thiết kế tối ưu đường hình lý thuyết một tàu câu cá ngừ đại dương, kế thừa kinh nghiệm của ngư dân khánh hòa

- i -
NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Tiến Thành Lớp: 48ĐT_2
Ngành: Đóng tàu thủy
Tên đề tài : “Thiết kế tối ưu đường hình lý thuyết một tàu câu cá ngừ đại
dương, kế thừa kinh nghiệm của ngư dân Khánh Hòa”.
Số trang: 102 Số chương: 03 Số tài liệu tham khảo: 05
Hiện vật : 03 thuyết minh + 03 đĩa CD

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN







Kết luận:


Nha Trang, ngày …… tháng …… năm 2011
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ tên)



PGS – TS Nguyễn Quang Minh

- ii -
PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐATN

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Tiến Thành Lớp: 48ĐT_2
Ngành: Đóng tàu thủy
Tên đề tài : “Thiết kế tối ưu đường hình lý thuyết một tàu câu cá ngừ đại
dương, kế thừa kinh nghiệm của ngư dân Khánh Hòa”.
Số trang: 102 Số chương: 03 Số tài liệu tham khảo: 05
Hiện vật : 03 thuyết minh + 03 đĩa CD

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN






Điểm phản biện:


Nha Trang, ngày …… tháng …… năm 2011
CÁN BỘ PHẢN BIỆN
(Ký và ghi rõ họ tên)

Nha Trang, ngày …… tháng …… năm 2011
CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG
(Ký và ghi rõ họ tên)

ĐIỂM CHUNG
Bằng số Bằng chữ


- iii -
ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Tiến Thành Lớp: 48ĐT_2
Tên đề tài : Thiết kế tối ưu đường hình lý thuyết một tàu câu cá ngừ đại
dương, kế thừa kinh nghiệm của ngư dân Khánh Hòa.
Cán bộ hướng dẫn: PGS – TS NGUYỄN QUANG MINH

Lời nói đầu
Chương 1: ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1. Nhu cầu phát triển nghề câu cá ngừ đại dương Tỉnh Khánh hòa:
1.1.1. Vài nét về tiềm năng nghề khai thác hải sản Khánh Hòa nói chung, và
nghề câu cá ngừ đại dương nói riêng
1.1.2. Sơ bộ về tình hình quản lý kỹ thuật an toàn các phương tiện đánh bắt,
trong đó có vấn đề thiết kế
1.2. Ưu nhược điểm của phương pháp thiết kế tàu thủy truyền thống
1.2.1. Khái quát về quan niệm, phương pháp và chất lượng sản phẩm thiết kế
tàu theo phương pháp truyền thống.
1.2.2 Phương hướng hoàn thiện phương pháp thiết kế tàu thủy, trước hết là
vấn đề tối ưu hóa thiết kế hình dáng các tàu.
1.2.3 Phương pháp giải hệ phương trình thiết kế tàu

1.3 Lựa chọn tối ưu các yếu tố hình dáng tàu theo phương pháp kết hợp tính
toán giải tích và đồ thị theo ý tưởng của Phó Giáo sư Nguyễn Quang Minh.
1.4. Giới hạn khối lượng và phương pháp thực hiện đề tài
Chương 2: CÁC KẾT QUẢ LỰA CHỌN TỐI ƯU CÁC YẾU TỐ
VÀ VẼ ĐƯỜNG HÌNH TÀU THIẾT KẾ
2.1. Xây dựng nhiệm vụ thiết kế
- iv -
2.1.1. Các nội dung chủ yếu, tính khoa học và tính pháp lý của nhiệm vụ thiết
kế
2.1.2. Các lựa chọn trong nhiệm vụ thiết kế được giao
2.2. Cơ sở lý thuyết của phương pháp truyền thống thiết kế hình dáng tàu thiết
kế
2.2.1. Các phương trình thiết kế truyền thống hiện hữu
2.2.1.1. Phương trình trọng lượng
2.2.1.2. Phương trình sức nổi
2.2.1.3 phương trình sức chứa
2.2.1.4. phương trình tốc độ
2.2.2. Vai trò của tàu mẫu và phương pháp lựa chọn đúng dần
2.3. Các phương trình thiết kế bổ sung theo ý tưởng của Phó Giáo sư Nguyễn
quang Minh.
2.3.1. Phương trình ổn định
2.3.2. Phương trình chu kỳ lắc
2.3.3. Áp dụng phương pháp đồ giải lựa chọn tối ưu các thông số hình học cơ
bản cho tàu thiết kế
2.3.3.1. Đồ thị giới hạn điều kiện ổn định.
2.3.3.2. Áp dụng phương trình chu kỳ lắc.
2.3.3.3. Điều kiện tốc độ.
2.4. Khái niệm tối ưu áp dụng cho lựa chọn các thông số hình học thiết kế tàu thủy
2.5. Vấn đề xác định lượng chiếm nước thiết kế cho tàu.
2.6. Kết quả lựa chọn các thông số hình học cơ bản cho tàu thiết kế

2.7. Vẽ đường hình lý thuyết của tàu thiết kế theo các thông số lựa chọn
2.7.1.Các yêu cầu đặt ra đối với đường hình
2.7.2. Những khó khăn và thuận lợi đối với việc vẽ đường hình lý thuyết tàu
2.7.3. Giải pháp ứng dụng và kết quả
- v -
Chương 3: ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG THIẾT KẾ ĐƯỜNG HÌNH LÝ
THUYẾT VÀ MỘT SỐ TÍNH NĂNG CÓ THỂ CỦA TÀU THIẾT KẾ

3.1. Sơ bộ bố trí chung tàu thiết kế
3.2. Đánh giá chất lượng thiết kế đường hình thông qua các đồ thị cơ bản hiện
hữu
3.2.1. Các đường cong cơ bản thiết kế tàu
3.2.1.1. Đường cong phân bố diện tích các mặt cắt ngang ω(x)
3.2.1.2. Đường cong phân bố diện tích các mặt đường nước
3.2.1.3. Đường cong phân bố momen các MĐN đối với trục Oy
3.2.1.4. Đồ thị các yếu tố tính nổi
3.2.2. Đồ thị Bongien kết hợp với các đường cong cơ bản theo ý tưởng
của Giáo sư Vlaxov.V.G
3.2.3. Đồ thị BoongGien _ Vlaxov
3.2.4. Những đánh giá chủ yếu
3.3. Sơ bộ đánh giá tốc độ tàu thiết kế
3.3.1. Các quan điểm và nguyên tắc chỉ đạo
3.3.2. So sánh khả năng tốc độ của tàu thiết kế với tàu mẫu
3.4. Đánh giá ổn tính và chu kỳ lắc
3.4.1. Về các tiêu chuẩn ổn định
3.4.2. Về các chế độ tải trọng tính toán
3.4.2.1. Tính tay đòn ổn định tĩnh cho các chế độ tải điển hình
3.4.2.2. Tính tay đòn ổn định động cho các chế độ tải điển hình
3.4.3. Đánh giá ổn tính theo các tiêu chuẩn IMO,1974
3.5. Một số ý kiến thảo luận và kiến nghị

- vi -
KẾ HOẠCH THỜI GIAN THỰC HIỆN
1. Tìm hiểu và lập đề cương đề tài: 05/10/2010

10/10/2010
2. Đi thực thực tế lấy số liệu: 11/10/2010

19/10/2010
3. Hoàn thành bản thảo: 20/10/2010

20/12/2010
4. Hoàn thành nội dung đề tài: Trước ngày 31/12/2010


- vii -
MỤC LỤC

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN i
PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG ĐATN ii
ĐỀ CƯƠNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP iii
Chương 1: ĐẶT VẤN ĐỀ iii
VÀ VẼ ĐƯỜNG HÌNH TÀU THIẾT KẾ iii
MỤC LỤC vii
LỜI NÓI ĐẦU 1
Chương 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 3
1.1. Nhu cầu phát triển nghề câu cá ngừ đại dương Tỉnh Khánh hòa: 4
1.1.1. Vài nét về tiềm năng nghề khai thác hải sản Khánh Hòa nói chung,
và nghề câu cá ngừ đại dương nói riêng 4
1.1.2. Sơ bộ về tình hình quản lý kỹ thuật an toàn các phương tiện đánh bắt,

trong đó có vấn đề thiết kế 5
1.2. Ưu nhược điểm của phương pháp thiết kế tàu thủy truyền thống 7
1.2.1. Khái quát về quan niệm, phương pháp và chất lượng sản phẩm thiết
kế tàu theo phương pháp truyền thống 7
1.2.2 Phương hướng hoàn thiện phương pháp thiết kế tàu thủy, trước hết là
vấn đề tối ưu hóa thiết kế hình dáng các tàu. 10
1.2.3 Phương pháp giải hệ phương trình thiết kế tàu 11
1.3 Lựa chọn tối ưu các yếu tố hình dáng tàu theo phương pháp kết hợp tính
toán giải tích và đồ thị theo ý tưởng của Phó giáo sư Nguyễn Quang Minh 12
1.4 Giới hạn khối lượng và phương pháp thực hiện đề tài 14
Chương 2: CÁC KẾT QUẢ LỰA CHỌN TỐI ƯU CÁC YẾU TỐ HÌNH
DÁNG THEO PHƯƠNG PHÁP ĐỒ GIẢI VÀ VẼ ĐƯỜNG HÌNH TÀU
THIẾT KẾ 16
2.1. Xây dựng nhiệm vụ thiết kế 17
- viii -
2.1.1. Các nội dung chủ yếu, tính khoa học và tính pháp lý của nhiệm vụ
thiết kế 18
2.1.2. Các lựa chọn trong nhiệm vụ thiết kế được giao 19
2.2. Cơ sở lý thuyết của phương pháp truyền thống thiết kế hình dáng tàu thiết
kế 20
2.2.1. Các phương trình thiết kế truyền thống hiện hữu 22
2.2.1.1. Phương trình trọng lượng 22
2.2.1.2. Phương trình sức nổi 23
2.2.1.3 Phương trình sức chứa 24
2.2.1.4. Phương trình tốc độ 24
2.3. Các phương trình thiết kế bổ sung theo ý tưởng của Phó giáo sư Nguyễn
Quang Minh 26
2.3.1. Phương trình ổn định 26
2.3.2. Phương trình chu kỳ lắc 29
2.3.3. Áp dụng phương pháp đồ giải lựa chọn tối ưu các thông số hình học

cơ bản cho tàu thiết kế 31
2.3.3.1 Đồ thị giới hạn điều kiện ổn định: 32
2.3.3.2. Áp dụng phương trình chu kỳ lắc: 32
2.3.3.3. Điều kiện tốc độ: 33
2.4. Khái niệm tối ưu áp dụng cho lựa chọn các thông số hình học thiết kế tàu
thủy 36
2.5. Vấn đề xác định lượng chiếm nước thiết kế cho tàu. 39
2.6. Kết quả lựa chọn các thông số hình học cơ bản cho tàu thiết kế 41
2.7. Vẽ đường hình lý thuyết của tàu thiết kế theo các thông số lựa chọn 43
2.7.1.Các yêu cầu đặt ra đối với đường hình 43
2.7.2. Những khó khăn và thuận lợi đối với việc vẽ đường hình lý thuyết
tàu 45
2.7.3. Giải pháp ứng dụng và kết quả 50
- ix -
Chương 3: ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG THIẾT KẾ ĐƯỜNG HÌNH LÝ
THUYẾT VÀ MỘT SỐ TÍNH NĂNG CÓ THỂ CỦA TÀU THIẾT KẾ 53
3.1. Sơ bộ bố trí chung tàu thiết kế 54
3.2. Đánh giá chất lượng thiết kế đường hình thông qua các đồ thị cơ bản hiện
hữu 57
3.2.1. Các đường cong cơ bản thiết kế tàu 58
3.2.1.1 Đường cong phân bố diện tích các mặt cắt ngang ω(x) 58
3.2.1.2 Đường cong phân bố diện tích các mặt đường nước 61
3.2.1.3 Đường cong phân bố momen các MCN đối với trục Oy 63
3.2.1.4 Đồ thị các yếu tố tính nổi 65
3.2.2.Đồ thị Bongien kết hợp với các đường cong cơ bản theo ý tưởng của
Giáo sư Vlaxov . V. G 67
3.2.3. Đồ thị BoongGien _ Vlaxov 67
3.2.4. Những đánh giá chủ yếu 71
3.3. Sơ bộ đánh giá tốc độ tàu thiết kế 72
3.3.1. Các quan điểm và nguyên tắc chỉ đạo 73

3.3.2. So sánh khả năng tốc độ của tàu thiết kế với tàu mẫu 76
3.4. Đánh giá ổn tính và chu kỳ lắc 77
3.4.1. Về các tiêu chuẩn ổn định 78
3.4.2. Về các chế độ tải trọng tính toán 81
3.4.2.1. Tính tay đòn ổn định tĩnh cho các chế độ tải điển hình 82
3.4.2.2. Tính tay đòn ổn định động cho các chế độ tải điển hình. 93
3.4.3. Đánh giá ổn tính theo các tiêu chuẩn IMO,1974 98
3.5. Một số ý kiến thảo luận và kiến nghị 100
TÀI LIỆU THAM KHẢO 102



- 1 -
LỜI NÓI ĐẦU

Việt Nam là nước có bờ biển trải dài suốt chiều dài của đất nước, từ
Móng Cái tới Mũi Cà Mau. Nó mang lại cho con người nguồn tài nguyên biển
dồi dào. Theo đánh giá của các chuyên gia, nếu biết cách tổ chức khai thác thì
đây sẽ là nguồn lợi nuôi sống hàng triệu người dân.
Để tận dụng nguồn tài nguyên sẵn có này đòi hỏi phải có công cụ và
phương tiện khai thác tương xứng, mà trước hết không thể không kể đến
những con tàu chất lượng cao, không chỉ có tính năng tốt, đáp ứng một cách
hiệu quả các yêu cầu khai thác của cải vật chất mà phải đảm bảo an toàn nhất
cho người và tài sản trên biển.
Nghiên cứu hoàn thiện các phương pháp khoa học công nghệ đáp ứng
đầy đủ và bền vững các công cụ tàu thuyền với số lượng đang có lên tới gần
10 vạn, và nhu cầu đóng mới hàng năm hàng ngàn chiếc đang là công việc hết
sức cấp thiết. Và trong bối cảnh như vậy, các bài toán về thiết kế tàu cần thiết
được đặt ra đầu tiên, đúng với yêu cầu và tầm quan trọng của nó, đó cũng
chính là lý do vì sao các vấn đề lý thuyết - thiết kế tàu luôn thu hút sự quan

tâm từ phía các chuyên gia lý thuyết cũng như thực hành.
Là sinh viên thuộc ngành đóng tàu, em vinh hạnh được Nhà trường,
Khoa Kỹ Thuật Tàu Thủy tin tưởng giao cho đề tài:”THIẾT KẾ TỐI ƯU
ĐƯỜNG HÌNH LÝ THUYẾT MỘT TÀU CÂU CÁ NGỪ ĐẠI DƯƠNG, KẾ
THỪA KINH NGHIỆM CỦA NGƯ DÂN KHÁNH HÒA”. Bởi lẽ đề tài
được đặt không chỉ hoàn toàn là một kiểu đề tài mẫu thông thường, mà còn là
dịp nghiên cứu ứng dụng thử một ý tưởng thiết kế mới, đó là ý tưởng về
phương pháp thiết kế tối ưu đường hình các tàu đánh bắt hải sản, sự kết hợp
rất hài hòa giữa kế thừa và phát triển các kết quả nghiên cứu khoa học, với
các kinh nghiệm thực tiễn quý báu.
- 2 -
Và đề tài được thực hiện trên cơ sở những nội dung sau:
- Chương 1: Đặt vấn đề.
- Chương 2: Các kết quả lựa chọn tối ưu các yếu tố và vẽ đường hình
tàu thiết kế.
- Chương 3: Đánh giá chất lượng thiết kế đường hình lý thuyết và một
số tính năng có thể của tàu thiết kế.
Mặc dầu đã cố gắng rất nhiều, nhưng vì kiến thức chuyên môn và kinh
nghiệm thực tiễn rất hạn chế, trong khi nhiệm vụ được giao chứa đựng nhiều
khó khăn rất riêng và chuyên sâu, chắc chắn những gì trình bày trong Luận
văn tốt nghiệp không tránh được các sai sót, Em thành thật cám ơn và rất
mong được sự chỉ bảo và giúp đỡ tiếp tục từ phía các Thầy và các bạn đồng
nghiệp để vấn đề đặt ra được giải quyết hoàn thiện hơn.
Trong quá trình thực hiện đề tài, nhờ sự giúp đỡ của Khoa Kỹ Thuật
Tàu Thủy trường Đại học Nha Trang và đặc biệt là Thầy giáo hướng dẫn Phó
giáo sư Nguyễn Quang Minh, đến nay em đã hoàn thành đề tài được giao.
Nhân đây Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc nhất.
Nha Trang, ngày 28 tháng 12 năm 2010
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Tiến Thành


- 3 -








Chương 1:
ĐẶT VẤN ĐỀ










- 4 -
1.1. Nhu cầu phát triển nghề câu cá ngừ đại dương Tỉnh Khánh hòa:
1.1.1. Vài nét về tiềm năng nghề khai thác hải sản Khánh Hòa nói chung,
và nghề câu cá ngừ đại dương nói riêng
Như đã nói ở trên, Việt Nam là nước có vùng biển kéo dài hàng ngàn
Km từ Móng Cái đến mũi Cà Mau. Rất thuận tiện cho việc giao thông đường

biển và phát triển nghề cá, riêng Khánh Hòa là tỉnh có bờ biển kéo dài có tiềm
năng lớn để phát triển kinh tế biển như du lịch, đánh bắt, khai thác thủy hải
sản, đặc biệt là nghề câu cá ngừ đại dương. Vùng biển Khánh Hòa có dòng
hải lưu Bắc – Nam Thái Bình Dương chảy qua, là vùng biển giàu tiềm năng
đánh bắt và nuôi trồng thủy sản. Với hơn 520 Km đường bờ biển và 135 Km
đường bờ ven đảo, hơn 72 hòn đảo lớn nhỏ, 1658 Km2 thềm lục địa… đó là
quỹ mặt nước có tiềm năng to lớn cho sự phát triển kinh tế thủy sản nhiệt đới
– một trong những nguồn lực kinh tế của Khánh Hòa.
Trong hoạt động khai thác và bảo vệ nguồn lợi thủy sản, toàn ngành
hiện có 4998 tàu với tổng công suất là 127260 CV, trong đó có hơn 200 chiếc
có công suất lớn để tham gia đội tàu khai thác hải sản. Những loại hải có trữ
lượng lớn là: Tôm hùm, tôm sú, mực, cá ngừ đại dương, cá thu, cua,
ghẹ…Bên cạnh đó một số loại hải sản có giá trị suất khẩu cao được nuôi trồng
và phát triển như: ngọc trai, rong sụn, cá mú, ốc hương, vẹm xanh, hải
sâm…Khánh Hòa được xem là tỉnh có ngành công nghiệp chế biến thủy sản
phát triển mạnh bậc nhất của cả nước.
Đặc biệt với quan điển xuất khẩu thủy sản là đòn bẩy, động lực phát
triển của toàn ngành nên những năm qua tỉnh đã có những chủ trương, chính
sách đúng đắn nhằm thu hút các thành phần kinh tế trong và ngoài nước đầu
tư, phát triển cả về năng lực và công nghệ khai thác, chế biến tạo công ăn việc
làm cũng như tăng kim ngạch xuất khẩu. Tận dụng các thế mạnh, tiềm năng
thủy sản đã trở thành một ngành kinh tế mũi nhọn của tỉnh Khánh Hòa, góp
- 5 -
phần xóa đói, giảm nghèo, nâng cao chất lượng đời sống ngư dân ven biển,
đồng thời thúc đẩy quá trình phát triển của tỉnh theo hướng công nghiệp hóa,
hiện đại hóa.
Nghề câu cá ngừ nói riêng, trong những năm gần đây được biết đến
như một nghề đem lại nhiều lợi nhuận cho các ngư dân vùng ven biển duyên
hải Nam Trung Bộ. Tuy nhiên, là một loại hình nghề tương đối mới, sự chăm
lo về các mặt, từ số lượng, cơ cấu công cụ tàu, các chức năng quản lý nhà

nước về khoa học, kỹ thuật và công nghệ, cũng như đặc biệt nhu cầu đầu tư,
chưa được đặt ra tương xứng. Kết quả rất tự nhiên, những kết quả và hiệu quả
tổ chức khai thác nguồn lợi cá ngừ đại dương ở Khánh Hòa chưa tương xứng
với tiềm năng và điều kiện sẵn có.
Bên cạnh đó, nghề câu cá ngừ đại dương có tầm quan trọng to lớn. Nó
không những góp phần tăng thu nhập cải thiện đời sống vật chất cho ngư dân,
tăng giá trị sản lượng xuất khẩu hải sản của nước ta mà nghề câu cá ngừ đại
dương còn góp phần bảo vệ, gìn giữ vùng lãnh hải nhạy cảm của nước ta.
Do vậy, cần sớm có định hướng phát triển nghề này. Ở đây, cụ thể là
phát triển đội tàu, nhưng cũng phải đảm bảo an toàn trong quá trình khai thác.
1.1.2. Sơ bộ về tình hình quản lý kỹ thuật an toàn các phương tiện đánh
bắt, trong đó có vấn đề thiết kế
Hiện nay những con tàu đang được ngư dân khai thác vẫn còn không ít
những lỗi không đáng có, dẫn tới hoạt động kém hiệu quả. Cụ thể là gặp phải
những tai nạn trong quá trình làm việc, nhiều tàu thì chạy với tốc độ hạn chế
dẫn tới chất lượng sản phẩm kém, chi phí cho dầu mỡ nhiều, do đó, ảnh
hưởng đến tính kinh tế của chuyến đi biển. Như thế, rõ ràng không ít thì nhiều
tuyến hình đã ảnh hưởng đến tính hiệu quả của chuyến biển. Vấn đề thực tế
đặt ra: thiết kế, quản lý tuyến hình phải như thế nào để cải thiện tốc độ của
tàu, cải thiện tính an toàn hàng hải, cũng như các yếu tố hình học cho con tàu.
- 6 -
Do đó thiết kế tàu là công việc hết sức quan trọng. Đòi hỏi người thiết kế phải
am hiểu và có trình độ chuyên môn cao.
Những con tàu đóng mới theo kinh nghiệm dân gian ở nước ta đặc biệt
ở Khánh Hòa đã đạt được trình độ khá hoàn hảo, nhưng trước một thực tế của
chương trình đánh bắt xa bờ hiện nay thì khó lòng đáp ứng nổi nhất là đối với
những con tàu có kích thước lớn và hoạt động dài ngày trên biển. Nói riêng
công tác thiết kế, hầu hết các tàu đang được chế tạo chủ yếu theo kinh nghiệm
dân gian, phụ thuộc và ỷ lại quá nhiều vào kinh nghiệm cha truyền con nối
của thợ đóng tàu, vốn lớn lên từ kinh nghiệm là chính mà ít được đào tạo để

được trang bị đến mức cần thiết các kiến thức lý thuyết
Mặc dầu hiện nay công tác quản lý nhà nước trong lĩnh vực thiết kế tàu
đánh bắt hải sản đang có những thay đổi hợp lý hơn, nhưng những gì để lại
của một thời gian dài các hoạt động kiểu thiết kế hoàn công_hoạt động chỉ
nhằm hợp lý hóa các yêu cầu quản lý hành chính, pháp chế, mà không tạo
được những thuận lợi thúc đẩy tiến bộ khoa học và công nghệ bao nhiêu.
Sự thực đáng lo ngại gợi ra trên đây là không thể không đáng băn
khoăn, vì tàu thủy nói chung, trong đó có các tàu đánh bắt hải sản đòi hỏi phải
thực hiện hàng ngày, hàng loạt các thao tác nghề nghiệp phức tạp, lại rất nguy
hiểm trong khi phải tương tác đối mặt với sóng gió, đang không được chế tạo
ra trên cơ sở những phương pháp thiết kế tính toán khoa học, mà chủ yếu theo
kinh nghiệm của ngư dân. Xét cho cùng, hiện tượng đang được nhận xét ở
đây có những bản chất kinh tế, xã hội, cần được đặt và xem xét một cách cơ
bản
Sự thực chỉ có thể mong muốn có được những con tàu đóng mới đảm
bảo các tính năng cấu tạo hợp lý nhất, dễ dàng trong việc thực hiện, để tàu ra
khơi hoạt động an toàn, và mang lại hiệu quả kinh tế cao nhất một khi những
vấn đề cơ bản từ vật liệu, kỹ thuật và công nghệ khai thác, hình dáng và trang
- 7 -
bị tàu hợp lý, được đặt và giải quyết đồng bộ, mà trong bức tranh chung đó
phương pháp và công nghệ thiết kế cần nhìn nhận và thúc đẩy đi trước một
bước.
Phù hợp với mục đích như vậy trong nội dung đề tài này, và các đề tài
thiết kế tàu tương tự, cần được xây dựng bắt đầu từ những tìm kiếm ứng dụng
các phương pháp lý thuyết hiệu quả đảm bảo tính kế thừa và phát triển đúng
và vững chắc về mặt khoa học, bên cạnh đó phải khai thác và phát huy được
các kinh nghiệm thực tiễn quý báu của ngư dân.
1.2. Ưu nhược điểm của phương pháp thiết kế tàu thủy truyền thống
1.2.1. Khái quát về quan niệm, phương pháp và chất lượng sản phẩm
thiết kế tàu theo phương pháp truyền thống.

Phương pháp thiết kế tàu truyền thống là thuật ngữ, có thể chưa được
dùng phổ biến trên các văn bản khoa học chính thức, dùng để diễn tả tất cả
những gì được đúc kết viết trong các tài liệu giảng dạy, và nghiên cứu liên
quan đến việc tính toán thiết kế, và trên cơ sở đó chế tạo các con tàu bất kể
loại hình và chức năng gì, nhằm mang lại hiệu quả kinh tế kỹ thuật tương
xứng với những mong muốn của con người.
Ra đời đã từ rất lâu như một hệ thống ý tưởng hoàn chỉnh, tiếp thu và lý
thuyết hóa các kết quả nghiên cứu lý thuyết tàu nhằm đúc kết những kinh
nghiệm sáng tạo giúp cho việc thiết kế chế tạo ra những con tàu ngày một đáp
ứng đầy đủ hơn các yêu cầu hoạt động thực tiễn của con người, phương pháp
thiết kế tàu truyền thống đã bắt đầu từ những cố gắng thành lập các phương
trình toán để hy vọng dựa vào đó tiến hành từng bước thiết kế con tàu đúng
như mong muốn.
Tiếc rằng, do những khó khăn xác định của các bài toán động lực học
tàu – môi trường thuộc loại các bài toán đa biến, thuộc lĩnh vực thủy khí động
lực học và có những khó khăn đặc thù, mặt khác đời sống hoạt động của tàu
- 8 -
trên biển đòi hỏi hình dáng của nó phải được chăm lo vừa rất tinh tế, cơ bản
vừa hết sức đa dạng, đến nỗi mặc dầu đã từ những thế kỷ đặt ra mong muốn
những giải quyết theo hướng toán học hóa đường hình tàu, thực chất cho đến
hiện nay vẫn chưa có được lời giải hoàn chỉnh.
Rút cuộc số phương trình thiết kế xác lập được là rất hạn chế, chỉ gồm
cả thảy 4 phương trình, thường được mô tả ngắn gọn như sau:
 Phương trình trọng lượng :
P = ∑ P
i
= P
v
+ P
m

+ P
c
+ P
nl
+ P
lttp
+ P
tt
+ P
bt
+ P
l
(1.1)
 Phương trình nổi :
P = D = γV =γδLBT (1.2)
 Phương trình sức chứa :
V =∑ V
i
= V
m
+ V
c
+ V
p
(1.3)
 Phương trình tốc độ :

e
C
VD

ESP
33/2
.

(1.4)
Những ứng dụng liên quan của các phương trình viết trên đây sẽ được
đề cập và phân tích cụ thể ở các phần phía dưới. Điều cần được và có thể
nhận xét ở đây là với mục đích thiết kế cho tàu một hình dáng thật sự hợp lý
hệ thống 4 phương trình mà lý thuyết thiết kế tàu truyền thống có thể lợi
dụng được là quá thiếu.
Vì trong bốn phương trình đang xem xét, phương trình trọng lượng và
phương trình nổi chỉ đơn giản giúp người thiết kế tính toán xác lập được khối
lượng cần thiết của tàu thiết kế trên cơ sở thỏa mãn nguyên lý nổi Archimede.
Ngoại trừ một hệ số liên quan tới hình dáng tàu chỉ là hệ số thể tích chiếm
nước toàn phần δ
Phương trình sức chứa hoàn toàn không khai thác được gì trong mục
đích thiết kế hình dáng tàu, mà chỉ cho phép kiểm tra sức chứa của tàu đối với
- 9 -
các loại hàng hóa sản phẩm chở trên tàu, khi thực tế đường hình tàu đã được
xác lập ổn định.
Có thể nói, trong 4 phương trình thiết kế tàu truyền thống , trong một lý
do và cách đặt vấn đề cụ thể, cũng sẽ được ứng dụng và trình bày ở phần
dưới, phương trình tốc độ tỏ ra khả dụng hơn cả.
Có lẽ chính vì sự thiếu vắng những phương trình đủ mạnh với mục đích
ứng dụng để phân tích lựa chọn các yếu tố hình dáng, và từ đó cả các kích
thước chính của tàu thiết kế, phương pháp thiết kế tàu truyền thống không thể
sáng tạo ra được các tàu mới một cách tự tin, nếu không tìm đến được các tàu
gọi là mẫu để dựa vào, và phương pháp thiết kế tàu truyền thống, thông
thường nhất, thường hiểu đồng nhất với cách gọi là phương pháp thiết kế theo
tàu mẫu.

Rất đáng nhận xét đó là, từ những bất cập do thiếu vắng những phương
trình toán khả dụng, việc lợi dụng tàu mẫu như một nghiệm gần đúng bậc
một, theo cách giải thích của các nhà khoa học đi đầu trong thiết kế tàu, trong
nhiều trường hợp được lạm dụng, thực hiện hoàn toàn dựa trên những kinh
nghiệm cảm tính, rút cuộc không còn cách nào khác, phải làm đi làm lại nhiều
lần, một cách cảm tính, ít hiệu quả, như được mô tả trên sơ đồ hình (1.1) dưới
đây.

- 10 -
NHIỆM VỤ
THIẾT KẾ
Các phương trình thiết kế:
- PT trọng lượng
- PT nổi
- PT sức chứa
- PT tốc độ
Các yếu tố
đường hình lý
thuyết (ĐHLT)
Bản vẽ ĐHLT
Bố trí chung
Kết cấu
Trang bị tàu
Kiểm tra ổn định
Hoàn thành thiết kế
Chế tạo tàu
Không đạt yêu cầu
đạt
yêu
cầu

Hình 1.1 : Sơ đồ phương pháp thiết kế tàu truyền thống
1.2.2 Phương hướng hoàn thiện phương pháp thiết kế tàu thủy, trước
hết là vấn đề tối ưu hóa thiết kế hình dáng các tàu.
Dễ có thể nhận xét thống nhất rằng, điều cản trở trực tiếp đối với lý
thuyết thiết kế tàu truyền thống, buộc nó chỉ có thể thực hiện một cách”mò
mẫm”theo nhận xét của không chỉ một nhà khoa học, đó là ở sự thiếu vắng
với lý do rất cơ bản các phương trình thiết kế.
Về mặt phương pháp, xác lập những phương trình thiết kế như vậy
đồng nghĩa với việc sẽ phải xác lập cho mỗi tính năng hằng hải của tàu thiết
kế một quan hệ toán cụ thể giữ vai trò một phương trình thiết kế. Tìm kiếm
những quan hệ toán như vậy đòi hỏi phải giải quyết nhiều khó khăn tương
ứng thuộc các lĩnh vực khác nhau, từ đặt các bài toán, xây dựng các mô hình
khả thi, thiết thực, và hiệu quả, đặc biệt phải chiếu cố đến những khó khăn
liên quan đến hình dáng tàu.
- 11 -
Tình hình nói trên giải thích tại sao những bài toán có vẻ xa xôi nhưng
quan hệ rất chặt chẽ đến các nhu cầu thiết kế tàu, mà trực tiếp là việc thiết lập
các phương trình đáp ứng được yêu cầu thiết kế đặt ra, luôn được các thế hệ
các nhà khoa học quan tâm, chẳng hạn đó là những vấn đề hàm hóa đường
hình tàu thủy, là tiếp tục tìm kiếm các phương pháp tính tay đòn ổn định , tính
sức cản, giải các bài toán điều khiển tàu, vv…
Nói riêng có thể lấy làm may mắn, những năm gần đây Phó giáo sư
Nguyễn Quang Minh, người cũng đã có nhiều thời gian làm việc trên những
bài toán như vậy và có được những kết quả mới cho phép nghĩ đến những
đóng góp có thể hy vọng làm cải thiện một phần phong cách thiết kế tàu nói
chung, trong đó trước hết là thiết kế tối ưu các tàu đánh bắt hải sản, bắt đầu từ
phương pháp lựa chọn tối ưu các yếu tố đường hình tàu thiết kế, kể cả vấn đề
tự động hoá đồ họa đường hình tàu nhờ các chương trình máy tính chuyên
dùng.

Những giải quyết cụ thể như vậy sẽ được trình bày chi tiết ở các phần
dưới, được coi như cơ sở lý thuyết của những tìm kiếm ứng dụng về mặt
phương pháp để thực hiện nhiệm vụ được giao đối với đề tài.
1.2.3 Phương pháp giải hệ phương trình thiết kế tàu
Từ những thông tin sơ bộ trên đây đã rõ ràng một trong những phương
hướng nghiên cứu hoàn thiện phương pháp thiết kế tàu thủy là những cố gắng
bổ sung thêm những phương trình thiết kế trong đó số những yếu tố chi phối
trực tiếp hình dáng tàu có mặt càng đầy đủ càng tốt. Những kết quả cho đến
hiện tại có thể điểm qua, đó là có thể xác lập thêm phương trình ổn định và
phương trình lắc.
Cũng đã là hiển nhiên rằng, đường hình lý thuyết tàu thủy được đặc
trưng bằng số lượng khá lớn và đa dạng các thông số hình học cơ bản, khiến
mọi phương trình thiết kế đều là các phương trình phi tuyến đa biến. Giải
- 12 -
những hệ phương trình như vậy gây rất nhiều trở ngại, đến nỗi hoàn toàn ít
gặp được những tài liệu hướng dẫn giống như đối với các hệ phương trình
tuyến tính.
Để giải hệ phương trình với những đặc điểm như vậy, Phó giáo sư
Nguyễn Quang Minh đã lựa chọn khá hiệu quả phương pháp, được ông tạm
gọi là phương pháp đồ giải, với ý nghĩa đó là sự kết hợp chặt chẽ giữa toán và
tàu, giữa đồ thị và giải tích đại số. Sẽ được làm rõ chi tiết ở phần dưới về cơ
sở lý thuyết và phương pháp ứng dụng, ở đây cần được nhận xét khái quát và
cơ bản nhất của phương pháp, đó là thay vì các phép gán các giá trị số đơn
giản rời rạc vào các biểu thức mang tính tiêu chuẩn, để nhận được những
quyết định cảm tính, ngẫu nhiên, phương pháp đồ giải cho phép xác lập cả
một mặt phẳng tọa độ, trên đó có thể chứng tỏ mỗi điểm tương ứng với một
con tàu, liên tục, luôn có thể nhận xét, lý giải một cách cụ thể và chặt chẽ.
Với tính hiệu quả cao như đã giới thiệu một cách cơ bản ở trên, phương
pháp đồ họa lựa chọn tối ưu các yếu tố hình học cho các tàu ở giai đoạn thiết
kế ban đầu, có thể sẽ không chỉ dừng lại đối với các đối tượng tàu đánh bắt

hải sản, rất xứng đáng được lựa chọn áp dụng có tính thử nghiệm, thăm dò.
1.3 Lựa chọn tối ưu các yếu tố hình dáng tàu theo phương pháp kết hợp
tính toán giải tích và đồ thị theo ý tưởng của Phó giáo sư Nguyễn Quang
Minh.
Kiên định với phương hướng nghiên cứu hoàn thiện phương pháp thiết
kế tàu bằng cách trước hết bổ sung trong hệ các phương trình thiết kế truyền
thống các phương trình có tính khả dụng thiết kế nhiều hơn, Phó giáo sư
Nguyễn quang Minh đã từ nhiều năm trước đây đặt vấn đề tìm kiếm phương
trình ổn định, bắt đầu từ những cố gắng tìm kiếm dạng giải tích của mối quan
hệ giữa các yếu tố hình học tàu với tay đòn ổn định, nhìn nhận như năng lực
chống nghiêng, chống lật thực tế mà tàu có.
- 13 -
Để có thể xác lập phương trình ổn định, một mặt cần cố gắng hoàn
thiện các ý tưởng tìm kiếm dạng giải tích về mối quan hệ giữa tay đòn ổn định
tàu thủy với các yếu tố đường hình, mặt khác cần nghiên cứu xác lập các tiêu
chuẩn ổn định như các đại lượng, có thể căn cứ vào đó để đánh giá được trạng
thái ổn định của con tàu, khẳng định với độ tin cậy cần thiết về việc tàu có thể
bị lật hay không trong điều kiện đang xét. Kết quả đã cho phép tác giả đi đến
dạng ứng dụng của phương trình ổn định.
Từ những kiến thức lý thuyết tàu còn hiển nhiên rằng tàu càng ổn định
sẽ càng lắc với chu kỳ ngắn, điều sớm muộn cũng dẫn tới những hậu quả
không đáng có. Một khi phương trình ổn định đã hiện hữu cơ sở tư duy để có
phương trình lắc cần thiết là hiện thực, và rất may mắn quan hệ thực nghiệm
giữa chu kỳ lắc và độ cao tâm ổn định ban đầu đã tồn tại. Nhận ra tính khả
dụng của mối quan hệ như vậy với vai trò phương trình lắc chắc chắn không
làm nảy sinh những hoài nghi đáng kể nào.
Có thể nhận xét sự có mặt thêm hai phương trình, phương trình ổn định
và phương trình chu kỳ lắc theo ý tưởng của Phó giáo sư Nguyễn Quang
Minh đã thực hiện một động tác bổ sung rất tích cực và hiệu quả làm hoàn
thiện một bước đáng kể các công cụ thiết kế tàu thủy. Bởi lẽ, tính năng ổn

định có quan hệ rất mật thiết với nhiều tính năng hằng hải còn lại của tàu như
tính lắc, tình điều khiển, tính chống chìm, và cả tính tốc độ. Hơn nữa về mặt
toán học, phương trình ổn định có quan hệ trực tiếp với số lượng lớn các yếu
tố hình đáng tàu, cho phép người thiết kế có thêm cơ sở tin cậy để giải quyết
cân nhắc các lựa chọn hợp lý, căn cứ vào nhiệm vụ thiết kế tàu cụ thể.
Như sẽ được trình bày chi tiết hơn ở các phần dưới, bên cạnh ưu thế nổi
bật về những phương trình thiết kế đảm bảo hiệu quả cao, theo ý tưởng của
Phó giáo sư Nguyễn Quang minh, một ý tưởng khá thích hợp do vậy phát huy
nhiều tác dụng trong bài toán lựa chọn tối ưu nói chung, cũng như nói cụ thể
- 14 -
cho việc lựa chọn các yếu tố hình học của tàu thiết kế, đó là sự lựa chọn giải
pháp gọi là đồ họa, kết hợp một cách chặt chẽ các thủ đoạn đồ thị và phân tích
giải tích toán học. Nói riêng sự kết hợp rất linh hoạt và đúng đắn giữa các
quan hệ toán với các quan hệ tàu, giữa tính năng hằng hải đang xét với những
tính năng liên quan đã cho phép khai thác một lúc cả các kết quả mang bản
chất thống kê, với các quan hệ toán học tiên định, nhờ đó người thiết kế có thể
thực hiện các lựa chọn cuối cùng một cách tự tin qua một lần
phân tích thực hiện.
1.4 Giới hạn khối lượng và phương pháp thực hiện đề tài
Tất cả những gì được phân tích trình bày ở trên không nằm ngoài mục
đích chủ yếu, đó là cố gắng từ một phương pháp tiếp cận trực tiếp và thiết
thực với nhiệm vụ thiết kế tối ưu đường hình lý thuyết một tàu câu cá ngừ đại
dương, kế thừa các kinh nghiệm của ngư dân Khánh Hòa, các nội dung giải
quyết và trình bày trong Luận văn phải đảm bảo:
- Làm rõ ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài thông qua những
thông tin và đánh giá khái quát nhất về tiềm năng khai thác hải sản, vai trò
của khai thác hải sản nói chung và của nghề khai thác cá ngừ đại đương trong
phát triển kinh tế và giải quyết các vấn đề an sinh xã hội của tỉnh. Từ đó đặt
và gải quyết những vấn đề cụ thể liên quan đến đề tài được giao.
- Trình bày làm rõ những lý do cơ bản để áp dụng phương pháp đồ giải

để gải quyết các khối lượng thiết kế tàu như một công nghệ hoàn chỉnh, kết
hợp chặt chẽ lý thuyết thiết kế tàu truyền thống với những phát triển mới về
phương pháp khoa học, giải quyết cơ bản nhiệm vụ lựa chọn tối ưu các yếu tố
đường hình lý thuyết tàu thiết kế, đồng thời thực hiện các nội dung về đánh
giá sơ bộ các tính năng cơ bản liên quan đó là tính ổn định, tính lắc, và tính
tốc độ cho con tàu trong tương lại, nếu được chế tạo hoàn hảo trên cơ sở
đường hình được thiết kế đang xét.
- 15 -
- Vẽ đường hình lý thuyết tàu thiết kế với ý thức càng ít phụ thuộc
đường hình tàu mẫu càng tốt, thông qua lợi dụng các công nghệ được cung
cấp từ phần mềm tiện ích AutoCAD kết hợp với những kết quả mới toán học
hóa đường hình lý thuyết tàu
- Thực hiện những phân tích, đánh giá định tính, định lượng cần thiết
làm rõ những kết quả mới đạt được và triển vọng ứng dụng của phương pháp
đồ giải trong thiết kế tàu ở giai đoạn thiết kế ban đầu.

- 16 -





Chương 2:
CÁC KẾT QUẢ LỰA CHỌN TỐI ƯU
CÁC YẾU TỐ HÌNH DÁNG THEO
PHƯƠNG PHÁP ĐỒ GIẢI VÀ VẼ
ĐƯỜNG HÌNH TÀU THIẾT KẾ