉn neo Các chế độ dòng chảy (m/s) 2,0 2,1 2,2 2,3 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 … 8,0 8,1 2,4 … … 4,0 Giá trị lực căng lỉn neo R c, Bảng số 3: đường lỉn neo; đường lỉn neo Các chế độ dòng chảy (m/s) 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 … … 4,0 23 Mớn nước (mét) 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 … 8,1 Ta lập bảng tra hết chiều dài lỉn neo 2, Dạng phần mềm tàu Aulac Jupiter Khu neo đậu Vũng tàu cho ‘lực căng lỉn neo’ ‘lực giữ neo’, có giao diện (có thể điều chỉnh theo nhu cầu sử dụng) sau: TÀU AULAC JUPITER KHAI BÁO THAM SỐ Khu neo: Vũng Tàu Mớn nước: T = ? (m) Độ sâu: ? (m) Vận tốc dòng chảy: Vd = ? knots Chất đáy: ? Vận tốc gió: Vg = CHỌN CHIỀU DÀI LỈN NEO (1 đường lỉn neo = 27,5 m) đường đường đường đường đường đường đường KẾT QUẢ TÍNH TỐN KẾT QUẢ LỰC CĂNG LỈN NEO: …………………… (kG) KẾT QUẢ LỰC GIỮ NEO: …………………… (kG) LỰC CĂNG LỈN NEO = ? % LỰC GIỮ NEO CẢNH BÁO Hình 4.1.Giao diện sử dụng liệu neo đậu Qua giao diện ta thấy phần khai báo bao gồm: - Chọn khu vực neo đậu: phần mềm đưa gợi ý độ sâu chất đáy; mục người dùng thay đổi theo thực tế; - Mớn nước: (m); - Vận tốc dịng chảy Vd: (knots); - Vận tốc gió Vg: mặc định 0, NCS nâng cấp phiên tiếp theo; - Chọn số lượng đường lỉn neo sử dụng Phần thể kết bao gồm: - Lực giữ neo: (kG); - Lực căng lỉn neo: (kG); - So sánh theo phần trăm lực giữ neo lực căng lỉn neo; - Cảnh báo: dựa vào so sánh lực giữ neo lực căng lỉn neo, phần mềm đưa câu văn cảnh báo ngắn gọn thể bảng 4.9; 4.10; 4.11) Nội dung chương đưa sở toán học nội suy hàm số nhằm thiết lập hàm số xác định lực căng lỉn neo ứng dụng tính tốn cụ thể cho tàu Aulac Jupiter với chế độ tải khác là: không tải, nửa tải đầy tải Như ta tính tốn lực căng lỉn neo tốc độ dòng chảy khác khoảng khảo sát 24 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN: Bằng phương pháp nghiên cứu thực đề tài luận án “Nghiên cứu tác động dòng chảy đến tàu thủy khu neo đậu Vũng Tàu”, luận án đạt mục đích nghiên cứu đặt ra, với kết cụ thể sau: 1.1 Hệ thống hóa sở lý luận liên quan đến tốn động lực học dịng chảy bao quanh tàu thủy, kỹ thuật neo đậu phương pháp xác định lực căng lỉn neo với mục tiêu đánh giá tác động dòng chảy đến lực căng lỉn neo tàu neo đậu; 1.2 Xây dựng mơ hình nghiên cứu sở toán học tảng phương pháp tính tốn động lực học chất lưu với phần mềm chun dụng Fluent - Ansys, để tính tốn mơ động lực học dòng chảy bao quanh tàu thủy cho tốn 3D nhằm xác định lực dịng chảy khu neo đậu tác động lên vỏ tàu qua tính tốn lực căng lỉn neo Từ đó, thực tính tốn mơ cho đối tượng cụ thể với số liệu đầu vào đồng dạng với tàu Aulac Jupier 15 trường hợp, cụ thể: Vận tốc dòng chảy thay đổi V = 0,20; 0,25; 0,30; 0,35; 0,40 (knot) thay đổi mớn nước tương ứng với chế độ tải khác không tải, nửa tải đầy tải Kết tính tốn mơ chi tiết phân tích cho trường hợp vấn đề nghiên cứu; 1.3 Xây dựng quy trình tổng quát để thiết lập hàm số xác định lực căng lỉn neo tàu thủy khu vực neo đậu Qua ứng dụng thiết lập cụ thể cho tàu dầu Aulac Jupier Công ty Cổ phần Âu Lạc khu vực neo đậu Vũng Tàu Như vậy, kết hợp với kết tính tốn mơ tạo liệu neo đậu cho tàu cụ thể; 1.4 Xây dựng quy trình nghiên cứu thực nghiệm Thiết kế, chế tạo mơ hình tàu chi tiết, thiết bị phụ trợ phục vụ trình nghiên cứu thực nghiệm phần kết luận án lực căng lỉn neo cho 15 điểm làm việc; 1.5 Đã tổng hợp, phân tích, so sánh đánh giá kết nghiên cứu thực nghiệm với kết tính tốn mơ phương pháp tính tốn động lực học chất lưu với phần mềm chuyên dụng Fluent - Ansys, khẳng định kết nhận thực theo hai phương pháp đảm bảo độ tin cậy Ứng dụng kết nghiên cứu, sử dụng phương pháp tính tốn động lực học chất lưu ta tính tốn liệu lớn, có sẵn tàu gồm giá trị lực căng lỉn neo lực giữ neo trạng thái mớn nước chế độ dịng chảy khác nhau, dạng bảng tra hay dạng phần mềm Trước đến khu neo, trước neo hay thời điểm khác, người điều khiển tàu nhanh chóng tra giá trị lực căng lỉn neo lực giữ neo tùy thuộc vào tình trạng thực khu neo mật độ tàu thuyền khác neo xung quanh, tình hình thời tiết khí tượng thủy văn để đưa định kịp thời phù hợp, hạn chế nguy an toàn hàng hải KIẾN NGHỊ: Kiến nghị luận án vấn đề cần quan tâm hướng nghiên cứu tiếp theo, cụ thể: 2.1 Trong luận án đánh giá tác động dòng chảy đến tàu thủy khu neo đậu mở rộng đánh giá ảnh hưởng đồng thời dòng chảy, gió sóng; 2.2 Đề xuất giải pháp hạn chế sai số giả thiết lỉn neo thẳng thực tế lỉn neo có độ võng định tương ứng với trường hợp neo đậu khác DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI LUẬN ÁN [1] Phạm Kỳ Quang, Vũ Văn Duy, Nguyễn Thành Nhật Lai, Phạm Ngun Đăng Khoa Tính tốn mơ tác động lực gia thêm đến đặc tính ổn định tàu thủy Tạp chí Khoa học cơng nghệ hàng hải, ISSN: 1859-316X , № 49, 01/2017, tr 60-64 [2] Phạm Kỳ Quang, Vũ Văn Duy, Nguyễn Xuân Phương, Nguyễn Thành Nhật Lai, Nguyễn Văn Cang, Phạm Nguyên Đăng Khoa Nghiên cứu tác động tổng hợp gió dịng chảy đến tàu thủy cảng xăng dầu Cù Lao Tào-Vũng Tàu Tạp chí Khoa học cơng nghệ hàng hải, ISSN: 1859-316X , № 50, 04/2017, tr 52-56 [3] Vũ Văn Duy, Phạm Kỳ Quang, Nguyễn Xuân Phương, Nguyễn Thành Nhật Lai, Phạm Ngun Đăng Khoa Xây dựng mơ hình tính tốn mơ lực căng dây neo tàu thủy Tạp chí Khoa học Cơng nghệ Giao thơng vận tải thành phố Hồ Chí Minh, ISSN: 1859-4263, Số 27+28, 05/2018, tr.104-107 [4] Ass Prof Dr Captain Pham Ky Quang, Dr Vu Van Duy, MsC Dang Dinh Chien, Ass Prof Dr Captain Nguyen Xuan Phuong, PhD Student Nguyen Thanh Nhat Lai, PhD Student Nguyen Van Cang, PhD Student Pham Nguyen Dang Khoa Caculation and simulation of the tidal current effects on ships in Vung Tau anchorage- Viet Nam for improving maritime safety The 16th Asia Maritime & Fisheries Universities Forum (AMFUF), Nov - 11, 2017, Vietnam, pp – 9, ISSN: 2508-5247 [5] Ass Prof Dr Captain Pham Ky Quang, Dr Vu Van Duy, PhD Student Co Tan Anh Vu, PhD Student Bui Van Cuong, MsC Vu Dang Thai, PhD Student Nguyen Van Cang, PhD Student Pham Nguyen Dang Khoa Study on building a system evaluating fundamental reasons leading to sea-going ship accidents to enhance maritime training and education in Viet Nam The 16th Asia Maritime & Fisheries Universities Forum (AMFUF), Nov - 11, 2017, Vietnam, pp 191 – 200, ISSN: 2508-5247 [6] PGS TS Nguyễn Xuân Phương (Chủ nhiệm đề tài), PGS TS Phạm Kỳ Quang, TS Vũ Văn Duy, NCS Phạm Nguyên Đăng Khoa, NCS Nguyễn Thành Nhật Lai, NCS Nguyễn Văn Cang, ThS Nguyễn Mạnh Nên, KS Phạm Văn Duyền, TS Nguyễn Thị Liên, ThS Phạm Ngọc Ánh Xây dựng chương trình tính tốn mơ thử nghiệm tác động dòng chảy đến tàu biển khu neo đậu Vũng tàu nhằm nâng cao an tồn hàng hải Đề tài Khoa học - Cơng nghệ cấp Bộ Giao thông vận tải; mã số: DT183036, năm 2018 [7] TS Vũ Văn Duy, PGS TS Phạm Kỳ Quang, PGS.TS Nguyễn Xuân Phương, NCS Nguyễn Thành Nhật Lai, NCS Phạm Ngun Đăng Khoa Xây dựng mơ hình tính tốn mơ lực căng dây neo tàu thủy Hội nghị Khoa học Công nghệ Giao thông Vận tải lần IV, Trường Đại học Giao thông vận tải thành phố Hồ Chí Minh 05/2018, tr.6; Presented Cetificate [8] Phạm Nguyên Đăng Khoa, Vũ Văn Duy, Nguyễn Xuân Phương, Nguyễn Chí Cơng Nghiên cứu thực nghiệm tác động dịng chảy đến tàu thủy neo đậu Tuyển tập cơng trình Hội nghị khoa học Cơ học thủy khí toàn quốc lần thứ 22 năm 2019 ISBN: 978-604-979-703-3 [9] Cite The Article: Nguyen Dang Khoa Pham and Xuan Phuong Nguyen (2019) Application Of CFD For Calculation And Simulation Of Anchor-Cable Tensions In Mooring Ship Journal of Mechanical Engineering Research and Developments (JMERD), ISSN: 1024-1752, CODEN: JERDFO, Vol 42, No.5(2019): Mechanics & Energy (Special Issue): 182-186 [10] Cite The Article: Xuan Phuong Nguyen and Nguyen Dang Khoa Pham (2019) Experimental Research on the Impact of Anchor- Cable Tensions in Mooring Ship at Vung Tau Anchorage Area International Journal on Advanced Science, Engineering and Information Technology (IJASEIT), ISSN: 2088-5334, e-ISSN : 2460-6952, Vol (2019) No 6, pages: 1892-1899 [11] PGS TS TTr Phạm Kỳ Quang (Chủ biên), TS Vũ Văn Duy (Chủ biên), ThS TTr Nguyễn Văn Cang, PGS TS TTr Nguyễn Phùng Hưng, TS Cổ Tấn Anh Vũ, TS Đặng Đình Chiến, ThS TTr Phạm Nguyên Đăng Khoa, ThS Vũ Đăng Thái Ứng dụng CFD xây dựng đồ dòng chảy tuyến luồng hàng hải Sách chuyên khảo, Nhà xuất Hàng hải, 01/2020, ISBN: 978-604-937-217-9 [12] Pham Nguyen Dang Khoa, Vu Van Duy, Nguyen Chi Cong Using multiphase model to determine forces of the ship’s anchors Internauka 7/2020 ISSN 26870142 [13] Cite The Article: Pham Ky Quang, Vu Van Duy, Co Tan Anh Vu, Nguyen Van Cang, Pham Nguyen Dang Khoa, Trinh Xuan Tung Building A Tidal Stream Chart on Navigation Fairway–Applying of Haiphong Fairway, Vietnam Journal of Mechanical Engineering Research and Developments (JMERD), ISSN: 10241752, CODEN : JERDFO, Vol 43, No.3, pp 367-375, 2020 ... tích, đánh giá tác động dịng chảy đến tàu thủy Mục tiêu luận án Nghiên cứu tác động dòng chảy đến tàu thủy khu neo đậu nhằm xác định lực căng lỉn neo tàu neo đậu Kết hợp với lực giữ neo tương ứng... - Đối tượng nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu: Tác động dòng chảy đến tàu thủy neo đậu - Phạm vi nghiên cứu: Thiết lập mơ hình tốn, tính tốn, mơ tác động dịng chảy lên tàu thủy neo đậu Từ xác định... trình nghiên cứu chun sâu ảnh hưởng dòng chảy đến tàu thủy khu neo đậu, cụ thể Vũng Tàu khu vực cửa ngõ cho nhiều tuyến luồng giao thơng thủy có mật độ neo đậu cao 1.3 Tổng quan khu neo đậu Vũng Tàu