ảnh hưởng độ sâu luồng lạch
Theo cấp kỹ thuật, tàu container pha SB có mớn nước thấp, chịu ảnh hưởng từ các ràng buộc vềkích thước cơ bản và hệ số hình dáng nên sức cản tàu cao hơn so với mẫu tàu khác cùng loại. Hàm mục tiêu tối ưu sức cản trong nghiên cứu này gồm thành phần sức cản ma sát và sức cản sóng, có tích hợp ảnh hưởng của độ sâu luồng lạch, được thể
hiện trong Hình 5.3.
Hình 5.3 Giao diện chương trình tính toán và kết quả thông số hình dáng tàu mẫu và tàu đề xuất hiệu chỉnh
Trên cơ sởphương pháp tiếp cận thiết kế dựa trên tàu mẫu và các phạm vi của ràng buộc cho phép liệt kê trong phần kết luận chương 3, kết quả các biến đổi hệ số hình dáng theo hàm mục tiêu sức cản được thể hiện như sau:
Hình 5.4 Đồ thị hội tụ giá trị %LCB theo thế hệ di truyền
Hình 5.6 Đồ thị hội tụ giá trị CP theo thế hệ di truyền
Theo Hình 5.4 – 5.6 trình bày tốc độ hội tụ qua từng thế hệ của các biến số tối ưu
LCB, CP, CM trong giải thuật di truyền và hội tụ sau 120 thế hệ. Cụ thể, các giá trị hoành
độ tâm nổi LCB trong từng thế hệdao động trong khoảng ràng buộc thiết kế [-5%, 5%]và hội tụ tập trung quanh giá trị -1.041%. Các giá trị hệ số mặt sườn giữa CM trong từng thế
hệdao động trong khoảng ràng buộc thiết kế [0.96, 0.98] và hội tụ tập trung quanh giá trị 0.966. Tương tự, các giá trị hệ số béo thể tích CP trong từng thế hệdao động trong khoảng ràng buộc thiết kế [0.86, 0.87] và hội tụ tập trung quanh giá trị 0.865. Kết quả sức cản của tàu sau khi hiệu chỉnh theo hàm tối ưu GA thể hiện trong Bảng 5.5.
Bảng 5.5 Sức cản tàu trước và sau khi hiệu chỉnh theo hàm tối ưu
Rf [kN] Rw [kN] Rf + Rw [kN]
f tàu mẫu 52.403 27.305 79.708
f tàu tối ưu 49.89 25.155 75.05
Bảng 5.6 Kết quả hình dáng và sức cản tàu 128 TEU pha SB trước và sau áp dụng giải thuật tối ưu di truyền
Thông số thiết kế Ký hiệu Tàu mẫu Tàu tối ưu Chênh lệch [%] Thể tíchchiếm nước ∇ 3040.7 3027.4 m3 0.44 Chiều dài thiết kế Ltk 71.22 71.22 m không thay đổi Chiều chìm T 3.95 3.95 m không thay đổi Chiều rộng thiết kế B 12.90 12.90 m không thay đổi Hệ số béo lăng trụ CP 0.866 0.865 0.11 Hệ số béo thể tích CB 0.838 0.834 0.47 Hệ số béo giữa tàu CM 0.966 0.966 không thay đổi Hệ số béo đường nước CWP 0.927 0.927 không thay đổi LCB (từ lái tàu) LCBms 34.592 34.803 m LCB (từ lái tàu) LCBms -2.99 -1.041 % Vận tốc thiết kế V 10 10 knot Hệ số sức cản toàn tàu CT 4.72 x 10-3 4.45 x 10-3 5.53 Hệ số sức cản nhớt CV 3.1 x 10-3 2.96 x 10-3 4.47 Hệ số sức cản sóng Cw 1.62 x 10-3 1.49 x 10-3 7.57 Theo Bảng 5.6 và Hình 5.7, ở vận tốc thiết kế 10 hải lý / giờ, hệ số sức cản sóng giảm 7.57 %, hệ số sức cản nhớt giảm 4.47 %, hệ số sức cản toàn tàu giảm 5.53 % so với tàu mẫu. Kết quả tính toán cho thấy tính hiệu quả của giải thuật di truyền trong đề xuất nhóm hệ số hình dáng LCB, Cp, CM và các hệ số liên quan thỏa hàm mục tiêu sức cản.
Mặc khác, với tổ hợp các thông sốhình dáng tàu container được đề xuất từ giải thuật tối ưu, thành phần sức cản ma sát và sức cản sóng giảm đáng kể so với tàu mẫu khi vận tốc tàu tăng, được thể hiện trong hình 5.8 – 5.10 và Bảng 5.7
Bảng 5.7 Kết quả sức cản tàu 128 TEU trước và sau giải thuật tối ưu di truyền trong dãy vận tốc thấp của tàu container SB
Hệ số sức cản tàu mẫu Hệ số sức cản tàu hiệu chỉnh Giảm lực cản [%] Hải lý Cv Cw CT Cv Cw CT 8 3.20 0.30 3.51 3.06 0.28 3.34 4.82 9 3.15 0.77 3.92 3.01 0.71 3.72 5.06 10 3.11 1.62 4.73 2.97 1.50 4.46 5.53 11 3.07 2.54 5.60 2.93 2.38 5.31 5.27 12 3.03 3.76 6.79 2.90 3.40 6.30 7.25 14 2.97 9.74 12.71 2.84 8.77 11.60 8.68
Hình 5.8 Kết quả tính toán sức cản toàn tàu RT tại các giá trị vận tốc khác nhau
Hình 5.9 Kết quả tính toán hệ số sức cản nhớt Cv tại các giá trị vận tốc khác nhau
Do vậy, giải thuật tối ưu đề xuất thông số hình dáng tàu container là hoàn toàn phù hợp nhằm cải thiện sức cản theo mục tiêu nghiên cứu của luận án, kết quảcũng được công bố trong tạp chí chuyên ngành (2).
Kết quả tính toán thể hiện giá trị sức cản ít biến động khi Fn nhỏhơn 0.24 và hoàn
toàn phù hợp với phạm vi tin cậy của phương pháp bán thực nghiệm Holtrop được trình bày ở phần cơ sở lý thuyết chương 2. Sau đề xuất hệ số hình dáng từ giải thuật tối ưu,
đường cong hình dáng SAC được xây dựng và chỉnh trơn dựa trên mô hình toán NUBS sẽ khắc phục nhược điểm từphương pháp biến đổi hình dáng truyền thống.