phần nghiêng ngang
Trong các dữ liệu đồ thị tính nổi của tàu, đồ thị thủy tĩnh chỉ cho phép sử dụng cho trường hợp tàu không nghiêng. Những trường hợp tàu nổi ở các trạng thái nghiêng dọc, muốn xác định được thể tích chiếm nước và tọa độ tâm nổi, ta phải sử dụng đồ thị tỷ lệ Bonjean để lấy số liệu rồi đưa vào tính tích phân theo chiều dài tàu hoặc thuận tiện nhất là tra cứu trực tiếp trên đồ thị Firxov. Những trường hợp tàu nổi ở các trạng thái nghiêng ngang, ta phải sử dụng đường cong tích phân Vlaxov để lấy số liệu rồi đưa vào tính tích phân theo chiều dài tàu. cách làm như vậy là chưa thỏa đáng. Để thuận tiện hơn khi sử dụng, ta có thể xây dựng cho phần nghiêng ngang đồ thị cùng dạng như đồ thị Firxov.
Đồ thị Firxov theo đúng nguyên bản, chỉ xây dựng cho phần nghiêng dọc để xác định ba đặc trưng hình học của thể tích phần chìm là thể tích chiếm nước (V), hoành độ tâm nổi (xB) và cao độ tâm nổi (zB) khi tàu nghiêng dọc. Đồ thị là họ các đường cong V = const, xB = const, zB = const vẽ trên hệ tọa độ vuông góc với trục hoành là mớn nước
mũi (Tm), trục tung là mớn nước đuôi (Tđ) (xem đồ thị 2.2). Mỗi trạng thái nghiêng dọc được xác định bằng một cặp số (Tm, Tđ).
Đồ thị 2.2. Đồ thị Firxov nghiêng dọc của tàu TKT 140A-HP1
Giống như phần nghiêng dọc, ta sẽ xây dựng đồ thị cho phần nghiêng ngang để xác định ba đặc trưng hình học của thể tích phần chìm là thể tích chiếm nước (V), tung độ tâm nổi (yB) và cao độ tâm nổi (zB). Để xây dựng đồ thị Firxov nghiêng ngang, điều đầu tiên ta nghĩ đến là sử dụng hai trục tọa độ là mớn nước hai mạn, các đường cong biểu diễn là họ đường V = const, yB = const, zB = const. Cách chọn hệ tọa độ này là không khả thi vì khi góc nghiêng ngang φ lớn gần đến 900 thì vị trí mớn nước hai mạn sẽ tăng lên vô cùng nên không thể biểu diễn cho các trường hợp góc nghiêng ngang lớn. Điều này sẽ được khắc phục khi chúng ta sử dụng hệ tọa độ quay (xem hình 2.8) như đã giới thiệu ở mục 2.4.1. Như vậy, đồ thị Firxov nghiêng ngang gồm họ các đường cong V = const, yB = const, zB = const vẽ trên hệ tọa độ vuông góc với trục hoành là góc nghiêng ngang (φ), trục tung là mớn nước trong hệ tọa độ quay (Tφ) (xem đồ thị 2.3). Mỗi trạng thái nghiêng ngang được xác định bằng một cặp số (φ, Tφ).
Đồ thị 2.3. Đồ thị Firxov nghiêng ngang của tàu TKT 140A-HP1
Số liệu để dựng đồ thị phần nghiêng ngang chính là số liệu tính toán các đặc trưng hình học phần chìm (V, yB, zB) mà ta nhận được ở bài toán tính tay đòn ổn định theo mô hình vật rắn 3D – nội dung chính của đề tài nghiên cứu này. Các số liệu này đã được nhập vào bảng tính theo dạng như hình 2.10.
Từ số liệu, tiến hành xây dựng các đồ thị trung gian, có 3 đồ thị trung gian sau: + Đồ thị V = f(Tφ) biểu diễn bằng các đường φ = const vẽ trên hệ tọa độ vuông góc với trục hoành là thể tích chiếm nước V, trục tung là mớn nước Tφ (xem đồ thị 2.4).
+ Đồ thị yB = f(Tφ) biểu diễn bằng các đường φ = const vẽ trên hệ tọa độ vuông góc với trục hoành là tung độ tâm nổi yB, trục tung là mớn nước Tφ (xem đồ thị 2.5).
+ Đồ thị zB = f(Tφ) biểu diễn bằng các đường φ = const vẽ trên hệ tọa độ vuông góc với trục hoành là tung độ tâm nổi zB, trục tung là mớn nước Tφ (xem đồ thị 2.6).
Đồ thị 2.4. Đồ thị trung gian V = f(Tφ) của tàu TKT 140A-HP1
Đồ thị 2.6. Đồ thị trung gian zB = f(Tφ) của tàu TKT 140A-HP1
Từ các đồ thị trung gian ta sẽ dựng được các họ đường V = const, yB = const, zB = const tương ứng. Ví dụ, để dựng đường V = 2000 m3 trên hệ tọa độ φ - Tφ (hệ tọa độ của đồ thị Firxov nghiêng ngang) ta thực hiện như sau: Trên đồ thị trung gian V = f(Tφ), kẻ đường thẳng đứng V = 2000m3 đến cắt các đường φ = const; chuyển các điểm giao giữa đường thẳng V = 2000 m3 với các đường φ = const sang vẽ trên hệ tọa độ φ - Tφ; nối các điểm vừa vẽ bằng đường cong ta nhận được đường cong V = 2000 m3 trên đồ thị Firxov nghiêng ngang (xem hình 2.12). Thực hiện cho các giá trị V khác nhau ta sẽ được họ đường V = const. Tiến hành tương tự ta sẽ dựng được họ đường yB = const từ đồ thị tring gian yB = f(Tφ) và họ đường zB = const từ đồ thị tring gian zB = f(Tφ). Tập hợp ba họ đường cong trên cùng một đồ thị ta nhận được đồ thị Firxov nghiêng ngang dạng như đồ thị 2.3. Hy vọng đồ thị Firxov nghiêng ngang cùng với đồ thị Firxov nghiêng dọc sẵn có sẽ là một công cụ hữu ích giúp ta giải quyết dễ dàng các bài toán về tính nổi, tính ổn định của tàu.
Hình 2.12. Cách dựng họ đường V = const từ đồ thị trung gian V = f(Tφ)
2.6. Nhận xét
Với cách tổ chức các trạng thái nghiêng ngang giả định để tính toán các đặc trưng hình học phần chìm, từ đó tính ra tay đòn ổn định hình dáng LK như trình bày mục 2.4.1, phương pháp tính tay đòn ổn định theo mô hình vật rắn 3D đã thể hiện được bản chất của tay đòn ổn định khi tay đòn ổn định hình dáng được tính đúng theo công thức lý thuyết.
Các đặc trưng hình học phần chìm, không tính theo phương pháp tích phân gần đúng như một số phương pháp khác mà ứng dụng tiện ích của phần mềm AutoCAD cho mô hình tàu dạng vật rắn 3D. Với cách làm này, ta không phải lo ngại đến vấn đề sai số của phép tính tích phân gần đúng. Tất cả các chỗ cong lượn của vỏ tàu đều được mô tả trên mô hình 3D và đều tham gia vào kết quả tính toán. Vì vậy kết quả tính toán theo phương pháp này là đáng tin cậy. Độ chính xác của kết quả tính phụ thuộc vào độ chính xác của mô hình 3D Solid được xây dựng. Với cách xây dựng mô hình 3D như trình bày ở mục 2.3.1, kết quả mô hình được tạo ra là hợp lý. Qua tính toán so sánh đã khẳng định kết quả tính tay đòn theo mô hình vật rắn 3D là hợp lý và tin cậy, điều này sẽ được làm sáng tỏ ở chương 3 của luận văn này.
Hiện nay, hầu hết các bản vẽ đường hình lý thuyết (kể cả các bản vẽ thiết kế tàu khác như bản vẽ bố chung, kết cấu,…) của tàu đều được vẽ bằng AutoCAD (ngoại trừ vẽ bằng tay). Phần mềm AutoCAD đã quá quen thuộc đối với tất cả các kỹ sư đóng tàu cũng như với những người đang giảng dạy, học tập trong ngành kỹ thuật tàu thủy. Vì vậy, phương pháp này dễ tiếp cận và áp dụng, cách thực hiện tính toán tương đối đơn giản, mọi người đều có thể thực hiện được.
Có thể thấy rằng, phương pháp tính toán tay đòn ổn định theo mô hình vật rắn 3D đang được đề cập là một ý tưởng mới mẻ, chỉ với những thao tác tương đối đơn giản là ta tính được tay đòn ổn định của tàu từ chính bản vẽ đường hình có sẵn.
Tuy nhiên phương pháp có điểm chưa hoàn thiện là chưa thực hiện lập trình tự động xây dựng mô hình và tự động hóa quá trình tính toán. Do vậy, tốc độ tính toán chưa nhanh, chỉ ở mức độ vừa phải. Trong tương lai, khi thực hiện được việc lập trình cho bài toán thì phương pháp này sẽ trở nên hoàn thiện hơn.
Chương 3. ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Để minh họa, làm sáng tỏ kết quả nghiên cứu, chương này trình bày kết quả ứng dụng phương pháp tính tay đòn ổn định theo mô hình vật rắn 3D cho một số tàu cụ thể. Thực hiện so sánh kết quả tính toán với một số phương pháp khác để đánh giá độ chính xác và hợp lý của phương pháp đang được đề xuất.