Lập trình tính toán tính năng tàu trên phần mềm rhinoceros

TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC

1.2.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Hiện nay, nhiều công ty thiết kế tàu trên thế giới đang sử dụng các mô đun thiết kế tàu cho phần mềm Rhino, nổi bật là Orca3D và Seanaptic.

Orca3D là một Plug-in hàng hải cho Rhino, được phát triển bởi nhóm kiến trúc sư hải quân, cung cấp công cụ thiết kế tàu như thiết kế vỏ tàu, tính toán thủy tĩnh, ổn định, sức cản, lựa chọn công suất máy, và dự toán giá thành.

Seanaptic là một gói Plug-in cho Rhino, được phát triển bởi công ty Seanaptic tại Barcelona Gói này cung cấp các công cụ mô hình hóa hiệu quả và tính năng ước tính khối lượng, giúp người dùng tối ưu hóa quy trình thiết kế.

4 tính toán tọa độ trọng tâm vỏ tàu Đây là gói phần mềm chuyên bên lĩnh vực kết cấu tàu thủy [15]

Sau khi tìm hiểu, tôi nhận thấy các chương trình, mô đun này có đặc điểm như sau:

Công việc tính toán tính năng tàu trên các mô đun này là một quy trình phức tạp, yêu cầu người thực hiện phải có trình độ chuyên môn cao.

Các phương pháp và thuật toán trong các chương trình, mô-đun này được đóng gói để người dùng chỉ có thể sử dụng mà không thể can thiệp sâu vào nội dung bên trong.

Theo ý kiến cá nhân, việc nghiên cứu các chương trình và mô đun phục vụ cho nghiên cứu, giảng dạy và thiết kế tính năng tàu tại Việt Nam hiện vẫn gặp nhiều hạn chế, khó khăn và tốn kém.

1.2.2 Tình hình nghiên cứu trong nước

Hiện nay, phần mềm vẽ đơn giản như Rhinoceros đang được nhiều sinh viên và các công ty thiết kế vừa và nhỏ tại Việt Nam sử dụng Tuy nhiên, sau khi hoàn thành mô hình tàu, cần xuất dữ liệu sang các phần mềm khác như Autoship hoặc Maxsurf để thực hiện tính toán tính năng.

Trong nước, có nhiều chương trình tự động hóa thiết kế đường hình tàu và tính toán tính năng tàu, nổi bật là nghiên cứu của PGS.TS Trần Gia Thái về "Tự động hóa thiết kế đường hình tàu" phục vụ nhu cầu đa dạng của tàu nghề cá Việt Nam, trong đó đã phát triển phần mềm thiết kế và tính toán tính năng cho các mẫu tàu cá Ngoài ra, nghiên cứu của Bùi Công Lộc với đề tài "Viết chương trình vẽ đường hình và tính toán tính năng các mẫu tàu" cũng đã được thực hiện, tuy nhiên chủ yếu sử dụng ngôn ngữ Autolisp cho phần mềm Autocad và dữ liệu từ bản vẽ 2D, dẫn đến một số sai số trong kết quả và giới hạn trong một số mẫu tàu cá nhất định.

Gần đây, tác giả Nguyễn Xuân Hải đã tiến hành nghiên cứu về "Tính toán tay đòn ổn định tĩnh tàu thủy theo mô hình vật rắn 3D" Nghiên cứu này mang lại những kết quả quan trọng trong việc cải thiện tính ổn định của tàu thủy.

Năm phương pháp mới và hợp lý đã được phát triển để tính toán cánh tay đòn ổn định của tàu thủy theo mô hình vật rắn 3D, giúp giảm thiểu sai số so với các phương pháp truyền thống Tuy nhiên, một hạn chế của những phương pháp này là khó lập trình tự động hóa, dẫn đến quá trình thiết kế và tính toán tính năng tàu vẫn tốn nhiều thời gian.

Tác giả Nguyễn Công Chánh đã nghiên cứu việc sử dụng ngôn ngữ lập trình RhinoScript để vẽ hệ lái tàu cá dựa trên các thông số đã cho Kết quả nghiên cứu khẳng định rằng RhinoScript có thể được áp dụng để tính toán các tính năng của tàu thủy trên phần mềm Rhino.

Hiện nay, chưa có nghiên cứu chính thức nào trong nước liên quan đến việc tự động hóa tính toán tính năng tàu bằng ngôn ngữ RhinoScript.

MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Mục tiêu chính của đề tài là phát triển phần mềm tính toán tính năng tàu thủy trên nền tảng Rhino bằng ngôn ngữ RhinoScript, nhằm đảm bảo độ chính xác cao Cụ thể, đề tài tập trung vào việc xây dựng chương trình tính toán thủy tĩnh cho tàu thủy.

+ Xây dựng chương trình tính toán Bonjean

+ Xây dựng chương trình tính toán ổn định

1.3.2 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

1.3.2.1 Đối tượng nghiên cứu Đề tài chủ yếu nghiên cứu các thuật toán và chương trình tính toán tính năng tàu thủy

Trong thời gian nghiên cứu cho phép, tôi dự kiến viết chương trình thực hiện một số nội dung sau:

- Tính toán tính nổi tàu thủy

- Tính toán tính ổn định tàu thủy

- Kiểm tra ổn định theo các tiêu chuẩn của đăng kiểm.

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu này được thực hiện dựa trên lý thuyết từ Trường Đại học Nha Trang, kết hợp với quy định của đăng kiểm Việt Nam Bài viết phân tích mối liên hệ giữa việc tính toán tính năng tàu và ngôn ngữ lập trình trên phần mềm Rhino thông qua các phương pháp phù hợp.

Dựa vào các kết quả từ phần mềm Maxsurf và DelftShip đã được đăng kiểm phê duyệt để so sánh và đánh giá.

Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN

Nghiên cứu này đã đóng góp quan trọng về mặt khoa học và thực tiễn, mang lại những ý nghĩa sâu sắc cho lĩnh vực nghiên cứu liên quan.

- Xây dựng được cơ sơ khoa học và phương pháp luận ứng dụng tự động hóa vào tính toán tính năng tàu thủy cho phần mềm Rhino

- Đề tài sẽ thực hiện được các bước nghiên cứu tự động tính toán tính năng tàu thủy bằng ngôn ngữ Rhinoscript trên phần mềm Rhino Ý nghĩa thực tiễn

- Kết quả nghiên cứu của đề tài nhằm giảm thiểu công việc tính toán, rút ngắn thời gian trong quá trình thiết kế tàu

- Có thể được sử dụng làm tài liệu học tập, nghiên cứu cho cán bộ giảng viên, sinh viên ngành kỹ thuật tàu thủy

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

NGÔN NGỮ LẬP TRÌNH CHO RHINOCEROS

2.1.1 Ngôn ngữ lập trình VBScript

Rhino là một phần mềm đồ họa CAD và 3D được phát triển bởi Robert McNeel

Công ty & Associates, được thành lập vào năm 1980, đã phát triển Rhino dựa trên thuật toán NURBS, một công nghệ chuyên biệt cho việc mô phỏng chính xác các đường cong và bề mặt tự do trong đồ họa máy tính.

RhinoScript là công cụ soạn thảo kịch bản giúp mở rộng chức năng cho phần mềm Rhino, dựa trên ngôn ngữ VBScript của Microsoft VBScript, một tập hợp con của Visual Basic, thường được sử dụng trong các ứng dụng như Excel, Access và Project Để tương thích với Rhino, RhinoScript bổ sung các hàm riêng Khi Rhino nhận lệnh từ RhinoScript, nó sẽ chuyển tiếp đến trình biên dịch để đánh giá và thực thi các lệnh tương ứng.

VBScript chỉ có một kiểu khai báo dữ liệu duy nhất được gọi là biến (Variant)

Biến thể là một kiểu dữ liệu đặc biệt trong VBScript, có khả năng chứa nhiều loại thông tin khác nhau, bao gồm cả số và chuỗi Nó là kiểu dữ liệu duy nhất trong VBScript và được trả về bởi tất cả các hàm Khi sử dụng trong ngữ cảnh số, biến thể hoạt động như một số, và khi trong ngữ cảnh chuỗi, nó hoạt động như một chuỗi Để viết RhinoScript, người dùng có thể sử dụng các chương trình soạn thảo như Notepad hay Microsoft Word, nhưng việc tìm kiếm lỗi và nhận diện biến có thể gặp khó khăn Để giải quyết vấn đề này, Rhino cung cấp môi trường lập trình RhinoScriptEditor, giúp viết và gỡ lỗi chương trình RhinoScript cũng như cho phép kết nối trực tiếp với Rhino để thử nghiệm chương trình.

Trong VBScript, để thực hiện một lệnh bất kỳ nào đó trong phần mềm Rhino sẽ được viết theo cú pháp sau:

Rhino.

Ví dụ để thực hiện vẽ một đường thẳng qua 2 điểm A (0,0,0) và B (10,5, 0) ta có cú pháp như sau:

VBScript chỉ có một kiểu khai báo dữ liệu duy nhất là biến (Variant), cho phép biến mang nhiều kiểu dữ liệu khác nhau tùy thuộc vào ngữ cảnh sử dụng Trong khi Visual Basic yêu cầu gán kiểu dữ liệu cho biến, VBScript không đặt ra yêu cầu này Các kiểu dữ liệu của biến được mô tả chi tiết trong bảng 2.1.

Bảng 2.1 Mô tả các kiểu dữ liệu

Kiểu dữ liệu Mô tả

Biến rỗng là biến chưa được khởi tạo, với giá trị bằng 0 đối với các biến số hoặc chuỗi có độ dài bằng không ("") đối với biến chuỗi Trong khi đó, biến null là biến không chứa dữ liệu hợp lệ.

Long Chứa số nguyên trong phạm vi -2147483648 đến 2147483647

Single Biểu diễn giá trị từ ±1.510 -45 đến ±3.4 × 10 38 với độ chính xác 7 chữ số thập phân

Double Biểu diễn giá trị từ ±5.0 × 10 -324 đến ±1.7 × 10 308 với độ chính xác 15-16 chữ số thập phân

Chứa một số đại diện cho một ngày từ ngày 1 tháng 1 năm 100 đến ngày 31 tháng 12 năm 9999

String Biểu diễn một chuỗi ký tự (0 đến khoảng 2 tỷ ký tự Unicode) Object Biểu diễn một đối tượng

Error Chứa dữ liệu lỗi

2.1.3 Các toán tử trong VBScript

Toán tử là ký hiệu chỉ ra phép toán nào đó được thực hiện trên các toán hạng (có thể là một hoặc hai toán hạng)

Các toán tử số học

Bảng 2.2 Toán tử số học

\ Lấy phần nguyên của phép chia

Not Trả về giá trị ngược lại của toán hạng

And Trả về True (1) khi và chỉ khi hai toán hạng cùng là True (1)

AndAlso Trả về giá trị như And nhưng khi toán hạng thứ nhất là False (0) sẽ không kiểm tra toán hạng thứ hai và trả về False

Or Trả về False (0) khi và chỉ khi hai toán hạng cùng là False (0)

Toán tử OrElse trả về giá trị giống như toán tử Or, nhưng nếu toán hạng đầu tiên là True (1), nó sẽ không kiểm tra toán hạng thứ hai và ngay lập tức trả về True (1) Ngược lại, toán tử Xor sẽ trả về True (1) chỉ khi có đúng một toán hạng là True (1).

Các toán tử so sánh

Bảng 2.4 Toán tử so sánh

2.1.4 Các cấu trúc điều kiện

If Then ' Các câu lệnh End if

Trong đó, có thể là một biểu thức trả về giá trị True hoặc False, hoặc là một giá trị số Giá trị số khác 0 sẽ tương ứng với True, trong khi giá trị 0 sẽ được coi là False.

Sử dụng cú pháp If … End If, lập trình viên có thể chỉ định rằng các câu lệnh bên trong sẽ chỉ được thực thi khi đúng.

If Then ' Các câu lệnh khi điều kiện đúng Else

' Các câu lệnh khi điều kiện sai End if

Nếu chỉ có một câu lệnh được thực hiện trong mỗi trường hợp khi điều kiện đúng hoặc sai ta có thể viết như sau:

If Then Câu_lệnh1 Else Câu_lệnh2

Trong đó câu_lệnh 1 là lệnh được thực hiện khi điều kiện đúng còn câu_lệnh 2 là lệnh được thực hiện khi điều kiện sai

' Các lệnh thực hiện trong nhánh 1 Case

' Các lệnh thực hiện trong nhánh 2

Case Else ' Các lệnh thực hiện khi không có nhánh nào ở trên được chọn End Select

Danh sách được đưa ra để làm điều kiện rẽ nhánh có thể rơi vào một trong các trường hợp sau:

- biểu thức 1 TO biểu thức 2

- IS biểu thức

For = To [Step ]

' Các câu lệnh [Exit For]

' Các câu lệnh Next [biến đếm]

- Các câu lệnh trong vùng For … Next chỉ được thực hiện nếu có giá trị trong đoạn [, ]

- Sau mỗi lần thực hiện, sẽ được tăng thêm Nếu không chỉ định, có giá trị là 1

- Nếu có trị > 0, cấu trúc chỉ thực hiện khi =

- Mệnh đề Exit For dùng để thoát ngang khỏi vòng lặp

Do While

Cú pháp Do While … Loop cho phép thực hiện các câu lệnh trong vùng chỉ khi trả về giá trị True Sau mỗi lần thực hiện, các câu lệnh trong vùng sẽ được kiểm tra lại điều kiện để tiếp tục hoặc dừng lại.

Do While Loop, sẽ được kiểm tra lại:

- Nếu trị True, thực hiện lại vòng lặp

- Nếu trị False, chấm dứt vòng lặp

Cấu trúc này thực hiện việc kiểm tra trước khi tiến hành các lệnh, do đó sẽ không thực hiện bất kỳ lệnh nào nếu ngay lần đầu tiên cho giá trị False.

Do Untile

Với cú pháp này, các câu lệnh trong vùng Do Until Loop chỉ được thực hiện khi có giá trị False Sau mỗi lần thực hiện, các câu lệnh trong vùng sẽ được kiểm tra lại để xác định điều kiện tiếp theo.

Do While Loop, sẽ được kiểm tra lại:

- Nếu trị True, thực hiện thì kết thúc vòng lặp

- Nếu trị False, thực hiện tiếp tục vòng lặp

Thủ tục trong VBScript là một khối lệnh được định nghĩa giữa các từ khóa khai báo như Sub hoặc Function và kết thúc bằng từ khóa End Sub hoặc End Function.

Thủ tục có thể được thực hiện ở bất kỳ vị trí nào trong chương trình và được gọi thông qua lệnh thi hành Khi hoàn thành các lệnh trong thủ tục, ứng dụng sẽ trở lại thực hiện câu lệnh tiếp theo sau lệnh gọi thủ tục Thủ tục có thể được gọi trong một câu lệnh hoặc trong một biểu thức.

Trong ngôn ngữ lập trình VBScript thủ tục được chia thành hai loại: Sub Procedure, Function Procedure

Sub là một tập hợp các câu lệnh được tổ chức thành một khối và gán tên, nhằm thực hiện một chức năng cụ thể trong chương trình Nó được coi như một phần quan trọng của mã nguồn, giúp tối ưu hóa và quản lý các tác vụ một cách hiệu quả hơn.

Các sub có thể được gọi thông qua subname, cho phép thực thi các thủ tục nhiều lần mà không cần lặp lại mã lệnh Điều này giúp tiết kiệm thời gian và công sức khi đã hoàn tất việc viết mã cho các thủ tục đó chỉ một lần.

TÍNH TOÁN TÍNH NĂNG

Phương pháp tính toán tính năng tàu thủy trong nghiên cứu này dựa trên mô hình 3D và sử dụng công cụ của phần mềm Rhino để xác định các đặc trưng hình học của phần chìm thân tàu Các đại lượng này được gắn trong hệ tọa độ thân tàu, cụ thể là hệ tọa độ Đề-các Oxyz với gốc O tại giao điểm của ba mặt phẳng: mặt cắt ngang, mặt cắt dọc và mặt cơ bản qua đáy tàu Trục Ox chỉ về phía mũi tàu, trục Oy hướng sang mạn phải, và trục Oz hướng lên Để thuận tiện cho việc sử dụng kết quả tính toán, mô hình được di chuyển về gốc tọa độ mặc định của Rhino.

Hình 2.2 Hệ tọa độ thân tàu

Các đại lượng đặc trưng hình học thân tàu đều có đơn vị phụ thuộc vào đơn vị đo của chúng ta đã khai báo sử dụng trong Rhino

2.2.1 Khai báo dữ liệu đầu vào

Chương trình tính toán tính năng tàu cần các dữ liệu đầu vào được lưu trữ trong một file Excel, đồng thời file này cũng chứa kết quả tính toán Bên cạnh dữ liệu trong file Excel, mô hình 3D của vỏ tàu và các đường bao để xây dựng bản vẽ tuyến hình cũng rất quan trọng cho quá trình tính toán tính năng, như được minh họa trong hình 2.3.

Hình 2.3 Mô hình 3D vỏ tàu

File Excel "TINHNANG.xlsx" chứa ba nhóm dữ liệu cơ bản: thông số tàu, các trường hợp tải trọng và thông số kiểm tra tiêu chuẩn ổn định thời tiết, tất cả được trình bày trong sheet 1.

- Thông số tàu được mô tả cụ thể như bảng 2.5

Thông số Đơn vị Giá trị

Chiều dài lớn nhất mm 23000

Chiều rộng lớn nhất mm 6904

Tọa độ ky tàu mm -356

Khoảng cách đường nước mm 500

Khoảng cách cắt dọc mm 500

+ Tàu không có gãy góc: 0

- Trường hợp tải trọng được mô tả ở bảng 2.6

Bảng 2.6 Thông số trường hợp tải trọng

NHẬP TRƯỜNG HỢP TẢI TRỌNG 5

P (tấn) XG (m) ZG (m) Trường hợp 1 200.0 -0.780 2.180 Trường hợp 2 166.5 0.284 2.000 Trường hợp 3 150.0 0.404 2.057 Trường hợp 4 118.5 0.166 2.210 Trường hợp 5 178.5 -0.370 2.015

Giá trị "5" trong bảng 2.6 đại diện cho tổng số các trường hợp tải trọng Trong quá trình thiết kế, các chuyên gia thường bố trí các thành phần tải trọng một cách đối xứng qua mặt cắt dọc giữa tàu, dẫn đến YG = 0 và do đó không có thành phần YG trong bảng 2.6 Trường hợp đặc biệt khi YG ≠ 0 sẽ không được đề cập trong bài viết này.

- Thông số kiểm tra ổn định thời tiết được thể hiện ở bảng 2.7

Bảng 2.7 Dữ liệu yêu cầu cho kiểm tra ổn định thời tiết

NHẬP THÔNG SỐ KIỂM TRA ỔN ĐỊNH THỜI TIẾT

Diện tích hứng gió của cabin 70.5 -7.2 5.7

Diện tích vây giảm lắc 0

Vị trí vào nước của tàu 5.5 4

Diện tích hứng gió của cabin

+ “70.5” Diện tích hứng gió của cabin (m 2 )

+ “-7.2” Hoành độ tâm diện tích hứng gió của cabin (m)

+ “5.7” Cao độ tâm diện tích hứng gió cabin (m)

Diện tích vây giảm lắc

+ “0” Diện tích vây giảm lắc (m 2 )

Vùng hoạt động của tàu

+ Vùng không hạn chế: KHC

+ Vùng hạn chế 3: HC3 Đối với phương tiện thủy nội địa vùng hoạt động được quy định như sau: + Vùng hoạt động SB: SB

+ Vùng hoạt động SI: SI

+ Vùng hoạt động SII: SII

Vị trí vào nước của tàu

+ “5.5” Tung độ của điểm vào nước

+ “4” Cao độ điểm vào nước

Để chương trình hoạt động hiệu quả, việc khai báo dữ liệu trong file “TINHNANG.xlsx” là rất cần thiết Quá trình này mang tính thủ công và chỉ cung cấp dữ liệu bên ngoài cho chương trình Sau khi khai báo, chương trình cần phải lấy dữ liệu từ file để có thể hiểu và sử dụng thông tin một cách chính xác.

Trong tệp "TINHNANG.xlsx", chúng ta gán giá trị từ các ô dữ liệu vào các biến số đã tạo Như vậy, dữ liệu sẽ được lưu trữ trong bộ nhớ của chương trình thông qua các biến số này.

Quá trình này được mô tả bằng ngôn ngữ RhinoScript như sau:

- Gọi ứng dụng excel chạy và mở file chứa dữ liệu TINHNANG.xlsx

Set objXL = CreateObject ("Excel.Application") objXL.Visible = True

Call objXL WorkBooks.Open ("D:\CHUONGTRINH\TINHNANG")

- Lấy dữ liệu và gán cho các biến số

Dim Lmax, Bmax, H, KCS, SLS, KCDN, SLDN

Lmax = objXL.Worksheets(1) Cells (3, 4) Value

Bmax = objXL.Worksheets(1) Cells (4, 4) Value

KCS = objXL.Worksheets(1) Cells (9, 4) Value

SLS = objXL.Worksheets(1) Cells (10, 4) Value

KCDN = objXL.Worksheets(1) Cells (11, 4) Value

SLDN = objXL.Worksheets(1) Cells (12, 4) Value

Trên đây là cách thức để lấy dữ liệu và gán cho các biến

Chiều dài lớn nhất, được gọi là "Lmax", được xác định tại ô dữ liệu (3, 4) trong Worksheets1 của file "TINHNANG.xlsx" Tương tự, chiều rộng lớn nhất, hay "Bmax", được gán giá trị tại ô (4, 4) Chiều cao mạn, ký hiệu là "H", cũng được lấy từ ô (4, 4) Khoảng cách sườn, được gọi là "KCS", có giá trị tại ô (9, 4), và số lượng sườn được xác định từ các dữ liệu liên quan.

“SLS” được gán giá trị tại ô dữ liệu (10, 4), khoảng cách đường nước có tên biến là

“KCDN” được gán giá trị tại ô dữ liệu (11, 4), số lượng đường nước có tên biến là

“SLDN” được gán giá trị tại ô dữ liệu (12, 4)

Mô hình vỏ tàu 3D là một dữ liệu quan trọng trong quá trình tính toán Việc nhập kiểu dữ liệu này cho chương trình được thực hiện theo một quy trình cụ thể.

VTTN = Rhino.GetObject("CHON BE MAT VO TAU TINH TOAN TINH NANG") Trong đó:

“VTTN” là biến số được đặt cho mô hình vỏ tàu 3D thông qua câu lệnh Dim

Với cấu trúc này, ta phải click chọn vào mô hình vỏ tàu 3D để thực hiện tính toán tính năng

Tính nổi tàu thủy là khả năng duy trì sự cân bằng của tàu ở vị trí xác định trong điều kiện tải trọng cụ thể, và đây là một trong những tính năng hàng hải quan trọng nhất Trong quá trình thiết kế, việc xác định nhanh chóng các yếu tố tính nổi ở các mớn nước thực tế của tàu là cần thiết Để giải quyết vấn đề này, có thể thực hiện tính toán các yếu tố tính nổi ở các mớn nước nằm ngang, với tàu ở trạng thái cân bằng, không có góc nghiêng ngang hay dọc, và xây dựng đồ thị thủy tĩnh (hay đồ thị thủy lực) để biểu diễn các yếu tố tính nổi theo từng mớn nước của tàu.

+ Thể tích chiếm nước V + Hệ số mặt đường nước α + Diện tích mặt đường nước Sf + Hệ số mặt cắt ngang β

+ Hoành độ diện tích mặt đường nước Xf + Hệ số béo thể tích δ

+ Cao độ tâm nổi ZB + Bán kính nghiêng dọc R

Để xác định các yếu tố tính nổi của tàu, cần xem xét mặt đường nước với chiều dài L, như minh họa trong hình 2.4, bao gồm hoành độ tâm nổi XB và bán kính nghiêng ngang r.

Hình 2.4 Xác định các yếu tố mặt đường nước

Các công thức thức xác định các yếu tố của mặt đường nước

- Diện tích mặt đường nước Sf

- Hoành độ trọng tâm diện tích mặt đường nước Xf

Với MSoy là mômen tĩnh của tiết diện S đối với trục Oy tính theo biểu thức

- Mômen quán tính riêng của tiết diện mặt đường nước đối với trục Ox và trục

Với MVyoz và MVxoy là mômen tĩnh của thể tích chiếm nước V đối với mặt phẳng yOz và xOy tính theo diện tích mặt cắt ngang

- Bán kính nghiêng ngang r = Ix/V (2.11)

Xét mặt cắt ngang giữa tàu có diện tích ω trong giới hạn chiều chìm T trong mặt phẳng yOz như hình 2.5

Hình 2.5: Cách xác định các yếu tố mặt cắt ngang

- Diện tích mặt cắt ngang ω: ω=2∫ 0 T dω=2∫ 0 T ydz (2.13)

- Xác định các hệ số thân tàu α= S

Trong nghiên cứu về tính toán các yếu tố thủy tĩnh, thường áp dụng các phương pháp tích phân gần đúng như phương pháp hình thang và phương pháp Simpson Tuy nhiên, trong đề tài này, chúng tôi sẽ không xem xét các phương pháp tích phân gần đúng mà thay vào đó sẽ sử dụng các công cụ đã được lập trình sẵn trong Rhino để tính toán trực tiếp các yếu tố thủy tĩnh theo các công thức đã đề cập.

Trong chương trình thủy tĩnh này, các giá trị sẽ được tự động lấy từ các biến số đại diện cho thông số như số lượng đường nước tính toán và khoảng cách giữa các đường nước theo mục 2.2.1.

Chương trình sẽ thực hiện các bước tính toán bao gồm: tạo mặt đường nước, xác định các yếu tố liên quan và gán dữ liệu kết quả như diện tích và hoành độ tâm diện tích mặt đường nước cho dữ liệu đồ thị thủy tĩnh Tiếp theo, chương trình tạo khối 3D cho phần chìm thân tàu, xác định thể tích và gán dữ liệu như thể tích chiếm nước, hoành độ và cao độ tâm nổi cho dữ liệu đồ thị thủy tĩnh Toàn bộ quy trình này được lặp lại cho đến khi hoàn thành số lượng đường nước đã chỉ định.

Sau khi hoàn thành việc tính toán và xây dựng dữ liệu đồ thị thủy tĩnh cho tất cả các đường nước, chương trình sẽ tự động chuyển sang giai đoạn vẽ đồ thị và xuất kết quả vào file “TINHNANG.xlsx”.

22 Hình 2.6 Sơ đồ khối tính toán các yếu tố thủy tĩnh ĐỌC DỮ LIỆU

XÁC ĐỊNH YẾU TỐ MẶT ĐƯỜNG

TẠO KHỐI 3D PHẦN CHÌM THÂN

XÁC ĐỊNH YẾU TỐ THỂ TÍCH THEO ĐƯỜNG NƯỚC

XÂY DỰNG DỮ LIỆU ĐỒ THỊ

VẼ ĐỒ THỊ THỦY TĨNH

Khi tính toán thủy tĩnh, chương trình sẽ tự động sử dụng các biến số “SLDN”,

“KCDN” theo mục 2.2.1 là các biến đại diện cho khoảng cách đường nước và số lượng đường nước tính toán thủy tĩnh

2.2.2.2 Tạo mặt đường nước Để xác định các yếu tố mặt đường nước, đầu tiên ta phải tạo mặt phẳng đường nước: Dùng lệnh “Line” vẽ đường thẳng nằm ngang, dọc theo chiều dài tàu và có cao độ bằng cao độ của đường nước Dùng lệch “Project” để tạo ra đường bao của mặt đường nước, cuối cùng dùng lệnh “PlanarSfr” để tạo mặt phẳng đường nước

Quá trình này được mô tả như sau:

Start of line (BothSides Normal Angled Vertical FourPoint Bisector Perpendicular Tangent Extension):

(Chọn điểm bắt đầu của đường thẳng)

(Chọn điểm kết thúc của đường thẳng)

Select curves and points to project (Loose=No DeleteInput=No OutputLayer=Current):

(Chọn đường thẳng đại diện cho đường nước)

Select surfaces, polysurfaces and meshes to project onto (Loose=No

DeleteInput=No OutputLayer=Current): Press Enter when done

(Chọn mặt phẳng là bề mặt vỏ tàu, rồi nhấn enter)

Select planar curves to build surface Press Enter when done:

(Chọn đường bao của mặt đường nước, rồi nhấn Enter)

Khi viết dưới dạng ngôn ngữ RhinoScript sẽ có dạng như sau: linedn = Rhino.AddLine(Array (-12000, 0.0, 500), Array (-12000, 0.0, 500)) dbmatduongnuoc = Rhino.ProjectCurveToSurface(linedn, VTTN, Array(0, -1, 0)) matduongnuoc = Rhino.AddPlanarSrf(dbmatduongnuoc)

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TOÁN TÍNH NĂNG

3.1.1 Tổng quan về chương trình

Chương trình tính toán tính năng tàu trên phần mềm Rhino là một ứng dụng hoàn chỉnh được phát triển bằng ngôn ngữ RhinoScript, bao gồm bốn mô đun chức năng Trong đó, một mô đun chuyên dùng để xuất bản hình vẽ 2D, trong khi ba mô đun còn lại phục vụ cho việc tính toán tính năng tàu, bao gồm mô đun thủy tĩnh, mô đun Bonjean và mô đun ổn định Tất cả các mô đun này được thiết kế độc lập với chức năng cụ thể, sắp xếp theo logic và liên kết với chương trình chính để xử lý dữ liệu đầu vào.

Mô đun tuyến hình cho phép xuất bản vẽ đường hình 2D từ mô hình vỏ tàu 3D, yêu cầu dữ liệu như số lượng sườn, khoảng cách sườn, số lượng và khoảng cách đường nước, cùng với thông tin về cắt dọc Chương trình sẽ tính toán các giao tuyến của bề mặt vỏ tàu với các mặt phẳng cắt, từ đó tạo ra bản vẽ đường hình Đồng thời, mô đun tự động xác định các giao điểm giữa sườn và đường nước, sườn và cắt dọc để xây dựng bảng tọa độ.

Mô đun tính thủy tĩnh là công cụ quan trọng để xác định các yếu tố tính nổi và xây dựng đồ thị thủy tĩnh, đồng thời cho phép xuất kết quả ra file Excel Bên cạnh đó, mô đun tính Bonjean chuyên dụng cho việc tính toán và xây dựng đồ thị Bonjean Mô đun ổn định được sử dụng để tính toán và kiểm tra độ ổn định, bao gồm tính toán Pantokaren và kiểm tra ổn định theo tiêu chuẩn thời tiết, với khả năng xuất kết quả ra bảng tính.

Chương trình cho phép thực hiện tính toán dựa trên tàu mẫu bằng cách chọn phương pháp và nhập tên tàu mẫu Sau đó, chương trình sẽ tự động lấy tàu mẫu từ thư viện và điều chỉnh theo tỷ lệ, đảm bảo kích thước tàu đúng theo dữ liệu đầu vào.

3.1.2 Trình tự sử dụng chương trình

Các bước để sử dụng chương trình tính toán tính năng tàu là:

+ Đọc dữ liệu đầu vào

Trình tự khuyến nghị sử dụng các mô đun là bước đọc dữ liệu trước tiên, vì nếu không thực hiện bước này, các mô đun sẽ không hoạt động và báo lỗi Các mô đun độc lập với nhau, cho phép người dùng sử dụng một cách linh hoạt.

KẾT QUẢ CHẠY CHƯƠNG TRÌNH

Để đánh giá độ chính xác của kết quả tính toán, thời gian và khả năng ứng dụng của chương trình, tôi đã thực hiện tính toán tính năng cho một số mẫu tàu và so sánh kết quả với phần mềm DelftShip và Maxsurf Trong thời gian cho phép, tôi đã tính toán cho hai mẫu tàu đại diện cho hai kiểu: tàu vỏ composite có bẻ góc và tàu vỏ gỗ có hông tròn.

Mẫu tàu số 1 là loại tàu đánh cá lưới rê vỏ composite thuộc tỉnh Khánh Hòa, với lượng chiếm nước đạt 120.5 tấn và hoạt động ở vùng biển hạn chế 1 Các thông số kích thước của tàu được thể hiện rõ trong hình 3.1.

- Chiều dài lớn nhất Lmax = 21m

- Chiều rộng lớn nhất Bmax = 5.9m

Để thực hiện tính toán thủy tĩnh cho mẫu tàu số 1, người dùng cần gọi lệnh “TINHNANG” từ thanh command của phần mềm Rhinoceros Sau khi chức năng chính của chương trình được thực hiện, tiến hành chạy chương trình tính “THUYTINH” để hoàn tất quá trình tính toán thủy tĩnh.

Kết quả tính toán thủy tĩnh được thể hiện ở bảng 3.1 và hình 3.2

Bảng 3.1 Kết quả tính toán thủy tĩnh tàu mẫu số 1

Chiều chìm trung bình d m 0.10 0.60 1.10 1.60 2.10 2.60 Lượng chiếm nước D tấn 0.91 22.67 57.57 99.44 149.43 202.70 Thể tích chiếm nước V m 3 0.88 22.12 56.16 97.01 145.79 197.76 Chiều dài đường nước L f m 10.60 13.40 15.29 18.07 19.12 19.63 Chiều rộng đường nước B f m 1.90 5.32 5.40 5.50 5.63 5.86 Diện tích mặt đường nước S f m 13.88 60.63 74.63 90.46 100.67 107.36

Hệ số béo thể tích δ - 0.42 0.51 0.62 0.61 0.64 0.66

Hệ số mặt cắt ngang β - 0.64 0.75 0.86 0.89 0.90 0.88

Hệ số mặt đường nước α - 0.69 0.85 0.90 0.91 0.94 0.93 Hoành độ tâm nổi X B m 2.64 1.73 1.39 0.94 0.41 0.16 Hoành độ mặt đường nước X f m 2.30 1.51 0.80 -0.25 -0.63 -0.48

Bán kính nghiêng ngang r m 3.12 5.79 2.94 2.14 1.68 1.42 Bán kính nghiêng dọc R m 102.77 31.10 22.01 21.87 19.16 15.84 Ð Ð Ð Ð Ð Ð Ð Ð Ð Ð Ð Ð Ð Ð Ð Ð Ð Ð Ð Ð Ð Ð Ð Ð

- Kết quả đồ thị thủy tĩnh

Hình 3.2 Đồ thị thủy tĩnh mẫu tàu số 1 3.2.1.2 Tính toán Bonjean mẫu tàu số 1

Trình tự thao tác tương tự như tính toán thủy tĩnh Ở đây chọn chương trình tính với tên gọi là “BONJEAN”

Kết quả tính toán Bonjean mẫu tàu số 1 được trình bày cụ thể ở bảng 3.2 hình 3.3:

Bảng 3.2 Kết quả tính toán Bonjean mẫu tàu số 1

STT Sườn 0 STT Sườn 1 STT Sườn 2 ω(m 2 ) Z ω (m) M ω (m 3 ) ω(m 2 ) Z ω (m) M ω (m 3 ) ω(m 2 ) Z ω (m) M ω (m 3 ) ĐN 0 0.00 0.00 0.00 ĐN 0 0.00 0.00 0.00 ĐN 0 0.00 0.00 0.00 ĐN 1 0.00 0.00 0.00 ĐN 1 0.00 0.00 0.00 ĐN 1 0.00 0.00 0.00 ĐN 2 0.00 0.00 0.00 ĐN 2 0.00 0.00 0.00 ĐN 2 0.00 0.00 0.00 ĐN 3 0.00 0.00 0.00 ĐN 3 0.01 0.01 0.00 ĐN 3 0.51 2.03 1.04 ĐN 4 0.00 0.00 0.00 ĐN 4 2.41 0.28 0.67 ĐN 4 3.13 2.29 7.17 ĐN 5 0.05 0.00 0.00 ĐN 5 5.05 0.53 2.69 ĐN 5 5.80 2.55 14.78 MẠN 8.07 0.74 6.00 MẠN 12.07 1.18 14.29 MẠN 11.85 3.10 36.77

STT Sườn 3 STT Sườn 4 STT Sườn 5 ω(m 2 ) Z ω (m) M ω (m 3 ) ω(m 2 ) Z ω (m) M ω (m 3 ) ω(m 2 ) Z ω (m) M ω (m 3 ) ĐN 0 0.00 0.00 0.00 ĐN 0 0.00 0.00 0.00 ĐN 0 0.00 0.00 0.00 ĐN 1 0.00 0.00 0.00 ĐN 1 0.00 0.00 0.00 ĐN 1 0.00 0.00 0.00

55 ĐN 2 0.00 0.00 0.00 ĐN 2 0.37 1.53 0.57 ĐN 2 1.71 1.41 2.42 ĐN 3 1.60 1.93 3.10 ĐN 3 2.95 1.81 5.33 ĐN 3 4.37 1.67 7.32 ĐN 4 4.25 2.19 9.30 ĐN 4 5.63 2.06 11.61 ĐN 4 7.09 1.93 13.68 ĐN 5 6.96 2.44 17.01 ĐN 5 8.37 2.32 19.41 ĐN 5 9.86 2.19 21.57 MẠN 12.11 2.91 35.31 MẠN 12.75 2.72 34.63 MẠN 13.57 2.52 34.22

- Kết quả đồ thị Bonjean

Hình 3.3 Đồ thị Bonjean mẫu tàu số 1 Ð Ð Ð Ð Ð Ð Ð Ð Ð Ð Ð Ð

3.2.1.3 Tính toán ổn định ban đầu mẫu tàu số 1

Khi thực hiện tính toán ổn định ban đầu, chương trình sẽ tự động thu thập giá trị từ các biến số đại diện cho thông số như số lượng trường hợp tải, tải trọng P và tọa độ trọng tâm XG và ZG của từng trường hợp theo mục 2.2.1 Những giá trị này được nhập trực tiếp trong Worksheets1 của file dữ liệu.

“TINHNANG.xlsx” Thông số các trường hợp tải trọng cho mẫu tàu số 1 được thể hiện ở bảng 3.3

Bảng 3.3 Thông số các trường hợp tải mẫu tàu số 1

Thông số P (tấn) XG (m) ZG (m)

Các thông số ở bảng 3.3 được tính toán dựa vào bản kết cấu cơ bản, bản bố trí chung và bản bố trí trang thiết bị

Trình tự thao tác tương tự như tính toán thủy tĩnh Ở đây chọn chương trình tính với tên gọi là “ONDINHBANDAU”

Kết quả tính toán ổn định ban đầu cho mẫu tàu số 1 được trình bày ở bảng 3.4:

Bảng 3.4 Kết quả tính toán ổn định ban đầu mẫu tàu số 1

TT Đại lượng Kí hiệu Đơn vị TH1 TH2 TH3 TH4 TH5

6 Diện tích mặt đường nước S f m 97.85 97.05 96.86 97.36 97.34

7 Hệ số béo thể tích δ - 0.62 0.61 0.60 0.61 0.61

8 Hệ số mặt đường nước α - 0.93 0.93 0.93 0.93 0.93

9 Hệ số mặt cắt ngang β - 0.89 0.89 0.89 0.89 0.89

10 Hoành độ mặt đường nước X f m -0.70 -0.71 -0.70 -0.71 -0.71

23 Chiều cao tâm nghiêng ban đầu h 0 m 1.83 1.89 1.93 1.87 1.87

24 Chiều cao tâm chúi ban đầu H 0 m 22.31 23.47 23.53 23.04 23.07

3.2.1.4 Tính toán Pantokaren mẫu tàu số 1

Trình tự thao tác trong bài viết này tương tự như tính toán thủy tĩnh, với chương trình tính có tên “ONDINH” Việc tính toán cánh tay đòn ổn định Lφ dựa vào kết quả từ cánh tay đòn ổn định hình dáng Lk Do đó, chương trình tính toán Pantokaren được phát triển kết hợp với chương trình ổn định.

Kết quả tính toán Pantokaren cho mẫu tàu số 1 được thể hiện ở bảng 3.5 và hình 3.4:

Bảng 3.5 Bảng tính Pantokaren mẫu tàu số 1

10(độ) 20(độ) 30(độ) 40(độ) 50(độ) 60(độ) 70(độ) 80(độ) 90(độ)

- Kết quả đồ thị Pantokaren

Hình 3.4 Đồ thị Pantokaren mẫu tàu số 1 3.2.1.5 Tính toán ổn định mẫu tàu số 1

Sau khi hoàn tất quá trình tính toán Pantokaren, chương trình tự động xác định cánh tay đòn ổn định và xây dựng đồ thị ổn định, đồng thời kiểm tra tiêu chuẩn ổn định theo điều kiện thời tiết theo tiêu chuẩn Việt Nam 7111 Chương trình sẽ sử dụng các giá trị từ các biến số như diện tích hứng gió, tâm diện tích hứng gió, diện tích vây giảm lắc, vùng hoạt động và tọa độ điểm vào nước của tàu để tính toán tiêu chuẩn ổn định thời tiết, với các thông số cho mẫu tàu số 1 được trình bày trong bảng 3.6.

Bảng 3.6 Dữ liệu yêu cầu cho kiểm tra ổn định thời tiết mẫu tàu số 1

Diện tích hứng gió của cabin 70.5 -6.5 4.9

Diện tích vậy giảm lắc 0

Vị trí vào nước của tàu 0 3 4.3

Kết quả tính toán cánh tay đòn ổn định mẫu tàu số 1 được trình bày ở bảng 3.7, bảng 3.8 và hình 3.5 đến 3.9:

Bảng 3.7 Bảng tính cánh tay đòn ổn định mẫu tàu số 1

- Kiểm tra ổn định thời tiết theo Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7111

Bảng 3.8 Bảng tính ổn định theo tiêu chuẩn thời tiết mẫu tàu số 1

STT Đại Lượng Kí hiệu Đơn vị TH1 TH2 TH3 TH4 TH5

4 Chiều cao tâm hứng gió Z v m 2.61 2.628 2.630 2.62 2.62

7 Diện tích vây giảm lắc A k m 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

9 Chiều cao tâm nghiên ban đầu h o m 1.85 1.99 1.97 1.91 1.91

19 Biên độ chòng chành θ r Độ 21.43 20.74 20.65 20.99 20.97

22 Cánh tay đòn ổn định cho phép l chp m 0.51 0.54 0.53 0.50 0.50

23 Momen nghiêng cho phép M chp T.m 61.93 60.72 59.72 58.63 58.60

25 Kết luận THỎA THỎA THỎA THỎA THỎA

- Kiểm tra ổn định theo tiêu chuẩn đồ thị

Bảng 3.9 Bảng kiểm tra ổn định theo tiêu chuẩn đồ thị mẫu tàu số 1

STT Đại Lượng Kí hiệu Đơn vị TH1 TH2 TH3 TH4 TH5

1 Chiều cao tâm nghiêng h o yêu cầu h oyc m 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5

2 Chiều cao tâm nghiêng thực tế h o m 1.859 1.989 1.972 1.911 1.912

Giá trị lớn nhất cánh tay đòn ổn định yêu cầu tại góc nghiêng 30 độ l maxyc m 0.22 0.22 0.22 0.22 0.22

4 Cánh tay đòn lớn nhất thực tế l max m 1.185 1.272 1.26 1.216 1.217

5 Góc nghiêng tại l max yêu cầu θ maxyc Độ 30 30 30 30 30

Góc nghiêng tại cánh tay đòn lớn nhất thực tế θ max Độ 49.074 50.241 50.025 49.396 49.402

7 Góc lặn yêu cầu θ lặnyc Độ 60 60 60 60 60

- Kết quả đồ thị ổn định

Hình 3.5 Đồ thị ổn định TH1 mẫu tàu số 1

63 Hình 3.6 Đồ thị ổn định TH2 mẫu tàu số 1

3.2.1.6 So sánh kết quả tính với phần mềm DelftShip và Maxsurf

Phần mềm Maxsurf và DelftShip là hai công cụ chuyên dụng trong thiết kế và tính toán tàu thủy Kết quả tính toán từ Maxsurf đã được đăng kiểm công nhận, trong khi DelftShip thuộc quyền sở hữu của Khoa Kỹ Thuật Giao Thông, Trường Đại học Nha Trang Việc so sánh và đánh giá kết quả tính toán từ hai phần mềm này sẽ giúp nâng cao độ tin cậy của các phân tích.

Dựa vào kết quả tính toán tính năng tàu cá lưới rê vỏ composite trong đề tài

Bài viết này trình bày quá trình tính toán tính năng của tàu lưới rê vỏ composite mẫu Khánh Hòa bằng phần mềm Delftship và kết quả tính toán trên phần mềm Maxsurf Tôi đã thực hiện so sánh và đánh giá một số kết quả tính toán cho mẫu tàu số 1, với các kết quả so sánh được thể hiện rõ ràng trong bảng 3.10 và 3.11.

Bảng 3.10 So sánh kết quả tính toán thủy tĩnh mẫu tàu số 1 Đường nước 0.4m Đại lượng Chương trình Maxsurf Delftship

Hệ số béo thể tích 0.42 0.44 0.4 4.76 4.76

Hệ số mặt đường nước 0.77 0.74 0.75 3.90 2.60

Hệ số diện tích mặt cắt ngang 0.61 0.59 0.64 3.28 4.92

Diện tích mặt đường nước 51.5 50 50.2 2.91 2.52

Hoành độ trọng tâm mặt đường nước 1.72 1.79 1.7 4.07 1.16

Bán kính nghiêng dọc 36.8 38.53 35.15 4.70 4.48 Đường nước 0.8m Đại lượng Chương trình Maxsurf Delftship

Hệ số béo thể tích 0.58 0.56 0.57 3.45 1.72

Diện tích mặt đường nước 67.17 68.10 66.15 1.38 1.52 Hoành độ trọng tâm mặt đường nước 1.25 1.21 1.30 3.20 4.00

Hệ số béo thể tích 0.63 0.60 0.62 4.76 1.59

Diện tích mặt đường nước 77.41 77.77 77.04 0.47 0.48 Hoành độ trọng tâm mặt đường nước 0.62 0.59 0.60 4.84 3.23

Hệ số béo thể tích 0.61 0.59 0.61 3.28 0.00

Diện tích mặt đường nước 90.88 92.16 90.23 1.41 0.72 Hoành độ trọng tâm mặt đường nước -0.23 -0.24 -0.24 -4.35 -4.35

Bảng 3.11 So sánh tính ổn định mẫu tàu số 1

Trường hợp 1 Đại lượng Chương trình Maxsurf Delftship

%Sai lệch với Delftship Chiều cao tâm nghiêng ban đầu 1.83 1.76 1.74 3.94 4.70

Mẫu tàu số 2 là một loại tàu đánh cá vỏ gỗ được thiết kế cho tỉnh Khánh Hòa, với lượng chiếm nước đạt 200 tấn và hoạt động chủ yếu ở vùng biển hạn chế 1 Các thông số kích thước của tàu cũng được tính toán kỹ lưỡng để đáp ứng nhu cầu khai thác thủy sản.

- Chiều dài lớn nhất Lmax = 23m

- Chiều rộng lớn nhất Bmax = 6.9m

Hình 3.10 Tuyến hình mẫu tàu số 2 3.2.2.1 Tính toán thủy tĩnh mẫu tàu số 2

Kết quả tính toán thủy tĩnh tàu mẫu số 2 được thể hiện ở bảng 3.12 và hình 3.11

Bảng 3.12 Kết quả tính toán thủy tĩnh mẫu tàu số 2

Chiều chìm trung bình d m 0.10 0.60 1.10 1.60 2.10 2.60 Lượng chiếm nước D tấn 4.31 40.90 87.00 139.94 198.86 262.55 Thể tích chiếm nước V m 3 4.20 39.90 84.88 136.53 194.01 256.14 Chiều dài đường nước L f m 13.66 16.31 17.73 19.00 20.14 20.74 Chiều rộng đường nước B f m 5.49 6.32 6.54 6.69 6.79 6.86 Diện tích mặt đường nước S f m 53.68 82.42 96.96 109.35 120.31 127.82

Hệ số béo thể tích δ - 0.56 0.65 0.67 0.67 0.68 0.69

Hệ số mặt cắt ngang β - 0.86 0.92 0.93 0.93 0.94 0.94

Hệ số mặt đường nước α - 0.72 0.80 0.84 0.86 0.88 0.90 Hoành độ tâm nổi X B m 0.95 0.07 -0.25 -0.48 -0.66 -0.81 Hoành độ mặt đường nước X f m 0.60 -0.35 -0.70 -0.98 -1.23 -1.28

Bán kính nghiêng ngang r m 24.86 5.72 3.47 2.58 2.09 1.75 Bán kính nghiêng dọc R m 131.65 33.99 23.36 19.44 17.40 15.29 Ð Ð Ð Ð Ð Ð Ð Ð Ð Ð Ð Ð Ð Ð Ð Ð Ð Ð Ð Ð Ð Ð Ð Ð

- Kết quả đồ thị thủy tĩnh

Hình 3.11 Đồ thị thủy tĩnh mẫu tàu số 2 3.2.2.2 Tính toán Bonjean mẫu tàu số 2

Kết quả tính toán Bonjean cho mẫu tàu số 2 như bảng 3.13 và hình 3.12:

Bảng 3.13 Kết quả tính toán Bonjean mẫu tàu số 2

STT Sườn 15 STT Sườn 16 STT Sườn 17 ω(m 2 ) Z ω (m) M ω (m 3 ) ω(m 2 ) Z ω (m) M ω (m 3 ) ω(m 2 ) Z ω (m) M ω (m 3 ) ĐN 0 0.25 0.05 0.01 ĐN 0 0.17 0.05 0.01 ĐN 0 0.10 0.06 0.01 ĐN 1 2.17 0.33 0.71 ĐN 1 1.61 0.33 0.54 ĐN 1 1.05 0.34 0.36 ĐN 2 4.56 0.60 2.75 ĐN 2 3.55 0.62 2.21 ĐN 2 2.47 0.64 1.58 ĐN 3 7.27 0.88 6.43 ĐN 3 5.89 0.91 5.38 ĐN 3 4.30 0.95 4.07 ĐN 4 10.23 1.17 11.92 ĐN 4 8.55 1.21 10.31 ĐN 4 6.50 1.26 8.17

72 ĐN 5 13.38 1.44 19.34 ĐN 5 11.46 1.50 17.16 ĐN 5 9.03 1.56 14.12 MẠN 22.40 2.18 48.91 MẠN 21.18 2.36 49.91 MẠN 19.22 2.58 49.51

- Kết quả đồ thị Bonjean

Hình 3.12 Đồ thị Bonjean mẫu tàu số 2 3.2.2.3 Tính toán ổn định ban đầu mẫu tàu số 2

Thông số các trường hợp tải trọng của mẫu tàu số 2 được thể hiện ở bảng 3.14

Bảng 3.14 Thông số các trường hợp tải mẫu tàu số 2

Thông số P (tấn) XG (m) ZG (m)

Các thông số ở bảng 3.14 được tính toán dựa vào bản kết cấu cơ bản, bản bố trí chung và bản bố trí trang thiết bị của mẫu tàu số 2

Kết quả tính toán ổn định ban đầu cho mẫu tàu số 2 được trình bày cụ thể ở bảng 3.15:

Bảng 3.15 Kết quả tính toán ổn định ban đầu mẫu tàu số 2

TT Đại lượng Kí hiệu Đơn vị TH1 TH2 TH3 TH4 TH5

6 Diện tích mặt đường nước S f m 120.48 114.59 111.40 104.69 116.81

8 Hệ số mặt đường nước α - 0.88 0.87 0.86 0.85 0.87

9 Hệ số mặt cắt ngang β - 0.94 0.93 0.93 0.93 0.94

10 Hoành độ mặt đường nước X f m -1.23 -1.10 -1.03 -0.88 -1.15

24 Chiều cao tâm chúi ban đầu H 0 m 16.36 17.39 17.88 19.21 17.04

3.2.2.4 Tính toán Pantokaren mẫu tàu số 2

Kết quả tính toán pantokaren được trình bày cụ thể ở bảng 3.16 và hình 3.13:

Bảng 3.16 Bảng tính Pantokaren mẫu tàu số 2

- Kết quả đồ thị Pantokaren

Hình 3.13 Đồ thị Pantokaren mẫu tàu số 1

3.2.2.5 Tính toán ổn định mẫu tàu số 2

Sau khi hoàn tất quá trình tính toán Pantokaren, chương trình tự động thực hiện việc tính toán cánh tay đòn ổn định, xây dựng đồ thị ổn định và kiểm tra tính ổn định theo tiêu chuẩn thời tiết quy định trong Việt Nam 21 [1].

Bảng 3.17 Dữ liệu yêu cầu cho kiểm tra ổn định thời tiết mẫu tàu số 2

Thông số S (m 2 ) XG (m) ZG (m) Diện tích hứng gió của cabin 51.5 -5.5 3.4

Diện tích vậy giảm lắc 0

Vị trí vào nước của tàu 0 3.1 3.8

Kết quả tính toán cánh tay đòn ổn định mẫu tàu số 2 được trình bày ở bảng 3.18 đến 3.20 và hình 3.14 đến 3.18:

Bảng 3.18 Bảng tính cánh tay đòn ổn định mẫu tàu số 2

- Kiểm tra ổn định thời tiết theo Quy chuẩn Việt Nam QCVN 21

Bảng 3.19 Bảng tính ổn định theo tiêu chuẩn thời tiết mẫu tàu số 2

STT Đại Lượng Ký hiệu Đơn vị TH1 TH2 TH3 TH4 TH5

4 Chiều cao tâm hứng gió Z v m 3.716 3.722 3.726 3.738 3.719

6 Tay đòn nghiêng do gió l W1 m 0.074 0.093 0.106 0.141 0.086

7 Tay đòn nghiêng do gió giật l W2 m 0.111 0.140 0.159 0.212 0.128

9 Diện tích vây giảm lắc A k m 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000

25 Diện tích do gió gây ra a m.rad 0.146 0.133 0.151 0.203 0.127

26 Diện tích dự trữ ổn định b m.rad 0.200 0.233 0.246 0.265 0.222

- Kiểm tra ổn định theo tiêu chuẩn đồ thị

Bảng 3.20 Bảng kiểm tra ổn định theo tiêu chuẩn đồ thị mẫu tàu số 2

STT Đại Lượng Ký hiệu Đơn vị TH1 TH2 TH3 TH4 TH5

Diện tích tính đến góc nghiêng 30 o yêu cầu

2 Diện tích S1 thực tế S 1tt m.rad 0.193 0.185 0.189 0.209 0.186

3 Diện tích trong phạm vi 30 o ÷40 o yêu cầu S 2 m.rad 0.030 0.030 0.030 0.030 0.030

Diện tích tính đến góc nghiêng 40 o yêu cầu

7 Cánh tay đòn lớn nhất L max m 0.734 0.938 0.927 0.863 0.902

8 Góc nghiêng tại cánh tay đòn lớn nhất θ max độ 43.99 46.46 46.12 44.97 46.16

- Kết quả đồ thị ổn định

3.3.2.6 So sánh kết quả tính toán với phần mềm Maxsurf

Từ các kết quả tính toán của chương trình và phần mềm Maxsurf của mẫu tàu số

2 Tôi tiến hành so sánh một số kết quả như sau:

Kết quả so sánh được thể hiện ở bảng 3.21 và 3.22

Bảng 3.21 So sánh kết quả thủy tĩnh mẫu tàu số 2 Đường nước 0.6 Đại lượng Chương trình Maxsurf % sai lệch

Diện tích mặt đường nước 82.42 81.10 1.60

Hệ số béo thể tích 0.65 0.64 1.54

Hệ số mặt cắt ngang 0.92 0.93 1.09

Hệ số mặt đường nước 0.80 0.79 1.25

Hoành độ mặt đường nước -0.35 -0.34 2.86

Bán kính nghiêng dọc 33.99 33.28 2.09 Đường nước 1.1 Đại lượng Chương trình Maxsurf % sai lệch

81 Đường nước 1.6 Đại lượng Chương trình Maxsurf % sai lệch

Bán kính nghiêng dọc 19.44 19.01 2.21 Đường nước 2.1 Đại lượng Chương trình Maxsurf % sai lệch

Bảng 3.22 So sánh kết quả ổn định mẫu tàu số 2

Trường hợp 1 Đại lượng Chương trình Maxsurf %Sai lệch

Chiều cao tâm nghiêng ban đầu 1.08 1.11 2.96

Kết quả so sánh giữa hai mẫu tàu cho thấy hầu hết các tính toán đều có sự sai lệch nhất định Nguyên nhân dẫn đến sự sai lệch này có thể đến từ một số yếu tố khác nhau.

+ Chương trình này được tính toán theo mô hình vật rắn 3D, dạng khối solid, còn phần mềm Maxsurf và DelftShip thì tính toán theo mô hình mặt (surface)

Phần mềm Maxsurf yêu cầu xác định vị trí các trụ mũi và trụ lái, đồng thời tính toán khoảng cách giữa các sườn, điều này có thể ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả Khoảng cách sườn nhỏ hơn sẽ mang lại kết quả chính xác hơn, nhưng sẽ làm tăng thời gian tính toán Chương trình này thực hiện tính toán trực tiếp trên toàn bộ mô hình vật rắn 3D.

Nhìn chung, hầu như sự sai lệch này không vượt quá 5% Vì vậy, kết quả tính toán bằng chương trình này là có thể chấp nhận được

Tiêu đề	Lập trình tính toán tính năng tàu trên phần mềm rhinoceros
Tác giả	Trần Văn Của
Người hướng dẫn	TS. Huỳnh Lê Hồng Thái
Trường học	Trường Đại Học Nha Trang
Chuyên ngành	Kỹ thuật cơ khí động lực
Thể loại	Luận văn thạc sĩ
Năm xuất bản	2019
Thành phố	Khánh Hòa

Định dạng
Số trang	104
Dung lượng	2,27 MB