Nghiên cứu đánh giá mức độ ổn định thực tế của loại tàu lưới vây khai thác xa bờ tại tỉnh ninh thuận

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG








NGUYỄN NGỌC THẢO




NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ ỔN ĐỊNH THỰC TẾ
CỦA LOẠI TÀU LƯỚI VÂY KHAI THÁC XA BỜ TẠI TỈNH NINH THUẬN


Chuyên ngành: Kỹ thuật tàu thủy
Mã số:.60 52 32


LUẬN VĂN THẠC SĨ


NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. Trần Gia Thái

Nha Trang -2012


i

LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành được luận văn trong thời gian qua, ngoài sự nỗ lực làm việc hết
mình của bản thân, tôi đã nhận được không ít sự hỗ trợ của những người xung quanh,
đặc biệt là sự tận tình giúp đỡ của Thầy hướng dẫn PGS.TS Trần Gia Thái.
Nhân dịp này, cho phép tôi được trân trọng bày tỏ lòng biết ơn đến Thầy hướng
dẫn, quí Thầy trong Khoa Kỹ thuật tàu thủy trường Đại học Nha Trang cùng các bậc
Thầy tiền nhiệm đã giúp đỡ và để lại cho tôi những tài liệu, kinh nghiệm quí báu làm
cơ sở khoa học để thực hiện đề tài này.
Nhân đây tôi cũng xin chân thành cảm ơn Lãnh đạo Ủy ban nhân dân tỉnh Ninh
Thuận, Lãnh đạo Chi cục Khai thác và Bảo vệ Nguồn lợi thủy sản tỉnh Ninh Thuận -
đơn vị nơi tôi đang công tác cùng các đồng nghiệp trong cơ quan đã tạo điều kiện
thuận lợi về thời gian cũng như gánh vác phần việc của tôi trong suốt quá trình tôi
tham gia học tập và nghiên cứu.
Cùng chia sẻ với những khó khăn, góp phần giúp tôi hoàn thành được luận văn
còn có sự đóng góp công sức không nhỏ của gia đình. Đây chính là nguồn động viên
và là chỗ dựa tinh thần vững chắc giúp tôi thực hiện được hoài bão của mình.
Tôi hứa sẽ cố gắng không làm phụ lòng tin của mọi người dành cho tôi.

Học viên

Nguyễn Ngọc Thảo










ii

LỜI CAM ĐOAN
Đề tài được tôi đề xuất nghiên cứu thực ra không phải là một lĩnh vực hoàn toàn
mới vì ổn định và tính toán nó không phải là một khái niệm và công việc xa lạ đối với
những ai lâu nay quan tâm đến tàu thủy. Tuy nhiên đề tài tôi chọn vẫn đảm bảo được
tính mới thể hiện ở chổ giải quyết bài toán thực tiễn rất thiết thực nhưng chưa được ai
quan tâm đó là: Đánh giá ổn định thực tế nhằm xác định điều kiện sóng gió mà tàu
lưới vây của tỉnh Ninh Thuận có khả năng chịu đựng được mà không bị lật kể cả ở chế
độ hành trình cũng như khi khai thác.
Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là
trung thực và chưa hề được sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Tôi cũng xin cam đoan
rằng mọi tài liệu liên quan và các thông tin trích dẫn sử dụng trong luận văn đã được
chỉ rõ nguồn gốc.

Học viên


Nguyễn Ngọc Thảo

iii

MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa
Lời cảm ơn i
Lời cam đoan ii
Mục lục iii
Danh mục các ký hiệu, các chữ viết tắt v
Danh mục các bảng vii
Danh mục các hình vẽ, đồ thị viii

Chương 1 : ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 13
1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 14
1.3. MỤC TIÊU, PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 14
1.3.1. Mục tiêu nghiên cứu 14
1.3.2. Phương pháp và nội dung nghiên cứu 15
1.3.3. Giới hạn phạm vi nghiên cứu 15
1.4. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ NGHỀ LƯỚI VÂY NINH THUẬN 15
1.4.1. Đặc điểm ngư trường 15
1.4.2. Năng suất khai thác và hiệu quả đầu tư 16
Chương 2: MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ LÝ THUYẾT ỔN ĐỊNH 17
2.1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ỔN ĐỊNH TÀU THỦY 17
2.2. CÁC CÔNG THỨC TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH 17
2.2.1.Bản chất của ổn định 17
2.2.2. Ổn định tĩnh và biểu thức tính cánh tay đòn ổn định tĩnh 18
2.2.3. Khái niệm về tâm nổi và tâm ổn định 23
2.2.4. Ổn định động và biểu thức tính tay đòn ổn định động 24
2.2.5. Cơ sở lý thuyết của thuật toán tính ổn định 28
2.2.6. Tiêu chuẩn ổn định 29
2.2.7. Các phương pháp tính tay đòn ổn định 34
2.3. THUẬT TOÁN TÍNH ỔN ĐỊNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRỰC TIẾP 39
Chương 3 : KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 46


iv

3.1. KHẢO SÁT VÀ PHÂN TÍCH CÁC MẪU TÀU LƯỚI VÂY THỰC TẾ 46
3.1.1. Đo đạc và xây dựng đường hình 46
3.1.2. Phân tích đặc điểm hình dáng và kết cấu các mẫu tàu khảo sát 48
3.2. CHƯƠNG TRÌNH TÍNH ỔN ĐỊNH TÀU THỦY 58
3.2.1. Các dữ liệu đầu vào 58

3.2.2. Các module tính toán ( được mô tả đối với tàu NT-040111) 61
3.3. ĐỘ TIN CẬY CỦA SỐ LIỆU TÍNH TOÁN 63
3.4. TÍNH KIỂM TRA ỔN ĐỊNH CỦA CÁC TÀU KHẢO SÁT 68
3.5. TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH THỰC TẾ CỦA CÁC TÀU KHẢO SÁT 68
3.5.1. Đặc điểm về trang bị khai thác tàu nghề cá lưới vây 69
3.5.2. Lựa chọn trạng thái nguy hiểm trong quá trình khai thác của tàu lưới vây 72
3.5.3. Mô hình tính ảnh hưởng của quá trình thu lưới đến ổn định của tàu lưới vây 73
3.5.4. Kết quả tính toán ổn định thực tế của các tàu khảo sát 76
3.6. ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG CHỊU ĐỰNG SÓNG GIÓ THỰC TẾ 79
3.6.1. Đặt vấn đề 79
3.6.2. Đánh giá khả năng chịu sóng gió thực tế của các tàu khảo sát 80
3.6.3. Kết luận về khả năng chịu sóng gió thực tế của tập hợp tàu khảo sát 87
3.6.4. Xác định ảnh hưởng của góc vào nước θ
f
87
Chương 4 : THẢO LUẬN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 92
TÀI LIỆU THAM KHẢO 95
PHỤ LỤC I 1
PHỤ LỤC II 60
PHỤ LỤC III 129

v

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
AFT - Hướng về lái
B - Chiều rộng tàu
B
max
- Chiều rộng lớn nhất
Bml, R - Bán kính tâm nghiêng dọc
Bmt, r - Bán kính tâm nghiêng ngang
B
tk
- Chiều rộng thiết kế
B
w
- Chiều rộng mớn tải
CB - Hệ số béo thể tích
CM - Hệ số diện tích mặt cắt ngang
CP - Hệ số lăng trụ dọc tàu
CW - Hệ số diện tích mặt đường nước
D - Chiều cao mạn
d - Chiều chìm trung bình
d
L
- Chiều chìm lái
d
M
- Chiều chìm mũi
FWD - Hướng về mũi

H
o
- Chiều cao tâm ổn định ban đầu trường hợp nghiêng dọc
h
o
- Chiều cao tâm ổn định ban đầu
IL - Mômen quán tính dọc
It - Mômen quán tính ngang
KB,z
c
- Tung độ tâm nổi
KG - Tung độ trọng tâm
L - Chiều dài tàu
L
c
- Tay đòn cho phép
Lđ, l
d
- Tay đòn ổn định động
Lk, l
hd
- Tay đòn ổn định hình dáng
L
m
, l
max
- Tay đòn ổn định tĩnh cực đại
L
max
- Chiều dài lớn nhất

Lst, l
θ
- Tay đòn ổn định tĩnh
L
tk
- Chiều dài thiết kế
L
tl
- Tay đòn ổn định trọng lượng


vi

Mc,
hp
M

- Mômen phục hồi
M
L
,
l
ng
M

- Mômen nghiêng do thu lưới gây ra
M
o
- Momen nghiêng ngang 1
o

M
v
- Mômen nghiêng do gió
P
TK
- Trọng lượng tàu không
S - Diện tích mặt đường nước
Trim - Mômen chúi tàu 1m
V,Vol - Thể tích chiếm nước
Δ, Disp - Lượng chiếm nước
XB, x
c
- Hoành độ tâm nổi
X
f
, Lcb - Hoành độ trọng tâm mặt đường nước
XG - Hoành độ trọng tâm
Z
G0
- Cao độ trọng tâm tàu không
Z
G
- Cao độ trọng tâm tàu
M
δ

- Số gia chiều chìm mũi
L
δ

- Số gia chiều chìm lái
Δδ
- Độ nghiêng dọc
θ
- Góc nghiêng ngang
f
θ

- Góc vào nước
θ
m
- Góc ứng với tay đòn ổn định tĩnh cực đại
gh
θ

- Góc lật
θ
v
- Góc lặn của đồ thị
Ψ - Góc nghiêng dọc
Σ
M

- Mômen nghiêng tổng
Σ
θ

- Biên độ lắc tổng
L

θ
,Δθ
- Góc nghiêng do thu lưới gây ra







vii

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1. Thống kê theo công suất cơ cấu nghề của tàu cá xa bờ Ninh Thuận 16
Bảng 2.1. Dạng đồ thị ổn định tiêu chuẩn của Rahola 32
Bảng 2.2. Áp suất gió P (Pa) 33
Bảng 2.3. Giá trị các hàm f
1
(), f
2
(), f
3
(), f
4
() phụ thuộc góc nghiêng tàu  37
Bảng 2.4. Giá trị các hàm


1
f

θ
,


2
f
θ
,


3
f
θ
,


4
f
θ
phụ thuộc góc nghiêng tàu

39
Bảng 3.1. Bảng số liệu đo đạc đường sườn 47
Bảng 3.2. Mô tả phạm vi khảo sát các đặc điểm hình học của 4 mẫu tàu lựa chọn 48
Bảng 3.3. Bảng ghi thứ tự và vị trí các sườn 59
Bảng 3.4. Bảng ghi thứ tự và vị trí các đường nước 59
Bảng 3.5. Bảng ghi thứ tự và vị trí hoành độ vòm đuôi 60
Bảng 3.6. Bảng ghi tọa độ vỏ tàu 60
Bảng 3.7 So sánh sai số tính toán của chương trình tính ổn định 67
Bảng 3.8. Cột gió Beaufort và miêu tả. 82

Bảng 3.9. Kiểm nghiệm tiêu chuẩn thời tiết trường hợp tải trọng bổ sung thứ hai (TH:
N
0
2) 83
Bảng 3.10. Kiểm nghiệm tiêu chuẩn thống kê trường hợp tải trọng bổ sung thứ hai
(TH: N
0
2) 86
Bảng 3.11. Bảng tính góc vào nước của các tàu khảo sát 90















viii

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 2.1. Bản chất của hiện tượng ổn định 18
Hình 2.2. Xác định cánh tay đòn ổn định tĩnh 19
Hình 2.3. Đồ thị ổn định tĩnh 20

Hình 2.4. Xác định chiều cao tâm ổn định 21
Hình 2.5. Giá trị của mômen hồi phục theo lý thuyết ổn định ban đầu 22
Hình 2.6. Tâm nổi và tâm ổn định 23
Hình 2.7. Đồ thị ổn định động 25
Hình 2.8. Xác định mômen lật trên đồ thị ổn định động 26
Hình 2.9. Xác định mômen lật trên đồ thị ổn định động khi tàu có góc lắc ban đầu.27
Hình 2.10. Ảnh hưởng của góc vào nước đối với cánh tay đòn ổn định động 28
Hình 2.11. Đồ thị tay đòn hình dáng, tay đòn trọng lượng và đồ thị ổn định tĩnh 29
Hình 2.12. Nội suy Spline 29
Hình 2.13. Đồ thị tay đòn hình dáng, tay đòn trọng lượng và đồ thị ổn định tĩnh 29
Hình 2.14. Hiệu chỉnh giá trị
1
y
44
Hình 2.15. Lưu đồ thuật toán của chương trình tính cánh tay đòn hình dáng 45
Hình 3.1. Đo đạc các kích thước đường bao thân tàu 46
Hình 3.2. Đo đạc đường sườn tàu 47
Hình 3.3. Bản vẽ đường hình tàu NT-020810 57
Hình 3.4. Bản vẽ kết cấu tàu NT-020810 57
Hình 3.5. Bản vẽ đường hình tàu NT-120810. 57
Hình 3.6. Bản vẽ kết cấu tàu NT-120810 57
Hình 3.7. Bản vẽ đường hình tàu NT-101110 57
Hình 3.8. Bản vẽ kết cấu tàu NT101110- 57
Hình 3.9. Bản vẽ đường hình tàu NT-040111 57
Hình 3.10. Bản vẽ kết cấu tàu NT-040111 57
Hình 3.11. Vị trí các sườn (mặt cắt ngang) 58
Hình 3.12. Vị trí các mặt đường nước 59
Hình 3.13. Qui ước dấu của hoành độ vòm đuôi so với trục lái 59
Hình 3.14. Thứ tự nhập các dữ liệu 60
Hình 3.15. Mô tả cấu trúc tập tin dữ liệu 61

Hình 3.16. Giao diện mô tả kết quả tính Hydrostatic 61


ix

Hình 3.17. Giao diện mô tả kết quả tính Bonjean 62
Hình 3.18. Giao diện mô tả kết quả tính nghiêng dọc và ổn tính ban đầu 63
Hình 3.19. Giao diện mô tả kết quả tính ổn định, momen lật và hệ số an toàn K 63
Hình 3.20. Bản vẽ đường hình tàu DV-403 63
Hình 3.21. Sơ đồ bố trí trang bị khai thác của tàu lưới vây 69
Hình 3.22. Kết cấu lưới vây 71
Hình 3.23. Hình vẽ minh họa thao tác thu lưới của tàu lưới vây 72
Hình 3.24. Mô hình tải trọng tác động lên tàu khi thu lưới vây 74
Hình 3.25. Giao diện mô tả kết quả tính nghiêng dọc và ổn tính ban đầu hai trường
hợp tải bổ sung 63
Hình 3.26. Giao diện mô tả kết quả tính ổn định, momen lật và hệ số an toàn K ứng
với hai trường hợp tải bổ sung 63
Hình 3.27 . Sơ đồ xác định góc vào nước
f
θ
của tàu 89



11

LỜI NÓI ĐẦU

Tàu thủy nói chung và tàu cá nói riêng là công trình kỹ thuật phức tạp làm việc
trong điều kiện nổi, vận động trên mặt nước và chịu tác động trực tiếp của môi trường.

Tác động của ngoại cảnh như sóng gió, bão tố v v là nguyên nhân khách quan tồn tại
ngoài ý muốn của con người, trong khi tàu lại là một thực thể hiện hữu hoạt động trong
môi trường chịu sự tác động đó nên việc nghiên cứu tương tác giữa tàu và môi trường
nhằm đảm bảo và nâng cao tính an toàn cho tàu đi biển có ý nghĩa thực tiễn thiết thực.
Trong thực tế, an toàn cho tàu đi biển là một khái niệm rộng và việc xem xét mức độ an
toàn cho tàu phải dựa trên hàng loạt chỉ tiêu kỹ thuật, xuất phát từ hệ thống kiến thức
tổng hợp từ nhiều ngành khoa học khác nhau như các định luật thủy động được sử dụng
để tính toán hình dáng thân tàu và thiết bị đẩy, ngành khí động học là cơ sở để tính chọn
hình dáng phù hợp của phần nổi thân tàu, các môn học lý thuyết đàn hồi, cơ học kết cấu,
làm nền tảng cho việc tính toán sức bền thân tàu, các định luật cơ học, nhiệt động học,
động học là các định luật được ứng dụng để tính toán các tính năng hàng hải con tàu.
Trong khuôn khổ đề tài, do điều kiện thời gian và nguồn lực có hạn nên trong số những
vấn đề liên quan đến an toàn, chúng tôi lựa chọn và quan tâm bài toán đảm bảo ổn định,
tính năng hàng hải có vai trò quan trọng trong giải quyết bài toán an toàn cho tàu đi biển
nhất là đối với các tàu đánh cá thường xuyên phải hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt
Tuy nhiên cho đến hiện nay, vấn đề ổn định đối với tàu thủy nói chung và tàu
đánh cá nói riêng vẫn còn tồn tại nhiều bài toán chưa được giải quyết thỏa đáng, nhất là
đối với đội tàu đánh cá Việt Nam khi mà còn bị quá nhiều những yếu tố khách quan chi
phối. Chính vì thế, vấn đề “Nghiên cứu đánh giá mức độ ổn định thực tế của loại tàu
lưới vây khai thác xa bờ tại tỉnh Ninh Thuận” là một trong những bài toán được chúng
tôi chọn để nghiên cứu nhằm mục đích đánh giá sự thỏa mãn cũng như khả năng dự trữ
ổn định thực tế của loại tàu lưới vây đang khai thác hiện tại và dựa trên cơ sở đó để bổ
sung và đóng góp cơ sở lý thuyết cho quá trình nghiên cứu xây dựng các mẫu tàu đánh
cá vỏ gỗ truyền thống điển hình, đại diện cho từng nghề khai thác, trong đó có nghề lưới
vây là một trong những nghề khai thác đạt hiệu quả và năng suất cao của địa phương
hiện nay.
Đề tài không phải là công trình lớn và cũng không phải là lĩnh vực hoàn toàn mới
nhưng theo tôi nó có ý nghĩa thực tiễn vô cùng cấp bách và thiết thực, là kỳ vọng lớn

12

của bản thân trong việc góp phần xây dựng những mẫu tàu đánh cá lưới vây phù hợp
theo định hướng của ngành đối với nghề cá lưới vây khai thác xa bờ ở tỉnh Ninh Thuận.
Hy vọng các kết quả mang lại sẽ góp một phần nhỏ bé vào việc làm giảm bớt phần nào
tai nạn của tàu đánh cá Việt Nam nói chung và của đội tàu đánh cá Ninh Thuận nói
riêng.
Trong quá trình thực hiện đề tài, với khối lượng công việc cần giải quyết khá
lớn, trong khuôn khổ thời gian có hạn cùng với những hiểu biết còn hạn chế của bản
thân nên tôi đã gặp không ít những khó khăn vướng mắc. Tuy nhiên với sự hướng dẫn
tận tình của Thầy hướng dẫn là PGS.TS. Trần Gia Thái, cùng sự hỗ trợ của các Thầy
trong Khoa Kỹ thuật tàu thủy Trường Đại học Nha Trang, sự chân tình góp ý của các
đồng nghiệp và cuối cùng là sự tạo điều kiện thuận lợi của Chi cục Khai thác và Bảo vệ
Nguồn lợi Thủy sản tỉnh Ninh Thuận - nơi tôi đang công tác đã giúp chúng tôi vượt qua
được những khó khăn hiện tại để có thể hoàn thành đề tài. Nhân dịp này một lần nữa xin
trân trọng cảm ơn sự giúp đỡ chân thành của Thầy hướng dẫn, các Thầy trong Khoa kỹ
thuật tàu thủy và các bạn đồng nghiệp.

Nha trang, ngày tháng 9 năm 2011
Người thực hiện
Nguyễn Ngọc Thảo

13

Chương 1 : ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
Như đã biết, đa số tàu cá ở nước ta nói chung và của tỉnh Ninh Thuận nói riêng
là loại tàu đánh cá vỏ gỗ, do ngư dân tự đóng theo mẫu truyền thống của địa phương
dựa trên kinh nghiệm và ý thích của ngư dân và hầu như chưa được tính toán, thiết kế.
Sau khi đóng xong, các tàu mới được lập hồ sơ thiết kế tàu dưới dạng hồ sơ hoàn công
nhằm hợp thức hóa việc đưa tàu vào hoạt động hơn là kiểm tra, đánh giá tính năng tàu.
Mặt khác, các hồ sơ hoàn công nếu có cũng chỉ mang tính hình thức, không đảm bảo
độ chính xác nên không đánh giá mức độ an toàn của tàu trong điều kiện khai thác.
Đặc điểm này không chỉ tạo ra chi phí bất hợp lý cho người dân và gây nhiều trở ngại
cho công tác quản lý kinh tế - kỹ thuật của cơ quan quản lý loại tàu đánh bắt thủy sản
mà còn ảnh hưởng đến an toàn và hiệu quả khai thác của đội tàu cá nước ta hiện nay.
Do đó, mặc dù vẫn đủ ổn định theo tính toán lý thuyết và được phép ra khơi khai thác
nhưng thực tế cho thấy nhiều tàu đã bị tai nạn lật tàu do không đảm bảo được ổn định,
nhất là trong điều kiện khai thác thực tế của nghề khi gặp điều kiện thời tiết bất lợi.
Đặc biệt đối với đội tàu lưới vây, một trong những nghề đánh bắt cá có năng suất cao
của tỉnh Ninh Thuận hiện nay thì tai nạn lật tàu xảy ra ngay trong quá trình khai thác
xuất hiện khá lớn do đặc điểm và điều kiện làm việc của nghề này khá phức tạp. Mặt
khác, công cụ pháp lý hiện hành duy nhất được áp dụng để kiểm tra và phân cấp tàu cá
hiện nay là TCVN 7111:2002 “Qui phạm phân cấp và đóng tàu cá biển cỡ nhỏ” qui
định kiểm tra ổn định chủ yếu ở bốn chế độ tải trọng hành trình và chỉ lưu ý kiểm tra
ổn định bổ sung đối với các tàu thu lưới và cá bằng cẩu nhưng lại áp dụng chung cho
mọi loại tàu cá, không xem xét các trường hợp riêng. Trong khi mỗi nghề khai khác lại
có đặc thù riêng nên điều kiện hoạt động của các tàu tương ứng khác nhau, tùy thuộc

nghề, đặc điểm khai thác, môi trường làm việc v v Vì thế với vai trò là một Đăng
kiểm viên tàu cá ở Ninh Thuận hiện nay, cùng hy vọng góp phần làm giảm thiểu bớt
các tai nạn của tàu đánh cá tỉnh nhà, chúng tôi đã đề xuất thực hiện đề tài cao học về
vấn đề “Nghiên cứu đánh giá mức độ ổn định thực tế của mẫu tàu đánh cá lưới vây
khai thác xa bờ tại tỉnh Ninh Thuận“.


14

1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
Việc đánh giá mức độ thỏa mãn ổn định cũng như khả năng chịu sóng gió của
tàu, nhất là việc xác định mômen phụ bổ sung xuất hiện trong quá trình khai thác thực tế
như khi thu lưới, thu cá v v là một trong những vấn đề thực tiễn rất thiết thực, có liên
quan đến tính ổn định của tàu, đòi hỏi các nhà nghiên cứu và quản lý cần phải giải quyết
nhằm đảm bảo tính an toàn cho tàu đi biển. Đặc biệt đối với đội tàu cá cỡ nhỏ Việt Nam
nói chung và tàu cá Ninh Thuận nói riêng, khi mà thân tàu hầu hết chỉ được đóng theo
mẫu dân gian, không được tính toán, thiết kế nhưng lại phải làm việc trong môi trường
thời tiết khắc nghiệt và tải trọng luôn thay đổi trong suốt quá trình hoạt động. Khi tìm
hiểu các đề tài có liên quan đến vấn đề đặt ra trong đề tài, chúng tôi nhận thấy mặc dù có
nhiều đề tài đã đặt vấn đề nghiên cứu ổn định của đội tàu đánh bắt hải sản Việt Nam
nhưng thường cũng chỉ tiến hành đánh giá ổn định theo hướng thống kê trên một tập
hợp lớn các tàu đánh cá, không phân biệt đến cơ cấu ngành nghề khai thác, thông qua
việc so sánh giá trị của các đại lượng đặc trưng cho ổn định đã được tính cho các
trường hợp tải trọng lý thuyết với hệ tiêu chuẩn chung đã được công nhận, chưa xem
xét đến các trường hợp riêng mà trong điều kiện khai thác thực tế của nghề, ổn định
tàu có thể bị ảnh hưởng nghiêm trọng bởi các tác nhân phụ gây nghiêng tàu. Như vậy,
vấn đề đặt ra trong đề tài mặc dù không phải là lĩnh vực hoàn toàn mới, nhưng vẫn còn
nhiều nội dung cần giải quyết nhằm đáp ứng nhu cầu của thực tiễn.
Với khuôn khổ cho phép về thời gian và nguồn lực có hạn của đề tài nghiên cứu,
chúng tôi sẽ cụ thể hóa mục tiêu đặt ra bằng việc khảo sát, nghiên cứu một số mẫu tàu

thuộc cơ cấu nghề vây của tàu đánh cá Ninh Thuận, bằng cách đặt tàu trong môi trường
làm việc cụ thể để phân tích đầy đủ các tác nhân có thể gây ảnh hưởng đến ổn định tàu
và dựa trên cơ sở đó tính toán, kiểm tra để đánh giá mức độ thỏa mãn ổn định cũng như
khả năng chịu đựng sóng gió của tàu trong điều kiện khai thác thực tế.
1.3. MỤC TIÊU, PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
1.3.1. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu đề tài là nghiên cứu đánh giá mức độ ổn định thực tế và khả năng chịu
đựng sóng gió của tàu đánh cá lưới vây truyền thống khai thác xa bờ tại Ninh Thuận,
trên cơ sở đó bổ sung một phần cơ sở lý thuyết làm tiền đề cho việc nghiên cứu xây
dựng các mẫu tàu thích hợp với nghề này cho địa phương ở những nghiên cứu tiếp
theo.


15

1.3.2. Phương pháp và nội dung nghiên cứu
Với mục tiêu đặt ra, phương pháp nghiên cứu ở đây là tiến hành khảo sát thực
tế đường hình một số mẫu tàu đánh cá lưới vây điển hình của địa phương Ninh Thuận
và thực hiện tính toán cần thiết để đánh giá mức độ ổn định thực tế của các tàu khảo
sát. Với cách đặt vấn đề như thế, đề tài bao gồm những nội dung chính như sau:
1. Khảo sát thực tế và phân loại các mẫu tàu đánh cá lưới vây điển hình của tỉnh
Ninh Thuận;
2. Phân tích trạng thái tải trọng nguy hiểm thực tế của tàu lưới vây và tính toán
ổn định của các mẫu tàu khảo sát;
3. Đánh giá mức độ ổn định thực tế và khả năng chịu đựng sóng gió của các mẫu
tàu lưới vây khảo sát;
4. Phân tích và đề xuất tiêu chuẩn ổn định phù hợp với mẫu tàu lưới vây khảo sát.
Trên cơ sở đó, cấu trúc đề tài được phân thành các chương cụ thể như sau:
Chương 1 : Đặt vấn đề
Chương 2 : Một số vấn đề lý thuyết ổn định

Chương 3 : Kết quả nghiên cứu
Chương 4 : Thảo luận kết quả nghiên cứu
1.3.3. Giới hạn phạm vi nghiên cứu
Do mang kiểu đặc thù riêng của tập quán địa phương nên tàu cá trong tỉnh gần
như không khác nhau nhiều về hình dáng (đặc biệt là đối với loại tàu cùng cơ cấu nghề),
cùng khối lượng khảo sát và tính toán, nhất là tính trọng lượng, trọng tâm tàu khá lớn
nên trong đề tài chúng tôi lựa chọn và thực hiện tính toán trên một số mẫu tàu nhất định.
1.4. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ NGHỀ LƯỚI VÂY NINH THUẬN
1.4.1. Đặc điểm ngư trường
Ninh Thuận là một trong những tỉnh thuộc khu vực vùng Duyên hải miền
Trung, phía Đông tiếp giáp biển Đông có bờ biển dài hơn 105 km, có vùng đặc quyền
kinh tế rộng 24.480 km
2
, lại nằm ở trung tâm vùng nước trồi nên nguồn lợi thủy sản vô
cùng đa dạng và phong phú. Từ lâu vùng biển Ninh Thuận được đánh giá là ngư
trường có trữ lượng cá nổi lớn, thuận lợi hơn nữa là nằm kề với các ngư trường trọng
điểm như Bình Thuận, Bà Rịa-Vũng Tàu, Cà Mau, Kiên Giang, Trường Sa, DK1 nên
có thể nói tiềm năng phát triển của nghề lưới vây Ninh Thuận trong tương lai là rất
lớn.


16

1.4.2. Năng suất khai thác và hiệu quả đầu tư
Nghề vây là nghề đánh bắt cá chủ động làm việc theo nguyên lý lọc nước bắt cá
nên hiệu quả khai thác của nghề này không những chỉ phụ thuộc vào kỹ thuật khai thác
mà còn phụ thuộc vào khả năng đầu tư và mức độ trang bị các trang thiết bị cho tàu.
Với qui mô khai thác hiện nay cho thấy để phát hiện đàn cá, tàu phải trang bị thiết bị
dò tìm và muốn vây được toàn bộ đàn cá đòi hỏi lưới phải đảm bảo dài và đủ độ cao,
ngoài ra tàu còn phải đạt tốc độ nhất định. Hoặc muốn rút ngắn được chu kỳ đánh bắt

thì tàu phải được trang bị các thiết bị khai thác nhằm cơ giới hóa quá trình thu lưới, cá.
Tùy qui mô đầu tư, giá thành một tàu vây ở Ninh Thuận khoảng (1,5  2,0) tỷ đồng,
năng suất khai thác của tàu vây xa bờ khá lớn, bình quân khoảng (100 150) tấn/năm,
tập trung chủ yếu vào thời điểm vụ cá nam (khoảng tháng 4 đến tháng 10 hàng năm).
Bảng 1.1 thống kê cơ cấu nghề theo công suất của đội tàu cá xa bờ Ninh Thuận
tính đến hiện nay (trích số liệu của Chi cục Khai thác và Bảo vệ nguồn lợi thủy sản
Ninh Thuận [12]).
Bảng 1.1. Thống kê theo công suất cơ cấu nghề của tàu cá xa bờ Ninh Thuận

Nghề khai thác Phân loại tàu
theo công suất
(HP)
Nghề
Câu
Lưới
rê
Pha
xúc
Lưới
kéo
Lưới
vây
Nghề khác
(Chong,dịch vụ)

90  N
e
< 250
03 51 334 25 59 20
250  N

e
< 400
00 06 151 18 21 03
N
e
 400
00 00 18 09 03 00
Tổng (chiếc)
03 57 503 52 83 23

Mặc dù theo cơ cấu nghề, số lượng các tàu cá lưới vây chiếm tỉ trọng không lớn
so với đội tàu cá toàn tỉnh (do chi phí đầu tư ban đầu cho một tàu lưới vây khai thác xa
bờ thường khá lớn) nhưng lại là nghề khai thác đạt năng suất và hiệu quả cao nhất. Do
có nhiều ưu điểm trong khai thác như tính chủ động cao, năng suất và hiệu quả lớn,
đặc biệt không gây ảnh hưởng đến sự suy giảm nguồn lợi hải sản ven bờ nên nghề vây
tại Ninh Thuận đang được khuyến khích đầu tư phát triển. Để phát triển nghề vây của
Ninh Thuận trong tương lai tương xứng với tiềm năng sẵn có, một trong những vấn đề
cần và đang được quan tâm là nghiên cứu giải pháp đảm bảo và nâng cao tính an toàn
đi biển cho tàu nhằm mở rộng phạm vi khai thác, tăng thời gian bám biển của ngư dân.


17

Chương 2: MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ LÝ THUYẾT ỔN ĐỊNH

2.1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ỔN ĐỊNH TÀU THỦY
Khi hoạt động trên biển, tàu luôn chịu tác động của các ngoại lực gây nghiêng.
Khả năng tàu chống trả lại những lực bên ngoài làm tàu nghiêng khỏi vị trí cân bằng,
sau khi những ngoại lực đó thôi tác dụng, được gọi là tính năng ổn định của con tàu.
Hay nói cách khác, ổn định là khả năng khôi phục lại vị trí cân bằng ban đầu của tàu

khi các mômen ngoại lực làm tàu nghiêng ra khỏi vị trí cân bằng đó ngưng tác dụng.
Ổn định tàu chia thành ổn định ngang, tương ứng độ lệch của tàu khỏi vị trí cân bằng
theo phương ngang, đặc trưng bởi góc nghiêng ngang tàu , và ổn định dọc tương ứng
độ lệch tàu khỏi vị trí cân bằng theo phương dọc, đặc trưng bởi góc nghiêng dọc .
Ngoài ra khi xét ổn định còn phân thành ổn định góc nghiêng nhỏ (ổn định ban đầu),
tương ứng các góc nghiêng nhỏ, trong khoảng (8
o
 12
o
) và ổn định góc nghiêng lớn.
Ổn định ban đầu được nghiên cứu như một trường hợp riêng trong mối quan hệ đối với
ổn định trong các góc nghiêng lớn.
Khi nghiên cứu ổn định góc nghiêng lớn, lại khảo sát riêng cho từng trường hợp
là ổn định tĩnh và ổn định động. Ổn định tĩnh của tàu được xét trong trường hợp
mômen ngoại lực gây nghiêng tàu có tác dụng tĩnh, tàu nghiêng từ từ không thu gia
tốc. Số đo của ổn định tĩnh chính là mômen hồi phục xuất hiện trong quá trình nghiêng
tàu. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của mômen hồi phục hay cánh tay đòn ổn định tĩnh
theo góc nghiêng ngang gọi là đồ thị ổn định tĩnh hay đồ thị Read - tên kỹ sư đóng tàu
người Anh. Ổn định động là ổn định tàu được khảo sát khi mômen gây nghiêng tác
động lên tàu có tính chất động, tàu nghiêng đột ngột làm xuất hiện gia tốc quán tính
trong khi nghiêng. Do góc nghiêng thay đổi theo thời gian nên số đo ổn định động
không còn là mômen hồi phục mà là công của nó sản ra để chống lại công do mômen
ngoại lực gây nghiêng. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa công của mômen hồi phục
hay cánh tay đòn ổn định động (tương ứng với nó) theo góc nghiêng động được gọi là
đồ thị ổn định động.
2.2. CÁC CÔNG THỨC TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH
2.2.1.Bản chất của ổn định
Khi nổi cân bằng trên mặt nước, tàu chịu tác động của hai vectơ lực chính gồm:

18

- Vectơ lực tạo thành từ hợp các thành phần áp lực thủy tĩnh riêng lẻ tác dụng
vào bề mặt ngập nước của vỏ tàu, có tác dụng nâng tàu lên và được gọi là lực nổi Δ.
Lực nổi đặt tại tâm nổi C, hướng thẳng đứng từ dưới lên và có độ lớn xác định theo
định luật Archimedes như sau:
Δ = V
trong đó :  - trọng lượng riêng của nước biển.
V - thể tích phần chìm của tàu.
- Trọng lực P đặt tại trọng tâm G của tàu hướng thẳng đứng xuống dưới và có độ
lớn bằng tổng tất cả trọng lượng có trên tàu.
Hai lực này có cùng độ lớn, đường tác dụng nên tàu có vị trí cân bằng thẳng đứng. Để
thấy rõ bản chất ổn định, khảo sát quá trình nghiêng ngang của tàu như mô tả bởi hình
2.1 dưới đây.
0
0
1
0
1
1
l
C
C
D
P
G
W
L
L
W

z
y
o

Hình 2.1. Bản chất của hiện tượng ổn định
Giả sử tàu cân bằng tại mớn nước ban đầu WL. Sau khi chịu tác dụng của mômen
ngoại lực gây nghiêng, tàu bị nghiêng ngang góc  tương ứng mớn nước mới là W
1
L
1
.
Do hình dáng của phần dưới nước thay đổi nên tâm nổi của tàu di chuyển từ C
0
 C
1

(về phía có thể tích phần chìm gia tăng) làm xuất hiện mômen hồi phục M
hp
).
2.2.2. Ổn định tĩnh và biểu thức tính cánh tay đòn ổn định tĩnh
Khảo sát tàu ở trường hợp nghiêng ngang trong hệ tọa độ liên kết Oxyz đã biết.
Giả sử ban đầu tàu nổi cân bằng ở vị trí thẳng đứng tương ứng với mớn nước tàu WL.
Sau đó dưới tác động của mômen gây nghiêng làm tàu nghiêng một góc  tương ứng
với mớn nước mới W
1
L
1
(hình 2.2).

19

0
G
C
C
C
y
1
2
D
D
z
z
z
o
y
z
W
L
L
W
G
P
D
C
C
l
1
1

0
1
0
0

Hình 2.2.Xác định cánh tay đòn ổn định tĩnh
Như đã nêu ở trên, quá trình tàu nghiêng làm tâm nổi C dịch chuyển dẫn tới
việc xuất hiện mômen hồi phục M
hp
(mômen tĩnh).
M
hp
= Dl

( 2.1)
Như vậy, để xác định M
hp
cần phải xác định được giá trị cánh tay đòn hồi phục
l

. Cánh tay đòn l

được xác định dựa vào điều kiện cân bằng của tàu tại góc nghiêng
, tương ứng mớn nước W
1
L
1
từ điều kiện tổng các thành phần mômen của hệ đối với
điểm bất kỳ, ví dụ như điểm C
o

, bằng không :



n
1i
i
M
Co
= 0
Phân tích lực
D
thành hai thành phần vuông góc
D
1
,
D
2
như trên hình vẽ 2.2.
Khi đó từ hình 2.2 ta được:
M
ng
-

D
1
y
c
- D
2

(z
c
- z
co
) + P(z
G
- z
co
)sinθ = 0 (2.2)
Thay D
1
= Dcos, D
2
= Dsin, P = D, M
ng
= M
hp
= Dl

vào (2.2) ta có:
Dl

+ D(z
G
– z
co
)sin - Dy
c
cos - Dsin(z
c

- z
co
) = 0 (2.3)
Chia 2 vế của phương trình (2.3) cho lượng chiếm nước D ta được:
l

= y
c
cos + z
c
sin - z
G
sin (2.4)
Công thức (2.4) là biểu thức giải tích xác định cánh tay đòn ổn định tĩnh của
tàu. Để thấy rõ bản chất phụ thuộc của cánh tay đòn ổn định tĩnh l

, có thể viết lại (2.4)
dưới dạng:
l

= l
hd
- l
tl



20

trong đó : l

hd
= y
c
cos + z
c
sin - tay đòn hình dáng, chỉ phụ thuộc tọa độ tâm
nổi C, tức chỉ phụ thuộc hình dáng phần thân tàu ngập nước.
l
tl
= z
c
sin - tay đòn trọng lượng, chỉ phụ thuộc cao độ
trọng tâm tàu, tức chỉ phụ thuộc sự phân bố tải trọng trên tàu.
Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của l

vào góc nghiêng  xác định theo công thức
(2.4) trong hệ tọa độ vuông góc (Ol

) được gọi tên là đồ thị ổn định tĩnh hoặc là đồ
thị Read. Trường hợp tàu có ổn định ban đầu dương và không có góc nghiêng ngang
ban đầu thì đồ thị Read có dạng như trên hình 2.3.
Do mối quan hệ toán học giữa mômen hồi phục M
hp
và tay đòn ổn định tĩnh l

là
quan hệ tỉ lệ M
hp
= Dl


(D = const) nên có thể nhận được đồ thị tương đương biểu diễn
M
hp
() từ đồ thị l

() thông qua việc thay đổi tỉ lệ xích trên hệ trục tọa độ (hình 2.3).
D
l
0
0
0
0
(M )
max
C
57,3
B
v
0
h
0
0
A
l
o
max

Hình 2.3.Đồ thị ổn định tĩnh
Ngoài đại lượng cánh tay đòn ổn định tĩnh l


phản ảnh tính năng ổn định của
tàu, người ta còn xây dựng khái niệm khác được đặc trưng bởi đại lượng h - gọi là độ
cao tâm ổn định của tàu và được định nghĩa như sau:
h =


d
dl
(2.5)
Thay biểu thức (2.4) vào biểu thức (2.5) nhận được biểu thức:
h =






d
)sinzsinzcosy(d
Gcc

=

d
dy
c
cos - y
c
sin +


d
dz
c
sin + z
c
cos - z
G
cos (2.6)


21

Từ mối quan hệ hình học trên hình 2.4 ta được:












sinr
d
dz
cosr
d

dy
c
c
(2.7)
Thay (2.7) vào (2.6) ta được:
h = r - y
c
sin + z
c
cos - z
G
cos (2.8)
0
d
G
C
C
z
dz
dy
0
2
0
1
1
C
C
G
W
L

L
W
z
y
o
C
1
L
2
M
d
0
2
W

Hình 2.4. Xác định chiều cao tâm ổn định
Xét trường hợp riêng khi nghiên cứu ổn tính tàu trong trường hợp góc nghiêng lớn,
ta có :
h
o
=
0
d
dl



= r
o
+ z

c
- z
G
(2.9)
trong đó : h
o
- chiều cao tâm ổn định ban đầu
r
o
- bán kính tâm ổn định ban đầu
Theo hình 2.5, khi   0 thì tâm ổn định M nằm ngay trên trục Oz và h
o
=
MG
. Khi đó ta được:
l

=
GH
=
GM
sin = h
o
sin (2.10)
Vì  bé nên sin  , do đó có thể viết lại biểu thức (2.10) dưới dạng:
l

= h
o
 (2.11)

Đồ thị cánh tay đòn ổn định tĩnh biểu thị theo công thức (2.11) là đường thẳng
ở những góc nghiêng nhỏ trùng với đồ thị ổn định tĩnh khi công thức ổn tâm còn đúng.


22

Chính xác hơn, đường thằng đó là tiếp tuyến OC với đồ thị ổn định tại gốc tọa độ
(hình 2.3) và trong trường hợp này theo ý nghĩa hình học của đạo hàm ta có:
tg = h
o
=
0
d
dl



=

DC
(2.12)
r
G
0
C
0
z
z h
l
H

M
o
y
z
W
L
L
W
G
C
C
1
1
0
0
0

Hình 2.5. Giá trị của mômen hồi phục theo lý thuyết ổn định ban đầu
Chọn  = 1 radian (57
o
3’) thì từ biểu thức (2.12) có thể suy ra được h
o
= DC (là đoạn
cạnh góc vuông DC trong tam giác vuông OCD được minh họa trong hình 2.3). Như
vậy, khi nghiên cứu ổn tính của tàu trong giai đoạn ổn định ban đầu thì độ lớn của
mômen hồi phục được xác định như sau:
M
hp
= Dh
o

 (2.13)
Công thức (2.13) chỉ ra rằng, khi chiều cao tâm ổn định ban đầu của tàu càng
lớn thì giá trị mômen hồi phục của tàu càng lớn và như vậy thì ổn tính của tàu càng
cao. Lý thuyết ổn định ban đầu có ứng dụng lớn trong thực tiễn, cho phép đánh giá
nhanh tổn thất ổn định của tàu do việc di chuyển các trọng vật gây nghiêng nhỏ trên
tàu hay nói cách khác là cho phép giải quyết nhanh các bài toán liên quan về tính nổi
của tàu. Các công thức thu được trên đây là kết quả khi xét tàu trong mặt phẳng
nghiêng ngang và lập luận tương tự như vậy khi xét tàu trong mặt phẳng nghiêng dọc
ta sẽ thu được các công thức tương tự của ổn định dọc như sau:
M

= Dh
o
 (2.14)
H
o
= R
o
+ z
c
- z
G
(2.15)
trong đó : R
o
- bán kính tâm ổn định ban đầu trong trường hợp nghiêng dọc.
H
o
- chiều cao tâm ổn định dọc.

23

 - góc nghiêng dọc.
2.2.3. Khái niệm về tâm nổi và tâm ổn định
Trong nghiên cứu ổn định, thực nghiệm và lý thuyết đã chứng minh được rằng,
khi tàu nghiêng thì tâm nổi C sẽ dịch chuyển theo một đường cong không có qui luật,
gọi là đường cong tâm nổi, chỉ biết rằng mỗi điểm trên đường cong tâm nổi xác định
tương ứng một vị trí tâm nổi tại góc nghiêng nào đó ứng với đường nước đang xét.
Tiếp tuyến với đường cong tâm nổi tại điểm bất kỳ song song với đường nước ứng với
vị trí tâm nổi, còn pháp tuyến tại điểm này sẽ vuông góc đường nước đang xét kể trên.
Gọi C
o
là vị trí ban đầu của tâm nổi khi tàu nổi cân bằng ở đường nước WL và C
1
là vị
trí tâm nổi của tàu khi nghiêng một góc , tương ứng với đường nước W
1
L
1
.
W
2
0
d
S
1
2
S
M

2
L
1
C
o
y
z
W
L
L
W
G
C
C
1
1
0
2
0

Hình 2.6. Tâm nổi và tâm ổn định
Giả sử dưới tác dụng của mômen gây nghiêng nào đó, tàu bị nghiêng thêm một góc
nghiêng d so với góc nghiêng  ban đầu, khi đó tâm nổi sẽ dịch chuyển từ C
1
 C
2
.
Gọi W
1
L

1
, W
2
L
2
là đường nước tương ứng của tàu tại các góc nghiêng  và ( + d).
Khi d  0, hai pháp tuyến với đường cong tâm nổi dựng từ điểm C
1
và C
2
giao nhau
tại điểm M, còn được gọi là tâm nghiêng hay tâm ổn định tức thời tại góc nghiêng .
Đặt r = MC
1
(gọi là bán kính ổn tâm hay bán kính tâm ổn định của tàu) và độ lớn của
nó được xác định từ quan hệ toán học như trình bày trên hình 2.6.
Theo định lý di chuyển trọng tâm ta có:








V
V
SS
CC
CC//SS

21
21
2121
(2.16)


24

Mặt khác từ hình vẽ ta được quan hệ hình học sau:
C
1
C
2
= rd (2.17)
Từ các công thức (2.16) và (2.17) suy ra:
r =

d
CC
21
=


d
V
V
SS
21
(2.18)
Mặt khác, ta lại có :

S
1
S
2
V =
dx.d.y.y
2
1
y
3
4
2/L
2/L




=
dxyd
3
2
3
2/L
2/L




= I
x

d (2.19)
Do đó, từ các công thức (2.18) và (2.19) có thể xác định được biểu thức tính
cánh tay đòn ổn định ngang :
r =
V
I
x
(2.20)
trong đó : S
1
, S
2
- trọng tâm của tiết diện phần nổi và phần chìm các chêm nước.
V - thể tích chêm nước.
V - thể tích chiếm nước của tàu.
I
x
- mômen quán tính diện tích đường nước đối với trục dọc tàu ox.
Bằng cách tương tự cũng có thể xây dựng công thức tính tay đòn ổn định dọc R :
R =
V
I
y
(2.21)
với I
y
là mômen quán tính của diện tích mặt đường nước đối với trục Oy.
2.2.4. Ổn định động và biểu thức tính tay đòn ổn định động
Như đã đề cập ở các phần trước, trong các bài toán về ổn định tàu gắn liền với
một lực gây nghiêng đột ngột, do có sự xuất hiện mômen quán tính nên bản thân

mômen phục hồi không tham dự mà là công của nó tham gia quá trình gây nghiêng.
Trong trường hợp này tưởng tượng như tàu đang lăn trên một cơ cấu đặc biệt nào đó
và công sinh ra trong quá trình lăn nói trên chính là công của mômen hồi phục A
hp
()
sinh ra để chống lại công của mômen ngoại lực A
ng
() làm nghiêng tàu khỏi vị trí đó.
Theo mối quan hệ cơ học ta có:
A
hp
=



0
hp
dM
=




0
dDl
= D





0
dl
(2.22)
Trên cơ sở so sánh sự tương ứng giữa các đại lượng công của mômen hồi phục


25

A
hp
= D




0
dl
và mômen hồi phục M
hp
= Dl

trong lý thuyết ổn định động, định nghĩa
cánh tay đòn ổn định động theo biểu thức:
l
d
=





0
dl
(2.23)
Khai triển biểu thức (2.23) với chú ý l

được xác định theo công thức (2.4) ta
được:
l
d
= y
c
sin + z
c
(1 - cos) - z
G
(cos - 1) (2.24)
Về mặt toán, từ công thức (2.23) nhận thấy đồ thị l
d
là đường tích phân của l

.
Trên cơ sở của đồ thị Read, quan hệ của hai họ đường này tìm được như sau:
- Giá trị cực đại của l
d
đạt được tại góc  = 
v

- Điểm uốn của đường cong l
d
tại  = 

max
chính là điểm tại đó l

đạt cực đại.
- Tại góc tọa độ trục hoành O tiếp tuyến với đường cong l
d
.
Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của tay đòn ổn định động l
d
vào góc nghiêng 
được gọi là đồ thị ổn định động (hình 2.7).
l
d
0
l
o
l
A
0
v
max
(l )
0
0
d
0

Hình 2.7.Đồ thị ổn định động
Tương tự như khi xét đối với trường hợp ổn định tĩnh, mối tương quan toán học
giữa công của mômen hồi phục A

hp
và giá trị cánh tay đòn ổn định động của tàu l
d

cũng được biểu diễn dưới dạng A
hp
= Dl
d
(D = const) nên hoàn toàn có thể nhận được
đồ thị biểu diễn A
hp
() từ đồ thị l
d
() chỉ bằng thay đổi tỉ lệ xích trên hệ trục tọa độ.
Để đánh giá mức độ an toàn khi đi biển thường yêu cầu xác định mômen
nghiêng động nào đó mà khi vượt qua nó, dù chỉ là giá trị nhỏ cũng dẫn tới nguy cơ lật