BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG --- o0o --- XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH THIẾT KẾ TÀU CÁ VỎ THÉP THEO QUY PHẠM PHÂN CẤP VÀ ĐÓNG TÀU CÁ BIỂN – TCVN 6718:2000. Giảng viên hướng dẫn: Th.S HUỲNH VĂN NHU Sinh viên thực hiện : BÙI TÁ BÌNH Lớp: 53KTTT MSSV: 53130101 KHÁNH HÒA -06/ 2015 NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Họ, tên SV : Bùi Tá Bình Ngành : Đóng Tàu Lớp : 53TT MSSV : 53130101 Tên đề tài: “ Xây dựng chương trình thiết kế tàu cá vỏ thép theo Quy phạm và phân cấp đóng tàu các biển – TCVN 6718:2000.” Số trang: 101 Số chương: 04 Số tài liệu tham khảo: 7 Hiện vật: Không NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... Kết luận: ................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... Nha Trang, ngày …… tháng ……. năm 2015 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ tên) 41 PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG LVTN Họ, tên SV : Bùi Tá Bình Ngành Lớp : Đóng Tàu : 53TT MSSV : 53130101 Tên đề tài: “ Xây dựng chương trình thiết kế tàu cá vỏ thép theo Quy phạm và phân cấp đóng tàu các biển – TCVN 6718:2000.” Số trang: 93 Số chương: 04 Số tài liệu tham khảo: 7 Hiện vật: Không NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... ............................................................................................................................... Điểm phản biện: ................................................................................................... Nha Trang, ngày …… tháng …… năm 2015 CÁN BỘ HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ tên) ĐIỂM CHUNG Bằng Nha Trang, ngày…..,tháng….., năm 2015 Bằng chữ CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG số (ký, ghi rõ họ tên) 42 LỜI NÓI ĐẦU Ở nước ta hiện nay, việc thiết kế và đóng mới tàu cá chủ yếu được thực hiện theo phương pháp truyền thống. Các tàu này nhìn chung cũng đáp ứng được các yêu cầu về sử dụng và khai thác. Tuy nhiên, chỉ đơn thuần dựa vào những kinh nghiệm dân gian thông qua các tàu mẫu thì những con tàu mới được tạo ra sẽ không tốt hơn và ngày càng hoàn thiện hơn đươc, điều này không thể đáp ứng được những yêu cầu trong sự phát triển của cuộc sống. Để tạo ra được những con tàu ngày càng tốt hơn và hoàn thiện hơn, đó là một bài toán mà lời giải phải bắt đầu ngay từ khâu thiết kế. Nhất thiết ta phải xây dựng phương pháp thiết kế, có tính khoa học cả về mặt lý thuyết lẫn thực tế, đó mới là chìa khóa tìm ra lời giải cuối cùng cho bài toán trên. Trong các phương pháp thiết kế tàu, phương pháp thiết kế theo Qui Phạm hình thành từ những kinh nghiệm, kết quả trong quá trình thiết kế, chế tạo, sửa chữa và sử dụng trong thực tế của các con tàu. Do đó, phương pháp thiết kế theo quy phạm là một phương pháp hết sức đơn giản, đảm bảo về tính an toàn cũng như sức bền cho con tàu và người sử dụng. Tôi được nhà trường giao cho đề tài: “Xây dựng chương trình thiết kế tàu cá vỏ thép theo Quy phạm phân cấp và đóng tàu cá biển – TCVN 6718 :2000 “ . Nhằm rút ngắn thời gian thiết kế cũng như công việc tính toán cho các tính năng hàng hải của tàu. Đề tài được thực hiện trên cơ sở sau: Chương I: Tổng quan về đề tài. Chương II: Cơ sở lý thuyết. Chương III: Nội dung thực hiện. Chương IV: Đề xuất và kiến nghị. Nhờ sự giúp đỡ của thầy hướng dẫn Th.S Huỳnh Văn Nhu, các thầy trong bộ môn, nhà trường cùng các bạn đã giúp đỡ tôi đã hoàn thành đề tài này. Tuy nhiên, đề tài không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được ý kiến đóng góp của thầy và các bạn để đề tài được hoàn thiện hơn. Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn. Nha Trang, /…./…./…. Sinh viên thực hiện Bùi Tá Bình 43 ĐỀ CƯƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Tên đề tài : “Xây dựng chương trình thiết kế tàu cá vỏ thép theo quy phạm phân cấp và đóng tàu cá biển – TCVN 6718 :2000 “ Sinh viên thực hiện : Bùi Tá Bình Lớp : 53KTTT Ngành : Kỹ thuật tàu thủy ( Đóng tàu thủy ) Cán bộ hướng dẫn : Th.S Huỳnh Văn Nhu CHƯƠNG 1 : PHẦN TỔNG QUAN 1. Sơ lược về ngành công nghiệp đánh bắt thủy sản ở nước ta . 2. Năng lực khai thác hải sản. 3. Tình hình thiết kế tàu đánh cá ở nước ta hiện nay 4. Đối tượng, phạm vi, mục tiêu nghiên cứu. 5. Giới thiệu quy phạm phân cấp và đóng tàu cá biển TCVN 6718-2000. 6. Sơ lược về nội dung đề tài. CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ LÝ THUYẾT. 1. Khái quát về Microsoft Excel. 2. Những yêu cầu chủ yếu đối với thiết kế thân tàu. 3. Tiêu chuẩn ổn định đối với tàu cá. 4. Tính toán các tính năng hàng hải của tàu. 4.1 Tính nổi tàu thủy. 4.1.1 Các khái niệm cơ bản. 4.1.2 Các yếu tố tính nổi. 4.1.3 Phương pháp tính toán. 4.2 Ổn định tàu thủy. 4.2.1 Các khái niệm cơ bản. 4.2.2 Phương pháp tính toán. 4.3 Sức cản tàu thủy. 4.3.1 Khái niệm cơ bản. 4.3.2 Phương pháp tính toán. 44 CHƯƠNG 3 : NỘI DUNG THỰC HIỆN 1. Tính toán và vẽ các yếu tố thủy tĩnh của tàu. 2. Tính toán và vẽ đồ thị bonjean. 3. Tính toán ổn định. 4. Tính toán kết cấu thân tàu. 5. Tính toán sức cản. CHƯƠNG 4 : KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 1. Kết luận và đề xuất ý kiến. 45 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU ………………………………………………………..………………….3 CHƯƠNG I. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình khai thác thủy sản ở nước ta……………………………………….6 1.2 Năng lực khai thác hải sản……………………...…………………………….7 1.3 Các phương pháp thiết kế tàu cá hiện nay……………………………………9 1.3.1 Phương pháp thiết kế theo tàu mẫu…………………………………….9 1.3.2 Phương pháp thiết kế không theo tàu mẫu……………………………10 1.3.3 Phương pháp thiết kế tối ưu………………………………………….12 1.4 Đối tượng, phạm vi, mục tiêu nghiên cứu………………………………….12 1.5 Giới thiệu về tiêu chuẩn việt nam TCVN 6718 : 2000…………………….12 1.6 Sơ lược về nội dung đề tài………………………………………………….13 CHƯƠNG II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Khái quát về Microsoft Excel……………………………………………..13 2.1.1 Làm việc với bảng tính và các ô dữ liệu…………………………………..13 2.1.2 Soạn thảo, định dạng và in ấn bảng tính………………………………….14 2.1.3 Phân tích dữ liệu…………………………………………………………..15 2.1.4 Ứng dụng của Excel trong các bài tập tính toán tính năng tàu….………..15 2.2 Những yêu cầu chủ yếu đối với thiết kế thân tàu………………………..16 2.2.1 Đặc điểm kết cấu thân tàu………………………..………………………16 2.2.2 Các hệ thống kết cấu thân tàu…………………………………………….17 2.2.3 Vật liệu thép dùng trong đóng tàu……………………………………….18 2.3 Tiêu chuẩn ổn định đối với tàu cá…………………………………………19 2.3.1 Tiêu chuẩn vật lý…………………………………….…………..……….19 2.3.2 Tiêu chuẩn thống kê………………………………….…………….…….19 2.3.3 Tiêu chuẩn theo quy phạm………………………….……………………19 2.4 Các đặc tính hàng hải của tàu……………………………………….……20 2.4.1 Tính nổi tàu thủy…………………………………………………………20 46 2.4.1.1 Các khái niệm cơ bản………………………..…………………….20 2.4.1.2 Các yếu tố tính nổi của tàu…………………………………………21 2.4.1.3 Phương pháp tính toán……………………………………………..23 2.4.1.4 Đường cong các yếu tố tính nổi……………………………..…….29 2.4.1.5 Đồ thị bonjean…………………………………….……………….30 2.4.2 Ổn định tàu thủy………………………………………………………….30 2.4.2.1 Khái niệm cơ bản…………………………………………………..30 2.4.2.2 Phương pháp tính cánh tay đòn ổn định ………………………….30 2.4.3 Sức cản tàu thủy………………………………………………...………..34 2.4.3.1 Khái niệm về sức cản……………………………………..……….34 2.4.3.2 Các thành phần sức cản…………………………………………….35 2.4.3.3 Phương pháp tính sức cản………………………………………….38 2.4.3.4 Tính toán sức cản theo công thức viện thiết kế Leningrad……..…40 CHƯƠNG III. NỘI DUNG THỰC HIỆN…………………………………………….41 1. Tính toán và vẽ các yếu tố thủy tĩnh của tàu……………………………………41 2. Tính toán và vẽ đồ thị Bonjean…………………………………………………47 3. Tính toán ổn định……………………………………………………………….54 4. Tính toán kết cấu……………………………………………………………..…61 5. Tính toán sức cản……………………………………………………..………..79 CHƯƠNG IV. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT……………………………………….….81 1. Kết luận và đề xuất từ đề tài…………………………………………………..81 LỜI CẢM ƠN…………………………………………………………………..………82 TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………………..83 DANH MỤC CÁC ĐẠI LƯỢNG KÝ HIỆU TRONG ĐỀ TÀI 1. Ltk (L) : Chiều dài thiết kế của tàu. 2. Btk (B): Chiều rộng thiết kế của tàu. 3. CT : Hệ số sức cản toàn bộ. 47 4. CR : Hệ số sức cản dư. 5. CF : Hệ số sức cản ma sát. 6. ∆CF : Hệ số ma sát bổ sung. 7. RT : Sức cản toàn bộ của tàu. 8. WS : Diện tích mặt ướt. 9. Rn : Số Reynol. 10. v: Vận tốc tàu tính bằng m/s. 11. V : Thể tích tàu tính bằng m3. 12. d ( draft) : Chiều chìm tàu là: khoảng cách thẳng đứng tính từ đường cơ bản đến đường nước thiết kế đo tại mặt cắt ngang giữa tàu. 13. ∆𝒅 : Khoảng cách giữa hai đường nước. 14. i : Thứ tự đường nước. 15. AW : Điện tích mặt đường nước. 16. KB : Cao độ tâm nổi. 17. Lcf : Hoành độ tâm diện tích đường nước. 18. Lcb : Hoành độ tâm nổi. 19. D (  ): Lượng chiếm nước của tàu là: khối lượng toàn bộ nước do tàu chiếm chổ khi nổi trong nước, tức là trọng lượng thể tích chiếm nước của tàu V và cũng chính là trọng lượng của toàn bộ tàu P. P = D = V = BT với  là trọng lượng riêng của nước vùng tàu chạy ( tấn/ m3). 20. Ix : Momen quán tính ngang qua trục Ox. 21. IL : Momen quán tính dọc qua trục Oy. 22. I’L : Momen quán tính dọc qua tâm đường nước . 23. BM : Bán kính tâm nghiêng. 24. BML : Bán kính tâm chúi. 25. 𝜶 (𝑪𝒘 ): Hệ số đầy mặt đường nước. 26. 𝜷 (𝑪𝒎 ): Hệ số diện tích mặt cắt ngang sườn giữa. 27. 𝜸 (𝑪𝒃 ): Hệ số béo thể tích. 48 DANH MỤC HÌNH, BẢNG TÍNH CÓ TRONG ĐỀ TÀI Danh mục hình ảnh Hình 1 :Mặt đường nước tàu Hình 2 :Mặt cắt ngang tàu Hình 3 :Tính diện tích theo phương pháp hình thang Hình 4: Chia sườn theo phương pháp hình thang Hình 5 Tính diện tích theo công thức Simpson Hình 6 Phân chia các đường sườn theo phương pháp Simpson Danh mục bảng tính Bảng 1. Cơ cấu tàu cá khai thác hải sản. Bảng 2. Cơ cấu nghề theo khai thác theo công suất năm 2010 Bảng 3. Sản lượng khai thác hải sản Bảng 4. Năng suất khai thác hải sản. Bảng 5. Giá trị các hàm f1(), f2(), f3(), f4() phụ thuộc góc nghiêng tàu  Bảng 6. Bảng tính giá trị cánh tay đòn ổn định tàu Bảng 7. Giá trị cánh tay đòn tĩnh và cánh tay đòn ổn định động. Bảng 8. Ảnh hưởng của độ cong của bề mặt vỏ tàu theo tỷ số L/B. 49 CHƯƠNG I.TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1.1 Sơ lược về nghành công nghiệp đánh bắt thủy sản ở nước ta. Nước ta có một vị trí địa lý vô cùng thuận lợi cho việc phát triển khai thác, nuôi trồng, sản xuất, chế biến và xuất khẩu thủy sản. Nước ra có bờ biển dài 3260 km và vùng đặc quyền kinh tế rộng khoảng 1 triệu km2 cùng với nguồn lợi hải sản khá phong phú. Việt Nam là một quốc gia có nhiều đảo và quần đảo. Hệ thống đảo ven bờ gồm có 2.773 hòn đảo lớn nhỏ diện tích từ 0,001 km2 đến 100 km2, diện tích tổng cộng lên đến 1.720 km2. Trên lãnh thổ Việt Nam có khoảng 2.860 sông ngòi lớn nhỏ và rất nhiều hồ tự nhiên. Nước ta có 544 loài cá thuộc 288 giống tiềm năng, nguồn lợi thủy sản ước tính khoảng 4,5-5 triệu tấn và cho phép khai thác hàng năm 1,2 – 1,4 triệu tấn. Nước ta có nhiều ngư trường, trong đó 4 ngư trường trọng điểm là : Ngư trường Cà Mau – Kiên Giang, ngư trường Ninh Thuận – Bình Thuận – Bà Rịa – Vũng Tàu, ngư trường Hải Phòng - Quảng Ninh và ngư trường quần đảo Hoàng Sa - quần đảo Trường Sa. Do đó tiềm năng về nguồn lợi thủy sản nước mặn là vô cùng lớn. Theo Tổng cục Thủy sản, sản lượng thủy sản trong tháng 8/2014 ước đạt 543 nghìn tấn, trong đó sản lượng khai thác 244 nghìn tấn, sản lượng nuôi trồng 299 nghìn tấn, đưa tổng sản lượng thủy sản 8 tháng đầu năm xấp xỉ 4,0 triệu tấn, tăng 4,0%, trong đó sản lượng khai thác 1,9 triệu tấn ( tăng 4,9%), sản lượng nuôi trồng 2,1 triêu tấn ( tăng 3,1%). Điều đó cho thấy hiệu lực quản lý nhà nước về hạn chế đóng mới các loại tàu thuyền nhỏ đã phát huy tác dụng. Sự chuyển đổi cơ cấu từ khai thác gần bờ sang khai thác xa bờ đã và đang diễn ra mạnh mẽ. Tuy nhiên việc đầu tư cho khai thác thủy sản xa bờ chưa đồng bộ, mới chỉ chú trọng đến khâu đóng tàu, còn khâu khác như: dự báo nguồn lợi, hậu cần dịch vụ, tiêu thụ, chế biến, đào tạo nhân lực, tránh trú bão gió chưa được chú ý đúng mức. Nhiều địa phương chỉ có tập quán khai thác gần bờ với những loại nghề truyền thống, ngư dân chưa có kinh nghiệm và kỹ thuật khai thác xa bờ. Tình trạng thiếu thuyền trưởng và thủy thủ khai thác ở nhiều nơi diễn ra trầm trọng, nhất là ở các tỉnh Bắc Bộ và Nam Bộ. 1.2 Năng lực khai thác hải sản 50 1.2.1. Tàu cá khai thác hải sản Trong giai đoạn từ 2001 – 2010, tổng số tàu thuyền máy khai thác hải sản tang từ 74.495 chiếc lên 128.499 chiếc, với tổng công suất 6.5 triệu cv. Trong đó tàu nhỏ hơn 90 cv có 101.488 chiếc chiếm khoảng 80,3%, tàu lớn hơn 90 cv có 24970 chiếc chiếm 19,7% trong tổng số tàu thuyền cả nước. Số lượng tàu cá tăng bình quân 6,2% năm; tổng công suất máy tàu bình quân 7,1% / năm. Nhóm tàu > 90 cv tăng trung bình 13%/ năm, gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến nguồn thủy sản ven bờ . Bảng 1 Cơ cấu tàu cá khai thác hải sản. Đơn Năm Năm Năm Tốc độ tang TT Hạng Mục vị 2001 2010 2011 trưởng bình quân 1 Tổng số tàu cá chiếc 74.495 128.449 126.458 6,2 1.1 Loại < 20 cv chiếc 29.586 64.802 62.031 9,1 Tỷ lệ % 39,7 50,4 49,1 1.2 Loại 20 - 90 cv chiếc 38.904 45.854 39.457 1,8 Tỷ lệ % 52,2 35,5 31,2 1.3 Loại > 90 cv chiếc 6.005 18.063 24.970 13,0 Tỷ lệ % 8,1 14,1 19,7 2 Tổng công suất cv 3.497.457 6.500.000 6.449.358 7,1 CS đội tàu > 90 cv cv 1.613.300 3.215.214 4.444.660 8,0 Nguồn: Cục khai thác và bảo vệ nguồn lợi thủy sản. 1.2.2. Cơ cấu nghề khai thác hải sản. Năm 2010, nghề lưới kéo vẫn chiếm tỷ trọng khá lớn trong cơ cấu nghề khai thác của cả nước, trên 17%, nghề lướt rê trên 36%, nghề câu 17% trong đó nghề câu vàng cá ngừ đại dương chiếm khoảng 4% trong họ nghề câu, các nghề khác chiếm trên 12% . Đặc biệt trong đó có tàu làm nghề thu mua hải sản, và chiếm tỷ trọng không đáng kể trong cơ cấu nghề khai thác là nghề lướt vây chỉ trên 4%, nghề cố định trên 3%. Hiện tại có 40 loại nghề khai thác hải sản, được xếp vào 7 họ nghề chủ yếu như sau: Bảng 2. Cơ cấu nghề theo khai thác theo công suất năm 2010 < 20 cv 20 – 90 cv >90 cv TT Họ nghề Tổng số Chiếc % Chiếc % Chiếc % 1 Lưới kéo 22.554 3.024 4,7 11.088 24,3 8.442 46,7 2 Lưới rê 47.312 35.053 54,1 10.476 23,0 1.783 9,9 3 Lưới vây 6.188 119 0,2 3.670 8,1 2.399 13,3 4 Nghề câu 21.896 8.865 13,7 10.508 23,1 2.523 14,0 5 Lưới vó, mành 9.872 4.613 7,1 3.793 8,3 1.466 8,1 6 Nghề cố định 4.240 2.568 4,0 1.455 3,2 217 1,2 7 Nghề khác 16.387 10.560 16,3 4.594 10,1 1.233 6,8 8 Tổng cộng 128.449 64.802 100 45.584 100 18.063 100 Nguồn: Cục khai thác và bảo về thủy sản. 1.2.3. Năng suất. Sản lượng khai thác thủy sản. 51 Trong giai đoạn từ 2001 – 2010, sản lượng khai thác thủy sản tăng trưởng bình quân năm đạt 4,6% / năm ( sản lượng khai thác hải sản năm 2001 là 1.481.200 tấn đã tăng lên 2.226.600 tấn vào năm 2010). Cơ cấu sản lượng khai thác hải sản, sản lượng cá luôn chiếm tỷ trọng lớn, khoảng 75% sản lượng khai thác hải sản. Tốc độ gia tăng sản lượng cá biển trong giai đoạn 2001 – 2010 là 4,4% / năm. Sản lượng khai thác hải sản xa bờ năm 2001 khoảng 456.000 tấn, chiếm 30,8% tổng sản lượng khai thác hải sản, đến năm 2010 đã tăng lên khoảng 1.100.000 tấn và chiếm gần 50% tổng sản lượng khai thác hải sản. Sản lượng khai thác cá ngừ khoảng 15.000 – 30.000 tấn/ năm, trong đó sản lượng cá ngừ đại dương đạt khoảng 12.231 tấn/ năm. Tuy nhiên, hiện nay chưa có thống kê chính xác và thường xuyên. Bảng 3. Sản lượng khai thác hải sản TT Hạng mục I 1 Tổng sản lượng Sản lượng hải sản Sản lượng cá biển SLHS tuyến biển Sản luộng xa bờ Sản lượng ven bờ Đơn vị Tấn Tấn Tấn Tấn Tấn Tấn Năm 2001 Tỷ lệ % Năm 2010 1.481.200 1.481.200 1.120.500 1.481.200 456.000 1.025.200 Tỷ lệ % Tốc độ tăng trưởng bình quân/ năm % 3,8 4,6 4,4 4,6 10,3 1,1 85,9 2.226.600 100 85,9 2.226.600 75,6 1.648.200 II 100 2.226.600 100 2 30,8 1.100.000 49,4 3 69,2 1.126.600 50,6 Nguồn: tổng cục thống kê Giai đoạn 2001 – 2010, năng suất khai thác theo lao động có chiều hướng tăng nhẹ ( tăng 0,7%/ năm). Ngược lại năng suất theo tàu thuyền và công suất lại có xu hướng giảm dần, đặc biệt giảm từ 0,49 tấn/cv xuống còn 0,37 tấn/cv. Điều này chứng tỏ, sự gia tăng công suất máy không tương xứng với sự gia tăng tổng sản lượng khai thác. Bảng 4. Năng suất khai thác hải sản. TT 1 2 3 Tốc độ tăng trưởng bình quân/ năm (%) Sản lượng/tàu thuyền Tấn/chiếc 23,15 18,85 -2,3 Sản lượng/lao động Tấn/người 3,02 3,22 0,7 Sản lượng/công suất Tấn/cv 0,49 0,37 -3,1 Nguồn: Cục khai thác và bảo về nguồn lợi thủy sản Hạng mục Đơn vị Năm 2001 Năm 2010 1.3 Các phương pháp thiết kế tàu cá hiện nay 52 Thực tế nhận thấy, chất lượng của quá trình thiết kế tàu không những chỉ phụ thuộc vào quan điểm và trình độ người thiết kế mà còn có liên quan chặt chẽ đến phương pháp thiết kế. Các phương pháp thiết kế, thực chất chính là các phương pháp xác định đặc điểm hình học tàu thường được chia thành hai nhóm chính: 1.3.1 Phương pháp thiết kế theo tàu mẫu Phương pháp thiết kế dựa theo tàu mẫu hay còn gọi là phương pháp phụ thuộc cho phép xác định các thông số và tính năng của tàu thiết kế từ các thông số chính và tính năng của tàu mẫu. Phương pháp này thường dựa vào một hay nhiều tàu mẫu có thông số gần sát tàu thiết kế và dựa trên cơ sở phương pháp đồng dạng hình học hoặc phương pháp biến phân tuyến tính để xác định các thông số chính và tính năng của tàu thiết kế từ các thông số và tính năng của tàu mẫu. Phương pháp này thường được dùng rộng rãi vì tàu mẫu là chổ dựa vững chắc cho tàu thiết kế, tuy nhiên nhược điểm của phương pháp là không phải lúc nào cũng tìm được tàu mẫu thích hợp, dẫn đến chổ tiếp nhận số liệu của tàu mẫu một cách thụ động, thiếu phân tích nên nhiều khi đưa đến các kết luận thiếu chính xác hoặc phương án không tối ưu trong điều kiện thiết kế không cho phép. Do đó cần có các phương pháp thiết kế thích hợp để đi đến kết quả nhanh chóng và chính xác. Thuộc về nhóm này gồm các phương pháp cụ thể sau:  Phương pháp truyền thống Phương pháp này xác định các đặc điểm hình học dựa trên cơ sở giải hệ phương trình thiết kế, gồm các phương trình thể hiện quan hệ giữa các đặc điểm hình học trên cơ sở giải hệ phương trình thiết kế, gồm các phương trình thể hiện quan hệ giữa các đặc điểm hình học với các tính năng tàu như phương trình trọng lượng, phương trình dung tích, phương trình ổn định, phương trình tốc độ … Tuy nhiên, do số lượng phương trình có thể thiết lập thường nhiều hơn số ẩn số cần xác định nên thường giải hệ phương trình thiết kế nói trên bằng phương pháp tính gần đúng theo tàu mẫu.  Phương pháp thống kê Phương pháp tiến hành xác định các kích thước chính của tàu, tỉ lệ các kích thước chính, các hệ số và các đặc trưng hình học của tàu theo các công thức kinh nghiệm rút ra từ thực tế. Các yêu cầu về tính năng của tàu như ổn định, an toàn v..v.. sẽ được kiểm tra sau mỗi lần tính.  Phương pháp phương trình vi phân Phương pháp cho phép thay đổi một số đặc đặc trưng trong khi chọn các thông số tàu thiết kế. Ở phạm vi nhất định, phương pháp này tương đồng với phương pháp biến phân trong thiết kế.  Phương pháp từng phần 53 Phương pháp này được xây dựng dựa trên cơ sở phương pháp đồng dạng và thường được thực hiện theo trình tự sau: - Xác định các kích thước chủ yếu của tàu thiết kế từ các thông số của tàu mẫu bằng phương pháp đồng dạng hình học. - Xác định lượng chiếm nước của tàu thiết kế bằng tỷ lệ phần trăm theo các công thức gần đúng đã biết, sẽ được trình bày trong phần sau. 1.3.2 Phương pháp thiết kế không theo tàu mẫu. Phương pháp thiết kế không dựa theo tàu mẫu còn được gọi tên là phương pháp độc lập, trong đó các thông số chính của tàu sẽ được xác định theo các đồ thị hay công thức kinh nghiệm xây dựng từ số liệu thử nghiệm thống kê trên các mô hình thí nghiệm, của tàu thực tế và được các nhà lý thuyết và thực hành tàu phân tích, xử lý và tổng quát hóa thành cơ sở phương pháp thiết kế và luôn được điều chỉnh cho phù hợp với sự tiến bộ của các nghành khoa học kỹ thuật. Từng nhóm thông số của tàu sẽ được xác định theo phương pháp tính riêng, gồm các nhóm như kích thước chủ yếu, lượng chiếm nước, khối lượng thân tàu, độ ổn định ban đầu và ổn định góc nghiêng lớn, công suất máy chính, dung tích khoang chứa hàng v..v…  Phương pháp tiệm cận Phương pháp tiệm cận thiết kế tàu xây dựng dựa trên cơ sở phương pháp tính gần đúng dần, từng bước xác định các thông số của tàu cho đến khi đáp ứng được các yêu cầu đặt ra cho tàu. Để có được các thông số phù hợp phải trải qua nhiều bước tính, còn gọi là bước tính đúng dần, trong đó bước gần đúng sau sẽ dựa vào kết quả bước tính trước để điều chỉnh số liệu ban đầu. Thiết kế tàu theo phương pháp tiệm cận có thể được thực hiện theo nhiều sơ đồ tính khác nhau. Phần dưới đây giới thiệu một trong những sơ đồ tính thường đang được áp dụng trong tính toán các đặc điểm hình học tàu thủy hiện nay : o Bước gần đúng thứ nhất - Xác định lượng chiếm nước D1 của tàu theo một trong các cách tính thông dụng. - Xác định các kích thước chính như chiều dài L, chiều rộng B, mớn nước T, chiều cao mép boong H và các hệ số hình dáng α, β, δ của tàu o Bước gần đúng thứ hai - Tính sức cản vỏ, công suất máy chính, thiết kế thiết bị đẩy và xác định tốc độ tàu - Xác định khối lượng thân tàu - Điều chỉnh lượng chiếm nước D2 của tàu - Điều chỉnh các kích thước chủ yếu theo lượng chiếm nước D2 Thường ở bước thứ hai đã có các thông số phù hợp và sai số giữa lượng chiếm nước D 2 với tổng khối lượng theo kích thước mới là rất nhỏ, có thể điều chỉnh bằng cách thay đổi không lớn giá trị hệ số thể tích chiếm nước δ hoặc giá trị thành phần lượng chiếm nước dự trữ ΔD o Bước gần đúng thứ ba - Xác định chính xác lượng chiếm nước, công suất máy chính, thiết bị đẩy tàu 54 Trong bước tính này nên chọn cả máy phụ và các thiết bị mặt boong để có thể xác định tương đối chính xác khối lượng con tàu. o Bước gần đúng thứ tư - Kiểm tra ổn định, chiều cao mạn khô, dung tích các hầm hàng, kiểm tra chống chìm, và xem xét lại tỷ số H/T - Kiểm tra độ bền chung toàn tàu nếu có yêu cầu - Hiệu chỉnh toàn bộ thông số đã tính và điều chỉnh lại các kích thước của tàu - Xác định các thông số ở dạng cuối cùng o Bước gần đúng thứ năm - Xác định chính xác tải trọng và tọa độ trọng tâm tàu - Hiệu chỉnh lượng chiếm nước -  Phương pháp toàn phần Phương pháp thực hiện tính từng bước và kết quả mỗi bước hầu như không điều chỉnh. Trình tự tính toán được sắp xếp sao cho bước sau có thể sử dụng kết quả của bước trước. Sơ đồ tính của phương pháp này như sau : o Bước 1: Xác định lượng chiếm nước tàu D o Bước 2 : - Dựa vào hệ số sức cản để tính sức cản hoặc hệ số công suất để tính công suất máy và thiết kế thiết bị đẩy để có thể xác định tốc độ tàu Vt đạt được từ công suất máy đã tính. Nếu Vs là vận tốc yêu cầu thì cần phải xác định công suất truyền động và chọn máy - Từ lượng chiếm nước D và tốc độ tàu Vt xác định chiều dài tàu L - Xác định hệ số đầy thể tích chiếm nước δ o Bước 3: Từ các số liệu đã xác định được như D, L và δ dựa vào phương trình dung tích tàu để xác định tỷ số giữa chiều cao mép boong và mớn nước tàu H/T o Bước 4: Từ các số liệu đã xác định được ở bước trên và giá trị momen nghiêng đã cho trước, dựa vao pương trình ổn định để xác định tỷ số giữa chiều rộng và mớn nước tàu B/T o Bước 5: Tính các đại lượng khác trên cơ sở những đại lượng đã xác định như D, L, δ, B/T, H/T  Thiết kế theo phương pháp biến phân 1.3.3 Phương pháp thiết kế tối ưu Khác phương pháp biến phân, trong đó người thiết kế phải tiến hành so sánh và đối chiếu hàng loạt phương án thiết kế áp dụng cho một sản phẩm, cụ thể ở đây là cho một con tàu 55 đang được đặt lên bàn cân và kết quả của phép so sánh đó sẽ cho phép chọn ra một phương án tối ưu, được hiểu theo nghĩa ở đây là phương án tốt nhất trong các phương án được mang ra so sánh theo một hàm mục tiêu nào đó, chứ có thể chưa phải là phương án tốt nhất trong tấc cả các phương án . Khi thiết kế theo lý thuyết tối ưu, người thiết kế không cần so sánh, đối chiếu các phương án, và thực tế cũng không thể làm được việc đó, mà công cụ lao động được người thiết kế sử dụng là tự xác định kết quả tối ưu bằng cách ngắn nhất, tùy thuộc cách điều khiển của người thiết kế. 1.3 Đối tượng, phạm vi và mục tiêu nghiên cứu.  Đối tượng nghiên cứu: Xây dựng chương trình thiết kế tàu cá vỏ thép theo Quy phạm phân cấp và đóng tàu cá biển - TCVN 6718: 2000.  Phạm vi nghiên cứu: Thiết kế, tính toán, kiểm tra ổn định , kết cấu và các tính năng hàng hải của tàu theo Quy phạm TCVN 6718: 2000.  Mục tiêu nghiên cứu: Từ dữ liệu đầu vào là kích thước chủ yếu của tàu thiết kế, bảng tọa độ tuyến hình và dựa trên tiêu chuẩn Quy phạm TCVN 6718: 2000. Xây dựng chương trình tính toán, thiết kế và kiểm tra các tính năng của tàu bằng Excel : Thủy tĩnh, Bonjean, Kết cấu thân, Sức cản, Thiết bị năng lượng. 1.5 Giới thiệu về tiêu chuẩn việt nam TCVN 6718 : 2000. Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6718: 2000 “Quy phạm phân cấp và đóng tàu cá biển” (Tàu có chiều dài trên 20m) được ban hành theo quyết định số 2596/2000/QĐ-BKHCNMT NGÀY 29/12/2000. Là một bộ tiêu chuẩn Việt Nam gồm 13 tiêu chuẩn từ TCVN 6718-1: 2000 đến TCVN 6718-13 :2000. Quy phạm phân cấp và đóng tàu cá biển” 2000 được biên soạn trên cơ sở Tiêu Chuẩn Việt Nam TCVN 6259: 1997 “Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép”-1997, sử dụng các quy định mới nhất của các Công ước quốc tế hiện hành của tổ chức Hàng hải quốc tế (IMO) và các Tiêu chuẩn của tổ chức Tiêu chuẩn quốc tế (ISO), tham khảo Quy phạm đóng tàu cá biển của các tổ chức Đăng kiểm quốc tế và kinh nghiệm đã tích lũy được trong lĩnh vực thiết kế, đóng mới, sửa chữa, khai thác và quản lí tàu biển của Việt Nam trong những năm qua. Quy phạm này được áp dụng để kiểm tra phân cấp và đăng kí các tàu cá biển tự chạy có chiều dài đường nước thiết kế trên 20m. Trong quá trình thiết kế, đóng mới sửa chữa và khai thác, các tàu cá phải được giám sát và phân cấp phù hợp với các yêu cầu được quy định trong quy phạm này và các quy phạm khác có liên quan của nước Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam. 1.6 Sơ lược về nội dung đề tài  Từ dữ liệu đầu vào là kích thước chủ yếu tàu thiết kế , bảng tọa độ tuyến hình tiến hành xây dựng chương trình tính toán, kiểm tra các tính năng của tàu dựa trên nền tảng “Quy phạm phân cấp và đóng tàu cá biển TCVN 6718: 2000”. 56  Nội dung của chương trình thiết kế, tính toán và kiểm tra các tính năng của tàu bằng Excel :  Kết cấu thân tàu  Thủy tĩnh  Bonjean  Sức cản  Thiết bị năng lượng CHƯƠNG II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu Microsoft Excel Microsoft Excel cho phép lưu trữ dữ liệu ở dạng bảng ( gồm nhiều ô: cells ). Nó cung cấp cho người dùng những công cụ xử lý, phân tích số liệu. Việc minh họa số liệu bằng biểu đồ và đồ thị trong Excel giúp cho người dùng quan sát kết quả một cách trực quan và dễ hiểu. Ngoài ra phần mềm này còn cung cấp nhiều dịch vụ và tiện ích khác. Hiện nay Excel đã được sử dụng hiệu quả trong nhiều lĩnh vực như công tác văn phòng, kế toán, quản lý hàng hóa, điểm thi của học sinh và đặc biệt là có thể thiết kế, tính toán và kiểm tra các tính năng hàng hải của tàu. 2.1.1 Làm việc với bảng tính và các file tài liệu Trong Excel, một tài liệu (workbook) là một file trong đó ta thực hiện các công việc như nhập, phân tích, xử lý và lưu trữ dữ liệu. Một tài liệu có thể chứa nhiều bảng, giúp cho ta có thể tổ chức các thông tin liên quan khác nhau chỉ trong một file. Dùng bảng tính ( worksheet ) để liệt kê và phân tích dữ liệu. Ta có thể nhập vào, sửa đổi dữ liệu trên các bảng tính và thực hiện tính toán trên các bảng tính này. Tên của các bảng tính xuất hiện trên các tap ở phía dưới cửa sổ workbook. Để chuyển từ bảng tính này sang bảng tính khác ta chọn vào tap tương ứng. Tên của bảng tính đang kích hoạt được tô đậm.  Chọn bảng tính - Khi chọn một bảng tính ta nháy chuột vào tap của bảng tính đó. - Khi chọn nhiều bảng tính kế tiếp nhau ta ấn đồng thời phím Shift trong khi chọn bảng đầu tiên và bảng cuối cùng. Ấn phím Ctrl để chọn các bảng tính không liên tiếp.  Chèn một bảng tính: Insert\ worksheet  Sao chép hoặc di chuyển bảng tính Ta có thể sao chép hoặc di chuyển bảng tính từ một file này sang một file khác, để thực hiện việc này trước hết ta cần mở các file này ra: - Trong file nguồn chọn bảng tính cần thực hiện. 57 - Trong menu: Edit\ Move or copy sheet, xuất hiện cửa sổ Move or copy sheet: Trong hộp thoại to book, chọn file đích, trong hộp thoại before sheet chọn bảng tính mà vị trí trước nó sẽ là bảng tính sao chép hoặc di chuyển tới. Nếu muốn bảng tính mới nằm ở vị trí cuối cùng của tài liệu thì chọn move to end. - Để sao chép chọn vào hộp kiếm create a copy, nếu hộp này không được chọn có nghĩa là thực hiện di chuyển.  Xóa một bảng tính - Chọn bảng tính cần xóa. - Chọn menu: Edit\ delete sheet. - Chọn OK để chấp nhận.  Đổi tên bảng tính - Nháy đúp vào tap của bảng tính cần đổi tên. - Gõ tên mới vào và kết thúc bằng phím Enter. 2.1.2 Soạn thảo, định dạng và in ấn bảng tính  Soạn thảo. Cách nhập dữ liệu - Nhập dữ liệu, chọn ô cần nhập, nhập dữ liệu vào từ bàn phím, kết thúc việc nhập bằng phím Enter hoặc di chuyển sang ô khác. - Sửa dữ liệu trong ô, chọn ô cần sửa bấm phím F2, đưa con trỏ tới vị trí cần sửa và thực hiện, muốn xóa ký tự ta dùng phím delete hoặc phím backspace. - Nhập hàm vào một ô: bắt đầu bằng dấu “ =”, tiếp theo là tên hàm, tiếp đến là tham số của hàm và kết thúc bằng phím Enter. - Sao chép, di chuyển và xóa dữ liệu. Thực hiện việc sao chép, di chuyển và xóa dữ liệu y như trong phần soạn thảo văn bản trong windows. - Thêm bớt ô hàng hoặc cột. Để chèn thêm một hàng hay một cột ta thực hiện như sau: đánh dấu hàng/ cột nơi ta muốn thêm hàng/ cột, trong hộp thoại Insert/ row để thêm hàng và Insert/ column để thêm cột. - Để xóa một hàng/ cột ta chọn hàng đó và chọn menu: Edit/ delete.  Định dạng bảng tính Định dạng cho ô hoặc một nhóm ô: chọn ô hoặc nhóm ô cần định dạng, sau đó vào menu: Format/ cells xuất hiện hộp thoại Format cells. Sau khi chọn kiểu dữ liệu, nhập dữ liệu vào, và chọn định dạng cho các ô ta có thể thêm lời ghi chú cho từng ô dữ liệu trong đó bằng cách chọn menu: Insert/ comment, hộp thoại soạn thảo hiện ra, gõ vào lời ghi chú, sau đó nháy ra ngoài hộp thoại để kết thúc. 58  In bảng tính Trước khi in ta phải định dạng trang giấy bằng cách chọn: File/ page setup, xuất hiện hộp thoại page setup như sau: - Trong Oriention: chọn Portrait để in dọc, Landscape để in ngang trang giấy. - Trong Scaling: nên giữ Adjust to 100% normal size. Trường hợp chỉ thiếu vài dòng sẽ chọn một trang nên chọn Fit to 1 page để Excel ép lại cho vừa một trang. - Trong Paper size: chọn cỡ giấy in, thông thường chọn khổ giấy A4. - Trong tap Margins: đặt các canh lề cho trang giấy. 2.1.3 Phân tích dữ liệu Sau khi nhập dữ liệu xong, việc xử lý dữ liệu trong Excel nên thực hiện bằng cách: dữ liệu đầu vào - > xử lý -> dữ liệu đầu ra. Trong đó dữ liệu đầu vào có thể là một bảng, hoặc một bảng tính, hoặc một file dữ liệu, tùy vào dữ liệu này ít hay nhiều . Dữ liệu đầu ra có thể lưu trên một file khác, sheet khác hoặc là một bảng khác ngay trong sheet đó. 2.1.4 Ứng dụng của Excel trong thiết kế, tính toán, kiểm tra các tính năng tàu. Excel là chương trình tính toán được ứng dụng trong các bài tập lớn của các môn học lý thuyết tàu, để tính toán các tính năng hàng hải của tàu như: ổn định, thủy tĩnh, bonjean, kết cấu, … Excel giúp người dùng thực hiện các phép tính toán và xuất ra kết quả nhanh chóng, nhờ đó người sử dụng tiết kiệm được thời gian cũng như công sức cho việc tính toán. Excel giúp lưu trữ dữ liệu, tổng hợp các bài tập có liên quan với nhau, nên chúng ta có thể dễ dàng tiếp cận cũng như hiểu rõ các công thức và phép toán. Các bài tập lớn mà chúng ta có thể thực hiện trên Excel:  Tính toán ổn định tàu thủy.  Tính toán đồ thị bonjean – thủy tĩnh.  Tính toán kết cấu tàu.  Tính toán trang thiết bị động lực.  Tính toán sức cản tàu. 2.2 Những yêu cầu chủ yếu đối với thiết kế kết cấu thân tàu - Tính an toàn: Thiết kế kết cấu phải đảm bảo dưới tác dụng của ngoại lực, tàu có một sức bền nhất định, tính ổn định và độ cứng cần thiết. Không vì sức bền không đủ hoặc kết cấu mất ổn định mà gây lên sự phá hủy kết cấu hoặc biến dạng vượt quá phạm vi cho phép. 59 - Tính năng sử dụng: Việc bố trí và lựa chọn kích thước kết cấu phải phù hợp với yêu cầu kinh doanh. Ví như đối với khoang chở hàng đảm bảo kết cấu được bố trí sao cho thuận tiện xếp dỡ hàng, buồng ở của hành khách và thuyền viên phải có lối đi thuận tiện và độ cao thích đáng. - Tính hoàn chỉnh: Tàu thủy là một công trình kiến trúc nổi trên mặt nước bố trí phức tạp, trên tàu có nhiều loại máy móc, thiết bị, dụng cụ sinh hoạt và các hệ thống…Các bộ phận liên kết mật thiết với bố trí kết cấu và việc lựa chọn kích thước kết cấu.Thiết kế kết cấu phải phối hợp chặt chẽ với thiết kế tổng thể và thiết kế các hệ thống tạo nên một cấu trúc hoàn chỉnh, đảm bảo sự hoạt động bình thường của tất cả các bộ phận trên tàu. - Tính công nghệ: Việc lựa chọn hình thức kết cấu, hình thức liên kết các bộ phận kết cấu của thân tàu phải đảm bảo thi công dễ dàng, giảm nhẹ cường độ lao động và nâng cao năng suất lao động. Mặt khác, khi lựa chọn vật liệu phải chú ý đến vật tư có thể khai thác trong nước, giảm bớt quy cách vật liệu một cách thích đáng, tiện cho việc mua, dự trữ vật liệu và quy trình công nghệ của nhà máy. Phải căn cứ vào đặc điểm của nhà máy, tình hình thiết bị của nhà máy để chọn phương án công nghệ hợp lý, áp dụng những biện pháp công nghệ tiên tiến. - Tính kinh tế: Trên cơ sở đảm bảo sức bền cần thiết của kết cấu, cân nhắc kỹ đến độ dư ăn mòn của vật liệu, yêu cầu sử dụng và sửa chữa bảo dưỡng…Phải cố gắng giảm nhẹ khối lượng kết cấu, tiết kiệm vật liệu, bố trí và lựa chọn vật liệu thỏa đáng, đảm bảo tính kinh tế cao nhất trong sử dụng kết cấu. 2.2.1 Đặc điểm kết cấu thân tàu 2.2.1.1 Đặc điểm chung Kết cấu thân tàu có dạng vỏ mỏng gồm phần tôn bao bên ngoài và phần gia cường bên trong tạo thành khung xương đảm bảo độ bền, giữ tàu nổi và vận động trên nước. - Tôn bao: Gồm các tấm vỏ mỏng bằng vật liệu kim loại hay phi kim. - Kết cấu gia cường: Hệ thống các dầm trực giao bố trí vuông góc với nhau và được liên kết bằng các mã. 2.2.1.2 Đặc điểm, vai trò của các bộ phận kết cấu trong đảm bảo độ bền thân tàu - Các kết cấu thân tàu được lựa chọn và bố trí trên cơ sở đảm bảo độ bền thân tàu khi uốn chung và độ bền cục bộ dưới tác dụng của tải trọng riêng. - Theo quan điểm này, thân tàu xem như dầm tổng hợp thành mỏng, chịu tác dụng hai lực ngược chiều là trọng lượng thân tàu và lực đẩy của nước, kết quả thân tàu bị cong lên hoặc võng xuống, xuất hiện ứng suất, biến dạng làm phá hủy kết cấu tàu. - Để đảm bảo độ bền chung và độ bền cục bộ nói trên, kết cấu thân tàu được chia thành hai hệ thống chính. 2.2.1.3. Hệ thống các kết cấu dọc 60 Hệ thống các kết cấu dọc để đảm bảo độ bền chung gồm các kết cấu chạy dọc tàu từ mũi đến đuôi như sống chính, đà dọc đáy, xà dọc mạn, xà dọc boong… Về mặt độ bền, các kết cấu dọc có vai trò: - Sống chính, xà dọc đáy, xà dọc boong chịu ứng suất kéo hoặc ứng suất nén lúc tàu bị uốn chung và bị uốn cục bộ của khung giàn đáy, khung giàn boong. - Tôn mạn và vách dọc đóng vai trò thành đứng dầm chịu lực, chịu toàn bộ lực cắt khi tàu uốn. Tôn mạn còn chịu tác dụng cục bộ của áp lực hàng hóa từ bên trong và áp lực nước ngoài mạn tàu. - Tấm đáy và tấm boong chịu ứng suất kéo, nén lớn nhất lúc tàu bị uốn chung do nằm cách xa trục trung hòa nhất, chịu tải trọng cục bộ do áp lực nước hoặc hàng hóa tác dụng vuông góc tấm. - Sống dọc mạn chủ yếu chỉ chịu tác dụng của uốn cục bộ. 2.2.1.4. Hệ thống các kết cấu ngang Hệ thống các kết cấu ngang nhằm đảm bảo độ bền ngang cho kết cấu thân tàu, bao gồm: - Sườn ngang: Các khung dầm đặt trong mặt phẳng ngang và bố trí dọc theo mạn tàu. - Sườn khỏe: Các dầm tăng cường đặt trong buồng máy hoặc khoang hàng. - Đà ngang đáy: Các dầm đặt ngang đáy làm đế tựa cho tôn đáy và sống dọc đáy. - Xà ngang boong: Các dầm ngang đặt dưới mặt boong để đỡ tôn boong. - Xà ngang cụt: Các xà ngang đặt ở vùng lỗ khoét trên boong, chạy từ mạn tới lỗ khoét. - Xà ngang khỏe: Xà ngang boong kích thước lớn cùng sườn khỏe để tạo thành khung sườn khỏe. 2.2.2. Các hệ thống kết cấu thân tàu 2.2.2.1. Đặc điểm kết cấu khung dàn Có thể hình dung kết cấu thân tàu được hình thành từ các khung giàn liên kết nhau: Khung giàn đáy, khung giàn mạn và khung giàn boong. - Kết cấu thân tàu gồm nhiều khung giàn liên kết với nhau - Kết cấu khung giàn gồm các dầm dọc và dầm ngang liên kết chặt với nhau và có tấm lợp bên trên, xung quanh có phần đế và mỗi khung giàn là đế tựa cho khung giàn khác. 2.2.2.2. Phân loại hệ thống kết cấu thân tàu - Hệ thống kết cấu ngang: Các kết cấu bố trí theo chiều dài tàu dày hơn theo chiều ngang, chịu sức bền ngang tốt, dùng trên tàu cỡ vừa và nhỏ, bộ phận mũi, lái … - Hệ thống kết cấu dọc: Các kết cấu bố trí theo chiều dài tàu thưa hơn theo chiều 61 ngang, chịu sức bền dọc tốt, dùng trên tàu cỡ lớn, tàu có tỷ số L/B lớn. - Hệ thống kết cấu hỗn hợp: Kết hợp cả hai hệ thống kết cấu ngang và dọc, tận dụng ưu điểm của hai hệ thống kết cấu, dùng cho tàu dầu, tàu chở hàng cỡ trung và lớn. - Hệ thống kết cấu liên hợp: khoảng cách kết cấu bố trí theo chiều dài và chiều ngang bằng nhau, giải quyết vấn đề gia cường cục bộ vùng chịu tải cục bộ, tải trọng va đập. 2.2.2.2 Nguyên tắc lựa chọn hệ thống kết cấu - Lựa chọn hệ thống kết cấu tàu phù hợp rất quan trọng vì hình thức kết cấu thân tàu ảnh hưởng lớn đến hiệu quả kinh tế kỹ thuật của con tàu sau này. -Trước khi thiết kế, cần phân tích lựa chọn hệ thống kết cấu phù hợp trên cơ sở đảm bảo yêu cầu về an toàn, thuận lợi trong sử dụng, thi công và trọng lượng nhỏ nhất 2.2.3 Vật liệu thép dùng trong đóng tàu 2.2.3.1 Yêu cầu đối với thép dùng trong đóng tàu Thép là loại vật liệu đựơc sử dụng rộng rãi nhất trong đóng tàu nhờ có những đặc tính ưu việt của thép về tính năng cơ học, giá thành hợp lý…Mà người ta có thể đóng tàu dài đến 500m với tải trọng trên dưới nửa triệu tấn, trong khi đó vật liệu cổ điển là gỗ chỉ đóng những tàu có chiều dài trên dưới 60m. Mặc dù có những thành công rực rỡ trong việc sử dụng thép để đóng tàu đặc biệt là cùng với sự tiến bộ mạnh mẽ của công nghệ hàn. Nhưng hàng nghìn trường hợp tai nạn vẫn xảy ra đối với tàu thép như nứt, nứt giòn, ăn mòn, có khi tự nhiên gãy đôi cả con tàu. Vì vậy yêu cầu kỹ thuật đặt ra cho thép đóng tàu cơ bản như sau: - Đảm bảo sức bền cơ lý tính với ch = 235- 390 Mpa. - Chịu đựng được hiện tượng nứt giòn ở nhiệt độ 0°C hoặc thấp -40°C. - Tính năng hàn tốt ở mọi nhiệt độ môi trường xung quanh. - Có khả năng gia công nguội mà không bị giảm nhiều đi cơ lý tính của nó sau khi đã biến dạng dẻo và không cần phải gia công nhiệt trở lại. - Khả năng chống gỉ trong môi trường nước bẩn cũng như hàng hóa vận chuyển. - Có sức bền tốt trong môi trường gỉ, đặc biệt mỏi ở chu kỳ thấp của các mối hàn. - Giá cả tương đối hợp lý. Trong công nghiệp đóng tàu, để đảm bảo những yêu cầu ở trên, người ta cần quan tâm đến các vấn đề sau: - Phương pháp chế tạo ra thép. - Sức bền (cơ, lý tính của các loại thép). - Thành phần hóa học trong thép. 2.3 Tiêu chuẩn ổn định. 62 Tiêu chuẩn ổn định là những chỉ tiêu hoặc những định mức nhằm đảm bảo an toàn tối đa cho con tàu về phương diện ổn định. Tất cả các loại tàu phải đảm bảo yêu cầu cơ bản về ổn định chung, ngoài ra còn phải thoả mãn các yêu cầu khác ứng với riêng từng loại tàu. 2.3.1 Tiêu chuẩn vật lý: Tiêu chuẩn này được xây dựng trên cơ sở giải bài toán cân bằng của tàu dưới tác dụng của tất cả mômen ngoại lực. Tiêu chuẩn vật lý có tính khoa học cao, sáng tạo nó tạo điều kiện để tìm kiếm và áp dụng những sáng kiến mới. Tuy nhiên, việc xây dựng cũng như tính ổn định cho tàu theo tiêu chuẩn này là rất phức tạp và khó thực hiện, đặc biệt nó đòi hỏi phải có nghiên cứu thực nghiệm. Vì những lý do trên nên tiêu chuẩn vật lý chỉ được áp dụng ở một số nước như Nga, Nhật, Mỹ, Trung Quốc. 2.3.2 Tiêu chuẩn thống kê: Hệ tiêu chuẩn thống kê được xây dựng trên cơ sở: - Thống kê những vụ đắm tàu do thiếu ổn định. - Xác định những yếu tố thiếu ổn định là nguyên nhân gây ra tai nạn đắm tàu. -Xác định giới hạn của những yếu tố đó và đưa ra thành tiêu chuẩn. Với cách xây dựng như vậy nên hệ tiêu chuẩn thống kê rất phù hợp với thực tế nhưng cứng nhắc, hạn chế sự sáng tạo ra mẫu tàu mới. Các tiêu chuẩn ổn định thống kê hiện nay thường thiết lập theo công trình nghiên cứu của nhà khoa học Hà Lan Rakhole. 2.3.2 Tiêu chuẩn theo Quy phạm Theo “Quy phạm phân cấp và đóng tàu cá biển TCVN 6718:2000” , các yêu cầu về ổn định phải thỏa mãn các yêu cầu sau :  Diện tích đồ thị ổn định tĩnh không đươch nhỏ hơn 0,055 m.rad khi góc nghiêng đến 30 độ và không được nhỏ hơn 0,09 m.rad khi nghiêng đến 40 độ. Ngoài ra diện tích của cánh tay đòn ổn định tĩnh trong phạm vi góc nghiêng 30 độ và 40 độ không được nhỏ hơn 0,03 m.rad.  Cánh tay đòn ổn định lớn nhất lmax không được nhỏ hơn 0,25 m đối với tàu có chiều dài L nhỏ hơn hoặc bằng 80 m. 63  Giới hạn dương của đồ thị ổn định tĩnh ( góc lặn) không được nhỏ hơn 60 độ.  Chiều cao tâm nghiêng ban đầu hiệu chỉnh đối với tất cả các trạng thái tải không được nhỏ hơn 0,15 m. Ta có thể tóm tắt như sau : h0 ≥ 0,15 (m) l30 ≥ 0,25 (m) θ ≥ 60° lđ30 ≥ 0,055 (m) lđ40 ≥ 0,09 (m) lđ40 – lđ30 ≥ 0,3 (m) Trong đó : h0 - chiều cao tâm ổn định ban đầu của tàu l30 - cánh tay đòn ổn định tĩnh của tàu ở góc nghiêng 30° θ - giới hạn dương của đồ thị ổn định tĩnh ( góc lặn) lđ30 , lđ40 - cánh tay đòn ổn dịn động ở góc nghiêng 30°,40°. 2. 4 Các tính năng hàng hải của tàu 2.4.1 Tính nổi tàu thủy. 2.4.1.1 Các khái niệm cơ bản : Tính nổi là tính năng hàng hải quan trọng, xác định khả năng tàu nổi cân bằng trên nước hoặc nổi hoàn toàn dưới mặt nước, tại vị trí xác định tương ướng với chế độ tải trọng đang xét.  Các lực tác dụng và phương trình nổi Thực tế khi nổi trên mặt nước, tàu có thể chìm một phần hoặc chìm hoàn toàn trong nước và khi tàu đứng yên không chuyển động, nếu bỏ qua các lực chuyển động của môi trường tự nhiên như sóng, gió, lực cản nước v...v..., tàu chỉ chịu tác dụng của hai lực cụ thể như sau :  Trọng lượng tàu P, đặt tại trọng tâm tàu G (x,y,z), hướng thẳng đứng xuống dưới và có độ lớn tính bằng tổng các trọng lượng thành phần pi có mặt trên tàu. P = ∑ pi  Lực đẩy Acsimet D (hay lực nổi) là áp lực thủy tĩnh của nước tác dụng lên bề mặt tàu dưới nước, đặt tại trọng tâm C(x,y,z) của phần thân tàu dưới nước (gọi 64 là tâm nổi) hướng thẳng đứng từ dưới lên, độ lớn bằng trọng lượng thể tích nước bị tàu chiếm chỗ V D = γV (γ- Trọng lượng riêng của nước ngoài mạn, tấn/m3)  Điều kiện cân bằng của tàu Về mặt lý thuyết, để đảm bảo tàu nổi cân bằng trên mặt nước cần đảm bảo hai điều kiện là điều kiện cân bằng về lực và điều kiện cân bằng về moomen, cụ thể như sau :  Điều kiện cân bằng lực Điều kiện cân bằng về lực chính là điều kiện tổng các lực tác dụng lên tàu phải bằng 0. Do tàu chịu tác dụng của hai lực P và D nên điều kiện này sẽ dẫn đến phương trình : P = D = γV  Điều kiện cân bằng mômen Điều kiện cân bằng moomen đưa đến điều kiện tổng các moomen tác dụng lên tàu bằng 0, tức là hai lực P và D sẽ nằm trên cùng một đường thẳng vuông góc với mặt đường nước đang xét. Nói cách khác, điều kiện này sẽ dẫn đến điều kiện trọng tâm G và tâm nổi C của tàu phải nằm trên cùng một đường thẳng đứng, vuông góc với mặt phẳng mặt đường nước đang xét. Như vậy, điều kiện tàu nổi cân bằng được biểu diễn bởi hệ thống phương trình : 𝑃 = 𝐷 = 𝛾𝑉 {(𝑋𝑐 − 𝑋𝐺 ) + (𝑍𝑐 − 𝑍𝐺 )𝑡𝑔𝜑 = 0 (𝑋𝑐 − 𝑋𝐺 ) + (𝑍𝑐 − 𝑍𝐺 )𝑡𝑔𝜃 = 0 2.4.1.2 Các yếu tố tính nổi của tàu : Yếu tố tính nổi là các đại lượng liên quan đến hình dáng phần thân tàu dưới nước có trong hệ phương trình nổi của tàu, gồm hai đại lượng chính: - Thể tích chiếm nước V - Tọa độ tâm nổi C (x,y,z) Tuy nhiên, để tính toán các yếu tố tính nổi, trước tiên cần tính được các yếu tố đường hình bao gồm các đại lượng đặc trưng cho mặt đường nước và mặt cắt ngang của tàu, cụ thể như sau :  Các yếu tố mặt đường nước : - Diện tích mặt đường nước S - Hoành độ trọng tâm diện tích mặt đường nước 𝑥𝑓 - Momen quán tính của diện tích mặt đường nước đối với trục Ox và Oy - Hệ số diện tích mặt đường nước α. 65 y S Xf L/2 x L/2 L - Hình 1 :Mặt đường nước tàu  Các yếu tố mặt cắt ngang Diện tích mặt cắt ngang ω Cao độ trọng tâm diện tích mặt cắt ngang 𝑍𝜔 Hệ số diện tích mặt đường nước β y Zw T w x O Hình 2 :Mặt cắt ngang tàu 2.4.1.3 Phương pháp tính toán : Hiện nay, trong các tính toán tính năng hàng hải của tàu thường sử dụng các công thức tính tích phân gần đúng hình thang, công thức Simpson a).Phương pháp hình thang 66 Công thức hình thang xây dựng dựa trên cơ sở chia đoạn ab =L thành n đoạn bằng nhau ΔL=L/n đánh theo số thứ tự 0,1,2,...,n-1,n và thay thế đường y=f(x) bằng đường gãy khúc đi qua các đỉnh kế tiếp nhau tương ứng với các tung độ 𝑦0 , 𝑦1 , … , 𝑦𝑛 y y=f(x ) S yo 0 O y 1 1 y 2 2 y y 3 3 y 4 4 yn-1 5 yn n-1 5 n x Hình 3 :Tính diện tích theo phương pháp hình thang Khi đó, tính diện tích hình S theo công thức đã biết : S≈ 𝑆1 + 𝑆2 + ⋯ + 𝑆𝑛 y 0  y1 y  yn y  y2  L. 1  .......  L. n 1 ) 2 2 2 y  yn  L.( y 0  y1  ..........  y n  0 ) 2  n  y  y n   L  y i   0  2    i 1  ( L. Trong đó : ΔL : khoảng cách đều giữa các tung độ n y i 1 i : Tổng các tung độ kế tiếp nhau 𝑦0 +𝑦𝑛 :độ hiệu chỉnh tung độ 1) Tính diện tích mặt đường nước, vị trí tâm nổi và momen quán tính 2 Độ chính xác của việc tính toán diện tích bao hàm dưới đường cong khi sử dụng phương pháp hình thang hoàn toàn do số đường thẳng góc phân chia diện tích tính toán quyết định. Số đường thẳng góc càng nhiều, độ chính xác càng cao. y y1 0 y2 L y 67 n-1 0 1 L/2 L/2 n x Hình 3: Chia sườn theo phương pháp hình thang -Tính diện tích mặt đường nước S : 𝐿 𝑦 +𝑦 S= 2 ∫0 𝑦𝑑𝑥 = 2∆𝐿 [∑𝑛𝑖=1 𝑦𝑖 − ( 0 𝑛 )] 𝐿 𝑦0 +𝑦𝑛 2 ) =2 (𝑦0 + 𝑦1 + ⋯ + 𝑦𝑛 − 20 2 Trong đó: yi nữa tung độ của mặt đường nước, tương ứng với mặt cắt ngang thứ i. ΔL=L/n – khoảng cách sườn 𝑦0 +𝑦𝑛 – tung độ hiệu chỉnh 2 -Tính hoành độ trọng tâm diện tích mặt đường nước Xf : 𝐿 Xf = ∫0 𝑥𝑦𝑑𝑥 𝐿 ∫0 𝑦𝑑𝑥 = ∆𝐿 ∑𝑚 𝑖=0 𝑖(𝑦𝑚𝑖 −𝑦𝑑𝑖 ) 𝑦0 +𝑦𝑛 ∑𝑛 ) 0 𝑦𝑖 −( 2 -Tính Momen quán tính của diện tích mặt đường nước đối với trục Ox : 2 𝐿 2 Ix = ∫0 𝑦 3 𝑑𝑥 = ∆𝐿 [∑𝑛𝑖=0 𝑦𝑖 − 3 3 3 𝑦03 +𝑦𝑛 ] 2∆𝐿 2 𝑦 3 +𝑦 3 3 𝑦𝑛 − 0 𝑛 ) 2 𝐿 𝑛2 (𝑦0 +𝑦𝑛) 3 (𝑦03 + 𝑦13 + ⋯ + 𝑦𝑛−1 ≈ + 3 -Tính momen quán tính của diện tích mặt đường nước đối với trục Oy : ] Iy =2 ∫0 𝑥 2 𝑦𝑑𝑥 = 2∆𝐿3 [∑𝑛𝑖=0 𝑖 2 𝑦𝑖 − 2 -Momen quán tính của diện tích mặt đường nước đối với trục ngang đi qua trọng tâm của diện tích mặt đường nước : If = Iy -SXf2 2) Tính diện tích mặt cắt ngang và vị trí trọng tâm của nó.  y 0  y k   2   -Diện tích mặt cắt ngang ω = 2T  y i   k  i 0 Trong đó :ΔT –khoảng cách chia đều giữa các mặt đường nước yj – nữa tung độ mặt cắt ngang -Momen tĩnh của mặt cắt ngang đối với trục Oy : 𝑇 𝑚 Mωy=2 ∫𝑜 𝑦𝑧𝑑𝑧 = 2∆𝑇 2 [∑𝑘𝑖=0 𝑖𝑦𝑖 − (𝑦𝑘 − 𝑦0 )] 𝑇 2( )2 𝑚 (0𝑦0 + 1𝑦1 + ⋯ + 𝑘𝑦𝑘 − ≈ -Cao độ trọng tâm diện tích mặt cắt ngang : 𝑇 ∫ 𝑦𝑧𝑑𝑧 Zω= 0𝑇 ∫0 𝑦𝑑𝑧 = ∆𝑇 2 𝑚 2 (𝑦𝑘 − 𝑦0 ) 𝑚 2 𝑦0 −𝑦𝑚 ∑𝑚 𝑦 −( ) 𝑖=0 𝑖 2 ∑𝑚 𝑖=0 𝑖𝑦𝑖 − (𝑦𝑚 −𝑦0 ) 68 3) Tính thể tích chiếm nước và vị trí tâm nổi của thân tàu -Tính thể tích chiếm nước V : +Dùng diện tích mặt đường nước làm tọa độ và tích phân theo hướng thẳng đứng. T m  S  Sm V   S .d z  T  S I   0 2   i 0 0    S- Diện tích mặt đường nước. +Dùng diện tích mặt cắt ngang làm tọa độ và lấy tích phân theo hướng dọc : 𝐿 𝜔 +𝜔 V =∫0 𝜔𝑑𝑥 = ∆𝐿(∑𝑛𝑖−0 𝜔𝑖 − ( 0 𝑛) 2 𝜔 +𝜔 𝐿 ≈ (𝜔0 + 𝜔1 + ⋯ + 𝜔𝑛 − ( 0 𝑛) 𝑛 2 -Vị trí tâm nổi : +Dùng diện tích mặt đường nước làm tọa độ và tích phân theo hướng thẳng đứng. Tính hoành độ tâm nổi : 𝑆0𝑋𝑓0 +𝑆𝑘 𝑋𝑓𝑘 2 c 𝑇 𝑆0−𝑆𝑚 ∑𝑚 𝑆 − ∫0 𝑆𝑑𝑧 𝑖=0 𝑗 2 𝑆0 𝑋𝑓0+ 𝑆𝑛𝑋𝑓𝑛 𝑆0 𝑋𝑓0 +𝑆1 𝑋𝑓1 +⋯+𝑆𝑛 𝑋𝑓𝑛 − 2 𝑆 +𝑆 𝑆0 +𝑆1 +⋯.𝑆𝑛 − 0 𝑛 2 𝑇 X = ∫0 𝑆𝑋𝑓 𝑑𝑧 = ∑𝑚 𝑖=0 𝑆𝑗 𝑋𝑓𝑗 − ≈ Tính cao độ tâm nổi: 𝑚𝑆𝑚 2 𝑇 𝑆0 +𝑆𝑚 𝑚 ∑𝑗=0 𝑆𝑗 − ∫0 𝑆𝑑𝑧 2 𝑚𝑆 0𝑆0 +1𝑆1 +⋯+𝑚𝑆𝑚 − 𝑚 2 𝑆 +𝑆 𝑆0 +𝑆1 +⋯+𝑆𝑛 − 0 𝑛 2 𝑇 Zc = ∫𝑜 𝑆𝑧𝑑𝑧 = ∑𝑚 𝑗=0 𝑗𝑆𝑗 − ; m là số MĐN ≈ ∆𝑇 Với ΔT : khoảng cách giữa các đường nước Si,xfi :Diện tích và hoành độ trọng tâm của mặt đường nước thứ i +Dùng diện tích MCN làm tọa độ và lấy tích phân theo hướng dọc : Tính hoành độ tâm nổi Xc: 𝑛 𝐿 Xc = ∫0 𝜔𝑥𝑑𝑥 𝐿 ∫0 𝜔𝑑𝑥 = ∑𝑛 𝑖=0 𝑖(𝜔𝑚𝑖 −𝜔𝑑𝑖 )− 2 (𝜔𝑚 −𝜔𝑑 ) ∑𝑛 𝑖=0 𝜔𝑖 − Tính cao độ tâm nổi : 𝐿 Zc = ∫0 𝜔𝑧𝑑𝑧 𝐿 ∫0 𝜔𝑑𝑥 = 𝜔0+𝜔𝑛 2 𝜔0 𝑍0 +𝜔𝑛𝑍𝑛 ∑𝑛 𝑖=0 𝜔𝑖 𝑍𝜔𝑖 − 2 𝜔0 +𝜔𝑛 ∑𝑛 𝑖=0 𝜔𝑖 − 2 Với ωi ,Zωi –diện tích và cao độ trọng tâm của mặt cắt ngang thứ i ωm ,ωd – diện tích mặt cắt ngang thứ i ở phía mũi và phía đuôi. b). Công thức Simpson Công thức Simpson cho phép tính gần đúng tích phân đã nêu với độ chính xác khá cao. Tương tự công thức hình thang, công thức Simpson cũng được xây dựng trên cơ sở chia đoạn ab = L thành n đoạn h =ΔL =L/n đánh số thứ tự lần lượt là 0,1,....,n-1,n. Tuy nhiên trong công 69 thứ này, đường cong y=f(x) được thay lần lượt bằng các đường bậc 2 y=a0+a1x+a2x2 đi qua nhóm 3 đỉnh tung độ kế tiếp nhau. Hình 5 Tính diện tích theo công thức Simpson 1) Tính diện tích mặt đường nước, vị trí tâm nổi và momen quán tính Quy tắc thứ nhất của Simpson sử dụng 21 đường thẳng góc để tính toán thân tàu, độ chính xác có thể đạt được 0,1%. Thông thường sử dụng 11 đường thẳng góc và ở hai đầu thâm các đường thẳng góc ở điểm giữa của các khoảng sườn chia cũng đủ đảm bảo chính xác. Hình 6 Phân chia các đường sườn theo phương pháp Simpson - Diện tích mặt đường nước S được tính : 𝐿 2 𝐿 − 2 2 𝑆 = 2 ∫ 𝑦𝑑𝑥 = ∆𝐿𝑓 (𝑆) 3 2 1 3 2 = ∆𝐿 ( 𝑦0 + 2𝑦1/2 + 1𝑦1 + 2𝑦11 + 112 𝑦2 + 4𝑦3 + 2𝑦4 + 4𝑦5 + 2𝑦6 + 4𝑦7 + 2 1 1 1 𝑦8 + 2𝑦81 + 1𝑦9 + 2𝑦91 + 𝑦10 ) 2 - 2 2 2 Momen tĩnh diện tích mặt đường nước đối với trục oy : 70 𝐿 2 𝐿 − 2 2 𝑀𝑆𝑂𝑦 = 2 ∫ 𝑥𝑦𝑑𝑥 = (∆𝐿)2 𝑓(𝑀𝑆𝑜𝑦 ) 3 2 3 3 2 = ∆𝐿2 [0.4𝑦5 + 1.2(𝑦6 − 𝑦4 ) + 2.4(𝑦7 − 𝑦3 ) + 3 (𝑦8 − 𝑦2 ) + 1 1 2 2 1 3 2 (𝑦81 − 𝑦11 ) + 4.1(𝑦9 − 𝑦1 ) + 4 2 (𝑦91 − 𝑦1 ) + 5. (𝑦10 − 𝑦0 )] - 2 2 Hoành độ trọng tâm diện tích mặt đường nước (Xf) : 𝑋𝑓 = - 2 𝑀𝑆𝑜𝑦 𝑆 = 2/3(∆𝐿)2 𝑓(𝑀𝑆𝑜𝑦 ) 2/3𝑓(𝑆) = 2 2 ∆𝐿.𝑓.(𝑀𝑆𝑜𝑦 ) 𝑓(𝑆) Momen quán tính của diện tích mặt đường nước đối với trục Ox là : 𝐿 3 2 𝑦 𝐿 − 3 2 𝐼𝑥 = 2 ∫ 𝑑𝑥 = 2∆𝐿𝑓 (𝐼𝑥 ) 2 1 3 2 3 3 = ∆𝐿 ( 𝑦03 + 2𝑦1/2 + 1𝑦13 + 2𝑦131 + 𝑦23 + 4𝑦33 + 2𝑦43 + 4𝑦53 + 2𝑦63 + 4𝑦73 + 3 𝑦3 2 8 - 2 2 1 3 ) + 2𝑦831 + 1𝑦93 + 2𝑦931 + 𝑦10 2 2 2 Momen quán tính của diện tích mặt đường nước đối với trục Oy : 𝐿/2 2 𝐼𝑦 = 2 ∫−𝐿/2 𝑥 2 𝑦𝑑𝑥 = (∆𝐿)3 𝑓(𝐼𝑦 ) 3 2 = ∆𝐿3 [0.4𝑦5 + 12 . 2(𝑦6 + 𝑦4 ) + 22 . 4(𝑦3 + 𝑦7 ) + 3 3 23 2 (𝑦8 + 𝑦2 ) + 3,52 . 2 (𝑦81 + 𝑦11 ) + 42 . 1(𝑦9 + 𝑦1 ) + 2 4,52 . 2 (𝑦91 + 𝑦1 ) + 5 2 2 21 2 2 (𝑦10 + 𝑦0 )] 2) Tính diện tích mặt cắt ngang và vị trí trọng tâm của nó . - Diện tích mặt cắt ngang : 𝑇 4 𝜔 = 2 ∫𝑜 𝑦𝑑𝑧 = ∆𝑇 2 𝑓 (𝜔) 3 = - 4 1 ∆𝑇 2 ( 𝑦0 3 2 1 + 2𝑦1 + 𝑦2 + 2𝑦3 + 𝑦4 + ⋯ + 2𝑦𝑚−1 + 𝑦𝑚 ) 2 Momen tĩnh của diện tích mặt cắt ngang phần dưới nước đối với trục Oy : 𝑇 4 𝑀𝜔𝑜𝑦 = 2 ∫𝑜 𝑦𝑧𝑑𝑧 = ∆𝑇 2 𝑓(𝑀𝜔𝑜𝑦 ) 3 4 2 1 = ∆𝑇 [0. 𝑦0 + 1.2𝑦1 + 2𝑦2 + 3.2𝑦3 + ⋯ + 3 2 1 𝑚 𝑦𝑚 ] 2 - Cao độ trong tâm : 4/3(∆𝑇)2 𝑓(𝑀𝜔𝑜𝑦 ) ∆𝑇. 𝑓(𝑀𝜔𝑜𝑦 ) 𝑧𝜔 = = 4/3(∆𝑇)𝑓(𝜔) 𝑓(𝜔) 71 (𝑚 − 1)2𝑦𝑚−1 + 3) Tính thể tích chiếm nước và vị trí tâm nổi của thân tàu : - Dùng diện tích mặt đường nước Si làm tọa độ và lấy tích phân theo hướng thẳng đứng : 𝑇 𝑉 = ∫𝑜 𝑆𝑑𝑧 = 𝑇 ∫0 𝑆𝑋𝑓 𝑑𝑧 𝑋𝑐 = 𝑍𝑐 = - (𝑆0 + 4𝑆1 + 2𝑆2 + ⋯ + 2𝑆𝑚−2 + 4𝑆𝑚−1 3 𝑆0 𝑋𝑓0 +4𝑆1 𝑋𝑓1 +2𝑆2 𝑋𝑓2 +⋯+4𝑆𝑚−1 𝑋𝑓𝑚−1 +𝑆𝑚 𝑋𝑓𝑚 = 𝑇 ∫0 𝑆𝑑𝑧 𝑇 ∫𝑜 𝑆𝑧𝑑𝑧 𝑇 ∫𝑜 𝑆𝑑𝑧 ∆𝑇 = + 𝑆𝑚 ) 𝑆0 +4𝑆1 +2𝑆2 +⋯+4𝑆𝑚−1 +𝑆𝑚 ∆𝑇[0.𝑆0 +1.4𝑆1 +2.2𝑆2 𝑋𝑓2 +3.4𝑆2 +(𝑚−1)4𝑆𝑚−1 +𝑚𝑆𝑚 ] 𝑆0 +4𝑆1 +2𝑆1 +⋯+4𝑆𝑚−1 +𝑆𝑚 Nếu sử dụng diện tích mặt cắt ngang ωi làm tọa độ và lấy tích phân theo hướng dọc tàu, có thể nhận được các công thức tính thể tích chiếm nước V và tọa độ tâm nổi (xc ,zc) của tàu ,cụ thể như sau : 𝐿/2 𝑉 = ∫−𝐿/2 𝜔𝑑𝑥 = ∆𝐿 1 3 1 ( 𝜔0 + 2𝜔1 + 𝜔1 + 2𝜔11 + 1 𝜔2 + 4𝜔3 + 2𝜔4 + 4𝜔5 ) 2 2 𝑋𝑐 = = 𝐿/2 ∫−𝐿/2 𝜔𝑧𝑑𝑥 2 2 ⁄ 𝐿/2 ∫−𝐿/2 𝜔𝑑𝑥 𝜔0 𝑧𝑐0 +4𝜔1 𝑧𝑐1 +2𝜔1 𝑧𝑐2 +⋯+4𝜔19 𝑧𝑐19 +𝜔20 𝑧𝑐20 𝑍𝑐 = 𝜔0 +4𝜔1 +2𝜔2 +⋯+4𝜔19 +𝜔20 𝐿/2 ∫−𝐿/2 𝜔𝑧𝑑𝑥 𝑀𝜔𝑜𝑦 = ⁄ 𝐿/2 𝜔 ∫−𝐿/2 𝜔𝑑𝑥 [10(𝜔20 −𝜔0 )+9.4(𝜔9 −𝜔1 )+8.2(𝜔18 −𝜔12 )+7.4(𝜔17 −𝜔3 )+⋯+] = ∆𝐿 + 𝜔0 +4𝜔1 +2𝜔2 +⋯+ 2.2(𝜔12 −𝜔8 )+1.4(𝜔11 −𝜔9 ) 4𝜔9 +𝜔20 2.4.1.4 Đường cong các yếu tố tính nổi (đồ thị thủy lực) -Đồ thị biểu diễn các yếu tố tính nổi theo mớn nước tàu, nội dung của đường cong các yếu tố tính nổi bao gồm : - Thể tích chiếm nước V - Lượng chiếm nước D - Diện tích mặt đường nước S - Hoành độ trọng tâm diện tích mặt đường nước Xf - Hoành độ tâm nổi Xc - Cao độ tâm nổi Zc - Bán kính tâm ổn định ngang r ( r =Ix/V) - Bán kính tâm ổn định dọc R ( R =If/V) - Hệ số diện tích mặt đường nước α 72 - Hệ số diện tích mặt cắt ngang chính giữa β Hệ số thể tích chiếm nước δ - Đồ thị đường cong các yếu tố tính nổi chỉ dùng trong trường hợp tàu không có nghiêng ngang (θ=0) và nghiêng dọc (φ =0) 2.4.1.5 Đồ thị Bonjean -Đường cong các yếu tố tĩnh thủy lực mặc dù cho phép xác định các yếu tố tính nổi của tàu nhưng chỉ trong trường hợp tàu nằm cân bằng không có góc nghiêng ngang và nghiêng dọc. Do đó để có thể tính được các yếu tố tính nổi của tàu trong thực tế, khi tàu có nghiêng dọc nên sử dụng cách tính các yếu tố này theo mặt cắt ngang dọc theo chiều dài tàu.Trong trường hợp này ta sử dụng đồ thì Bonjean hay còn gọi là đường cong diện tích các sườn. -Đồ thị Bonjean gồm hai nhóm đường cong : +Đường cong diện tích mặt cắt ngang, biểu diễn diện tích mặt cắt ngang ở các mớn nước khác nhau. +Đường cong momen diện tích mặt cắt ngang, biểu diễn momen của diện tích mặt cắt ngang ở các mớn nước khác nhau đối với đường chuẩn đáy. -Dùng đường Bonjean có thể tính được thể tích chiếm nước V, vị trí tâm nổi Xc ,Zc của tàu ở trạng thái nghiêng dọc bất kì và trong sóng. -Đường Bonjean thường được dùng nhiều khi tính chống chìm, tính hạ thủy, tính sức bền thân tàu, .... 2.4.2 Ổn định tàu thủy. 2.4.2.1 Khái niệm cơ bản. Tính ổn định là khả năng tàu khôi phục lại vị trí cân bằng ban đầu khi momen ngoại lực thôi tác dụng, hay khả năng chống lại momen ngoại lực. -Ổn định ngang: Là ổn định trong mặt phẳng ngang, đặc trưng bởi góc nghiêng θ -Ổn định dọc: Là ổn định trong mặt phẳng dọc, đặc trưng bởi góc nghiêng φ -Ổn định tĩnh: Momen nghiêng là momen tĩnh, tàu nghiêng từ từ không có gia tốc -Ổn định động :Momen nghiêng là momen động, tàu nghiêng đột ngột, có gia tốc. -Ổn định ban đầu: Ổn định xét trong trường hợp góc nghiêng nhỏ θ≤10°-12° -Ổn định góc nghiêng lớn: Ổn định xét trong trường hợp góc nghiêng lớn θ>10°-12°. Tính toán tính ổn định rất quan trọng trong quá trình thiết kế, nó giúp con tàu có khả năng chống đỡ lại các ảnh hưởng phức tạp của môi trường hoạt động, đảm bảo tính mạng và tài sản cho người sử dụng. 2.4.2.2 Phương pháp tính cánh tay đòn ổn định 73 Hiện nay, có nhiều phương pháp tính toán cánh tay đòn ổn định tàu như phương pháp của giáo sư Vlaxop, phương pháp Krulop-Darnhi. Sau đây ta sẽ dùng phương pháp của giáo sư Vlaxop để tiến hành tính toán cánh tay đòn ổn định tàu.  Tính toán cánh tay đòn ổn định tàu theo phương pháp của giáo sư Vlaxôp Theo nhà khoa học Nga Vlaxốp đề nghị, giá trị cánh tay đòn ổn định hình dáng lhd được tính gần đúng theo công thức : lhd=yc90 f1()+ (zc90 -zco) f2()+ rof3() + r90f4() lhp=lhd – ltl = yc90 f1() + (zc90 - zco) f2() + rof3() + r90f4() – (ZG – Zc0)sinθ. và: trong đó : zco , yc90 , zc90 , ro , r90 - các yếu tố hình học quy đổi, có thể xác định theo các công thức như sau : • zco là cao độ tâm nổi C ứng với góc nghiêng  = 00 và được xác định theo công thức sau: zco=   BH  T  T= L         L B H   • yc90 tung độ tâm nổi C ứng với góc nghiêng  = 900 và được xác định theo công thức sau: 2 yc90=  2  0,25  kc (1   )(2   ) 2 H   T   2 1 0,25  kc (1  )( 2  ) 2 B= 2   H   T  1  B L  L • zc90 là cao độ tâm nổi C ứng với góc nghiêng  = 900 và được xác định theo công thức sau:  zc90=     B  H  k c H = kc L       L  B • ro , r90 – bán kính ổn định ngang của tàu ứng với góc nghiêng  = 00 và  = 900 xác định theo các công thức như sau: 2  B   B   H   2 B2 ro=kr =kr     12   L   H   T  12  T 74 3  z  z co   ro r90=  c 90  y c 90  kr- hệ số phụ thuộc hình dạng mặt đường nước, tính theo công thức gần đúng sau : kr = 1,06±0,05 - đối với mặt đường nước dạng chữ S kr = 1,03±0,05 - đối với mặt đường nước dạng lồi kc - hệ số tính đến ảnh hưởng của thể tích boong kín nước, xác định theo công thức do Viện sỹ Pozduynhin đề nghị như sau : kc = 1+ VB = 1,05 – 1,15 VH VB - thể tích dưới boong kín nước tính từ chiều cao H VH - thể tích tàu tính từ đáy đến chiều cao H • Zg cao độ trọng tâm tàu, việc tính cao độ trọng tâm tàu tương đối phức tạp theo công thức: Zg  1 n  z i pi P i 1 Trong đó : - là khối lượng toàn tàu. P zi, pi - là cao độ và trọng lượng của tải trọng thành phần thứ i trên tàu. Ta cũng có thể chọn Zg theo tỷ số Zg H của tàu mẫu. f1(), f2(), f3(), f4() là các hàm số chỉ phụ thuộc vào góc nghiêng ngang của tàu  có giá trị cho theo bảng sau. Bảng 5: Giá trị các hàm f1(), f2(), f3(), f4() phụ thuộc góc nghiêng tàu  Góc nghiêng sin(θ) Giá trị các hàm fi(θ) θ(độ) (rad) f1() F2) F3) F4) 0 0 0 0 0 0 10 0.1736 0.05 -0.036 0.151 0.01 20 0.3420 0.337 -0.241 0.184 0.062 75 30 0.5000 0.84 -0.556 0.081 0.135 40 0.6428 1.279 -0.722 -0.069 0.155 50 0.7660 1.365 -0.513 -0.155 0.069 60 0.8660 1.056 0.026 -0.135 -0.081 70 0.9397 0.586 0.603 -0.062 -0.184 80 0.9848 0.21 0.935 -0.01 -0.151 90 1 0 1 0 0 Tổng hợp kết quả tính tay đòn ổn định hình dáng theo góc nghiêng  ở bảng Bảng 6: Bảng tính giá trị cánh tay đòn ổn định tàu Góc nghiêng  (độ) yc90 f1() (zc90- zco) f2() rof3() r90f4() lhd = (2) + (3) + (4) + (5) (1) (2) (3) (4) (5) (6) 0 10 … 80 90 Tính cánh tay đòn ổn định động. Áp dụng công thức: d lđ=  l hp d  = yC sin   (Z C  Z CO ) cos   (Z GO  Z CO )(cos   1) 0 lđ =(li - (li+ln)/2) =(/2) l Bảng 7: Giá trị cánh tay đòn tĩnh và cánh tay đòn ổn định động. Góc nghiêng θ(độ) [1] lhd (m) ltl = (ZG-Zc0)sinθ lhp=lhd-ltl ∑[4] [2] [3] [4] [5] 76 lđ=  θ.[5] 2 [6] 0 10 … 80 90 Từ kết quả cột (4) và cột (6), vẽ đồ thị ổn định cho tàu và xác định giá trị các yếu tố đặc trưng cho đồ thị ổn định để kiểm tra ổn định tàu theo hệ tiêu chuẩn thích hợp. 2.4.3 Sức cản tàu thủy 2.4.3.1 Khái niệm chung về sức cản Khi tàu chuyển động trên mặt nước, thân tàu phải tiếp xúc với môi trường bao quanh nó nghĩa là thân tàu chịu tác dụng của phản lực không khí và nước. mặt ướt của vỏ tàu tiếp xúc với nước, phần trên mớn nước tiếp xúc với không khí và bề mặt này chịu tác dụng của các lực ở môi trường gây ra, và một số lực cản phụ do các thiết bị như chân vịt, bánh lái… sinh ra các lực dòng trái chiều với chuyển động của thân tàu. Tổng của các lực cản nói trên theo hướng chuyển động tàu được gọi chung là lực cản tàu thủy R xác định theo biểu thức tổng quát: R = Rn + Rkk + Rph Trong đó: Rn : sức cản của môi trường nước. Rkk : sức cản của môi trường không khí. Rph : thành phần sức cản phụ do các thiết bị như chân vịt, bánh lái… gây ra. Sức cản môi trường nước có vai trò, ý nghĩa quan trọng và ảnh hưởng rất lớn đến tốc độ cũng như các tính năng khác của tàu khi chuyển động. Khi khảo sát phân tố diện tích dS trên bề mặt vỏ tàu phần chìm dưới nước ( gọi là diện tích mặt ướt S ) sẽ nhận thấy diện tích S chịu tác dụng của hai lực: lực tiếp tuyến 𝜏𝑑𝑆 và lực pháp tuyến pdS. Lực tiếp tuyến 𝜏𝑑𝑆 → Lực ma sát Rms = ∫𝑠 𝜏 cos(𝜏, 𝑥) 𝑑𝑆 Lực pháp tuyến pdS → Lực áp suất Rp = ∫𝑠 𝑝 cos(𝑝, 𝑠) 𝑑𝑆 Rn = Rm = Rp = ∫𝑠 𝜏 cos(𝜏, 𝑥) 𝑑𝑆 + ∫𝑠 𝑝 cos(𝑝, 𝑠) 𝑑𝑆 Rn = Rm + Rp + Rss Mô hình lực của môi trường nước tác dụng lên tàu đang chuyển động. 77 2.4.3.2 Các thành phần sức cản. Sức cản toàn phần của tàu được tổng quát hình dung các thành phần sức cản như sau: R = Rms + Rp + Rph = Rms + ( Rhd + Rss) + ( Rpl + Rkk + Rph/s) Trong đó: R: Sức cản toàn phần. Rms: Sức cản ma sát. Rp: Sức cản áp suất. Rph: Sức cản phụ. Rms : Sức cản hình dáng. Rss: Sức cản sinh song. Rpl: Sức cản phần lồi. Rkk : Sức cản không khí. Rph/s: Sức cản phụ khi chuyển động trên song.  Sức cản ma sát. Sức cản ma sát xuất hiện do độ nhớt của chất lỏng gây ra giữa lớp chất lỏng với bề mặt vỏ tàu và qua các lớp chất lỏng với nhau. Theo lý thuyết cơ học chất lỏng xung quanh bề mặt vật thể được chia làm ba vùng chính. Vùng I – vùng lớp biên: vùng này chịu ảnh hưởng chủ yếu của độ nhớt và độ rối dòng. Các đặc điểm về sự thay đổi lực cản nhớt chủ yếu phụ thuộc vào các hiện tượng cơ – lý xảy ra trong lớp biên. Vùng II – vùng sau lớp biên nằm về phía đuôi tàu. Vùng III – vùng ngoài lớp biên : tại vùng này bỏ ảnh hưởng của độ nhớt và có thể xem như là vùng chất lỏng thế. Sức cản ma sát của tàu được tính từ sức cản ma sát của tấm phẳng có tính đến độ cong và độ nhám của bề mặt vỏ tàu so với tấm phẳng. Để tìm hiểu bản chất và tìm ra công thức tính sức cản ma sát, từ năm 1870 Frounde đã thực hiện kéo các tấm phẳng dài 0,3 – 15m, rộng 0,5 m và dày 5mm nằm sâu trong bể thữ và thu được kết quả:  Khi kéo tấm phẳng trong dòng chất lỏng lý tưởng ( tức không có độ nhớt), các phần tử chất lỏng lướt qua mà không dính lại bề mặt tấm phẳng nên các nước xung quanh bề mặt tấm phẳng có tốc độ không đổi, bằng tốc độ kéo tâm phẳng.  Khi kéo tấm phẳng trong chất lỏng thực ( có độ nhớt )nhận thấy, do ảnh hưởng của độ nhớt nên các phần tử trong chất lỏng chảy sát tấm phẳng, làm cho tốc độ lớp chất lỏng sát bề mặt tấm phẳng bằng không, còn tốc độ lớp chất lỏng bề mặt kế tiếp, nằm theo phương vuông góc với tấm phẳng tăng dần tới giá trị bằng tốc bằng giá trị tốc độ V0. 78 Dòng chất lỏng trong lớp biên có thể ở chế độ chảy tầng hay chảy rối, phụ thuộc: - Kích thướt tấm phẳng. - Tốc độ tấm phẳng. - Độ nhớt chất lượng. Điều này có nghĩa là chế độ chảy sẽ phụ thuộc vào số Reynold tính theo công thức: 𝑉𝐿 Re = 𝑣 Công thức tổng quát tính sức cản ma sát của tấm phẳng. 𝑅𝐹 = 𝐶𝐹 𝜌𝑉 2 2 𝑆 Trong đó: 𝜌 : khối lượng riêng chất lỏng. V: vận tốc của tấm phẳng (m/s). S: diện tích bề mặt tấm phẳng (m2). CF: hệ số sức cản ma sát. v : độ nhớt chất lỏng ( m2/s). Công thức tính hệ số sức cản ma sát của tấm phẳng phụ thuộc giá trị số Reynolde. - Khi Re ≤ 2x105 dòng chất lỏng trong khu vực lớp biên ở chế độ chảy tầng. CF= - 1.328 √𝑅𝑒 Khi Re > 2x105 dòng chất lỏng trong khu vực lớp biên ở chế độ chảy rối. CF = 0.455 𝑙𝑔(𝑅𝑒 )2.58 Hoặc theo công thức của hội nghị quốc tế các bể thử lần thứ VIII ( 1957). 0.075 CF = 2 (𝑙𝑔𝑅𝑒 −2) Các giá trị số Re lớn, hai công thức trên cho kết quả giống nhau. Sức cản ma sát của tàu. 𝜌𝑉 2 RF = CF 𝑆 2 Trong đó: V – tốc độ tàu. S – diện tích mặt ướt của vỏ tàu. CF – hệ số sức cản ma sát tính theo công thức. CF = kCFtptd + ∆Cbm CFtptd – hệ số sức cản ma sát của tấm phẳng tương đương với tàu tức là tấm phẳng có chiều dài và diện tích mặt ướt bằng chiều dài và diện tích mặt ướt của tàu chuyển động trong cùng chất lỏng với tốc độ bằng tốc độ tàu. k – hệ số tính đến ảnh hưởng của độ cong của bề mặt vỏ tàu so với tấm phẳng có giá trị nằm trong khoảng ( 1,02 – 1,08), xác định phụ thuộc vào tỷ số L/B. 79 Bảng 8. ảnh hưởng của độ cong của bề mặt vỏ tàu theo tỷ số L/B. L/B k 6,0 1,04 8,0 1,03 10,0 1,02 12,0 1,01 ∆Cbm - hệ số tính đến ảnh hưởng của bề mặt vỏ tàu, thường có giá trị nằm trong khoảng (0,0003 – 0,0008) phụ thuộc vào vật liệu vỏ tàu, điều kiện làm việc… Đối với các laoij tàu như, tàu vỏ thép, vỏ gỗ, tàu xi măng lướt thép, tàu xuồng nhỏ có thể lựa chọn các giá trị nằm trong khoảng: ∆Cbm = 0,0003 – 0,0006.  Sức cản hình dạng Rhd Sức cản hình dạng xuất hiện là do sự phân bố lại áp lực và tốc độ trong dòng chảy dọc theo bề mặt vỏ tàu và gây ra khu vực xoáy nằm phía sau đuôi tàu như sau.Trong khu vực mũi về phía giữa tàu, do các phần tử chất lỏng chuyển động theo chiều tăng của áp lực nên tốc độ của áp lực tăng dần và đạt giá trị lớn nhất tại sườn giữa tàu. Còn khu vực tại sườn giữa tàu về phía đuôi tàu, các phần tử chất lỏng lại chuyển động theo chiều giảm của áp lực nên tốc độ của các phần tử giảm dần. Riêng lớp chất lỏng chạy sát vỏ tàu, do ma sát với bề mặt vỏ tàu, nên năng lượng của nó, ngoài việc khắc phục sự tăng của áp lực còn phải thắng được sự ma sát nên bị giảm nhanh và đến một lúc nào đó, dưới tác dụng của sự tăng áp lực trong dòng chất lỏng sẽ làm xuất hiện một dòng chất lỏng chảy ngược sát bề mặt vỏ tàu, tạo ra vùng xoáy sau đuôi tàu, làm áp lực phía sau đuôi tàu giảm tạo ra một lực cản, được gọi là sức cản hình dạng của tàu. Đối với những tàu có tỉ lệ L/B > 6, lớp biên sẽ tách khỏi bề mặt vỏ tàu rất êm nên thường ít gây ra sự tạo xoáy, do đó sức cản hình dạng đối với tàu như thế là rất nhỏ. Vì vậy có thể giảm sức cản hình dạng bằng cách tăng tỉ số L/B, chọn hình dạng tốt, lựa chọn chiều dài và độ nhọn vòm đuôi tàu một cách hợp lý.  Sức cản sinh sóng Sức cản sinh sóng xuất hiện cũng do sự phân bố lại áp lực và áp lực chất lỏng chảy dọc bề mặt vỏ tàu, gây ra các hệ thống sóng xung quanh tàu khi chuyển động. - Sóng lan tỏa: gồm các sóng có tuyến chạy ngắn, chạy song song kế tiếp nhau và nằm đối xứng trên đường thẳng và tạo với mặt phẳng dọc giữa tàu góc 𝛽 = 18 ÷ 200 . Mặt trước của các sóng lan tỏa tạo với mặt phẳng dọc giữa tàu một góc 𝛼 = 2𝛽 = 36 ÷ 400 . Khi chuyển động, sóng lan tỏa mũi và đuôi lan truyền độc lập nhau và cường độ sóng lan tỏa phía mũi lớn hơn và càng cách xa vị trí xuất phát thì chiều cao sóng lan tỏa sẽ giảm dần. - Sóng ngang: Gồm các sóng chạy vuông góc phân bố trong phạm vi góc 𝛽 sóng lan tỏa. Càng xa vị trí xuất phát, chiều dài sóng ngang tang, chiều cao giảm nên năng lượng không đổi. Khi tàu chạy ở tốc độ thấp thường chỉ thấy sóng lan tỏa và do sóng lan tỏa là sóng ngăn, năng lượng nhỏ nên sức cản sinh sóng nhỏ. Nhưng khi tốc độ tàu tang sóng ngang là chủ yếu do chiều dài sóng tỷ lệ bình phương vận tốc tàu, còn sóng lan tỏa trở nên mờ nhạt hơn. Do hệ 80 thống sóng ngang có năng lượng lớn nên sức cản sinh sóng trong trường hợp này lớn. Nếu hệ thống sóng ngang mũi chồng lên đáy các sóng ngang đuôi sẽ làm giảm sức cản sóng. Nếu đỉnh các sóng ngang mũi chồng lên đáy các sóng ngang đuôi sẽ làm giảm sức cản sóng, giảm góc vào nước của mũi tàu và phân bố lại thể tích chiếm nước dọc theo chiều dài tàu bằng cách di chuyển sườn giữa về phía đuôi để di chuyển tâm nổi về phía đuôi.  Các thành phần sức cản phụ. Lực cản phụ bao gồm các thành phần lực cản xuất hiện do các thành phần lồi trên tàu gây ra, lực cản của sóng biển đối với chuyển động của tàu và một số thành phần lực cản phụ khác. - Lực cản của các phần lồi. Các phần lồi nằm dưới nước của tàu như cánh chân vịt, bánh lái, ống bao, giá đỡ, … Khi chuyển động sẽ làm tăng thêm lực cản của môi trường nước đối với chuyển động của tàu. Tuy nhiên, do các phần lồi thường được đặt khá sâu dưới mặt nước nên khi tàu chuyển động, chúng không gây ra sự tạo sóng trên mặt thong nước nên lực cản sinh sóng đa phần rất nhỏ, do đó có thể xem lực cản của các phần lồi chỉ bao gồm lực ma sát và lực cản hình dáng. - Lực cản không khí. Lực cản không khí đối với phần thân tàu trên mặt nước gồm hai thành phần chính là lực ma sát và lực cản hình dáng, trong khi đó lực cản hình dáng thường có giá trị lớn hơn nhiều, vì lực cản của không khí khi tàu chuyển động được gây ra chủ yếu do: sự phá vỡ của các xoáy không khí do dòng không khí chảy vòng xung quanh phần thân tàu nằm phía trên mặt nước,lực cản không khí phụ thuộc chủ yếu vào hình dạng của phần kiến thúc thượng tầng của tàu. Trong khi đó khi không có gió lực cản không khí bằng khoảng : 1,5 – 3 % giá trị lực cản toàn phần nhưng khi có gió, lực cản không khí có thể lớn hơn đến 10% giá trị lực cản toàn phần của tàu. 2.4.3.3 Các phương pháp tính sức cản. Hiên nay số các công trình nghiên cứu về sức cản vỏ tàu rất nhiều. mỗi một phương pháp tính đều có ưu nhược điểm và phạm vi ứng dụng riêng và chỉ đúng cho trường hợp chuẩn.  Phương pháp giải tích. Phương pháp giải tích thường được xây dựng trên cơ sở lý thuyết của cơ chất lỏng để xác định một cách chính xác những thành phần lực cản có trong lực cản tổng hợp của tàu. Tuy nhiên hiện mới chỉ có công thức giải tích tính chính xác thành phần lực cản ma sát của tàu, còn việc thiết lập công thức giải tích tính các thành phần lực cản khác còn gặp nhiều khó khăn nên cho đến hiện nay phương pháp này vẫn được áp dụng rộng rãi. 81  Phương pháp thử nghiệm mô hình. Phương pháp thử mô hình là phương pháp chính xác để xác định lực cản tàu được sử dụng phổ biến ở nhiều nước có nền kinh tế, khoa học kĩ thuật phát triển. Tuy nhiên việc xây dựng bể thử rất phức tạp và tốn kém nên chỉ có một số nước trên thế giới thực hiện được. Để xác định được sức cản vỏ tàu bằng phương pháp thử mô hình người ta tiến hành các phần cơ bản sau: - Chế tạo mô hình thu nhỏ của tàu thực. - Thử nghiệm kéo mô hình trong bể thử để xác định sức cản của mô hình đã chế tạo. - Chuyển kết quả của mô hình sang tàu thực theo tỉ lệ đồng dạng. Chế tạo mô hình thu nhỏ của tàu thực là một công việc đơn giản với khoa học kĩ thuật như ngày nay. Nhưng mô hình hóa các tính năng hàng hải của tàu phải dựa vào định luật đồng dạng trong nghiên cứu sức cản vỏ tàu và phải dựa vào những yêu cầu đồng dạng của lý thuyết cơ chất lỏng. Khi thử mô hình không thể đồng thời đảm bảo được cùng một lúc yêu cầu đồng dạng của cơ học chất lỏng mà chỉ đảm bảo được từng phần. tương tự về mặt kỹ thuật chỉ đảm bảo đồng dạng từng phần về hiện tượng và lực môi trường sóng. Do đó việc tính sức cản bằng phương pháp thử mô hình trong bể thữ là rất phức tạp và tốn kém. Tuy nhiên nó lại được độ chính xác rất cao, có thể sử dụng trong việc xây dựng các công thức gần đúng hoặc các đồ thị thực nghiệm.  Phương pháp thử kéo tàu thật. Phương pháp kéo tàu thật được xây dựng trên cơ sở xác định lực cản của tàu thiết kế bằng cách tôt chức thử nghiệm kéo tàu thật trong thực tế. phương pháp này rất tốn kém về thời gian, tiền bạc và công sức nên thường được sử dụng để kiểm tra và đánh giá độ chính xác của các phương pháp tính khác, nhất là phương pháp thử nghiệm mô hình.  Phương pháp thử tốc độ. Phương pháp thử tốc độ xây dựng trên cơ sở phân tích kết quả thử tốc độ tàu thật. phương pháp này cho kết quả ít chính xác do sự xuất hiện nhiều hiện tượng phức tạp bên cạnh tàu khi chân vịt hoạt động nên ít được áp dụng, chủ yếu nhằm mục đích cung cấp các số liệu thực nghiệm để so sánh với các phương pháp khác.  Phương pháp tính gần đúng. Phương pháp này xác định sức cản tàu dựa trên cơ sở tổng kết các kết quả nhận được khi thử hàng loạt mô hình có hình dáng biến đổi một cách hệ thống, hay dựa trên kết quả tàu thật các kết quả này thường được tổng kết lại thành các công thức gần đúng hay các đồ thị để xác định sức cản một cách nhanh chóng. Vì vậy phương pháp này có độ chính xác không cao, phụ thuộc chủ yếu vào sự khác nhau của đường hình tàu đang xét, với đường hình tàu dùng để thữ nghiệm mô hình. 82 Tuy nhiên, do đơn giản và dể sử dụng nên phương pháp này được áp dụng rộng rãi, nhất là trong giai đoạn tính sơ bộ, chưa cần độ chính xác cao hay khi không có điều kiện thữ mô hình. Hiện nay có khá nhiều công thức tính với độ chính xác và phạm vi ứng dụng khác nhau. Tùy thuộc vào từng loại tàu, tàu cá, tàu vận tải, … và vùng hoạt động để có thể lựa chọn ra phương án phù hợp nhất có thể. 2.4.3.4 Tính toán sức cản theo công thức viện thiết kế Leningrad. Công thức của viện thiết kế Leningrad như sau. R = Rf + R d Có lực cản ma sát được tính như sau: 𝑅𝑓 = 𝜉 ∗ 𝑆 ∗ 𝑣 1.825 Lực cản dư được tính như sau: 𝑅𝑑 = 1.45 (24 − 𝐿 5 𝐷 ) 𝜉2 ∗ 2 ∗ 𝑉 4 𝐵 𝐿 Vậy ta có lực cản vỏ tàu được tính theo công thức của viện thiết kế Leningrad: 𝑅 = 𝜉 ∗ 𝑆 ∗ 𝑣 1.825 + 1.45 (24 − 𝐿 5 𝐷 ) 𝜉2 ∗ 2 ∗ 𝑉 4 𝐵 𝐿 Trong đó: D: là lượng chiếm nước của tàu ( T). S: diện tích mặt tiếp nước (m2). v: vận tốc của tàu ( m/s). 𝜉: hệ số lực cản ma sát ( tùy thuộc vào vật liệu đóng tàu ), ở đây ta chọn hệ số lực cản ma sát 𝜉 = 0.17. 𝛿: hệ số đầy thể tích của tàu. L: chiều dài thiết kế. B: chiều rộng thiết kế. Tính diện tích mặt tiếp nước S: 𝑆 = 𝐿[2 ∗ 𝑇 + 1.37(𝛿 − 0.274) ∗ 𝐵] Với T là chiều chìm trung bình của tàu. Bảng tính sức cản tương ứng với vận tốc của tàu được thể hiện trong bảng tính. 83 CHƯƠNG III. NỘI DUNG THỰC HIỆN 3.1 Tính toán và vẽ các yếu tố thủy tĩnh  Xây dựng đường cong thuỷ tĩnh Là họ các đường cong biểu diễn các yếu tố của diện tích đường nước và thể tích ngâm nước của tàu phụ thuộc vào chiều chìm khi tàu không bị nghiêng và chúi, Các đường cong bao gồm : 1 - Các đường cong nhóm 1: - Đường cong diện tích đường nước S=2/3.DL.SKiư.Yi (Ki là hệ số Simson) K = 1,4,2,4,2….4,1 DL: khoảng cách giữa các sườn - Đường cong momen tĩnh của diện tích đường nước đối với trục Oy : L2 M y  2  i.xdx  2 yi .ki .i 3 l / 2 l/2 - Đường cong momen quán tính diện tích đường nước đối với trục Oy&Ox 1 2 2 2 3 I x  2 y 3 d x  L2 . k i y i .i 3 3 Iy  1 2 2 2 2 2  y.x 2 d x  L2 . k i y i .i 3 3 - Đường cong hoành độ tam diện tích đường nước xf  My S - Đường cong Momen quán tính diện tích đường nước đối với ff’ I f = I y - x2 f . S Quá trình tính toán được thực hiện lần lượt đối với từng đường nước, bắt đầu từ đường nước 1 với mỗi đường nước lập 1 bảng tính. 2 - Các đường cong nhóm II : Bao gồm họ các đường cong sau : - Đường cong thể tích chiếm nước : - Đường cong hoành độ tâm nổi : - Đường cong cao độ tâm nổi V xx  T . S 2 k S x S i i i 84 f Z C  L k S x S i i f i - Đường cong hệ số béo thể tích Vi CB = Li Bi Ti - Đường cong hệ số béo sườn giữa i Cm = Bi Ti - Đường cong hệ số béo đường nước Si C = Li Bi - Đường cong bán kính tâm nghiêng Ix r= V - Đường cong bán kính tâm chúi I yf  I y  Sx 2f V R= V Quá trình tính toán thông qua bảng tổng hợp các yếu tố diện tích đường nước như sau: Bảng tính toán các yếu tố diện tích mặt đường nước. ĐN 0 Sưên yi ki ki.yi i ki.yi.i i2 ki.yi.i2 0 25.0 0 -0.39 16.0 1.5 0 0 0.3255 0 5 1 0.07 1.302 0.10 4 - 85 2 0.11 1.3255 0.15 3 -0.45 9 1.4 -1.15 4 2.3 -0.3 0 0 -2.32 1 0 1 0.3 0 0 5.54 3 0.14 4 0.58 2 4 5 6' ∑ 0.17 0.02 0 2 4 1 0.3 1 0.06 0 1.22 - S = 1.63(m2) My = -6.19(m3) Xf = -3.809(m) Iy 0 1 Ix = 0.00(m4) = 29.5(m4) If = 5.9(m4) ĐN 400 Sưên yi ki ki.yi i ki.yi.i i2 ki.yi. 0 25.0 0 -0.74 16.0 3 -1.21 9 4 -5.29 4 11 -2.52 0 2.55 7.9 2.87 2.27 0 5.80 1 0 1 4 9 16.0 25.0 3 0 3 16 9 9 0 55.68 0 0 0.3255 0 5 1 0.14 1.302 0.18 4 2 0.31 1.3255 0.40 3 - 3 0.66 4 2.64 2 - 4 5 6 7 8 9 10 ∑ 1.3 1.47 1.27 0.98 0.54 0.19 0 S = 26.2(m2) My = 15.48(m3) Xf = 0.591(m) 2 4 2 4 1.763 3.052 0.763 Iy 2.52 1 5.87 2.55 3.9 0.96 0.57 0 19.63 Ix = 44.69(m4) = 296.9(m4) If = 287.8(m4) 86 0 1 2 3 4 5 ĐN 800 Sưên yi ki ki.yi 0 0.7185 0 i ki.yi.i i2 ki.y 0 25.000 0 -3.2 16.000 13 -3.66 9 11 -11.8 4 24 -4.36 0 4.42 13 5.74 5 0 5.76 1 0 1 4 9 16 25 4 0 4 27 17 20 0 120 0' 5 - 1 0.28 3 0.8 4 - 2 0.71 1.7185 1.22 3 - 3 1.47 4 5.9 2 - 4 2.18 5 2.39 6 2.21 7 1.7 8 1.04 9 0.38 10 0 ∑ S = 48.2(m2) My = 15.35(m3) Xf = 0.319(m) 2 4 2 4 1.833 3.332 0.833 Iy 4.36 1 9.54 4.42 7 1.91 1.27 0 36.14 Ix = 122.64(m4) = 642.4(m4) If = 637.5(m4) 0 1 2 3 4 5 ĐN 1200 Sưên yi ki ki.yi i ki.yi.i i2 ki.yi.i 0 25.0 0 -9.23 16.0 37 -7.55 - 9 23 4 33 1 5 0 0 0.998 0 5 - 1 0.58 3.992 2.3 4 - 2 1.26 1.998 2.52 3 3 2.07 4 8.30 2 16.59 4 2.53 2 5.05 87 1 -5.05 5 2.73 6 2.53 7 2.08 8 1.40 9 0.60 10' 0 ∑ S = 63.0(m2) My = -0.58(m3) Xf = -0.009(m) 4 2 4 1.892 3.568 0.892 Iy 10.9 5.06 8.34 2.64 2.14 0 47.24 Ix = 242.83(m4) = 1035.5(m4) If = 1035.5 (m4) 0 1 2 3 4 5 0 5.06 16.67 7.92 8.55 0 -0.22 0 1 4 9 16.00 25.0 0 5 33 24 34 0 194.1 i ki.yi.i i2 ki.yi.i2 -2 25.0 12 -11 - 16.0 43 9 34 4 40 1 0 1 4 9 16.0 25.0 5 0 5 37 30 52 0 258.5 ĐN 1600 Sưên yi ki ki.yi 0 0 1.314 0 5 1 1.15 2.314 2.66 4 2 1.90 2 3.79 3 3 2.50 4 9.98 2 11.37 - 19.97 4 5 6 7 8 9 10 ∑ 2.72 2.8 2.70 2.33 1.69 0.86 0 S = 73.3(m2) My = -7.98(m3) Xf = -0.11(m) 2 4 2 4 1.945 3.78 0.945 Iy 5.44 1 11 5.40 9.3 3.28 3.25 0 55.00 Ix = 359.93(m4) = 1378.9(m4) If = 1378.1 (m4) 88 0 1 2 3 4 5 -5.44 0 5.40 18.7 9.84 12.99 0 -2.99 ĐN 1910 Sưên 0 yi ki ki.yi 1.105 1.36 1.503 ki.yi.i i2 ki.yi.i 0 25 0 -17.6 16 70 -15 - 9 44 4 44 0 1 2 3 4 5 -6 0 6 19.80 11.39 17.23 0 -5.67 1 0 1 4 9 16.00 25.0 6 0 6 40 34 69 0 311.8 i ki.yi.i i2 ki.yi.i2 0 25 0 16 107 9 51 4 46 i 5 - 1 1.86 2.36 4.4 4 - 2 2.45 2 4.9 3 - 3 2.72 4 10.9 2 21.75 - 4 5 6 7 8 9 10 ∑ 2.8 2.9 2.8 2.48 1.90 1.08 0 S = 81.1(m2) My = -15.12(m3) Xf = -0.186(m) 2 4 2 4 2 4 1 Iy 5.6 1 11.4 5.6 9.9 3.8 4.3 0 60.84 Ix = 451.64(m4) = 1663.0(m4) If = 1660.0(m4) MB Sư- yi ki ki.yi 0 2.61 1.38 0 1 2.82 2.38 6.70 ên 5 4 26.82 2 2.86 2 5.72 3 17.15 3 2.86 4 11.43 2 89 22.86 4 5 6 7 8 9 10 2.86 2.86 2.85 2.79 2.48 0.00 0.00 2 4 2 4 2 4 1 ∑ S = 83.7(m2) My = -79.9(m3) Xf = -0.946(m) 5.72 1 11.43 5.70 11.15 4.95 0.00 0.00 62.80 Iy Ix = 621.67(m4) = 1626.8(m4) If = 1551.9(m4) 90 -6 0 6 22.30 14.86 0.00 0 - 0 1 2 3 4 5 29.70 1 0 1 4 9 16 25 6 0 6 45 45 0 0 305.02 Stt §¹i l-îng tÝnh 1 2 Thø tù ®-êng n-íc ChiÒu ch×m tµu 3 4 DiÖn tÝch ®-êng n-íc 5 ThÓ tÝch ng©m n-íc 6 Hoµnh ®é t©m nghiªng 7 8 9 Hoµnh ®é t©m næi 10 11 12 Cao ®é t©m næi 13 Tung ®é s-ên gi÷a 14 15 16 17 18 19 i Ti Si S Si Vi =DT*(4)/2 xf Si* xf SSi* xf xc = (8)/(4) Si*i SSi*i (11) zc =DT( 4) yx Syx DiÖn tÝch s-ên gi÷a wi = DT*(14) ChiÒu dµi tµu Li 𝛽 HÖ sè bÐo s-ên gi÷a =wi/(Bi*Ti) 𝛼 HÖ sè bÐo ®-êng n-íc =Si/(Li*Bi) HÖ sè bÐo thÓ tÝch =V 𝛿 i/(LiBiTi) 20 M« men qu¸n tÝnh 21 B¸n kÝnh t©m nghiªng 22 23 24 25 26 C«ng thøc M« men qu¸n tÝnh B¸n kÝnh t©m chói Cao ®é t©m nghiªng Cao ®é t©m chói L-îng chiÕm n-íc Ix r = Ix/V If R = If/V zm = r + z c Z M = R + zc Di = g*Vi §¬n vÞ §N 0 0 0 m m2 TrÞ sè t¹i c¸c ®-êng n-íc §N 400 §N 800 §N 1200 §N 1600 §N1910 1 2 3 4 5 0.40 0.8 1.2 1.6 1.9 MP 6 2.4 1.63 1.63 26.17 29.42 48.18 103.78 62.99 214.95 73.33 351.27 81.12 505.71 83.73 670.56 0.33 -3.81 -6.19 -6.19 -3.81 0.00 0.00 5.88 0.59 15.48 3.09 0.11 26.17 26.17 20.76 0.32 15.35 33.92 0.33 96.36 148.71 42.99 -0.01 -0.58 48.69 0.23 188.97 434.04 70.25 -0.11 -7.98 40.13 0.11 293.31 916.33 101.14 -0.19 -15.12 17.04 0.03 405.58 1615.23 134.11 -0.95 -79.19 -77.27 -0.12 502.39 2523.20 m 0.00 0.36 0.57 0.81 1.04 1.28 1.51 m 0.02 0.00 1.27 1.29 2.21 4.77 2.53 9.51 2.70 14.74 2.79 20.23 3.50 26.52 m2 0.00 9.35 0.03 - 0.52 18.88 0.23 0.24 0.14 1.91 19.10 0.42 0.44 0.24 3.80 19.73 0.55 0.56 0.32 5.90 20.39 0.64 0.63 0.38 8.09 20.80 0.74 0.68 0.45 10.61 21.50 0.77 0.68 0.45 0.00 - 44.69 7.60 122.64 5.91 242.83 5.65 354.93 5.05 451.64 4.47 485.30 3.62 5.94 18.26 0.33 287.79 48.91 7.95 49.26 6.03 637.52 30.72 6.48 31.29 21.27 1035.53 24.09 6.46 24.90 44.06 1378.08 19.62 6.10 20.66 72.01 1660.14 16.41 5.74 17.69 103.67 1551.87 11.57 5.12 13.08 137.47 m3 m m m m4 m m4 m m m T 41 3.2 Tính toán và vẽ đồ thị Bonjean Tỷ lệ bonjean bao gồm hai họ đường cong tích phân - Đường cong diện tích sườn H   2  y z dz 0 H M i  2  y Z Zdz 0 Trong đó : - : diện tích sườn thứ i được tính toán bằng cách lấy tích phân các tung độ yz của các sườn lên đến mép boong. M : momen tĩnh của mặt cắt ngang đối với trục oy. áp dụng phương pháp hình thang , tính lần lượt cho các sườn cụ thể : i = T.yz Mi = T2.kiyz Trong đó : - T = 0, 4 m - i : hệ số cánh tay đòn - i = {1 , 2, 3,……} Quá trình tính toán được thực hiện trên 10 khoảng sườn lý thuyết mỗi sườn lập 1 bảng tính . Đường cong được vẽ trên giấy kẻ ô ly với qui cách : - Đường liền nét ký hiệu diện tích sườn - Đường nét đứt ký hiệu momen tĩnh . Bảng tính Bonjean Thông số cơ bản của tàu tính toán Chiều dài lớn nhất: 23.4 m Chiều dài thiết kế: 20 m Chiều rộng: 5.72 m Chiều cao: 2.86 m Chiều chìm: 1.91 m ∆𝑇: là khoảng cách giữa hai đường nước liên tiếp ∆𝑇 = 0.4 𝑚 - 47 SƯỜN 0 §N Yi Yi = T. Yi i Yi.i Yi.i m m m2 m m2 m2 0 400 0.00 0.00 0.00 0.00 0.38 1.11 2.61 0.00 0.00 0.00 0.00 0.15 0.74 2.23 0.00 1.00 800 1200 1600 1910 BC 0.00 0.00 0.00 0.00 0.38 1.86 5.58 2.00 3.00 4.00 4.78 7.90 0.00 0.00 0.00 0.00 1.51 8.88 44.06 0.00 0.00 0.00 0.00 1.51 11.89 64.83 §N Yi m Yi m = T. Yi m2 i m Yi.i m2 Yi m2 ĐN0 0 400 800 1200 1600 0.00 0.07 0.14 0.28 0.58 1.15 0.00 0.07 0.29 0.71 1.56 3.29 0.00 0.03 0.12 0.28 0.63 1.32 0.00 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 0.00 0.00 0.29 1.42 4.69 13.16 0.00 0.00 0.29 2.00 8.11 25.9 SƯỜN 1 48 1910 BC 1.86 2.82 6.30 10.98 §N Yi ĐN0 0 400 800 1200 1600 1910 BC m 0.00 0.11 0.31 0.71 1.26 1.90 2.45 2.86 Yi m 2.52 4.39 4.78 7.90 30.07 86.70 69.1 185. i Yi.i m2 Y m2 0.00 0.00 0.53 3.09 10.55 26.68 52.61 128.99 0.0 0.0 0.5 4.1 17. 55. 134 315 Yi.i m2 Y m2 0.00 0.00 0.95 6.16 19.87 0.0 0.0 0.9 8.0 34. SƯỜN 2 = T. Yi m2 0.00 0.05 0.21 0.62 1.41 2.67 4.41 6.53 0.00 0.11 0.53 1.55 3.52 6.67 11.02 16.33 m 0.00 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 4.78 7.90 SƯỜN 3 §N Yi ĐN0 0 400 800 1200 m 0.00 0.14 0.66 1.47 2.07 Yi m = T. Yi m2 0.00 0.06 0.38 1.23 2.65 0.00 0.14 0.95 3.08 6.62 49 i m 0.00 0.00 1.00 2.00 3.00 1600 1910 BC 2.50 2.72 2.86 11.19 16.41 21.99 §N Yi ĐN0 0 400 800 1200 1600 1910 BC m 0.00 0.17 1.26 2.18 2.53 2.72 2.82 2.86 Yi m 4.48 6.56 8.79 4.00 4.78 7.90 44.78 78.35 173.69 98. 221 473 i Yi.i m2 Y m2 0.00 0.00 1.59 10.05 29.19 59.90 97.95 206.92 0.0 0.0 1.5 13. 52. 141 299 604 Yi.i m2 Y m2 0.00 0.00 1.50 10.71 31.40 64.14 0.0 0.0 1.5 13. 55. 151 SƯỜN 4 = T. Yi m2 0.00 0.07 0.64 2.01 3.89 5.99 8.21 10.48 0.00 0.17 1.59 5.03 9.73 14.97 20.51 26.19 m 0.00 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 4.78 7.90 SƯỜN 5 §N Yi ĐN0 0 400 800 1200 1600 m 0.00 0.02 1.47 2.39 2.73 2.84 Yi m = T. Yi m2 0.00 0.01 0.60 2.14 4.19 6.41 0.00 0.02 1.50 5.35 10.47 16.03 50 i m 0.00 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 1910 BC 2.86 2.86 21.74 27.46 §N Yi ĐN0 0 400 800 1200 1600 1910 BC m 0.00 0.00 1.27 2.21 2.53 2.70 2.79 2.85 Yi m 8.70 10.98 4.78 7.90 103.80 216.90 319 639 i Yi.i m2 Y m2 0.00 0.00 1.27 9.51 28.47 58.89 96.52 204.24 0.0 0.0 1.2 12. 50. 137 292 593 Yi.i m2 Y m2 0.00 0.00 0.98 7.31 22.28 47.37 0.0 0.0 0.9 9.2 38. 108 SƯỜN 6 = T. Yi m2 0.00 0.00 0.51 1.90 3.80 5.89 8.09 10.34 0.00 0.00 1.27 4.75 9.49 14.72 20.21 25.85 m 0.00 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 4.78 7.90 SƯỜN 7 §N Yi ĐN0 0 400 800 1200 1600 m 0.00 0.00 0.98 1.69 2.08 2.33 Yi m = T. Yi m2 0.00 0.00 0.39 1.46 2.97 4.74 0.00 0.00 0.98 3.66 7.43 11.84 51 i m 0.00 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 1910 BC 2.48 2.79 16.65 21.91 §N Yi ĐN0 0 400 800 1200 1600 1910 BC m 0.00 0.00 0.54 1.04 1.40 1.69 1.90 2.48 Yi m 6.66 8.76 4.78 7.90 79.50 173.10 235 487 i Yi.i m2 Y m2 0.00 0.00 0.54 4.26 13.70 30.60 53.64 123.30 0.0 0.0 0.5 5.3 23. 67. 151 328 SƯỜN 8 = T. Yi m2 0.00 0.00 0.22 0.85 1.83 3.06 4.49 6.24 0.00 0.00 0.54 2.13 4.57 7.65 11.23 15.61 m 0.00 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 4.78 7.90 SƯỜN 9 §N Yi ĐN0 0 400 800 1200 1600 m 0.00 0.00 0.19 0.38 0.60 0.86 Yi m = T. Yi m2 0.00 0.00 0.07 0.30 0.69 1.28 0.00 0.00 0.19 0.75 1.73 3.19 52 i m 0.00 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 Yi.i m2 Yi.i m2 0.00 0.00 0.19 1.50 5.19 12.76 0.00 0.00 0.19 1.88 8.57 26.52 1910 BC 1.08 0.00 5.13 6.20 §N Yi 1600 2000 2400 2800 3200 BC m 0.00 0.11 0.36 0.59 0.84 1.38 Yi m 2.05 2.48 4.78 7.90 24.47 49.00 63.75 137.2 i Yi.i m2 Yi.i m2 0.00 0.11 1.17 4.62 11.88 24.78 0.00 0.11 1.39 7.18 23.68 60.34 1 SƯỜN 10 = T. Yi m2 0.00 0.04 0.23 0.62 1.19 2.08 0.00 0.11 0.58 1.54 2.97 5.19 53 m 0.00 1.00 2.00 3.00 4.00 4.78 Bảng Trị Số Bonjean Sườn 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Giá Trị  M  M  M  M  M  M  M  M  M  M  M DN0 0.00 0.00 0.03 0.00 0.05 0.00 0.06 0.00 0.07 0.00 0.01 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 DN400 0.00 0.00 0.12 0.05 0.21 0.09 0.38 0.15 0.64 0.25 0.60 0.24 0.51 0.20 0.39 0.16 0.22 0.09 0.07 0.03 0.00 0.00 DN800 0.00 0.00 0.28 0.32 0.62 0.67 1.23 1.29 2.01 2.12 2.14 2.19 1.90 1.93 1.46 1.48 0.85 0.86 0.30 0.30 0.00 0.00 47 DN1200 0.00 0.00 0.63 1.30 1.41 2.85 2.65 5.45 3.89 8.40 4.19 8.93 3.80 8.01 2.97 6.22 1.83 3.73 0.69 1.37 0.00 0.00 DN1600 0.15 0.24 1.32 4.15 2.67 8.80 4.48 15.80 5.99 22.65 6.41 24.21 5.89 21.98 4.74 17.36 3.06 10.82 1.28 4.24 0.00 0.00 DN1910 0.74 1.90 2.52 11.07 4.41 21.49 6.56 35.50 8.21 47.90 8.70 51.08 8.09 46.85 6.66 37.66 4.49 24.30 2.05 10.20 0.04 0.02 MB 2.23 10.37 4.39 29.75 6.53 50.54 8.79 75.83 10.48 96.68 10.98 102.40 10.34 94.97 8.76 78.08 6.24 52.61 2.48 21.95 2.08 9.65 3.3 Tính toán ổn định tàu thủy Đối với tàu đang tính ta có: -Chiều dài đường nước thiết kế: L = 20 (m). -Chiều rộng đường nước thiết kế: B= 5,72(m). -Chiều chìm trung bình: T = 1,91(m). -Chi ều cao mạn tàu: H = 2,86 (m). α =0,45; δ =0,68; β =0,74 2 - Các yếu tố hình học quy đổi, có thể xác định theo các công thức như sau:   B  H  T   L      T   zco = =  L  B H 3 0,25  kc yc90 = (1   )(2   ) 2 2 2   H   T  2  2 0,25  H kc    T = (1  )( 2  ) 2 4 5 6 7   1 B 1  B L  L     B  H    kc L     kc H L  B zc90 =    = 2  B   B   H   2 B2     12  12  T L H  T  ro = k r = kr 3  z c 90  z co    ro y c 90   r = 90  Zg cao độ trọng tâm tàu. Tính cánh tay đòn ổn định động. Áp dụng công thức: d lđ= l 0 hp d = yC sin   (Z C  Z CO ) cos   (Z GO  Z CO )(cos   1) lđ =(li - (li+ln)/2) =(/2) l lđ =(l0 + l10 + l20 + … +l90 –(l0 + l90 )/2 ) Lập các bảng tính sau đây: 54 Tính toán các 4 trường hợp tải trọng của tàu. .Tröôøng hôïp 1: Taøu ra ngö tröôøng v ôùi 100% döï tröõ. TT 1 Thaønh phaàn Taøu khoâng P Xg Mx Zg Mz 73.00 -0.27 -19.71 2.00 146.00 2 Löông thöïc thöïc phaåm 1.00 -7.50 -7.50 2.00 2.00 3 Thuyeàn vieân + Haønh lyù 1.00 -4.60 -4.60 3.00 3.00 4 Nöôùc 2.00 -6.80 -13.60 1.50 3.00 5 Nhieân lieäu 4.00 -2.50 -10.00 0.50 2.00 6 Löôùi 7.00 4.20 29.40 3.00 21.00 7 Ñaù 9.00 2.50 22.50 1.70 15.30 8 Muoái 2.00 -0.50 -1.00 1.70 3.40 Toång coäng 99.00 - 0.05 L-îng chiÕm n-íc cña tµu D = Hoµnh ®é träng t©m Xg = Cao ®é träng t©m Zg = 99.000 -0.05 1.98 55 - 4.51 T m m 1.98 195.70 Tröôøng hôïp 2: Taøu v e à be án 10% döï tröõ , 100% caù : TT 1 Thaønh phaàn Taøu khoâng P Xg Mx Zg Mz 73.00 -0.27 -19.71 2.00 146.00 2 Löông thöïc thöïc phaåm 0.10 -7.50 -0.75 2.00 0.20 3 Thuyeàn vieân + Haønh lyù 1.00 -4.60 -4.60 3.00 3.00 4 Nöôùc 0.20 -6.80 -1.36 1.00 0.20 5 Nhieân lieäu 0.40 -2.50 -1.00 0.50 0.20 6 Löôùi 4.00 4.20 16.80 3.00 12.00 7 Ñaù + caù 25.00 3.00 75.00 1.58 39.50 Toång coäng 103.70 L-îng chiÕm n-íc cña tµu D = Hoµnh ®é träng t©m Xg = Cao ®é träng t©m Zg = 0.62 103.700 0.62 1.94 64.38 1.94 201.10 T m m Tröôøng hôïp 3: Taøu v e à be án 20% caù, 70% ñaù v aø 10% döï tröõ : TT 1 Thaønh phaàn Taøu khoâng P Xg Mx Zg Mz 73.00 -0.27 -19.71 2.00 146.00 2 Löông thöïc thöïc phaåm 0.10 -7.50 -0.75 2.00 0.20 3 Thuyeàn vieân + Haønh lyù 1.00 -4.60 -4.60 3.00 3.00 4 Nöôùc 0.20 -6.80 -1.36 1.00 0.20 5 Nhieân lieäu 0.40 -2.50 -1.00 0.50 0.20 6 Löôùi 7.00 4.20 29.40 3.00 21.00 7 Ñaù 6.30 1.10 6.93 1.20 7.56 8 Caù 6.00 3.60 21.60 0.90 5.40 9 Muoái 0.20 -0.50 -0.10 1.00 0.20 Toång coäng 94.20 0.32 L-îng chiÕm n-íc cña tµu D = Hoµnh ®é träng t©m Xg = Cao ®é träng t©m Zg = 94.200 0.32 1.95 56 30.41 T m m 1.95 183.76 Tröôøng hôïp 4: Taøu v e à be án v ôùi 25% döï tröõ, 1 mûe caù, löôùi öôùt tre ân boong TT 1 Thaønh phaàn Taøu khoâng P Xg Mx Zg Mz 2 Löông thöïc thöïc phaåm 73.00 0.25 3 Thuyeàn vieân + haønh lyù 1.00 -4.60 -4.60 3.00 3.00 4 Nöôùc ngoït 0.50 -6.80 -3.40 1.00 0.50 5 Nhieân lieäu 1.00 -2.50 -2.50 0.50 0.50 6 Löôùi öôùt + caù 14.00 5.50 77.00 2.00 28.00 7 Ñaù 2.25 1.10 2.48 1.20 2.70 8 Muoái 0.50 -0.50 -0.25 0.65 0.33 Toång coäng 92.50 -0.27 -7.50 -19.71 -1.88 2.00 2.00 146.00 0.50 0.51 L-îng chiÕm n-íc cña tµu D = Hoµnh ®é träng t©m Xg = Cao ®é träng t©m Zg = 47.14 92.500 0.51 1.96 1.96 T m m Tính toán ổn định theo Vlaxop theo 4 trường hợp tải trọng Giá trị của các hàm fiѲ Góc nghiêng θ(độ) Sinθ(rad) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 f1θ f2θ f3θ f4θ 0.0000 0.1736 0.3420 0.5000 0 0.05 0.337 0.84 0.0000 -0.0360 -0.2410 -0.5560 0.0000 0.1510 0.1840 0.0810 0.0000 0.0100 0.0620 0.1350 0.6428 0.7660 0.8660 0.9397 0.9848 1.0000 1.279 1.365 1.056 0.586 0.21 0 -0.7220 -0.5130 0.0260 0.6030 0.9350 1.0000 -0.0690 -0.1550 -0.1350 -0.0620 -0.0100 0.0000 0.1550 0.0690 -0.0810 -0.1840 -0.1510 0.0000 57 181.53 Tính Toán Cánh Tay Đòn ổn Định Trường hợp 1 : Tàu ra ngư trường với 100% dự trữ 1.10 1.15 Góc nghiêng θ (độ) ( ) 1.84 ( - ) 1.47 ( ) 0.39 ( ) ( ) kr kc 1.08 1.10 = + + +(5) 𝒅 = − 1.98 = 𝒅− 0.59 Tổng tích phân ∑(8) ∆ = θ.(9) (1) 0 (2) 0 (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 10 0.05746916 -0.0266 0.2215 0.0039 0.2563 0.1522 0.1042 0.1042 0.0091 20 0.38734216 -0.1778 0.2699 0.0241 0.5035 0.2998 0.2038 0.4121 0.0361 30 40 50 0.96548195 1.4700612 1.56890816 -0.4103 -0.5328 0.1188 -0.1012 0.0524 0.0602 0.7264 0.8962 0.4382 0.5634 0.2882 0.3328 0.9041 1.5251 0.0791 0.1334 60 70 1.21374873 0.67353859 -0.3786 0.0192 0.4450 -0.2274 -0.1981 -0.0910 0.0268 -0.0314 -0.0714 0.9897 1.0034 0.9561 0.6714 0.7590 0.8236 0.3184 0.2444 0.1325 2.1763 2.7391 3.1160 0.1904 0.2397 0.2727 80 0.24137049 90 0 0.6900 0.7379 -0.0147 0.0000 -0.0586 0.0000 0.8580 0.7379 0.8631 0.8765 -0.0051 -0.1385 3.2434 3.0998 0.2838 0.2712 58 Trường hợp 2 : Tàu về bến 10% dự trữ, 100% cá 1.16 1.12 Góc nghiêng θ (độ) ( ) 1.84 ( - ) 1.61 ( ) 0.36 ( ) ( ) kr kc 1.08 1.10 = + + +(5) 𝒅 = − 1.94 = 𝒅− 0.83 Tổng tích phân ∑(8) ∆ = θ.(9) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) 0 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 10 0.0562 -0.0247 0.2431 0.0036 0.2783 0.1361 0.1422 0.1422 0.0124 20 0.3791 -0.1652 0.2962 0.0226 0.5327 0.2682 0.2645 0.5488 0.0480 30 0.9449 -0.3812 0.1304 0.0492 0.7434 0.3920 0.3513 1.1646 0.1019 40 1.4388 -0.4950 -0.1111 0.0565 0.8892 0.5040 0.3852 1.9012 0.1664 50 1.5355 -0.3517 -0.2495 0.0251 0.9595 0.6006 0.3589 2.6453 0.2315 60 1.1879 0.0178 -0.2173 -0.0295 0.9589 0.6790 0.2799 3.2841 0.2874 70 0.6592 0.4134 -0.0998 -0.0670 0.9058 0.7368 0.1690 3.7330 0.3266 80 0.2362 0.6410 -0.0161 -0.0550 0.8061 0.7722 0.0340 3.9360 0.3444 90 0.0000 0.6855 0.0000 0.0000 0.6855 0.7841 -0.0985 3.8714 0.3387 59 Trường hợp 3 : Tàu về bến 20% cá, 70% đá và 10% dự trữ 1.05 1.18 Góc nghiêng θ (độ) ( ) 1.84 ( - ) 1.33 ( ) 0.41 ( ) ( ) kr kc 1.08 1.10 = + + +(5) 𝒅 = − 1.95 = 𝒅− 0.43 Tổng tích phân ∑(8) ∆ = θ.(9) (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) 0 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 10 0.0588 -0.0285 0.2006 0.0041 0.2349 0.1562 0.0787 0.0787 0.0069 20 0.3961 -0.1907 0.2444 0.0251 0.4749 0.3078 0.1672 0.3245 0.0284 30 0.9874 -0.4400 0.1076 0.0547 0.7097 0.4500 0.2597 0.7514 0.0657 40 1.5035 -0.5714 -0.0917 0.0628 0.9032 0.5785 0.3247 1.3358 0.1169 50 1.6046 -0.4060 -0.2059 0.0280 1.0206 0.6894 0.3313 1.9918 0.1743 60 1.2413 0.0206 -0.1793 -0.0328 1.0497 0.7794 0.2704 2.5934 0.2269 70 0.6888 0.4772 -0.0824 -0.0746 1.0091 0.8457 0.1634 3.0272 0.2649 80 0.2469 0.7400 -0.0133 -0.0612 0.9123 0.8863 0.0261 3.2167 0.2815 90 0.0000 0.7914 0.0000 0.0000 0.7914 0.9000 -0.1085 3.1342 0.2742 60 Trường hợp 4 : Tàu về bến với 25% dự trữ, 1 mẻ cá, lưới ướt trên bong 1.03 Góc nghiêng θ (độ) 1.19 ( ) 1.84 ( - ) 1.28 ( ) 0.41 ( ) ( ) kr kc 1.08 1.10 = + + +(5) 𝒅 = − 1.96 = 𝒅− 0.35 Tổng tích phân ∑(8) ∆ = θ.(9) (1) 0 10 (2) 0.0000 0.0593 (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) 0.0000 -0.0292 0.0000 0.1934 0.0000 0.0041 0.0000 0.2276 0.0000 0.1613 0.0000 0.0663 0.0000 0.0663 0.0000 0.0058 20 0.3994 -0.1953 0.2357 0.0254 0.4651 0.3177 0.1474 0.2800 0.0245 30 40 0.9954 1.5157 -0.4506 -0.5851 0.1037 -0.0884 0.0553 0.0635 0.7039 0.9057 0.4645 0.5971 0.2394 0.3086 0.6669 1.2149 0.0584 0.1063 50 1.6176 -0.4157 -0.1985 0.0283 1.0316 0.7116 0.3200 1.8435 0.1613 60 1.2514 0.0211 -0.1729 -0.0332 1.0664 0.8044 0.2619 2.4255 0.2122 70 0.6944 0.4887 -0.0794 -0.0754 1.0283 0.8729 0.1554 2.8429 0.2488 80 0.2489 0.7577 -0.0128 -0.0618 0.9319 0.9148 0.0171 3.0154 0.2638 90 0.0000 0.8104 0.0000 0.0000 0.8104 0.9289 -0.1185 2.9140 0.2550 61 61 3.4 Tính toán kết cấu Kết cấu tính toán chi tiết Tàu thiết kế là tàu cá vỏ thép tính toán theo qui phạm phân cấp và đóng tàu cá biển TCVN - 6718:2000, theo qui phạm phần kết cấu thì áp dụng "qui phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép phần 2B - 2003" để tính toán cho phần này. 1. Vật liệu thép Dùng thép CT 3c có giới hạn chảy Sch = 240 Mpa, cho các tấm tôn và thép hình. 2. Lựa chọn hệ thống kết cấu. Tàu được thiết kế hệ thống ngang trên suốt chiều dài tàu, tàu mạn đơn đáy đơn, dàn vách kết cấu sườn thường xen lẫn sườn khỏe. 3. Tính toán kết cấu. * Khoảng sườn Khoảng sườn tiêu chuẩn : ao = 450 + 2L = 490 mm 3.1 Kết cấu dàn đáy * Chiều dày của tôn đáy không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau: 𝑡 = 4,7 ∗ 𝑆 ∗ 𝑑 + 0,0351 +2,5 ( mm) Trong đó: S: là khoảng cách cơ cấu ngang. d: là chiều chìm tàu. 𝑡 = 4,7 ∗ 0,4 ∗ 𝑑 + 0,0351 +2,5 = mm) 5.71 mm * Chiều rộng của dải tôn giữa đáy: Trên suốt chiều dài tàu chiều rộng của dải tôn giữa đáy không nhỏ hơn trị số tính theo công thức: b = 4L + 775 = 855 mm * Chiều dày của dải tôn giữa đáy: Chiều dày của dải tôn giữa đáy không nhỏ hơn chiều dày của tôn đáy + 1,5. t1 = t + 1.5 = 7.21 mm 61 * Đà ngang đáy ở mỗi khoảng sườn Chiều cao tiết diện ở đường tâm tàu: ho = 0.0625l mm l: là khoảng cách giữa các đỉnh của mã sườn ở hai bên mạn tàu do ở giữa tàu lượng thay đổi phù hợp khi đà ngang cong (m) l= 5.72 m ho = 0.0625 *5.72 = 0.3575 mm Chọn ho = 450 mm Chiều dày : t = 10do + 4 *( mm) hoặc 12 mm lấy trị số nào nhỏ hơn. t = 10 * 0,45+4 = 8.5 mm Chon t = 9 mm * Mô đun chống uốn của đà ngang đáy: W = 4,27 ∗ 𝑆 2 𝑚3 S: là khoảng sườn 0.5 m h = 1,91 m là chiều chìm của tàu. W = 4,27 ∗ 0.5 ∗ 1, 1 ∗ 5,722 = 130.75 𝑚3 500.00 mm 𝑍𝑖 𝑖 .𝑍𝑖 𝑚2 m 𝑚3 20 40.5 8 68.5 0.00 22.90 45.90 0 927.45 367.2 1294.65 Mép kèm : 1 Chiều rộng mép kèm : = ( l; S) = 5 Chiều rộng mép kèm lấy bằng chiều dày cơ cấu. Chọn thép: STT 1 2 3 𝑖 Quy cách 𝑋 500 450 80 8 9 9 𝑋 𝑋 Tổng 𝑖 .𝑍𝑖 𝑚4 0 21238.605 16854.48 38093.085 80x9 e Zmax j W = = = = 18.9 27.5 20458.58 143.4 cm cm cm4 cm3 450x9 250x9 𝑦 80𝑥9 𝑇 thỏa mãn 450𝑥9 qui phạm 62 2 𝑜 𝑚4 0 6834.4 0 85 * Sống chính Bản thành: Chiều dày bản thành sống chính không nhỏ hơn trị số tính theo công thức: t = 0.065L +5.2 = 6.5 mm Chọn t = 8 mm Chiều cao sống chính lấy bằng chiều cao đà ngang h = 450 Bản cánh: Chiều dày của bản cánh không nhỏ hơn chiều dày bản thành: chọn t = 10 mm Diện tích của bản mép không nhỏ hơn trị số: s = 0.6 L + 9 = 21 Chiều rộng của bản cánh không nhỏ hơn trị số: b = 2,3L +160 = 206 mm Chọn b = 270 mm 270𝑥10 𝑇 Quy cách tâm sống chính : 450𝑥8 mm cm.cm * Sống phụ Bản thành : Chiều dày bản thành sống phụ không nhỏ hơn trị số tính theo công thức. t = 5,8 + 0,042L= 6.64 mm Chọn t = 8 mm Chiều cao bản thành sống phụ bằng chiều cao đà ngang h = 450 mm Bản cánh : chiều dày bản cách sống phụ không nhỏ hơn chiều dày bản thành sống chính. Chọn t = 10 mm Diện tích bản cánh không nhỏ hơn trị số: 0.45L + 8,8 = 17.8 cm.cm Chọn chiều rộng bản cánh sống phụ b = 250 mm Quy cách sống phụ 𝑇 260𝑥10 450𝑥8 63 3.2 Kết cấu dàn vách * Chiều dày tôn vách Chiều dày của tôn vách không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau: 𝑡 = 3,2𝑆 ∗ +2,5 ( mm) S: là khoảng cách giữa các nẹp (m). h: là khoảng cách thẳng đứng từ cạnh dưới của tâm tôn vách đến buồng vách đo ở tâm tàu và trong mọi trường hợp h không nhỏ hơn 3,4 m. vậy h= 3.4 m 𝑡 = 3,2 ∗ 0.5 ∗ 3.4 +2,5 = 5.39 mm chon t = 7 mm Chiều dày của dải tôn cuối cùng của tôn vách + 1 mm t =7+1 = 8 mm * Nẹp gia cường: Mô đun chống uốn tiết diện nẹp không nhỏ hơn trị số: w = 2,8. C. S. h. l. l l: chiều dài nhịp nẹp đo giữa cá đế lân cận của nẹp, l = 3.2 m S: khoảng cách giữa cá nẹp. h: là khoảng cách thẳng đứng từ trung điểm của l đến đỉnh của boong vách đo ở đường tâm tàu. h = 2,5 m < 6 m C: là hệ số ở bảng 2B/112 - C = 0.8 W = 2,8*0.8*0.49*2.5*3.2*3.2 = 28.10 cm3 Chiều rộng mép kèm b = min (0.21:S) = 500 mm Bảng chọn thép STT Mk L S e jxx Zmax Wmin = = = = Qui cách 500x8 75x50x6 0.8 226 7.1 32 𝑖( 𝑚2 ) 40.0 7.3 47.3 Zi(cm) 0.0 5.5 (cm) (cm4) (cm) (Cm3) 𝑖𝑍𝑖( 𝑚3 ) 0.00 39.60 39.60 𝑖𝑍𝑖 2( 𝑚4 ) ( 𝑚4 ) 0.0 2.1 216.1 40.9 259.2 500x 8 L75x50x6 Chọn thép có qui cách: L 75x50x6 64 3.3 Kết cấu dàn mạn Dàn mạn bố trí sườn khỏe xen lẫn sườn thường. Khoảng cách các sườn khỏe là: 1500 mm * Chiều dày tôn mạn. Chiều dày tôn mạn không nhỏ hơn trị số tính theo công thức 𝑡: = 4,1𝑆 ∗ 𝑑 + 0,04𝐿 +2,5 ( mm) S: là khoảng sườn d: là chiều chìm của tàu. 𝑡 = 4,1.0.4 ∗ 1. 1 + 0,04.20 +2,5 = 5.81 mm Chọn chiều dày tôn mạn = 7 mm * Sườn thường Mô đun tiết diện sườn thường không ngỏ hơn trị số tính theo công thức sau: W = C.Shl.l S: là khoảng sườn. l: là nhịp sườn = 3.2 m C = 2,6 đối với các sườn nằm trong phạm vi từ 0.15 L kể từ mũi tàu đến vách đuôi. h: là khoảng cách thẳng đứng từ mút đến vị trí cần đo, h = 2.4 m W = 2,6 . 0,49 . 2,4 . (3,2)2 = 31.31 cm3 Chọn thép STT MK L S e = Jxx = Zmax = Wmin = Qui c¸ch 500x8 80x50x6 Fi(cm2) 40 7.6 47.6 0.9 261.1 7.5 34.9 (cm) (cm4) (cm) (cm3) Zi(cm) 0 5.8 FiZi(cm3) 0 43.4 43.4 FiZi2(cm4) Jo(cm4) 0 2.1 249.6 49 300.8 500x 8 L 80x50x6 Vậy ta chọn thép có qui cách :L80x50x6 * Sườn khỏe Mô đun chống uốn tiết diện sườn khỏe không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau: W = C1 Shll Trong đó: C1 là hệ số trang bảng = 4.7 S: là khoảng cách sườn khỏe = 1.5 m h: là chiều cao thẳng đứng = 4.57 m l: là nhịp sườn = 3.2 m W = 4,7 . 1,5 . 4,57 .3,2. 3.2 = 329.92 cm3 65 Bảng chọn thép e TT Qui c¸ch 1 2 3 S 500 x 6 350 x 6 100 x 8 Zi (m) 0 17.9 35.8 (m2) 40 21 8 69 = 9,6 Zmax J W Fi 9.6 21.684 = = 330 Fi.Zi (m3) 0 375.9 286.4 662.3 Fi.Zi2 i0 (m4) 0 0 6729 2143.8 10253 0 19125 100x8 (cm) (cm) (cm4) (cm3) 350x7 250x7 Vậy nẹp chữ T thỏa mãn qui phạm 3.4 Kết cấu dàn boong +2,5 (mm) * Chiều dày của tôn boong không nhỏ hơn trị số tính theo công thức:𝑡 = 1.63𝑆 ∗ Trong đó: S là khoảng cách xà ngang boong = 490 mm h: là tải hàng hóa tra bảng = 17.56 𝑡 = 1.63.0.4 ∗ 17.56 +2,5 = 5.85 mm Chọn t = 6 mm * Xà ngang boong Mô đun chống uốn của tiết diện xà ngang boong không nhỏ hơn trị số tính theo công thức: W = 0,43.Shl2 Trong đó: S là khoảng cách giữa các XNB. l: là khoảng cách giữa các sống dọc boong = 2 m h: = 12.8 m W = 0,43.0,5.12,8. 4 = 10.79 cm3 Bảng chọn thép STT MK L S Qui c¸ch 500x6 56x36x5 Fi(cm2) 30 4.4 34.4 Zi(cm) 0 4 FiZi(cm3 ) 0 17.8 17.8 66 FiZi2(cm4 ) Jo(cm4) 0 0.9 72 13.8 86.7 e Jxx Zmax Wmin = = = = 0.5 77.5 5.4 14.4 (cm) (cm4) (cm) (cm3) 500x6 L 56x36x5 Vậy ta chọn thép có qui cách : L56x36x5 * Sống boong Chiều rộng của bản mép sống boong không nhỏ hơn trị số: = 85.5 ∗ 𝑑 . do: là chiều cao tiết diện sống = 0.17 m l: là khoảng cách giữa cá gối tựa của sống = 3.7 m 0.068 m = 85.5 ∗ 0.17.3.7 = chọn b = 70 mm Mô đun chống uốn của tiết diện sống dọc boong không nhỏ hơn trị số: W = 1,291 (lbh + kw) l: là khoảng cách từ tâm cột đến vách = 3.7 m b: là khoảng cách giữa các trung điểm của 2 nhịp kề nhau = 2.45 m h: là tải trọng qui định = 12.4 KN/m2 W = 1,291 (lbh) = 1,29 . (3,7 . 2,45 . 12,8) = 145.00 cm3 Bảng chọn thép TT Qui c¸ch 1 2 3 S 900 x 6 450 x 8 75 x 10 Fi (m2) 54 36 7,5 97,5 Zi (m) 0,3 26,6 46,1 Fi.Zi (m3) 16,2 957,6 345,8 1319,6 Fi.Zi2 i0 (m4 ) 4,9 25472,2 3658,1 15939,1 45074,2 75x10 e Zmax J W = = = = 13.53 33.07 27,215 553,8 553.8 (cm) (cm) (cm4) (cm3) 450x8 900x6 Chọn thép chữ 𝑇 75𝑥10 450𝑥8 thỏa mãn qui phạm. 67 3.5 Tính toán cột chống liên kết Diện tích cột chống không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau: 0,223. 𝜔 = 2,72 − 𝑘𝑜 l: là khoảng cách mà cột phải chống. 𝑘0 = 𝑜 I: là moomen tối thiểu của tiết diện cột , 𝐼 = 32 . 1 − 4 ( 𝑚4) n = do/D Ao là diện tích tiết diện cột. w: là tải trọng boong mà cột phải đỡ. k=0 𝜔 = 𝑘. 𝜔𝑜 + Sbh S: là khoảng cách giữa các trung điểm của nhịp kề nhau = 1.5 m b = 2.4 m , h = 18.3 Kn/m Chọn Φ = 80x7 mm l = 640 cm4 A = 10,71 k = 7,73 F = 10,01 cm2 cm2 Vậy chọn tiết diện cột chống 80𝑥7 thỏa mãn qui phạm. 68 Bảng tính kết cấu BẢNG TÍNH THÔNG SỐ CHI TIẾT KẾT CẤU Tên chi tiết Sống mũi tấm Trụ chân vịt Ky sống đuôi Gót ky Công thức 0.10L+4.0 Giá trị 6.00 0.9L+10 28.00 W = 2.2L + 88 132.00 T = 0.18L +15 18.60 R = 0.4L + 16 24.00 Đơn vị mm mm Ghi chú * Chiều dày của sống mũi tấm phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức. * Tuy nhiên ở phía trên và phía dưới của đường nước chỏ hàng thiết kế lớn nhất, chiều dày của sống mũi tấm có thể được giảm dần về phía đỉnh của sống mũi và tôn giữa đáy. Tại đỉnh, chiều dày sống mũi tấm có thể được lấy bằng chiều dày tôn mạn ở mũi tàu , tại mút dưới chiều dày sống mũi có thể lấy bằng chiều dày tôn giữa đáy. * Chiều dày ụ đỡ trục chân vịt phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức. * Trụ chân vịt của sống đuôi bằng thép đúc và sống đuôi dạng tấm phải có hình dạng thích hợp với dòng chảy phía sau thân tàu. Kích thước của trụ chân vịt phải tương đương với tiêu chuẩn ở các công thức và hình vẽ ( phần truyết minh). Chiều rộng và chiều dày của trụ chân vịt ở phía dưới của ụ đỡ trục chân vịt phải được tăng dần để có độ bền và độ cứng tương xứng với ky sống đuôi. * Trụ chân vịt của sống đuôi bằng thép đúc và sống đuôi tấm phải được đặt các mã ngang theo khoảng cách thích hợp. Nếu bán kính cong của mép sau ở sống đuôi lớn thì phải có nẹp gia cường ở dọc tâm. * Kích thước từng tiết diện ngang của ky sống đuôi. phải được xác định theo công thức từ (1) tới (4), coi mô men uốn và lực cắt xuất hiện ở ky là do lực tác dụng lên bánh lái theo quy định ở. * Chiều dày của các tấm thép tạo nên phần chính của ky sống đuôi dạng thép tấm phải không nhỏ hơn chiều dày của tấm thép tạo nên phần chính của trụ chân vịt. Ê ky các gân ngang phải được bố trí dưới trụ chân vịt, dưới các tấm mã và ở các vị trí cần thiết khác. * Gót ky của sống đuôi phải có chiều dài ít nhất bằng 3 lần khoảng cách sườn ở vùng đó và phải được liên kết chắc chắn với tôn giữa đáy. 69 Đà ngang vòm 0.035L+10.0 10.70 mm * Chiều dày của đà ngang vòm phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức. * Sống đuôi phải được kéo lên phía trên kể từ trục chân vịt và hàn chắc chắn với đà ngang vòm đuôi. * Phần trên của sống đuôi kéo dài, đà ngang vòm đuôi phải được gia cường để tránh sự thay đổi đột ngột của độ cứng. Sống chính Đặc điểm * Trừ trường hợp được đăng kiểm chấp nhận đặc biệt, chiều cao tiết diện sống chính phải không nhỏ hơn B/16, trong mọi trường hợp không được nhỏ hơn 700 mi - li -m3/4t. Chiều dày tấm sống chính 0.05L+6 7.00 mm * Chiều dày của tấm sống chính phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức. * Các tàu đáy đơn phải có sống chính gồm một bản thành và một bản mép. Sống chính phải được kéo càng dài về phía mũi và đuôi tàu càng tốt. Bản thành Bản mép 0.065L+5.2 6.50 0.6L+9 21.00 2.3L+160 206.00 mm * Chiều dày của bản thành sống chính phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức. * Ra ngoài đoạn giữa tàu chiều này có thể được giảm dần và ở các đoạn mũi tàu và đuôi tàu chiều dày này có thể còn bằng 0.85 chiều dày ở đoạn giữa tàu. * Chiều cao tiết diện bản thành phải không nhỏ hơn chiều cao tiết diện đà ngang đáy * Diện tích tiết diện bản mép phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức. * Chiều dày của bản mép phải không nhỏ hơn chiều dày của bản thành ở đoạn giữa tàu. Bản mép phải được kéo dài từ vách chông va tới vách đuôi. cm*cm * Ra ngoài đoạn giữa tàu diện tích này có thể được giảm dần và ở các đoạn mũi tàu và đuôi tàu diện tích này có thể còn bằng 0.85 diện tích tiết diện ở đoạn giữa tàu. mm * Chiều rộng của bản mép phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức. 70 Sống phụ Chiều dày tấm sống phụ Đặc điểm 0.65 𝐿 +2.5 5.41 mm * Chiều dày của tấm sống phụ phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức. * Trong buồng máy chiều dày tấm sống phụ phải được tăng 1.5 mi-li-m3/4t so với trị số. * Trong vùng từ sống chính đến tôn mạn, khoảng cách giữa các sống phụ và giữa sống phụ với mạn phải được đặt cách nhau không xa quá * Sống phụ phải gồm có một bản thành liên tục và một bản mép phải được kéo càng dài về phía mũi và đuôi tàu càng tốt. Bản thành Bản mép 5.8L+0.042L 0.45L+8.8 6.64 17.80 mm * Ở đoạn giữa tàu chiều dày của bản thành sống phụ phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức. * Ra ngoài đoạn giữa tàu chiều dày này có thể được giảm dần, và ở các đoạn mũi và đoạn đuôi tàu chiều dày này có thể còn bằng 0.85 chiều dày ở đoạn giữa tàu. * Trong buồng máy, chiều dày của bản thành phải không nhỏ hơn trị số yêu cầu ở bản thành của sống chính. * Chiều dày của bản mép sống phụ phải không nhỏ hơn chiều dày yêu cầu của bản thành và diện tích tiết diện bản mép ở đoạn giữa tàu phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức. cm*cm * Ra ngoài đoạn giữa tàu diện tích tiết diện bản mép có thể được giảm dần và ở các đoạn mũi tàu và đuôi tàu diện tích đó có thể còn bằng 0.85 diện tích tiết diện bản mép ở đoạn giữa tàu. Đà ngang tấm Đặc điểm * Ở những tàu có đáy kết cấu theo hệ thống ngang, khoảng cách chuẩn của đà ngang phải thỏa mãn những yêu cầu ở . * Ở những tàu có đáy kết cấu theo hệ thống dọc, đà ngang phải được bố trí sao cho khoảng cách không lớn hơn Mã sườn Đặc điểm * Kích thướt của mã sườn phải thỏa mãn những yêu cầu sau đây, và cạch tự do của mã sườn phải được gia cường. (1). Mã phải được đưa lên đến chiều cao lớn hơn 2 lần chiều cao tiết diện đà ngang đáy ở đường tâm tàu, so với mặt trên của tôn giữa đáy. (2). Chiều dài của cạnh mã đo từ mép tự do của sườn đến đỉnh mã dọc theo mép trên của đà ngang đáy phải không nhỏ hơn chiều cao tiết diện yêu cầu của đà ngang đáy ở đường tâm tàu. (3). Chiều dày của mã phải không nhỏ hơn chiều dày của đà ngang đáy. 71 Dầm dọc đáy Nẹp đứng Ổ đỡ chốt bánh lái 2L+550 0.08𝑑0 0.25𝑑 590.00 mm 0.01 mm mm 𝑜 0.6 𝐿 +2.5 (1) 5.18 mm 0.7 𝐿 +2.5 (2) 5.63 mm Đà ngang đặc Tôn đáy trên Sống hông Mã hông 3.8𝑆 𝑑 +2.5 mm 3.8𝑆 𝑑 +2.5 +1.5 0.6 𝐿 +2.5 + 1.5 mm 6.68 mm * Khoảng cách chuẩn của dầm dọc đáy được tính theo công thức (hệ thống dọc). * Nẹp đứng phải được đặt ở các đà ngang đặc theo những khoảng cách thích hợp nếu đáy đôi được kết cấu theo hệ thống ngang, và phải được đặt tại mỗi vị trí dầm dọc đáy nếu đáy đôi được kết cấu theo hệ thống dọc. * Độ bền của nẹp đứng không nhỏ hơn độ bền của thanh thép dẹt có chiều dày bằng chiều dày đà ngang tấm, có chiều cao tiết diện không nhỏ hơn 0.08 trong đó 𝑑0 là chiều cao tiết diện sống chính đáy. 𝑑 * Chiều dài của ổ đỡ chốt bánh lái phải không nhỏ hơn chiều dài bạc đỡ chốt. * Chiều dày của thành ổ đỡ chốt phải không nhỏ hơn 0.25𝑑 𝑜: đường kính thực của chốt bánh lái đo ở mặt ngoài của áo chốt. * (1) . Đáy tàu kết cấu theo hệ thống ngang. * (2) . Đáy tàu kết cấu theo hệ thống dọc. * Chiều dày của đà ngang đặc phải không nhỏ hơn trị số tính theo các công thức sau đây và trong buống máy chiều dày này phải được tăng lên 1.5 mi-li-m3/4t. * Chiều dày của tôn đáy trên phải không nhỏ hơn trị số tính theo công thức sau, và phải được tăng 2 mi-li-m3/4t ở trong buồng máy và dưới miệng khoang không có ván lát: S : khoảng cách giữa các dầm dọc đáy. * Chiều dày của sống hông phải được tăng 1.5 mi-li-m3/4t so với tôn đáy trên. * Chiều của mã liên kết sườn với khoang với sống hông có trị số tính theo công thức: * Cạnh tự do của mã phải được gia cường. * nếu do hình dạng của tàu mà mã hông quá dài thì phải đặt thanh thép góc dọc trên cạnh các mã hoặc phải dùng biện pháp thích hợp khác. 72 3.5 Tính toán sức cản Công thức của viện thiết kế Leningrad như sau. R = Rf + R d Lực cản ma sát được tính như sau: 𝑅𝑓 = 𝜉 ∗ 𝑆 ∗ 𝑣 1.825 Lực cản dư được tính như sau: 𝐿 5 𝐷 𝑅𝑑 = 1.45 (24 − ) 𝜉 2 ∗ 2 ∗ 𝑉 4 𝐵 𝐿 Vậy ta có lực cản vỏ tàu được tính theo công thức của viện thiết kế Leningrad: 𝐿 5 𝐷 𝑅 = 𝜉 ∗ 𝑆 ∗ 𝑣 1.825 + 1.45 (24 − ) 𝜉 2 ∗ 2 ∗ 𝑉 4 𝐵 𝐿 Trong đó: D: là lượng chiếm nước của tàu ( T). S: diện tích mặt tiếp nước (m2). v: vận tốc của tàu ( m/s). 𝜉: hệ số lực cản ma sát ( tùy thuộc vào vật liệu đóng tàu ), ở đây ta chọn hệ số lực cản ma sát 𝜉 = 0.17. 𝛿: hệ số đầy thể tích của tàu. L: chiều dài thiết kế. B: chiều rộng thiết kế. Tính diện tích mặt tiếp nước S: 𝑆 = 𝐿[2 ∗ 𝑇 + 1.37(𝛿 − 0.274) ∗ 𝐵] Với T là chiều chìm trung bình của tàu. Bảng tính sức cản tương ứng với vận tốc của tàu được thể hiện trong bảng tính. 79 62 Tính Toán Sức Cản Theo Công Thức Viện Thiết Kế Leningrad TT Công thức tính Đơn vị Các giá trị tính toán 1 Vận tốc tàu giả thuyết V Hl/h 7.5 8.5 9.5 10.5 11.5 12.5 2 Vận tốc tàu quy đổi v m/s 3.86 4.37 4.89 5.40 5.92 6.43 3 Hệ số Froude Fr 0.25 0.29 0.32 0.36 0.39 0.42 m*m 103.58 103.58 103.58 103.58 103.58 103.58 KG 206.97 260.08 318.61 382.46 451.54 525.75 KG 228.66 377.25 588.63 878.43 1263.98 1764.37 KG 435.63 637.33 907.25 1260.90 1715.52 2290.13 HP 22.41 37.16 59.12 90.81 135.32 196.36 Diện tích mặt tiếp nước 4 5 𝑆 = 𝐿[2 ∗ 𝑇+1.37 (𝛿 − 0.274) ∗ 𝐵] Sức cản ma sát 𝑅𝑓 = ∗ 𝑆 ∗ 𝑉 1.825 Sức cản dư 6 𝐿 5 𝑅𝑑 = 1.45(24− )𝛿 2 * 2 *𝑉 4 𝐿 7 Sức cản toàn phần 8 EPS = R*V/75 𝑅 = 𝑅𝑓 +𝑅𝑑 80 CHƯƠNG IV. KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Kết luận Sau hơn ba tháng thực hiện đề tài được giao, với số lượng công việc tương đối nhiều, nhưng được sự giúp đỡ tận tình của thầy T.S Huỳnh Văn Nhu cùng một số thầy cô và bạn bè cùng lớp. Đến nay đề tài đã được hoàn thành và có một số kết luận sau: - Việc thiết kế tàu cá vỏ thép theo quy phạm phân cấp và đóng tàu cá biển – TCVN 6718 :2000 , là phương pháp thiết kế mang tính khoa học, có độ tin cậy và độ chính xác cao, đồng thời cũng tiết kiệm thời gian cho người thiết kế. - Phần mềm sau khi thực hiện đề tài là một sản phẩm được hệ thống lại kiến thức đã học về các môn học lý thuyết tàu. Từ lý thuyết cho đến các bảng tính toán, giúp người sử dụng có thể tiếp cận một cách nhanh chóng, cũng như là hiểu được sự gắn kết giữa các phần với nhau, và có một cái nhìn trực quan hơn về các bài tập lớn về tàu thủy. - Đối với phần mềm này người sử dụng chỉ cần nhập duy nhất thông số cơ bản của tàu, mọi tính toán sẽ được thực hiện một cách nhanh chóng và chính xác. Từ những tính năng tàu: thủy tĩnh, ổn định, bonjean, … cho đến kết cấu. - Phần mềm có độ chính cao, vì nó chỉ tính toán từ dữ liệu đầu vào, các phép tính và công thức từ các sheet được liên kết với nhau một cách chặt chẽ và mang tính thống nhất. - Phần mềm dựa trên một tàu cá vỏ thép chuẩn ban đầu để làm nền cho mọi tàu mới sau này, và tàu này đạt các tiêu chí về tính năng cũng như cấu tạo. Nên các tàu mới sẽ cũng có các tính năng như tàu đã chọn. Phần mềm có thể được ứng dụng để kiểm tra các tính năng của tàu cá vỏ thép, đồng thời cũng có thể cho các bạn khóa dưới ứng dụng để tính toán và áp dụng làm các bài tập lớn của môn học lý thuyết tàu, kết cấu tàu, … một cách nhanh chóng, chính xác, và có hệ thống hơn. Đề xuất Sau khi hoàn thành đề tài tôi có một vài đề xuất như sau: - Cần phổ biến rộng rãi chương trình kiểm tra và tính toán các tính năng của tàu cá vỏ thép thiế kế theo TCVN 1987 -2000, đặc biệt trong trường đại học nha trang, vì nó có tính hệ thống, tổng hợp và được làm ra bởi chính sinh viên của khoa KTGT. Đồng thời cũng để giảm bớt thời gian và công việc thiết kế. - Kết quả của chương trình phần nhiều mang tính tham khảo , vì nó chỉ thực hiện được cái bài toán và phép tính căn bản. Chưa thực hiện được các bài toán so sánh, đối chiếu phức tạp như là đối chiều đồ thị, so sánh tọa độ, … - Việc tính toán, kiểm tra các tính năng của tàu đi biển chỉ là phương pháp tính gần đúng, về mặt lý thuyết có thể đảm bảo độ chính xác tùy ý. Tuy nhiên, trong thực tế mong muốn nói trên không đạt được vì phép tính thủ công và sai số tích tụ đáng kể qua nhiều phép tích phân gần đúng. Để khắc phục về điều kiện thời gian và đảm bảo độ chính xác mong muốn, thì cần được kiểm định thực tế hoặc kiểm tra bằng phần mềm có độ chính xác cao hơn. 81 LỜI CẢM ƠN Sau hơn ba tháng tìm tòi và nghiên cứu, cùng với sự giúp đỡ, chỉ dạy của T.S Huỳnh Văn Nhu, các thầy cô trong bộ môn, cùng bạn bè trong lớp đến nay tôi đã hoàn thành nội dung của đề tài tốt nghiệp. Tuy nhiên do thời gian có hạn, công với sự hiểu biết hạn chế về chuyên môn. Nên trong quá trình thực hiện đề tài tôi có gặp đôi chút khó khăn, vì vậy đề tài không tránh khỏi những lỗi và thiếu sót rất mong được sự thông cảm của các thầy. Được sự động viên của gia đình, thầy cô, bạn bè cùng sự hướng dẫn tận tình của thầy T.S Huỳnh Văn Nhu cộng với sự nổ lực của bản thân, mà tôi đã vượt qua những khó khăn đó để hoàn thành đề tài được giao đúng thời hạn. Tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã ủng hộ tôi trong suốt thời gian qua. Tôi xin chân thành cảm ơn tấc cả thầy, cô, giáo bộ môn khoa kĩ thuật giao thông đã giúp đỡ tôi trong thời gian quan. Đặc biệt là thầy T.S Huỳnh Văn Nhu người đã chỉ dẫn, chia sẻ kinh nghiệm, giải đáp những thắc mắc rất nhiệt tình để giúp tôi hoàn thành đề tài một cách nhanh chóng nhất. Và cuối cùng tôi xin gửi lời cảm ơn tới quý thầy trong bộ môn đóng tàu và các bạn sinh viên đã giúp đỡ tôi trong suốt quá trình thực hiện đề tài này. Tôi xin chân thành cảm ơn! Nha trang, tháng 6 năm 2015 Sinh viên thực hiện Bùi Tá Bình 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO. [1] Trần Gia Thái . Lý thuyết tàu thủy , Trường đại học Nha Trang , Khánh Hòa [2] Trần Gia Thái . Kết cấu tàu thủy , Trường đại học Nha Trang , Khánh Hòa [3] Trần Gia Thái . Thiết kế tàu thủy , Trường đại học Nha Trang , Khánh Hòa [4] Luận án tốt nghiệp . “ Nghiên cứu xây dựng hệ thống các bài tập lớn cho môn học Lý thuyết tàu”. [5] Luận án tốt nghiệp . “ Xây dựng chương trình thiết kế kết cấu tàu thủy”. [6]Trần công Nghị (2003), “Thiết kế tàu thủy”, Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia Thành phố Hồ Chí Minh . [7].Đăng kiểm Việt Nam, “Qui phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép62592003’’. 83 [...]... ngắn nhất, tùy thuộc cách điều khiển của người thiết kế 1.3 Đối tượng, phạm vi và mục tiêu nghiên cứu  Đối tượng nghiên cứu: Xây dựng chương trình thiết kế tàu cá vỏ thép theo Quy phạm phân cấp và đóng tàu cá biển - TCVN 6718: 2000  Phạm vi nghiên cứu: Thiết kế, tính toán, kiểm tra ổn định , kết cấu và các tính năng hàng hải của tàu theo Quy phạm TCVN 6718: 2000  Mục tiêu nghiên... thước chủ yếu tàu thiết kế , bảng tọa độ tuyến hình tiến hành xây dựng chương trình tính toán, kiểm tra các tính năng của tàu dựa trên nền tảng Quy phạm phân cấp và đóng tàu cá biển TCVN 6718: 2000 56  Nội dung của chương trình thiết kế, tính toán và kiểm tra các tính năng của tàu bằng Excel :  Kết cấu thân tàu  Thủy tĩnh  Bonjean  Sức cản  Thiết bị năng lượng CHƯƠNG II CƠ... đóng tàu cá biển (Tàu có chiều dài trên 20m) được ban hành theo quy t định số 2596 /2000/ QĐ-BKHCNMT NGÀY 29/12 /2000 Là một bộ tiêu chuẩn Việt Nam gồm 13 tiêu chuẩn từ TCVN 6718-1: 2000 đến TCVN 6718-13 :2000 Quy phạm phân cấp và đóng tàu cá biển 2000 được biên soạn trên cơ sở Tiêu Chuẩn Việt Nam TCVN 6259: 1997 Quy phạm phân cấp và đóng tàu biển vỏ thép”-1997, sử dụng các quy. .. phân cấp và đăng kí các tàu cá biển tự chạy có chiều dài đường nước thiết kế trên 20m Trong quá trình thiết kế, đóng mới sửa chữa và khai thác, các tàu cá phải được giám sát và phân cấp phù hợp với các yêu cầu được quy định trong quy phạm này và các quy phạm khác có liên quan của nước Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam 1.6 Sơ lược về nội dung đề tài  Từ dữ liệu đầu vào là... vào là kích thước chủ yếu của tàu thiết kế, bảng tọa độ tuyến hình và dựa trên tiêu chuẩn Quy phạm TCVN 6718: 2000 Xây dựng chương trình tính toán, thiết kế và kiểm tra các tính năng của tàu bằng Excel : Thủy tĩnh, Bonjean, Kết cấu thân, Sức cản, Thiết bị năng lượng 1.5 Giới thiệu về tiêu chuẩn việt nam TCVN 6718 : 2000 Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6718: 2000 Quy phạm phân cấp và. .. người thiết kế mà còn có liên quan chặt chẽ đến phương pháp thiết kế Các phương pháp thiết kế, thực chất chính là các phương pháp xác định đặc điểm hình học tàu thường được chia thành hai nhóm chính: 1.3.1 Phương pháp thiết kế theo tàu mẫu Phương pháp thiết kế dựa theo tàu mẫu hay còn gọi là phương pháp phụ thuộc cho phép xác định các thông số và tính năng của tàu thiết kế từ các... trên tàu cỡ vừa và nhỏ, bộ phận mũi, lái … - Hệ thống kết cấu dọc: Các kết cấu bố trí theo chiều dài tàu thưa hơn theo chiều 61 ngang, chịu sức bền dọc tốt, dùng trên tàu cỡ lớn, tàu có tỷ số L/B lớn - Hệ thống kết cấu hỗn hợp: Kết hợp cả hai hệ thống kết cấu ngang và dọc, tận dụng ưu điểm của hai hệ thống kết cấu, dùng cho tàu dầu, tàu chở hàng cỡ trung và lớn - Hệ thống kết... thông số chính và tính năng của tàu mẫu Phương pháp này thường dựa vào một hay nhiều tàu mẫu có thông số gần sát tàu thiết kế và dựa trên cơ sở phương pháp đồng dạng hình học hoặc phương pháp biến phân tuyến tính để xác định các thông số chính và tính năng của tàu thiết kế từ các thông số và tính năng của tàu mẫu Phương pháp này thường được dùng rộng rãi vì tàu mẫu là chổ... được thực hiện theo trình tự sau: - Xác định các kích thước chủ yếu của tàu thiết kế từ các thông số của tàu mẫu bằng phương pháp đồng dạng hình học - Xác định lượng chiếm nước của tàu thiết kế bằng tỷ lệ phần trăm theo các công thức gần đúng đã biết, sẽ được trình bày trong phần sau 1.3.2 Phương pháp thiết kế không theo tàu mẫu Phương pháp thiết kế không dựa theo tàu mẫu còn... kích thước kết cấu .Thiết kế kết cấu phải phối hợp chặt chẽ với thiết kế tổng thể và thiết kế các hệ thống tạo nên một cấu trúc hoàn chỉnh, đảm bảo sự hoạt động bình thường của tất cả các bộ phận trên tàu - Tính công nghệ: Việc lựa chọn hình thức kết cấu, hình thức liên kết các bộ phận kết cấu của thân tàu phải đảm bảo thi công dễ dàng, giảm nhẹ cường độ lao động và nâng ... cũng sức bền cho tàu người sử dụng Tôi được nhà trường giao cho đề tài: Xây dựng chương trình thiết kế tàu cá vỏ thép theo Quy phạm phân cấp đóng tàu cá biển – TCVN 6718 :2000 “ Nhằm rút... thép theo Quy phạm phân cấp đóng tàu cá biển - TCVN 6718: 2000  Phạm vi nghiên cứu: Thiết kế, tính toán, kiểm tra ổn định , kết cấu tính hàng hải của tàu theo Quy phạm TCVN 6718: 2000 ... ưu cách ngắn nhất, tùy thuộc cách điều khiển của người thiết kế 1.3 Đối tượng, phạm vi mục tiêu nghiên cứu  Đối tượng nghiên cứu: Xây dựng chương trình thiết kế tàu cá vỏ thép theo