BÁO cáo môn học tàu CAO tốc lặp chương trình tính sức cản bằng phương pháp savitsky

A.Lặp chương trình tính sức cản bằng phương pháp Savitsky 1.Giới thiệu chungNội dung chính của bài viết nhằm trình bày qui trình tính nhanh sức cản tàu thủy trên máy tính, chọn lựa và th

Trang 1

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

BÁO CÁO MÔN HỌC TÀU CAO TỐC

Giảng viên hướng dẫn: (thầy) Lê Tất Hiển Sinh viên: Trương Quốc Khánh

MSSV: 1710135

1

TIEU LUAN MOI download : skknchat123@gmail.com moi nhat

Trang 2

Mục lục

A Lặp chương trình tính sức cản bằng phương pháp Savitsky………… …

3 1.Giới thiệu chung……… 3

2.Cơ sở lý thuyết………4

3.Chương trình……… …9

3.1 Tính đơn giản hóa………

9 3.2 Giá trị nhập (Input)… ………

9 3.3 Giá trị xuất (Output) ……… 10

3.4 Các công đoạn dựng chương trình……… 11

3.4.1 Tạo dựng giao diện người dùng……… 11

3.4.2 Viết code để tương tác với giao diện………

13 4 Áp dụng chương trình vào tàu mẫu……… 17

5 Kết luận……….20

Tài liệu tham khảo………

21

2

Trang 3

A.Lặp chương trình tính sức cản bằng phương pháp Savitsky 1.Giới thiệu chung

Nội dung chính của bài viết nhằm trình bày qui trình tính nhanh sức cản tàu thủy trên máy tính, chọn lựa và thiết kế chân vịt Ngoài việc sử dụng những công cụ máy tính thông thường của người thiết kế tàu như Autocad và Excel, bài viết đã xây dựng nên một chương trình chuyên dụng, có thể chạy độc lập trên Windows để hỗ trợ cho công tác thiết kế

Hiện nay có nhiều phương pháp tính sức cản tàu được giới thiệu trong các tài liệu nghiên cứu khác nhau Đặc điểm chung của các phương pháp đó là để có thể áp dụng, mẫu tàu cần tính sức cản phải có các thông số hình dáng và kích thước nằm trong phạm vi giới hạn của từng phương pháp Điều này nhiều khi không được đáp ứng hoàn toàn, và làm hạn chế phạm vi lựa chọn thông số tàu khi thiết kế Để khắc phục hạn chế trên, các chuyên gia thiết kế tàu thuyền đã sử dụng phương pháp phân tích hồi quy kết quả thử nghiệm nhiều mô hình tàu khác nhau, từ đó đưa ra phương pháp gần đúng để tính sức cản của nhiều loại tàu khác nhau, không phụ thuộc nhiều vào phạm vi đặc điểm hình dáng và kích thước tàu thiết kế Giải pháp này giúp cho các nhà thiết kế

mở rộng phạm vi lựa chọn các thông số tàu, và cho thấy hiệu quả trong giai đoạn thiết kế sơ bộ

Công việc thiết kế tuyến hình vỏ tàu là công việc vô cùng nhọc công và

có tính chất lặp đi lặp lại nếu ta mong muốn đạt đến kết quả mỹ mãn Mộtđiều hạn chế nhất trong việc thiết kế tuyến hình vỏ tàu là không thể nào rút ngắn hơn được thời gian thiết kế Do đó, nếu chỉ với những công cụ

là AutoCad và Excel thì ta khó tránh khỏi những hạn chế sau: • Ngại tính toán với mức chính xác cao • Ngại thay đổi hình dáng vỏ tàu cũng như các phương án thiết kế khác có khả năng tốt hơn • Làm giảm mức phát huy ý tưởng của thiết kế viên Do đó, việc xây dựng và nhanh chóng đưavào áp dụng các chương trình máy tính hỗ trợ nhằm loại đi những công đoạn thiếu tính tư duy trong thiết kế tàu là rất cần thiết Hơn nữa, việc áp dụng và xây dựng các phần mềm tiện tích là điều không thể thiếu trong công tác đào tạo và nghiên cứu ứng dụng Hiện nay chúng tôi đã xây dựng được một số chương trình liên kết, hỗ trợ cho công tác thiết kế và giảng dạy

3

Trang 4

2.Cơ sở lý thuyết

Phương pháp Savitzsky được coi là phương pháp rất hữu hiệu trong vàichục năm qua, dùng đánh giá sức cản tàu chạy nhanh Tàu chạy nhanh

đề cập tại đây được hiểu là các tàu lướt kiểu planing

Dòng chảy đến tấm tàu lướt dạng đang đề cập, nghiêng góc τ so với mặtthoáng ban đầu, bị chia làm hai: dòng chính bao đáy tàu, chảy về phía lái

Lớp mỏng của dòng thay đổi hướng tại vùng gần mép tấm của đáy và tạocác gợn nước đặc trưng cho chuyển động dạng này Đường chia dòng tạimặt cắt đáy chính là những vị trí áp lực lớn nhất tại đáy

Áp lực này giảm dần khi chuyển về phía lái Thay đổi đó tạo ra lực thủy động N, tác động vuông góc với đáy tàu Ngoài lực trên, khi chuyển động trong nước tấm đáy còn bị tác động của lực ma sát F, song song với đáy

4

Trang 5

Chúng ta áp dụng phương pháp tính sức cản dành riêng cho tàu cao tốc

Phương pháp được sử dụng ở đây là phương pháp Savitsky Theo các tàiliệu hướng dẫn sử dụng Phương pháp Savitsky, sức cản được tính ra chính là sức cản toàn bộ Các thông số phương pháp này sử dụng để tínhtoán: Chiều dài đường nước thiết kế (LwL), chiều rộng tấm đáy (b), góc nghiêng đáy (β), lượng chiếm nước ( ), tọa độ tâm nổi (LCG).Ta nhận thấy), lượng chiếm nước ( ), tọa độ tâm nổi (LCG).Ta nhận thấycác thông số mà phương này sử dụng tính toán chỉ liên quan đến phần thân tàu chìm dưới nước Vì vậy ta coi sức cản được tính ra từ phương pháp này là sức cản dư (bao gồm sức cản sinh sóng và sức cản áp suất)

và sức cản ma sát ; Thành phần sức cản không khí và gió, sức cản phụ, sức cản môi trường sẽ được tính riêng và cộng vào sức cản toàn bộ

Nội dung phương pháp :

Để xác định các đặc trưng sức cản vỏ tàu chạy nhanh đáy phẳng người

ta thường nghiên cứu lực cản các tấm nghiêng góc xác định Các đặc tínhthủy động lực tấm chuyển động trên mặt nước qui về :

Trang 6

Trang 7

Trong đó τ là góc nghiêng dọc đo bằng độ

C v− ¿ số Froude dựa trên nền chiều rộng tấm b : C v =Fn B = √V gb

Hệ số nâng C Lb hiểu như sau : C Lb= Δ

tàu Nếu ký hiệu Δ - trọng lượng tàu tại chế độ khai thác, công thực tínhsức cản

6

Trang 8

Trang 9

của vỏ tàu lướt: R=(C F + ΔC F ) 0,5 ρV V 2 ⋅ S+ Δτ

đọc từ đồ thị

Một trong những cách thưc hiện tính là tìm cách xác định giá trị τ /C Lb Tù công thức dành cho C L tính trở lại τ Khi đã có cặp giá trị xác định λ0 , τ0

cho tấmphẳng sẽ tiến hành tính cho các hệ số tương đương cho tấm trên vỏ tàu nhờ công

Trang 10

Trang 11

Trang 12

3.Chương trình

3.1 Tính đơn giản hóa

Chương trình được viết trên Matlab – tạo sự gần gũi đặc biệtvới sinh viên, dễ dàng tiếp cận

Với công dụng chính là tính toán sức cản của tàu bằng phương pháp Holtrop dựa vào các thông số đã có sẵn, việc đơn giản hóa sẽ giúp cho kết quả chính xác hơn, rút ngắn được thời gian thao tác tính toán bằng các công cụ khác

3.2 Giá trị nhập (Input)

Khi đã có đầy đủ các thông số cơ bản, người sử dụng có thể thựchiện chức năng tính toán nhanh sức cản theo các công thức kinhnghiệm được khai báo trong chương trình

9

Trang 13

3.3 Giá trị xuất (Output)

10

Trang 14

Dựa vào phần công thức đã được nhập trong phần code ta cóthể nhanh chóng tính được các thông số cần thiết, và tìm ra được sức cản của tàu

3.4 Các công đoạn dựng chương trình 3.4.1Tạo dựng giao diện người dùng

GUI (Graphical User Interface ) trong Matlab là một công cụ hỗ trợ cho người dùng dễ dàng thao tác các thanh công cụ đã được con người lập trình sẵn và tích hợp vào phần mền Matlab,việc đó sẽ cho phép tương tác giao diện chương trình từ đó nhìn được một cách khách quan nhất và bắt đầu viết code để tương tác giao diện

Tại cửa sổ command window nhập lệnh guide

Cửa sổ Guide xuất hiện, tạo mới bằng Blank GUI, nhấn OK

11

Trang 15

Trong Matlab thì GUI hỗ trợ khá là đầy đủ các chương trình để thực hiện Như là tính toán với phép toán logic, lập trình không gian 2D, 3D, đọc dữ liệu từ Excel, sử lý hình ảnh,… Nó được thực hiện thông qua hàm xây dựng sẵn là CALLBACK Dễ dàngthao tác mà không cấn phải biết nhiều về cấu trúc của trương trình, vẫn có thể thực hiện được.

Hoàn tất tạo giao diện bằng GUI trên Matlab

12

Trang 16

3.4.2Viết Code để tương tác với giao diện

Sau khi hoàn tất quá trình dựng giao diện,phải viết code

để tương tác với các giá trị nhập

Sau đó viết các công thức tính toán cho các giá trị cần tính Đoạn code:

Khai báo các giá trị input:

Trang 18

lambda2=(lambda0^0.8)*(1/cosd(B))*(1-(sqrt(Cv2))));

set(handles.lambda2,'string',lambda2);

0.29*(sind(B)^0.28))*(1+1.35*((sind(B))^0.44)*(mD/

0.17*(sqrt(lambda2)*cosd(B)))/(sqrt(lambda2)*cosd(B)));

t2=t02+((0.15*sind(B)^0.8)/(Cv2^0.3))*((1-set(handles.t2,'string',t2); t3=t03+

((0.15*sind(B)^0.8)/(Cv3^0.3))*((1-set(handles.t3,'string',t3); t4=t04+

Trang 19

R3=2*((p*(V13^2)*lambda3*(b^2)*CFO3)/((cosd(t3)*cosd(B))+W*tand(t3)))^0.5;

set(handles.R3, 'string' ,R3);

R4=2*((p*(V14^2)*lambda4*(b^2)*CFO4)/((cosd(t4)*cosd(B)) +W*tand(t4)))^0.5;

set(handles.R4, 'string' ,R4);

R5=2*((p*(V15^2)*lambda5*(b^2)*CFO5)/((cosd(t5)*cosd(B)) +W*tand(t5)))^0.5;

set(handles.R5,'string',R5);

R6=2*((p*(V16^2)*lambda6*(b^2)*CFO6)/((cosd(t6)*cosd(B))+W*tand(t6)))^0.5;

set(handles.R6,'string',R6);

16

Trang 20

4.Áp dụng chương trình vào tàu mẫu

a.Tàu mẫu số có thông số như sau:

Áp dụng tàu mẫu vào chương trình, đạt được giá trị sức cản :

17

Trang 21

Kết quả khi được thực hiện bằng Maxsurf

Từ số liệu trên, ta có được biểu đồ so sánh :

Speed (Kn) Sức cản tính bằng Maxsurf (kN) Sức cản tính bằng chương trình (kN)

Trang 22

Running trim vs Speed của phần mềm Maxsurf

Running trim vs Speed của phần mềm Matlab

19

Trang 23

5.KẾT LUẬN

So với cách làm thông thường, quy trình thiết kế có áp dụng chươngtrình hỗ trợ đã nêu trên đây rút ngắn được thời gian thiết kế và khả năng có được nhiều phương án kết quả để chọn lựa hơn Công việckhai triển và tính toán ổn định, tính toán sức cản thường chiếm một

tỷ lệ tương đối lớn trong quỹ thời thiết kế, giờ đây đã được rút ngắn chỉ còn vài phút Điều này đem lại sự linh hoạt trong công tác thiết

kế, đồng thời cũng tạo khả năng rút ngắn thời gian lập lại các việc thao tác thủ công trên máy tính

Nhược điểm: Còn nhiều hạn chế trong việc lấy số liệu, việc lấy số liệu từ bản vẽ sẽ mất nhiều thời gian, việc lấy số liệu sai lệch có thể gây ra sai lệch kết quả

20

Trang 24

Tài liệu tham khảo

method’ - - - International Shipbuilding Progress, Vol 25, October 1978 ;

Công Nghị

21

Định dạng
Số trang	24
Dung lượng	2,01 MB