tính toán các yếu tố tính nổi và kiểm tra ổn định cho tàu dầu 8000t, vùng hoạt động không hạn chế

THUYẾT MINH-Nhóm IIILê văn Quang Nguyễn Đức Quý Ngô thành Đạt Phần I: tính toán và vẽ đồ thị bonjean - Tỉ lệ Bonjean là tổ hợp của 2 họ đường cong : + Đường cong diện tích sườn ngâm nư

ĐỀ BÀI: TÍNH TOÁN CÁC YẾU TỐ TÍNH NỔI VÀ KIỂM TRA ỔN ĐỊNH CHO TÀU DẦU 8000T, VÙNG HOẠT ĐỘNG KHÔNG HẠN CHẾ

Các thông số chủ yếu của tàu

tr 1

THUYẾT MINH-Nhóm III

Lê văn Quang

Nguyễn Đức Quý

Ngô thành Đạt

Phần I: tính toán và vẽ đồ thị bonjean

- Tỉ lệ Bonjean là tổ hợp của 2 họ đường cong :

+ Đường cong diện tích sườn ngâm nước: wi= f(x)

+ Momen tĩnh của diện tích sườn ngâm nước đối với đường cơ bản :

- Công thức lí thuyết có

dạng :

- Công thức gần đúng (theo phương pháp hình thang )

yi (m) là tung độ các đường nước

ki là hệ số hình thang (1,2,2, ,2,2,1)

i là chỉ số tay đòn theo chiều cao (0,1,2,3,… tính từ mặt phẳng cơ bản )

Kết quả tính toán được thể hiện trên hình vẽ và được gọi là tỉ lệ Bonjean

tr 2

ổn định của tàu , phụ thuộc vào chiều chìm của tàu

2.Các đại lượng tính toán

Đường cong thuỷ lực là tập hợp của họ các đường cong được chia làm 2 nhóm

* Nhóm 1 - các yếu tố các đường nước (tính theo phương pháp Simpson )

- Diện tích các đường nước S(z) :

- Hoành độ trọng tâm đường nước Xf (z) :

- Momen quán tính Ix,Iyf :

Trong đó  L 14.7m

Bảng tính

tr 11

DN 0

tr 12

b

tr 13

d

tr 16

B

tr 19

D

tr 22

b

tr 25

tr 28

b

tr 31

tr 34

tổng

kết quả

tr 41

tr 44

tổng

tr 47

tr 50

tr 53

a

tr 56

* Nhóm 2 - các yếu tố thân tàu (tính theo phương pháp hình thang )

- Thể tích ngâm nước

- Toạ độ tâm nổi : xB,zB

tr 62

tr 64

stt đại lượng đợn vị đường nước

1756.131

1839.031

1947.225

2010.218

11574.04

14356.94

17265.66

hoàng độ tâm nổi XB =8/4

11683.35

14071.53

4

14321.373

26350.04

42569.72

63448.23

39631.779

42019.63

44770.24

47779.41

50382.68

6575.1926

9154.883

11863.39

14715.86

17697.3

27 moonen quan tính iy m4 428040

4 958057.1 1134007 1258422.5 1454120 1657945 1958138 2126631

tr 66

PHẦN III: TÍNH TOÁN VÀ KIỂM TRA ỔN ĐỊNH CHO TÀU

A Tính toán và vẽ đường cong cánh tay đòn ổn định hình dáng l

1 Các đại lượng cần tính

a Cách xây dựng đường cong l

- Bước 1 Vẽ sườn Trêbưsev:

+ Để vẽ đường cong tay đòn ổn định hình dáng, ta đi xác định các sườn Trêbưsevthường có 9 sườn Trêbưsev với các hoành độ được xác định theo công thức:

(ki là các hệ số Trêbưsev)Với Lpp = 116 (m)

+ Độ cong ngang boong của sườn: hi = Bi/50

+ Từ hình chiếu bằng ta vẽ được hình chiếu cạnh của các sườn

Quy ước: Sườn đuôi vẽ bằng nét đứt, sườn mũi vẽ bằng nét liền

- Bước 2 Xác định chiều chìm tàu

+ Xác định thể tích ngâm nước lớn nhất Vmax tại mép boong

tr 68

2/

pp i

i k L

x 

- Bước 3 Vẽ các đường nước tương đương và xác định r0 :

Sử dụng phương pháp vạch đường nước tương đương của Krưlôp – Darnhi : + Dựng đường nước phụ đầu tiên đi qua trọng tâm F của đường nước ban đầu

đo các tung độ của đường nước phụ (đường nước phụ này được xác định bằng cách quay đường nước ban đầu 10o), rồi tính toán các yếu tố của đường nước phụ theo các bước :

Diện tích mặt đường nước phụ:

Momen tĩnh của diện tích đường nước phụ lấy đối với trục song song với Ox

và đi qua tâm của đường nước ban đầu (đường nước phụ):

Momen quán tính của diện tích đường nước phụ lấy đối với trục nói trên:

Tìm tọa độ trọng tâm của đường nước phụ, sau đó định ra trọng tâm F1' của đường nước phụ (đặt F1' sang phải nếu  > 0 và ngược lại):

Tìm chiều dày của lớp nước:

Tính momen quán tính diện tích của đường nước phụ đối với điểm đi qua tâm của đường nước đó:

Tính

+ Vẽ đường nước tương đương song song với đường nước phụ và cách đường nước phụ một đoạn (đương nước tương đương sẽ nằm trên của đường nướcphụ nếu > 0 và ngược lại) Sau đó xác định tâm đường nước tương đương bằngcách kẻ đường vuông góc đi qua tâm F1' cắt đường nước tương đương tại F1

tr 70

a b dx M

2 2

2

1

'

a b dx I

3 3

'

'2

1



' '

đó chính là tâm của đường nước vừa kẻ

+ Lần lượt cho tàu nghiêng ở các góc 00, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800

900 Quá trình lặp lại như trên với các đường nước nói trên để tính ra rtại cácgóc nghiêng khác nhau

- Bước 4 Tính tọa độ tâm nổi y z;  và tính l

Bước 3 và bước 4 sẽ được lặp lại lần lượt với các đường nước khác nhau, ta sẽtìm được các giá trị l tại các góc nghiêng khác nhau của tàu ứng với các chiều chìmtàu khác nhau, từ đó vẽ được đường cong cánh đòn ổn định hình dáng l phụ

thuộc vào thể tích ngâm nước V của tàu

- Phương pháp tính:

Dùng phương pháp tính tích phân gần đúng hình thang để tính

(với a, b là tung độ phải và tung độ trái)

z

I0' = I' - 2S' =

40119.41

3Bán kính r = I0'/Vi = 6.933

- Bảng tính các yếu tố đường nước khi tàu nghiêng ở 100

-3 8.456 6.953 71.504 48.344 604.637 336.137-2 9.042 7.839 81.758 61.450 739.254 481.706-1 9.24 9.24 85.378 85.378 788.889 788.889

I0' = I' - 2S' =

41548.25

0Bán kính r = I0'/Vi = 7.180

tr 74

- Bảng tính các yếu tố đường nước khi tàu nghiêng ở 200

-3 9.122 6.623 83.211 43.864 759.050 290.512-2 9.38 7.427 87.984 55.160 825.294 409.676-1 9.425 9.505 88.831 90.345 837.229 858.729

- Bảng tính các yếu tố đường nước khi tàu nghiêng ở 300

-3 9.788 6.344 95.805 40.246 937.739 255.323-2 9.772 6.944 95.492 48.219 933.148 334.834-1 9.775 8.305 95.551 68.973 934.007 572.821

tr 76

- Bảng tính các yếu tố đường nước khi tàu nghiêng ở 400

-4 6.862 2.854 47.087 8.145 323.111 23.247-3 9.882 6.514 97.654 42.432 965.016 276.403-2 9.128 6.807 83.320 46.335 760.548 315.404-1 9.128 7.107 83.320 50.509 760.548 358.971

- Bảng tính các yếu tố đường nước khi tàu nghiêng ở 500

-4 9.004 4.584 81.072 21.013 729.972 96.324-3 8.446 6.758 71.335 45.671 602.495 308.642-2 6.925 6.781 47.956 45.982 332.093 311.804-1 6.925 6.781 47.956 45.982 332.093 311.804

I0' = I' - 2S' =

24775.92

3Bán kính r = I0'/Vi = 4.281

- Bảng tính các yếu tố đường nước khi tàu nghiêng ở 600

-4 7.853 5.835 61.670 34.047 484.291 198.666-3 7.348 6.224 53.993 38.738 396.741 241.106-2 5.953 6.224 35.438 38.738 210.964 241.106-1 5.953 6.224 35.438 38.738 210.964 241.106

0 5.953 6.224 35.438 38.738 210.964 241.106

1 5.953 6.224 35.438 38.738 210.964 241.106

2 5.953 6.224 35.438 38.738 210.964 241.106

tr 79

tr 80

- Bảng tính các yếu tố đường nước khi tàu nghiêng ở 700

-4 -5.591 -0.48 31.259 0.230 -174.771 -0.111-3 6.907 5.674 47.707 32.194 329.510 182.670-2 5.585 5.674 31.192 32.194 174.209 182.670-1 5.585 5.674 31.192 32.194 174.209 182.670

tr 81

- Bảng tính các yếu tố đường nước khi tàu nghiêng ở 800

-4 6.773 -0.133 45.874 0.018 310.701 -0.002-3 6.312 5.742 39.841 32.971 251.479 189.317-2 5.026 5.742 25.261 32.971 126.960 189.317-1 5.026 5.742 25.261 32.971 126.960 189.317

-2 4.739 5.878 22.458 34.551 106.429 203.090-1 4.739 5.885 22.458 34.633 106.429 203.817

tr 84

- Bảng tính xác định toạ độ tâm nổi yθ ,zθ ,lΦ tại trạng thái V0

- Bảng tính các yếu tố đường nước khi tàu nghiêng ở 200

- Bảng tính các yếu tố đường nước khi tàu nghiêng ở 400

- Bảng tính các yếu tố đường nước khi tàu nghiêng ở 500

- Bảng tính các yếu tố đường nước khi tàu nghiêng ở 600

- Bảng tính các yếu tố đường nước khi tàu nghiêng ở 700

- Bảng tính các yếu tố đường nước khi tàu nghiêng ở 800

- Bảng tính các yếu tố đường nước khi tàu nghiêng ở 900

- Bảng tính xác định toạ độ tâm nổi yθ ,zθ ,lΦ tại trạng thái V1

2.429 13.02

6

1.136

1.446 21.25

1

1.853

1.216 26.61

8

2.321

0.000 2.321 2.321

Bán kính r = I0'/Vi = 3.554

tr 101

- Bảng tính các yếu tố đường nước khi tàu nghiêng ở 100

tr 102

- Bảng tính các yếu tố đường nước khi tàu nghiêng ở 200

tr 104

- Bảng tính các yếu tố đường nước khi tàu nghiêng ở 300

- Bảng tính các yếu tố đường nước khi tàu nghiêng ở 400

-3 6.641 6.982 44.103 48.748 292.887 340.361-2 4.698 7.791 22.071 60.700 103.691 472.911-1 4.698 9.542 22.071 91.050 103.691 868.797

tr 106

- Bảng tính các yếu tố đường nước khi tàu nghiêng ở 500

- Bảng tính các yếu tố đường nước khi tàu nghiêng ở 600

tr 108

- Bảng tính các yếu tố đường nước khi tàu nghiêng ở 700

tr 109

- Bảng tính các yếu tố đường nước khi tàu nghiêng ở 800

I0' = I' - 2S' =

12143.65

7Bán kính r = I0'/Vi = 0.909

tr 110

- Bảng tính các yếu tố đường nước khi tàu nghiêng ở 900

tr 111

- Bảng tính xác định toạ độ tâm nổi yθ ,zθ ,lΦ tại trạng thái V2

2.4 Trạng thái V max = 17141.14 m 3 ; d 2 = 10290 mm

- Bảng tính các yếu tố đường nước khi tàu nghiêng ở 00

-4 7.589 7.589 57.593 57.593 437.073 437.073-3 9.095 9.095 82.719 82.719 752.330 752.330-2 9.098 9.098 82.774 82.774 753.074 753.074

Bán kính r = I0'/Vi = 2.924

- Bảng tính các yếu tố đường nước khi tàu nghiêng ở 100

-4 8.307 6.957 69.006 48.400 573.235 336.718-3 7.929 9.227 62.869 85.138 498.489 785.564

tr 114

- Bảng tính các yếu tố đường nước khi tàu nghiêng ở 200

-4 6.499 4.593 42.237 21.096 274.498 96.892-3 5.282 7.199 27.900 51.826 147.365 373.093

tr 116

- Bảng tính các yếu tố đường nước khi tàu nghiêng ở 300

- Bảng tính các yếu tố đường nước khi tàu nghiêng ở 500

-2 2.486 5.017 6.180 25.170 15.364 126.279-1 2.486 5.621 6.180 31.596 15.364 177.599

- Bảng tính các yếu tố đường nước khi tàu nghiêng ở 600

- Bảng tính các yếu tố đường nước khi tàu nghiêng ở 700

-4 5.09 -0.759 25.908 0.576 131.872 -0.437-3 4.597 3.563 21.132 12.695 97.146 45.232-2 3.245 4.561 10.530 20.803 34.170 94.881-1 3.245 6.896 10.530 47.555 34.170 327.938

- Bảng tính các yếu tố đường nước khi tàu nghiêng ở 800

- Bảng tính các yếu tố đường nước khi tàu nghiêng ở 900

-4 5.897 -2.969 34.775 8.815 205.066 -26.172-3 5.447 3.296 29.670 10.864 161.611 35.806

- Bảng tính xác định toạ độ tâm nổi yθ ,zθ ,lΦ tại trạng thái Vmax

B Kiểm tra ổn định theo quy phạm

1 Quy phạm sử dụng để kiểm tra tàu

- Quy phạm sử dụng: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia Quy Phạm phân cấp và đóngtàu biển vỏ thép (QCVN 21: 2010/BGTVT)

- Tàu hoạt động ở vùng biển không hạn chế

2 Giới thiệu thông số tàu

- Chiều dài giữa hai đường vuông góc: Lpp = 116 (m)

4 Các hạng mục tính toán theo quy phạm

- Kiểm tra ổn định theo tiêu chuẩn chiều cao tâm nghiêng ban đầu:

h0 = r + zB +zG

Nếu h0> 0.15, kiểm tra bước tiếp theo

- Kiểm tra ổn định theo đồ thị ổn định

Diện tích đồ thị ổn định tĩnh không được nhỏ hơn 0.055(m.rad) khi góc nghiêngđến 30 độ và không được nhỏ hơn 0.09 (m.rad) khi nghiêng đến 40 độ Ngoài

ra diện tích của cánh tay đòn ổn định tĩnh trong phạm vi góc nghiêng 30 độ và

40 độ không được nhỏ hơn 0.03 (m.rad)

Cánh tay đòn ổn định lớn nhất lmax không được nhỏ hơn 0.25 (m) đối với tàu

có chiều dài L nhỏ hơn hoặc bằng 80 (m) và 0.2 đối với tàu có chiều dài lớn hơnhoặc bằng 105 (m) tại góc nghiêng lớn hơn hoặc bằng 30 độ Đối với các giá  lớn hơn hoặc bằng 30 độ Đối với các giá trị chiều dài L trung gian thì cánh tay đòn lớn nhất yêu cầu xác định theo phươngpháp nội suy tuyến tính

- Kiểm tra ổn định theo tiêu chuẩn thời tiết

tr 125

Trạng thái 1

5 Tiến hành tính toán ổn định cho tàu ở trạng thái

5.1 Xác định trọng lượng và toạ độ trọng tâm tàu tại trạng thái 1:

- Trạng thái N01

Trạng thái tải trọng 100% hàng 100% dự trữ

STT

Tên khối lượng

5.2 Tính toán ảnh hưởng của mặt thoáng hàng lỏng tới tải trọng tính toán:

Momen nghiêng bổ xung đo hàng lỏng ở các trạng thái tải

sn127-424 3.2 6 26.4 1,0 0.84 2 777.2 1 129.6

4

14 Két dằn

phải sn127-sn167

5.4.Tính toán cân bằng dọc tàu:

Cân bằng dọc tàu ở trạng thái 1

12 Momen nghiêng dọc trên 1cm chiều chìm Mcm=(DH0)/(100L) 146.59

15 Số gia mướn nước mũi δdf=(L/2+xf)∆d/Ldf=(L/2+xf)∆d/L 1.868

16 Số gia mướn nước đuôi δdf=(L/2+xf)∆d/Lda=-(L/2-xf)∆d/L -1.960

tr 129

19 Chiều cao tâm nghiêng zm 7.860

21 Hiệu chỉnh mặt thoáng δdf=(L/2+xf)∆d/Lh0=∑Mh/D 0.129

23 Chiều cao tâm nghiêng sau hiệu chỉnh h0=zM-zG-δdf=(L/2+xf)∆d/Lh0 7.731Kết Luận:Do ho>0,15m nên trạng thái tải trọng thỏa mãn ổn định ban đầu

5.5 Xây dựng đường cong cánh tay đòn ổn định tĩnh,động tại trạng thái 1

2 Góc nghiên ứng với lmax Độ 54.4o

3 Diện tích đồ thị tai 30o m.rad 0.171> 0.055

4 Diện tích đồ thị tai 40o m.rad 0.275 > 0.09

tr 130

5 Diện tích đồ thị từ 30o-40o m.rad 0.079> 0.03

dịnh

5.6.Xác định góc vào nước theo bố trí thực tế trên tàu:

STT Trạng thái tải trọng Góc vào nước Đơn vị

5.7 Xác định diện tích hứng gió và cao độ trọng tâm diện tích hứng gió theo bố trí thực tế của tàu tính toán:

Trạng thái 100% hàng và 100%dự trữDiện tích và cao độ tâm diện tích hứng gió

Tổng diện tích hứng gió Av= 575.94 m2

5.8 Tính tay đòn gây nghiêng do áp suất gió

Xác định momen nghiêng tác dụng lên tàu

vị P.A N01

tr 131

2 Mớn nước trung bình d m 7.35

7 Cánh tay đòn gây nghiêng do áp suất gió lw1 m 0.012

8 Cánh tay đòn gây nghiêng do áp suất gió lw2 m 0.018

5.9 Lập bảng tính toán biên độ lắc mạn theo quy phạm:

5.10 Xác định moonen nghiêng tác dụng lên tàu

vị

Trạng thái1

3 Cao độ tâm mặt hướng gió Zv m 8.817

6 Diện tích mặt hướng gió Av m2 575.94

7 Moomen nghiên do gió động t.m 13540.269

5.11 Kiểm tra ổn định theo Quy phạm( tiêu chuẩn thời tiết )

Kiểm tra ổn định của tàu theo các tiêu chuẩn cơ bản

Nhận xét: Các kết quả trong bảng tính đều thỏa mãn yêu cầu của Quy phạm 2010

Kết luận: Tàu đảm bảo ổn định theo yêu cầu của Quy phạm 2010 ở trạng thái 1

tr 133

Trạng thái 2

5 Tiến hành tính toán ổn định cho tàu ở trạng thái

5.1 Xác định trọng lượng và toạ độ trọng tâm tàu tại trạng thái 2:

- Trạng thái N02

Trạng thái tải trọng 100% hàng 10% dự trữ

STT

Tên khối lượng

tr 134

5.2 Tính toán ảnh hưởng của mặt thoáng hàng lỏng tới tải trọng tính toán:

Momen nghiêng bổ xung đo hàng lỏng ở các trạng thái tải

5.3.Tính toán cân bằng dọc tàu:

Cân bằng dọc tàu ở trạng thái 2

TT2

tr 136

3 Mớn nước trung bình d 6.89

12 Momen nghiêng dọc trên 1cm chiều chìm Mcm=(DH0)/(100L) 145.465

15 Số gia mướn nước mũi δdf=(L/2+xf)∆d/Ldf=(L/2+xf)∆d/L 0.683

16 Số gia mướn nước đuôi δdf=(L/2+xf)∆d/Lda=-(L/2-xf)∆d/L -0.653

21 Hiệu chỉnh mặt thoáng δdf=(L/2+xf)∆d/Lh0=∑Mh/D 0.13

23 Chiều cao tâm nghiêng sau hiệu chỉnh h0=zM-zG-δdf=(L/2+xf)∆d/Lh0 1.608

Kết Luận:Do ho>0,15m nên trạng thái tải trọng thỏa mãn ổn định ban đầu

5.4 Xây dựng đường cong cánh tay đòn ổn định tĩnh,động

2 Góc nghiên ứng với lmax Độ 38.4o

3 Diện tích đồ thị tai 30o m.rad 0.199> 0.055

4 Diện tích đồ thị tai 40o m.rad 0.328> 0.09

5 Diện tích đồ thị từ 30o-40o m.rad 0.128> 0.03

dịnh

5.5.Xác định góc vào nước theo bố trí thực tế trên tàu:

STT Trạng thái tải trọng Góc vào nước Đơn vị

5.6Xác định diện tích hứng gió và cao độ trọng tâm diện tích hứng gió tho bố trí thực tế của tàu tính toán:

Trạng thái 100% hàng và 10%dự trữDiện tích và cao độ tâm diện tích hứng gióT

1 Phần thân tầu trên đường nước 511.901 1 9.829 5031.475

tr 138

2 Lầu lái 17.663 1 21.225 56.663Khu sinh hoạt( phòng ở;

Tổng diện tích hứng gió Av= 637.274 m2

5.7 Tính tay đòn gây nghiêng do áp suất gió

Xác định momen nghiêng tác dụng lên tàu

7 Cánh tay đòn gây nghiêng do áp suất gió lw1 m 0.013

8 Cánh tay đòn gây nghiêng do áp suất gió lw2 m 0.02

5.8 Lập bảng tính toán biên độ lắc mạn theo quy phạm:

3 Cao độ tâm mặt hướng gió Zv m 8.751

6 Diện tích mặt hướng gió Av m2 637.274

7 Moomen nghiên do gió động t.m 14897.151

5.10 Kiểm tra ổn định theo Quy phạm ( tiêu chuẩn thời tiết )

Kiểm tra ổn định của tàu theo các tiêu chuẩn cơ bản

9 Tay đòn lw2 m 0.02

Nhận xét: Các kết quả trong bảng tính đều thỏa mãn yêu cầu của Quy phạm 2010

Kết luận: Tàu đảm bảo ổn định theo yêu cầu của Quy phạm 2010 ở trạng thái 2

Trạng thái 3

5 Tiến hành tính toán ổn định cho tàu ở các trạng thái

5.1 Xác định trọng lượng và toạ độ trọng tâm tàu tại trạng thái 3:

- Trạng thái N03

Trạng thái tải trọng 0% hàng 100% dự trữ

STT

Tên khối lượng

thành phần

Khối lượng (t)

Tay đòn Momen tĩnh khối lượng