Viết chương trình vẽ đường hình tàu du lịch vỏ composite hoạt động ở vùng vịnh Nha Trang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG
= = =  = = =







HỒ TRỌNG BÌNH





VIẾT CHƢƠNG TRÌNH VẼ ĐƢỜNG HÌNH TÀU
DU LỊCH VỎ COMPOSITE HOẠT ĐỘNG Ở
VÙNG VỊNH NHA TRANG





ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

CHUYÊN NGÀNH: ĐÓNG TÀU THỦY


GVHD: PGS.TS. TRẦN GIA THÁI





NHA TRANG - 2013




BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG
KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG
= = =  = = =







HỒ TRỌNG BÌNH

VIẾT CHƢƠNG TRÌNH VẼ ĐƢỜNG HÌNH TÀU
DU LỊCH VỎ COMPOSITE HOẠT ĐỘNG Ở
VÙNG VỊNH NHA TRANG





ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

CHUYÊN NGÀNH: ĐÓNG TÀU THỦY


GVHD: PGS.TS. TRẦN GIA THÁI





NHA TRANG - 2013
i



LỜI CẢM ƠN

Sau thời gian hơn bốn năm học tập tại trƣờng Đại học Nha Trang, đến nay tôi
đã hoàn thành chƣơng trình đào tạo đại học và hoàn thành đồ án tốt nghiệp đại học.
Tôi xin chân thành gửi lời cảm ơn đến:

Ban Giám Hiệu Trƣờng Đại học Nha Trang, Ban chủ nhiệm Khoa Kỹ Thuật
Gia Thông, cùng toàn thể các Thầy Cô trong bộ môn Đóng Tàu.
Đặc biệt gửi lời cảm ơn đến thầy PGS.TS Trần Gia Thái, ngƣời đã trực tiếp
hƣớng dẫn, chỉ bảo nhiệt tình trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Nhờ sự hƣớng
dẫn tận tình của thầy, tôi đã tích lũy đƣợc những kiến thức cơ bản đáng quý.
Cuối cùng, tôi cũng xin bày tỏ lòng biết ơn đến những ngƣời thân cùng toàn
thể bạn bè đã giúp đỡ, động viên, luôn tạo điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt thời
gian học tập.
Nha trang, ngày 01 tháng 06 năm 2013
Sinh viên thực hiện

Hồ Trọng Bình


ii



MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
MỤC LỤC ii
PHỤ LỤC iv
DANH MỤC BẢNG v
MỘT SỐ KÝ HIỆU vi
DANH MỤC HÌNH vii
CHƢƠNG 1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1
1.1 TỔNG QUAN: 1
1.2 MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU: 1
1.2.1 Mục tiêu: 1
1.2.2 Phƣơng pháp và nội dung nghiên cứu: 2

1.2.3 Phạm vi nghiên cứu: 2
1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU: 2
CHƢƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4
2.1 ĐẶC ĐIỂM HÌNH HOC CỦA TÀU CAO TỐC: 4
2.1.1. Ảnh hƣởng của các kích thƣớc chính 4
2.1.2. Ảnh hƣởng của các tỷ số kích thƣớc chính 5
2.1.3. Ảnh hƣởng của các hệ số hình dáng 6
2.3 ĐẶC TRƢNG HÌNH DANG TÀU CAO TỐC: 7
2.3.1 Phân loại tàu cao tốc: 7
2.3.2 Dạng Tàu đáy bằng (không có bậc gãy): 9
2.3.3 Dạng tàu deep Vee :11
2.4 Phƣơng pháp vẽ đƣờng hình tàu cao tốc: 13
2.4.1 Thống kê một số tàu cao tốc 13
2.4.2 Một số mẫu tàu du lịch vỏ Composite sử dụng trong chƣơng trình: 15
2.4.3 Phƣơng pháp vẽ đồng dạng theo tuyến hình tàu mẫu : 27
2.5 Ngôn ngữ lập trình AutoLISP: 28
iii



2.5.1 Đặc điểm ngữ lập trình AutoLISP: 28
2.5.2 Cách viết chƣơng trình AutoLISP: 29
2.5.3 Các hàm và lệnh cho AutoCAD: 29
2.5.4 Các hàm AutoLISP: 30
2.5.4.1 Danh sách: 30
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 36
3.1. SƠ ĐỒ THUẬT TOÁN VẼ ĐƢỜNG HÌNH TÀU CAO TỐC 36
3.1.1 Cơ sở thành lập sơ đồ thuật toán: 36
3.1.2 Sơ đồ thuật toán 37
3.2 GIẢI THUẬT CHƢƠNG TRÌNH VẼ ĐƢỜNG HÌNH TÀU CAO TỐC: 37

3.2.1Giải thuật thông số đầu vào: 37
3.2.2 Xây dựng cơ sở dữ liệu, vẽ dƣờng hình 2D, 3D 40
3.2.2.1.Xây dựng cơ sở dữ liệu chƣơng trình: 40
3.2.2.2.Thuật toán vẽ đƣờng hình 2D,3D: 41
3.2.3 Xây dựng hộp thoại chƣơng trình vẽ đƣờng hình: 47
3.3 XÂY DỰNG MENU CHƢƠNG TRÌNH: 56
3.4 KẾT QUẢ CHẠY CHƢƠNG TRÌNH: 57
3.4.1 Vẽ đƣờng hình loại tàu deep Vee (3 cặp đôi thanh dẫn hƣớng): 57
3.4.2 Vẽ đƣờng hình loại tàu hai thân: 63
3.4.3 Vẽ đƣờng hình tàu đáy bằng 66
3.4.4 Vẽ đƣờng hình tàu Deep Vee (1 cặp đôi thanh hƣớng dòng): 69
3.4.5 Vẽ đƣờng hình tàu Deep Vee (1 cặp đôi thanh hƣớng dòng): 72
3.4.6 Vẽ đƣờng hình tàu Deep Vee (5 cặp đôi thanh hƣớng dòng): 75
CHƢƠNG 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 78
4.1. THẢO LUẬN KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 78
4.2. ĐỀ XUẤT Ý KIẾN: 78
TÀI LIỆU THAM KHẢO 80


iv



PHỤ LỤC
Cài đặt chƣơng trình:
Buoc 1: Copy folder support vào C:
C:\Programfile\Autocad2007
Buoc 2: Load file support vào AutoCad:
-Khởi động chƣơng trình AutoCAD
-Gõ lệnh: MENULOAD

-Click Browse. Chọn đƣờng dẫn đến file support trong ổ đĩa C và tìm file
menuchuongtrinh.mnu
- Click Open



v



DANH MỤC BẢNG
Bảng 2.1 : Bảng thống kê một số tàu cao tốc 13
Bảng 2.2 : Phạm vi thay đổi các đặc điểm hình học tàu cao tốc theo bảng
thống kê. 14
Bảng 2.1 Giá trị biến hệ thống LUNITS của AutoCAD 33


vi



MỘT SỐ KÝ HIỆU
V

V
t
: Tốc độ tàu
D

W : Lƣợng chiếm nƣớc

L
tk :
Chiều dài thiết kế của tàu
B
tk
: Chiều dài thiết kế của tàu
H
tk
: Chiều cao mạn tàu thiết kế
T
tk
: Chiều cao mớn nƣớc tàu thiết kế
L

L
m
: Chiều dài tàu mẫu

B

L
m :
Chiều rộng tàu thiết kế

T : Chiều cao mớn nƣớc tàu mẫu

H : Chiều cao mép boong tàu mẫu

k
L

: Hệ số đồng dạng theo chiều dài tàu
k
B
: Hệ số đồng dạng theo chiều rộng tàu
k
T
: Hệ số đồng dạng theo chiều cao mớn nƣớc
Z
Co :
Cao độ tâm nổi ban đầu



C
b
: Hệ số béo thể tích



C
w
: Hệ số diện tích mặt đƣờng nƣớc

: Góc nghiêng hông
D
Fn
: Số Froude

: Mật độ nƣớc biển.
g : Gia tốc trọng trƣờng

vii



DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1 Phân loại các nhóm tàu cao tốc 8
Hình 2.2 Dạng sƣờn tàu đáy phẳng 9
Hình 2.3 Hông tàu 11
Hình 2.4 Hông tàu 11
Hình 2.5. Dạng sƣờn deep Vee 12
Hình 2.6 Thanh hƣớng dòng 12
Hình 2.7 Dạng tàu deep Vee có 3 cặp dôi thanh hƣớng dòng 15
Hình 2.8 Bản vẽ 2D Ca nô du lịch 12 m 16
Hình 2.9 Dạng tàu đáy bằng 17
Hình 2.10 Bản vẽ dƣờng hình 2D mẫu tàu khác 18
Hình 2.11 Tàu hai thân hông tròn 19
Hình 2.12 Bản vẽ 2D tàu 2 thân 20
Hình 2.13 Dạng tàu deep Vee 1 đôi thanh hƣớng dòng 21
Hinh 2.14 Bản vẽ 2D Ca nô du lịch 22
Hình 2.15 Dạng tàu deep Vee có 3 cặp đôi thanh hƣớng dòng 23
Hình 2.16 Bản vẽ 2D ca nô du lịch 24
Hình 2.17 Dạng tàu deep Veep 5 cặp đôi hƣớng dòng 25
Hình 2.18 Bản vẽ 2D Canô du lich 26
Hình 2.19 Giao diện Visual LISP 29
Hình 2.20 Nhập lệnh vào dòng command trong AutoCAD 29
Hình 2.21 Nhập dữ liệu kiểu số nguyên 30
Hình 2.22 Nhập dữ liệu kiểu số thực 31

Hình 2.22 Nhập dữ liệu kiêu chuỗi 31
Hình 2.23 Thông báo hiển thị trên màn hình AutoCAD 32
Hình 3.1 Sơ đồ thuật toán chƣơng trình vẽ dƣờng hình 37
Hình 3.1 Kết quả tự động vẽ ô lƣới cắt dọc 2D 43
Hình 3.2 Kết quả vẽ khung sƣờn 2D 44
viii



Hình 3.5 Giao diện chƣơng trình 48
Hình 3.7 Menu Toolbar 56
Hình 3.8 Yêu cầu xuất bản vẽ 2D 58
Hình 3.9 Yêu cầu xuất tuyến hình ra Notepad 59
Hình 3.10 Trị số tuyến hình trên Notepad 59
Hình 3.11 Nhấn nút OK 60
Hình 3.12 Xuất trị số tuyến hình trên AutoCAD 60
Hình 3.13 Nhập điểm cần chèn bảng trị số tuyến hình 61
Hình 3.15 Kết quả xuất tuyến hình 3D 62
Hình 3.16 Thông báo kích thƣớc nhập vào không thỏa mãn 62
Hình 3.17 Xuât kết quả tuyến hình 2D tàu hai thân 64
Hình 3.18 Xuất kết quả 3D tàu hai thân 65
Hình 3.19 Xuất bản vẽ 2D tàu đáy bằng 67
Hình 3.20 Xuất bản vẽ 3D tàu đáy bằng 68
Hình 3.21 Xuất bản vẽ 2D tàu Deep Vee (1 cặp đôi thanh hƣớng dòng) 70
Hình 3.22 Xuất bản vẽ 3D tàu Deep Vee (1 cặp đôi thanh hƣớng dòng) 71
Hình 3.23 Xuất bản vẽ 2D tàu Deep Vee (3 cặp đôi thanh hƣớng dòng) 73
Hình 3.24 Xuất bản vẽ 3D tàu Deep Vee (3 cặp đôi hƣớng dòng) 74
Hình 3.25 Xuất bản vẽ 2D tàu deep Vee (5 cặp đôi hƣớng dòng) 76
Hình 3.26 Xuất bản vẽ 3D tàu deep Vee (5 cặp đôi thanh hƣớng dòng) 77

1


CHƢƠNG 1
ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1 TỔNG QUAN:
Hiện nay, du lich biển đảo ở Khánh Hòa phát triển khá mạnh vì thế nhu cầu
đóng mới những loại tàu cao tốc cỡ vừa và nhỏ làm bằng vật liệu composite phục
vụ cho công tác du lịch là rất lớn, công tác thiết kế rất đƣợc sự quan tâm của các
nhà máy, xí nghiệp đóng tàu.
Thực tế nhận thấy, thiết kế đƣờng hình tàu đáp ứng yêu cầu về tốc độ, đặc
biệt là tốc độ cao, là bài toán không đơn giản, đòi hỏi ngƣời thiết kế phải có nhiều
kinh nghiệm mất rất nhiều thời gian và công sức.
Vì vậy việc xây dựng và nhanh chóng đƣa vào áp dụng các chƣơng trình
máy tính hỗ trợ nhằm giảm bớt một lƣợng lớn thời gian trong thiết kế tàu là rất cần
thiết. Hơn nữa, việc áp dụng và xây dựng các phần mềm tiện ích là điều không thể
thiếu trong công tác đào tạo và nghiên cứu ứng dụng.
Trƣớc những yếu cầu đó, để tạo điều kiện củng cố kiến thức, tiếp cận với
thực tế, làm quen với việc giải quyết những vấn đề cụ thể, chúng tôi đã đƣợc nhà
trƣờng giao cho thực hiện đề tài với nội dung: “Viết chương trình vẽ đường hình các
mẫu tàu du lịch vỏ Composite hoạt động ở vùng vịnh Nha Trang” .Đề tài sẽ vào đi
nghiên cứu xây dựng phƣơng pháp và thuật toán thiết kế đƣờng hình các loại tàu du
lịch vỏ Composite.Trên cơ sở đó, góp phần tạo cơ sở dữ liệu trong việc lựa chọn các
mẫu tàu đã đƣợc tự động hóa vẽ đƣờng hình phục vụ cho công tác du lịch của tỉnh
Khánh Hòa.
1.2 MỤC TIÊU, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU:
1.2.1 Mục tiêu:
Mục tiêu của đề tài là xây dựng thuật toán và viết chƣơng trình tự động hóa

vẽ đƣờng hình các mẫu tàu du lịch vỏ Composite ở vịnh Nha Trang. Đảm bảo các
yêu cầu sau:
 Vẽ nhanh chóng và chính xác đƣờng hình các mẫu tàu du lich vỏ
composite
2


 Xây dựng bảng tọa độ đƣờng hình của các mẫu tàu thiết kế phục vụ công
tác phóng dạng và đóng mới.
 Đảm bảo thuận tiện và dễ sử dụng.
 Tạo cơ sở dữ liệu các mẫu tuyến hình vỏ composite.
1.2.2 Phƣơng pháp và nội dung nghiên cứu:
Để giải quyết bài toán vẽ đƣờng hình với mục tiêu đặt ra ở trên, chúng tôi lựa
chọn giải pháp lập trình theo phƣơng pháp vẽ đồng dạng affin tuyến hình tàu
mẫu.Với phƣơng pháp nghiên cứu nhƣ thế, đề tài đƣợc giải quyết dựa trên cơ sở lựa
chọn tuyến hình các mẫu tàu đã đƣợc kiểm định trong thực tế.
Nội dung nghiên cứu gồm các chƣơng chính sau:
Chƣơng I : Đặt vấn đề
Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết
Chƣơng 3: Thuât toán và chƣơng trình.
Chƣơng 4: Thảo luận kết quả
1.2.3 Phạm vi nghiên cứu:
Phạm vi nghiên cứu chỉ dừng lại ở việc xây dựng thuật toán và viết chƣơng
trình tự hóa vẽ tuyến hình các mẫu tàu du lịch bao gồm các mẫu tàu cao tốc và tàu
chở khách đang hoạt động ở vùng vịnh Nha Trang.
1.3 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU:
Hiện nay, việc thiết kế tuyến hình tàu cao tốc ở một số đơn vị thiết kế và
đóng mới nhƣ Viện nghiên cứu chế tạo tàu thủy, Công ty TNHH Sông Lô, chủ yếu
là làm thủ công bằng công cụ AutoCAD dựa vào tàu thƣ viện tàu mẫu có sẵn.
Có rất nhiều phần mềm thiết kế tàu đang có mặt ở Việt Nam, hỗ trợ công

việc thiết kế rất mạnh nhƣ phần mềm AutoShip (Mỹ), Maxsurf (Úc).v.v… Đây là
các phần mềm chuyên nghiệp, vẽ đƣợc đƣờng hình và tính toán các tính năng rất
nhanh Tuy nhiên các phần mềm này đòi hỏi ngƣời sử dụng phải đƣợc huấn luyện
qua và có kinh nghiệm trong thiết kế. Để góp phần nhỏ bé trong việc nghiên cứu
ứng dụng tin học trong thiết kế tàu, chúng tôi viết chƣơng trình vẽ đƣờng hình tàu
3


du lịch dựa vào ngôn ngữ lập trình AutoLISP, giao diện chƣơng trình đơn giản, dễ
sử dụng.
Chƣơng trình có tham khảo qua chƣơng trình vẽ đƣờng hình tàu cao tốc
vỏ composite của Nguyễn Lê Minh Thạch lớp 46TT2 và code chƣơng trình vẽ
đƣờng hình tàu các mẫu tàu truyền thống tỉnh Ninh Thuận của Bùi Công Lộc lớp
50TT2 Khoa Kỹ Thuật Giao Thông trƣờng đại học Nha Trang.Tuy nhiên ở phần
mềm này có sự cải tiến và phát triển. Đó là:
 Mô tả chi tiết hơn tuyến hình tàu mẫu, từ đó làm cơ sở vẽ chính xác
tuyến hình tàu thiết kế.
 Cung cấp đầy đủ thông tin tuyến hình tàu ở bản vẽ 2D
 Xuất bản vẽ 3D làm cơ sở dữ liệu để thực hiện tính toán tính năng trong
Autohydro
 Giao diện chƣơng trình thân thiện, dễ sử dụng
 Chƣơng trình vẽ đƣợc nhiều tuyến hình tàu phức tạp thuộc nhiều loại tàu
composite khác nhau




4

CHƢƠNG 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 ĐẶC ĐIỂM HÌNH HOC CỦA TÀU CAO TỐC:
Theo Quy phạm phân cấp và đóng tàu thủy cao tốc TCVN 6451 – 2004 thì
tàu cao tốc đƣợc hiểu là tàu có tốc độ lớn nhất đƣợc tính bằng mét/giây (m/s) hoặc
hải lý /giờ (kn), bằng hoặc lớn hơn trị số tính theo công thức sau đây:
V ≥ 3,70 × D 0,1667 (m/s)
V ≥ 7,1922 × D 0,1667 (kn)
Tốc độ lớn nhất của tàu là tốc độ thiết kế mà tàu khi hạ thủy lần đầu có thể
đạt ở công suất liên tục lớn nhất của máy chính, chạy trên biển lặng, ở trạng thái
ứng với đƣờng nƣớc chở hàng thiết kế cao nhất.
Trong đó: D - thể tích lƣợng chiếm nƣớc tƣơng ứng với đƣờng nƣớc
chở hàng thiết kế (m
3
).
2.1.1. Ảnh hƣởng của các kích thƣớc chính
Chiều dài L của tàu có ảnh quyết định đến mọi công việc bố trí trên tàu và có
ảnh hƣởng đến trọng lƣợng vỏ tàu đƣợc thiết kế. Chiều dài L lớn thì công việc bố trí
tàu, bố trí trang thiết bị trên tàu đƣợc thiết bị trên tàu dễ dàng hơn, tuy nhiên sẽ làm
tăng khối lƣợng vỏ tàu ảnh hƣởng đến tốc độ của tàu. Nếu chiều dài L của tàu nhỏ
thì sẽ làm cho công việc bố trí các phƣơng tiện trên tàu trở nên khó khăn hơn. Vì
vậy cần phải lựa chọn chiều dài L của tàu một cách hợp lý, phải đảm bảo kết hợp
hài hòa giữa yêu cầu về sức chở của tàu và yêu cầu về tốc độ của tàu.
Chiều rộng B của tàu có ảnh hƣởng quyết định đến tính năng của tàu. Chiều
rộng B quá lớn thì làm cho việc cân bằng dễ dàng hơn, ổn định động khá tốt, tuy
nhiên ổn định dọc và tính êm sẽ giảm. Chiều rộng B quá nhỏ sẽ không đảm bảo ổn
định ban đầu nhƣ mong đợi, ổn định động của tàu rất kém. Tàu với B quá hẹp sẽ
làm cho lực nâng tấm đáy khi tàu chạy không đủ độ lớn và hậu quả là tàu không
nâng nổi mình lên mặt nƣớc dù cố chạy nhanh. Trong trƣờng hợp này tàu chỉ dừng

ở mức “tàu Archimedes”. Tàu không nâng nổi mình nên không thể nào chuyển sang
5


trạng thái lƣớt. Tuy nhiên ƣu điểm của dạng này là ổn định dọc khá tốt, tính êm
cũng khá tốt.
Các kích thƣớc chủ yếu của tàu cần phải thỏa mãn giới hạn của các tỷ số giữa
chúng nhằm đảm bảo các tính năng hàng hải. Ngƣời thiết kế thừa nhận chiều dài
thiết kế mà nó đƣợc xác định từ điều kiện bố trí chung là kích thƣớc chính. Tuy
nhiên, đôi khi ngƣời ta cũng thừa nhận cả chiều rộng của tàu mà nó đƣợc xác định
từ điều kiện hệ số tải trọng C
D
là kích thƣớc chủ yếu. Nhờ xác định đƣợc các kích
thƣớc chính là L hoặc B, thông qua tỷ số kích thƣớc chính L/B, B/T và L/H mà ta
có thể tìm đƣợc các kích thƣớc còn lại.
2.1.2. Ảnh hƣởng của các tỷ số kích thƣớc chính
Tỷ số L/B có ảnh hƣởng đáng kể đến chất lƣợng tàu, thực chất lựa chọn tỷ
số L/B là lựa chọn chiều rộng của tàu thiết kế, công thức gần đúng biểu diễn mối
quan hệ của chiều dài L và chiều rộng B của tàu cao tốc theo đề nghị của các tài liệu
về tàu cao tốc là :

 
25,03,21,0/  LBL
(2-2)
Tỷ số B/T theo lý thuyết tàu có ảnh hƣởng lớn đến sức cản dƣ trong giai
đoạn đầu của chuyển động tàu. Đối với tàu cao tốc thì điều này ảnh hƣởng đến thời
gian và độ dài quãng đƣờng để tàu chuyển sang chế độ lƣớt. Tỷ số B/T càng lớn thì
tàu nhanh chóng chuyển sang chế độ lƣớt, mặc dù cấu hình này dẫn đến tình trạng
xấu nếu xét về mặt lắc. Theo đề nghị của các tài liệu về tàu cao tốc tỷ số B/T có liên
hệ với hệ số béo thể tích nhƣ sau:

 
234,06,12/ 

TB
(2-3)
Tỷ số L/H thì có ảnh hƣởng đến độ bền chung của tàu, tàu cao tốc thƣờng có
tỷ số L/H nhỏ, theo số liệu thống kê của một số tài liệu về tàu cao tốc L/H có mối
quan hệ nhƣ sau:

aLHL  3/2/
(2- 4)
Trong đó: a – Đại lƣợng mà sự thay đổi của nó sẽ đặc
trƣng cho giới hạn thực tế của tỷ số L/H khi chiều dài đã biết.

6


Trị số a:
- Canô chạy sông và chạy hồ có công dụng khác nhau với chiều dài 3 - 8 m thì
a = (3-6)
- Canô chạy biển có kết cấu boong hở và không có buồng ở với chiều dài 8 – 12 m thì
a = (2 – 3,5)
- Tàu cao tốc chạy biển chở khách có kết cấu thƣợng tầng với chiều dài từ 11 – 17 m thì
a = (1 0,5)
Tỷ lệ H/T có ảnh hƣởng đến tính ổn định và sức cản của con tàu. Lựa chọn tỷ
lệ H/T phải đảm bảo đủ mạn khô theo yêu cầu của quy phạm, phải đủ lực nổi dự
trữ. Do vậy cần phải lựa chọn tỷ số H/T một cách hợp lý, nếu nhƣ mớn nƣớc không
thay đổi và chiều cao mạn H tăng lên, trƣờng hợp này thì tính ổn định tàu tăng,
giảm bớt tình trạng sóng hắt lên mặt boong, làm tăng chiều cao kiến trúc thƣợng

tầng, lực cản do gió tác dụng vào tàu tăng, không có lợi về mặt tốc độ, nếu mớn
nƣớc T không thay đổi, giảm chiều cao mạn H thì lúc này trọng tâm tàu tƣơng đối
thấp, ổn định ban đầu của tàu đƣợc tăng lên, lực cản do gió tác dụng vào tàu giảm,
tuy nhiên ổn định động của tàu giảm, sóng hắt lên mặt boong. Khi chiều cao H
không đổi, giảm mớn nƣớc T thì sức cản của tàu sẽ giảm, tốc độ tàu tăng lên, tuy
nhiên ổn định cũng nhƣ tính lắc của tàu sẽ giảm nhanh, khi chiều cao mạn H không
đổi và tăng mớn nƣớc T, trƣờng hợp này thì sẽ có lợi về mặt ổn định và tính lắc của
tàu, nhƣng lại không có lợi cho tốc độ tàu do phần chìm tàu tăng làm tăng diện tích
tiếp xúc nƣớc của vỏ tàu nên lực cản tăng nhanh.
2.1.3. Ảnh hƣởng của các hệ số hình dáng
Hệ số diện tích mặt đƣờng nƣớc  có hƣởng nhiều đến một số tính năng của
tàu. Nếu hệ số  lớn, bán kính ổn định ngang ban đầu r
o
sẽ lớn, lúc này tính ổn định
của tàu sẽ tăng lên. Nếu  lớn diện tích mặt đƣờng nƣớc sẽ lớn, lúc này mặt boong
sẽ đƣợc mở rộng thuận tiện cho việc thao tác và đi lại trên tàu. Nếu  quá bé, nguy
hiểm nhất là tính ổn định của tàu giảm, điều này không thể cho phép đối với tàu du
lịch,  nhỏ diện tích mặt boong thu nhỏ đôi chút nhƣng trên cơ sở vẫn ổn định cho tàu.
7


Hệ số thể tích chiếm nƣớc  có ảnh hƣởng lớn đối với các tính năng của tàu,
đặc biệt đối với tàu cao tốc. Nếu hệ số  lớn thì sức cản tác dụng vào tàu sẽ lớn,
công suất có ích của tàu bị giảm nhƣng bù lại sức chở của tàu tƣơng đối lớn. Nếu hệ
số  lớn thì cũng làm giảm bán kính ổn định ngang của tàu, đồng thời làm giảm độ
cao tâm nổi ban đầu Z
Co
. Điều này làm cho chiều cao tâm ổn định ban đầu h
o
giảm

dẫn đến tính ổn định của tàu bị giảm. Ngƣợc lại nếu hệ số  nhỏ, lúc này tính ổn
định của tàu đƣợc tăng lên, đồng thời sức cản giảm nên tốc độ của tàu đƣợc cải
thiện, đáp ứng đƣợc yêu cầu của thiết kế.
Nhƣ vậy, trong quá trình thiết kế tàu thì ta cần phải lựa chọn các kích thƣớc
chính, tỷ số giữa các kích thƣớc chính và các hệ số hình dáng của tàu một cách hợp
lý. Trong phạm vi đề tài thì các kích thƣớc chính và các tỷ số giữa các hệ số hình
dáng của tàu sẽ đƣợc lựa chọn trên cơ sở xử lý số liệu thống kê các tàu mẫu đang
hoạt động có hiệu quả.
2.3 ĐẶC TRƢNG HÌNH DANG TÀU CAO TỐC:
2.3.1 Phân loại tàu cao tốc:
Tùy thuộc hình dáng vỏ tàu có thể phân thành các nhóm sau:
 Tàu hông tròn với đƣờng sƣờn lƣợn đều, hình lồi, hình lõm, hình chữ S,
 Tàu đáy lõm hình vòm, dạng xe trƣợt tuyết trên biển,
 Tàu một thân
 Tàu nhiều thân: catamaran, trimaran.
 Tàu với đáy nhiều bậc (nhiều step)
 Tàu đáy chữ V rõ nét (deep Vee)
 Tàu kết hợp các kiểu hình khác



8



Hình 2.1 Phân loại các nhóm tàu cao tốc


9

2.3.2 Dạng Tàu đáy bằng (không có bậc gãy):
a. Dạng sƣờn:

Hình 2.2 Dạng sƣờn tàu đáy phẳng
Thông thƣờng hai cạnh đáy chữ V thẳng, tuy nhiên trong thực tế nhiều tàu có
chữ V biến dạng. Cạnh chữ V có thể lõm nhƣ hình a hoặc lồi nhƣ hình c,d,e. Góc
giữa chữ V lớn, tƣơng ứng góc nghiêng
0
8


. Góc

nhỏ đặc tính thủy động lực
tăng, vì thế ngƣời ta thƣờng chọn cách thiết kế tàu đáy gần nhƣ phẳng.
.Ƣu điểm của dạng tàu này là lực va đập vào mũi, đáy không quá lớn, lắc dọc
không lớn khi tàu chạy trên sóng , đặc biệt loại tàu này là tạo nhiều thuận lợi cho
công nghệ chế tạo vì tính đơn giản. Nhƣng trái lại mặt ƣớt vỏ rộng, sức cản tàu
không giảm nhiều so với dạng kinh điển.
Dạng sƣờn đáy vùng đuôi: Biểu đồ áp lực theo chiều dài của tấm lƣớt cho
thấy, phần đuôi tàu đóng vai trò thứ yếu trong quá trình tạo nên lực nâng. Việc tạo
nên độ nghiêng không đổi xứng trên suốt phần đuôi tàu, hình chiếu bằng các đƣờng
gãy khúc tóp vào sẽ cải thiện tốt chất lƣợng thủy động và tăng tính năng hàng hải.
Dạng sƣờn vùng mũi: Vùng mũi tàu có ảnh hƣởng rất lớn đến chất lƣợng
thủy động và tính năng hàng hải.Hình dáng sƣờn có độ nghiêng lớn hơn sƣờn ở
vùng giữa tàu vì thế làm tăng tính nổi, ngăn ngừa sự tràn nƣớc lên boong và lực va
10

đập của thân tàu vào sóng càng êm. Tuy nhiên, các sƣờn vùng mũi quá nhọn với độ
nghiêng không đủ ở vùng hông và trong trƣờng hợp đuôi béo sẽ gây nên mức độ
tràn nƣớc lên vùng đuôi, mũi tàu chúi vào sóng, làm xấu đi tính ổn định hƣớng. Đặc
biệt, khi gặp sóng ngƣợc lúc này đuôi tàu sẽ bị nâng lên và bị lệch sang trái hoặc
sang phải.
Dạng sƣờn mạn: Hình dáng sƣờn mạn đóng vai trò khá quan trọng vào việc
đảm bảo chất lƣợng hàng hải cho tàu lƣớt, ở vùng giữa tàu sƣờn mạn sẽ có dạng thẳng.
b.Hông tàu:
Đƣờng hông tàu trên hình chiếu đứng thƣờng đƣợc thể hiện dƣới dạng
đƣờng cong trơn, song ở vùng đuôi (khoảng 1/4L kể từ sống đuôi) đƣờng hông tàu
gần nhƣ song song với sóng đáy. Độ nghiêng của sống đuôi trong trƣờng hợp này sẽ
không khác nhiều so với độ nghiêng ở sƣờn giữa và chính điều này cũng sẽ cho
phép tránh đƣợc xoáy của dòng chảy bao quanh thân tàu.
Vị trí giao nhau của đƣờng hông tàu với đƣờng nƣớc tĩnh thƣờng xấp xỉ
(0,75 – 0,8)L kể từ sống đuôi. Sự chuyển dịch của điểm này tới gần sống mũi sẽ gây
khó khăn cho việc nâng hông và làm tiếp giáp nó với sống mũi ở độ cao trên đƣờng
nƣớc. Điểm tiếp giáp của đƣờng hông ở sống mũi cần nằm càng cao càng tốt xét về
phƣơng diện hàng hải. Đôi khi điểm tiếp giáp này đƣợc đƣa lên tới mép boong.
Trên hình chiếu bằng đƣờng hông có dạng đƣờng bao lồi trơn đều và đƣợc vuốt
nhọn ở phân mũi. Đƣờng này sẽ có một đoạn thân ống không lớn ở vùng giữa tàu và
đƣợc thu hẹp dần tới sống đuôi nhằm đảm bảo sự gián đoạn dòng chảy ngƣợc.
Đƣờng boong trên hình chiếu bằng cần đƣợc lựa chọn sao cho đảm bảo độ nghiêng
cần thiết của các sƣờn mũi nhằm ngăn ngừa hiện tƣợng tóe hoặc tràn nƣớc lên
boong tàu. Độ nâng của đƣờng boong ở phía mũi cần đƣợc chọn một cách hợp lý để
không làm giảm tầm nhìn của tàu khi bị chúi.

11

Hình 2.3 Hông tàu
Hông tàu thƣờng có hai dạng là hông tròn và hông gãy, hông tròn thì tàu
chạy êm hơn hông gãy, hông gãy thƣờng có lực nâng lớn hơn khi tàu ở chế độ lƣớt,
để tăng lực nâng ngƣời ta thƣờng làm thêm các gãy dọc.
c.Mạn khô:

Hình 2.4 Hông tàu
Mạn khô của tàu cao tốc thay đổi khi tàu hoạt động. Khi tàu đạt tốc độ lớn
nhất mạnkhô cao nhất gần giữa tàu và boong bị nghiêng xuống từ mũi đến đuôi
(hình 2.4). Đó là bởi vì trọng lƣợng nặng nhất đƣợc đặt ở phía đuôi nên khi tàu dừng
thì mũi tàu đƣợc nâng lên. Thông thƣờng, mạn khô ở đuôi không nhỏ hơn (61-91 cm).
2.3.3 Dạng tàu deep Vee :
a. Dạng sƣờn
Các tàu thuyền nhỏ trong lĩnh vực du lịch thƣờng đƣợc thiết kế dạng deep
Vee cùng step dọc. Dạng đƣờng hình loại này chỉ khác với tàu đáy bằng ở chỗ góc
12


giữa V nhỏ , tƣớng ứng góc nghiêng hông


lớn từ 20- 30
0
(hình 2.4) nâng cao
đặc tính thủy động và lực nâng khi tàu chạy.Góc nghiêng mạn giành cho đuôi
transom có thể nhận bằng góc nghiêng hông đang dùng cho mặt cắt ngang giữa tàu.

Hình 2.5. Dạng sƣờn deep Vee
Khó khăn trong thiết kế tàu dạng này là chọn hệ số đày thể tích thích hợp với phần
mũi. Hệ số đầy phần mũi nhỏ dễ đƣa mũi tàu “vùi” vào khối nƣớc do sóng đánh.

Ngƣợc lại mũi tàu béo làm tính nổi khá cao khó cho phép mũi tàu vùi vào đầu
sóng.Trên các tàu hiện đại góc nghiêng ki tại sống mũi đạt đến 35-45
0

b.Thanh hƣớng dòng:
Các thanh hƣớng dòng cho phép tạo lực nâng lớn khi tàu chạy và đặc tính
thủy động cao hơn tàu bình thƣờng. Bởi lẻ cƣờng độ dòng chảy cục bộ tại các thanh
hƣớng dòng thay đổi làm phát sinh vùng áp lực bổ sung tại đáy (hình 2.6).


Hình 2.6 Thanh hƣớng dòng
13


Áp lực bổ sung còn tăng thêm nếu tính cả ảnh hƣởng lực li tâm do chuyển
động vòng của nƣớc tại khu vực có bậc nhảy dọc và sau bậc nhảy qua gò cao do
hƣớng dòng tạo ra, dòng nƣớc bỏ qua 1 mảng trống tại đáy và nhƣ vậy tổng diển
tích mặt ƣớt của tàu có hƣớng dòng. Làm giảm sức cản vỏ tàu
Đặc tính thủy động lực học tàu đƣợc nâng cao theo chiều tăng góc nghiêng
hông và vận tốc tàu.Theo số liệu đo đƣợc từ bể thử, vỏ tàu với góc nghiêng hông
0
25


, tại vận tốc tƣơng đối Fn
D
= 3,57 khi đó có hƣớng dòng sẽ làm tăng đặc
trƣng chất lƣợng thêm 17%
2.4 Phƣơng pháp vẽ đƣờng hình tàu cao tốc:
2.4.1 Thống kê một số tàu cao tốc

Dựa vào các thông số của tàu mẫu trong các tài liệu về tàu cao tốc kết hợp
với việc thống kê các mẫu tàu cao tốc đƣợc đóng mới và đang hoạt động, ta có thể
thống kê đƣợc một số tàu cao tốc theo bảng sau:
Bảng 2.1 : Bảng thống kê một số tàu cao tốc
TT
Loại tàu
Lmax
Ltk
B
H
T
(m)
(m)
(m)
(m)
(m)
1
Ca nô NT
4,45
3,87
1,80
0,68
0,32
2
Sƣờn Deep vee
5,04

2,20
0,95

3
Ca nô công vụ
5,20

1,95
0,80

4
Ca nô du lịch
6,00
5,13
2,00
0,80
0,34
5
HM 06
6,05
5,45
2,35
1,00
0,51
6
PTC3
6,20
5,12
2,35
1,00
0,48
7
HQ QNg

6,20
5,12
2,35
1,00
0,48
8
Ca nô du lịch
6,30
5,50
2,08
1,10
0,42
9
Ca nô du lịch
6,60
6,00
2,20
1,10
0,40
10
KN BT
6,70
5,48
2,15
1,20
0,36
11
Ca nô du lịch
6,80
5,40

2,20
1,10
0,50
12
Ca nô du lịch
7,00
5,50
2,20
1,10
0,40
13
HQ BĐ
7,00
5,88
2,20
1,27
0,41
14


14
Ca nô Viking
7,10

2,30
1,30

15
HVS
7,10

6,06
2,35
1,00
0,42
16
Tàu tuần tra biển
8,00

2,80

0,75
17
Tàu tuần tra sông
8,50
8,10
3,05
1,35
0,70
18
Tàu tuần tra biển
9,00




19
AMB JACK
9,14
6,85
2,59

1,59
0,68
20
ĐKCLC
10,55
9,78
2,73
1,03
0,32
21
Tàu tuần tra
10,8
8,25
3,50
2,50
0,90
22
Tàu du lịch cao tốc
12,0
11,0
2,90
1,20
0,65
23
Tàu du lịch cao tốc
14,4

4,70

1,20

24
Tàu du lịch cao tốc
14,5

4,23
2,30
0,7

Từ số liệu thống kê trên ta lập đƣợc mối quan hệ giữa các tỷ số, ta có bảng 2
Bảng 2.2 : Phạm vi thay đổi các đặc điểm hình học tàu cao tốc theo bảng thống kê.
Loại tàu
Tỷ số các kích thƣớc chính
Tỷ số các kích thƣớc chính
(Theo thống kê một số tàu đang hoạt
động)
(Theo công thức thống kê một số
tài liệu tàu cao tốc)
L/B
B/H
H/T
L/B
B/H
H/T
Ca nô
3,00-4,14
1,84- 3,92
1,00-3,29
3,50-4,00
1,90 -,76
2,87- 3,94

du lịch
Tàu tuần
2,58 -3,09
1,40- 2,55
1,38-2,78
2,57-3,63
1,72-3,42
3,30 -4,11
tra







15


2.4.2 Một số mẫu tàu du lịch vỏ Composite sử dụng trong chƣơng trình:
Mẫu1: CANO DU LỊCH 12 m



Hình 2.7 Dạng tàu deep Vee có 3 cặp dôi thanh hƣớng dòng
Thông số chính
- Chiều dài lớn nhất L
max
= 12,00 m
- Chiều rộng lớn nhất B

max
= 3,20 m
- Chiều cao H = 1,04 m
- Góc nghiêng hông
0
23

