Một số vấn đề lý thuyết tàu thủy nâng cao nguyễn quang minh

THƯ VIỆN
DẠI IIỌC NHA TRANG

M

623.8
Ng1527 M

PGS.TS. NGUYỄN QUANG MINH

MỘT số VẤN ĐỀ LÝ THUYẾT
' TÀU THỦY NÂNG CAO
“ADVANCED PROBLEMS IN SHIP THEORY ”

١

‫؛‬.٠.


PGS. TS. NGUYỄN QUANG «VHNH

số

MỘT
VẤN ĐỀ LÝ THUYẾT
TÀU THỦY NÂNG CAO
"ADVANCED PROBLEMS IN SHIP THEORY

ị' ‫؛ ؛‬١^ưfj٧ ‫;؛‬/Ạl fị

Ĩ

h íĨ

v Ĩẹ

^

NHÀ XUẤT BẢN NƠNG NGHIỆP
TP. HỒ CHÍ MINH - 2006


М У С LỤ C

Trang
LỜI Ν ό ΐ ĐẢU .........................................................................................................7
Tóm tắt các nội dung chinh...................................................................................11
Chương 1: Một số vấn đề về hình học tàu th ủ y ............................................13
1.1. Hinh học tàu thUy như một vếu tố chủ quan trong các tương tác tàu
- mơl trường...............................................

13

Ι.2. DHLT tàu thUy nhìn từ các nhu cầu thiết kế.....................................15
Ι.3. DHLT tàu thUy nhìn từ nhu cầu tinh toán lý thuyết tà u ................. 25
Ι.4. DHLT tàu thUy nhìn từ u cầu cơng nghệ chế tạo, sửa chữa tàu thUy....... 28
Chương 2: Một số k ê t quả mới hàm hóa dường hình tà u thUy .................. 29
11.1. yhửng ٠١Gu cầu hàm hOa ĐIILT tàuthUy........................................................29
11.2. Điơm lại những kết q và hiện trạng bài tốn hàm hóa
tlHLT tàu thUy.................................................................................................31
11.3. MO hình tốn mới hàm hóa ĐIILT tàuthUy...................................................49

11.4. Những ưu việt cơ bản của mơ hình tốn xấp xỉ dườnghình tàu thUy
trên cơ sở các da thức lũy thừa bậc 2m và 3m...............................................57
ΙΙ.5. Một số vấn đề hàm hóa bề mặt ly thuyết tàu như một hệ thống
hoàn chinh.......................................................................................................66
ΙΙ.5.1. Các tham số diều khiển và tinh xác định của các tham số dó......... 67
11.5.2. Phương trinh phốn bố chiều cao tinh toán h(x).................................67
11.5.3. Phương trinh phân bố nưa rộng tinh toán Y،(x).................................71
11.5.4. Phương trinh phân bố hệ số diện tích β(χ).........................................73
11.5.5. Phương trinh phhn bố độ cao trọng tâm tương dối của các
mặt cắt ngang v(x)..............................................................................75
Chương 3: Một số vấn dề phương pháp tinh toán
các yếu tố dương hình ly thuyết tà u thU y.................................. 79
ΙΙΙ.1. Hiện trạng tinh toán các yếu tố DHLT tàu thUy......................................... 79
ΙΙΙ.2. Tinh toán các yếu tố tinh nổi của tàu thiết kế theo giảithuật mới........... 85
111.2.1. Tinh toán các yếu tố của cắc mặt dường nước...............................85
111.2.2. Tinh toán các yếu tố thuộc thể tích chiếm nước ............................ 87
3


ΙΙΙ.2.3. Tinh toán các yếu tố thuộc phần nửa
các mặt cắt ngang và xây dựng dồ thị Bôngien............................. 90
III. 2.4. Tinh toán các yếu tố thuộc mặt cắt ngang giữa............................. 90
ΙΙΙ.3. Tinh toán và xây dựng dồ thị PhiaxOp nghiêng ngang............................. 90
ΙΙΙ.4. Tinh toán các yếu tố của dồ thị PhiaxOp nghiêng dọc .............................. 94
ΙΙΙ.5.

Đồ thị tinh nổi tổng hợp và ứng dụng của nó trong thực tế..................... 95

Cỉiương 4: Một số v ấn dề p h ư ơ g pháp tinh
tay dòn ổn định tà u th ủ y ............................................................ 100

IV. 1. Bản chất Ổn tinh và tổng quan về chiến lược nghiên cứu dảm bảo
an toàn chống lật tàu thUy................................................................... . 100
ІѴ.2. Cơ sở ly thuyết của các phương pháp truyền th
Ổn định tàu thUy....................................................................................... 110
ІѴ.2.1. Phương pháp của viện sĩ Pozdiunhin.......................................................I l l
ІѴ.2.2. Phương pháp tinh tay dOn ổn định tàu thUy theo dề nghị của
viện sĩ Α.Ν Crưlôp.....................................................................................113
'IV.2.3. Các phương pháp tinh tay dOn ổn định tàu-thủy trên cơ sở
ý tưởng xấp xỉ tay dOn hình dạng............................................................116
‫د‬

ІѴ.2.3.1. Xấp xỉ theo dề nghị của Giáo sư V.G.^axôp............................. 116
ІѴ.2.3.2. Xấp xỉ tay dOn hình dạng theo dề nghị
của PGS. TS. Nguyễn Quang Minh............................................... 119

IV.3. Phương pháp mới tinh tay dOn ổn định tàu thUy...................................... 123
IV. 3.1. Bặt vấn dề....................................................................................123
IV.3.2. Khái niệm về phép biến hỉnh Aphin mở rộng............................. 124
IV.3.3. Khái niệm về mơ hình tàu ồ'n định tương dương......................... 126
IV.3.4. Các bước di dến mơ hình tàu ổn định tương đương và
tinh tay dOn ổn định tàu thUy theo phương pháp mới................. 127
ІѴ.4. Một số vấn dề tinh tay dOn ổn định khi tàu làm việc trên mặt
nước có sOng................................................................................................134
ІѴ.4.1. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm .................................................. 135
ІѴ.4.2. Phương pháp tinh tay dOn ổn định của tàu thUy
làm việc trên sOng.......................................................................... 137
Chương V,- Một số vấn dề b ài toán th u ận dảm bảo ổn định tà u
đ án h b ắ t h ả i sản ............................................................................144
Ѵ.І. Tổng quan về bài tốn tiêu chuẩn hóa ổn tinh các tàu đánh bắt
hải s ả n .................................................................................................

145
Ѵ.І.І. Tinh kinh tế - xã hội và lịch sử của bước phát triể n ................... 145
4


ν.1.2. Các dại lượng tiêu chuẩn và định mức cơ bản trong tiêu chuẩn
ổ'n dinh dối, với tàu đánh bắt hải sản các nước......................................147
Ѵ.2. Các tiêu chuẩn ổn định xác lập theo phương pháp vật lý........................... 149
Ѵ.2.І. Cơ sơ lý thuyết và thực tiễn............................................................149
Ѵ.2.2. Các tinh huống điển hình............................................................... 150
ѵ.2.3. Các dại lượng tiêu chuẩn và định mức........................................... 165
ѵ.2.3.1. Khái niệm về trạng thái ổn định giới hạn và độ
cao trọng tâm giới h ạ n ..................................................... 168
ѵ.2.3.2. Phân tích định tinh các tiêu chuẩn ổn định, mang
nguồn gốc thống kê dược phát biểu bổ sung trong
các tiêu chuẩn vật lý......................................................... 169
v.3. Các tiêu chuẩn ổn định xác lập trên nguyên tắc thống kê ......................... 173
V.3.I. Cơ sỏ lý thuyết và sự nhìn nhận về các giá trị tổng thể.............. 173
ѵ.3.2. Một số tiêu chuẩn ổn định thống kê điển hình............................. 174
Ѵ.4. Tiêu chuẩn ổn định thống kê dề nghị áp dụng dối với các tàu
đánh bắt hải sản các tỉnh Nam Việt Nam ................................................. 181
Ѵ.5. Vấn dề so sánh chất lượng các tiêu chuẩn ổn định....................................184
Ѵ.5.І. So sánh tinh cứng của các tiêu chuẩn ổn định tàu thUy............... 185
Ѵ.5.2. So sánh tinh tin cậy của các hệ tiêu chuẩn ổn định
tàu thủy........................................................................................... 187
Ѵ.6. Phương pháp đánh giá trạng thái ổn định của con tàu trong diều
kiện sản xuất và một số vấn đề về thông tin ổn định...............................189
Ѵ.6.І. Phương pháp đánh giá trạng thái ổn định của tàu trong diều
kiện sản xuất...................................................................................... 190
Ѵ.6.2. Một số vấn dề vềthông tin ổn định..................................................193

Ѵ..7. Một số l‫؛‬ết quả nghiên cứu hệ số quán tinh dối với các tàu đánh bắt
hải s ả n ....................................................................................................... 201
Ѵ.8. Phương hướng và triế'n vọng của bài tốn dảm bảo an tồn ổn định
cho tàu và thUy thU nghề cá Việt N am ...................................................... 208
Ѵ.8.І. Phương huớng tổ chức giải quyết bài toán dảm bảo ổn định
các tàu đánh bắt hải sản.................................................................. 208
Ѵ.8.2. Triển vọng của bài toán dảm bảo ổn định các tàu đánh bắt
hải sản ..‫ ﻻ‬........................................................................................... 210
Pìiụ lục 1: Một số diều nhắc nhở ngư d ân ....................................................... 214
5


P hụ lục 2:

Báo cáo về vụ tai n ạ n trê n m ột tà u là n h lặn do thiê'u ổn
đ ị n h ....................................................................... .. 216

Phụ lục 3: Bộ luật IMO về an toàn cho thủy thủ và các tàu đánh bắt
hải s ả n ..............................................................................................220
(Phần B: Các dòi hỏi về kết cấu và trang bị bảo dảm an
toàn cho các tàu đánh bắt hải sản và bảo vệ sức khOe thUy
thủ trên tàu)
Phụ lục 4: Bản ghi nhớ hành chinh về xác định gần dUng ổn tinh của
tàu qua thử nghiệm lắc trên nước tĩnh và do chu kỳ dao
dộng lắc ngang (dối với các tài có chiều dài dưới 70 m)................. 235
Phần bổ sung: Mẫu ví dụ hướng dẫn cho thuyền trưởng về xác định gần
đúng Ổn tinh của tàu qua thử nghiệm lắc tàu trên nước tĩnh
và do chu kỳ dao dộng lắc ngang.................................................... 238
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................241

L Ờ I N Ó IĐ Ầ U
r

àu ٤1‫ ﻻﺗﺎ‬la cơag cụ lioat dộìxg tlii٤c tìln Icim uĩệc nổi trèĩi m a t nước ,
^xang tái trọ n g lớn I١à ỉioạt dộĩig tlico sự đ iều klxiln сйа con người,
trong nlxững đ iều kiện sông biền plxức tạp, tlxUnx clxl nguỵ Ixlễnx.

Đầu tư c ١xế tạo oa klxal tlxdc tdu- t 1xй‫ﻻ‬, dac biệt nlxững tdu klclx tkước lớn,
trang b ‫ ا‬Ixlện d ạ l ١ k o ạ t dộng trèn các oUng biền oa oien dương xa xôi tlxuộc loại
dầu tư lớn od rdt lớn, IxXệu quà dầu tư klxOng clxX plxu tlxuộc Ixoạt dộng kiníx tế
nxd plxu tlxuộc rát qu ‫ﻻ‬ết d ‫ ا‬n 1x odo cỉxát lượng gxax q uỵết các bai toán klxoa kọc công nglxệ tlxXết k ế clxế tạo od klxaX tlxdc sử d ụ ^ g tdu, tlxCnx odo do nlxXCu rủi ro
tal nan cố tk ễ xdỵ ra ١
N k ữ n g dặc dXểnx n h ư 0‫ ﻻة‬gxai tlxlclx sự quan tdnx d á n g k ề сйа m ọi người,
dẠc bl‫ ؛‬t các n k a klxoa ١xọc, nlxdm dảm bảo clxo con td u nỉxững ctxdt lượng kỵ
tlxuựt - klnlx t ế cần tlxlết, quan trọng Ixdng dầu trong dó la sự an toan clxo tau oa
tlxU^ tkU.
Nglxlèn cứu sự tương tác giữa tau tlxU^ oa m ôi trương bao gồm , ctxU ỵếu oa
clxung n)xát các bai toán tlnlx Ixqc, giai qu ‫ﻏﻼ‬t các oán dè tương tác giữ a tau oà,
nxOl trương trong d iều kiện ttnlx tạl, trà lờl các cdu Ixỏl m a tlxực tế sử d ụ n g klxal
tlxác con tau dương nlxlèn klxOng tỉxề klxOng dạt ra nlxU:
٠ Đáni bdo tlnlx nổl clxo tau nlxư tlxế ndo ồ clxế độ tlxlết k ế oO, k k l tai trọng
b ‫ ا‬t 1xa‫ ﻻ‬dổl trong su ố t quá trlnlx c lx u ế n b iền ‫؟‬
٠ Đáĩìi bảo clxo ta u klxd ndng clxống nglxlCng, clxống lạ t n 1x,ư tlxế ndo trưốc

tác dx٠، ng của các m om en ngoại lực klxdc nlxau, oa trong m n ainlx m n cdc
tXnlx IxuOng có tb ề x à ^ r a ‫؟‬

.Trong nlxững trương íxợp ìxếu klxOng ‫أ‬١xa‫ لا‬bx tlxUng, dảm bào cko tau nkư
tlxC nao klxd ndng clxống c)x-ìm, clxống lat dề tau klxd dt cO t١xề cOn tồn tại clxơ cko

dèn klxl dược cứu Ixộ‫ ؟‬oa các bai toán dộng lực ١xọc g ia i quỵết các ốn dề tương
tác giữa tau ồ, mơi trương klxl tau dang koạt dộng, oởl các tốc độ oa gla tốc lơn,
Пхат clxl trong nlxlCu trương Ixqp cố tlxề ddn dến các IxẶu quà nglxlèm trqng. BỐI
tu:ợn.g tĩu^rền tlxống của các bai toán dộng lực kọc tau ‫ ا ]أ‬١‫ ﻻل‬bao gồm các oần dè:
- таи lUc nỉxư t ١xế nao,
nOl dUng Hơn có t ١xể d u n g HOa các c H u ề n
dộng lốc tau nHư t ١xế ndo d ễ Ixqn ch.ế dược các Hậu qud do clxUng gáỵ ra ‫؟‬
- таи dlCu kHlgn dược nHư tlxé ndo oa bằng nìxững gia i plxáp nao cố
tHề d ạ t sự tln cậỵ dlCu kíxlền cao nlxdt, dàm bdo an todn trong m ọl tlnH Huống
klxal tlxác sử d ụ n g ‫؟‬

- Sau cUng dồng tHai Hết sức tlxlết tHực da la bai toán oề dảm bào cHo
con tau nxột tốc độ oẶn dộng cần tHiết, tlxlếu nO có tHễ nOl trong tuỵệt dql da số
các trường Họp, ‫ لا‬tưởng dầu tư odo con tau, oớl ‫ لا‬ngHla công cu Hoạt dộng tlxực


t i l n sẽ khoTig tlxe đ ạ t tớ i liiệ u quả m ong m u ố n . M ọ i g ia i p ĩiá p đ d m b ả . tốc độ
cho tà u ١d ế n lư ợ t m ln lx , c lii cỏ tlxể là Ixiệĩi t 1xự.c klxi các c a u

١xỏl uề s ilc cx сйо.

m ơ i t٣
ường lè n c1xu‫ﻻ‬
ền d ộ n g cUa, tdu ta i tốc độ d a n g xèt, \}ề tc a n g b i plxU Ixợp uà
Ixiệu q u ả n g u ồ n d ộ n g lự c tro n g liè n ìiợ p cU ng uởi các tlxiết b ‫ ا‬d d .
‫?؛‬td u dư ợ c trả
‫ اؤا‬tlxOa d á n g .
G ia i qu ‫ غ ل ا‬t ,xdng lo q t các b a i todn dặc tlxU, quen g ọ i Id cdc ttn k n U n g Ixdng
IxdX, dư ợc đ iề m q u a trè n d a ỵ la m ụ c d íc k \)à d ố i tư ợng c ủ a

1‫ لآ‬tlxuỵèt td u tlxй ‫لا‬

nlxư m ộ t m ô n clxu ‫ لا‬èn m ô n q u a n trọ n g Ixdng d d u tro n g ck ư ơ n g trln lx d d o tqo các

1‫ لآأ‬tlxuẬt ua cô n g nglx‫ ؛‬clxế tạo sử a clxữa cU n g nlxư s ử d u n g , d iế u
klxXền td u t 1xй ‫ لا‬k ể tư bộ,c daX ìxọc, cao ddng, tr u n g Ixqc k 5 tlxudt.
cán bộ klxoa Ixọc

T ư ơ n g tác g iữ a td u uà m ô l trương, d ặ c b iệ t các tư ơng tdc d ộ n g lự c k ọ c la
các bai todn n lx lè u b iế n \)à r d t plxức tạp, clxl cố tk ễ g ia i q u ỵ ế t trè n cơ số ử ng
d q n g K iệ u q u d cdc tlxdnlx tự u todn Ixqc,
ua n K ũ n g p K ư ơ n g p lxd p nglxlCn cứu

1‫ لآ‬Ixqc, cơ Kọc d ặ c b iệ t cơ Ixqc clxdt lỏng,

1‫ لا‬t K u ế t - tKực n g K lệ m rlè n g . Đ ó la n K ữ n g

‫ لاأ‬do u l sao 1‫ لا‬tỉxuỵết T d u tlxủỵ dược n K ln nlxdn uượt klxốl g lở l Ixạn c ủ a nxột m ôn
Kọc, m à n K ư m ộ t K K o a Kqc rlèn g .

1‫ لا‬t K u é t td u tlxủỵ n K ư m ộ t m ôn Ixqc dược lự a clxqn tlxlế t k ế p K U Kợp tro n g
các cK ư ơng trln lx d d o tạo nlxdn lự c tương ứng, nlxdm c u n g cd p clxo n g ư ơ i Kqc
nlxững K iề u b iế t c d n tlxlế t la m cơ sở clxo lao d ộ n g s á n g tạo cU a Kọ.
ở bdc đ do tạo d ạ l Kọc, cKư ơng trln lx dược tlxlết k ế cơ b ả n g ồ m cá c cKương
tlnlx K ọ c uà d ộ n g lự c K ‫ ؟‬c td u tK ủ ỵ n K ư d a d l cd p ố trèn , dó cO tK ễ xem nlxU klxốl
lư ợ n g k iế n tK ứ c cK u ỵ è n m ô n ô p K d n

1, g la l đ o ạ n ddu, n K ằ m c u n g cd p clxo các kỵ

sư d ó n g td u tư ơng la i n lxữ n g k iế n tKức cơ b án nlxdt u l p K ư ơ n g p K á p lu ậ n cU ng

n K ư cd c p K ư ơ n g p K á p cụ tK ề tic p cdn các bai toán, n lx .n g k ế t q u ả cơ b ả n n K d t
c ủ a cá c n g K lè n cứ u

1‫ لا‬tK u ‫ لا‬ết - tlxlết k ế tdu.

C u ố n sá cK nK ồ m a n g tln K cK d t m ộ t cKu^ồn kK ảo n à ỵ d ư ợ c u ic t trè n cơ số
k ln lx n g K lệ m n K lC u n d m g là n g d ‫ لاو‬Kqc p K d n cKu ‫ لا‬èn m ô n ٤‘Đ a m b a o o à n à n g
c a o c K ố t lư ợ n g d l b iể n c K o c á c t à u d U n K c á ”, tlxeo sự lự a c K ọ n c ủ a H ộ l d ồ n g
B a o ta o sau d ạ l K ọ c n g d n K C ơ klxl trư ờ n g Đ a i Kọc ТКй^ S ả n .

1‫ لا‬t K u ỵ ế t t d u t K ũ ٥ n d n g c a o ” có tK ề d ư ‫ ؟‬c co l n K ư m ột
tlxlết k ế c ủ a Kọc p lx d n 1‫ لا‬t lx u ế t td u tK й ‫ لا‬n K à m d á p ứ n g cá c .ỵèu cd u d à o tạo các
cán bộ klxoa K ọc - cô n g nglxệ ở tr ln K độ tKạc sỵ 1‫ لآأ‬tK u ặ t т й ngdnlx k 5 tlxudt tdu
tK й ‫ لا‬. K ế tlxừa các k iế n tlxửc 1‫ لأ‬tKuỵết td u g iả n g d ạ ỵ tro n g cK ư ơ ng trln lx plxa 1,
“M ộ t s ố o ấ n d ề

tlxlết k ế cK ư ơng trln lx n d ỵ nlxdnx tiế p tq c bổ su n g cKo Kọc u lè n n ỉxữ n g k iế n tKức
cơ b à n oà cá c k ln lx ng lxlệ m tlxực tlk n n d n g CQO, tqo nlxữ n g cơ sơ c d n tK ie t d ế
k K u ế n k K lc K \)à lu ỵ ệ n td p ỏ Ixọ кка n d n g p K a t K iệ n , d ạ t \)à có p K ư ơ n g Kư ởng
d U n g g ia i q u ỵ ế t cdc uấn dè clxdt lư ợ n g d l biền, tro n g dó d ặ c b iệ t g a ỵ g ắ t la các
oấn d è a n to d n clxo td u oa n g ư ddn , m a tK u c tlC n k K a l tK d c n g u ồ n Iq l K ả l sản
n K ư m ộ t n g a n K k ln K tế m U l n K q n сй а d ấ t nươc d a n g d ặ t ra.

8


Có d ầ ỵ dil cơ sở đ ề ĩilxậĩi xét I١ề tínlx quan trọĩig của các I)ấĩi đ ề u l ìilnli
Ixqc nịi clxung, củ.ĩxg n h u tcực tÌếp đ\.‫؛‬ờĩig liinli 1‫ ﻷ‬t ١xu^ết tà a t1xй‫ ﻻ‬tcong các bài
toán cldni bdo 0 ‫ أا‬todn ‫ اج‬biến dương ‫اااج‬.١ bởi.
‫اا‬.‫اغ‬٤ de tb.ống n b d t ٣àng, tcong

bttc tranh tương tác gtữ a tdu ٧ớx són-g gto trèíx biếĩi) lilnlx d d n g tan ua các trqng
tJxdx tti.i' trọỉxg trCn tdu là cdc ‫ﻏﻼ‬٧ tố qu ٠vct đ,i;١-x^x tíxixộc plxta clxủ- tlxể, tíxX dương
bXnlx 1‫ ﻻ‬t ‫ ا‬xư.‫ ﻻ‬ết taư 11‫ اﻻﻻا‬dược xác lạp ‫ا‬١‫ ة‬bxếnx soát tlxco các ١x trực gXdCj cdnx ttn-١x
nlxit IxXẹn naỵ là nga ‫ﺟﻼ‬n nlxdn sau xa cũa tất cà các klxó klxan trong tlnlx todn
tlxXCt k ế oa cdc nglxXCn cứu tlxực nglxiẹnx cần tkXết oa dương nìxicn k k ơ n g tlxề
klxOng llèn quan d ế n cdc Ixạn clxế troíxg cdc lơx gxax oè clxdt lượng k o ạ t d ộ n g oa
klxaX tlxdc sử d ụ n g tau.
K ế tlrùa oa plxát trXỗn các ‫ ﻻ‬tương k‫ ؛‬oọng nxột klểxx dương Ixìnlx tốn
١xọc [38] cuốn sác ١x nlx,ằ٣n c‫ا‬xu‫ ﻻ‬ễn tax tởl bạn dọc n ١xững k ế t quả nxởi nlrdt nglxlCn
cứu banx IxOa dương Ixlnlx 1‫ ﻵ‬tlxu‫ ﻻ‬ết tau tlxủỵ, nxa tlxco dánlx g ia của clxUng tơl, có
tlxể clxo plxCp càX tlxXện nxột cáclx dáng ke cdc klxO Idxan, ìxan clxC de cập ‫ ة‬trCn,
trong tá t cd các bax tốn tlxuựn oa ngìxXclx,
Tlxeo bướng bai tốn tlxudn trong cuốn sáclx trlnlx ba^? n lx .n g cơ sở 1‫ﻵ‬
1 1 ^ 1 ‫^ﻻ‬١ klxốl lượng oa các bước ttnlx toán các ‫ ﻻ‬ếu tố tXnlx Ixqc của ta u 11‫ ﻻداا‬tbeo
giai t!xưat mới, bao gồnx tá t cả nbữn.g gX nxa plxương plxáp 1‫ ﻵ‬tb u ١?ết tau tr u C n
tb ố n g da cỏ, dồng tlxờX dạ.t cơ sở d ề ttnlx toán k.lxảo sát d[nb tln!x oa d[nb lượng
nxọi trạ n g tbax tau nổl trong tbực tC, n.bững gX nxa các plxương plxáp tru ‫؛‬/ền tlxống
chưa g iả i q u yết đ ầ y đủ.
T ro n g nlxững oán dề an todn di bXCn của tau tb ủ ỵ nOi cbung, đặc biệt các
ta u dánlx b d t Ixàl sản, bai tốn dàm bảo ổn dXnlx ln cblếxn 0‫ ا‬tri tru n g tam.
Trong cuốn sácb plxán ttclx n b ữ n g nlxược dlểm tồn tql cUa các pbư ơ ng p b á p tln b
toáĩx ổn d[n ١x ]xlện Ixữu, dồng tlxOl, trCn cơ sô nbx^ĩxg k ế t quà m ơl oè biểu dlCn
toán. Ixọc bè nxẠt 1‫ ﻵ‬tlxư^ết tau tlxủỵ, trlnlx ba‫ ﻻ‬nxô Ixlnlx 1‫ ﻵ‬tlxưỵết oa các bước tlníx
tốix taỵ dOn ổn dXnlx ta u ‫ ﻻ‬0‫ ﻹة‬tlxeo U'xột pỉxương p1x.áp mới, cO tln b k b d d ụ n g cao
klxOng clxl trong klểnx tra ổn d^ỊxIx clxo các tau da cO, nxa cOn n b ư các công cu
tỉxlết k ế tau, d ạ t ‫ أأﺟﻼ‬cầu ổn dXnh al nxột tbơĩxg sổ dầu odo trực tiếp. Tlxeo
plxươíxg ١xx٤ớng bal tốn ng ‫ ا‬x‫ ا‬c1x nlxxí 0‫ ﻻؤ‬nlxữìxg kết quả mới llen quan cUng dược
cáp íxlxột.
Clxưồn b[ ìxlxừng kiến tlxức cần tblCt clxo nglxlCn cứu các giai plxáp d á m bảo
an todn Ổn dXn!x c١xo ta u dl biển nOl clxung, dặc biệt các tau nglxC cá trong dlCu

klCn tb ‫ا‬íc tế ٧ lệt Nanx, cuốn sác ١x danlx m ột klxối lượng d á n g k ễ trXnlx bàỵ các
ồn de oề bai tốn tlCu clxudn bóa ổn tlnlx doi oớl các dôl tưọng td u dang xèt.
Tlnlx klxoa ١xọc oa tlxực tlCn sdu sdc cUa các ‫ ﻵ‬tưồng glàx plxáp mớl tb ề biện ở cbỗ
m ộ t m ạ t k ế tbừ a dược các klnlx nglxlỌm tlCn tiến cUa tlxế giai trong cáclx d ặ t odn
đ ề tXm k iế m xác lạp các dlằu kiện tốl tblều n bư các ‫ ﻵ‬tưỗng tru ỵền tbOng, mẶt
klxác d ạ t oa giai q u ỵết bai todn tínlx ta‫ ﻻ‬dOn ổn dXnb của ta u la m olệc trCn m ạt
nươc cố sOng, tạo cơ sồ tln 0‫ ﻻو‬clxo các giai pbdp m ang ttn b tln b tb ế tb lế t tbực
Ix.ơn, dó la bU ddp clxo tau nlxững Ixao b ụ t ổn dXnlx trèn m ặ t nước có sOng so oớl


tren nidt riước tinli, tlxoag qua dó g iu p tau CỎ tlie clxốug clioi υάΐ sOag gÌỎ d ể
aượt qua tai uạn troug uliiìng dieu klea biền kliac riglxièt.

Trea ca sở alxữag kết qu.a TxgtxXèa ciĩu 1‫ ﻵ‬t!xi^ết υά tlxực ag ١xiệa'x dược txXalx
‫ﻻﻷﻷ‬, agodX alxữag υάη dề tXalx Ixqc aót t ٣èa ١ txoag cuốa sdclx cba dè cặp dếa các
υαη dề dộag lực IxqCj It aíxdt alxữag gl tXèa quaa dếa Ixlalx Ixqc tdu, bạa dọc có
tlxê tự tlm ỉxiều gxax q u ế t klxi cố alxu cầu.
vda dè ddax bdo aa toda υά clxdt lượag di bxểa clxo tdu tlxeo các bai toda
aglxXclx có lẽ Ixqp 1‫ ﻵ‬١xơa sẽ txlaíx bdỵ ٣iềag, plxU 1χ‫ ؟‬ρ 1‫ ؤدا‬cáclx txếp cậa υα plxưaag
ρΙχάρ tlxìết kế.
Cuốa sdclx có tlxễ dUag Idax tax tXệu tỉxaìa klxảo clxo các sXalx niea dạX kọc ١
cao Ixqc các agdak kỵ tlxuạt tdu t1xй‫ﻻ‬١ các cáa bộ gXảag da^Ị, aglxièa cứu tlxXCt kế,
tổ clxức quda 1‫ ﻻ‬υά ккаХ tỉxác sử duag tdu tlxй‫ ﻻ‬aOX clxuag, dạc biệt dối nới llalx
nực tdu dáaíx bất ΙχάΧ sảa.
Sự tlxực alxữag kialx aglxXệax txằa lệ clxo atxữag cuốa sáclx nùa axaag tlalx
ckdt cUa nxột c1xu‫ﻻ‬èa klxdo, lai dáp ửag t ٣ực txếp ỵèu cầu daỵ ٧a Ixọc ở tclalx độ
cao aối clxuag, alxdt la t ٣oag dxằu kXệa t ٣oag aưởc, c)xưa alxiằu. VI 0‫ اﻻة‬axẠc dầu
da ٣dt cố gdag t ٣oag alxữag lựa clxqa cda alxắc cá alxda, cUag alxư t ٣aalx tku Ixqc
tdp, tkam ккйо akũag kXalx agkXệax của các tlxế Ixệ dồag agklệp, cuOa sáclx clxdc
nần klxồag t ٣áak đitợc alxũag kkiếax klxuết.

Tác g ia sẽ rát dxda tkd a k cảax ơa υά ска dợl các ‫ ﻻ‬klếa p kè blak, ^la đè
agkx gửl nế Bộ axôa Tdu tk u è a , Юхоа Cơ klxí, Đai kọc T kй ‫ ﻻ‬Sảa. coX do la cơ số
dê cuốa sáck dược bổ suag koda tkXệa υα dáp ứag tốt kơa các ‫ﺟﻼ‬u cầu dạt ra.

TÀC ‫ن ا ه‬
PGS. TS. NGUYÈN QUANG M INH

10


T Ó M T Ằ T CÁC N Ộ I D U NG C tlÌN H

1. Tổng quan tóm lược tiến trinh và các kết quả giải quyết bài toán biểu
diễn toán dường binh lý thuyết tàu thủy theo chuyên gia các nước từ giữa thế kỷ
X١^II dến gần dây nhất, trong cuô.n sách trinh bày cơ sở ly thuyết của các kết
quả nghiên cứu xấp xỉ mới nhất, dồng thời chỉ rO định hướng và các triển vọng
ứng dụng chUng trong thực tiễn.
2. Ap dụng dầu tiên các kết q hàm hóa dường hình ly thuyết tàu thUy,
các phương pháp tinh toán tinh nổi trên cơ sơ giải thuật tinh tốn mới dược
trinh bày hồn thiện, cho phép khắc phục những nhược điểm hiện hữu trong các
phương pháp truyền thống. Dồng thời, như một kê't quả kéo theo, ý tưởng mới
về một dạng dồ thị gọi là dồ thị tinh nổi tổng hợp dược giới thiệu, tuy cơ sở lý
thuyết khơng nằm ngồi ý tưởng PhiaxOp, nhưng cho phép giải quyết hiệu quả
các vấn dề tinh nổi của tàu trong diều kiện sản xuất.
3. Chuẩn bị công cụ lý thuyết dể giải quyết bài toán dảm bảo ổn dinh các
tàu nghề cá, các vấn dề về phương pháp tinh tay dOn ổn định dược dặt ra ở mức
cần thiết.
Một phương phap mới tinh tay dOn ổn định với những ưu việt ứng dụng nổi
bật trong giải quyết các bài toán dảm bảo ổn định tàu thUy, cả thuận lẫn
nghịch, dược trinh bày dầy đủ dến các bước tinh toán và lập trinh.

Dể giải quyết tích cực và hiệu quả liơn bài toán dảm bảo ổn định tàu cá,
một phương phap ly thuyết tinh tay dồn ổn định khi tàu làm việc trên sOng
dược trinh bày và hướng dẫn chi tiết.
4. Nội dung chinh cuối cUng, cũng là mục dích trực tiếp của cuốn sách dó la
các trinli bày về phương pháp luận và những bài toán cụ thể trong tổ chức thực
thi giai pháp dảm bảo an toàn di biên cho các tàu nghề cá Việt Nam, như một
bài toán hệ thỏ'ng khoa học - cOng nghệ, kinh tế - xã hội và pháp luật.
F indings o f tire boob
Nem' resnlts in approximating tire sirip sarface as a atgoritlrm for shtp
compathrg.
٠

٠ Nem

resalts o f tire metlrod o f calcalating tire slrlp baoyancy characteristics
by tire anlocrsal baoyancy dlagranr.
٠ Nem

resalts o f tire mctlrod, o f calcalatlng tire slrlp stability arm as the most
Important factor hr tire slrlp-enolronment Interaction:
- Completed solution o f determining tire real stability o f slrlps,
- A nem and effectlae metirod for calculating tire slrlp stability arm on roaues.
Neu' and efficient approacl'i In. soloing tire task and tire )nost practical.
Ideas otr solutions for prooldlng security to flslrlng oessels and ^shermen.
٠

11


CHƯƠNG 1

MỘT

số VẤN ĐỀ VẺ HÌNH HỌC TÀU THỦY

1.1. HÌNH HỌC TÀU THỦY NHƯ MỘT ΥΕ'υ Tố CHỦ QUAN TRONG CÁC
TƯƠNG TÁC TÀU ٠MƠI TRƯỜNG
Sơ đồ hình (1.1) mơ tả tổng thể các bài toán tương tác giữa tàu thủy và mơi
trường ngoại cảnh, trong đó các chỉ tiêu trạng thái chất lượng di biển của tàu
nằm ơ dầu ra, cho các lời giải dáp về tàu nổi, ổn định, lắc, diều khiển và chạy
như thế nào?
Trong các yếu tO dầu vào, véctơ ngoại cảnh giữ vai trò cUa nguyên nhân
khách quan tồn tại ngoài ý muốn cua con người, tàu xuất hiện như một chU thế',
là nguyên nhân chủ quan, trong do hai yếu tố có tầm quan trọng quyết định, dó
là chất lượng thiê't kế chế tạo con tàu nói chung dặc biệt thiết kế dường hình,
và chất lượng sử dụng tàu trong diều kiện dang xét.

H'inh (1.1) So dồ hóa bai, tốn tương tác tàu - mơi trương
Chẳng hạn từ kết quả của bài toán ổn định (hlnh 1.2) dã rõ, véctơ ngoại
cảnh làm tàu nghiêng dến một góc 9 xác định. Dến lượt minh, tàu nghiêng làm
xuất hiện momen hồi phục với tay dOn (le), dược viết trong hệ tọa độ liên kết
oxyz dưới dạng biểu thức:
І0 : ) ’r cosớ

+ (Z r - z٢٥)sinỡ - (z - z٢ũ)smớ

(1.1.1)

Trong dó Ус, Zc, Zco, Zg là tọa độ tương ứng của tâm nổi tại các góc nghiêng Θ
dang xét 0° ‫ ة‬Θ ‫ ة‬90‫ ه‬và trọng tâm tàu, hai số hạng dầu dược biết dến với tên

gọi là tay dOn hình dạng l(9)!id, cịn số hạng cịn lại - tay dOn trọng lượng l(9)ti:
1{Θ):1{Θ)η(,-1{Θ)„

(1.1.2)
13


Từ biểu thức toán nhận thấy giá trị của tay áịn ổn định 1(0) có thể tăng
khi giảm tay dOn trọng lượng 1(θ)،١, chẳng hạn trong các trường hợp, khi mà ổn
tinh tàu ở vào trạng thái nguy hiểm, người ta chủ trương dùng các tải trọng dằn
dể hạ thấp trọng tâm tàu. Tuy vậy dó chỉ là mong muốn lý thuyết mà không
thực hiện dược trong thực tế, dặc biệt dối với các tàu nhỏ [35). Khả năng duy
nhất còn lại, nếu mong muốn cải thiện tinh trạng ổn định của tàu, chỉ có thể là
sự ‫ ﻟﻌﺎ‬tiên hợp lý trong thiết kế các dặc điểm hình học [10], [11] hoặc áp dụng
các giải pháp có thể khác, gia tàng dến mức cho phép tay dOn hình dạng l(0)hd.

Η'ιηίχ (1.3): Sơ dồ ổĩi dinli сйа, tàu trèn sOug
Trên hình (1.3) mô tả trường hợp tàu chạy trên sOng và chịu lắc dọc ỏ chế
độ cộng hư٠ởng, một trong các tinh huống nguy hiểm nhất [17], [24] xét về khả
năng lật tàu, vì khi chịu dao dộng lắc dọc biên độ lớn, có những thời điểm tàu
gần như bị nâng khỏi mặt nước trên chiều dài dáng kể, momen hồi phục thực tế
bị tổn thất dột ngột [26], [29]. Ngoài những giải pháp thơng dụng như diều
chỉnh hiíớng chạy và tốc độ hành trinh của tàu, trong những trường hợp cần
thiết, nhờ sử dụng các dồ thị xây dựng theo ý tưởng của Giáo sư ^axOp V.G,
dược tinh và xây dựng sẵn cho từng tàu tương ứng với từng chiều dài các sOng
14


٩‫اﻟﺔﻻ‬

tâm [31 |‫ ا‬00

‫ ﺟﻶﻟﺨﺊ‬cách ‫&ىل‬

hợp 1‫[ زذ‬7], ‫ ا‬15‫ل‬

‫ﻵ‬، các ‫ ﺀ ؤا‬diê'm h ‫ذ‬nh ‫ اا‬0‫ع‬,
٩‫ﻻ‬3 ‫ق‬0 ‫ ة ة‬dang
، ٢‫ و‬0 ‫ ج‬thái 011 ‫ ﺣﺎﻻق‬0‫ ﺟﻼ‬tà ‫ ﻻ‬8‫ ع؟ىة ج‬0‫ ه ا ﻟ ﺠ ﺎ م ذة‬00 .

0‫ة‬

٣‫ﺟﺎﻟﺦ‬

tần ‫ة‬0

‫&ل‬0 ‫ ﻳ ﺔ‬0 ‫ ج‬٢‫خ؛‬0 ‫ج‬

lắc ‫ل‬0‫ع‬

‫ج‬1‫ ة‬1 ‫ ة‬0‫ ه اﻟﻮ‬1‫اخ‬1

11‫؛‬6 ‫ ه‬6 ‫ج‬lắc 0 ‫ &ذاﺀ‬tàu, và
‫ىة‬0‫ ع‬٤‫ ا‬0 ‫ح ؛ ح‬60 ‫ﻷ‬1‫ ﻧ ﻢ ﻻج‬0:

۶‫ﻻ‬,

(1.1.3)

١ ' ‫ ل‬..‫ ل ه م د‬.

0‫ آ‬٢00‫لﺀ ج‬0 (36 0‫ ج‬tâm ổn (11‫ال‬6 ‫&ﻷ‬0 ‫ق‬ầ 0‫لﻻ‬0‫ ع‬1‫ ة‬٧ 3‫ ا‬0, (3‫ ﻳ ﻰ‬tính 0‫ م‬00 ‫ﻷ‬16’‫ ئ؛ه ﻻ‬:
‫ ب ا‬٠ - 2‫ ا(؛‬٩ ‫ لآ‬٠
2.0 ‫ت‬

‫؟ت‬

«

a +s

‫ر‬..

‫الآ‬١ ‫ ى‬v

(1.1.4)

1 ‫ى‬3 0‫ اا‬hợp 1۶ các hệ 00 50 ‫ اﻟ ﺊ‬dáng 6, ‫ ﻻة‬11‫ ا‬dây 0 6 16 ‫ ؤح‬diện '50 ‫ ﻻ‬0‫ةاال اا‬1
dường 0‫ةى‬M D N ) 0), ‫ ؤط‬5‫ م 'ة‬tích 0 0‫ ااا‬0‫ اال‬0‫ةى‬momen 0 ٧6 0‫ت‬diện 3 1‫ ا‬0‫ ة‬M D N
‫ ه‬oy 0^ 1 00 5‫ خ‬00 ‫ م‬0 ٠ 3 ‫ ﺛﻤﺪ‬dổi ٤٢00‫ ى‬phạm ٧1 0‫ اا‬phép tần 0 50' (3‫ ة‬dộng 0 ٢1‫ج‬0‫؟‬
٧6‫ﺑﺄﻵل ذ‬0 (‫ال‬0}‫ ا‬3:‫ اﻟﻖ‬1‫ ا‬cộng hư‫ ة‬ng lắc dọc 3‫ف‬٧.
‫ آ‬٣6‫ ال‬00 5‫ ة‬các 1‫ ا؛‬6‫ ال‬1‫ ﻗ ﻶ‬0 1‫ و‬11‫ ا‬٧7‫اج‬tà 1‫ ﻻ‬dã (3000 làm ٩‫ﻻ‬phần 0 60 1, 0‫ ؟‬0٠‫ذلﺀ‬
dọo không 1‫ ا ل‬0
‫ﻻق‬0 ‫ ؟‬n h iề ‫ ﻻ‬bài toán dảm bảo 30 ،030 di biển ‫ ئ‬30‫ ا‬1٣00‫ ى‬dó
0‫ اا‬3‫ ا ا‬0‫راا‬0 ‫ ؟‬1‫ظ‬16'1 ‫ظ‬6'
‫ ؟ظ‬0 0‫ذا‬ohủ 3 ،1‫ ا‬6’ - 13‫ ﻻ‬x ‫ﻻ‬ất hiện ٧01 ٧3‫ ذ‬1٣6 ٩٧‫(ل‬d in h 1'6,
những hạn ohế hiện ٧3 1‫ ا‬0‫ ﻻ‬0‫ذا‬ng0ời 000 3 1٣00‫ﻷظ ؟‬3 0^0 ‫ ؟‬٩‫ﻻ‬dieu 30 1۶ ٧3 ‫ س‬6‫ال‬
dặo 030 (31‫ج‬0‫ ا‬1‫ ا ا‬0 ‫ح اا‬00 0‫ت‬3 13‫ اﻻ‬0‫ ؟‬3‫ ﻟﻤﺪ‬g iз i đoạn 10 ‫ م‬1‫اج‬1 1‫ ؛‬dang 13 những 6, dã ٧3
dЗog kể 030 ٣30 1٢00‫ ؟ ة‬131 ٩٧‫(ل‬ohlề 1'6‫ ﻻ‬dề ^00 ،160 30 ،030 dl blểo cho ٧30 ،3‫ﻻ‬
٧3 ،1‫ ﺛﻤﺪﺗﺎ‬th ‫ ذا‬theo hoớog ohữog 1‫ي‬3 0‫?(اا‬0 ،61 0٧.

DƯ Ờ NG .1.2 ‫ و‬T H U Y Ế T ¥ 1 1 1

τm h

¥ ‫ ﻻ‬٧ ¥ CẦU N H ÌN

CÁC 1 ٧

‫غﺀ‬

1‫ ا ﻷ‬31 0 ‫ ا‬60‫ ا‬، h lế ، 1‫ك‬6' 0060 ‫ ؟‬thủy hìoh 1۶ ،huyế، (01111) ،3٧ (3000 1‫ ا‬1‫ج‬٧, ،гOỚ0
he،, dó 13 030 phooog phЗp ، íoh ،030 1‫ي‬ohọo họp 3 ‫ ا‬hơog 50' 00 bЗo, oho ، 030 ?3
5‫ خ‬13m 3000 ٢‫ ة‬phầΩ 3001, gồm ،3p họp 030 yếu 030 0 ،6 0 0 0 1 330‫ ؟‬،000‫ ؟‬3‫ﻻ‬0‫؟‬
٧3‫ ا‬00 ،06 030 ، 016، 3000 1‫ل‬6 500‫ ؟‬،p0ép xЗo 000 ,0610 3100 00‫ ا‬xЗo 00 0110‫ آ‬،30
،mộ، o 000 06 ،016‫ ؟‬016m Зoy 003، 030 00 ،٢60 00‫ ا‬6‫ل‬0 ٧0 ،016، 06 00 ،06 . 0031
ol6m ،016، 06 0 0 0 ‫ آ‬، 30 ،٢00 ‫ ؟‬00160 ،٣0‫ ه‬0 ‫ ؟‬0ọp , 03‫ ﻻ‬p0ầo 13 0160 3000 000 000
000‫ ؟‬٧‫ ا‬60 36 0‫ ؟‬3, 530‫ ؟‬،‫ و‬0 ٢3 030 ٧‫ خ‬0۶ ،00‫ؤ‬، 3000‫ ؟‬0 ‫ ا‬00 ، 30 030‫ ؟‬mộ ، 0300
،000 030 36.

15


‫‪ị_ĩỉ‬‬

‫‪ầÌ7‬‬
‫!؛·‪.'■ỉ ,‬‬
‫‪1‬ذ‬
‫!‬
‫‪L‬‬

‫اق‬

‫‪X‬‬
‫‪Ị‬‬

‫ع‬
‫‪W‬‬

‫ؤ‬

‫‪κ.ο‬‬
‫ة‬
‫‪0‬م‬
‫ة‬
‫ﻳﺢ‬
‫ة‪٠‬‬
‫ه‪.‬‬
‫ﻻا‬
‫ﻟﻪ‬

‫ﻷ‬
‫ةة‪٠‬‬

‫‪I‬‬

‫ق‬

‫‪٠‬‬

‫?‪١‬‬

‫‪16‬‬


‫‪8‬‬

‫‪88 8‬‬

‫‪в‬‬

‫ت‪_٩‬‬
‫د‬
‫‪..٠‬‬
‫ﺑﻰ‬

‫اا‬

‫‪0‬ة؟‬

‫‪I‬‬
‫ؤ‬

‫دة‬

‫‪0‬‬

‫‪١‬‬
‫ة‬

‫يﺀ‬

‫ج‬
‫‪١‬‬
‫ة‬

‫ا‬

‫ص‬

‫؛‪8‬‬
‫ا‬

‫‪ 1η‬ى‬

‫و‬

‫ؤ ‪Ì/‬‬

‫ر‬

‫‪/‬‬

‫?‬

‫‪f‬‬

‫‪7‬‬

‫‪4‬ا‬

‫ا‬

‫ة‬

‫ة'‬

‫‪۶‬ا‬

‫يﺀ‬
‫ة‬
‫ﻟﺘﻢ‬
‫ق‬

‫ا ‪4/‬‬

‫‪1‬‬

‫ؤ‬

‫ا‬

‫‪7‬‬

‫‪٩‬ﺀ‬

‫ا‬

‫ﻟﻢ‬

‫ﺐ‬
‫ﻫ‬

‫د‬
‫ن‪..‬؛‬

‫‪/‬‬

‫؛‬

‫ﻟﻢ‬

‫تﺀ‬

‫‪١٠١‬‬

‫\ا‬
‫\‬

‫‪٠١‬‬
‫ا‪١‬‬
‫ا‬
‫\ \‬

‫‪Ỉ‬‬

‫\‬
‫\‬

‫\‬

‫\‬

‫\‬

‫""'‪Ч‬‬‫‪:‬‬

‫‪.Ц‬‬

‫اﺀ‬
‫—►‪1‬‬
‫>‬
‫‪ОВК‬‬
‫‪ : ١‬د‬

‫‪17‬‬

‫^‪ĩmỠNũBẠi ндстіА^шиТвГс‬‬
‫}‪^/ίζ;ο‬‬

‫‪I‬‬

‫‪T H Ư ự fệf7‬‬


‫ﺢ■‬
‫‪٠‬ﻟﻷﺀ‬
‫‪ọ‬ة>‬
‫ج‬

‫ة‪/‬‬
‫ﻻ‬

‫دﻻ‪/١٠‬‬
‫؛<‬
‫ة‬

‫‪I‬‬

‫ي‬
‫ي‬
‫خ‬
‫ق‬
‫ﺗﻮ‪١‬‬

‫ة‬

‫‪18‬‬


Nếu bản chất của thiết kế nói chung, trong đó có thiết kế ĐHLT tàu phải
là sáng tạo, thì cho đến hiện nay, dù muốn hay khơng, điều cịn đáng băn khoăn
đó là phương pháp và tiến trình sáng tạo ra ĐHLT của các tàu thiết kế còn
nhiều trắc trở, ít chủ động, và chất lượng thiết kế ĐHLT tàu phụ thuộc quá
nhiều vào kinh nghiêm mang nặng cảm tính của nhà thiết kế. Những gì trình bày
một cách vắn tắt nhưng cơ bản dưới đây có thể làm rõ điều nhận xét nói trên:
1.2.1. Đường hình lý thuyết tàu trên ba hình chiếu
Hình (I.4a,b,c) minh họa một số bản vẽ ĐHLT của các tàu đánh cá vỏ gỗ,
vỏ nhựa composite và một tàu chở hàng vỏ thép thường gặp, được trình bày trên
3 hình chiếu gồm hình chiếu cạnh, hình chiếu cắt ngang và hình chiếu bằng.
Trên mỗi hình chiếu là tập hợp với số lượng xác định các đường cắt nhau của bề
mặt lý thuyết của con tàu với hệ thống các mặt cắt phụ trợ tương ứng, chạy song
song với các mặt phảng hình chiếu, vì vậy đó đều là các đường cong phản ảnh

hình dáng thật cuả con tàu theo hướng nhìn đang xét.
Họ các đường cong được vẽ trên ba hình chiếu như vậy được gọi tương ứng
là các mặt cắt dọc (MCD), mặt cắt ngang (MCN) và mặt đường nước (MĐN). Số
lượng các đường cong vẽ trên các hình chiếu, ghi nhận với độ chính xác cần
thiết bề mặt cong của tàu đang xét tùy thuộc vào kích thước tàu và đặc điểm của
chính bề mặt cong cần dược mô tả. Tàu đánh cá thuộc loại tàu kích thước nhỏ,
chiều dài tổng thể nằm trong khoảng 20- 30 mét, thường được dùng với số
lượng:
• 5 mặt cắt dọc, ngoài mặt cắt dọc giữa (MCDG) còn hai mặt cắt dọc phụ
(MCDI, MCDII) cho mỗi bên.
11 mặt cắt ngang đánh số thứ tự từ 0 - mặt cắt nằm ở tận cùng phía
đi đến 10 - mặt cắt tận cùng phía mũi tàu.
٠

• 4 -6 mặt đường nước đánh số từ 0 theo thứ tự từ dưới lên.
Đối với các tàu kích thước lớn, số lượng các mặt cắt nói trên có thể tăng
gấp đơi. Khoảng cách giữa các mặt cắt phụ trợ theo từng chiều nói trên là đều,
riêng ở những nơi độ cong bề mặt vỏ tàu thay đổi nhiều như nơi các mạn tàu,
hoặc phần nằm sát dưới đáy, cần thiết có thể dùng các mặt cắt bổ sung nằm
giữa, làm cho khoảng cách giữa các mặt cắt đang xét rút ngắn lại theo.
Nhìn nhận về các yếu tố cấu thành và cách trình bày bản vẽ ĐHLT, dễ
đồng ý nhận xét về tính hợp lý, cũng như tiềm năng thơng tin trực quan của nó
với ý nghĩa một tài liệu kỹ thuật nền móng của con tàu [38]. Những thay đổi
hiện đại hóa các cơng nghệ tính tốn thiết kế chế tạo tàu thủy, cũng như mọi
sản phẩm công nghiệp phức hợp khác, trong điều kiện những ứng dụng công
nghệ tin học phát triển mạnh mẽ và sâu rộng như ngày nay là hiện thực, và vai
trị kỹ thuật cơng nghệ của ĐHLT tàu chắc hẳn sẽ có những thay đổi. Tuy vậy
19

do tính hợp lý và các giá trị thơng tin, bản vẽ kỹ thuật đầu tiên - ĐHLT đang
được nói tới của một con tàu bất kỳ có lẽ sẽ cịn lại lâu dài.
Điều cần nhận xét ở đây, đó là trên phương diện thiết kế, cách thức thiết
kế ĐHLT tàu với ý nghĩa một tài liệu kỹ thuật nền móng đang khơng tránh
khỏi những mâu thuẫn:
+ Thứ nhất nếu thực chất ĐHLT của một tàu thiết kế mới bất kỳ phải là
kết quả tính tốn - đầu ra của một nhiệm vụ thiết kế, thì mối liên hệ trực tiếp
giữa các yếu tố kỹ thuật đặc trưng của nó, cả với nhiệm vụ thiết kế và cả với
nhau, thực chất cho đến hiện nay chưa thiết lập được trong lý thuyết và thiết kế
tàu, đặc biệt về định lượng. Kết quả, cho dù được thực hiện theo phương pháp
công nghệ nào, thủ cơng hay có sự trợ giúp hết sức tích cực của kỹ thuật tin học,
bản vẽ ĐHLT của các tàu thiết kế mới, về căn bản, đều là các lựa chọn định
tính, phụ thuộc quá nhiều vào những đường hình gọi là mẫu, và vào kinh
nghiệm của người sáng tạo ra nó.
+ Thứ hai có thể coi như một hệ quả tất nhiên, như sẽ được làm rõ ở các
phần dưới, đó là tính khơng duy nhất của các bản vẽ ĐHLT được thực hiện theo
cách thức nói trên, nghĩa là của bản thân các con tàu được chế tạo theo các
đường hình như vậy.
1.2.2.

Các yếu tố đường hình lý thuyết đặc trưng

Do tính phức tạp đặc biệt về hình dáng cũng như cấu trúc của con tàu,
trong lý thuyết tàu thông dụng truyền thống một tập hợp các yếu tố ĐHLT đặc
trưng, được định nghĩa chính xác, bao gồm [24]:
1.2.2.1. N hóm các kích thước cơ bản tron g đỏ:

• Chiều dài, thường được ký hiệu bằng L và phân biệt (hình 1.5).:
+ Chiều dài lớn nhất:

Lmax

+ Chiều dài thiết kế:

Ltk

+ Chiều dài hai trụ:

Lii

• Chiều rộng, thường được ký hiệu bằng B và phân biệt :
+ Chiều rộng lớn nhất;

Bmax

+ Chiều rộng thiết kế:

Btk

٠ Chiều

cao, thường được ký hiệu bằng H

• Chiều chìm, cịn gọi là mớn nước, thường được ký hiệu bằng T

20


M

H ình (1.5): Các kích thước cơ bản của Đ H L T tàu

1.2.2.2. N hóm tỷ lệ các c ặ p kích thước cơ bản gồm:

+ Tỷ lệ chiều dài trên chiều rộng, còn gọi chiều dài tương đối;

L/B

+ Tỷ lệ chiều rộng trên chiều cao, còn gọi chiều rộng tương đối:

B/H

+ Tỷ lệ chiều cao trên mớn nước, cịn gọi chiều cao tương đối:

H/T

1.2.2.3. N hóm các hệ s ố h ìn h d á n g hao gồm (Hình 1.6)

+ Hệ số diện tích MĐN, đó là tỷ số giữa diện tích MĐN đang xét trên diện
tích của hình chữ nhật ngoại tiếp (Hình I.6a).
a

5
LB

1 2 . 1)

( .

21

+ Hệ số diện tích mặt cắt ngang giữa (MCNG), đó là tỷ số giữa diện tích
phần chìm của nó trên diện tích của hình chữ nhật ngoại tiếp (Hình I.6b):
( 1.2.2)

A . ٥٠
BT

+ Hệ số thể tích chiếm nước, cịn gọi hệ số đầy chung, đó là tỷ số giữa thể
tích chiếm nước theo mớn nước đang xét trên thể tích của hình hộp chữ nhật
ngoại tiếp (Hình I.6c):
V
LBT

(1.2.3)
d)

Hình (1.6): Các hệ sơ' hình dáng

+ Hệ số thể tích làng trụ dọc, đó là tỷ số giữa thể tích chiếm nước, theo
mớn nước đang xét, trên thể tích của lăng trụ dọc ngoại tiếp, có diện tích đáy
bằng (0 và chiều cao L (Hình I.6d):
_ V _ ỐLBT _ s
coL~ PBTL ~ p

(1.2.4)

+ Hệ số thể tích lăng trụ đứng, đó là tỷ số giữa thể tích chiếm nước của
tàu theo mớn nước đang xét, trên thể tích của lăng trụ đứng, có đáy là MĐN

tương ứng và chiều cao T (Hình I.6e).
/ =

22

V
ỔLBT ổ
ST ~ aLBT ~ a

( 1.2.5)



H lnk (1.7): Các đường Kinh, Khác nhau cố chng Kệ số KlnK dáng dạc t ٣ưng
a. Các m ặt cắt ngang cố cùng hệ số β = 0,75
b. Cắc m ặt đường nước có cùng hệ số a 0,85

‫ﺀ‬

Việc áp dụng cả một tập hợp nhiều thông số kỹ thuật như trinh bày trên
dây hồn tồn khơng ngẫu nhiên, mà xuất phát từ nhu cầu thực tế nghiên cứu ly
thuyết tàu thUy, dồng thời phản ánh những kết quả và kinh nghiệm dạt dược
trong quá trinh tiếp cận, dặt và giải các bài toán dảm bảo chất lượng và an toàn
di biển. Dễ nhận thấy rằng số lượng các thông số kỹ thuật truyền thống, mặc
dầu khắ chi tiết, nhưng cồn rất thiếu dể dặc trưng chinh xác dường hình của con
tàu như các lời giai duy nhất.
Hình (1.7) minh họa dường hình của 3 MCN có cUng chiều rộng, chiều cao
và cUng hệ số diện tích p = 0,75 (hình I.7a); 3 MDN (hình I.7b) có cUng chiều
dài, chiều rộng và cùng một giá trị của hệ số diện tích a = 0,85. Sự thực, số các

MCN và các MDN có cUng các dặc trưng như vậy có thể là vơ số. Hiện tượng nói
trên có thể hiểu rằng, với cách cho hiện hữu về các thông số kỹ thuật dặc trưng,
nghiệm của các bài toán thiết kế tàu thủy là bất định, ít nhất về mặt phương pháp.
Tinh hình sẽ dược cải thiện dáng kể, nếu với ý nghĩa các thông số dầu vào,
kết hợp ap dụng các hệ số diện tích như vậy với các tọa độ trọng tâm cUa MCN
( z e ), và của MDN (X f) trong hệ tọa độ dang xét. Có thể chỉ rõ rằng thỏa mãn các
23


điều kiện biên về trọng tâm của các mặt cắt đã cho, đặc biệt nếu tinh đê'n cả các
trọng tâm của các khu vực cục bộ, cUng với các thông số hình học áặc triíng
truyền thống trinh bày như trên, tinh bất định trong thiết kế các áường hình
tàu có thế' khắc phục đến mức tin cậy. Hình (1.8) minh họa hai trường hợp vẽ
các mặt âường nước có cUng kích thước co bản, nhưng áược cho với các thơng số
âường hình cịn lại khác nhau. Trường hợp thứ nhất (hình I.8a) hệ số diện tích
bằng a = 0,80 và hoành độ trọng tâm lần lượt cho như trong bảng (1.1). Trường
hợp thứ hai ngược lại, hoành độ trọng tâm dược cho một giá trị bằng X f = -0,057,
tương ứng với các số liệu cho trong bảng (1.2), trong khi hệ số diện tích lần lượt
nhận 2 giả trị a = 0,775 và 0,783.

‫د‬
HlnK (1.8): Đường Klnlx các mạt dường nước có cùng kìch thước cơ bdn, DỚi các
thOng số htnh học cOn ‫ اوا‬dược cho hhdc nhan.

Tiếc rằng cho dến hiện nay, trong phương pháp thiết kế dường hình tàu
thUy, các thơng số trọng tâm của các diện tích như các MCN, các MBN, các
dường phần bố diện tích MCN, MĐN, các thể tích,... nếu dược tinh dến, chỉ như
những thông số tham khảo, bổ sung, mà không có vai trồ quyết định, trong khi
thực chất dó phải là các thơng số diều khiển vi chUng có ảnh hưởng chi phối
mạnh dến dường hình, hơn hẳn các hệ số hình dáng.

ứng dụng thơng số tọa độ các trọng tâm diện tích, thể tích khác nhau
trong thiết kế dường hình tàu như những thơng số diều khiển có thể coi là
phương hướng triển vọng trong nghiên cứu thuật toán cho các phần mềm máy
tinh thiết kế tàu thUy nói chung cUng như nói riêng thiết kế DHLT tàu.
Bang (1.1)
N ử a đuôi

C ác

thông

L j l L

ađ

M a taũ.\
Xfđl L

L m l L

số
Cấc
phương
ấn

24

0,600

0,900

-0,282

0,400

0,500

0,900

-0,236

0,500

0,400

0,900

-0,186

0,600

a

Xt ‫ا ﺀ‬

0,148

0.800

-0,142

0,195

0,800

-0,047

0,246

0,800

0,052

ữ,n

X f ml

0,650

0,733

L


B áng (1.2)
C ác

N ửa

thông

sô
Các
phương
án

đuôi

Ljj ị L·

N ửa

Xfdl L

L„, / L

mũi
^f?n/

^

a

Xf

0,500

0,900

-0,235

0,500

0,650

0,190

0.775

-0,057

0,525

0,850

-0,237

0,475

0,700

0,185

0,779

-0,057

0,560

0,800

-0,239

0,440

0,750

0,188

0,783

-0,057

1.3. ĐƯỜNG HÌNH LÝ THUYẾT
TỐN LÝ THUYẾT TÀU

tà u th ủ y n h ìn từ n h u

CẦU

t ín h

Thuật ngữ tính tốn lý thuyết tàu dùng ở đây bao gồm tất cả các phép tính
đảm bảo chất lượng và an toàn đi biến cho con tàu, bao gồm từ các tính tốn xác
định các thơng số hình học cơ bản, quen gọi là các yếu tố ĐHLT (còn được gọi là
các yếu tố tính nổi, hoặc các yếu tố tĩnh thủy lực), các đại lượng hình học quy
đổi phụ thuộc hàm với các yếu tố cơ bản, chẳng hạn trong lý thuyết ổn định đó
là các bán kính ổn định, các độ cao tâm ổn định, các tọa độ tâm nổi theo các góc
nghiêng khác nhau, tọa độ trọng tâm, đến cả các yếu tố động học, động lực học.
Do đặc điểm của bề mặt vỏ tàu là cong đặc biệt, hầu hết các tính tốn lý
thuyết tàu đều dẫn về tính tốn các diện tích và thể tích được giới hạn bởi các

đường cong, mặt cong, hoặc các momen tĩnh, momen qn tính của chúng, về
mặt tốn học có thể nói, mọi tính tốn lý thuyết tàu cuối cùng đều dẫn về tính
tốn các tích phân xác định viết dưới dạng tổng quát:
N2
)H - j/(N )í/N '

(1.3.1)

N1

Trong đó ١.H là một đại lượng tính tốn nào đó
tàu tương ứng và vị trí của các kích thước đó.

hàm của các kích thước

f(X) ký hiệu các biểu thức vi phán của đại lượng tính tốn phụ thuộc biến
tương ứng, chẳng hạn nếu thơng qua '1? ký hiệu diện tích một MĐN hoặc một
MCN khi đó HNDsẽ tương ứng là kích thước nửa rộng theo X hoặc theo z. Tương
tự nếu ١.H ký hiệu các momen tĩnh của diện tích một MĐN hoặc một MCN khi đó
f(K)sẽ tương ứng là tích của kích thước nửa rộng tàu với khoảng cách đến các
trục tọa độ oy trong các mặt cắt đang xét.
Như vậy việc tính tốn và khảo sát các yếu tố lý thuyết tàu sẽ không gặp
trở ngại nếu dưới các dấu tích phân là các hàm f(K) khả tích, nghĩa là khi các
đường cong ĐHLT tàu được cho tương ứng dưới dạng các hàm giải tích liên tục,
tường minh. Khi đường hình tàu chỉ có thể thiết kế dựa theo các mẫu, nhờ
những động tác sửa đổi đơn giản mang nặng định tính như đã nhận xét ở phần
trên, điều mong muốn về tồn tại các hàm khả tích f(K) là khơng xảy ra, phương
pháp tính tốn các yếu tố lý thuyết tàu chính xác bằng cách lấy các nguyên hàm
25

là khơng thực hiện được, và mọi tính tốn cần thiết chỉ có thể thực hiện theo
các phương pháp gần đúng, trên cơ sở những dữ liệu về kích thước tàu, đo trực
tiếp từ đường hình.
Từ các kiến thức lý thuyết tàu cơ bản, người đọc từng được làm quen với
nhiều phương pháp khác nhau, do các tác giả từ nhiều nước tìm kiếm và đề
nghị. Khơng thể khơng thừa nhận những đóng góp của các phương pháp như
vậy, tập hợp lại đã cho phép con người vượt qua những trở ngại đang được nhắc
tới, trong suốt quá trình nghiên cứu giải quyết các vấn đề khoa hoc - kỹ thuật công nghệ tàu thủy. Mặc dù vậy, trước nhu cầu về những sản phẩm còng nghệ
cao, tương xứng với các tiềm năng nghiên cứu lý thuyết - thực nghiệm cũng như
kỹ thuật tính tốn và cơng nghệ tin học hiện đại, cũng không thể không thừa
nhận các rào cản có tính ngun tắc, thường gặp trong bài tốn lớn về phương
pháp tính tốn thiết kế tàu, có nguồn gốc từ phương pháp cơ bản thiết kế quản
lý và điều khiển đường hình tàu.
Dưới đây thử nhìn nhận vấn đề qua ứng dụng phương pháp hìr.h thang,
như một thuật tốn gần đúng triển vọng nhất, đặc biệt nếu đánh giá từ khả
năng áp dụng trong lập trình máy tính [1].
Giả sử tính một yếu tố lý thuyết tàu đang xét viết theo biểu thức (1.3.1),
biểu thức dưới dấu tích phân f(K) không được cho bằng một hàm liêr tục, mà
theo n giá trị rời rạc theo sơ đồ hình (1.9).
Về bản chất đã rõ, các tích phân xác định dạng (1.3.1) biểu thị diện tích
các hình cong, giới hạn bởi các tung độ f(Ki) cùng với trục hoành (oK), mà theo
sơ đồ hình (1.9), có thể tính như tổng diện tích của n hình thang nhỏ:
‫( = =«؛‬j/( N W
N ٠،

/(K o)./(X ,)^^^^^/(K,)./(K,)^_^^^ ^^/(K„.,)./(K„)^...^^.٠^ (1,3.2)
2

2

2

Khi chiều cao của các hình thang con K. K1+‫ ؛‬khơng thay đổi, hay nói khác
đi, độ dài tính tốn N'o Kn được chia làm n đoạn bằng nhau, ký hiệu bằng AK:
AN' = K, N',+1 = Ko Kn/n
Biểu thức (1.3.2) được viết về dạng ngắn gọn hơn:

26

(1.3.3)