ứng dụng phần mềm ipca để lập thông báo ổn định cho tàu hàng bách hóa tổng hợp kết hợp chở gỗ trên boong 8700 dwt

Đỗ Đức Hiếu 4 - Cơ sở khoa học của đề tài: Áp dụng các yêu cầu của Quy phạm và Công ước quốc tế về lập thông báo ổn định cho thuyền trưởng.. - Ý nghĩa thực tiễn của đề tài: Kết quả của

Đỗ Đức Hiếu 1

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM IPCA ĐỂ LẬP THÔNG BÁO

ỔN ĐỊNH CHO TÀU HÀNG BÁCH HÓA TỔNG HỢP

KẾT HỢP CHỞ GỖ TRÊN BOONG 8700 DWT

Người trình bày: K.S Đỗ Đức Hiếu 11/2014

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS TS LÊ HỒNG BANG

Luận văn thạc sĩ kỹ thuật

Đỗ Đức Hiếu 2

 Tìm hiểu và áp dụng các yêu cầu của Quy phạm và

các Công ước quốc tế quy định về việc lập thông báo ổn định cho thuyền trưởng

 Nghiên cứu, khai thác một cách hiệu quả phần

mềm IPCA vào việc lập thông báo ổn định cho thuyền trưởng và ứng dụng phần mềm IPCA để lập thông báo ổn định cho tàu chở hàng bách hóa – gỗ

8700 DWT

Đỗ Đức Hiếu 3

 Đối tượng: Ổn định tàu chở hàng bách hóa – gỗ có

chiều dài trên 100 m

 Phạm vi nghiên cứu: Đề tài đi sâu vào lập bảng tính

và tìm ra các đường cong giới hạn về ổn định như: đường cong chiều cao tâm nghiêng cho phép h0CF,

họ đồ thị đường cong ổn định tĩnh phụ thuộc vào thang chia không đều của góc sin q , đồ thị chu kỳ chòng chành ngang Tq (s) theo các giá trị h0 giả thiết

Đỗ Đức Hiếu 4

- Cơ sở khoa học của đề tài: Áp dụng các yêu cầu của Quy phạm và Công ước quốc tế về lập thông báo ổn định cho thuyền trưởng

- Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:

Kết quả của đề tài được áp dụng tính toán và xây dựng bản thông báo ổn định cho các loại tàu vận tải biển nói chung tàu chở hàng bách hóa-gỗ nói riêng, giúp thuyền trưởng nhanh chóng tìm ra giới hạn ổn định cho tàu đang khai thác

Đỗ Đức Hiếu 5

1.1 Nguyên tắc lập thông báo ổn định cho thuyền trưởng:

Thông tin ổn định phải dựa trên nguyên tắc thống nhất và có 4 nội dung cơ bản sau:

 Đặc trưng ổn định chung của tàu và các chỉ dẫn

 Chỉ dẫn về ổn định cho các trường hợp chất tải điển hình

 Các tài liệu để đánh giá tính ổn định

 Các tài liệu để xác định chính xác các chỉ tiêu ổn định và

tư thế tàu

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

Đỗ Đức Hiếu 6

1.2.1 Đặc trưng ổn định chung của tàu và các chỉ dẫn:

Chỉ ra vùng hoạt động của tàu và hạn chế cụ thể về vùng hoạt động, mùa và thời tiết đối với các tàu hoạt động trong vùng hạn chế

1.2.2 Chỉ dẫn về ổn định cho các trường hợp chất tải điển hình:

 Ngoài các phương án tính toán bắt buộc theo qui phạm, trong chỉ dẫn này nên đưa ra các trường hợp tải trọng mà qui phạm không đưa ra nhưng tàu có thể gặp phải trong khai thác

 Đưa ra các bảng tính, sơ đồ dịch chuyển hàng trên tàu cùng với các số liệu về chiều chìm, các bảng tính có các khối lượng hàng (có kể đến ảnh hưởng mặt thoáng hàng lỏng) và so sánh với các đặc trưng tính toán ổn định với yêu cầu qui phạm

Đỗ Đức Hiếu 7

Các tài liệu để đánh giá tính ổn định một cách độc lập của tàu

và được Đăng kiểm cho phép lập Các tài liệu này cần phải cung cấp cho thuyền trưởng và các sỹ quan trên tàu tốn ít thời gian nhưng vẫn xác định đủ chính xác độ ổn định của tàu ở các trường hợp tải trọng không điển hình có thỏa mãn yêu cầu của qui phạm hay không

1.2.4 Các tài liệu để xác định chính xác các chỉ tiêu ổn định

và tƣ thế tàu:

Các tài liệu này dùng để đánh giá chính xác hơn so với phần ba

về ổn định và tư thế tàu ở các trường hợp chất tải bất thường của tàu, khi mà độ ổn định của tàu nằm ở mức giới hạn

Đỗ Đức Hiếu 8

2.1 Các tiêu chuẩn ổn định:

Qui phạm phần ổn định được tuân theo tiêu chuẩn của tổ chức Hàng hải Quốc tế IMO (International Maritime Organization), chỉ xét với các tàu chịu hai hoặc ba ngoại lực tác dụng đồng

thời Gồm 3 tiêu chuẩn:

1 Tiêu chuẩn về thời tiết (hay còn gọi là tiêu chuẩn cơ bản)

2 Tiêu chuẩn khai thác hay tiêu chuẩn về chiều cao tâm nghiêng ban đầu h0 và đồ thị ổn định: l = l( q )

3 Tiêu chuẩn bổ sung

q1

Đỗ Đức Hiếu 11

Lw1 – Giá trị mô men nghiêng do gió 1 chiều tác dụng được tính

bằng công thức :

Lw1=(0.0514AZ/D) (m) A: Phần diện tích hứng gió phía trên mặt nước của tàu

có bao gồm hàng hóa (m2)

Z: Khoảng cách thẳng đứng giữa trọng tâm hứng gió

và tâm của phần ngâm nước (có thể tính gần đúng như một nửa chiều chìm) (m)

D: Lượng chiếm nước (t)

Đỗ Đức Hiếu 12

Lw2 – Giá trị mô men nghiêng do gió giật tác dụng được tính bằng công thức :

Lw2= 1.5 Lw1 (m)

qr – Góc nghiêng ngược Tính bằng công thức (q0-q1) (độ)

qc – Góc giao giữa đường Lw2 và đường cong ổn định tĩnh (độ)

q2 – Góc lặn được lấy bằng qc hoặc 50o lấy trị số nào nhỏ hơn

q0 – Góc nghiêng dưới sự tác dụng của gió 1 chiều

q1 - Góc nghiêng trả lại của tàu sau khi chịu tác dụng của

sóng

Đỗ Đức Hiếu 13

q1=

X1 - Giá trị thu được trong bảng 2.1 phụ thuộc vào giá trị của B/d’ Trong trường hợp giá trị B/d’ở vị trí trung gian thì X1 sẽ được xác định bằng nội suy

B – Chiều rộng thiết kế của tàu (m)

d’ – Chiều chìm trung bình tại giữa tàu

Bảng 2.1 Bảng giá trị X1

rs k

Đỗ Đức Hiếu 14

X2 – Giá trị thu được trong bảng 2.2 theo hệ số béo Cb thể tích

Cb = L’ – Chiều dài đường nước (m)

Bảng 2.2 Bảng tra giá trị X2

' '

025



Cb ≦0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 ≧0.70

X2 0.75 0.82 0.89 0.95 0.97 1.0

Đỗ Đức Hiếu 15

k - Giá trị được xác định như sau

k=1 cho tàu có hông tròn không có ky đáy hoặc vây giảm lắc k=0.7 cho tàu có hông bẻ góc

k lấy giá trị trong bảng 2.3 khi tàu có ky đáy, vây giảm lắc mạn

Ak: Tổng diện tích của vây giảm lắc, diện tích phần nhô, ky hoặc tổng diện tích (m2)

Bảng 2.3 Bảng tra giá trị k

100Ak/L'B 0 1.0 1.5 2.0

k 1.0 0.98 0.95 0.88 100Ak/L'B 2.5 3.0 3.5 ≧4.0

k 0.79 0.74 0.72 0.70

Đỗ Đức Hiếu 16

r - Giá trị thu được từ công thức sau (r luôn ≤1)

r = 0.73 ± 0.6 OG: Khoảng cách từ trọng tâm tàu đến đường nước(m) và dương khi trọng tâm nằm trên đường nước

s - Giá trị thu được từ bảng 2.4 phụ thuộc vào trị số của T Trong trường hợp T đạt giá trị trung gian, giá trị của s sẽ được tính bằng phương pháp nội suy

Bảng 2.4 Bảng tra giá trị s

'

d OG

T ≦6 7 8 12 14 16 18 ≧20

s 0.100 0.098 0.093 0.065 0.053 0.044 0.038 0.035

Đỗ Đức Hiếu 17

T – Chu kỳ lắc được tính bằng công thức (giây)

GoM: Chiều cao tâm nghiêng có kể đến ảnh hưởng mặt thoáng

Đỗ Đức Hiếu 18

Chiều cao tâm nghiêng ban đầu được điều chỉnh của tàu trong mọi điều kiện tải trọng trừ trạng thái “tàu không” phải có giá trị dương, tức GoM (h0 ) > 0 (nếu h0 < 0 phải được sự đồng ý của Đăng kiểm) Kiểm tra theo 2 điều kiện:

 Tiêu chuẩn khai thác với tàu không chở gỗ trên boong (2.2.1

chương 2 phần U của Đăng kiểm NK 2009)

 Tiêu chuẩn khai thác khi tàu chở hàng bách hóa kết hợp với chở

gỗ trên boong

Trong đó: qu : góc vào nước qf hoặc 40o chọn góc nào nhỏ hơn

Chiều cao tâm nghiêng ban đầu GoM  0.1m

Trong đó: qu : góc vào nước qf hoặc 40o chọn góc nào nhỏ hơn

Đỗ Đức Hiếu 23

lỏng)

 Hiệu chỉnh cánh tay đòn ổn định tĩnh GZ

GZ()= KN()-dGZ1()-dGZ2() Trong đó:

Đỗ Đức Hiếu 24

lỏng)

Sự hiệu chỉnh đúng của mặt thoáng trong két là tổng các hiệu chỉnh

cho mỗi phần được điền đầy của két

(m4)

 (t/m3) – khối lượng riêng của chất lỏng trong két

CGZ() (m) – sự thay đổi cao độ trọng tâm của chất lỏng trong két không đầy

CGY() (m) –sự thay đổi hoành độ trọng tâm của chất lỏng trong két không đầy,

MV() (m4) – moment nghiêng do ảnh hưởng của mặt thoáng chất lỏng trong mỗi két;





) (

Đỗ Đức Hiếu 25

lỏng)

 Hiệu chỉnh cao độ tâm nghiêng ban đầu

Sự hiệu chỉnh do mặt thoáng trong két là tổng các hiệu chỉnh cho mỗi phần của két (két chứa không đầy)

(m) Trong đó:

 (t) – khối lượng tàu

Chiều cao tâm nghiêng được hiệu chỉnh:

Đỗ Đức Hiếu 26

THÔNG BÁO ỔN ĐỊNH CHO TÀU CHỞ HÀNG

BÁCH HÓA KẾT HỢP CHỞ GỖ TRÊN BOONG

3.1 Giới thiệu về phần mềm IPCA của đăng

kiểm Nhật Bản

Phần mềm IPCA (chữ viết tắt của Integrated Program for Determining Ship Performance Capability) là phần mềm chuyên dụng để kiểm tra tính năng tàu do cơ quan đăng kiểm Nhật Bản ( NK-Nippon Kaiji Kyokai) nghiên cứu và

ứng dụng

Đỗ Đức Hiếu 27

 Phần 1: Hull Form System: Tạo hình dáng con

tàu, tính toán Bonjean, tính toán các yếu tố

đường cong thủy lực

 Phần 2: Compartment System: Tạo khoang két

trên tàu

 Phần 3: Loading Condition System : Tính toán

các trạng thái tải trọng trong quá trình hàng

hải của tàu để kiểm tra tính nổi, tính ổn định,

sức bền dọc chung thân tàu

 Phần 4: Probabilistic Damage Stability System:

Kiểm tra ổn định tai nạn theo lý thuyết xác suất

Đỗ Đức Hiếu 28

tra mạn khô cho tàu

 Phần 6: Loading Manual System: Tính toán các

phương án làm hàng

 Phần 7: Container Stowage System: Tính toán

phương án xếp container

 Phần 8: Generate Hull Form System: Tạo hình

dáng thân tàu dựa trên tàu mẫu sẵn có

 Phần 9: Grain Heeling Moment System: Tính

toán mômen nghiêng khi tàu chở hàng hạt

Đỗ Đức Hiếu 29

nghiệp tàu thủy Hạ Long áp dụng phần mềm IPCA

3.2.1 Giới thiệu về tàu hàng bách hóa-gỗ trọng

tải 8700 DWT:

 Các thông số chủ yếu của tàu:

 Chiều dài toàn bộ LOA: 111.7 m

 Chiều dài giữa 2 đường vuông góc Lpp: 103.6 m

Đỗ Đức Hiếu 30

Công suất máy chính: 3309kWx220 vòng/phút

Biên chế: 19 người

Phân cấp NK, NS*(BC-I,EQCLB)MNS*

Khối lượng tàu không 3116.71 t

Trọng tâm tàu không LCG = 6.1m (tính so với sườn giữa)

VCG =7.98 m

Các khối lượng không đổi: 79.1 t

Đỗ Đức Hiếu 31

BINGO

Đỗ Đức Hiếu 32

hàng bách hóa – chở gỗ trên boong

1 Nhập thông số đầu vào:

Các kích thước chính

Tuyến hình và trị số tuyến hình

Sơ đồ khoang két, hầm hàng trong tàu

Trọng lượng, trọng tâm tàu không (thu được dựa trên kết quả thử nghiêng)

Trọng tâm, trọng lượng các phần không thay đổi trên tàu qua các trạng thái

Tính toán dung tích, trọng tâm, mô men quán tính mặt thoáng

đường nước các khoang két

Tính toán tư thế, trọng lượng tàu (có điều chỉnh theo tư thế), chiều cao tâm nghiêng ban đầu (sau khi đã hiệu chỉnh ảnh hưởng của mặt thoáng chất lỏng…), độ ngập chong chóng tại từng trạng thái tải

Đỗ Đức Hiếu 34

hàng bách hóa – chở gỗ trên boong

1 Các bước tính toán:

Thiết lập và xây dựng các bảng tra, bảng tính, đường cong

phục vụ cho thuyền trưởng tra cứu tính toán các thông số tàu một cách nhanh nhất với trạng thái tàu hiện tại hoặc trạng thái tàu mong muốn;

Lập bảng tra hiệu chỉnh chiều chìm, trọng lượng tàu theo

độ chúi

Lập bảng tra yếu tố thủy lực dựa vào trọng lượng tàu

Lập bảng tra và xây dựng đường cong diện tích hứng gió và chiều cao tâm hứng gió phụ thuộc vào chiều chìm tàu

Lập bảng tra trị số cánh tay đòn ổn định hình dáng (G'Z) phụ thuộc vào trọng lượng và góc nghiêng

Lập bảng tra độ chúi khi thêm trọng lượng (thường là 100T) vào các két hoặc khoang hàng

Lập bảng tính trọng lượng từ mớn nước mũi lái tàu

Đỗ Đức Hiếu 37

 Kết quả kiểm tra các trạng thái tải trọng theo các tiêu chuẩn:

Đồ thị GoMcf

Đỗ Đức Hiếu 38

Luận văn đã đạt được:

 Khái quát lý thuyết và các đặc trưng về tính nổi

cũng như tính ổn định của tàu, và đặc biệt là các yêu

cầu đối với tàu hàng chở gỗ trên boong

 Hướng dẫn thuyền trưởng và các sỹ quan trên tàu biết cách sử dụng, tra cứu và tính toán khi tàu khai thác

ở các trạng thái khác nhau, từ đó đưa ra các phương án

bố trí, xếp dỡ hàng hóa cho phù hợp, an toàn

Đỗ Đức Hiếu 39

 Trên cơ sở kết quả nghiên cứu hiện tại, nếu có thời gian

đề tài sẽ được phát triển tiếp tục để có thể có được kết quả nghiên cứu một cách tổng thể cho các chủng loại hàng hóa khác nhau

Đỗ Đức Hiếu 40

Xin trân trọng cảm ơn!