HỆ THỐNG hóa các PHƢƠNG PHÁP gần ĐÚNG xác ĐỊNH lực cản tàu TRONG GIAI đoạn THIẾT kế BAN đầu

HỆ THỐNG HÓA CÁC PHƯƠNG PHÁP GẦN ĐÚNG XÁC ĐỊNH LỰC CẢN TÀU TRONG GIAI ĐOẠN THIẾT KẾ BAN ĐẦU Trầ N c T , N u M C , N u T H H , N u T T u Qu Trường Đại học Hàng hải Việt Nam – Hải Phòng

HỆ THỐNG HÓA CÁC PHƯƠNG PHÁP GẦN ĐÚNG XÁC ĐỊNH LỰC

CẢN TÀU TRONG GIAI ĐOẠN THIẾT KẾ BAN ĐẦU Trầ N c T , N u M C , N u T H H , N u T T u Qu

Trường Đại học Hàng hải Việt Nam – Hải Phòng

TÓM TẮT:

Bài báo hệ thống hóa các phương pháp gần

đúng xác định lực cản tàu trong giai đoạn thiết kế

ban đầu gồm: Nhóm các phương pháp tính toán

trực tiếp lực cản toàn bộ của tàu hay công suất

kéo của tàu; nhóm phương pháp xác định gần

đúng thành phần lực cản dư; nhóm phương pháp

dựa trên việc tính chuyển lực cản từ tàu mẫu Phân tích ưu, nhược điểm và đánh giá mức độ tin cậy của các nhóm phương pháp trên bằng việc so sánh kết quả tính toán khi áp dụng các phương pháp nêu trên so với kết quả thử mô hình tàu container

Từ khóa : tàu mẫu, lực cản, thiết kế ban đầu, công suất kéo

1 GIỚI THIỆU

Quá trình thiết kế tàu bao gồm các giai đoạn:

xây dựng nhiệm vụ kỹ thuật; giới thiệu kỹ thuật;

thiết kế khởi thảo; thiết kế kỹ thuật; xây dựng hồ

sơ thiết kế thi công Trong giai đoạn thiết kế ban

đầu việc xác định các thông số chủ yếu của tàu

chiếm tỉ trọng không nhiều trong tổng khối lượng

công việc thiết kế tàu, nhưng nó lại có ý nghĩa hết

sức quan trọng bởi tất cả các công việc thiết kế

tiếp theo bao gồm việc chi tiết hóa và hiện thực

hóa từng công việc đều phải sử dụng các kết quả

thu được ở bước thiết kế này

Để thu được kết quả chính xác nhất trong tính

toán động lực học tàu thủy nói chung và lực cản

tàu nói riêng, người thiết kế cần thực hiện việc

thử mô hình trong bể thử sau đó tính chuyển

sang tàu thực (tàu thiết kế) Tuy nhiên, việc thử

mô hình là tương đối tốn kém và mất nhiều thời

gian cũng như yêu cầu cần phải có tuyến hình

tàu, chính vì vậy việc sử dụng phương pháp này

chỉ được thực hiện sau giai đoạn thiết kế phương

án, nghĩa là sau khi đã lựa chọn ra được phương

án kích thước cũng như tuyến hình tối ưu cho

tàu Trong giai đoạn thiết kế ban đầu, với các

thông số đầu vào phục vụ cho việc tính toán lực

cản tàu là không nhiều (chưa có tuyến hình tàu

mà mới chỉ có các kích thước chủ yếu của tàu),

do vậy người thiết kế thường sử dụng các

phương pháp gần đúng để xác định sơ bộ lực

cản tàu trong giai đoạn thiết kế này

Hiện nay có nhiều phương pháp gần đúng

khác nhau trong việc xác định lực cản tàu ở giai

đoạn thiết kế ban đầu Các phương pháp này đều

có ưu, nhược điểm và độ chính xác khác nhau Chính vì vậy, trong bài báo này sẽ trình bày một cách có hệ thống các phương pháp này cũng như phân tích những ưu nhược điểm của chúng từ đó giúp người thiết kế có thể lựa chọn được phương pháp phù hợp nhất trong giai đoạn thiết kế ban đầu

Các ký hiệu trong bài báo được giải thích như sau: Δ – lượng chiếm nước của tàu;  - thể tích ngâm nước của tàu; v – vận tốc tàu; L – chiều dài tàu; B – chiều rộng tàu; T – chiều chìm tàu tại mặt phẳng sườn giữa; TA – chiều chìm đuôi của tàu; l – chiều dài tương đối; Fr – số Froude của tàu; SF

– diện tích tiết diện ngang của mũi quả lê tại đường vuông góc mũi; SM – diện tích ngâm nước của sườn giữa; CB– hệ số béo thể tích của tàu;

xB – hoành độ tâm nổi đo tại mặt phẳng sườn giữa; Re – số Reynold; CP – hệ số béo dọc chung thân tàu; CF – hệ số lực cản ma sát; CR – hệ số lực cản dư; DP – đường kính chân vịt

2 HỆ THỐNG HÓA CÁC PHƯƠNG PHÁP GẦN ĐÚNG TÍNH LỰC CẢN TÀU TRONG GIAI ĐOẠN THIẾT KẾ BAN ĐẦU

Các phương pháp hiện đại tính toán gần đúng lực cản tàu trong giai đoạn thiết kế ban đầu có thể được chia ra thành ba nhóm chính sau:

Nhóm thứ nhất: nhóm phương pháp tính toán trực tiếp lực cản toàn bộ của tàu hay công suất kéo của tàu;

Nhóm thứ hai: nhóm phương pháp xác định

gần đúng thành phần lực cản dư;

Nhóm thứ ba: nhóm phương pháp dựa trên

việc tính chuyển lực cản từ tàu mẫu sang tàu thiết

kế

2.1 N óm các p ƣơ p áp tí toá trực

ti p lực c n toàn bộ và công suất kéo của tàu

Nhóm phương pháp này có ưu điểm là rất đơn

giản trong áp dụng tính toán, để sử dụng nó ta chỉ

cần một lượng thông tin đầu vào tối thiểu, chính

vì vậy mà độ chính xác của nhóm công thức này

không cao Có thể kể ra đây một vài nhóm

phương pháp như: Phương pháp theo công thức

hệ số Hải Quân; Phương pháp E.E Papmiel;

Phương pháp E.C.M Danckwardt; Phương pháp

A Ayre; Phương pháp A.S Sabit Phương pháp

H.E Guldhammer và S.A Harvald

P ƣơ p áp t eo cô thức hệ số H i

Quân, theo phương pháp này, công suất kéo của

tàu được xác định trực tiếp qua công thức sau:

V

m n E

P C



ở đây: C – là hệ số Hải Quân, phụ thuộc vào

kích thước, chức năng và tốc độ tương đối của

tàu, nó được xác định dựa trên các số liệu thống

kế

Từ công thức (1) ta thấy, để xác định sơ bộ

công suất kéo ta chỉ cần 3 thông số đầu vào đó là

loại tàu, lượng chiếm nước và tốc độ của tàu thiết

kế Chính vì vậy độ chính xác của công thức này

là không cao do nó không tính đến ảnh hưởng

của các thông số hình học thân tàu đến lực cản

tàu Dựa trên các số liệu trong tạp chí Significants

Ship [6] tính thử cho 100 tàu vận tải, nhóm tác giả

nhận thấy sai số của phương pháp này là khá

lớn, có thể lên đến trên 30%

P ƣơ p áp E.E Papmiel [9], đây là

phương pháp cho phép xác định trực tiếp công

suất kéo của tàu do nhà đóng tàu E.E Papmiel

đề xuất Cơ sở của phương pháp là dựa trên kết

quả thử mô hình và tàu thực một cách không có

hệ thống và không tính đến ảnh hưởng của mũi

quả lê Tính phổ dụng và sự giới hạn của phương

pháp này nằm ở chỗ phương pháp này có thể

được sử dụng cho rất nhiều các loại tàu khác

nhau từ tàu kéo cảng đến các tàu dầu cỡ lớn

Chính vì vậy, kết quả tính toán theo phương pháp này không đạt được độ chính xác cao Tuy nhiên, nếu không có phương pháp gần đúng phù hợp cho việc tính toán thì ta có thể sử dụng phương pháp E.E Papmiel để đánh giá công suất kéo của tàu

Để xác công suất kéo của tàu theo phương pháp E.E Papmiel, ta cần các thông số đầu vào gồm: L, B, T, V, CB và  với giới hạn áp dụng như sau: 1,5 < B/T < 3,5; 0,35 < CB < 0,8; 4,0 < L/B < 10,5 Khi đó công suất kéo PE được xác định theo công thức có dạng:

( , , , , , v)

P ƣơ p áp A A re [7], đây là phương

pháp xuất hiện từ năm 1948 trên cơ sở thử mô hình tàu và tàu thực một cách không có hệ thống

Ưu điểm của phương pháp này là tính được ngay công suất kéo ESP của tàu, dải áp dụng khá rộng với sự thay đổi các thông số như sau: L > 30 m; 0,1 < Fr < 0,3; 0, 53 < CB < 0,85; 2,5% < xB/L < 2,0% Tuy nhiên phương pháp này có nhược điểm là độ chính xác không cao, không tính đến ảnh hưởng của mũi quả lê và nó chỉ áp dụng được trên tàu chở hàng khô

P ƣơ p áp A.S Sab t [1], đây là phương

pháp được A.S Sabit phát triển từ năm 1953 –

1957 Phương pháp này được xây dựng dựa trên việc xử lý các kết quả thử nghiệm mô hình thuộc Series BSRA và Series “60”, phương pháp này áp dụng cho tàu có các thông số thay đổi trong dải sau: 0,60 < CB < 0,80; 5,5 < L/B < 8,5; 2,5 < B/T

< 3,5; -2,5% <xB/L <3,5% Ở đây, công suất kéo của tàu thiết kế sẽ được xác định dựa trên hệ số lực cản dư CR400 của tàu tiêu chuẩn không có mũi quả lê

P ƣơ pháp E.C.M.Danckwardt [7],

phương pháp này được E.C.M Danckwardt tiến hành từ năm 1969 đến 1985 dựa trên việc thử mô hình và tàu thực một cách không có hệ thống trên các tàu hàng, tàu khách và tàu cá Ưu điểm của phương pháp so với phương pháp A.S Sabit là

nó có tính đến ảnh hưởng của mũi quả lê và dải

áp dụng của phương pháp này cũng khá rộng cụ thể:

Đối với các tàu vận tải: 0,14 < Fr < 0,32; 0,525

< CB < 0,825; 6,0 < L/B < 8,0; 2,0 < B/T < 3,0; 0,01 < SF/SM < 0,15

Đối với tàu cá: 0,10 < Fr < 0,36; 0,55 < CB <

0,70; 4,0 < L/B < 7,0; 2,0 < B/T < 3,0; -5,0% <xB/L

< 0,0%

Tuy nhiên, do phương pháp này được xây

dựng dựa trên số liệu thử mô hình và tàu thực

một cách không có hệ thống cộng với giới hạn áp

dụng tương đối rộng nên độ chính xác của

phương pháp này không cao

P ƣơ p áp H.E Guldhammer và S.A

Harvald [2], đây là phương pháp được nhóm tác

giả phát triển từ năm 1965 đến năm 1975 trên cở

sở xử lý các kết quả thử các Series của Taylor,

Lap, Series 60 và BSRA Dải áp dụng của

phương pháp này khá lớn với: 0,15 < Fr < 0,44;

0, 50 < CB < 0,80; 4,0 < L/()1/3< 0,80 và nó có

tính đến ảnh hưởng của mũi quả lê

K t luận về óm p ƣơ p áp t ứ nhất:

Đây là nhóm phương pháp xác định lực cản toàn

phần hoặc công suất kéo của tàu đơn giản nhất,

nhanh nhất vì ta chỉ cần một lượng thông tin đầu

vào tối thiểu cộng thêm yếu tố dải tham số áp

dụng phương pháp khá lớn Tuy nhiên, do các

công thức thuộc nhóm này xây dựng dựa trên cơ

sở kết quả thử mô hình và tàu thực một cách

không có hệ thống kết hợp với số lượng thông tin

đầu vào để tính toán ít ỏi và nhìn chung không

tính đến ảnh hưởng của các thông số hình dáng

thân tàu đến lực cản tàu dẫn tới làm cho kết quả

tính thu được theo phương pháp này có sai số

khá lớn, điều này được nhóm tác giả minh chứng

ở phần ví dụ tính

2.2 N óm các p ƣơ p áp xác đ nh gầ

đ ực c n dƣ

Nhóm phương pháp xác định gần đúng lực

cản dư cho phép tiến hành tính toán lực cản và

công suất kéo với độ chính xác cao hơn nhóm

phương pháp thứ nhất, bởi trong trường hợp này,

sai số nếu có xuất hiện thì nó chỉ gắn với việc xác

định lực cản dư hoặc lực cản sóng bởi lực cản

ma sát của tàu được tính toán khá chính xác theo

các công thức (3) hoặc (4):

10

0,075 log Re 2

F

C 

 (3)

10

0, 066 log Re 2, 03

F

C 

 (4)

Lực cản dư hoặc lực cản sóng ở phương pháp này được xác định dựa trên việc phân tích hồi quy các kết quả thử một cách có hệ thống Series

mô hình tàu cụ thể đối với từng loại tàu Theo nhóm phương pháp này thì công thức xác định hệ

số lực cản dư có dạng chung như sau:

0 1 2 ,

C C  k k k

(5) trong đó: CR0 = f(CB, Fr) – là hệ số lực cản dư của tàu cơ sở; ki– là các hệ số ảnh hưởng, tính đến sự khác nhau về các thông số hình dáng (L/B, B/T, v.v.) của tàu thiết kế so với tàu cơ sở Như vậy, nhóm phương pháp thứ hai này đã tính đến ảnh hưởng của tất cả các đặc điểm hình dáng thân tàu thiết kế đến lực cản tàu chính vì vậy mà nó có độ chính xác cao hơn nhóm phương pháp thứ nhất

Để tính toán lực cản dư và thành phần của nó – lực cản sóng, trong giai đoạn thiết kế ban đầu, chúng ta có thể sử dụng các nhóm phương pháp sau: Nhóm các phương pháp thống kê; Nhóm các phương pháp ngoại suy; Nhóm phương pháp được xây dựng trên cơ sở các thử nghiệm mô hình

2.2.1 N óm p ƣơ p áp p tíc qu các số ệu t ệm tro tí toán lực c n

dƣ v t p ần của nó

Đây là nhóm phương pháp được xây dựng trên cơ sơ phân tích hồi quy một số lượng lớn các kết quả thống kê thử nghiệm mô hình và tàu thực

ở các thời điểm khác nhau Theo đó, ở nhóm phương pháp này cần ít số lượng các thông số đầu vào và không cần phải sử dụng bất kỳ tàu mẫu nào Các đặc trưng cụ thể về hình dáng thân tàu có thể được tính đến bằng các hiệu chỉnh riêng nếu các đặc điểm này được tác giả của phương pháp xét đến Có thể kể ra đây một số phương pháp thống kê điển hình như:

P ƣơ p áp Lap v Ke er [4], đây là

phương pháp được xây dựng trên cơ sở thử nghiệm mô hình tàu hàng khô và tàu khách một cách không có hệ thống Giới hạn áp dụng của phương pháp này là 0,55 < CP < 0,85; -4 % < x B /L

< 2%; 0,4 < /(CP.L)1/2 < 1,5 5,0 < L/B < 8,0

Phương pháp này không tính đến ảnh hưởng của mũi quả lê

P ƣơ p áp Ho trop v Me e [3], đây là

phương pháp được xây dựng trên cơ sở xử lý kết

quả thử nghiệm 334 mô hình tàu gồm các tàu

dầu, tàu hàng khô, tàu container, tàu kéo, tàu cá,

tàu chiến Giới hạn áp dụng của phương pháp

này là 0,55 < CP < 0,85; 5,1 < L/B < 9,5; Fr < 0,45

Phương pháp này hiện tại đang được người thiết

kế phổ biến sử dụng bởi kết quả tính thu được có

độ tin cậy khá cao [9] do nó hầu như có tính đến

hết ảnh hưởng của hình dạng tuyến hình tàu đến

lực cản

P ƣơ p áp Ho e bach [1, 7], đây là

phương pháp được xây dựng trên cơ sở xử lý kết

quả thử nghiệm 433 mô hình tàu tại bể thử

Vienna từ năm 1980 đến năm 1995 Giới hạn áp

dụng của phương pháp này là: đối với tàu sử

dụng một chân vịt 4,49 < L/1/3

< 6,0; 0,60 < CB <

0,83; 4,7 < L/B < 7,1; 2,0 < B/T < 4,0; 0,43 <

DP/TA < 0,84; đối với tàu sử dụng hai chân vịt

4,40 < L/1/3

< 7,26; 0,50 < CB < 0,775; 4,0 < L/B

< 7,1; 2,3 < B/T < 6,1; 0,49 < D P /T A < 0,86 Lực

cản dư của tàu thiết kế theo phương pháp này

được xác định trên cơ sở lực cản dư của tàu tiêu

chuẩn nhân với các hệ số hiệu chỉnh kể đến sự

khác nhau về thông số hình học của tàu thiết kế

so với tàu tiêu chuẩn

2.2.2 Nhóm các p ƣơ p áp o i suy

Các phương pháp của nhóm này yêu cầu cần

phải có các kết quả thử mô hình hay tàu thực mà

tuyến hình của chúng sẽ được xem xét áp dụng

vào cho tàu thiết kế Hệ số lực cản sóng của tàu

thiết kế theo phương pháp này được xác định

nhờ sự hỗ trợ của các hệ số hiệu chỉnh có tính

đến sự thay đổi về hình dáng vỏ bao thân tàu

thiết kế so với tàu mẫu Có thể kể ra đây một số

phương pháp thuộc nhóm này đang được áp

dụng như: I.V Girs [8]; V.M Stumpf [8];

O.V.Dubrovin; Viện nghiên cứu tàu Krylov của

Nga [7] Trong đó, phương pháp ngoại suy của

nhà đóng tàu I.V Girs là một trong những

phương pháp ngoại suy có tính bao quát nhất

Theo đó, phương pháp này có xét đến sự ảnh

hưởng của hệ số béo dọc chung thân tàu CP,

chiều dài tương đối l = L/1/3 và tỷ số giữa chiều

rộng trên chiều chìm tàu B/T đến hệ số lực cản

dư của tàu Các giá trị cơ sở (tiêu chuẩn) của các

tham số này có các giá trị sau: CP = 0,65; l = 8,0;

B/T = 3,0

Theo phương pháp này, hệ số lực cản dư của

tàu thiết kế được xác định như sau:

Giả sử đối với tàu mẫu có CP = CP0, l=l 0,

(B/T)=(B/T)0, hệ số lực cản dư tại số Froude đang xét, ứng với tốc độ thiết kế của tàu sẽ là:

Khi đó hệ số lực cản dư của tàu thiết kế sẽ là:

P

C     C

(7) Các hệ số hiệu chỉnh trong công thức (7) được xác định giống như tỷ số giữa các hệ số ảnh hưởng đối với tàu thiết kế và tàu mẫu, tức là:

0

0

0

( / ) ( / ) ( / )

/ ; / ; /





(8)

Các đồ thị của phương pháp I.V Girs được trình bày tài liệu [8]

2.2.3 Nhóm các p ƣơ p áp đƣợc xây dựng trê cơ sở các th nghiệm hệ thống các mô hình

Phương pháp sử dụng các kết quả thử hệ thống các mô hình là phương pháp mang lại kết quả có độ chính xác khá cao trong việc tính toán sức cản dư của tàu ở giai đoạn thiết kế ban đầu Trong phương pháp này thì hình dáng và các thông số của mô hình tàu sẽ được thay đổi một cách có hệ thống nên khi tính toán lực cản dư của tàu thiết kế ta sẽ lựa chọn sự đồng dạng gần nhất

về hình dáng vỏ bao thân tàu giữa tàu thiết kế so với series mô hình đã được thử nghiệm Có thể

kể ra đây một số series điển hình phổ biến trên thế giới như [6] :

- Series của Hiệp hội đóng tàu Nhật bản cho series các tàu hàng tổng hợp, tàu container và tàu chở quặng có tốc độ nhanh và trung bình;

- Series của các tàu chở hàng tổng hợp, tàu dầu, tàu chở quặng có hệ số béo vừa phải;

- Series của Viện đóng tàu Tokyo đối với tàu dầu, tàu chở quặng có hệ số béo lớn;

- Series “60” cho thí nghiệm kéo chủ yếu theo thí nghiệm của bể thử D.Taylor (Mỹ) đối với tàu hàng tổng hợp và tàu chở dầu không có mũi dạng quả lê;

- Series Euroschin đối với tàu đánh cá bằng lưới vét ở vùng biển lạnh cỡ lớn;

- Series tàu vận tải của Hiệp hội Đóng tàu Anh

quốc (BSRA);

- Series SSPA của hiệp hội đóng tàu Hà Lan

dùng cho các tàu vận tải

Các kết quả thử nghiệm hệ thống các mô hình

tàu trong bể thử, nói chung được thể hiện dưới

dạng các họ đường cong [8] Như để tính toán

lực cản dư theo Serri “60” ta cần dựa vào 19 đồ

thị, trên mỗi đồ thị gồm 13 đến 15 đường cong

Chính vì vậy, nếu sử dụng chúng vào trong tự

động hóa thiết kế tàu trong việc giải các bài toán

liên quan đến tối ưu hóa thiết kế sẽ rất không

thuận tiện

K t luận về óm p ƣơ p áp t ứ hai:

Đây là nhóm phương pháp cho phép tiến hành

tính toán lực cản và công suất kéo của tàu với độ

chính xác cao hơn nhóm phương pháp thứ nhất

vì sai số trong tính toán nếu có thì chỉ gắn với

việc xác định lực cản dư hoặc lực cản sóng trong

khi lực cản ma sát của tàu được tính toán khá

chính xác theo công thức do ITTC đề suất Ngoài

ra phương pháp này đã tính đến ảnh hưởng của

sự sai lệch về hình dáng thân tàu thiết kế so với

tàu mẫu bằng các hệ số hiệu chỉnh

2.3 N óm p ƣơ p áp t ứ ba

Cơ sở của nhóm phương pháp thứ ba này là

tính chuyển lực cản từ tàu mẫu sang tàu thiết kế

Tuy nhiên, ở đây việc tính chuyển chỉ có thể thực

hiện được khi chúng ta có tàu mẫu mà các thông

số của của nó rất gần với tàu thiết kế và khi ta có

các số liệu về tàu mẫu tin cậy Khi đó, lực cản tàu

có thể được tính chuyển toàn bộ hoặc chỉ một

phần (lực cản dư) Ý tưởng tính chuyển chính là

được vay mượn từ các phương pháp gần đúng

thuộc nhóm phương pháp thứ nhất và thứ hai

Nhóm phương pháp thứ ba này gồm các phương

pháp:

- Phương pháp I.V.Girs đối với các tàu không

có đoạn thân ống

- Phương pháp O.V.Dubravin đối với các tàu

kéo, tàu phá băng và các tàu cá

Về nguyên tắc, để tính toán hệ số lực cản dư

nhờ tàu mẫu, người ta có thể sử dụng bất kỳ tài

liệu nào từ các series qui đổi

3 VÍ DỤ TÍNH TOÁN

Do lực cản ma sát có thể tính toán khá chính

xác dựa vào công thức (3) hoặc (4) theo đề suất

của ITTC Chính vì vậy, trong ví dụ này sẽ áp dụng các phương pháp nêu trên vào trong việc tính toán lực cản dư cho tàu container KRISO có các thông số chủ yếu như sau: Chiều dài L = 230m; chiều rộng tàu B = 32,2m; chiều cao mạn

D = 19,0m; chiều chìm thiết kế T = 10,8 m; thể tích chiếm nước  = 52030 m; hệ số béo thể tích

CB = 0,650; hoành độ tâm nổi xB = - 1,48m, tốc độ khai thác V = 24 knots [10]

Ở đây, ta sẽ so sánh mức độ chính xác của các phương pháp nêu trên trên cơ sở số lượng các thông số đầu vào là như nhau Các thông số đầu vào bổ sung khi áp dụng các phương pháp khác nhau (ví dụ phương pháp Holtrop và Mennen) sẽ được xác định theo phương pháp gần đúng theo lý thuyết thiết kế tàu [7])

Đối với nhóm phương pháp thứ nhất sẽ áp dụng phương pháp E.E Papmiel để tính thử (Do nhóm phương pháp này chỉ cho phép tính được lực cản toàn phần nên ta có thể tìm được lực cản

dư bằng cách trừ đi lực cản ma sát tính theo công thức (3) hoặc (4)

Đối với nhóm phương pháp thứ hai sẽ áp dung phương pháp thống kê của Holtrop & Mennen và Phương pháp Hollenbach

Phương pháp ngoại suy (I.V Girs)

Nhóm phương pháp được xây dựng trên cơ

sở các thử nghiệm hệ thống các mô hình Ở đây

sẽ sử dụng kết quả thử series mô hình tàu SSPA

để tính vì tàu ví dụ tính nằm trong dải áp dụng series này

Các kết quả tính lực cản dư của tàu theo các phương pháp khác nhau được thể hiện trên hình 1

Từ kết quả tính toán thu được trên hình 1, ta

có thể đưa ra các nhận xét như sau:

Các phương pháp gần đúng tính toán lực cản

dư của tàu đều cho ra kết quả lớn hơn so với kết quả thử mô hình tàu ở tốc độ khai thác Fr = 0,26 (có phương pháp cho kết quả lớn hơn đến hơn 100% tùy thuộc vào số froude của tàu) Điều này

có thể giải thích bằng việc các công thức gần đúng này được xây dựng trên cơ sở kết quả thử

mô hình tàu của những năm 60, 70 của thế kỷ trước chính vì vậy nên khi áp dụng vào tính toán cho các tàu hiện đại ngày nay (tuyến hình đã

được tối ưu hóa rất nhiều so với trước) xuất hiện

sai số lớn

Hình 1 Kết quả tính lực cản dư của tàu theo các

phương pháp khác nhau

Phương pháp Papmiel cho sai số khoảng

100% trong dải tốc độ tương đổi của tàu từ 0,19

đến 0,26

Phương pháp Hollenbach là phương pháp cho

kết quả sai lệch cũng tương đối lớn so với kết

quả thử mô hình tại tốc độ khai thác mặc dù việc tính toán lực cản theo phương pháp này hết sức phức tạp do sử dụng rất nhiều hệ số

Phương pháp cho kết quả sai số ít nhất so với kết quả thử mô hình là phương pháp Hoptrop & Mennen

4 KẾT LUẬN

Thông qua việc tổng hợp, phân tích và đánh giá một cách có hệ thống các nhóm phương pháp tính gần đúng lực cản của tàu trong giai đoạn thiết kế ban đầu bài báo đã thu được các kết quả sau:

Đã hệ thống hóa được các phương pháp gần đúng trong việc xác định lực cản tàu ở giai đoạn thiết kế ban đầu;

Đã phân tích được một số ưu nhược điểm của từng phương pháp;

Đã áp dụng các phương pháp nêu trên vào trong tính toán lực cản dư cho tàu container Trên

cơ sở so sánh các kết quả thu được với kết quả thử mô hình của tàu, ta thấy rằng phương pháp Hoptrop & Mennen cho kết quả gần sát với kết quả thử mô hình nhất (sai số tính lực cản dư vào khoảng 20%)

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Moland, Anthony F, 2011 Ship resistance and

propulsion: practical estimation of ship

propulsive power

[2] Harvald S.A Estimation of power of ship –

“International Shipbuilding Progress” -1978 –

65p

[3] Holtrop, J A statistical re-analysis of resistance

and propulsion data International Shipbuilding

Progress, Vol 31, 1984, pp 272–276

[4] Keller W.H Extended diagrams for determining

the resistance of single-screw

ships “International Shipbuilding Progress” –

1973 – 133p

[5] Significant Ships of 1991-2013 - RINA,

England

[6] Справочник по теории корабля Т 1/ Под

ред Я.И Войткунского Л.: Судостроение,

1985 – 768с

[7] Гайкович А.И Теория проектирования водоизмещающих кораблей и судов, том 2, СПб, Изд НИЦ МОРИНТЕХ, 2014 819 с [8] Ногид Л.М Проектирование морских судов Выбор показателей формы и определение мощности энергетической установки проектируемого судна – Л.: Судостроение,

1976 – 208 с

[9] Жинкин В.Б Теория и устройство корабля: Учебник 4-е изд., исправленное и дополненое – СПб: Судостроение, 2010 –

408 с

[10] Печенюк А.В Моделирование буксировочных испытаний перспективного контейнеровоза KRISO при помощи комплекса гидродинамического анализа

«Flow Vision” [Электронный ресурс] //URL:http://tesis.com.ru/infocenter/downloads/f lowvision/fv_kriso_dmt.pdf