Tạp chí Khoa học - Công nghệ Hàng hải: Số 61-01/2020

Tạp chí Khoa học - Công nghệ Hàng hải: Số 61-01/2020 thông tin đến quý độc giả các bài viết: xác định vùng xác suất vị trí tàu nhận được từ máy thu GPS thực tế trên vùng ven biển Việt Nam; xây dựng chương trình hiển thị thông tin ổn định tàu hàng rời theo thời gian thực...

t¹p chÝ khoa häc

1 TRAINER MODEL FOR MEASURING DIRECTIONAL CHARACTERISTICS OF UHF ANTENNAS

εÔ HÌNH THệ NGHI ε O C TệNH PH NG H NG C A ANTEN D I T N UHF

NGO XUAN HUONG*, TRAN XUAN VIET, NGUYEN THANH VAN

Faculty of Electrical Electronic Engineering,

Vietnam Maritime University

1Khoa Hàng h i, Tr ng i h c Hàng h i ại t Nam

2ại n ào t o Sau đ i h c, Tr ng i h c Hàng h i ại t Nam

3Khoa Công ngh Thông tin, Tr ng i h c Hàng h i ại t Nam

*Email liên h : nguyenxuanlong@vimaru.edu.vn

15

4 XÂY D NG CH NG TRÌNH TệNH TH Y L C H TH NG C P

B T PHọNG VÀ CH A CHÁY CHO TÀU BI N

DEVELOPING THE HYDRAULIC CALCULATION PROGRAM FOR FIREFIGHTING SYSTEM BY FOAM ON MARINE VESSELS

QU NăTR NGăHỐNG*,ăBỐIăTH ăH NG,ăNGUY NăTH ăNHÀNă

Khoa Máy tàu bi n, Tr ng i h c Hàng h i ại t Nam

*Email liên h : qtrhung@vimaru.edu.vn

V ăV NăTUY N 1* ,ăLểăV NăH NH 1 ,ă ăQUANGăTH NG 2

1Khoa óng tàu, Tr ng i h c Hàng h i ại t Nam

2Khoa K thu t giao thông, Tr ng i h c Nha Trang

*Email liên h : tuyenvv.dt@vimaru.edu.vn

Khoa Công trình, Tr ng i h c Hàng h i ại t Nam

Email liên h : thupv@vimaru.edu.vn

33

7 NGHIểNăC UăS ăD NGăV TăLI UăTREăCHOăGI IăPHỄPăK TăC Uă

R NGăXỂYăD NGăCỌNGăTRỊNHăGI MăSịNG,ăCH NăSịNG,ăB OăV ă

B BI N RESEARCH ON APPLICATIONS OF BAεBOO εATERIALS FOR KCR STRUCTURES TO WAVE REDUCTION AND SHORE

PROTECTION

NGUY NăV NăNG C*,ăNGUY NăV NăNINH

Khoa Công trình, Tr ng i h c Hàng h i ại t Nam

*Email liên h : ngocnv.ctt@vimaru.edu.vn

8 NGHIÊN C U BI N PHÁP THAY TH CÁC C C BÊ TỌNG B H H NG T I TUY N KỆ T M XÁ, SỌNG H NG

RESEARCH METHOD OF REPLACING BROKEN REINFORCED CONCRETE PILES AT THE TAM XA

EMBANKMENT, HONG RIVER

LÊ TH ăH NGăGIANG

Khoa Công trình, Tr ng i h c Hàng h i ại t Nam

Email liên h : gianglh.ctt@vimaru.edu.vn

10 NHăH NGăL PăTH MăNIT ă NăT ăCH CăVÀăTÍNHăCH T THÉPăKHỌNGăG ă304

EFFECT OF NITRIDED LAYER ON MICROSTRUCTURE AND PROPERTIES OF 304 STAINLESS STEEL

LểăTH ăNHUNG*,ăV ăTHUăTRANG

ại n C khí, Tr ng i h c Hàng h i ại t Nam

*Email liên h : nhunglt.vck@vimaru.edu.vn

53

11 NHăH NGăC AăCH ă ăC Tă NăHỊNHăD NGăPHOIăVÀă ăNHỄMăB ăM TăKHUỌNăKHIăPHAYă

V TăLI UăUHMWPEă

EFFECT OF CUTTING PARAMETERS ON THE CHIP SHAPE FORMATION AND MOULD SURFACE

ROUGHNESS DURING MILLING UHMWPE MATERIAL

NGỌăH UăM NH

Phòng Khoa h c công ngh và H p tác qu c t , Tr ng i h c Sao

Email liên h : manh.weldtech@gmail.com

NGăCỌNGăX NG 1* ,ăNGUY NăMINHă C 1 ,ăNGUY NăTH ăNGA 2

1Khoa Kinh t , Tr ng i h c Hàng h i ại t Nam,

2Tr ng i h c Công ngh Giao thông v n t i

*Email liên h : xuongdc@vimaru.edu.vn

64

13 K T H P MỌ HÌNH SWOT VÀ MỌ HÌNH PHÂN TệCH TH B C (AHP) L A CH N PH L C KINH DOANH T I CỌNG TY C PH N V N T I BI N VINASHIP NG ÁN CHI N

COMBINING SWOT MODEL AND ANALYTIC HIERARCHY PROCESS (AHP) TO CHOOSE A BUSINESS

STRATEGY FOR VINASHIP TRANSPORT JOINT STOCK COMPANY

MAIăKH CăTHÀNH

Khoa Qu n tr - Tài chính, Tr ng i h c Hàng h i ại t Nam

Email liên h : mkthanh@vimaru.edu.vn

70

14 D BÁO S N L NG HÀNG HÓA THỌNG QUA C NG KHU V C H I PHọNG N N M 2025, 2030

ESTIεATING CARGO THROUGHPUT AT HAI PHONG’S PORTS IN 2025, 2030

PH MăTH ăTHUăH NG

Khoa Kinh t , Tr ng i h c Hàng h i ại t Nam, Email liên h : hangptt.ktcb@vimaru.edu.vn

78

15 K TăNG ăTRONGăSỄCHăCHUYểNăNGÀNHăTI NGăANHăCỌNGăTRỊNHăTH Y

COLLOCATIONS IN ENGLISH PROFESSIONAL BOOKS OF HYDRAULIC ENGINEERING

NGUY NăH NGăỄNH 1* ,ăV ăTH ăTHỎY 1 ,ăLểăTH ăH NGăGIANG 2

Khoa Ngo i ng , Tr ng i h c Hàng h i ại t Nam Khoa Công trình, Tr ng i h c Hàng h i ại t Nam

*Email liên h : anhnh.nn@vimaru.edu.vn

84

KHOAăH Că - K ăTHU T

TRAINER MODEL FOR MEASURING DIRECTIONAL CHARACTERISTICS

OF UHF ANTENNAS

εÔ HÌNH THệ NGHI ε O C TệNH PH NG H NG

C A ANTEN D I T N UHF

NGO XUAN HUONG*, TRAN XUAN VIET, NGUYEN THANH VAN

Faculty of Electrical Electronic Engineering, Vietnam Maritime University

*Email: huongnx.ddt@vimaru.edu.vn

Abstract

In radio communication, the antenna plays an important role as a radiation element (in transmitters) the engergy of electromagnetic waves to free space and as an interceptioin one (in receivers) some of the power of an electromagnetic wave from free space The directional characteristics is one of the most fundamential features of the antennas

Currently, antennas in the UHF frequency band are widely used in digital terrestrial television Therefore, this paper proposes the trainer model for measuring the directional characteristics

of UHF antennas The results are applied in teaching, practising the subject of Antenna Engineering as well as supporting students to understand more deeply the basical characteristics of some kinds of antennas

Keywords: UHF, antenna, directional characteristics

Tóm t t

Trong h th ng thông tin vô tuy n, anten là m t thành ph n quan tr ng, đóng vai trò là thành

ph n phát x (phía phát) sóng đi n t ra không gian t do và thu nh n (phía thu) sóng đi n t trong không gian t do M t trong nh ng đ c tính quan tr ng nh t c a anten chính là đ c tính

T khóa: UHF, antenna, directional characteristics

Moreover, the directional characteristics indicates the relative variation of the radiation field strength and is expressed by the radiation pattern which can be plotted using polar or rectangular coordinates As a result, the proposed trainer model must be designed to support the students in observing it

The trainer kit is designed to provide the following experimental content [1]:

- Polar plot and polarization;

- Wave modulation and demodulation;

- Antenna gain;

- Antenna beam width;

- Distribution of current on antennas;

- Front back ratio;

- Antenna matching;

- Measurement of Standing Wave Ratio (SWR);

- Radiation of antenna with distance

In order to support student to easily practise, the antenna trainer kit is provided many

features including:

- Integrated, user-friendly trainer;

- Low cost;

- Manual installation in ploting radiation patterns of antennas;

- RF and tone generators are integrated on board;

- Antenna matching stub;

- Antenna characteristics and measurement of Standing Wave Ratio (SWR);

- Transmitting and receiving levels observed on built in digital meters;

- Functional block indicated on board mimics;

- Build in DC power supply;

- Compact design;

- Light weight

Besides, in this antenna trainer model, for the convenience to plot the polar graph the readings are plotted after converting them in to dB A conversion chart is provided The procedure for normalizing the readings is also given Any procedure can be chosen for drawing the polar plot

2 Setting up the Trainer model of Antennas

Figure 1 Trainer Model of Antennas

The trainer consists of some components as shown in Fig 1 It consists:

- Main unit: is designed for desktop use with screen print on the front panel showing the trainer mimic diagram It includes a RF generator, a modulation generator and a directional coupler as illustrated in Fig 2:

o RF generator: in charges of delivering a signal to the antennas during the experiment The

RF generator operates at a frequency of 750MHz, which reduces the size of antennas

o Modulation generator: provides amplitude ajdustable sine wave (approximately 2Vpp, 1kHz) for modulation of the RF generator

o Directional coupler: allows separate metering of power flowing in the forward direction (generator to antenna) and the reserve direction (antenna to generator)

Figure 2 Main Unit of Antenna Trainer Model

- Matching stub: this is a strunk of the transmission line, which is given separately provided with a slide cursor shortening the line at presetable length from the other end (input)

- RF detector: is used to detect and measure the radiation pattern of the antennas under study

It consists of a folded dipole antenna as a receiving element and a reflector to reduce possible disturbance to the measurement due to reflection of waves from objects and laboratory walls behind the detector as in Fig 3

Figure 3 RF Detector

- Antennas: set of antennas consists 22 different types of antennas

Besides above-mentioned components, the antenna trainer model also consists other accessories such as transmitting mast, receiving mast to mount and locate transmitting antenna and receiving antenna, respectively as shown in Fig 4 and Fig 5

3 Methodology of measuring the directional characteristics of UHF antennas

3.1 Set up the trainer model and perform the functional checks

Before implementing any measurements, the trainer model should be set up and functionally checked All steps for doing the trainer model set up is follows:

1 Put the main unit on the plane such as the table and connect to the power supply

2 Adjust the Level Pot of the RF generator to the middle position

3 Set the switch of the modulation generator to the INT position and adjust the Level potentiometer to the middle position

4 Set the switch of the directional couple to the FWD position and adjust the FS ADJ potentiometer to the middle position

5 Set up the transmitting mast

6 Connect to the main unit using cable (25" or 60cm long)

7 Set up the receiver mast Adjust the distance between the transmitter mast and receiver mast to gain the optimum radiation at RF detector

8 Connect the RF detector unit to the receiver mast using cable (25" or 60cm long)

Figure 6 Installation the Trainer model of Antennas

9 Pivot the stand of the Goniometer to the 00 position towards the RF dectector

10 Install the dectector antenna on the receiver mast

11 Pivot counterclockwise direction to put it and transmitter mast into a straight line

12 Install the folded dipole antenna on the transmitter mast

13 Pivot counterclockwise direction to put it and receiver mast into a straight line

14 Turn the main unit ON and check the DPM display of the directional coupler

15 Connect the adapter to the RF detector, turn it ON

16 Depending on the position of the level knob setting, several reading should be shown

17 In case of overloading, diminish it by adjusting the RF detector level potentiometer

18 Adjust the FS potentiometer of the directional coupler to obtain a 100 A display reading After that, adjust the level of the RF detector to obtain ¾ reading on the display of the main unit

19 Pivot the transmitter antenna from 00 to 3600 and perceive the display of RF detector to obtain the form of radiation pattern

It is noted that some actions should be taken in order to get the optimum radiation levels at the RF detector such as: antenna match adjustment, adjusting the RF generator level and adjustment

of distance

3.2 Mesuring the directional characteristics of various types of antennas

As mentioned in section 2, this antenna trainer model consists 22 different types of antennas However, without losing generality, this paper only presents the measurement of the directional characteristics of typical types of antennas including simple Dipole ( ) antenna, Yagi-UDA 5E simple dipole and phase array antenna

The following steps are implemented for the directional characteristics measurement with any types of antennas:

- Plot the polar graph for the transmitting antenna by taking the readings at 50 or 100 intervals and note the reading of the RF detector display

- Convert the recorded readings in A to dB, plot the polar graph for degrees of antenna rotations in degrees against the readings in dB

- Plot the radiation pattern of the antenna with the new dB readings as usual

1 Simple Dipole ( ) antenna

A simple Dipole is the simplest form of antenna having 2 poles each of halfwave length ( )

as illustrated in Fig 7 The nominal impedance of this antenna is 73 [2] The actual value departs from this due to construction constraints, such on non-zero diameter rods, presence of BNC connector body and the antenna mast The effect of all this are partially corrected by a "Y match" arrangement connection

Figure 7 The Diagram of Simple Dipole

The two-element antenna shown Fig 9 has the appearance of two half wave dipoles connected in parallel [2]

The spacing of the dipoles is half the wavelength This antenna is also called an end fire antenna The signal leaving dipole D1 will reach dipole D2 after half a period since the distance between D1 and D2 is equal to The signal going through the feed line to D1 will also reach D2 after half a period so that the two-wave contribution of D1 and D2 will add up in the forward direction With the similar reasoning, we can show that the contribution of D1 and D2 in the reverse direction also adds up The radiation patterns of this antenna is illustrated in Fig.10

Figure 9 The diagram of phase array

antenna

Figure 10 The radiation patterns of

phase array antenna

4 Conclusion

The directional characteristics is one of the most important factors of antennas It refers to the directional dependence of the strength of the radio waves from the antenna or other sources In this paper, the structure of antenna trainer model for mesuring the directional characteristics of various antennas is presented The results of the measured directional characteristics show the differences

in radiation of antennas Since then, the student can understand more clearly and deeply about each type of antennas

REFERENCES

[1] Scientific Educational Systems Ltd., MDC-3241 - Antennas, www.degem.com

[2] Phan Anh, Antenna - Theory and Engineering, Science and Technics Publishing House, Hanoi, 2007

[3] John L.Volakis, Antenna engineering handbook, McGraw-Hill Education, 2007

[4] Sophocles J.Orfanidis, Electromagnetic Waves and Antennas, www.ece.rutgers.edu/~, 2004 Received: 28 March 2019

Revised: 24 April 2019

Accepted: 03 May 2019

XỄCă NHăVỐNGăXỄCăSU TăV ăTRÍăTÀUăNH Nă CăT ăMỄYăTHUăGPSă

TH CăT ăTRểNăVỐNGăVENăBI NăVI T NAM

DETERMINING THE SHIP'S POSITIONING PROBABILITY AREA USING GPS

RECEIVER IN THE VIETNAM COASTAL WATERS

Khoa Hàng h i, Tr ng i h c Hàng h i ại t Nam Email liên h : nguyenthaiduong@vimaru.edu.vn

Tóm t t

ại c xác đ nh v trí tàu và d n đ ng ph thu c vào các h th ng đ nh v v tinh toàn c u,

ch y u là h th ng GPS (Global Position System) Trong th c t hàng h i, v trí tàu xác

nhiên, đi u này ch a hoàn toàn chính xác vì còn ph thu c vào nhi u y u t nh sai l ch

h tr c đ a, đ chính xác c a h i đ ,… M t khác, hình tròn xác su t ch a v trí tàu là vô

h ng, bán kính sai s c a hình tròn xác su t ph thu c nhi u y u t ,… ạì v y, vi c xác

đ nh v trí xác su t v i đ chính xác cao nh t là bài toán khá ph c t p Trong khuôn kh c a bài báo, tác gi đ xu t ph ng pháp xác đ nh vủng xác su t ch a v trí tàu th c t và tính

đ nh h ng c a nó nh m nồng cao an toàn trong công tác đi u đ ng và d n đ ng cho tàu trên bi n, th nghi m cho vủng ven bi n ại t Nam.

T khóa: Xác đ nh v trí tàu, thu t toán KNN, vùng xác su t.

Abstract

Navigation and determining the ship’s position depend on global satellite systems, primarily

GPS global positioning systems In maritime practice, the definite ship position is considered the most probable position and will be the center of the probability circle containing the ship's position However, this is not entirely accurate because it depends on many factors such as deviation of the geodetic system, the accuracy of charts, On the other hand, the radius of error of probability circle that containing the ship's position is a scalar area, depending on many factors, Therefore, the determination of probability location with the highest accuracy

is a rather complex problem In this paper, the author proposes a method of determining the probability area containing the actual ship position and its orientation in order to improve safety in maneuvering and navigation at sea for Vietnam coastal waters

Keywords: Determining the ship’s position, KNN algorithm, probability area.

1.ă tăv năđ ă

Xác đ nh v trí tàu và đánh giá đ chính xác c a v trí xác đ nh và nghi p v hàng h i c b n khi d n tàu trên bi n ε c dù các ph ng pháp xác đ nh v trí tàu truy n th ng b ng radar hàng h i hay h ng ng m v n có đ chính xác và đ tin c y cao, là ph ng pháp xác đ nh v trí tàu chính (primary methods) theo khuy n cáo c a T ch c hàng h i Qu c t (IεO) Tuy nhiên, s quan trên tàu bi n ch y u s d ng ph ng pháp xác đ nh v trí tàu b ng h th ng v tinh d n đ ng GPS trên bi n Ph ng pháp này đ chính xác cao khi d n tàu trên các vùng bi n có h th ng b o đ m

an toàn t t Khu v c ven b , h th ng b o đ m an toàn ch a hoàn thi n, c n có các ph ng pháp đánh giá sai s v trí không ph i do b n thơn h th ng sinh ra

Sai s v trí c a b n thơn h th ng v tinh d n đ ng ngày nay đ t t i 15m (95%), và t t h n

là 5m (95%) đ i v i h th ng vi phơn GPS Tuy nhiên, khi ti n hành thao tác lên h i đ đ d n tàu, ngoài sai s c a b n thơn h th ng còn có nhi u lo i sai s xu t hi n trong th c t nh : h tr c đ a

c a h i đ không t ng thích, h i đ đ c xơy d ng v i các ngu n kh o sát kém tin c y,ầ Trên tàu, di n tích xác su t do s quan hàng h i xác đ nh th ng là hình tròn có tơm là v trí xác đ nh, bán kính là sai s c a h th ng đ nh v Tr ng h p áp d ng này có h n ch là th a nh n v trí xác đ nh

là v trí đúng, là v trí xác su t nh t Trong khi đó, v trí xác đ nh s n m trong m t di n tích xác su t

ph thu c vào các y u t tác đ ng th c t đã nêu trên i u này có th nh h ng đ n an toàn d n tàu, d xu t hi n nh t là hi n t ng l ch đ ng gơy m c c n Trong gi i h n c a bài báo, tác gi

t p trung xác đ nh di n tích th c t ch a v trí tàu nh n đ c t máy thu GPS và tính đ nh h ng

c a nó, th nghi m trên vùng ven bi n Vi t Nam

2 ánhăgiáăsaiăs ăv ătríătàuănh năđ căt ămáyăthuăGPSătrênătàuăbi n

Ngày nay, d n tàu trên bi n ch y u d a vào v trí nh n đ c t h th ng đ nh v hàng h i toàn c u, ch y u là h th ng GPS Sai s c a v trí GPS công b trong các tài li u và h ng d n

s d ng máy thu là R95 = 10 ÷ 15m (95%), tùy thu c hãng s n xu t [1] Tuy nhiên, đó là đ chính xác c a riêng h th ng GPS, v n còn sai s do nh h ng c a các y u t khác

Vi c hi u ch nh sai s đ có th thao tác v trí tàu xác đ nh b ng máy thu GPS chính xác trên

h i đ tùy thu c vào đi u ki n c th , tính ch t c a sai s tác đ ng ε t s sai s c b n có th h n

ch nh : l a ch n ch đ xác đ nh v trí tàu 2D/ 3D, sai s hình h c HDOP (Horiгontal Dilution Of Precision), sai s do h tr c đ a không đ ng nh t, sai s do cài đ t thông s ban đ u không chính xác,ầ Trong đó, sai s do h tr c đ a c a h i đ và h th ng GPS không t ng thích c n đ c bi t quan tơm khi thao tác v trí tàu, c th nh sau:

- H i đ s d ng h tr c đ a WGS84 (WGS72), không có sai s do khác h tr c đ a ho c sai

s nh , có th b qua [2]

- H i đ s d ng h tr c đ a ph ng (ho c cho l ng sai s do sai khác h tr c đ a), máy thu GPS s có ch đ hi u ch nh ho c chuy n đ i gi a các h tr c đ a [3]

- Tr ng h p đ c bi t, h i đ không có h tr c đ a rõ ràng, không có thông tin hi u ch nh, ch

có c nh báo sai s v trí do khác h tr c đ a là không th xác đ nh [4] Khi đó, v trí tàu thao tác lên

h i đ không đánh giá đ c đ chính xác, không tin c y N u khu v c hành trình không th xác đ nh

đ c v trí b ng ph ng pháp tin c y khác, v trí GPS nh n đ c trong tr ng h p này s không

th a mãn các tiêu chu n v đ chính xác an toàn hàng h i c a (IεO) [5]

Thông th ng, v trí GPS sau khi hi u ch nh s chênh l ch t a đ do khác h tr c đ a s đ c thao tác trên h i đ đ d n tàu chính xác c a v trí xác đ nh ε đ c đánh giá đ b ng di n tích xác su t ch a v trí tàu là hình tròn tơm là ε, bán kính R95(95%) là sai s v trí c a h th ng GPS (Hình 1)

Vi c xác đ nh xác su t xu t hi n c a v trí tàu nh v y s có h n ch sau: th a nh n ε là tơm hình tròn sai s và di n tích xác su t không có tính đ nh h ng

V trí xác đ nh ε ngoài sai s c a b n thơn h th ng GPS còn ch u m t s nh h ng do các nguyên nhơn th c t khác nhau Khi đó, ε s n m trong gi i h n là đ ng tròn (O,RL) Tr ng h p

gi đ nh, v trí th t c a tàu đ c xác đ nh n m trên đ ng tròn (O,RL), khi đó di n tích xác su t là hình tròn tâm O, bán kính R = RL + R95 s ch a v trí tàu Th c t , tơm O là gi đ nh khi tìm sai s

v trí cho m t khu v c bi n, không th có đ c t a đ tơm O vào th i đi m ti n hành xác đ nh v trí

c a ε Do v y, di n tích xác su t th c t ph i là hình tròn tơm ε, bán kính tính theo công th c RM

= 2 RL + R95 (Hình 2)

Hình 1 Sai s đ nh v c a GPS Hình 2 Di n tích xác su t th c t

3 Tính toán di n tích xác su t ch a v trí tàu

Di n tích xác su t ch a v trí tàu có th xác đinh b ng ph ng pháp th c nghi m nh sau:

T i m t v trí c đ nh, xác đ nh v trí tàu ”n” l n liên t c b ng máy thu GPS Tơm c a di n tích xác su t ch a v trí tàu là ”O” có t a đ nh sau:

11

nii

nii

Hai l n sai s bình ph ng trung bình: vòng tròn bán kính ε2 = 2M1 có có P 95%

Nh v y, khí s d ng máy thu GPS, di n tích xác su t ch a v trí tàu (95%) có tơm ε, bán kính là:

4.1 Thu t toán KNN

KNN (K - Nearest Neighbors) dùng đ phơn l p các đ i t ng d a vào kho ng cách g n nh t

gi a đ i t ng c n phơn l p v i các đ i t ng còn l i trong t p m u h c - K láng gi ng c a nó

th c hi n phơn l p m t đ i t ng, s láng gi ng g n nh t (K) c a đ i t ng đ c xác đ nh Kho ng cách gi a đ i t ng c n phơn l p v i t t c các đ i t ng láng gi ng s đ c tính toán Trên c

s đó, l p c a đ i t ng s đ c xác đ nh nh phơn l p c a K láng gi ng g n nh t

Kho ng cách gi a đ i t ng c n phơn l p v i K láng gi ng c a đ i t ng (d) có th xác đ nh

b i nhi u ph ng pháp nh : εanhattan, Euclid, εinkoаski, Chebyshev,ầ th ng áp d ng đ i v i bài toán có các thu c tính đ u vào là ki u s th c; kho ng cách Hamming cho các bài toán có các thu c tính đ u vào là ki u nh phơn; hàm Cosine cho các bài toán phơn l p v n b n,ầ Trong khuôn

kh c a bài báo, đ xác đ nh h ng có m t đ xác su t l n nh t c a vùng xác su t ch a v trí tàu,

vi c tính toán kho ng cách (d) đ c th c hi n b i hàm Euclid:

1 1 2 2

d   y   y (9) Trong đó: (x1, y1) là t a đ c a đ i t ng c n xác đnh - tơm đ ng tròn di n tích xác su t ch a v trí tàu;

(x2,y2) là t a đ các v trí có th có c a tàu khi xác đnh b ng GPS

4.2 Áp d ng thu t toán KNN xác đ nh tính đ nh h ng c a di n tích xác su t v trí tàu

Các b c c a thu t toán:

B c 1: T i v trí c đ nh, s d ng máy thu GPS l y v trí tàu 100 l n liên t c Chuy n v trí

nh n đ c lên h i đ

B c 2: Xác đ nh di n tích xác su t ch a v trí tàu (Hình tròn có bán kính nh nh t ch a toàn

b các v trí xác đ nh) theo thu t toán KNN:

V i m i v trí tàu tính kho ng cách t v trí này t i các v trí còn l i theo hàm Euclid, l u tr các kho ng cách vào m ng d li u (m ng a - 100 ph n t ) T ng kho ng cách t m t v trí t i các v trí còn l i đ c tính d a trên vi c tính t ng các ph n t c a a L p l i quá trình v i các ph n t ti p theo, thu đ c m ng b (100 ph n t ) l u tr t ng kho ng cách t m t v trí t i các v trí còn l i;

S p x p m ng b theo th t t ng d n;

L a ch n 20 ph n t đ u tiên trong b, xơy d ng đ ng tròn bao ph 20 v trí t ng ng v i

20 ph n t đã đ c ch n, tơm đ ng tròn là v trí t ng ng v i ph n t đ u tiên trong b (ph n t

có giá tr nh nh t), bán kính đ ng tròn là ph n t th hai m i trong b (ph n t l n nh t trong hai

là đ ng t ng ng v i giá tr đ u tiên trong c (nh nh t)

Vi c th nghi m thu t toán đ c ti n hành trên b d li u th nghi m thu đ c t khu v c

Hình 4 minh h a k t qu thu đ c khi th c hi n th nghi m trên tàu DIEε DIEN 39 t i c u

c ng Tiên Sa - à N ng Xác đ nh 100 v trí cách nhau kho ng 05 phút liên t c ngày 22 tháng 10

5.ăK tălu n

Tác gi đã gi i quy t đ c bài toán xác đ nh v trí tàu b ng h th ng GPS trong th c t Nghiên c u c s lý thuy t tính toán di n tích xác su t ch a v trí tàu, đ xu t ph ng pháp áp d ng thu t toán KNN tìm di n tích ch a v tr tàu th c t và tính đ nh h ng c a nó Trên c s nghiên

c u đó, vi c th nghi m thu t toán đ c ti n hành nhi u l n trên b d li u th nghi m thu đ c

t khu v c ven bi n Vi t Nam cho k t qu t ng đ i đ ng nh t [6] K t qu ki m nghi m th c t trên tàu ban đ u t i khu v c H i Phòng và à N ng cho th y, bán kính sai s (95%) x p x 125 mét

và h ng có m t đ xác su t xu t hi n v trí tàu là tr c h ng 075o - 255o D li u th nghi m tuy còn h n ch , song có th kh ng đ nh vi c áp d ng thu t toán KNN gi i quy t v n đ nghiên c u bài báo đ t ra là hoàn toàn kh thi Tác gi s ti p t c kh o sát b sung v khu v c bi n, th i gian và

s l ng v trí tàu xác đ nh đ nơng cao đ tin c y c a ph ng pháp

TÀIăLI UăTHAMăKH O

[1] Nelson Acossta, Juan Toloza Techniques to improve the GPS precision International Journal

of Advanced Computer Science and Applications, Vol 3, N0 8, 2012

[2] IMO BA Chart No 1358: Permatang sedepa to Singapore strait United Kingdom National hydrographer, 2012

[3] IMO BA Chart No 2951: Sulawesi to Paulau- Palau Kawwiot United Kingdom National hydrographer, 2016

[4] IMO BA Chart No 3990: Gulf of Tongking (Northern part) United Kingdom National hydrographer, 2016

[5] IMO Resolution A 529 (13) Accuracy standards for navigation, 1983

[6] Nguy n Thái D ng nh h ng c a đ bi n d ng c a phép chi u h i đ Mercator t i công tác d n tàu an toàn T p chí Khoa h c Công ngh Hàng h i, S 60 (11/2019), Tr 05-09 [7] Novatel, GPS Position Accurary Measures, 2003

[8] Biau, Gérard, Devroye, Luc, Lectures on the Nearest Neighbor Method, Springer, 2015 [9] Thai Duong Nguyen, Trong Duc Nguyen Application of The KNN Algorithm in Determining the Orientation of The Probability Area Containing The Ship Position by GPS Systems on Hai Phong Coastal Area International Journal on Advanced Science, Engineering and Information Technology, Vol 9 (2019) No.3

[10] Nguy n Thái D ng Nghiên c u tính đ nh h ng c a di n tích xác xu t ch a v trí tàu b ng máy thu GPS trên vùng ven bi n Vi t Nam tài NCKH c p tr ng n m h c 2017-2018

Ngày nh n bài: 04/12/2019

Ngày nh n b n s a l n 01: 18/12/2019

Ngày nh n b n s a l n 02: 21/12/2019

Ngày duy t đ ng: 04/01/2020

XỂYăD NGăCH NGăTRỊNHăHI NăTH ăTHỌNGăTINă Nă NH

TÀUăHÀNGăR IăTHEOăTH IăGIANăTH C

ESTABLISHING THE PROGRAM ON PERFORMANCE OF THE STABILITY

INFORMATION IN REAL TIME FOR BULK CARRIERS

NGUY NăX UÂN LONG 1* ,ăNGUY NăKIMăPHUONG 2 ,ăNGUY NăTRUNGă C 3

Tóm t t

Trong th c ti n hàng h i, tr c khi tàu hành trình, các thông s liên quan đ n n đnh tàu

thông s này đ u th a mãn các yêu c u c a B lu t qu c t v n đnh nguyên v n (IS Code-2008) Tuy nhiên, khi tàu hành trình trên bi n, vi c ki m tra n đnh c a tàu th ng xuyên, liên t c r t khó th c hi n do ch ng trình x p hàng trên tàu không có tính n ng

tính toán n đnh c a tàu theo th i gian th c Vi c xây d ng ch ng trình hi n th thông tin n đnh cho tàu hàng r i theo th i gian th c s giúp s quan hàng h i có th đánh giá

đ c n đnh c a tàu và k p th i đ a ra các hành đ ng phù h p khi tàu có xu h ng gi m

ho c m t n đnh

T khóa: Tàu hàng r i, tính n đnh c a tàu, ph n m m hi n th thông tin n đnh tàu theo th i gian th c

Abstract

In navigation practice, before sailing, all parameters related to the ship’s stability are

calculated in advance through a loading instrument approved by the society class ification and these parameters meet the requirements of International Code on Intact Stability (IS Code-2008) However, when the ship sails at sea, regular and constant checking of the

ship’s stability is difficult because the loading instrument does not have the feature of

calculating the ship’s stability in real time Establishing the program on performance of the stability information in real time for bulk carriers will help the deck officers can assess the

to reduce stability or destabilize

Keywords: Bulk carriers, the ship’s stability, software for displaying the ship’s stability in realtime.

1.ă tăv năđ

Tàu hàng r i th ng là nh ng tàu có tr ng t i l n, h m hàng đ c thi t k thu n ti n cho

vi c x p, d hàng, tuy n ho t đ ng linh ho t và ch đ c nhi u lo i hàng thông d ng đáp ng nhu

c u v n t i bi n qu c t Trong quá trình hàng h i, v i m t s lo i hàng r i có kh n ng d ch chuy n

ho c có kh n ng hóa l ng d i tác d ng c a ngo i l c, hay m t con tàu do h h ng n t thì tính

n đ nh c a con tàu s b suy gi m và có th m t hoàn toàn, nh h ng tr c ti p t i s an toàn c a

nó Kho ng th i gian d n đ n tàu m t n đ nh có th di n ra trong vài ti ng, vài ngày tùy đ c đi m hàng hóa trên tàu, đi u ki n ngo i c nh, kh n ng đi u đ ng c a thuy n tr ng và s quan trên tàu Tính n đ nh c a con tàu b m t khi hành trình trên bi n và không đ c phát hi n s m là nh ng nguyên nhơn chính gơy ra m t s v tai n n tàu hàng r i

Do đó, n u có th liên t c c p nh t đ c tính n đ nh c a con tàu theo th i gian th c trong

su t quá trình hàng h i, đ a ra các c nh báo v s thay đ i b t th ng tính n đ nh c a tàu s là

m t tr giúp hi u qu , quan tr ng v i ng i hàng h i Vi cnghiên c u xơy d ng ph n m m hi n th thông tin n đ nh tàu hàng r i theo th i gian th c s góp ph n gi i quy t đ c v n đ này và đơy

s là công c h u ích cho các s quan hàng h i khi mu n ki m tra n đ nh c a tàu hàng r i t i b t

k th i đi m nào trong khi tàu hành trình

2.ăC ăs ăxơyăd ngăch ngătrìnhăhi năth ăthôngătină năđ nhătàuăhàngăr iătheoăth iăgianăth c

2.1 Tiêu chu n n đ nh đ i v i tàu hàng r i c a T ch c Hàng h i qu c t (IMO)

Theo Quy đ nh c a B lu t qu c t v n đ nh nguyên v n n m 2008 (IS Code-2008) đ i v i các tàu hàng nói chung, tàu hàng r i nói riêng, đ c tính đ ng cong cánh tay đòn n đ nh t nh ph i

th a mãn đ ng th i các đi u ki n sau [1]:

Hình 1 Di n tích d i đ ng cong cánh tay đòn n đ nh t nh (GoZ)

T Hình 1, g i di n tích phía d i cánh tay đòn n đ nh t nh (GoZ ) tính đ n góc nghiêng  = 30o

là A(30o), tính đ n góc nghiêng  = 40o là A(40o), n m gi a góc nghiêng 30º và 40º là A(30o - 40o), khi đó:

2.2 ảác đ nh chi u cao th v ng c a tàu hàng r i thông qua chu k l c ngang

xác đ nh đ c chu k l c ngang c a tàu theo th i gian th c thì trên tàu c n trang b c m

bi n góc gia t c Khi tàu l c ngang, tín hi u t c m bi n gia t c s đ c x lý thông qua m t lo t các thu t toán đ c xây d ng s n đ l c các nhi u và tính toán chu k l c ngang T c a tàu [4] Trong th c t , đ ti n cho vi c ki m tra GoM c a tàu, trong các h s tàu đã l p s n b ng

ki m tra GoM (Rolling Period Table) ho c đ th các đ ng cong ki m tra GoM (Rolling Period-GoM Curves) thông qua chu k l c ngang và m n n c trung bình c a tàu (Hình 2)

ε n n c trung bình c a tàu đ c xác đ nh th i đi m tr c khi tàu hành trình Giá tr này có

th l y t s đ x p hàng c a tàu (Cargo stoаage plan), sau đó hi u ch nh v i l ng tiêu th nhiên

li u, n c ng t cho đ n th i đi m kh o sát thì s có m n n c trung bình t i th i đi m kh o sát Trên c s b ng tra nói trên có th l p ch ng trình tra c u giá tr Goε t đ i s là chu k l c đã đo

đ c (Ts), m n n c trung bình c a tàu

Hình 2 th các đ ng cong chu k l c ngang đ xác đ nh Go M [3]

Các công th c (1) và (2) làm c s cho tính toán l p b ng ho c đ th nh m tra c u G0ε t chu k l c ngang c a tàu (Ts), c th nh sau [2, 3]:

(1)

V i: K đ c xác đ nh theo công th c sau:

(3) Trong đó: K là bán kính quay (radius of gyration) (m): ngoài vi c đ c xác đnh theo công th c (3) thì K còn có th đ c xác đ nh theo đ th đ ng cong đ c cho s n trong h s tàu (Hình 3);

Hình 4 L u đ thu t toán v đ ng cong Go Z

3.ăXơyăd ngăch ngătrìnhăhi năth ăthôngătină năđ nhătàuăhàngăr iătheo th iăgianăth c

3.1 L u đ thu t toán đi u khi n

C n c theo các c s khoa h c đ c trình bày trên, l u đ thu t toán đi u khi n đ c thi t l p nh sau:

Hình 5 L u đ thu t toán đi u khi n h th ng thông báo n đ nh tàu

T l u đ Hình 5 có th th y quá trình x lý tín hi u trong h th ng t p trung vào hai pha chính: Tính chu k l c ngang c a tàu và các thông s n đnh tàu

3.2 Ch ng trình hi n th thông s n đ nh tàu theo th i gian th c

3.2.1 N n t ng l p trình

Ch ng trình đ c thi t k ch y trên h đi u hành c a hãng εicrosoft v i công ngh n n

t ng NET FrameWork, Ngôn ng l p trình C# theo mô hình ba l p:

- Graphic User Interface (GUI): Thành ph n giao di n, là các form c a ch ng trình t ng tác v i ng i s d ng

- Business Logic Layer (BLL): X lý các nghi p v c a ch ng trình nh tính toán, x lý

h p l và toàn v n v m t d li u

- Data Access Layer (DAL): T ng giao ti p v i các h qu n tr CSDL

Trên c s thu t toán và n n t ng ngôn ng l p trình đã đ c xác đnh, ph n m m thông báo n đnh c a tàu hàng r i theo th i gian th c đ c xây d ng, đ m b o ch c n ng tính toán,

hi n th các thông tin n đ nh và đánh giá tr ng thái n đnh Ph n m m đ c xây d ng cho m t tàu hàng r i c th (tàu LUCKY STAR [2])

3.2.2 Giao di n chính

Hình 6 Giao di n chính c a ch ng trình ph n m m

- Hình 7 ch ra C a s cài đ t chung (Setting): h u h t các thông s đã đ c cài đ t m c

đ nh theo các ph ng pháp tính toán c a ch ng trình N u c n, ng i s d ng ch c n đ t thông

s ng ng chu k l c (T Threshold) và gi i h n góc nghiêng ngang c a tàu (Rolling Amplitude) sao cho phù h p v i đ c tính góc nghiêng ngang và chu k l c ngang c a tàu

Hình 7 C a s cài đ t chung

- C a s đi u khi n (control): đ c s d ng đ kh i ch y ch ng trình sau khi đã hoàn t t các công tác chu n b , cài đ t các thông s ban đ u và d ng ch ng trình khi c n thi t (Hình 6)

- C a s hi n th tín hi u đ u vào (Hình 6) đ c l y t c m bi n l p bên trong h th ng Khi tàu l c ngang, thì c m bi n góc gia t c s ho t đ ng, tín hi u nh n đ c t c m bi n s đ c

ph n m m chuy n hóa thành các dao đ ng và ph n ng l ng c a dao đ ng Tr c tung c a đ

th th hi n biên đ c a dao đ ng l c ngang Còn bi u đ phía d i tr c hoành là bi u di n ph

n ng l ng c a các dao đ ng l c ngang

- C a s hi n th k t qu đ u ra bao g m các n i dung (Hình 6):

+ Bi u đ hi n th giá tr chu k dao đ ng l c ngang (T) c a tàu: tr c tung là giá c a chu k l c ngang; tr c hoành là kho ng th i gian bi n thiên T Giá tr chu k l c ngang c a tàu s đ c hi n th sau kho ng th i gian đã đ t C a s quan sát (Observation аindoаs);

+ Góc nghiêng ngang c a tàu “Theta”;

+ Giá tr trung bình chu k l c ngang tính toán đ c t i th i đi m quan sát “T”

Sau khi có “T” đ c xác đ nh t i m i th i đi m quan sát Thì ph n m m s t đ ng tính toán các thông s n đ nh c a tàu t i th i đi m đó và đ a ra c nh báo trong c a s “Shoа GoM; GoZ” (Hình 8)

3.2.3 Giao di n hi n th thông s n đnh tàu theo th i gian th c

- C a s nh p các thông tin chuy n đi: các thông s c n nh p (m n n c trung bình; l ng tiêu th nhiên li u, n c ng t; s ngày tiêu th ) nh m m c đích xác đ nh l ng giãn n c c a tàu

và các thông s n đnh c a tàu theo th i gian th c

- C a s thông báo k t qu n đ nh và đánh giá n đnh: đ a ra các giá tr liên quan đ n vi c đánh giá n đnh c a tàu theo quy đnh c a IεO nh : A(30o), A(40o), A(30o- 40o), Giá tr GoZ, GoM

Hình 8 C a s hi n th các thông s n đnh tàu t i th i đi m quan sát

Ngoài ra trong giao di n hi n th k t qu các thông s n đnh tàu còn có hình nh đ th bi n thiên theo th i gian c a GoM và GoZ (Hình 8) đ cho S quan hàng h i đánh giá nhanh đ c xu

h ng n đnh c a tàu trong các kho ng th i gian ti p theo

4 K t qu th c nghi măxácăđ nh Go M,ăđ ng cong GoZ trên tàu hàng r i LUCKY STAR

l căxácăđ nhă

GoM (m) Theoăph năm mă

x păhàngăc aătàuă

đ căđ ngăki mă phêăduy t

Saiăl chă (m)

l căxácăđ nhă

GoM (m) Theoăph năm mă

x păhàngăc aătàuă

đ căđ ngăki mă phêăduy t

Saiăl chă (m)

Ch ng trình thông báo n đ nh tàu hàng r i theo th i gian th c đã đ c xơy d ng trên c

s l u đ thu t toán đ c xác đ nh t tr c, công ngh n n t ng và các công c h tr phát tri n

ph n m m, c s khoa h c liên quan đ n vi c tính toán và đánh giá các thông s n đ nh c a tàu

Ch ng trình đ c xơy d ng d a trên các s li u c a m t tàu hàng r i c th , ch ng trình đã đ m

b o đ c ch c n ng tính toán, hi n th các thông tin n đ nh theo th i gian th c và đánh giá tr ng thái n đ nh tàu theo các yêu c u đ c quy đ nh b i B lu t IS - 2008 Ngoài k t qu th c nghi m trên tàu LUCKY STAR, tác gi đã th c nghi m trên 04 tàu hàng r i khác và k t qu cho th y ch ng trình hi n th thông tin n đ nh tàu hàng r i theo th i gian th c ho t đ ng n đ nh, tin c y

TÀIăLI UăTHAMăKH O

[1] IMO, B lu t qu c t v n đ nh nguyên v n - IS Code, 2008

[2] M/V LUCKY STAR, Loading Manual and Stability Information

[3] M/V BMC BRAVO, Loading Manual and Stability Information

[4] Nguyen Xuan Long, Assessing Intact Stability of Bulk Carriers through the Rolling Period, AMFUF-2019

Ngày nh n bài: 10/10/2019

Ngày nh n b n s a: 29/11/2019

Ngày duy t đ ng: 11/12/2019

XỂYăD NGăCH NGăTRỊNHăTÍNHăTH YăL CăH ăTH NGăC PăB Tă ă

PHọNGăVÀăCH AăCHỄYăCHOăTÀUăBI N

DEVELOPING THE HYDRAULIC CALCULATION PROGRAM FOR

FIREFIGHTING SYSTEM BY FOAM ON MARINE VESSELS

QU NăTR NGăHỐNG*,ăBỐIăTH ăH NG,ăNGUY NăTH ăNHÀNă

Khoa Máy tàu bi n, Tr ng i h c Hàng h i ại t Nam

* Email liên h : qtrhung@vimaru.edu.vn

This paper presents the necessity of hydraulic calculation for the firefighting system by foam

on marine vessels Based on the theoretical basis and hydraulic calculations of fluid pipelines, the author selects the algorithm and develops a hydraulic calculation program for the foaming solution piping system of the firefighting system in marine vessels, which meets the requirements of the Vietnam Register

Keywords: Hydraulic calculation, firefighting system

1.ă tăv năđ

đ m b o kh n ng công tác và s an toàn tuy t đ i ph ng ti n và thuy n viên, vi c trang

b h th ng phòng và ch a cháy cho các tàu bi n có nh ng yêu c u r t ch t ch V v n đ này,

Vi t Nam đang áp d ng các quy đ nh m i nh t c a T ch c Hàng h i qu c t (IεO), thông qua các

b n s a đ i c a SOLAS vào “Quy ph m phơn c p và đóng tàu bi n v thép”, QCVN 21:2014/BGTVT Nói chung, các công ch t ph c v phòng và ch a cháy ph i cung c p đ c đ n t t c các khu v c

có kh n ng x y ra h a ho n trên tàu v i hai thông s c n đ m b o là: S n l ng và áp su t công

ch t đ c c p t i các vòi phun theo quy đ nh

Hi n nay, đ tính toán và l a ch n các thành ph n h th ng ch a cháy, ng i ta th ng s

d ng các công th c tính g n đúng, đ c bi t vi c tính toán th y l c h th ng phun b t ch a cháy cho

bu ng máy ch a đ c tính m t cách đ y đ và th ng đ c l y t thi t k c a n c ngoài Bài báo liên quan đ n vi c xơy d ng ch ng trình tính th y l c đ ng ng h th ng phòng và ch a cháy cho tàu bi n, nó s cho phép l a ch n các ph ng án thi t k theo các yêu c u c a Quy ph m

2.ăC ăs ălýăthuy t

V i h th ng phòng và ch a cháy b ng b t trên tàu, Quy ph m Vi t Nam đã có nh ng đi u kho n c n tuơn th , c th là yêu c u v b trí ngu n c p và thi t b ch a cháy, tr s s n l ng và

áp su t c a công ch t ra kh i các vòi phun [2, 8] Trong khi đó, áp su t phun không ch ph thu c vào thông s b m c p, còn ph thu c vào s c c n trên h th ng đ ng ng d n V n đ này c n

ph i gi i quy t thông qua bài toán tính toán th y l c (tính s c c n) c a h th ng đ ng ng d n

c đi m c a h th ng c p b t phòng và ch a cháy trên tàu là đ ng ng dài v i nhi u nhánh chính, trên m i nhánh chính đ c chia thành nhi u nhánh ph , v i các nhánh ph s d n t i các vòi phun Nghiên c u các tài li u c h c ng d ng [1, 3, 5], v i ph ng pháp s d ng h đ c

tr ng l u l ng K, vi c tính th y l c c a h th ng đ ng ng d n ch t l ng trên tàu s thu n l i nhi u đơy, t n th t c t áp trên m t đo n ng có th đ c tính b ng:

Q  (m3/s) (2) Trong đó: v - V n t c dòng cháy(m/s);

S - Di n tích m t c t ng (m2)

Ta có, v n t c c a dòng ch y đ c xác đ nh theo công th c Sêdi là:

K

Qh

2



 (6) Các tr s c a K và L/K2 đ c tính s n cho các lo i đ ng ng có d và n khác nhau và l p thành b ng cho v ≥ 1,2 m/s - ng v i ch đ ch y r i hay là khu v c s c c n bình ph ng [5]

3 Xơyăd ngăch ngătrìnhătínhăth yăl căđ ngă ngăd nădungăd chăt oăb tătrênătàuăbi n

Do yêu c u khi m van c p chính dung d ch b t đ c phun đ ng th i t i t t c các khu v c

v i áp su t phun trong th i gian quy đ nh nên trên các ng nhánh không l p van, phơn tích h th ng

c p b t đã đ c s đ hóa (xem Hình 1), có th rút ra nh n xét sau:

- Dung d ch t o b t v i 96% là n c và 4% là ch t t o b t [2, 8], v i sai s ch p nh n đ c

có th s d ng ph ng pháp tính th y l c cho đ ng ng n c đ tính toán

- thu t gi i đ ph c t p, trên m i đo n ng ta thay các thành ph n c n c c b b ng đo n

ng thay th có tr s c n ma sát t ng đ ng Do các thông s đ ng kính ng và chi u dài ng

đã bi t còn l i các thông s Qi , Hi, Pi , hi,ầ là các thông s ph thu c vào nhau, v i s ph ng trình

d



 (11) Trong đó: Le - Chi u dài đo n ng thay th , (m);

di - đ ng kính ng,(m);

2 /

H Q

L K





2 2 1

m i d

 - T ng h s s c c n c c b trên đo n ng;

i

 - H s ma sát c a ng, do đ ng ng thô s c c n không ph thu c vào h

s Reynold (Re), có th s d ng công th c g n đúng sau đ tính [4]:

i i

d

Q F

Q v

.

4

i

L h





 (14) Trong đó: Qi - S n l ng ch t l ng trong nhánh ng, b ng t ng s n l ng công ch t t i các nhánh ng k ti p

3 Tính l i giá tr l u l ng (Qi,1 và Qi,2) trên 2 nhánh r ti p theo theo nguyên t c đã bi t l u

l ng (Qi) trên nhánh th i (v i i = 1, chính là s n l ng công ch t trên ng c p chính t nút s 1)

T b c 2 nh trên ta đã có các giá tr hi, c n c vào đó tính đ c đ d c th y l c:

, 1,1

1, 1 , 1,1

i i i

i i

hJL

1 1 1

,

/

i i

i i i i

LK

LKQ

Q (16)

4 Hi u ch nh l i k t qu tính

Sau khi có các Qi trên các nhánh r , tính l i t n th t do s c c n hi theo công th c (14) và tính

l u l ng công th c theo (16) Vi c tính toán s ch p nh n đ c n u th a mãn đi u ki n:

100.Q/Q* ≤ 5% (17)

V i: Q*i là tr s l u l ng trong l n tính tr c thì k t qu tính toán có th ch p nh n đ c và chuy n sang tính cho các nhánh ti p theo cho đ n nhánh h cu i cùng c a t i vòi phun

5 Tính ti p cho các nhánh n i ti p theo b ng cách tính l p l i t ng t nh các b c 3 và 4

nh trên K t qu cu i cùng ta xác đ nh đ c các Qi trên các đo n ng trên nhánh

6 Tính áp su t nút cu i c a t ng đo n ng b ng công th c chung :

ra kh i các bình ch a công ch t, ta xác đ nh đ c s n l ng và áp su t t i các vòi phun công ch t

V i các công th c tính toán th y l c đ ng ng c p b t cho h th ng phòng và ch a cháy trên tàu th y đ c trình bày nh trên, v i thu t toán đã đ c xơy d ng, tác gi đã s d ng ngôn

ng Pascal ch y trên n n Windoа đ xơy d ng ch ng trình tính toán

4 Ví d tính toán

Ví d tính cho h th ng phòng và ch a cháy bu ng máy b ng dung d ch t o b t CO2 c a m t tàu ch d u tr ng t i 4200 t n, đ c s đ hóa trên Hình 1

i Các đ i l ng cho tr c:

T h th ng c p b t đ c thi t k có các thông s sau:

- H th ng phòng và ch a cháy b ng b t cho bu ng máy là dung d ch b t CO2, đ c ch a trong 15 bình ch a 45 kg/bình v i áp su t công ch t trong bình: 58 bar

- Nh v y t ng kh i l ng CO2 ch a trong các bình là: 675 kg

- H th ng đ ng ng đ c s đ hóa bao g m 27 đo n đ ng ng v i 28 nút và 14 vòi phun, v i h s di n tích làm vi c c a vòi phun là 0,8

- Theo s đ , chi u cao vòi phun so v i v trí đ t các bình ch a CO2 là: (-10,98) ÷ (+2.7) m

- Các thông s đ ng kính, chi u dài các đo n ng, các y u t gơy c n c c b và đ cao hình

h c gi a các nút cu i và đ u ch ra trên B ng 1 (t c t 1 đ n c t 11) V i khuy n cáo trong l u l ng công ch t trong ng đ c tính toán kho ng Q=1200 ÷1 600 kg/ph [8, 9], ch n l u l ng công ch t trong

đ ng ng phơn ph i chính là Q1=1460 kg/ph đ tính toán trong l n tính đ u tiên c a bài toán

- C n c vào di n tích qu n lý và tính nguy hi m c a khu v c t thi t k , s n l ng các vòi phun theo yêu c u (gi thi t đ tính cho l n g n đúng đ u tiên) là: Qpi, Qp2, Qpn (kg/ph)

ii Các đ i l ng c n tính:

- L u l ng công ch t đi trong các đo n ng Qi và t i các vòi phun công ch t Qpi

- Áp su t công ch t t i các van x b t Ppi (bar)

- Th i gian tính b ng giơy (s) đ l ng công ch t đ c phun qua các vòi phun đ t đ c 85%

Qpin

p

Q q

25 26

27

28

13 12

03 04

Ghi chú: Trong B ng 1 có Si1- S y u t c n do van ch n; Si2- S y u t c n do 3 ng r nhánh; Si3-

S y u t c n do 3 ng đi th ng; Si4- S l ng y u t c n do ng cong 900

kg và hoàn toàn th a mãn các yêu c u đ t ra c a Quy ph m

- Áp su t phun b t t i các vòi phun t 37,44 bar (t i vòi phun s 207) đ n 45,79 bar (t i vòi phun s 204), tr s áp su t đ u đ t so v i yêu c u 25 bar

B ng 2 K t qu tính l u l ng và áp su t công ch t t i các vòi phun

V ătríăvòiăphun 5 6 8 10 11 13 17 18 20 21 23 25 27 28

L uălg.ăphun,ă

Q pi (kg/ph) 100 97,2 123 92,4 90,5 110 108 131 118 103 112 126 79,2 78,5 Ễpăsu tăphună

5.ăK tălu n

1 ã ch n l a thu t toán và xơy d ng ph n m m chuyên d ng đ tính toán th y l c đ ng

ng cho h th ng c p b t phòng và ch a cháy trên tàu, phù h p v i các yêu c u th c t

2 S d ng ch ng trình tính cho tàu ch d u 4200 t n Các k t qu tính toán là phù h p và

th a mãn các yêu c u đ t ra c a Quy ph m [2, 8]ầ

3 Khi s d ng ch ng trình tính cho phép ta có th thay đ i các thông s kích th c đ ng

ng đ có th hi u ch nh cho các thông s l u l ng và áp su t trên các vòi phun công ch t ch a cháy theo các yêu c u trong quá trình thi t k h th ng

TÀIăLI UăTHAMăKH O

[1] Nguy n H u Chí.C h c ch t l ng ng d ng T p I và II NXB i h c và THCN Hà N i, 1976

[2] ng ki m Vi t Nam (VR) Quy ph m phồn c p và đóng tàu bi n v thép TCVN 6259-3:2015

[3] Lê Danh Liên C h c ch t l ng ng d ng Nhà xu t b n KH và KT Hà N i 2007.

[4] ng H Thi t k và trang trí đ ng l c tàu thu Nhà xu t b n GTVT Hà N i, 1986.

[5] Ph m V n V nh C h c ch t l ng ng d ng Nhà xu t b n Giáo d c Hà N i, 2005.

[6] Hi p h i ch ng cháy qu c gia ε - y ban k thu t v b t Tiêu chu n v b t có đ dổn n

cao, th p trung bình (NFPA 11), 2002

[7] Hi p h i ch ng cháy qu c gia ε - y ban k thu t v CO2 Tiêu chu n v h th ng ch a

PH NGăPHỄPă ỄNHăGIỄă NHăH NGăC AăCỄCăY UăT ăB Tă NH

LểNă ăB NăT IăH NăC AăTÀU

METHOD OF ASSESSMENT THE EFFECT OF UNCERTAINTIES ON THE HULL

GIRDER ULTIMATE STRENGTH

V ăV NăTUY N 1* ,ăLểăV NăH NH 1 ,ă ăQUANGăTH NG 2

*Email liên h : tuyenvv.dt@vimaru.edu.vn

giá nh h ng c a bi n d ng ban đ u, ng su t d và n mòn đ n đ b n t i h n c a tàu.

T khóa: b n t i h n, k t c u thồn tàu, n mòn, bi n d ng ban đ u, ng su t d

Abstract

Ship and offshore structures always consist of several uncertain factors that influence significantly on the hull girder ultimate strength such as corrosion, deformations, residual stresses, fatigue cracks, and dents, etc… The assessment of the above-mentioned factors

on the hull girder ultimate strength is an essential demand because of the correlation in life

of crews, loss of ship structures, loss of cargo, and ocean environmental pollution This paper will propose several solutions based on a method of ultimate bending moment determination suggested by Paik and Mansour (1995), to evaluate the effect of initial deformations, residual stresses, and general corrosion on the hull girder ultimate strength

Keywords: Ultimate strength, hull structure, corrosion, initial deformation, residual stress

1.ăT ngăquan

Vi c xác đ nh đ b n t i h n c a thơn tàu nh m đánh giá kh n ng đi bi n c a tàu Vi c làm này có ý ngh a quan tr ng trong vi c gi m thi u nh ng r i ro nh h h ng k t c u ho c gãy tàu khi

đ b n thơn tàu không đ m b o b n c a thơn tàu th ng b s t gi m theo th i gian, đ c bi t là

nh ng tàu có tu i đ i khai thác l n và nh ng tàu khai thác trong đi u ki n kh c nhi t v môi tr ng

bi n, v t i tr ng, v hàng hóa và các ch đ b o d ng s a ch a không đ m b o Ngoài ra, nh ng

y u t t n t i trên k t c u thơn tàu c ng là nguyên nhơn suy gi m v đ b n c a tàu nh các bi n

d ng ban đ u, ng su t d t i các v trí hàn k t c u và tôn v , n mòn trên k t c u thơn tàu

Nhi u nghiên c u đi sơu vào phơn tích, đánh giá nh h ng c a bi n d ng ban đ u và ng

su t d đ n đ b n d c và ngang chung c a thơn tàu Doа (1981) [1] và các c ng s đã ti n hành đánh giá nh h ng c a bi n d ng ban đ u và ng su t d lên đ b n d c t i h n c a tàu chi n trong tr ng h p t i tr ng t nh và t i tr ng đ ng (gơy ra do hi n t ng slamming ho c các va ch m) Gannon (2002) [2] và các c ng s s d ng ph ng pháp Smith đ phơn tích nh h ng c a hai

y u t trên đ n đ b n d c và ngang t i h n c a hình h p có k t c u d ng tàu Trong khi đó, Gao (2013) [3] và các c ng s đã đ xu t m t ph ng pháp đ đánh giá đ b n t i h n c a thơn tàu d a trên ph ng pháp ph n t h u h n phi tuy n Ph ng pháp này đã đ c v n d ng đ đánh giá

nh h ng c a các khuy t t t ban đ u lên n m nhóm tàu khác nhau ε t nghiên c u khác c a nhóm tác gi Lillemae (2014) [4] và các c ng s t p trung vào nh h ng c a bi n d ng ban đ u

c a tôn vùng th ng (tôn dày 3 mm) t i đ b n thơn tàu khách du l ch nhi u t ng boong

V nh h ng c a n mòn đ n đ b n k t c u thơn tàu, Ikeda (2001) [5] và các c ng s đã

s d ng tàu d u m n đ n đ nghiên c u v n đ này Nhóm tác gi này đã s d ng ph ng pháp

ph n t h u h n và ph ng pháp Smith đ đánh giá nh h ng c a n mòn chung lên đ b n d c

t i h n c a tàu Paik (2002; 2003) và các c ng s đã v n d ng ph ng pháp phơn tích ti n trình h

h ng c a k t c u tàu th y [6] và ph ng pháp ph n t h u h n phi tuy n [7] đ phơn tích s tác

đ ng c a n mòn và v t n t trên k t c u thơn tàu t i đ b n t i h n, mô men ch ng u n c a m t

c t ngang Trong các nghiên c u c a nhóm tác gi Kim (2012; 2014a; 2014b) và các c ng s ,

ch ng trình ALPS/HULL đã đ c s d ng đ đánh giá nh h ng c a n mòn đ n đ b n c a

t m có n p gia c ng và đ b n t i h n c a thơn tàu cho b n tàu d u m n kép (VLCC, Sueгmax, Afamax, Pramax) [8, 9] và kho ch a và l c d u thô (FPSO) [10] Bên c nh đó, ch ng lo i tàu container c ng đ c l a ch n đ đánh giá nh h ng c a n mòn đ n đ b n d c và đ b n xo n

c a thơn tàu nh trong các nghiên c u c a Cui (2015; 2017) [11, 12] và các c ng s

Các nghiên c u đ c gi i thi u trên ch y u v n d ng ph ng pháp ph n t h u h n phi tuy n thông qua các ph n m m trên máy tính Khi đó y u t bi n d ng ban đ u và n mòn đ c mô hình hóa tr c ti p trên chi ti t k t c u c a tàu Ngoài ra, các ph ng pháp khác ch đánh giá đ c l p

nh h ng c a các y u t b t đ nh trong bài toán ki m tra b n k t c u thơn tàu Vì v y bài báo này

đ xu t m t s gi i pháp d a trên ph ng pháp xác đ nh mô men ch ng u n t i h n c a các tác gi Paik và εansour (1995) [14] có th đánh giá nh h ng m t cách đ c l p ho c k t h p các y u t

b t đ nh bao g m bi n d ng ban đ u, ng su t d và n mòn chung t i đ b n t i h n c a k t c u thân tàu

2.ăY uăt ăb tăđ nh

Bi n d ng ban đ u trên k t c u thơn tàu v thép là do k t qu c a các quá trình gia công, l p ráp và hàn các k t c u này v i nhau hình thành thơn tàu, vi c b c x p v n chuy n c ng nh do quá trình nhi t luy n thép Các bi n d ng đu c chia thành 3 nhóm bao g m: bi n d ng c a t m tôn n m

gi a các c c u (wopl), bi n d ng c a các c c u (woc) và đ l ch c a c c u so v i v trí ban đ u (wos) (xem Hình 1) Các nghiên c u th c t đã t ng k t và phơn m c đ bi n d ng thành ba m c là

m c nh , m c v a và m c l n v i các giá tr bi n d ng l n nh t đ c th hi n nh trong B ng 1

Hình 1 Bi n d ng ban đ u Hình 2 ng su t d trên k t c u thân tàu

ng su t d t n t i xung quanh đ ng hàn n i các chi ti t k t c u là do nhi t l ng sinh ra trong quá trình hàn, do s không đ ng ch t c a v t li u c ng nh các y u t tác đ ng khi làm ngu i Trên th c t , ng su t d bao g m: ng su t d trên t m tôn n m gi a các c c u, ng su t d trên b n thành c a c c u, và s m m hóa trong vùng nh h ng nhi t (xem Hình 2) Các ng su t

d này c ng đ c phơn thành ba m c đ khác nhau nh trong B ng 2

n mòn xu t hi n trên các k t c u tàu là do nhi u y u t có th k đ n nh h th ng b o v

ch ng n mòn, lo i hàng hóa chuyên ch , nhi t đ , đ m, đ pH ho c các thành ph n hóa h c,ầ

Tùy theo môi tr ng làm vi c c th c a t ng vùng k t c u c a tàu, các d ng n mòn xu t hi n

c ng khác nhau nh n mòn đ u (general corrosion), n mòn đi m (pitting corrosion), n mòn rãnh (grooving corrosion), n mòn khe h (crevice corrosion), n mòn đi n hóa (galvanic corrosion), n mòn do mài mòn (erosion corrosion), n mòn do xơm th c (cavitation), n mòn do ng su t (stress corrosion) và n mòn do m i (fatigue corrosion),ầ Trong các d ng n mòn k trên thì n mòn chung

là ph bi n nh t n mòn chung đ c th hi n thông qua các mô hình n mòn do các nhóm tác gi

và các nhà nghiên c u công b Trong nghiên c u này, tác gi áp d ng mô hình n mòn c a tác gi Paik và các c ng s do mô hình này đ c thi t l p d a trên d li u th ng kê v n mòn c a nhóm tàu hàng và tàu d u Các thông s t l n mòn, r(t), và chi u dày n mòn, d(t), đ c xác đ nh qua các công th c sau:

3.1 Ph ng pháp xác đ nh mô men ch ng u n t i h n c a thân tàu

Trong nghiên c u tr c c a tác gi [13], ph ng pháp Paik và εansour (1995) [14] đ c gi i thi u và v n d ng đ xác đ nh mô men ch ng u n t i h n c a thơn tàu Bài báo s v n d ng ph ng pháp này và đ xu t m t s đi u ch nh đ có th đ a y u t khuy t t t ban đ u và n mòn vào

3.2 Ph ng pháp đánh giá nh h ng c a các y u t b t đ nh lên đ b n d c chung t i h n

ánhăgiáă nhăh ngăc aăbi năd ngăbanăđ uăvàă ngăsu tăd :

Chi u r ng h u d ng c a mép kчm (be) c a các ph n t k t c u có mép kèm trên m t c t ngang

đ c s d ng thay th cho chi u r ng mép kèm (b) ban đ u thông qua công th c sau:

Trong đó: xav giá tr trung bình c a ng su t nén d c tr c;

rx là ng su t d trên t m tôn

Khi ng su t nén d c tr c l n nh t ( max) b ng v i ng su t ch y d o c a v t li u ( yp) t i v trí y = bt ho c y = b - bt (xem Hình 2) thì ng su t nén ( xav) s đ t ng su t t i h n ( xU)

(4)

Trong đó: m là s tr ng thái c a sóng bi n d ng c a t m;

E là mô đun đàn h i c a v t li u; wpl là bi n d ng c a t m

ánhăgiáă nhăh ngăc aă nămòn:

đánh giá đ c nh h ng c a n mòn lên đ b n k t c u thơn tàu thông qua mô men u n

t i h n thì chi u dày n mòn, d(t), đ c đ a vào các thông s v chi u dày c a t m mép kчm (tp),

t m b n thành c c u (tw), và t m b n cánh c c u (tf) theo các công th c sau:

(6)

(8) Trong đó: tp0 là chi u dày ban đ u c a t m mép kèm;

tw0 là chi u dày ban đ u c a t m b n thành;

tf0 là chi u dày ban đ u c a t m b n cánh

4.ăỄpăd ng

4.1 L a ch n tàu

Bài báo l a ch n tàu ch hàng r i nh đã gi i thi u trong nghiên c u tr c c a tác gi [13] Hình 3 th hi n t l n mòn hàng n m c a các nhóm chi ti t k t c u trong m t c t ngang thơn tàu

4.2 K t qu mô men ch ng u n d c chung t i h n c a tàu

εô men ch ng u n t i h n cho tàu hàng r i đã đ c tính toán cho tr ng h p tàu trên đ nh sóng (Muh) và tàu trên đáy sóng (Mus) nh các b ng d i đơy B ng 3 th hi n mô men cho tr ng

h p k t c u c a tàu là nguyên v n (không ch a khuy t t t ban đ u và n mòn) B ng 4 di n t các giá tr mô men khi k t c u thơn tàu t n t i các khuy t t t ban đ u (bao g m bi n d ng ban đ u và

ng su t d ) v i các m c đ khác nhau nh nh , v a và l n Trong khi đó, B ng 5 minh h a k t

qu tính toán mô men cho tr ng h p k t c u thơn tàu ch ch u tác đ ng c a n mòn và tr ng h p

k t c u thơn tàu v a ch u tác đ ng c a n mòn v a ch u tác đ ng c a khuy t t t ban đ u K t qu tính toán d i đơy phù h p v i gi thuy t k t c u thơn tàu s b t đ u n mòn t n m th 6 tính t lúc b t đ u đ a vào khai thác

Hình 3 T l n mòn c a các nhóm chi ti t k t c u tàu ch hàng r i (m c đ : v a)

B ng 3 Mô men ch ng u n t i h n

Tr ng h p k t c u nguyên v n Tr ng h p k t c u có khuy t t t ban đ u B ng 4 Mô men ch ng u n t i h n

5.ăK tălu n

Bài báo đã gi i thi u và đ xu t m t s gi i pháp đ đánh giá nh h ng c a khuy t t t ban

đ u và n mòn t i đ b n t i h n c a tàu thông qua mô men ch ng u n t i h n Các y u t này có

th đ c đánh giá m t cách đ c l p ho c k t h p các y u t Ph ng pháp xác đ nh mô men ch ng

u n t i h n có g n v i các y u t b t đ nh đã đ c áp d ng vào tàu hàng r i v i k t qu mô men

ch ng u n t i h n nh trong các B ng 3 ÷ 5

V i các đ xu t trong bài báo, vi c đánh giá nh h ng các y u t b t đ nh (bi n d ng ban

đ u, ng su t d và n mòn) t i đ b n t i h n c a tàu là kh thi ơy c ng là h ng phát tri n ti ptheo c a nghiên c u nh m đánh giá m t cách c th các tác đ ng c a các y u t này lên đ b n t i

h n c a nhi u ch ng lo i tàu khác nhau

K t qu nghiên c u c a bài báo đóng vai trò quan tr ng trong vi c xác đ nh đ b n t i h n c a các tàu đang khai thác khi k t c u thơn tàu t n t i các y u t gơy nh h ng x u t i đ b n Trên c

s đánh giá đ b n t i h n, ch tàu s có nh ng đi u ch nh trong k ho ch b o d ng, s a ch a

ho c có nh ng can thi p trong k ho ch khai thác đ đ m b o an toàn cho tàu, cho hàng hóa, cho đoàn th y th và cho môi tr ng bi n Ngoài ra, k t qu c a nghiên c u còn làm c n c cho các bài toán khác liên quan đ n k t c u thơn tàu nh bài toán r i ro, bài toán đ tin c y c a k t c u

TÀIăLI UăTHAMăKH O

[1] Dow R.S., Hugill R.C., Clark J.D., and Smith C.S., Evaluation of ultimate ship hull strength The Society of Naval Architects and Marine Engineers (SNAME), pp 133-148, 1981 [2] Gannon L., Liu Y., Pegg N., and Smith M.J., Effect of welding-induced residual stress and distortion on ship hull girder ultimate strength Marine Structures Vol 28 (1): pp 25-49, 2012 [3] Gao B.G., Deng Y.C., and Yang S.Q., A Method Based on Non-Linear FEM for ultimate limit state assessment of ship hull girders International Conference on Quality, Reliability, Risk, Maintenance, and Safety Engineering (QR2MSE), Chengdu, Sichuan, China, pp 524-528, 2013

[4] Lillemae I., Remes H., and Romanoff J., Influence of initial distortion of 3 mm thin superstructure decks on hull girder response for fatigue assessment Marine Structures Vol 37: pp 203-218, 2014

[5] Ikeda A., Yao T., Kitamura O., Yamamoto N., Yoneda M., and Ohtsubo H., Assessment of ultimate longitudinal strength of aged tankers Proceedings of the 18th International Symposium

on Practical Design of Ships and Other Floating Structures, Vol 2: pp 997-1003, 2001

[6] Paik J.K and Thayamballi A.K., Ultimate strength of aging ships Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part M: Journal of Engineering for the Maritime Environment Vol 216 (1): pp 57-77, 2002

[7] Paik J.K., Lee J.M., Park Y.I., Hwang J.S., and Kim C.W., Time-variant ultimate longitudinal

strength of corroded bulk carriers Marine Structures, Vol.16 (8): pp 567-600, 2003

[8] Kim D.K., Park D.K., Park D.H., Kim H.B., Kim B.J., Seo J.K., and Paik J.K., Effect of corrosion on the ultimate strength of double hull oil tankers - Part II: hull girders Structural Engineering and Mechanics Vol 42(4): pp 531-549, 2012

[9] Kim D.K., Kim H.B., Zhang X.M., Li C.G., and Paik J.K., Ultimate strength performance of tankers associated with industry corrosion addition practices International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering, Vol 6 (3): pp 507-528, 2014

[10] Kim D.K., Liew M.S., Youssef S.A.M., Mohd M.H., Kim H.B., and Paik J.K., Time-dependent ultimate strength performance of corroded FPSOs Arabian Journal for Science and Engineering Vol 39(11): pp 7673-7690, 2014

[11] Cui J., D Wang and Ma N., Container ship ultimate strength subject to combined bending and torsional moments considering corrosion effects International Ocean and Polar Engineering Conference, Vol 4: pp 1129-1134, 2015

[12] Cui J.J., Wang D.Y., and Ma N., A study of container ship structures' ultimate strength under corrosion effects Ocean Engineering, Vol 130: pp 454-470, 2017

[13] V V n Tuy n and Nguy n Th Thu Qu nh, Tính toán mô men ch ng u n d c t i h n c a

k t c u thân tàu b ng ph ng pháp phồn b ng su t T p chí Khoa h c Công ngh Hàng

D BÁO TU I TH C A K T C U BÊ TỌNG C T THÉP

B NG PH NG PHÁP DỐNG HÀM SUY THOÁI

FORECASTING THE DURABILITY OF FERRO-CONCRETE CONSTRUCTIONS

BY THE METHOD OF DEGRADATION FUNCTIONS

PH MăV NăTH

Khoa Công trình, Tr ng i h c Hàng h i ại t Nam

Tóm t t

Bài vi t trình bày tóm t t ph ng pháp đánh giá tu i th c a k t c u bê tông c t thép b ng

ph ng pháp hàm suy thoái, có xét t i các tác đ ng c a môi tr ng xồm th c trong các mô

hình tính toán nh : s thay đ i t ng đ i v đ b n c a các l p bê tông ti p xúc v i môi

tr ng xồm th c; t a đ c a mi n suy thoái; lo i đ ng đ ng suy thoái.

T khóa: Ph ng pháp hàm suy thoái, môi tr ng xồm th c, tu i th c a k t c u bê tông c t thép

Abstract

The paper summarizes the method of assessing the life of reinforced concrete structures

by the regression function, taking into account the impacts of aggressive environment in the computational models such as: relative change on the durability of concrete layers in contact with aggressive environment; coordinates of the degraded domain; type isometric regression line

Keywords: Regression function method, aggressive environment, service life of reinforced concrete

structure

1.ă tăv năđ

Trong quá trình v n hành, các k t c u bê tông c t thép ti p xúc v i các y u t môi tr ng khác nhau nh : n ng l ng, v t lý, hóa h c, công nghi p,ầ Vi c xét tác đ ng c a các y u t này

đ n s làm vi c c a k t c u công trình đ c th c hi n b ng cách s d ng các h s an toàn khác nhau Các h s này không ph n ánh đ y đ s làm vi c th c c a k t c u và th ng không tính

đ n c ch thay đ i tính ch t c a v t li u d i tác đ ng c a môi tr ng xơm th c Vi c tính toán đ

b n và đ tin c y c a các k t c u nên xét đ n đ ng l c h c c a các quá trình x y ra trong v t li u

d i tác đ ng c a môi tr ng xơm th c V i đi u này, các đ c tính c b n c a tính kháng c a bê tông đ i v i tác d ng c a các ho t ch t hóa h c ph i đ c xác đ nh và c ch t ng tác c a v t

li u v i môi tr ng c ng ph i đ c xác đ nh

đánh giá chính xác h n v đ b n và nơng cao an toàn trong quá trình v n hành, vi c tính toán k t c u ph i ph n ánh s làm vi c th c t c a chúng d i tác đ ng k t h p c a t i tr ng và môi tr ng xơm th c, c ng nh tính đ n tính ch t ng u nhiên c a các giá tr đ c ch p nh n trong tính toán [7]

Do đó, vi c xơy d ng ph ng pháp xác su t đ tính toán k t c u bê tông c t thép, có tính

đ n nh h ng c a các y u t khác nhau và ph n ánh tin c y s làm vi c th c s c a k t c u, là

m t nhi m v c p bách

2.ăD ăđoánăđ ăb năc aăc uăki năbêătôngăb ngăph ngăphápăhàmăsuyăthoái

ε i c ch suy thoái t ng ng v i m t mô hình c th , cho phép mô t quá trình suy thoái

b ng các hàm riêng bi t D ng t ng quát c a hàm suy thoái có th đ c bi u di n b ng bi u th c sau [4]:

và a - là các thông s suy thoái

i v i các c u ki n ch u nén ho c kéo d c tr c, hàm suy thoái v đ c ng và kh n ng ch u

mô t s xu ng c p c a v t li u xi m ng trong các dung d ch axit có n ng đ th p, d a trên phơn tích đ ng đ ng m c suy thoái (Hình 1 b), đ xu t dùng mô hình th hi n trong Hình 1 c

Nó đ c áp d ng cho các v t li u trong đó có 3 vùng đ c phơn bi t rõ ràng trên đ ng đ ng m c suy thoái: 1) phá h y; 2) suy thoái ti m n; 3) c ng hóa t nhiên

Trong quá trình khai thác k t c u trong các đi u ki n môi tr ng xơm th c, thu n ti n là s

d ng ch báo đ sơu (a) và s thay đ i tính ch t trên b m t c a ph n t (, H, E) làm tham s suy

gi m N u nh ng đ c tr ng s c b n - đàn h i là mô đun đàn h i, thì xét đ n nh ng mô hình đ c trình bày trong Hình 1 b, quy lu t bi n thiên c a E d c theo chi u cao c a ti t di n h có d ng [2, 3,

/ 2( ) , khi ( / 2 ) / 2, khi

h c c

N u a00, a10, a3a2, a4a2, Emax E0 và E2E0, thì chúng ta nh n đ c mô hình tuy n tính cho trên Hình 2 a Hàm suy gi m có d ng:

 c 1 2 2 (1 1 / 0 ) /

N u a1a0, a2a0, a3a0, a4a0, Emax E0, E1E0, E2E0 và Emin0, thì chúng ta có hàm suy thoái không đ ng nh t:

có c t thép vùng ch u kéo) Gi s s suy thoái c a bê tông t m do môi tr ng xơm th c l ng gơy

ra Khi đó, các s đ tính toán có th v c ng đ (kh n ng ch u t i) c a m t c t ngang c a ph n

xij là chi u cao c a vùng suy thoái

B sung thêm các ký hi u: 0 = x/h0; ij = xij/h0; = As/bh0 Khi đó, đi u ki n b n có th đ c

εô hình th t cho phép có đ c m t công th c đ xác đ nh lo i εu4:

/ / 24

0, 5 /1

1 0, 5 1 0, 5

hh

đ i t ng đ i v đ b n c a các l p bê tông Rbi/Rb ti p xúc v i môi tr ng xơm th c; b i t a đ c a

mi n suy thoái ij; lo i đ ng đ ng suy thoái

4.ă cătínhătu iăth ăc aăcácăc uăki năbêătôngăc tăthépăb ngăph ngăphápăhàmăsuyăthoái

B ng th c nghi m đã xác nh n r ng sau 150-200 ngày bê tông xi m ng ti p xúc v i dung

d ch n c có ch a các ion sunfat, c ng đ c a nó gi m xu ng còn 10-15% so v i ban đ u Do đó, khi đánh giá đ b n c a k t c u bê tông c t thép, có tu i th khai thác tiêu chu n là vài ch c n m, trong các mô hình suy gi m có th l y Rbi/Rb = 0 Khi đó, các hàm suy gi m có th đ c bi u di n

MDM

u u

M D M

  , sau khi thay vào các công th c

t ng ng ta xác đ nh đ c s thay đ i c a các hàm suy gi m: theo th i gian tác d ng c a các ion sunfat (t, gi ); chi u cao ti t di n ngang c a c u ki n ch u u n (h0, m); hàm l ng c t thép t ng

đ i; t l Rbi/Rb (Hình 3)

Hình 3 Các hàm suy gi m Di ng v i các s đ tính toán 1, 2, 3; 4

là đ th thay đ i t a đ c a m t suy gi m a [1]

5.ăK tălu n

ã đ xu t m t ph ng pháp d đoán tu i th c a k t c u bê tông c t thép b ng ph ng pháp hàm suy thoái;

Các thông s suy gi m chính (tung đ c a m t suy thoái và đ c tính c a c ch suy thoái) có

th đ c xác đ nh theo đ ng đ ng suy thoái;

ã xơy d ng các đ th tu i th cho các mô hình hi n t ng khác nhau;

ã xác đ nh r ng các hàm suy thoái có th bi u di n qua m t hàm suy thoái c b n, vi c xác

[7] Ciampoli M et al Probability-based durability design of reinforced concrete structures: In Proceedings of First International Conference on Bridge Maintenance, Safety and Management Barcelona, 2002

Ngày nh n bài: 09/11/2019

Ngày nh n b n s a: 22/11/2019

Ngày duy t đ ng: 28/11/2019

NGHIểNăC UăS ăD NGăV TăLI UăTREăCHOăGI IăPHỄPăK TăC UăR NGă XỂYăD NGăCỌNGăTRỊNHăGI MăSịNG,ăCH NăSịNG,ăB OăV ăB ăBI Nă

RESEARCH ON APPLICATIONS OF BAMBOO MATERIALS FOR KCR STRUCTURES TO WAVE REDUCTION AND SHORE PROTECTION

NGUY NăV NăNG C*,ăNGUY NăV NăNINH

Khoa Công trình, Tr ng i h c Hàng h i ại t Nam

*Email liên h : ngocnv.ctt@vimaru.edu.vn

Tóm t t

K t c u r ng (KCR) là gi i pháp k t c u m i có nhi u u đi m n i tr i v kinh t - k thu t -

môi tr ng đổ đ c kh ng đ nh trong các tài li u [1÷10], tuy nhiên các nghiên c u tr c đồy

m i đ c p t i s d ng v t li u bê tông c t thép (BTCT), bê tông c t s i composite (BTCS) Bài báo này trình bày gi i pháp KCR s d ng v t li u tre cho phép t ng s c c nh tranh c a

Keywords: Ket cau rong (KCR); wave reduction; breakwater; coastal protection

1.ă tăv năđ

KCR là gi i pháp k t c u làm vi c v a theo nguyên lý móng c c v a theo nguyên lý tr ng l c

C u ki n r ng th ng đ c đúc s n r i c u l p, v n chuy n, h kh i xu ng n n đ t nh c c, vì v y

n u nghiên c u s d ng v t li u có dung tr ng nh h n BTCT, tr ng l ng k t c u s gi m, thu n

ti n cho vi c thi công V t li u tre (cơy) có dung tr ng nh h n nhi u so v i bê tông đáp ng đ c yêu c u này ε t khác tre là v t li u “xanh” thơn thi n v i môi tr ng s góp ph n gi m thi u ch t

th i gơy hi u ng nhà kính

2.ăN iădungănghiênăc u

2.1 Khái quát v vi c s d ng v t li u tre trong xây d ng t i Vi t Nam

V i xơy d ng dơn d ng: tre là lo i v t li u g n bó v i đ i s ng c a ng i dơn Vi t Nam hàng ngàn n m qua, s d ng xơy d ng nhà , x lý n n móng Trong xã h i hi n đ i ngày nay tre đã

đ c các ki n trúc s nghiên c u xơy d ng các công trình b ng tre hi n đ i có tính th m m cao, thơn thi n v i môi tr ng, tiêu bi u là các các công trình c a KTS Võ Tr ng Ngh a, đã đ c th

gi i ghi nh n

V i xơy d ng công trình th y: tre ch y u s d ng làm móng, x lý n n, đã có m t s nghiên

c u s d ng v t li u tre làm k t c u công trình gi m sóng, tuy nhiên m i ch d ng l i là các công b thí nghi m, ch a có công b k t c u công trình s d ng tre c th

2.2 Ph m vi nghiên c u

Các n i dung nghiên c u đ i v i KCR b ng BTCT v kinh t - k thu t - môi tr ng trong xây

d ng công trình gi m sóng, ch n sóng, b o v b bi n đã đ c kh ng đ nh trong các tài li u [1 ÷ 10] Trong bài báo này ch đ c p t i hai v n đ đó là s d ng v t li u tre gi m tr ng l ng b n thơn

k t c u và gi m chi phí xơy d ng là bao nhiêu? Hi u qu có đáng s d ng vào th c t hay không?

2.3 Nh ng v n đ c u t o k t c u c n gi i quy t

1) Liên k t

V t li u tre s d ng đơy là lo i tre “đ c” th ng g i là c c tre, hi n nay ch y u dùng đ x

lý n n móng các công trình xơy d ng, gi a tre và công trình là hai b ph n tách r i nhau N u k t

c u s d ng toàn b là tre, c n ph i x lý liên k t gi a tre và tre; m i liên k t này theo truy n th ng

là bu c ho c m ng,ầ liên k t này làm vi c nh liên k t kh p không th a mãn đi u ki n làm vi c

c a các công trình đ t v n đ nghiên c u, vì v y nghiên c u đ a ra gi i pháp tre đ c liên k t v i nhau thông qua k t c u BTCT ho c BTCS, nh v y làm vi c theo d ng liên k t ngàm s đáp ng yêu c u ch u l c đ t ra

2) Yêu c u v v t li u

C c tre có đ ng kính d = 6÷8cm, dóng c c th ng; sau khai thác tre đ c ngơm d i n c

t 3÷6 tháng, tre v t lên gia công theo chi u dài thi t k , đ c liên k t v i nhau thông qua h d m

BTCT Trong quá trình đúc, b o d ng bê tông và tre trên bãi, tre c n đ c che ph b ng v i t, không cho ti p xúc tr c ti p v i ánh n ng m t tr i (nh t là mùa hч)

3) Các b ph n KCR s d ng v t li u tre

h kh i xu ng đ t n n nh c c S d ng tre làm móng KCR s t n d ng đ c u đi m c a v t li u này, khi làm vi c trong môi tr ng đ t s có tu i th hàng tr m n m

b) K t c u thồn: Thơn KCR s d ng v t li u tre tùythu c vào ch đ th y v n và n mòn c a môi

tr ng đ l a ch n ph m vi s d ng cho h p lý nh m phát huy h t u đi m c a lo i v t li u này

Kh iăl ngăc cătreă

b) Khái toán v kinh t

C n c kh i l ng v t li u, xác đ nh giá thành m t mô đun cho các gi i pháp th hi n B ng 2