Giáo trình kỹ thuật thiết kế tàu

Giáo trình
Kỹ thuật thiết kế tàu


Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

Chương 1:
ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1. TỔNG QUAN
Nhiệm vụ thư thiết kế

Thiết kế sơ bộ

Thiết kế kỹ thuật

Thiết kế thi công

Thiết kế công nghệ đóng

Hình 1.1: Quy trình thiết kế tàu
Như chúng ta đã biết tàu thủy là cơng trình kỹ thuật phức tạp
bao gồm ba hệ thống chính là động cơ, vỏ tàu và chân vịt, trong đó
phần vỏ tàu với kết cấu bên trong có nhiệm vụ quan trọng đảm bảo
độ cứng vững cho con tàu.Thiết kế kết cấu thân tàu là một trong
những bài toán quan trọng trong giai đoạn thiết kế kỹ thuật của quá
trình thiết kế tàu thuỷ. Thiết kế kết cấu nhằm mục đích xác định
kích thước, hình dáng, mối liên kết giữa các kết cấu…để có thể tạo


Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

nên một hệ thống kết cấu đảm bảo đủ bền và ổn định dưới tác động
của các ngoại lực.
Hiện nay, có nhiều phương pháp thiết kế kết cấu tàu khác
nhau như: Thiết kế theo Quy phạm, thiết kế bằng tính tốn lý
thuyết v.v...Nhưng phổ biến nhất là thiết kế kết cấu thân tàu theo
các yêu cầu của Quy phạm. Phương pháp này cho phép người thiết
kế tính chọn tồn bộ kết cấu tàu đang xét mà khơng cần phải thực
hiện mơ hình hoá kết cấu hoặc giải những bài toán cơ học kết cấu
phức tạp. Việc lựa chọn được thuật toán để ứng dụng lập trình
chương trình tính tốn kết cấu tàu nhằm đơn giản q trình tính
tốn, đạt được kích thước kết cấu tối ưu mong muốn và thỏa mãn
các yêu cầu của Quy phạm đang được quan tâm.
Các công thức tính kết cấu trong Quy phạm được xây dựng
dựa trên cở sở lý thuyết về độ bền, tuy nhiên trong q trình xây
dựng cơng thức, Quy phạm cịn đưa vào những hệ số để hiệu chỉnh
công thức về dạng phù hợp với thực tế sử dụng tàu. Cần lưu ý rằng
các yêu cầu của Quy phạm thật nghiêm ngặt song nó cũng tồn tại
hạn chế như chưa phản ánh đầy đủ các điều kiện của môi trường
thiên nhiên và con người hoạt động trong đó nên gây sự tốn kém
về vật liệu, cơng sức thực hiện, khơng đảm bảo tính kinh tế vì bản
thân kết cấu chưa phải ở dạng tối ưu.
Việc nghiên cứu và ứng dụng thuật toán vào lập trình tính kết
cấu để khắc phục hạn chế của cơng tác tính kết cấu theo Quy phạm


Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

nhằm đưa ra đựợc kết cấu thân tàu ở dạng tối ưu, đủ bền đồng thời
thỏa mãn tính kinh tế là mong muốn của những người làm công tác

thiết kế.
Từ những phân tích trên, em được giao thực hiện đề tài:
“Phân tích và lựa chọn thuật toán thiết kế kết cấu tàu vỏ
thép theo yêu cầu của Quy phạm Việt nam”.
Với mục tiêu lựa chọn được thuật toán thiết kế kết cấu tàu vỏ
thép thỏa yêu cầu của Quy phạm Việt Nam và định hướng lập trình
chương trình tính kết cấu như một giải pháp khắc phục hạn chế của
công tác thiết kế hiện nay và nâng cao hiệu quả thiết kế kết cấu
theo Quy phạm.
1.2. TÌM HIỂU KHÁI QUÁT VỀ THUẬT TỐN
1.2.1. Khái niệm thuật tốn
Chúng ta đã làm quen với khái niệm về thuật tốn trong giáo
trình tốn học và các giáo trình khác như thuật tốn giải phương
trình bậc hai, hệ phưong trình. Ví dụ như thuật tốn giải phương
trình bậc nhất: P(x): ax + b = c (a, b, c là các số thực) trong tập hợp
các số thực có thể là một bộ các bước giải như sau:
Bước 1: nếu a = 0
- b = c thì P(x) có nghiệm bất kì
- b # c thì P(x) vơ nghiệm
Bước 2: nếu a # 0 thì P(x) có duy nhất một nghiệm x = (c-


Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

b)/a
Có nhiều quan điểm về thuật tốn, nơm na thuật tốn là một
thủ tục tính tốn được định nghĩa kỹ, sử dụng một giá trị hoặc một
tập hợp giá trị nào đó làm đầu vào và cho ra một giá trị hoặc tập
hợp giá trị nào đó làm kết xuất. Do đó, một thuật tốn là một trình
tự các bước tính tốn biến đổi đầu vào thành kết xuất.

Cũng có thể xem một thuật tốn như một cơng cụ để giải
quyết một bài toán thật cụ thể. Phát biểu của bài toán sẽ chỉ định
tổng quát mối quan hệ nhập/xuất cần thiết. Thuật tốn mơ tả một
thủ tục tính tốn cụ thể để đạt được mối quan hệ nhập/xuất đó.
Khái niệm thuật toán đầu tiên do nhà toán học Ả Rập
Kharezmi nêu ra từ cuối thế kỷ thứ 8 đầu thế kỷ thứ 9 khi đưa ra
các quy tắc đầu tiên về tính số học.
Con người với các hoạt động của mình thường phải sử dụng
những thuật toán để giải quyết các cơng việc cụ thể. Bất kỳ một
hình thức lao động chân tay nào cũng gồm một số thao tác cụ thể
theo một trật tự nhất định, ta gọi lao động chân tay là hoạt động
theo thuật tốn.
Tóm lại có thể nói thuật tốn hay cịn gọi là thuật giải là một
tập hợp hữu hạn các chỉ thị hay các phương cách được định nghĩa
rõ ràng cho việc hoàn tất một sự việc từ một trạng thái ban đầu cho
trước, khi các chỉ thị này được áp dụng triệt để thì sẽ dẫn đến kết
quả sau cùng đã dự đốn. Nói cách khác, thuật toán là một bộ các


Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

quy tắc hay quy trình cụ thể nhằm giải quyết một vấn đề trong một
số bước hữu hạn, nhằm cung cấp một kết quả từ một tập hợp của
các dữ kiện đưa vào.
Lưu ý: Khi một thuật tốn đã hình thành thì ta khơng xét đến
việc chứng minh thuật tốn đó mà chỉ chú trọng đến việc áp dụng
các bước theo sự hướng dẫn sẽ có kết quả đúng. Việc chứng minh
tính đúng và tính đầy đủ của các thuật tốn phải đựơc tiến hành
xong trước khi có thuật tốn. Nói rõ hơn, thuật tốn có thể chỉ là
việc áp dụng các cơng thức hay quy tắc, quy trình đã được cơng

nhận là đúng hay đã được chứng minh về mặt toán học.
1.2.2. Những đặc trưng cơ bản của thuật tốn
- Tính chính xác: Để đảm bảo kết quả tính hay các thao tác mà
máy tính thực hiện được là chính xác.
- Tính tổng qt: Thuật tốn khơng đề cập chỉ một bài toán riêng
lẻ mà bao hàm một lớp bài toán cùng một kiểu, có đầu vào tương
tự nhau.
- Có giới hạn: Thuật toán phải gồm một số hữu hạn các bước tính
tốn, q trình biến đổi từ thơng tin ban đầu đến kết quả cuối cùng
qua một số giới hạn các biến đổi.
- Tính duy nhất: Tồn bộ q trình biến đổi, cũng như trật tự thực
hiện phải được xác định là duy nhất. Như vậy khi dùng thuật toán
cùng một thông tin ban đầu phải cho cùng một kết quả. Thuật toán


Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

ở mỗi giai đoạn phải nêu chính xác các bước tiếp theo, có nghĩa là
thứ tự thực hiện, các thao tác và quyết định phải được quy định rõ
ràng.
- Tính rõ ràng: Thuật toán phải được thể hiện bằng các câu lệnh
minh bạch, các câu lệnh được sắp xếp theo một thứ tự nhất định.


Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

Chương 2:

Phân loại thuật tốn

Theo cấu trúc có thể phân loại thuật tốn như sau:
- Thuật tốn khơng phân nhánh.
- Thuật tốn có phân nhánh.
- Thuật tốn theo chu trình có bước lặp xác định.
- Thuật tốn theo chu trình có bước lặp khơng xác định.
Thuật tốn khơng phân nhánh là thuật toán đơn giản nhất.
Trong thực tế thường gặp thuật toán phân nhánh theo các điều kiện
so sánh đúng hoặc sai. Phổ biến nhất trong các bài toán thực tế là
thuật tốn gồm nhiều chu trình, theo nhiều nhánh, đó là đặc trưng
của thuật toán giải các bài toán khoa học kỹ thuật.
1.3. KHÁI QUÁT VỀ THIẾT KẾ KẾT CẤU TÀU
1.3.1. Các phương pháp thiết kế kết cấu thân tàu
 Thiết kế kết cấu thân tàu theo Quy phạm:
Quy phạm kết cấu thân tàu tập hợp được những kinh nghiệm
trong thiết kế kết cấu, trong chế tạo, sửa chữa và sử dụng. Ngày
nay, kiến thức về cơ học kết cấu ngày càng được mở rộng Quy
phạm kết cấu thân tàu càng được hoàn chỉnh. Thiết kế kết cấu theo
Quy phạm là phương pháp thiết kế tương đối đơn giản và thực
dụng thường đảm bảo được sức bề thân tàu. Phương pháp này
được áp dụng rộng rãi trong thiết kế tàu dân dụng, tuy nhiên đối


Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

với tàu có kích thước và tính năng đặc biệt vẫn phải xét riêng. Điều
kiện cần thiết để có thể áp dụng phương pháp này là kích thước
chính của tàu, tỷ lệ kích thước, các đặc trưng kỹ thuật, loại tàu…
nằm trong phạm vi mà Quy phạm đóng tàu chấp nhận.

Tàu mẫu

Yêu cầu kỹ
thuật của tàu
thiết kế

Độ
bền
thân
tàu

Quy phạm

Mơ hình tính kết cấu

Mặt cắt ngang giữa tàu

Bố chí chung

Bố trí kết cấu

Các kết cấu chính

Kích thước các kết cấu tàu

Hình 1.2: Quy trình thiết kế kết cấu tàu theo Quy phạm.
 Thiết kế kết cấu thân tàu theo tính tốn lý thuyết:
Do hình dáng thân tàu, các loại máy và bố trí trên tàu …không
giống nhau đặc biệt đối với tàu cỡ lớn, các loại tàu đặc biệt, Quy

Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

phạm không thể bao gồm tất cả các đặc trưng đó. Do đó phải vận
dụng kiến thức và cơ học kết cấu, dùng phương pháp tính tốn sức
bền để thiết kế kết cấu thân tàu. Theo đà phát triển của khoa học kỹ
thuật hiện nay, nhất là nhờ có máy tính điện tử cho phép giải
những bài toán lớn, và việc ứng dụng phương pháp tính tốn sức
bền trong thiết kế kết cấu thân tàu đang ngày một hồn thiện. Dựa
vào tính toán độ bền thân tàu chọn kết cấu chịu được độ bền chung
và tải trọng cục bộ. Trước khi thiết kế kết cấu tàu, người thiết kế
phải giải đáp các vấn đề liên quan về sức bền thân tàu:
- Tải trọng bên ngồi cần để tính sức bền chung và tải trọng cục
bộ.
- Ứng suất cho phép của vật liệu tạo nên các chi tiết thân.
- Điều kiện môi trường và làm việc của kết cấu.
Kết quả tính tốn phải nêu rõ được giá trị ứng suất lớn nhất
trong các kết cấu và tỷ lệ giữa chúng với ứng suất cho phép. Trong
tất cả các trường hợp tính tốn nhất thiết tính đến ổn định kết cấu
nhằm đạt yêu cầu không một chi tiết nào mất ổn định khi làm việc.
Ngồi các phép tính thuần túy cơ học trên, độ tin cậy kết cấu là
việc không tránh được khi thiết kế kết cấu tàu. Thông thường, bằng
cách này người thiết kế có thể chọn được kết cấu vừa đủ bền đồng
thời đạt giá trị tối ưu về kinh tế.
Tính tốn thiết kế kết cấu tàu là quá trình cân nhắc, đối chiếu,
so sánh nhằm tìm phương án tốt nhất cho kết cấu, thỏa mãn yêu


Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

cầu bền, ổn định phù hợp với môi trường làm việc và điều kiện làm

việc.
Nhìn chung, đối với tàu dân dụng thơng thường dựa vào Quy
phạm để thiết kế kết cấu thân tàu, khi cần thiết dùng phương pháp
tính tốn sức bền để nghiệm lại, nhằm bổ sung những chỗ chưa
hoàn hảo của Quy phạm. Quy phạm kết cấu thân tàu tập hợp đựợc
những kinh nghiệm trong thiết kế kết cấu, trong chế tạo, trong sửa
chữa và sử dụng. Thiết kế kết cấu thân tàu theo Quy phạm là
phương pháp thiết kế tương đối đơn giản, thực dụng, thường đảm
bảo được sức bền. Phương pháp này cho phép người thiết kế tính
chọn tồn bộ kết cấu tàu đang xét mà khơng cần phải thực hiện mơ
hình hố kết cấu hoặc giải những bài toán cơ học kết cấu phức tạp.
1.3.2. Những yêu cầu chủ yếu đối với thiết kế kết cấu thân tàu
- Tính an tồn: Thiết kế kết cấu phải đảm bảo dưới tác dụng của
ngoại lực, tàu có một sức bền nhất định, tính ổn định và độ cứng
cần thiết. Khơng vì sức bền khơng đủ hoặc kết cấu mất ổn định mà
gây lên sự phá hủy kết cấu hoặc biến dạng vượt quá phạm vi cho
phép.
- Tính năng sử dụng: Việc bố trí và lựa chọn kích thước kết cấu
phải phù hợp với yêu cầu kinh doanh. Ví như đối với khoang chở
hàng đảm bảo kết cấu được bố trí sao cho thuận tiện xếp dỡ hàng,
buồng ở của hành khách và thuyền viên phải có lối đi thuận tiện và


Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

độ cao thích đáng.
- Tính hồn chỉnh: Tàu thủy là một cơng trình kiến trúc nổi trên
mặt nước bố trí phức tạp, trên tàu có nhiều loại máy móc, thiết bị,
dụng cụ sinh hoạt và các hệ thống…Các bộ phận liên kết mật thiết
với bố trí kết cấu và việc lựa chọn kích thước kết cấu.Thiết kế kết

cấu phải phối hợp chặt chẽ với thiết kế tổng thể và thiết kế các hệ
thống tạo nên một cấu trúc hoàn chỉnh, đảm bảo sự hoạt động bình
thường của tất cả các bộ phận trên tàu.
- Tính cơng nghệ: Việc lựa chọn hình thức kết cấu, hình thức liên
kết các bộ phận kết cấu của thân tàu phải đảm bảo thi công dễ
dàng, giảm nhẹ cường độ lao động và nâng cao năng suất lao động.
Mặt khác, khi lựa chọn vật liệu phải chú ý đến vật tư có thể khai
thác trong nước, giảm bớt quy cách vật liệu một cách thích đáng,
tiện cho việc mua, dự trữ vật liệu và quy trình cơng nghệ của nhà
máy. Phải căn cứ vào đặc điểm của nhà máy, tình hình thiết bị của
nhà máy để chọn phương án công nghệ hợp lý, áp dụng những biện
pháp cơng nghệ tiên tiến.
- Tính kinh tế: Trên cơ sở đảm bảo sức bền cần thiết của kết cấu,
cân nhắc kỹ đến độ dư ăn mòn của vật liệu, yêu cầu sử dụng và sửa
chữa bảo dưỡng…Phải cố gắng giảm nhẹ khối lượng kết cấu, tiết
kiệm vật liệu, bố trí và lựa chọn vật liệu thỏa đáng, đảm bảo tính
kinh tế cao nhất trong sử dụng kết cấu.
1.3.3. Thực trạng cơng tác tính tốn thiết kế kết cấu thân tàu ở


Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

Việt Nam
Qua việc tìm hiểu thực tế, chúng tơi nhận thấy vấn đề thiết kết
cấu thân tàu ở nước ta hiện nay thường được thực hiện như sau:
Từ những thơng số hình học của tàu cụ thể như: Chiều dài,
chiều rộng, chiều cao, mớn nước v.v… người thiết kế tiến hành
tính tốn kích thước các kết cấu thân tàu theo những yêu cầu của
Quy phạm Việt Nam, Quy phạm LR, Quy phạm DNV … để xác
định giá trị tối thiểu cần phải đạt được trong mọi trường hợp.

Từ kết quả kích thước tối thiểu vừa xác định, người thiết kế
sẽ tiến hành chọn kích thước thực tế cho kết cấu đang tính, thường
là có giá trị lớn hơn so với kết quả tính theo Quy phạm tuỳ theo ý
kiến chủ quan của người thiết kế hoặc theo kết cấu tiêu chuẩn
nhằm tạo lượng dự trữ bền mà chưa có cơ sở nào rõ ràng, có nghĩa
là lượng dư ấy bao nhiêu là đủ thì vẫn chưa xác định được.
Việc tính tốn trên nhằm để kiểm tra lại kích thước, quy cách
bố trí kết cấu thỏa mãn theo yêu cầu của các Quy phạm cịn tồn
bộ hồ sơ kỹ thuật của phần lớn những con tàu đóng ở nước ta được
mua của nước ngoài.
Vấn đề đặt ra ở đây là việc lựa chọn kích thước như vậy liệu
có dư bền q khơng? kết cấu có q nặng nề và có kinh tế khơng?
Từ đó nảy sinh vấn đề cần thiết phải phân tích, đánh giá, tìm
ra các thuật tốn tính tốn thiết kế kết cấu tàu thỏa mãn các yêu
cầu của Quy phạm nhằm đảm bảo cho việc thiết kế kết cấu thân tàu


Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

chính xác hơn, đảm bảo kết cấu được tính chọn đủ bền và độ ổn
định và thoả mãn tiêu chuẩn kinh tế - kỹ thuật.


Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

Chương 3:

MỤC TIÊU, PHƯƠNG PHÁP

VÀ GIỚI HẠN NỘI DUNG NGHIÊN

CỨU
1.4.1. Mục tiêu
Như đã trình bày, mục tiêu của đề tài nhằm phân tích và lựa
chọn được thuật tốn thiết kế kết cấu tàu vỏ thép, cũng như tìm
hiểu cách thức xây dựng của Quy phạm Việt Nam. Trên cơ sở đó,
có thể đánh giá hoặc hiệu chỉnh được các yêu cầu của Quy phạm
nước ta hiện nay. Xa hơn, có thể áp dụng thuật tốn để lập trình
chương trình tính tốn thiết kế kết cấu tàu theo Quy phạm trên máy
tính.
1.4.2. Phương pháp nghiên cứu
Để thực hiện nội dung đề tài, tôi sẽ tiến hành phân tích cơ sở
lý thuyết của các thuật toán và nghiên cứu thực tế khi xây dựng các
cơng thức tính kết cấu tàu vỏ thép, u cầu của Quy phạm Việt
Nam và từ đó chọn lựa được thuật tốn tính kết cấu thỏa mãn u
cầu Quy phạm.
1.4.3. Giới hạn nội dung
Nội dung Quy phạm rất rộng, tính toán rất nhiều kết cấu tàu


Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

khác nhau. Vì vậy trong đề tài này, chúng ta chỉ áp dụng lựa chọn
thuật toán thiết kế một số kết cấu cơ bản: Khoảng cách sườn, sườn
thường, sống chính, đà ngang đáy đặc, tôn vỏ, xà ngang boong,
vách hầm hàng…
Quy phạm đựợc áp dụng trong đề tài là “Quy phạm phân cấp
và đóng tàu biển vỏ thép Việt Nam 2003 – TCVN 6259”
Tìm hiểu cách thức thiết kế kết cấu thân tàu thông dụng theo
Quy phạm Việt Nam là một vấn đề rất hay, giúp sinh viên tiếp cận
với tài liệu kỹ thuật phổ biến và rất quan trọng trong ngành đóng

tàu, đó là các Quy phạm.
Với đề tài: “Phân tích và lựa chọn thuật toán thiết kế kết cấu
tàu vỏ thép theo yêu cầu của Quy phạm Việt Nam”.
Đề tài được thực hiện theo những nội dung sau:
1. Đặt vấn đề
2. Cơ sở lý thuyết
3. Phân tích và lựa chọn thuật toán thiết kế kết cấu tàu
vỏ thép theo yêu cầu của Quy phạm Việt Nam.
4. Thảo luận kết quả và đề xuất ý kiến.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA CÁC THUẬT TOÁN


Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

Theo khái niệm thì thuật tốn là một bộ các quy tắc hay quy
trình cụ thể nhằm giải quyết một vấn đề trong một số bước hữu
hạn, nhằm cung cấp một kết quả từ một tập hợp của các dữ kiện
đưa vào.
Thuật toán (Algorithms) cùng với Cấu trúc Dữ liệu (Data
Structure) được xem là những tri thức quan trọng hàng đầu và
không thể thiếu để hình thành của bất kỳ một chương trình máy
tính: Programs = Algorithms + Data Structure.
Khi một thuật tốn đã hình thành thì ta khơng xét đến việc
chứng minh thuật tốn đó mà chỉ chú trọng đến việc áp dụng các
bước theo sự hướng dẫn sẽ có kết quả đúng. Việc chứng minh tính
đúng và tính đầy đủ của các thuật toán phải đựơc tiến hành xong
trước khi có thuật tốn. Nói rõ hơn, thuật tốn có thể chỉ là việc áp
dụng các công thức hay quy tắc, quy trình đã được cơng nhận là

đúng hay đã được chứng minh về mặt toán học.
Phổ biến nhất trong các bài tốn thực tế là thuật tốn gồm
nhiều chu trình, theo nhiều nhánh, đó là đặc trưng của thuật tốn
giải các bài tốn khoa học kỹ thuật. Có rất nhiều thuật toán để giải
quyết một bài toán cụ thể, một thuật tốn tốt thì nó thực hiện cơng
việc với một thời gian, công sức tối thiểu và cho ra kết quả chính
xác. Ngược lại, dùng một thuật tốn sai thì phải tốn nhiều cơng sức
và thời gian tuy nó cũng cho ra được một kết quả nhưng khơng
đựơc chính xác. Do vậy, ta phải thực hiện q trình phân tích thuật


Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

toán, nhờ phân tích một vài thuật tốn ứng tuyển của một bài tốn,
ta có thể dễ dàng nhận ra thuật tốn nào là hiệu quả nhất. Kiểu
phân tích như vậy có thể nêu rõ nhiều ứng viên tồn tại song một
vài thuật toán kém hơn thường bị loại trong khi tiến hành. Khi tiến
hành phân tích thuật tốn nghĩa là chúng ta tìm ra một đánh giá về
thời gian và khơng gian cần thiết để thực hiện thuật tốn. Khơng
gian ở đây được hiểu là các yêu cầu về bộ nhớ, thiết bị lưu trữ, ...
của máy tính để thuật tốn có thể làm việc. Việc xem xét về khơng
gian của thuật toán phụ thuộc phần lớn vào cách tổ chức dữ liệu
của thuật tốn.
Phân tích thuật tốn là một cơng việc rất khó khăn, địi hỏi
phải có những hiểu biết sâu sắc về thuật toán và nhiều kiến thức
toán học khác. Ðây là công việc mà không phải bất cứ người nào
cũng làm được. Q trình phân tích thuật tốn ln là một thách
thức thậm trí với một thuật tốn đơn giản. Các cơng cụ tốn học
cần thiết có thể gồm cả toán học tổ hợp trừu tượng lý thuyết xác
suất căn bản, kỹ năng về đại số và khả năng định danh các số hạng

quan trọng nhất trong một cơng thức. Do cách ứng xử của một
thuật tốn có thể khác nhau đối với từng đầu vào khả dĩ, nên ta cần
có một biện pháp tóm lược cách ứng xử thành các cơng thức đơn
giản và dễ hiểu. Ngồi ra, ta cũng cần quan tâm tới thời gian thực
hiện của thuật toán, thời gian thực hiện của một thuật tốn trên một
đầu vào cụ thể chính là số lượng các phép toán nguyên tố hoặc các


Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

bước được thi hành.
Trình tự thuật tốn để giải một bài tốn có thể thực hiện theo
các bước sau:
- Đặt bài tốn và xây dựng mơ hình tốn của bài tốn thực tế: Giai
đoạn này bao gồm việc biểu diễn bài toán thực tế bằng các biểu
thức toán học, xác định các ràng buộc, các điều kiện ban đầu, giới
hạn của nghiệm.
- Chọn phương pháp số thích hợp: Để giải các mơ hình tốn xây
dựng ở bước trên cần chọn một trong các phương pháp số theo tiêu
chuẩn sau đây: Độ chính xác cao, tốc độ tính nhanh, q trình tính
đơn giản …
- Diễn tả thuật toán bằng lưu đồ: Lưu đồ thể hiện rõ ràng các bước
tính quan trọng và điều kiện để thu được kết quả cuối cùng. Để mô
tả q trình tính tốn một cách hệ thống và rõ ràng người ta thường
thể hiện thuật toán bằng lưu đồ, đó là sự biểu diễn bằng đồ thị tồn
bộ tồn bộ q trình tính tốn. Việc vẽ lưu đồ khơng những giúp
cho quá trình thảo chương trình dễ dàng mà cịn giúp ta phát hiện
sai sót trong chương trình. Những bài tốn phức tạp nhất thiết phải
lập lưu đồ tính tốn, xây dựng lưu đồ chính xác đảm bảo 90 % kết
quả tính tốn.

- Viết chương trình: Là hệ thống các câu lệnh có cấu trúc theo lưu
đồ.
- Giải chương trình và phân tích kết quả.


Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

2.2. ĐẶC ĐIỂM KẾT CẤU THÂN TÀU
2.2.1. Đặc điểm chung
Kết cấu thân tàu có dạng vỏ mỏng gồm phần tơn bao bên
ngồi và phần gia cường bên trong tạo thành khung xương đảm
bảo độ bền, giữ tàu nổi và vận động trên nước.
- Tôn bao: Gồm các tấm vỏ mỏng bằng vật liệu kim loại hay phi
kim.
- Kết cấu gia cường: Hệ thống các dầm trực giao bố trí vng góc
với nhau và được liên kết bằng các mã.

Hình 2.1: Các bộ phận kết cấu thân tàu
1. Mũi tàu

7. Mạn giả

2. Boong mũi

8. Lan can

13. Thành hầm

bên
14.

Sống


Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

mũi
3. Lầu giữa
4. Buồng lái
5. Lầu lái
hàn dọc
6. Vịm lái
ngang

9. Tơn mạn
10. Đáy tàu
11. Miệng hầm

15. Sống lái
16. Boong
17. Đường

12. Thành hầm sau

18. Đường hàn

2.2.2. Đặc điểm, vai trò của các bộ phận kết cấu trong đảm bảo
độ bền thân tàu
- Các kết cấu thân tàu được lựa chọn và bố trí trên cơ sở đảm bảo
độ bền thân tàu khi uốn chung và độ bền cục bộ dưới tác dụng của

tải trọng riêng.
- Theo quan điểm này, thân tàu xem như dầm tổng hợp thành
mỏng, chịu tác dụng hai lực ngược chiều là trọng lượng thân tàu và
lực đẩy của nước, kết quả thân tàu bị cong lên hoặc võng xuống,
xuất hiện ứng suất, biến dạng làm phá hủy kết cấu tàu.
- Để đảm bảo độ bền chung và độ bền cục bộ nói trên, kết cấu thân
tàu được chia thành hai hệ thống chính.
2.2.2.1. Hệ thống các kết cấu dọc
Hệ thống các kết cấu dọc để đảm bảo độ bền chung gồm các
kết cấu chạy dọc tàu từ mũi đến đi như sống chính, đà dọc đáy,
xà dọc mạn, xà dọc boong…
Về mặt độ bền, các kết cấu dọc có vai trị:
- Sống chính, xà dọc đáy, xà dọc boong chịu ứng suất kéo hoặc


Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

ứng suất nén lúc tàu bị uốn chung và bị uốn cục bộ của khung giàn
đáy, khung giàn boong.
- Tôn mạn và vách dọc đóng vai trị thành đứng dầm chịu lực, chịu
tồn bộ lực cắt khi tàu uốn. Tơn mạn cịn chịu tác dụng cục bộ của
áp lực hàng hóa từ bên trong và áp lực nước ngoài mạn tàu.
- Tấm đáy và tấm boong chịu ứng suất kéo, nén lớn nhất lúc tàu bị
uốn chung do nằm cách xa trục trung hòa nhất, chịu tải trọng cục
bộ do áp lực nước hoặc hàng hóa tác dụng vng góc tấm.
- Sống dọc mạn chủ yếu chỉ chịu tác dụng của uốn cục bộ.


Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

Chương 4:

Hệ thống các kết cấu

ngang
Hệ thống các kết cấu ngang nhằm đảm bảo độ bền ngang cho
kết cấu thân tàu, bao gồm:
- Sườn ngang: Các khung dầm đặt trong mặt phẳng ngang và bố trí
dọc theo mạn tàu.
- Sườn khỏe: Các dầm tăng cường đặt trong buồng máy hoặc
khoang hàng.
- Đà ngang đáy: Các dầm đặt ngang đáy làm đế tựa cho tôn đáy và
sống dọc đáy.
- Xà ngang boong: Các dầm ngang đặt dưới mặt boong để đỡ tôn
boong.
- Xà ngang cụt: Các xà ngang đặt ở vùng lỗ khoét trên boong, chạy
từ mạn tới lỗ khoét.
- Xà ngang khỏe: Xà ngang boong kích thước lớn cùng sườn khỏe
để tạo thành khung sườn khỏe.
2.2.3. Các hệ thống kết cấu thân tàu
2.2.3.1. Đặc điểm kết cấu khung dàn
Có thể hình dung kết cấu thân tàu được hình thành từ các
khung giàn liên kết nhau: Khung giàn đáy, khung giàn mạn và


Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

khung giàn boong.

Hình 2.2: Bố trí các hệ khung dàn trong thân tàu

1. Khung dàn đáy

2. Khung dàn mạn

3.

Khung dàn boong
- Kết cấu thân tàu gồm nhiều khung giàn liên kết với nhau
- Kết cấu khung giàn gồm các dầm dọc và dầm ngang liên kết chặt
với nhau và có tấm lợp bên trên, xung quanh có phần đế và mỗi
khung giàn là đế tựa cho khung giàn khác.
2.2.3.2. Phân loại hệ thống kết cấu thân tàu
- Hệ thống kết cấu ngang: Các kết cấu bố trí theo chiều dài tàu dày
hơn theo chiều ngang, chịu sức bền ngang tốt, dùng trên tàu cỡ vừa
và nhỏ, bộ phận mũi, lái …


Simpo PDF Merge and Split Unregistered Version -

- Hệ thống kết cấu dọc: Các kết cấu bố trí theo chiều dài tàu thưa
hơn theo chiều ngang, chịu sức bền dọc tốt, dùng trên tàu cỡ lớn,
tàu có tỷ số L/B lớn.
- Hệ thống kết cấu hỗn hợp: Kết hợp cả hai hệ thống kết cấu ngang
và dọc, tận dụng ưu điểm của hai hệ thống kết cấu, dùng cho tàu
dầu, tàu chở hàng cỡ trung và lớn.
- Hệ thống kết cấu liên hợp: Khoảng cách kết cấu bố trí theo chiều
dài và chiều ngang bằng nhau, giải quyết vấn đề gia cường cục bộ
vùng chịu tải cục bộ, tải trọng va đập.
2.2.4. Nguyên tắc lựa chọn hệ thống kết cấu
- Lựa chọn hệ thống kết cấu tàu phù hợp rất quan trọng vì hình

thức kết cấu thân tàu ảnh hưởng lớn đến hiệu quả kinh tế kỹ thuật
của con tàu sau này.
-Trước khi thiết kế, cần phân tích lựa chọn hệ thống kết cấu phù
hợp trên cơ sở đảm bảo yêu cầu về an toàn, thuận lợi trong sử
dụng, thi công và trọng lượng nhỏ nhất.
- Các hệ thống kết cấu có những ưu, nhược điểm riêng cụ thể như
sau :
2.2.4.1. Độ bền kết cấu thân tàu
- Trong hệ thống dọc, số lượng các kết cấu dọc liên tục nhiều nên
làm tăng giá trị mơmen qn tính và mơmen chống uốn tại mặt cắt