Phân tích và lựa chọn hợp lý các thông số hình học khi thiết kế seri mẫu tàu đánh cá pha xúc theo mẫu truyền thống của tỉnh Ninh Thuận

1

LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm gần đây số lượng tàu cá tăng mạnh, nhưng thực tế đặt ra
là, hầu như những con tàu này đều được đóng dựa vào kinh nghiệm dân gian, nên
không tránh khỏi được những thiếu sót. Hoạt động trên biển chịu những điều kiện
bất thường và khắc nghiệt của thiên nhiên như bão tố, sóng, gió… do đó nếu tàu
mất ổn định thì sẽ dẫn tới những hậu quả khôn lường, gây thiệt hại cả về người và
của cho bà con ngư dân. Theo số liệu thống kê cho thấy, tai nạn tàu cá ở Việt Nam
là đáng báo động, nguyên nhân chủ yếu được xác định là do mất ổn định tàu. Nhằm
xây dựng những mẫu tàu hợp lý trên cơ sở đảm bảo tốt các tính năng hàng hải, khả
năng chịu đựng sóng gió và hiệu quả khai thác của tàu chúng em đi thực hiện đề tài:
“Phân tích và lựa chọn hợp lý các thông số hình học khi thiết kế seri mẫu tàu
đánh cá pha xúc theo mẫu truyền thống của tỉnh Ninh Thuận”
Đề tài gồm những nội dung sau:
Chương 1: Đặt vấn đề
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Chương 3: Kết quả nghiên cứu
Chương 4: Thảo luận kết quả
Đề tài là bước đầu để em làm quen nhiêm vụ nghiên cứu khoa học, tổng hợp
và vận dụng những kiến thức được các thầy truyền dạy vào những bài toán thực tế
và cụ thể. Với sự nổ lực của bản thân và sự giúp đỡ của thầy, chúng em đã hoàn
thành xong đề tài. Vì trình độ chuyên môn còn nhiều hạn chế nên việc thực hiện đề
tài này không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong sự góp ý của các thầy và các
bạn. Nhân đây em xin chân thành cảm ơn các thầy và các bạn đã giúp em hoàn
thành đề tài này, đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của thầy PGS.TS Trần Gia Thái.
Nha Trang, ngày 20 tháng 7 năm 2012
Sinh viên thực hiện
Hoàng Ngọc Đỉnh

2

CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
Vùng biển Việt Nam có nguồn tài nguyên thiên nhiên phong phú và đa dạng,
có ý nghĩa rất quan trọng đối với sự nghiệp phát triển đất nước. Vấn đề đặt ra là làm
sao để đánh thức tiềm năng to lớn đó của đất nước để kinh tế biển thực sự đóng vai
trò quan trọng, trở thành ngành kinh tế mũi nhọn trong cơ cấu kinh tế đất nước.
Ninh Thuận nói riêng và các tỉnh thành ven biển Việt Nam nói chung đều có rất
nhiều đội tàu đánh cá vỏ gỗ và những ngư dân ngày đêm trên biển để khai thác
những hải sản mà thiên nhiên đã đặc biệt ưu đãi. Tuy nhiên, bên cạnh sản lượng hải
sản và lợi ích kinh tế rất lớn của nó mang lại là sự khó khăn, mất mát của không ít
ngư dân khi họ phải sử dụng những con tàu kém an toàn và hiệu quả khai thác sử
dụng rất thấp để đối đầu với những cơn bão, điều kiện tự nhiên sóng gió khắc
nghiệt. Để tạo ra những con tàu ngày càng tốt hơn, hoàn thiện hơn đảm bảo các yêu
cầu cũng như tính năng khai thác thì vấn đề lựa chọn các thông số hình học tàu có
vai trò rất quan trọng. Trong thiết kế tàu thủy việc lựa chọn và tính toán các thông
số hình học tàu là bước đầu tiên và đóng vai trò hết sức quan trọng. Nó có ảnh
hưởng rất lớn đến tính năng hàng hải, giá thành đóng, vùng hoạt động…Nếu lựa
chọn hợp lý thì tàu thiết kế có tính năng tốt mang lại hiệu quả kinh tế cao, nếu chọn
không hợp lý thì không đảm bảo được tính năng hàng hải và nhất là tính ổn định và
khả năng chịu sóng gió khi tàu hoạt động trong thời tiết bất lợi, xảy ra tai nạn làm
thiệt hại rất nhiều tiền của và đặc biệt là sinh mạng con người.
Trước những thực tế như vậy chúng tôi đã thực hiện đề tài tốt nghiệp của
mình với nội dung “Phân tích và lựa chọn hợp lý các thông số hình học khi thiết
kế seri mẫu tàu đánh cá pha xúc theo mẫu truyền thống của tỉnh Ninh Thuận”
với sự hướng dẫn của thầy PGS.TS Trần Gia Thái. Đề tài sẽ đưa ra các thông số
hình học của mẫu tàu đánh cá pha xúc hợp lý nhất mang tính an toàn đặc biệt cao,

tính năng hàng hải, hiệu quả sử dụng, khai thác đạt mức tối đa nhất bằng các phép
toán kỹ lưỡng trên cơ sở lý thuyết đã trang bị tại Trường Đại học Nha Trang và
bằng những phần mềm thiết kế tàu phổ biến nhất nhưng vẫn giữ được nét truyền
thống của tỉnh Ninh Thuận.

3

1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC
1.2.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Nghề khai thác thủy sản trên thế giới đã phát triển rất mạnh, với hầu hết tàu
đánh cá đều đóng hàng loạt theo những mẫu đã được tính toán, thử nghiệm trong
nhiều năm qua và thường làm bằng vật liệu thép hoặc Composite, chỉ một số ít làm
bằng gỗ. Do đó vấn đề thiết kế chuẩn hóa những mẫu tàu đánh cá ở các nước tiên
tiến đã được quan tâm nghiên cứu từ lâu.
Tuy nhiên ở nước ta, do có nhiều sự khác biệt về điều kiện tự nhiên, đặc
điểm ngư trường, trình độ người sử dụng, cùng với các điều kiện cơ bản về kinh tế -
kỹ thuật còn hạn chế nên không thể áp dụng các mẫu tàu của thế giới được.
Gần đây, mẫu tàu vỏ composite tuy có nhiêu ưu điểm hơn hẳn tàu vỏ gỗ
nhưng do nhẹ và giá thành cao nên không được bà con ngư dân ta chấp nhận.
Từ kết quả trình bày trên có thể nhận thấy, vấn đề phân tích và lựa chọn hợp
lý thông số hình học khi thiết kế seri tàu đánh cá vỏ gỗ theo truyền thống địa
phương nói chung và Ninh Thuận nói riêng, hiện vẫn là vấn đề có vai trò, ý nghĩa
quan trọng và mang tính cấp thiết, cần được nghiên cứu giải quyết.
1.2.2. Tình hình nghiên cứu trong nước
Liên quan đến vấn đề này có đề tài “Nghiên cứu lựa chọn phương pháp
xác định hợp lý các thông số hình học của tàu đánh cá” do Phí Công Thành khóa
49 thực hiện.
Tuy nhiên kết quả đưa ra chỉ dựa trên cơ sở thống kê hồ sơ thiết kế dưới
dạng hồ sơ hoàn công nên chỉ mang tính hình thức, không đảm bảo độ chính xác
cần thiết khi tính toán tính năng hàng hải và khả năng chịu đựng sóng gió của tàu

trong quá trình khai thác của các mẫu tàu đánh cá thực tế tại Ninh Thuận.
Chính từ những kết quả nhận định được đã thôi thúc chúng tôi làm đề tài
“Phân tích và lựa chọn hợp lý khi thiết kế seri mẫu tàu đánh cá pha xúc theo mẫu
truyền thống của tỉnh Ninh Thuận” góp một phần nhỏ vào mục tiêu tạo ra một tàu
đánh bắt xa bờ theo hướng hợp lý mà ngư dân chấp nhận



4

1.3. MỤC TIÊU, PHƯƠNG PHÁP VÀ GIỚI HẠN NỘI DUNG CHÍNH CỦA ĐỀ
TÀI
1.3.1. Mục tiêu
- Phân tích mẫu tàu pha xúc truyền thống tỉnh Ninh Thuận. Từ đó lựa chọn
thông số hình học tàu trên quan điểm hợp lý hơn.
- Đưa ra các thông số hình học khi thiết kế seri mẫu tàu đánh cá pha xúc theo
mẫu truyền thống nhằm đảm bảo tốt các tính năng, ổn định, khả năng chịu đựng
sóng gió, nhằm nâng cao mức độ an toàn và hiệu quả khai thác của đội tàu đánh cá
Ninh Thuận.
1.3.2. Phương pháp nghiên cứu
Đề tài được nghiên cứu trên cơ sở lý thuyết được trang bị tại trường Đại Học
Nha Trang, qua sự phân tích khảo sát thực tế, xử lý các số liệu thống kê của mẫu tàu
pha xúc truyền thống ở tỉnh Ninh Thuận và bên cạnh đó kế thừa kinh nghiệm quý
báu của ngư dân tỉnh Ninh Thuận kết hợp với yêu cầu của Qui phạm phân cấp và
đóng tàu cá biển cỡ nhỏ (TCVN 7111: 2002) bao gồm những kỹ năng và phương
pháp sau:
- Phương pháp xử lý số liệu thống kê bằng phần mềm tính toán xác xuất
thống kê để tìm ra một bộ số là các kích thước cơ bản Lmax, Bmax, D của tàu pha
xúc. Đồng thời tìm ra các mối tương quan giữa các kích thước cơ bản đó và được
thể hiện bằng những phương trình tương quan cụ thể và chính xác nhất.

- Phương pháp biến đổi “affile” thiết kế đường hình với chiều dài tàu không
thay đổi
- Phương pháp tính toán tính năng hàng hải tàu bằng Modun Autohydro.
Autohydro là một mô đun tính toán tính năng trong phần mềm Autoship cho phép ta
tính toán tất cả các thông số tàu theo từng trường hợp tải trọng khác nhau một cách
chính xác.
1.3.3. Giới hạn nội dung đề tài
Đề tài đưa ra các thông số hình học cho tàu pha xúc có chiều dài L
max
từ 16

20 m xét trên quan điểm ổn định và lắc êm, chịu đựng được cấp sóng gió lớn hơn.
Từ những tình bày nêu trên đây, có thể tóm tắt các nội dung chính của đề tài
này cụ thể như sau:
5

- Sử dụng phần mềm SPSS để tính toán, phân tích và xây dựng mối quan hệ
thống kê của các đặc điểm hình học.
- Chọn kích thước tàu theo seri L
max
= 16 m, 17 m, 18 m, 19 m, 20 m. Sử
dụng kết quả thống kê từ phần mềm SPSS tiến hành tính toán các giá trị còn lại như
B
max
, H, L/B, B/H, H/T



,,
, chọn ra các bộ số cho các tàu có chiều dài L

max
= 16
m, 17 m, 18 m, 19 m, 20 m.
- Phân tích một mẫu tàu pha xúc truyền thống của tỉnh Ninh Thuận, tiến
hành đồng dạng con tàu lên các kích thước tàu theo seri L
max
= 16 m, 17 m, 18 m,
19 m, 20 m.
- Tính toán tính năng hàng hải cho các bộ số vừa lựa chọn bằng phần mềm
autohydro
- Sử dụng phương pháp biến đổi “affile” thiết kế đường hình với (L
max
=
const) cho các seri tàu có chiều dài L
max
= 16 m,17 m, 18 m, 19 m, 20 m.
- Tính toán tính năng hàng hải các phương án biến đổi “affile” bằng phần
mềm autohydro
- So sánh tính năng tàu sau khi affile với tính năng của bộ số lựa chọn ban
đầu, phân tích và chọn lọc các thông số B
max
, H, L/B, B/H, H/T



,,
phù hợp với
kích thước L
max
của tàu pha xúc

- Trên cơ sở đó, nội dung đề tài gồm 4 chương cụ thể như sau:
Chương 1. Đặt vấn đề
Chương 2. Cơ sở lý thuyết
Chương 3. Kết quả nghiên cứu
Chương 4. Thảo luận kết quả nghiên cứu









6

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Mục đích của chương này là phân tích ảnh hưởng của các đặc điểm hình học
tàu từ đó tìm được nơi cần thay đổi trên đường hình để tác động vào, tức là thay đổi
đường hình rồi kiểm tra tính năng, công việc này rất tốn thời gian nếu tính toán
bằng tay. Ở đây sử dụng phần mềm Autoship và môđun Autohydro trong phần mềm
Autoship để kiểm tra tính năng.
2.1. ĐẶC ĐIỂM HÌNH HỌC TÀU CÁ
Đặc điểm hình học gồm các kích thước chính và các hệ số hình dáng có ảnh
hưởng lớn đến nhiều yếu tố của tàu thiết kế như các tính năng hàng hải, bố trí
chung, giá thành tàu…do đó việc xác định hợp lý các đặc điểm hình học của tàu có
vai trò và ý nghĩa rất quan trọng.
* Các kích thước chính:

Chiều dài tàu L (length)

- Chiều dài lớn nhất L
max
(Length over all) là khoảng cách từ mũi đến đuôi tàu
- Chiều dài hai trụ Lpp (Length between perpendiculars) là khoảng cách giữa
trụ mũi (foreward perpendicular) và trụ lái (after perpendicular) đo theo đường nước
thiết kế
- Chiều dài thiết kế Ltk (Waterplane length) là khoảng cách đo giữa hai giao
điểm của đường nước thiết kế với mép ngoài của sống mũi và sống đuôi tàu.

Chiều rộng tàu B(Bread moulded)
- Chiều rộng lớn nhất Bmax là khoảng cách giữa hai mạn tàu, đo ở khu vực
rộng nhất
- Chiều rộng thiết kế B là khoảng cách giữa hai mạn, đo theo mặt đường nước
thiết kế tại mặt cắt ngang giữa tàu

Chiều chìm hay mớn nước d (draft)
- Chiều chìm là khoảng cách thẳng đứng tính từ đường cơ bản đến đường
nước thiết kế đo tại mặt cắt ngang giữa tàu.

Chiều cao mạn H (Height)
- Chiều cao mạn H là khoảng cách từ đường cơ bản đến mép boong trên cùng
- Chiều cao mạn khô F (Freeboard)
7

Chiều cao mạn khô F là khoảng cách từ đường nước thiết kế đến mép boong
trên cùng
F = H - T
Lmax
Ltk
Lpp

B m a x
B tk
H
T
F
Ð N T K

Hình 2.1: Cách xác định các kích thước hình học
* Các tỷ số kích thước chính
Tỷ số L/B đặc trưng cho tính di động, tỷ lệ L/B lớn dùng cho các tàu chạy nhanh
Tỷ số B/T đặc trưng cho tính ổn định, có ảnh hưởng lớn đến lực cản vỏ tàu
khi chạy trong nước và tính quay trở của tàu
Tỷ số H/T đặc trưng cho tính ổn định ở góc nghiêng lớn và tính chống chìm
của tàu
Các hệ số hình dáng

Hệ số đầy mặt đường nước  (CW – Waterplane Coefficient)

8

Hệ số đầy mặt đường nước là tỷ số giữa diện tích của mặt đường nước đang
xét của tàu S và diện tích hình chữ nhật ngoại tiếp mặt đường nước đó
 =
S
LB


Hệ số diện tích mặt cắt ngang


(CM – Midship Coefficient)

Hệ số đầy mặt cắt ngang là tỷ số giữa diện tích của mặt cắt ngang giữa tàu


và diện tích hình chữ nhật ngoại tiếp mặt cắt ngang đó

=
BT



Hệ số đầy thể tích chiếm nước

(C
B
– Block Coefficient)


Hệ số đầy thể tích chiếm nước

là tỷ số giữa thể tích của phần chìm dưới
nước của tàu V và thể tích hình hộp chữ nhật ngoại tiếp thể tích phần chìm này

=
V
LBT


2.2. ẢNH HƯỞNG CỦA CÁC ĐẶC ĐIỂM HÌNH HỌC ĐẾN TÍNH NĂNG

TÀU PHA XÚC
2.2.1. Đặc điểm khai thác của tàu pha xúc tỉnh Ninh Thuận
Đánh cá bằng pha xúc là một trong những phương thức đánh bắt công nghiệp
đơn giản nhưng hiện đại, tính chủ động cao, thường đánh các loại cá ở tầng giữa và
tầng mặt ( đánh bắt chủ yếu là cá Cơm) theo kiểu dùng vợt để xúc cá, do đó năng
9

suất đánh bắt được quyết định bởi lượng cá tập trung vào trong lưới và mật độ cá
trong nước.

Hình 2.2 : Minh họa cách thức đánh bắt
2.2.2. Ảnh hưởng của các kích thước chính đến tính năng tàu pha xúc
Với hình thức đánh bắt cá như vậy, thì ảnh hưởng của các kích thước chính
đến tính năng tàu như sau:

Chiều rộng B:
- Ảnh hưởng ổn định ngang: hình thức đánh bắt tàu pha xúc hoạt động
chủ yếu bên một mạn tàu nên cần tính ổn định ngang, nếu cùng một chiều dài tàu L
thì tàu có B lớn hơn thì tính ổn định ngang lớn.
- Ảnh hưởng sức cản, tính cơ động: tàu cùng một chiều dài L nếu B lớn
thì sức cản lớn tàu chạy chậm, tính cơ động thấp, vì vậy để tăng tính cơ động và
giảm sức cản thì việc lựa chọn B phải hợp lý.
- Ảnh hưởng ổn định khi tăng chiều rộng tàu
10

Ảnh hưởng của B không chỉ với GM mà còn làm thay đổi độ lớn đường cong ổn
định tĩnh, B lớn luôn tạo cho GZ(

) lớn và theo đó phạm vi tay đòn ổn định dương
cũng lớn. Tại hình sau có thể thấy rõ, với hai tàu có lượng chiếm nước như nhau,

tàu (1) có B lớn hơn, chiều cao GM1 lớn hơn và theo đó đường cong GZ = f(

) cao
hơn đường cong tương ứng cho tàu (2) với B nhỏ hơn.


Hình 2.3 : Ảnh hưởng của chiều rộng đến ổn định
Ở góc nghiêng nhỏ, khi tăng chiều rộng tàu, do các hệ số hình dáng C
B,
C
W
thay đổi nhưng ở bậc thấp hơn so với chiều rộng tàu nên chiều cao tâm ổn định ban
đầu ho cũng tăng theo.
Còn ở góc nghiêng lớn thì việc tăng chiều rộng tàu B sẽ làm tăng cánh tay
đòn hồi phục l(

) và lượng chiếm nước

, do đó sẽ làm giá trị mômen hồi phục
tăng lên đáng kể.
 Chiều cao D:
- Ảnh hưởng thể tích chiếm nước
- Ảnh hưởng chiều cao mạn khô: tàu có chiều cao mạn khô lớn thì đồ thị
ổn định sẽ cao hơn (diện tích giới hạn bởi đồ thị ổn định tĩnh và trục hoành lớn thì
mức độ dự trữ ổn định của tàu khá lớn ) và góc lặn lớn hơn
- Ảnh hưởng ổn định khi tăng chiều cao tàu
Ở góc nghiêng nhỏ, chiều cao tâm ổn định ban đầu ho phụ thuộc vào chiều
chìm thông qua các hệ số hình dáng C
B
, C

W
.
Còn ở góc nghiêng lớn, khi tăng chiều cao tàu, tay đòn hồi phục l(

) tăng
lên do góc nghiêng tương ứng với giá trị cánh tay đòn cực đại l(

)max tăng lên, do
đó làm tăng mômen hồi phục và tăng ổn định (giả thiết cao độ trọng tâm tàu z
G
và
chiều chìm tàu d là không đổi)
11

- Ảnh hưởng của tỷ số L/B đặc trưng cho tính di động, tỷ lệ L/B lớn dùng cho
các tàu chạy nhanh
 Lựa chọn chiều dài L/B cho tàu thiết kế
Theo kết quả thống kê 37 con tàu pha xúc tỉnh Ninh Thuận ta thấy tỷ số L/B
có giá trị nằm trong khoảng: (3,22  4,07)
Tàu pha xúc cần tốc độ nhanh để thuận tiện cho việc đánh bắt cá Cơm, bởi vì
cá cơm di chuyển rất nhanh, tốc độ nhanh thì tỷ số L/B phải lớn, ở đây chiều dài tàu
không đổi thì ta phải giảm B, nhưng giảm đến mức nào là hợp lý và vẫn đảm bảo
được dung tích.
- Ảnh hưởng của tỷ số B/H đặc trưng cho tính ổn định, có ảnh hưởng lớn đến
lực cản vỏ tàu khi chạy trong nước và tính quay trở của tàu
 Lựa chọn tỷ số B/H cho tàu thiết kế
Để tàu thiết kế ra được tối ưu, đáp ứng được yêu cầu đã đặt ra. Theo kết quả
thống kê ta thấy tỷ số B/H có giá trị nằm trong khoảng: (1,74  2,48).
- Ảnh hưởng của tỷ số H/T đặc trưng cho tính ổn định ở góc nghiêng lớn và
tính chống chìm của tàu

 Lựa chọn tỷ số H/T
Tỷ số H/T có ảnh hưởng đến tính ổn định và sức cản của tàu. Khi lựa chọn tỷ
số này cần chú ý đến một số điểm sau:
- Bảo đảm đủ mạn khô thoả mãn yêu cầu qui phạm.
- Đủ lực nổi dự trữ.
- Đủ dung tích của tàu.
- Chú ý đến tính ổn định của tàu.
* Nếu giữ nguyên mớn nước T, tăng chiều cao mạn tàu H thì:
- Tính ổn định của tàu tăng.
- Giảm bớt tình trạng nước phủ boong tàu.
- Chiều cao mạn khô tăng, lực cản do gió tác dụng vào tàu tăng không có lợi
cho tàu về mặt tốc độ và ổn định.
- Trọng tâm của tàu bị nâng cao, ảnh hưởng đến tính ổn định ban đầu của tàu.
- Gây khó khăn trong thao tác khai thác.
* Nếu giữ nguyên mớn nước T, giảm chiều cao mạn H:
- Trọng tâm của tàu tương đối thấp, ổn định ban đầu của tàu được tăng lên.
12

- Lực cản do gió tác dụng vào tàu giảm.
- Thuận tiện trong khai thác đánh bắt.
- Chiều cao mạn khô thấp nên nước phủ boong tàu. Điều này rất nguy hiểm vì
tàu hoạt động xa bờ trong điều kiện sóng gió hết sức phức tạp.
*
Nếu giữ nguyên H, giảm mớn nước T của tàu: sức cản tác dụng vào tàu
giảm, tốc độ của tàu tăng lên. Tuy nhiên tính ổn định cũng như tính lắc của tàu sẽ
giảm mạnh. Điều này rất nguy hiểm không thể chấp nhận được.

* Nếu giữ nguyên H, tăng mớn nước T của tàu: sẽ có lợi về cả hai mặt ổn
định và lắc. Tuy nhiên mớn nước T của tàu bị khống chế bởi điều kiện tự nhiên nơi
mà tàu hoạt động.

Theo kết quả thống kê 37 con tàu pha xúc tỉnh Ninh Thuận tỷ số H/T có giá
trị nằm trong khoảng:
1,02  H/T  1,51
2.3. GIỚI THIỆU SƠ LƯỢC VỀ PHẦN MỀM
2.3.1. Phần mềm Autoship
Autoship là một hệ thống phần mềm dùng để thiết kế và triển khai công nghệ
đóng tàu thủy do công ty Autoship Systems Coporation (ASC) của Mỹ xây dựng và
phát triển từ năm 1980, bắt đầu từ phiên bản 6.0, sau đó là 7.0, 7.1, 8.0, 8.2 cho đến
phiên bản mới nhất hiện nay là 9.2 và hiện đang được sử dụng phổ biến ở rất nhiều
nước trên thế giới trong đó có Việt Nam. Autoship là một chương trình thiết kế tàu
thủy rất mạnh về xử lý đồ họa dưới dạng 2D và 3D, chạy trong môi trường windows
trên các máy tính cá nhân hoặc trên máy tính nối mạng. Autoship là tên gọi chung
của phần mềm nhưng thực tế chỉ là mô đun thiết kế tuyến hình trong hệ thống bao
gồm các mô đun như trình bày hình sau:

13


Hình 2.4 : Hệ thống các môđun phần mềm Autoship
Trong đề tài này, tôi sử dụng 2 mô đun của bộ phần mềm Autoship đó là
môđun Autoship, Autohydro.

TUYẾN HÌNH TÀU MỚI
- Vẽ theo các thông số cho
trước.
- Vẽ theo bảng tọa độ
TUYẾN HÌNH TÀU CÓ SẴN
- Bản vẽ từ các chương trình
CAD
- Từ thiết bị Scanner, bút vẽ.

AUTOSHIP
( thiết kế tuyến hình & KTTT)
AUTOPOWER
(Tính sức cản & thiết bị
đ
ẩy)

AUTOHYDRO
(tính thủy tĩnh & ổn định)
AUTOSTRUCTURE
( Thi
ết kế kết cấu thân t
àu)

AUTOPLATE
(thiết kế kết cấu, tôn bao)
AUTONEST
( Triển khai cắt trên máy CNC
)

CAD SYSTEM
( Tự động cắt tôn và chế tạo kết
c
ấu )

14

2.3.2. Môđun AutoHydro
Autohydro là một môđun của chương trình Autoship và là một trong những
chương trình hoàn chỉnh dành cho nhà thiết kế tàu và kỷ sư hàng hải. Kết quả tính

toán của Autohydro đã được hầu hết các tổ chức Đăng kiểm lớn như: Lloyds (Anh),
DNV (Nauy), ABS (Mỹ), Canadian Coast Gruards (Canada)…chấp nhận.
Chương trình chính của môđun Autohydro có ba phần chính:
 Modelmaker
 Autohydro
 GF Ptint
Trong đồ án, này chúng tôi sử dụng chủ yếu hai phần chính: Modelmaker và
Autohydro
Kết luận
: Chương này sẽ làm cơ sở và nền tảng để chọn lựa con tàu tối ưu
sau khi chúng tôi thay đổi “affile” theo các phương án được trình bày ở
chương 3.

















15

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

* Tóm tắt các hướng đi chính của đề tài như sau:






Hàm mục tiêu

Tàu khảo sát
Lmax = 15.7 m


Tính toán tính
năng tàu lựa chọn

Tiến hành thay đổi

B,

D trong phạm
vi phù hợp với thực tế
Tàu có Lmax = 16 m
Tàu có Lmax = 17 m
Tàu có Lmax = 18 m
Tàu có Lmax = 19 m

Tàu có Lmax = 20 m
Thống kê đưa
ra bộ số tàu có
Lmax = 16 –
20 m.
Kết luận: chọn
thông số hình học
tàu
Affile

Tính toán tính năng
tàu thiết kế
Thõa
mãn
Không thõa mãn
hàm mục tiêu
Thõa mãn

16

3.1. LỰA CHỌN HỢP LÝ CÁC THÔNG SỐ HÌNH HỌC TÀU PHA XÚC
Lựa chọn phương án hợp lý trên cơ sở thõa mãn các hàm mục tiêu sau:



1
Phù hợp thực tế

kết quả thống kê



2
Đảm bảo tính năng tốt
- Tính nổi
- Tính ổn định
Thõa mãn các tiêu chuẩn ổn định IMO
Tiêu chuẩn IMO bao gồm 6 điều kiện chủ yếu sau:
Cánh tay đòn ổn định động tại góc nghiêng 30
0
: l
30
0
≥ 0,055 m
Cánh tay đòn ổn định động tại góc nghiêng 40
0
: l
40
0
≥ 0,09 m
Hiệu hai cánh tay đòn ổn định: l
30
0
- l
40
0
≥ 0,03 m
Cánh tay đòn ổn định tĩnh tại góc nghiêng 30
0
: l
30

0
≥ 0,2 m
Chiều cao tâm ổn định ban đầu: h
0
≥ 0,35 m
Góc lặn đồ thị ≥ 60.0 độ
- Tàu chịu được sóng gió cấp 6 ( phù hợp thực tế )
- Chu kỳ lắc T
0
=
0.8
B
ho
> 4s



3
Dung hòa các tính năng
Phân tích:
Đồ thị ổn định động
: Mức đo chủ yếu của ổn định động chính là công của
mômen hồi phục Ao khi tàu nghiêng từ vị trí cân bằng ban đầu đến góc nghiêng
đã cho nào đó.
Ao =
0
d


M

hp
d

= P
0
d


l

d

(1.1)
Trong thực tế tính toán còn sử dụng phổ biến mức đo khác là mức là mức đo
tương đối tính bằng tỷ số giữa công mômen hồi phục và trọng lượng tàu, còn gọi
là tay đòn ổn định động.
L
đ
=
Ao
P
=
0
d


l

d


=
0
d


(y
c
cos

+ zc sin

- zg sin

)d

(1.2)
Hàm mục
tiêu
(1) Phù hợp
thực tế
(2) Đảm bảo
tốt tính năng
(3) Dung hòa
các tính năng
17

Từ biểu thức này chúng tôi nhận thấy, cánh tay đòn ổn định động phụ thuộc vào
góc nghiêng

. Khi đó, đường cong A



= f(

) biểu diễn mối quan hệ giữa giá
trị công của mômen hồi phục A

(hay giá trị cánh tay đòn ổn định động ) và
góc nghiêng tàu

là đồ thị ổn định động

Hình 3.1 : Mối quan hệ giữa đồ thị ổn định tĩnh và đồ thị ổn định động
Từ các công thức (1.1) (1.2) ta thấy, đồ thị ổn định động A


= f(

) chính là
đường cong tích phân đồ thị ổn định tĩnh M

= f (

), do đó giữa hai đồ thị này
có mối quan hệ như sau:
 Tung độ A

của đồ thị ổn định động tương ứng với góc nghiêng ngang của
tàu


nào đó bằng diện tích phần gạch chéo trên hình vẽ tính theo tỷ lệ xích
của đồ thị.
 Điểm cực đại của đồ thị ổn định tĩnh A tương ứng điểm uốn C của đồ thị ổn
định động
 Góc lặn của đồ thị ổn định tĩnh tương ứng với điểm cực đại D của đồ thị ổn
định động.
 Nhận xét : chúng tôi thấy đồ thị ổn định động và tĩnh có mối quan hệ mật
thiết với nhau, đồ thị ổn định động là đường cong tích phân đồ thị ổn định
tĩnh
Đồ thị ổn định tĩnh : có giá trị chiều cao tâm ổn định ban đầu ho khá lớn nên giá
trị mômen hồi phục tăng nhanh khi tàu nghiêng, nhanh chóng cân bằng và vượt
quá giá trị mômen nghiêng nên rất dễ đưa tàu quay lại vị trí ban đầu khi mômen
nghiêng ngừng tác dụng. Các tàu có đồ thị dạng này được xếp vào loại cứng về
ổn định nhưng chịu lắc kém.


Hình 3.2 : Đồ thị ổn định của tàu có giá trị ho lớn
18


 Mục tiêu hướng tới : là tìm ra đồ thị ổn định có điểm uốn ở gốc và chiều cao
tâm ổn định ban đầu ho nhỏ
Đồ thị dạng này có chiều cao tâm ổn định ban đầu ho nhỏ hơn trường hợp trên
nhưng vẫn đảm bảo giá trị dương và diện tích giới hạn bởi đồ thị tĩnh và trục
hoành lớn, điều này có nghĩa là mức độ dự trữ ổn định của tàu khá lớn và tàu
vẫn có thể giữ được ổn định. Do độ dốc thể hiện bằng ho nhỏ nên đồ thị ổn định
thay đổi chậm, dẫn đến khả năng chống lại ngoại lực nhỏ, tàu quay về lại vị trí
ban đầu chậm nên quá trình lắc diễn ra khá êm và dễ chịu. Tuy nhiên đi đôi với
sự tăng chậm là mômen hồi phục rất nhanh trở về 0 hoặc thậm chí là âm nên góc
lặn của đồ thị thường không lớn.

Hình 3.3 : Đồ thị ổn định của tàu có giá trị ho nhỏ

 Từ phân tích ảnh hưởng của các đặc điểm hình học tàu pha xúc, để tàu thiết kế
đạt được những mục tiêu như trên thì công việc cần phải làm như sau:
 Sử dụng phương pháp biến đổi “affile” thiết kế đường hình với (L
max
= const)
ta tiến hành thay đổi chiều rộng và chiều cao tàu

kiểm tra tính năng , lặp đi
lặp lại đến khi thõa mãn các mục tiêu đặt ra như trên.









19

3.2. LỰA CHỌN CÁC THÔNG SỐ HÌNH HỌC TÀU PHA XÚC THEO SERI.
* Kết quả thu thập số liệu thống kê
Sau đây là bảng số liệu thống kê tàu pha xúc tỉnh Ninh Thuận bao gồm 37
con tàu pha xúc có chiều dài từ 16 m trở lên
Bảng 3.1: Số liệu thống kê tàu pha xúc tỉnh Ninh Thuận
Lmax

Ltk Bmax

Btk D d Δ CB CM v HP
16.2 14.39

4.6 4.5 2.2 2 68 0.642

0.94 8.95 95
17.4 15.44

4.8 4.7 2.5 2 93 0.648

0.95 9.5 315
16.8 15.27

4.8 4.6 2.5 2 88 0.65 0.95 9.05 270
16.5 14.59

4.9 4.7 2.3 2 81 0.632

0.92 11.1 300
17.1 15.11

5.2 4.9 2.7 2 100 0.629

0.91 10.4 300
16.3 14.37

4.6 4.4 2.6 2 77 0.642

0.93 10 270
16.2 13.99

4.6 4.4 2.5 2 76 0.649

0.94 9.8 270
16.4 14.54

4.6 4.5 2.6 2 84 0.648

0.95 11.2 350
16.1 14.38

4.6 4.5 2.6 2 78 0.632

0.94 11.7 350
16.4 14.44

4.86 4.69 2.6 1.9 83 0.61 0.92 11.5 440
17.9 16.14

4.4 5.38 2.7 2.3 73 0.64 0.92 13.5 430
16.8 14.74

4.62 4.47 2.62 1.9 81 0.63 0.95 9.1 270
16.1 14.34

4.6 4.45 2.53 2 68 0.62 0.94 8.25 105
16.2 15.24

4.5 4.47 2.57 1.7 73 0.65 0.95 9.55 236
16 14.74

4.6 4.44 2.53 1.8 76 0.59 0.95 10.3 370
16.2 14.34

4.64 4.48 2.56 1.8 106 0.64 0.93 9.35 247
17.9 15.84

4.94 4.77 2.7 2.1 69 0.65 0.94 11.3 480
17.1 15.14

4.6 4.45 2.65 2 62 0.61 0.95 11.8 430
16.4 14.44

5.1 4.92 2.6 1.9 81 0.62 0.91 10.2 240
16.8 15.14

4.66 4.48 2.64 1.9 129 0.61 0.95 9.95 350
19 17.64

5.54 5.3 3.1 2.2 103 0.61 0.95 9.4 215
18 16.24

5 4.82 2.67 2.1 107 0.61 0.95 10.7 450
18.4 16.24

5.43 5.16 2.7 2 83 0.62 0.94 9 180
17.3 16.13

5.1 5.03 2.1 2 107 0.66 0.918

11 440
16.4 15.34

4.7 4.65 2.04 2 95 0.66 0.918

9.8 240
20

16.27

15.11

5.2 5.1 2.1 1.9 96 0.65 0.917

9.35 247
16 14.27

5 4.85 2.5 1.9 85 0.64 0.915

10.3 370
16.35

14.9 4.8 4.69 2.4 2 91 0.64 0.916

9.1 270
16.3 15.09

4.05 3.97 2.27 2 78 0.65 0.917

10.2 240
16.5 15.38

4.74 4.43 2 1.9 85 0.66 0.918

11.2 350
16.8 15.7 4.85 4.8 1.91 1.9 95 0.66 0.919

9.4 270
17.1 15.84

5 4.91 2.23 2 101 0.65 0.917

11.8 430
17 15.76

4.83 4.74 2.24 2 97 0.65 0.917

10.4 300
17 15.77

4.95 4.86 2.23 2 100 0.65 0.917

9.5 315
16.9 15.74

4.9 4.83 2.11 2 99 0.65 0.918

10.5 350

16.4 15.21

4.8 4.72 2.12 1.9 88 0.65 0.917

11.5 440
17.2 15.96

5 4.91 2.23 2 102 0.65 0.917

11.4 430

Phân tích SPSS (trình bày ở phần phụ lục)
 Kết quả: chúng tôi được các phương trình hồi quy sau
Ltk = 0.938 Lmax – 0.555
B
max
= 0,222.L
max
+ 1.084
B
tk
= 0,759.B
max
+ 1.049
D = 0,107.B
max
+ 1.92
d = 0,108.D+ 1.712
Δ = 5.285.L
max

– 0.745
C
B
= 0.01 (L
tk
/B
tk
)+ 0.607
C
W
= 0.031 (L
tk
/B
tk
)+ 0.828
3.2.1. Phân tích và lựa chọn các thông số hình học tàu Lmax = 16 m
Ltk = 0.938 Lmax – 0.555 = 0.938*16 - 0.555 = 14.45
B
max
= 0,222.L
max
+ 1.084 = 0.222*16 + 1.084 = 4.63
B
tk
= 0,759.B
max
+ 1.049 = 0.759 * 4.6 + 1.049 = 4.5
D = 0,107.B
max
+ 1.92 = 0.107*4.6 + 1.92 = 2.41

d = 0,108.D + 1.712 = 0.108*2.45 + 1.712= 1.9
Δ = 5.285.L
max
– 0.745= 5.285*16 - 0.745 = 83.8

21

* Từ kết quả trên chúng tôi chọn sơ bộ các thông số hình học tàu L
max
=
16 m như sau:
 Chiều dài lớn nhất: L
max
= 16 m
 Chiều dài thiết kế: L
tk
= 14,6 m
 Chiều rộng lớn nhất: B
max
= 4,6 m
 Chiều rộng thiết kế: B
tk
= 4.5 m
 Chiều cao mạn: D = 2,5 m
 Chiều chìm trung bình T
tb
= 1,96 m
 Lượng chiếm nước: Δ = 81 T
 TÀU PHA XÚC TRUYỀN THỐNG CỦA TỈNH NINH THUẬN
( Trình bày chi tiết ở phần Phụ Lục )

Kế thừa tàu khảo sát Nguyễn Văn Thịnh Lớp 48ĐT_1
Tàu cá nghề pha xúc mang số hiệu NT 91202_TS

Hình 3.4 : Tàu pha xúc khảo sát





22


Mô hình vỏ tàu trong autoship

Hình 3.5 : Mô hình vỏ tàu NT 91202_TS

Hình 3.6 : Các thông số về con tàu pha xúc khảo sát.
* Tiến hành phóng tàu theo kích thước đã chọn
Vì kích thước con tàu khảo sát và vẽ hoàn thiện trên Autoship có kích thước
nhỏ hơn tàu thiết kế nên ta tiến hành scale con tàu đấy lên đúng với các kích thước
đã chọn, các bước làm như sau:
- Tạo nhóm (group) bao gồm các mặt mũi tàu, đuôi tàu và vách đuôi tàu
không chọn ky và sỏ mũi tàu, bằng cách chọn Edit – Attributes → chọn mặt mũi
23

tàu, mặt đuôi tàu, mặt vách đuôi tàu → OK. → chọn Arrange – Group → đặt tên
cho Group → OK.

Hình 3.7 : Kết quả sau khi tạo nhóm.
- Kích chuột phải vào biểu tượng Scale ta được bảng hội thoại như sau.

Hình 3.8 : Hộp hội thoại scale.
- Chọn tỷ lệ như trên hình rồi nhấn ok ta sẽ được con tàu có kích thước đúng
theo lựa chọn.
 Tính toán ổn định cho tàu lựa chọn L
max
= 16 m
Các thông số cơ bản của tàu là:
 Chiều dài lớn nhất: L
max
= 16 m
 Chiều dài thiết kế: L
tk
= 14,6 m
 Chiều rộng lớn nhất: B
max
= 4,6 m
 Chiều rộng thiết kế: B
tk
= 4.5 m
 Chiều cao mạn: D = 2,5 m
 Chiều chìm trung bình T
tb
= 1,96 m
 Lượng chiếm nước: Δ = 81 T
24

* Chúng tôi lựa chọn chế độ tải trọng nguy hiểm nhất tính toán là trường hợp tàu
xuất bến với 100% tải trọng. Vì tương ứng với chế độ này, tàu có chiều cao mạn

khô
f = D – d là nhỏ nhất, lượng chiếm nước ∆ lớn nhất và chiều cao trọng tâm Z
g
lớn
nhất. Ta chỉ cần tàu ổn định trong trường hợp tương ứng với chế độ tải trọng nguy
hiểm nhất. Vì nếu tàu đảm bảo ổn định ở chế độ tải trọng này thì hiển nhiên ổn định
của tàu ở tất cả các chế độ còn là thỏa mãn.
* Trường hợp 100% tải trọng:
Righting Arms vs. Heel - IMO
Heel angle (Degrees)
A
r
m
s

i
n

m
0.0s 50.0s 100.0s
0.0
0.5
Righting Arm
R. Area
Equilibrium
GMt

Hình 3. 9 : Đồ thị ổn định tĩnh và động TH1

Righting Arm:
Cánh tay đòn ổn định tĩnh


R.Area: Cánh tay
đòn ổn định động +
Equilibrium:
Trạng thái cân bằng


GMt: Đường biểu
diễn chiều cao tâm ổn định ban
đầu 0

25

Bảng 3.2 : Bảng kiểm tra theo tiêu chuẩn IMO
Tiêu chuẩn
Min/Max Giá trị
tính toán
Sai số Kết quả

(1) Cánh tay đòn ổn định
động tại góc nghiêng 30

0
>0.0550 m-Rad 0.112 0.057 Yes
(2) Cánh tay đòn ổn định
động tại góc nghiêng 40
0

>0.0900 m-Rad 0.202 0.112 Yes
(3) Hiệu hai cánh tay đ
òn
ổn định
>0.0300 m-Rad 0.091 0.061 Yes
(4) Cánh tay đòn ổn định
tĩnh tại góc nghiêng 30
0

>0.20 m 0.627 0.407 Yes
(5) Giá trị lớn nhất của
góc nghiêng
>30.00 deg 50.82 20.82 Yes
(6) Chiều cao tâm ổn
định ban đầu
>0.350 m 0.765 0.415 Yes
(7) Góc lặn đồ thị
>60.00 deg 95.00 35.00 Yes

Chu kỳ lắc T
0
=
0.8
B

ho
=
0.8*4.6
0.765
= 4.2
 Dự đoán tai nạn tàu pha xúc lựa chọn L
max
= 16 m
* Gió cấp 6
Righting Arms vs. Hee l - IMO
Heel angle (Degrees)
A
r
m
s

i
n

m
10.0s 20.0s 30.0s 40.0s 50.0s 60.0s 70.0s 80.0s 90.0s
0.0
0.5
Righting Arm
Heeling Arm
R. Area
Equilibrium
GMt

Hình 3. 10 : Đồ thị ổn định tĩnh và động có ảnh hưởng của gió TH1

Righting Arm:
Cánh tay đòn ổn định tĩnh


R.Area: Cánh tay
đòn ổn định động +
Equilibrium:
Trạng thái cân bằng


GMt: Đường biểu
diễn chiều cao tâm ổn định ban
đầu 0