Lập trình tính toán các yếu tố tính nổi bằng phương pháp hình thang

Trong những vấn đề an toàn đi biển của tàu thủy nói chung, đặc biệt là các tàu đánh bắt hải sản, bài toán đảm bảo ổn định luôn chiếm vị trí trung tâm. Chính vì những lý do này nên chúng em chọn chuyên đề “ Lập trình tính toán các yếu tố tính nổi bằng phương pháp hình thang”. Tuy nhiên đây là một vấn đề khoa học khó, không chỉ yêu cầu những kiến thức sâu về chuyên môn mà còn đòi hỏi những kiến thực liên quan khác đặc biệt là khả năng lập trình máy tính cùng với khả năng tư duy, sáng tạo và tính kiên trì, và do thời gian có hạn nên chuyên đề không tránh được những thiếu xót. Chúng em rất mong sự đóng góp ý kiến cũng như nhận xét, phê bình của thầy và các bạn để cho chuyên đề ngày càng hoàn thiện hơn.

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp tàu thủy hiện nay, việc tính toán và thiết kế tàu rất phức tạp và sai số lớn Xuất phát từ những yêu cầu :

 Đảm bảo tính nổi cho tàu như thế nào ở chế độ thiết kế và tải trọng bị thay đổi trong suốt quá trình chuyến biển ?

 Đảm bảo cho tàu chống nghiêng, chống lật do tác dụng của ngoại lực trên biển và các yếu tố khác

 Tàu lắc như thế nào hay nói đúng hơn có thể dung hòa các chuyển động lắc tàu như thế nào để hạn chế các hậu quả do chúng gây ra

 Đảm bảo sự tin cậy và an toàn nhất trong mọi tình huống khai thác và

sử dụng

Trong những vấn đề an toàn đi biển của tàu thủy nói chung, đặc biệt là các tàu đánh bắt hải sản, bài toán đảm bảo ổn định luôn chiếm vị trí trung tâm

Chính vì những lý do này nên chúng em chọn chuyên đề “ Lập trình

tính toán các yếu tố tính nổi bằng phương pháp hình thang”.

Tuy nhiên đây là một vấn đề khoa học khó, không chỉ yêu cầu những kiến thức sâu về chuyên môn mà còn đòi hỏi những kiến thực liên quan khácđặc biệt là khả năng lập trình máy tính cùng với khả năng tư duy, sáng tạo vàtính kiên trì, và do thời gian có hạn nên chuyên đề không tránh được những thiếu xót Chúng em rất mong sự đóng góp ý kiến cũng như nhận xét, phê bình của thầy và các bạn để cho chuyên đề ngày càng hoàn thiện hơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của thầy TS TRẦN GIA THÁI và sự góp ý của các bạn để hoàn thành chuyên đề này

Nha Trang, ngày 10 tháng 04 năm 2008

NHÓM SINH VIÊN THỰC HIỆN

HỒ NGỌC CA NGUYỄN VĂN CƯỜNG

HÀ ĐỨC KHÁNH

1.1 Tổng quan về đề tài:

Tàu thủy là một công trình hoạt động trên biển, trong những điều kiệnrất phức tạp.Vì thế vấn đề là phải đảm bảo cho con tàu một số các tính năng đặc biệt nhất định trước khi cho con tàu ra biển gọi chung là các tính năng hàng hải bao gồm: tính nổi, tính ổn định, tính chống chìm, tính lắc…

Một trong những vấn đề quan trọng để đánh giá định tính và định lượng các trạng thái nổi, ổn định, chống chìm và các tính năng khác, đó là việc tính các yếu tố tính nổi của tàu Đây là việc làm thông dụng nhưng có ý nghĩa quan trọng, có thể xem như là một mô đun thiết kế chuẩn quan trọng trong các phần mềm thiết kế tàu thủy, cung cấp những dữ liệu cơ bản nhất

để đánh giá định tính và định lượng các trạng thái nổi, ổn định, chống chìm

và các tính năng khác

Như đã khẳng định trên, mục đích nghiên cứu tính toán các yếu tố tính nổi, xét trên nhu cầu của một bên là các vấn đề an toàn, một bên là hiệu quả sử dụng tàu thủy, phải cho phép không chỉ khảo sát định tính và định lượng khả năng nổi của con tàu đối với mọi chế độ tải trọng có thể gặp trongthực tế, mà còn kiểm soát và điều khiển tính nổi của tàu khi có nhu cầu…

1.2 Thực trạng:

Sẽ rất không đầy đủ, nếu nhìn nhận về hình trạng tính toán các yếu

tố tính nổi của tàu thủy, không đề cập đúng mức đến thuật toán ứng dụng, cũng như mức độ chính xác trong các kết quả đạt được, cho đến ngày nay việc tính toán các yếu tố tính nổi phần lớn thực hiện thủ công, theo các phương pháp tính toán gần đúng khác nhau, thông dụng nhất là phương pháphình thang

Việc áp dụng tính toán thuật toán theo phương pháp hình thang, trên cơ sở một bản vẽ lý thuyết tàu truyền thống , với số mặt cắt ngang và mặt đường nước tính toán rất hạn chế sẽ không tránh được các sai số lớn, đồng thời và quan trọng hơn các sai số như vậy không kiểm soát được và định lượng

1.3 Phương pháp nghiên cứu:

Việc tính toán các tính năng hàng hải nói chung ( hay tính nổi của tàu), và tính toán tính nổi nói riêng thường dẫn đến việc tính tích phân xác định có dạng tổng quát:

S = 

b

a

dx x

f( ) trong đó:

 Hàm y = f(x) dưới dấu tích phân liên quan đến hình dáng bề mặt vỏ

tàu

 Các cận tích phân a ,b liên quan đến kích thước hình học của tàu

Do bề mặt vỏ tàu thường chỉ được biểu diễn dưới dạng các đường cong

hình dáng nên để tính được giá trị tích phân nói trên cần phải sử dụng các

phương pháp tích phân gần đúng, điển hình là phương pháp hình thang

Cách sử dụng :

 Chia diện tích S thành các diện tích thành phần Si bằng các đường

thẳng song song cách đều

 Thay đường y = f(x) bằng đường gãy khúc đi qua đỉnh các tung độ

nối tiếp nhau y0 , y1,…yn

1 2

1 1

L y

y L y y

y y y y

0

n n

i i

y L ydz

2.1 Tính các yếu tố của mặt đường nước:

Xét một mặt đường nước tàu có chiều dài L, được chia cắt đều bởi n mặt cắt ngang đánh theo số thứ tự0,1,2…,n tính từ đuôi đến mũi tàu

a diện tính mặt đường nước :

n n

i i

y L ydz

n

L

L 

 :khoảng cách cách đều giữa các mặt cắt ngang

Yi: nửa tung độ của mặt đường nước

b Hoành độ trọng tâm diện tích mặt đường nước :

0

0

0

n n

i i

m

m i

n di

y y

m y y i L ydx

xydx X

Trong đó ymi , ydi : nửa tung độ của mặt đường nước ở phía mũi và phía duôi tàu

c Hệ số diện tích các mặt đường nước:

 LxB S

Các hệ số được thể hiện trên hình vẽ

2.2 Tính các yếu tố của mặt cắt ngang:

Xét một mặt cắt ngang của tàu được chia cách đều bởi k mặt đường nước đánh theo số thứ tự 0,1,2…,k tính từ dưới lên đến mớn nước tàu T

k k

k i

y T ydz



Trong đó yi là nửa tung độ của mặt cắt ngang

b Cao độ trọng tâm diện tích mặt cắt ngang:

T

Zω

L

o i

o k i

T

o

T

y y y

y y

k iy L ydz yzdz

0

0

2 2

c Hệ số diện tích các mặt cắt ngang:

 BxT trong đó các hệ số được thể hiện trên hình vẽ

n o i L

o

L dx V

d.Tính tọa độ tâm nổi:

 Tính theo diện tính mặt đường nước:

2

2

0 0

0

0 0

0

0

k k

i i

k

i

fk k f fi

i i

k

i

k i

k iS Sdz

Szdz z

Si , xfi : diện tích và hoành độ trọng tâm mặt đường nước thứ i

 Hoặc tính theo diện tính mặt cắt ngang:

k o i T

o

S S S T Sdz

2

0 0

0

0 0

0

0

n n

i i

n

i

n n i

z dx

n

o i

d n di

ωmi , ωdi : diện tích mặt cắt ngang phía mũi và phía đuôi

ωi , z ωi : diện tích và cao độ trọng tâm của mặt cắt ngang thứ i

………صصضطظظطضص………

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Thuật toán viết chương trình:

Nhập các kích thước của tàu:L,B,H,T,∆Tbảng toạ

độ tàu

Tích phân S,ω

Hết đường nướcsai

Dựa vào lập trình Visual Basic 6.0 và các công thức tính nổi của tàu ta cóchương trình tính các yếu tố tính nổi như sau:

Dim mang0(11) As Single

Dim mang1(11) As Single

Dim mang2(11) As Single

Dim mang3(11) As Single

Dim mang4(11) As Single

Dim mang5(11) As Single

Dim mang6(11) As Single

Dim mang0(6) As Single

Dim mang1(6) As Single

Dim mang2(6) As Single

Dim mang3(6) As Single

Dim mang4(6) As Single

Dim mang5(6) As Single

'mang0

mang0(0) = Skq0

mang0(1) = Skq1

mang0(2) = Skq2

Dim ma0(6) As Single

Dim ma1(6) As Single

Dim ma2(6) As Single

Dim ma3(6) As Single

Dim ma4(6) As Single

Dim ma5(6) As Single

Dim ma6(6) As Single

'ma0

ma0(0) = v0

ma0(1) = v1

Dim m0, m1, m2, m3, m4, m5, m6 As Single

Dim ma0(6) As Single

Dim ma1(6) As Single

Dim ma2(6) As Single

Dim ma3(6) As Single

Dim ma4(6) As Single

Dim ma5(6) As Single

Dim ma6(6) As Single

Dim e0, e1, e2, e3, e4, e5, e6 As Single

Dim ma0(6) As Single

Dim ma1(6) As Single

Dim ma2(6) As Single

Dim ma3(6) As Single

Dim ma4(6) As Single

Dim ma5(6) As Single

Dim ma6(6) As Single

d4 = Val(L(5)) * 10.5 * Val(T(4)) * Val(y45) * 5

Dim mang0(11) As Single

Dim mang1(11) As Single

Dim mang2(11) As Single

Dim mang3(11) As Single

Dim mang4(11) As Single

Dim mang5(11) As Single

Dim mang6(11) As Single

Dim mang0(10) As Single

Dim mang1(10) As Single

Dim mang2(10) As Single

Dim mang3(10) As Single

Dim mang4(10) As Single

Dim mang5(10) As Single

Dim mang6(10) As Single

If mang1(i) > 0 Then

a1 = 1 * (mang1(6) - mang1(4)) + 2 * (mang1(7) - mang1(3)) + 3 * (mang1(8) - mang1(2)) + 4 * (mang1(9) - mang1(1)) + 5 * (mang1(10) - mang1(0))

a4 = 1 * (mang4(6) - mang4(4)) + 2 * (mang4(7) - mang4(3)) + 3 * (mang4(8) - mang4(2)) + 4 * (mang4(9) - mang4(1)) + 5 * (mang4(10) - mang4(0))

CHƯƠNG 4 : CHƯƠNG TRÌNH ỨNG DỤNG

►Chương trình này tính toán

được các yếu tố tính nổi của

tàu :

 Sau khi khởi động chạy

chương trình thì giao diện

chính của chương trình

xuất hiện như hình bên:

 Để chương trình chạy ta

phải nhập đầy đủ các số

liệu lien quan về tàu

như:bảng toạ độ về tàu,

 Xf : hoàng độ trọng tâm diện tích mặt đường nước.

CHƯƠNG 5 : KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN

I Kết luận:

Sau một thời gian nghiên cứu, tìm hiểu cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy TS TRẦN GIA THÁI và các bạn, chúng em đã hoàn thành chuyên đề này

Do thời gian và kiến thức còn hạn chế nên chuyên đề này vẫn còn nhiều thiếu xót, mong thầy và các bạn thông cảm, và giúp dỡ cho chuyên đề được hoàn thiện hơn…

II Đề xuất ý kiến:

Qua chuyên đề này chúng em có ý kiến :Mong thầy và khoa mở nhiều lớp về lập trình như : Autolisp, và các chương trình tin học ứng dụng có liên quan đến ngành tàu

………………

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Lý thuyết tàu - Nguyễn Thị Hồng Hoá

Trần Công Nghị

Nguyễn Đức Ái

2 Một số vấn đề tàu thuỷ nâng cao - PGS TS Nguyễn Quang Minh

3 Giáo trình “Tự học lập trình visual basic 6.0”

4.Sổ tay kỹ thuật đóng tàu thuỷ - nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật

Chương 2:Cơ sở lý thuyết

2.1 Tính các yếu tố của mặt đường nước

5 2.2 Tính các yếu tố của mặt cắt ngang

5 2.3 Tính các yếu tố tính nổi

Mục lục