HỆ THỐNG hóa các PHƢƠNG PHÁP gần ĐÚNG xác ĐỊNH lực cản tàu TRONG GIAI đoạn THIẾT kế BAN đầu

HỘI NGHỊ KHCN TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC NĂM 2017
Ngày 14 tháng 10 năm 2017 tại Trường ĐH Bách Khoa – ĐHQG TP HCM

HỆ THỐNG HÓA CÁC PHƢƠNG PHÁP GẦN ĐÚNG XÁC ĐỊNH LỰC
CẢN TÀU TRONG GIAI ĐOẠN THIẾT KẾ BAN ĐẦU
Trầ N

cT ,N u

M

C

,N u

T

H

H ,N u

T

T u Qu

Trường Đại học Hàng hải Việt Nam – Hải Phòng
TÓM TẮT:
Bài báo hệ thống hóa các phương pháp gần
đúng xác định lực cản tàu trong giai đoạn thiết kế
ban đầu gồm: Nhóm các phương pháp tính toán
trực tiếp lực cản toàn bộ của tàu hay công suất

kéo của tàu; nhóm phương pháp xác định gần
đúng thành phần lực cản dư; nhóm phương pháp

dựa trên việc tính chuyển lực cản từ tàu mẫu.
Phân tích ưu, nhược điểm và đánh giá mức độ tin
cậy của các nhóm phương pháp trên bằng việc so
sánh kết quả tính toán khi áp dụng các phương
pháp nêu trên so với kết quả thử mô hình tàu
container.

Từ khóa : tàu mẫu, lực cản, thiết kế ban đầu, công suất kéo.
1. GIỚI THIỆU
Quá trình thiết kế tàu bao gồm các giai đoạn:
xây dựng nhiệm vụ kỹ thuật; giới thiệu kỹ thuật;
thiết kế khởi thảo; thiết kế kỹ thuật; xây dựng hồ
sơ thiết kế thi công. Trong giai đoạn thiết kế ban
đầu việc xác định các thông số chủ yếu của tàu
chiếm tỉ trọng không nhiều trong tổng khối lượng
công việc thiết kế tàu, nhưng nó lại có ý nghĩa hết
sức quan trọng bởi tất cả các công việc thiết kế
tiếp theo bao gồm việc chi tiết hóa và hiện thực
hóa từng công việc đều phải sử dụng các kết quả
thu được ở bước thiết kế này.
Để thu được kết quả chính xác nhất trong tính
toán động lực học tàu thủy nói chung và lực cản
tàu nói riêng, người thiết kế cần thực hiện việc
thử mô hình trong bể thử sau đó tính chuyển
sang tàu thực (tàu thiết kế). Tuy nhiên, việc thử
mô hình là tương đối tốn kém và mất nhiều thời
gian cũng như yêu cầu cần phải có tuyến hình

tàu, chính vì vậy việc sử dụng phương pháp này
chỉ được thực hiện sau giai đoạn thiết kế phương
án, nghĩa là sau khi đã lựa chọn ra được phương
án kích thước cũng như tuyến hình tối ưu cho
tàu. Trong giai đoạn thiết kế ban đầu, với các
thông số đầu vào phục vụ cho việc tính toán lực
cản tàu là không nhiều (chưa có tuyến hình tàu
mà mới chỉ có các kích thước chủ yếu của tàu),
do vậy người thiết kế thường sử dụng các
phương pháp gần đúng để xác định sơ bộ lực
cản tàu trong giai đoạn thiết kế này.
Hiện nay có nhiều phương pháp gần đúng
khác nhau trong việc xác định lực cản tàu ở giai

Trang 384

đoạn thiết kế ban đầu. Các phương pháp này đều
có ưu, nhược điểm và độ chính xác khác nhau.
Chính vì vậy, trong bài báo này sẽ trình bày một
cách có hệ thống các phương pháp này cũng như
phân tích những ưu nhược điểm của chúng từ đó
giúp người thiết kế có thể lựa chọn được phương
pháp phù hợp nhất trong giai đoạn thiết kế ban
đầu.
Các ký hiệu trong bài báo được giải thích như
sau: Δ – lượng chiếm nước của tàu;  - thể tích
ngâm nước của tàu; v – vận tốc tàu; L – chiều dài
tàu; B – chiều rộng tàu; T – chiều chìm tàu tại mặt
phẳng sườn giữa; TA – chiều chìm đuôi của tàu; l
– chiều dài tương đối; Fr – số Froude của tàu; SF

– diện tích tiết diện ngang của mũi quả lê tại
đường vuông góc mũi; SM – diện tích ngâm nước
của sườn giữa; CB – hệ số béo thể tích của tàu;
xB – hoành độ tâm nổi đo tại mặt phẳng sườn
giữa; Re – số Reynold; CP – hệ số béo dọc chung
thân tàu; CF – hệ số lực cản ma sát; CR – hệ số
lực cản dư; DP – đường kính chân vịt.
2. HỆ THỐNG HÓA CÁC PHƢƠNG PHÁP
GẦN ĐÚNG TÍNH LỰC CẢN TÀU TRONG GIAI
ĐOẠN THIẾT KẾ BAN ĐẦU
Các phương pháp hiện đại tính toán gần đúng
lực cản tàu trong giai đoạn thiết kế ban đầu có thể
được chia ra thành ba nhóm chính sau:
Nhóm thứ nhất: nhóm phương pháp tính toán
trực tiếp lực cản toàn bộ của tàu hay công suất
kéo của tàu;


HỘI NGHỊ KHCN TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC NĂM 2017
Ngày 14 tháng 10 năm 2017 tại Trường ĐH Bách Khoa – ĐHQG TP HCM

Nhóm thứ hai: nhóm phương pháp xác định
gần đúng thành phần lực cản dư;
Nhóm thứ ba: nhóm phương pháp dựa trên
việc tính chuyển lực cản từ tàu mẫu sang tàu thiết
kế.
2.1. N óm các p ƣơ
p áp tí
toá trực
ti p lực c n toàn bộ và công suất kéo của tàu

Nhóm phương pháp này có ưu điểm là rất đơn
giản trong áp dụng tính toán, để sử dụng nó ta chỉ
cần một lượng thông tin đầu vào tối thiểu, chính
vì vậy mà độ chính xác của nhóm công thức này
không cao. Có thể kể ra đây một vài nhóm
phương pháp như: Phương pháp theo công thức
hệ số Hải Quân; Phương pháp E.E. Papmiel;
Phương pháp E.C.M. Danckwardt; Phương pháp
A. Ayre; Phương pháp A.S. Sabit Phương pháp
H.E. Guldhammer và S.A. Harvald.
P ƣơ
p áp t eo cô
thức hệ số H i
Quân, theo phương pháp này, công suất kéo của
tàu được xác định trực tiếp qua công thức sau:

PE 

m Vn
C

(1)

ở đây: C – là hệ số Hải Quân, phụ thuộc vào
kích thước, chức năng và tốc độ tương đối của
tàu, nó được xác định dựa trên các số liệu thống
kế.
Từ công thức (1) ta thấy, để xác định sơ bộ
công suất kéo ta chỉ cần 3 thông số đầu vào đó là
loại tàu, lượng chiếm nước và tốc độ của tàu thiết

kế. Chính vì vậy độ chính xác của công thức này
là không cao do nó không tính đến ảnh hưởng
của các thông số hình học thân tàu đến lực cản
tàu. Dựa trên các số liệu trong tạp chí Significants
Ship [6] tính thử cho 100 tàu vận tải, nhóm tác giả
nhận thấy sai số của phương pháp này là khá
lớn, có thể lên đến trên 30%.
P ƣơ
p áp E.E. Papmiel [9], đây là
phương pháp cho phép xác định trực tiếp công
suất kéo của tàu do nhà đóng tàu E.E. Papmiel
đề xuất. Cơ sở của phương pháp là dựa trên kết
quả thử mô hình và tàu thực một cách không có
hệ thống và không tính đến ảnh hưởng của mũi
quả lê. Tính phổ dụng và sự giới hạn của phương
pháp này nằm ở chỗ phương pháp này có thể
được sử dụng cho rất nhiều các loại tàu khác
nhau từ tàu kéo cảng đến các tàu dầu cỡ lớn.

Chính vì vậy, kết quả tính toán theo phương pháp
này không đạt được độ chính xác cao. Tuy nhiên,
nếu không có phương pháp gần đúng phù hợp
cho việc tính toán thì ta có thể sử dụng phương
pháp E.E. Papmiel để đánh giá công suất kéo của
tàu.
Để xác công suất kéo của tàu theo phương
pháp E.E. Papmiel, ta cần các thông số đầu vào
gồm: L, B, T, V, CB và  với giới hạn áp dụng như
sau: 1,5 < B/T < 3,5; 0,35 < CB < 0,8; 4,0 < L/B <
10,5. Khi đó công suất kéo PE được xác định theo

công thức có dạng:
PE  f ( L, B, T , CB , , v)

(2)

P ƣơ
p áp A. A re [7], đây là phương
pháp xuất hiện từ năm 1948 trên cơ sở thử mô
hình tàu và tàu thực một cách không có hệ thống.
Ưu điểm của phương pháp này là tính được ngay
công suất kéo ESP của tàu, dải áp dụng khá rộng
với sự thay đổi các thông số như sau: L > 30 m;
0,1 < Fr < 0,3; 0, 53 < CB < 0,85; 2,5% < x B/L <
2,0%. Tuy nhiên phương pháp này có nhược
điểm là độ chính xác không cao, không tính đến
ảnh hưởng của mũi quả lê và nó chỉ áp dụng
được trên tàu chở hàng khô.
P ƣơ
p áp A.S. Sab t [1], đây là phương
pháp được A.S. Sabit phát triển từ năm 1953 –
1957. Phương pháp này được xây dựng dựa trên
việc xử lý các kết quả thử nghiệm mô hình thuộc
Series BSRA và Series “60”, phương pháp này áp
dụng cho tàu có các thông số thay đổi trong dải
sau: 0,60 < CB < 0,80; 5,5 < L/B < 8,5; 2,5 < B/T
< 3,5; -2,5% của tàu thiết kế sẽ được xác định dựa trên hệ số
lực cản dư CR400 của tàu tiêu chuẩn không có mũi
quả lê.
P ƣơ

pháp E.C.M.Danckwardt [7],
phương pháp này được E.C.M. Danckwardt tiến
hành từ năm 1969 đến 1985 dựa trên việc thử mô
hình và tàu thực một cách không có hệ thống trên
các tàu hàng, tàu khách và tàu cá. Ưu điểm của
phương pháp so với phương pháp A.S. Sabit là
nó có tính đến ảnh hưởng của mũi quả lê và dải
áp dụng của phương pháp này cũng khá rộng cụ
thể:
Đối với các tàu vận tải: 0,14 < Fr < 0,32; 0,525
< CB < 0,825; 6,0 < L/B < 8,0; 2,0 < B/T < 3,0;
0,01 < SF/SM < 0,15.

Trang 385


HỘI NGHỊ KHCN TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC NĂM 2017
Ngày 14 tháng 10 năm 2017 tại Trường ĐH Bách Khoa – ĐHQG TP HCM

Đối với tàu cá: 0,10 < Fr < 0,36; 0,55 < CB <
0,70; 4,0 < L/B < 7,0; 2,0 < B/T < 3,0; -5,0% < 0,0%.
Tuy nhiên, do phương pháp này được xây
dựng dựa trên số liệu thử mô hình và tàu thực
một cách không có hệ thống cộng với giới hạn áp
dụng tương đối rộng nên độ chính xác của
phương pháp này không cao.
P ƣơ
p áp H.E. Guldhammer và S.A.
Harvald [2], đây là phương pháp được nhóm tác

giả phát triển từ năm 1965 đến năm 1975 trên cở
sở xử lý các kết quả thử các Series của Taylor,
Lap, Series 60 và BSRA. Dải áp dụng của
phương pháp này khá lớn với: 0,15 < Fr < 0,44;
0, 50 < CB < 0,80; 4,0 < L/()1/3< 0,80 và nó có
tính đến ảnh hưởng của mũi quả lê.
K t luận về
óm p ƣơ
p áp t ứ nhất:
Đây là nhóm phương pháp xác định lực cản toàn
phần hoặc công suất kéo của tàu đơn giản nhất,
nhanh nhất vì ta chỉ cần một lượng thông tin đầu
vào tối thiểu cộng thêm yếu tố dải tham số áp
dụng phương pháp khá lớn. Tuy nhiên, do các
công thức thuộc nhóm này xây dựng dựa trên cơ
sở kết quả thử mô hình và tàu thực một cách
không có hệ thống kết hợp với số lượng thông tin
đầu vào để tính toán ít ỏi và nhìn chung không
tính đến ảnh hưởng của các thông số hình dáng
thân tàu đến lực cản tàu dẫn tới làm cho kết quả
tính thu được theo phương pháp này có sai số
khá lớn, điều này được nhóm tác giả minh chứng
ở phần ví dụ tính.
2.2. N óm các p ƣơ
đ
ực c n dƣ

p áp xác đ nh gầ

Nhóm phương pháp xác định gần đúng lực

cản dư cho phép tiến hành tính toán lực cản và
công suất kéo với độ chính xác cao hơn nhóm
phương pháp thứ nhất, bởi trong trường hợp này,
sai số nếu có xuất hiện thì nó chỉ gắn với việc xác
định lực cản dư hoặc lực cản sóng bởi lực cản
ma sát của tàu được tính toán khá chính xác theo
các công thức (3) hoặc (4):
CF 

CF 

Trang 386

0,075

 log10 Re 2 

(3)

2

0, 066

 log

10

Re  2, 03 

2

(4)

Lực cản dư hoặc lực cản sóng ở phương pháp
này được xác định dựa trên việc phân tích hồi
quy các kết quả thử một cách có hệ thống Series
mô hình tàu cụ thể đối với từng loại tàu. Theo
nhóm phương pháp này thì công thức xác định hệ
số lực cản dư có dạng chung như sau:
CR  CR 0  k1  k2 ...kn ,

(5)

trong đó: CR0 = f(CB, Fr) – là hệ số lực cản dư
của tàu cơ sở; ki – là các hệ số ảnh hưởng, tính
đến sự khác nhau về các thông số hình dáng
(L/B, B/T, v.v.) của tàu thiết kế so với tàu cơ sở.
Như vậy, nhóm phương pháp thứ hai này đã tính
đến ảnh hưởng của tất cả các đặc điểm hình
dáng thân tàu thiết kế đến lực cản tàu chính vì
vậy mà nó có độ chính xác cao hơn nhóm
phương pháp thứ nhất.
Để tính toán lực cản dư và thành phần của nó
– lực cản sóng, trong giai đoạn thiết kế ban đầu,
chúng ta có thể sử dụng các nhóm phương pháp
sau: Nhóm các phương pháp thống kê; Nhóm các
phương pháp ngoại suy; Nhóm phương pháp
được xây dựng trên cơ sở các thử nghiệm mô
hình.
2.2.1. N óm p ƣơ

p áp p
các số ệu t
ệm tro
tí
dƣ v t
p ần của nó

tíc
qu
toán lực c n

Đây là nhóm phương pháp được xây dựng
trên cơ sơ phân tích hồi quy một số lượng lớn các
kết quả thống kê thử nghiệm mô hình và tàu thực
ở các thời điểm khác nhau. Theo đó, ở nhóm
phương pháp này cần ít số lượng các thông số
đầu vào và không cần phải sử dụng bất kỳ tàu
mẫu nào. Các đặc trưng cụ thể về hình dáng thân
tàu có thể được tính đến bằng các hiệu chỉnh
riêng nếu các đặc điểm này được tác giả của
phương pháp xét đến. Có thể kể ra đây một số
phương pháp thống kê điển hình như:
P ƣơ
p áp Lap v Ke er [4], đây là
phương pháp được xây dựng trên cơ sở thử
nghiệm mô hình tàu hàng khô và tàu khách một
cách không có hệ thống. Giới hạn áp dụng của
phương pháp này là 0,55 < CP < 0,85; -4 % < xB/L
< 2%; 0,4 < /(CP.L)1/2 < 1,5 5,0 < L/B < 8,0.
Phương pháp này không tính đến ảnh hưởng của

mũi quả lê.
P ƣơ
p áp Ho trop v Me e [3], đây là
phương pháp được xây dựng trên cơ sở xử lý kết


HỘI NGHỊ KHCN TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC NĂM 2017
Ngày 14 tháng 10 năm 2017 tại Trường ĐH Bách Khoa – ĐHQG TP HCM

quả thử nghiệm 334 mô hình tàu gồm các tàu
dầu, tàu hàng khô, tàu container, tàu kéo, tàu cá,
tàu chiến. Giới hạn áp dụng của phương pháp
này là 0,55 < CP < 0,85; 5,1 < L/B < 9,5; Fr < 0,45.
Phương pháp này hiện tại đang được người thiết
kế phổ biến sử dụng bởi kết quả tính thu được có
độ tin cậy khá cao [9] do nó hầu như có tính đến
hết ảnh hưởng của hình dạng tuyến hình tàu đến
lực cản.
P ƣơ
p áp Ho e bach [1, 7], đây là
phương pháp được xây dựng trên cơ sở xử lý kết
quả thử nghiệm 433 mô hình tàu tại bể thử
Vienna từ năm 1980 đến năm 1995. Giới hạn áp
dụng của phương pháp này là: đối với tàu sử
dụng một chân vịt 4,49 < L/1/3 < 6,0; 0,60 < CB <
0,83; 4,7 < L/B < 7,1; 2,0 < B/T < 4,0; 0,43 <
DP/TA < 0,84; đối với tàu sử dụng hai chân vịt
4,40 < L/1/3 < 7,26; 0,50 < CB < 0,775; 4,0 < L/B
< 7,1; 2,3 < B/T < 6,1; 0,49 < DP/TA < 0,86. Lực
cản dư của tàu thiết kế theo phương pháp này

được xác định trên cơ sở lực cản dư của tàu tiêu
chuẩn nhân với các hệ số hiệu chỉnh kể đến sự
khác nhau về thông số hình học của tàu thiết kế
so với tàu tiêu chuẩn.
2.2.2. Nhóm các p ƣơ

p áp

o i suy

Các phương pháp của nhóm này yêu cầu cần
phải có các kết quả thử mô hình hay tàu thực mà
tuyến hình của chúng sẽ được xem xét áp dụng
vào cho tàu thiết kế. Hệ số lực cản sóng của tàu
thiết kế theo phương pháp này được xác định
nhờ sự hỗ trợ của các hệ số hiệu chỉnh có tính
đến sự thay đổi về hình dáng vỏ bao thân tàu
thiết kế so với tàu mẫu. Có thể kể ra đây một số
phương pháp thuộc nhóm này đang được áp
dụng như: I.V. Girs [8]; V.M. Stumpf [8];
O.V.Dubrovin; Viện nghiên cứu tàu Krylov của
Nga [7]. Trong đó, phương pháp ngoại suy của
nhà đóng tàu I.V. Girs là một trong những
phương pháp ngoại suy có tính bao quát nhất.
Theo đó, phương pháp này có xét đến sự ảnh
hưởng của hệ số béo dọc chung thân tàu CP,
chiều dài tương đối l = L/1/3 và tỷ số giữa chiều
rộng trên chiều chìm tàu B/T đến hệ số lực cản
dư của tàu. Các giá trị cơ sở (tiêu chuẩn) của các
tham số này có các giá trị sau: CP = 0,65; l = 8,0;

B/T = 3,0.

Giả sử đối với tàu mẫu có CP = CP0, l=l0,
(B/T)=(B/T)0, hệ số lực cản dư tại số Froude đang
xét, ứng với tốc độ thiết kế của tàu sẽ là:
CR0  CW0  CVP0

(6)

Khi đó hệ số lực cản dư của tàu thiết kế sẽ là:

CR  CP  l  ( B /T )  CR0

(7)

Các hệ số hiệu chỉnh trong công thức (7) được
xác định giống như tỷ số giữa các hệ số ảnh
hưởng đối với tàu thiết kế và tàu mẫu, tức là:

CP  kCP / kCP 0 ; l  kl / kl0 ;
( B /T )  k( B /T ) / k( B /T )0

(8)

Các đồ thị của phương pháp I.V. Girs được
trình bày tài liệu [8].
2.2.3. Nhóm các p ƣơ
p áp đƣợc xây dựng
trê cơ sở các th nghiệm hệ thống các mô
hình

Phương pháp sử dụng các kết quả thử hệ
thống các mô hình là phương pháp mang lại kết
quả có độ chính xác khá cao trong việc tính toán
sức cản dư của tàu ở giai đoạn thiết kế ban đầu.
Trong phương pháp này thì hình dáng và các
thông số của mô hình tàu sẽ được thay đổi một
cách có hệ thống nên khi tính toán lực cản dư của
tàu thiết kế ta sẽ lựa chọn sự đồng dạng gần nhất
về hình dáng vỏ bao thân tàu giữa tàu thiết kế so
với series mô hình đã được thử nghiệm. Có thể
kể ra đây một số series điển hình phổ biến trên
thế giới như [6] :
- Series của Hiệp hội đóng tàu Nhật bản cho
series các tàu hàng tổng hợp, tàu container và
tàu chở quặng có tốc độ nhanh và trung bình;
- Series của các tàu chở hàng tổng hợp, tàu
dầu, tàu chở quặng có hệ số béo vừa phải;
- Series của Viện đóng tàu Tokyo đối với tàu
dầu, tàu chở quặng có hệ số béo lớn;
- Series “60” cho thí nghiệm kéo chủ yếu theo
thí nghiệm của bể thử D.Taylor (Mỹ) đối với tàu
hàng tổng hợp và tàu chở dầu không có mũi dạng
quả lê;
- Series Euroschin đối với tàu đánh cá bằng
lưới vét ở vùng biển lạnh cỡ lớn;

Theo phương pháp này, hệ số lực cản dư của
tàu thiết kế được xác định như sau:

Trang 387

HỘI NGHỊ KHCN TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC NĂM 2017
Ngày 14 tháng 10 năm 2017 tại Trường ĐH Bách Khoa – ĐHQG TP HCM

- Series tàu vận tải của Hiệp hội Đóng tàu Anh
quốc (BSRA);
- Series SSPA của hiệp hội đóng tàu Hà Lan
dùng cho các tàu vận tải.
Các kết quả thử nghiệm hệ thống các mô hình
tàu trong bể thử, nói chung được thể hiện dưới
dạng các họ đường cong [8]. Như để tính toán
lực cản dư theo Serri “60” ta cần dựa vào 19 đồ
thị, trên mỗi đồ thị gồm 13 đến 15 đường cong.
Chính vì vậy, nếu sử dụng chúng vào trong tự
động hóa thiết kế tàu trong việc giải các bài toán
liên quan đến tối ưu hóa thiết kế sẽ rất không
thuận tiện.
K t luận về
óm p ƣơ
p áp t ứ hai:
Đây là nhóm phương pháp cho phép tiến hành
tính toán lực cản và công suất kéo của tàu với độ
chính xác cao hơn nhóm phương pháp thứ nhất
vì sai số trong tính toán nếu có thì chỉ gắn với
việc xác định lực cản dư hoặc lực cản sóng trong
khi lực cản ma sát của tàu được tính toán khá
chính xác theo công thức do ITTC đề suất. Ngoài
ra phương pháp này đã tính đến ảnh hưởng của
sự sai lệch về hình dáng thân tàu thiết kế so với

tàu mẫu bằng các hệ số hiệu chỉnh.
2.3. N óm p ƣơ

p áp t ứ ba

Cơ sở của nhóm phương pháp thứ ba này là
tính chuyển lực cản từ tàu mẫu sang tàu thiết kế.
Tuy nhiên, ở đây việc tính chuyển chỉ có thể thực
hiện được khi chúng ta có tàu mẫu mà các thông
số của của nó rất gần với tàu thiết kế và khi ta có
các số liệu về tàu mẫu tin cậy. Khi đó, lực cản tàu
có thể được tính chuyển toàn bộ hoặc chỉ một
phần (lực cản dư). Ý tưởng tính chuyển chính là
được vay mượn từ các phương pháp gần đúng
thuộc nhóm phương pháp thứ nhất và thứ hai.
Nhóm phương pháp thứ ba này gồm các phương
pháp:
- Phương pháp I.V.Girs đối với các tàu không
có đoạn thân ống.
- Phương pháp O.V.Dubravin đối với các tàu
kéo, tàu phá băng và các tàu cá.
Về nguyên tắc, để tính toán hệ số lực cản dư
nhờ tàu mẫu, người ta có thể sử dụng bất kỳ tài
liệu nào từ các series qui đổi.
3. VÍ DỤ TÍNH TOÁN
Do lực cản ma sát có thể tính toán khá chính
xác dựa vào công thức (3) hoặc (4) theo đề suất

Trang 388

của ITTC. Chính vì vậy, trong ví dụ này sẽ áp
dụng các phương pháp nêu trên vào trong việc
tính toán lực cản dư cho tàu container KRISO có
các thông số chủ yếu như sau: Chiều dài L =
230m; chiều rộng tàu B = 32,2m; chiều cao mạn
D = 19,0m; chiều chìm thiết kế T = 10,8 m; thể
tích chiếm nước  = 52030 m; hệ số béo thể tích
CB = 0,650; hoành độ tâm nổi xB = - 1,48m, tốc độ
khai thác V = 24 knots [10].
Ở đây, ta sẽ so sánh mức độ chính xác của
các phương pháp nêu trên trên cơ sở số lượng
các thông số đầu vào là như nhau. Các thông số
đầu vào bổ sung khi áp dụng các phương pháp
khác nhau (ví dụ phương pháp Holtrop và
Mennen) sẽ được xác định theo phương pháp
gần đúng theo lý thuyết thiết kế tàu [7]).
Đối với nhóm phương pháp thứ nhất sẽ áp
dụng phương pháp E.E. Papmiel để tính thử (Do
nhóm phương pháp này chỉ cho phép tính được
lực cản toàn phần nên ta có thể tìm được lực cản
dư bằng cách trừ đi lực cản ma sát tính theo công
thức (3) hoặc (4).
Đối với nhóm phương pháp thứ hai sẽ áp
dung phương pháp thống kê của Holtrop &
Mennen và Phương pháp Hollenbach.
Phương pháp ngoại suy (I.V. Girs).
Nhóm phương pháp được xây dựng trên cơ
sở các thử nghiệm hệ thống các mô hình. Ở đây
sẽ sử dụng kết quả thử series mô hình tàu SSPA
để tính vì tàu ví dụ tính nằm trong dải áp dụng

series này.
Các kết quả tính lực cản dư của tàu theo các
phương pháp khác nhau được thể hiện trên
hình 1.
Từ kết quả tính toán thu được trên hình 1, ta
có thể đưa ra các nhận xét như sau:
Các phương pháp gần đúng tính toán lực cản
dư của tàu đều cho ra kết quả lớn hơn so với kết
quả thử mô hình tàu ở tốc độ khai thác Fr = 0,26
(có phương pháp cho kết quả lớn hơn đến hơn
100% tùy thuộc vào số froude của tàu). Điều này
có thể giải thích bằng việc các công thức gần
đúng này được xây dựng trên cơ sở kết quả thử
mô hình tàu của những năm 60, 70 của thế kỷ
trước chính vì vậy nên khi áp dụng vào tính toán
cho các tàu hiện đại ngày nay (tuyến hình đã


HỘI NGHỊ KHCN TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC NĂM 2017
Ngày 14 tháng 10 năm 2017 tại Trường ĐH Bách Khoa – ĐHQG TP HCM

được tối ưu hóa rất nhiều so với trước) xuất hiện
sai số lớn.

quả thử mô hình tại tốc độ khai thác mặc dù việc
tính toán lực cản theo phương pháp này hết sức
phức tạp do sử dụng rất nhiều hệ số.
Phương pháp cho kết quả sai số ít nhất so với
kết quả thử mô hình là phương pháp Hoptrop &
Mennen.

4. KẾT LUẬN
Thông qua việc tổng hợp, phân tích và đánh
giá một cách có hệ thống các nhóm phương pháp
tính gần đúng lực cản của tàu trong giai đoạn
thiết kế ban đầu bài báo đã thu được các kết quả
sau:
Đã hệ thống hóa được các phương pháp gần
đúng trong việc xác định lực cản tàu ở giai đoạn
thiết kế ban đầu;
Đã phân tích được một số ưu nhược điểm của
từng phương pháp;

Hình 1. Kết quả tính lực cản dư của tàu theo các
phương pháp khác nhau
Phương pháp Papmiel cho sai số khoảng
100% trong dải tốc độ tương đổi của tàu từ 0,19
đến 0,26.
Phương pháp Hollenbach là phương pháp cho
kết quả sai lệch cũng tương đối lớn so với kết

Đã áp dụng các phương pháp nêu trên vào
trong tính toán lực cản dư cho tàu container. Trên
cơ sở so sánh các kết quả thu được với kết quả
thử mô hình của tàu, ta thấy rằng phương pháp
Hoptrop & Mennen cho kết quả gần sát với kết
quả thử mô hình nhất (sai số tính lực cản dư vào
khoảng 20%).

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Moland, Anthony F, 2011. Ship resistance and

propulsion: practical estimation of ship
propulsive power.

[7].

[2]. Harvald S.A. Estimation of power of ship. –
“International Shipbuilding Progress”. -1978. –
65p.

[8]. Ногид Л.М. Проектирование морских судов.
Выбор показателей формы и определение
мощности
энергетической
установки
проектируемого судна. – Л.: Судостроение,
1976. – 208 с.

[3]. Holtrop, J. A statistical re-analysis of resistance
and propulsion data. International Shipbuilding
Progress, Vol. 31, 1984, pp. 272–276.
[4]. Keller W.H. Extended diagrams for determining
the resistance of single-screw
ships. “International Shipbuilding Progress”. –
1973. – 133p.
[5]. Significant Ships of 1991-2013. - RINA,
England.
[6]. Справочник по теории корабля. Т. 1/ Под
ред. Я.И. Войткунского. Л.: Судостроение,
1985. – 768с.

Гайкович А.И. Теория проектирования
водоизмещающих кораблей и судов, том 2,
СПб, Изд. НИЦ МОРИНТЕХ, 2014. 819 с.

[9]. Жинкин В.Б. Теория и устройство корабля:
Учебник.
4-е
изд.,
исправленное
и
дополненое. – СПб: Судостроение, 2010. –
408 с.
[10].
Печенюк.
А.В.
Моделирование
буксировочных испытаний перспективного
контейнеровоза
KRISO
при
помощи
комплекса гидродинамического анализа
«Flow
Vision”.
[Электронный
ресурс]
//URL: />lowvision/fv_kriso_dmt.pdf.

Trang 389