Đăng ký Đăng nhập
Trang chủ NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ ỔN ĐỊNH THỰC TẾ CỦA TÀU ĐÁNH CÁ LƯỚI VÂY TỈNH NINH TH...

Tài liệu NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ ỔN ĐỊNH THỰC TẾ CỦA TÀU ĐÁNH CÁ LƯỚI VÂY TỈNH NINH THUẬN

.PDF
7
567
111

Mô tả:

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ ỔN ĐỊNH THỰC TẾ CỦA TÀU ĐÁNH CÁ LƯỚI VÂY TỈNH NINH THUẬN
Taïp chí Khoa hoïc - Coâng ngheä Thuûy saûn Soá 4/2012 KEÁT QUAÛ NGHIEÂN CÖÙU ÑAØO TAÏO SAU ÑAÏI HOÏC NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ ỔN ĐỊNH THỰC TẾ CỦA TÀU ĐÁNH CÁ LƯỚI VÂY TỈNH NINH THUẬN EVALUATING AN ACTUAL STABILITY OF PURSE SEINE FISHING BOATS IN NINH THUAN PROVINCE Nguyễn Ngọc Thảo1, Trần Gia Thái2 Ngày nhận bài: 12/4/2012; Ngày phản biện thông qua: 12/11/2012; Ngày duyệt đăng: 15/12/2012 TÓM TẮT Ổn định là tính năng hàng hải quan trọng đóng vai trò trung tâm trong bài toán chống lật tàu, do vậy việc đánh giá ổn định thực tế đối với tàu có ý nghĩa thực tiễn quan trọng, đặc biệt là đối với tàu cá. Đánh giá ổn định thực tế cho phép xác định được điều kiện sóng gió bất lợi nhất mà tàu có khả năng chịu đựng được và không bị lật. Nội dung chính của bài viết liên quan đến việc tính toán đánh giá ổn định thực tế của tàu đánh cá lưới vây tỉnh Ninh Thuận bao gồm việc tính toán kiểm tra ổn định của tàu ở các chế độ hành trình theo cách thông thường và thực hiện tính toán ổn định bổ sung tại các tình huống nguy hiểm trong quá trình tàu thu lưới, từ đó dựa trên cơ sở khái niệm trạng thái ổn định giới hạn tiến hành đánh giá khả năng chịu đựng sóng gió thực tế của tàu. Từ khóa: Ổn định, Ổn định thực tế, Ổn định giới hạn ABSTRACT Stability is an important maritime features play a central role in the anti-flipping problem vessels, therefore the evaluation of the actual stability to the ship has important practical implications, especially for fishing. Stability assessment practice allows to identify the most turbulent conditions detrimental ships able to withstand without being flip.The main content of the article relating to the calculation of the actual stability assessment of purse seine fishing vessels Ninh Thuan province include the calculation check the stability of the ship in the cruise mode in the normal way and additional stability calculations at the dangerous situation in the vessel net revenue, which is based on the concept of steady-state limit assessment stamina actual waves of ships. Keywords: Stable, The actual stability, Stability limit I. ĐẶT VẤN ĐỀ Hầu hết hồ sơ kỹ thuật của tàu cá vỏ gỗ Việt Nam nói chung và tàu cá vỏ gỗ Ninh Thuận nói riêng đều được lập dưới dạng hồ sơ hoàn công nhằm hợp thức hóa việc đưa tàu vào hoạt động hơn là kiểm tra đánh giá tính năng tàu. Do chỉ mang tính hình thức nên hồ sơ hoàn công không đảm bảo độ chính xác để làm cơ sở tính toán đánh giá mức độ an toàn của tàu khi đi biển. Từ nguyên nhân trên cho thấy thực tế đã có nhiều tàu lưới vây bị lật do không đảm bảo được ổn định khi khai thác trong điều kiện thời tiết bất lợi. 1 2 Mặt khác, với cách kiểm tra ổn định theo cách thông thường hiện nay đối với tàu cá chưa chỉ ra được mức độ ổn định thực tế và khả năng có thể chịu được sóng gió ở mỗi trường hợp cụ thể trong điều kiện khai thác nhất định ứng với mỗi cơ cấu nghề. Vì thế việc đánh giá ổn định thực tế đối với tàu đánh cá nói chung và tàu lưới vây nói riêng có ý nghĩa thực tiễn quan trọng, là căn cứ khoa học vừa góp phần làm giảm thiểu tai nạn của tàu đánh cá tỉnh Ninh Thuận vừa bổ sung cơ sở lý thuyết cho tiến trình xây dựng các mẫu tàu phù hợp cho nghề này ở địa phương. Nguyễn Ngọc Thảo: Lớp Cao học Kỹ thuật Tàu thủy 2009 - Trường Đại học Nha Trang PGS.TS. Trần Gia Thái: Khoa Kỹ thuật Giao thông - Trường Đại học Nha Trang 162 ❖ TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NHA TRANG Taïp chí Khoa hoïc - Coâng ngheä Thuûy saûn II. PHẠM VI VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Khảo sát, đo đạc thực tế và xây dựng các bản Soá 4/2012 gây nghiêng nguy hiểm nhất đối với tàu lưới vây trong quá trình thu lưới; vẽ đường hình, kết cấu 4 mẫu tàu truyền thống đại diện cho lớp tàu đánh cá lưới vây của tỉnh Ninh Thuận. Tính đại diện thể hiện từ kết quả khảo sát thực tế đặc điểm hình dáng, các đặc trưng chung về trang bị, và từ dữ liệu quản lý kỹ thuật trong công tác đăng kiểm tàu cá tại Ninh Thuận mà bản thân người nghiên cứu đã có hơn 10 năm trải nghiệm. - Nghiên cứu thuật toán và viết chương trình tính ổn định theo phương pháp trực tiếp; - Đánh giá mức độ ổn định thực tế và khả năng chịu đựng sóng gió của các tàu khảo sát. III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 1. Xây dựng các dẫn liệu khoa học cần thiết - Sử dụng AutoCad thực hiện tính toán xác định trọng lượng và trọng tâm tàu không đối với các tàu khảo sát. Do khối lượng bảng tính quá lớn nên các - Thực hiện tính ổn định của các tàu khảo sát; dẫn liệu khoa học cần thiết chỉ có thể dẫn xuất dưới - Phân tích và xây dựng mô hình tính ngoại lực dạng kết quả tổng hợp theo bảng 1. Bảng 1. Bảng tổng hợp kết quả tính toán trọng lượng, trọng tâm tàu không Tên tàu TT Ký hiệu Kích thước chủ yếu của tàu (m) Tàu không Công suất Lmax Bmax D Trọng lượng Δ0(T) Hoành độ trọng tâm xG0(m) Cao độ trọng tâm zG0(m) 1 NT020810 450 HP 16.45 4.70 2.20 36.474 -0.766 2 NT120810 420 HP 16.50 4.35 1.86 32.287 -0.642 1.440 3 NT101110 185 HP 16.50 5.10 2.05 35.414 -0.792 1.481 4 NT040111 380 HP 18.00 5.76 2.50 48.892 -0.559 1.782 1.685 2. Xây dựng thuật toán tính ổn định bằng phương điểm của đường nước nghiêng đang xét với các pháp trực tiếp đường sườn tàu như hình vẽ 1. Từ hình vẽ 1 thực - Rời rạc hóa thân tàu theo chiều dài thành 14 phân đoạn. Để đạt được độ chính xác cần thiết hiện tính toán các đại lượng cần thiết theo các công thức (1), (2), (3). chiều dài 4 phân đoạn gần phía mũi và lái được chọn bằng ½ chiều dài các phân đoạn tại khu vực giữa tàu và chọn giới hạn của những phân đoạn là mặt cắt ngang qua vị trí các sườn lý thuyết. Một cách gần đúng có thể xem mỗi phân đoạn xấp xỉ một lăng trụ. - Nội suy đường sườn tàu bằng phương pháp nội suy Spline bậc ba, chọn các điểm điều khiển là tất cả những giao điểm của các đường nước, đường boong lý thuyết với đường sườn tại trạng thái tàu nằm cân bằng thẳng đứng trên nước tĩnh. - Dựng đường nước tính toán nghiêng một góc q so với mặt phẳng đáy tàu và xác định tọa độ giao Hình 1. Tính toán thể tích và mômen tĩnh của khối lăng trụ TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NHA TRANG ❖ 163 Taïp chí Khoa hoïc - Coâng ngheä Thuûy saûn Soá 4/2012 - Diện tích phần chìm dưới đường nước nghiêng của mặt sườn. (1) - Mômen tĩnh của diện tích phần chìm so với mặt phẳng đáy (Oxy) (2) - Mômen tĩnh của diện tích phần chìm so với mặt cắt dọc giữa tàu (Oyz) (3) Sau đó tiến hành tính tích phân dọc tàu để Nhập dữ liệu toàn tàu xác định giá trị thể tích V và tọa độ tâm nổi C(xc, yc, zc) của phần chìm dưới đường nước Nhập thể tích chiếm nước V i nghiêng trong hệ tọa độ (Oyz) theo các công thức sau: Nội suy đường sườn lý thuyết V = (4) Nhập góc nghiêng θi(i=00 ÷ 900) Tính Z1, Z2 ứng với góc nghiêng θi yc = (5) Tính thể tích phần chìm V i zc = (6) Sai Cánh tay đòn hình dáng của tàu được xác định theo công thức: lhd = yc cosθ + zc sin θ (7) Kiểm tra đẳng tích (ε < 0,001%) Đúng Tính yc, zc Trong quá trình tính toán cần lưu ý nếu z1 > D (D là chiều cao đến mép boong) thì giá trị Tính 1θ = ycsθi + zcsinθi y1 trong các công thức (1), (2), (3) không suy được từ hàm nội suy đường sườn mà phải đo trực tiếp. Có thể tóm tắt thuật toán tính ổn định bằng phương pháp trực tiếp theo lưu đồ sau: 164 ❖ TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NHA TRANG Xuất kết quả Hình 2. Lưu đồ thuật toán tính ổn định bằng phương pháp trực tiếp Taïp chí Khoa hoïc - Coâng ngheä Thuûy saûn Soá 4/2012 3. Chương trình tính ổn định Trên cơ sở thuật toán tính ổn định bằng phương pháp trực tiếp [1], chúng tôi viết chương trình tính bằng ngôn ngữ lập trình C# để tự động hóa quá trình tính ổn định cho các tàu khảo sát. Việc tính toán ổn định khi tàu thu lưới được chiếu cố như một trường hợp tính toán ổn định bổ sung ứng với tải trọng đang xét. Tính chính xác và độ tin cậy của chương trình được chúng tôi kiểm chứng cẩn thận thông qua việc so sánh sai số bằng công cụ AutoCad khi chạy thử nghiệm chương trình trên cấu trúc dữ liệu từ hồ sơ thiết kế kỹ thuật (HSTK) của tàu DV-403 (tàu dịch vụ hậu cần đánh cá vùng khơi vỏ thép do Công ty Tư vấn Đầu Tư và Thiết kế Bộ Thủy sản thiết kế và đã được Đăng kiểm Việt Nam duyệt tháng 11 năm 2001 trên cơ sở của TCVN 6259-10:1997). Bảng 2. Kiểm chứng tính chính xác và độ tin cậy của chương trình VS 4. Tính toán ảnh hưởng của quá trình thu lưới vây đến ổn định của tàu Từ giả thuyết khoa học đặt ra, chúng tôi đã tiến hành khảo sát và phân tích quá trình đánh bắt trên các tàu lưới vây thực tế. Kết quả phân tích cho thấy có thể vận dụng được mô hình [2] để tính toán ngoại lực bổ sung tác động lên tàu ở trạng thái nguy hiểm nhất, từ đó chúng tôi đã thiết lập được công thức xác định độ lớn của mômen phụ phát sinh gây nghiêng tàu lớn nhất trong quá trình thu lưới vây như sau: (8) ρ Trong đó: P1 - trọng lượng của vòng khuyên và chì (tấn). P2 - lực cản thủy động của nước, xác định theo công thức: ρ (9) với: Cx - hệ số cản thủy động, có giá trị Cx = (0,5 ÷ 1,0). Chọn Cx = 0,5. ρ - khối lượng riêng của nước biển, tấn/m3 Vt - vận tốc trôi của tàu (m/s). Sn - hình chiếu diện tích phần ngâm nước lên mặt cắt dọc giữa tàu, m2. yA, zA - lần lượt là tung độ và cao độ trọng tâm của khối chì và vòng khuyên (m). zG - cao độ trọng tâm tàu ứng với tải trọng đang xét (m). Dưới tác dụng của mômen gây nghiêng xác định từ (8), tàu sẽ bị nghiêng ngang một góc ∆θ xác định theo công thức: (rad) Với (10) là mômen nghiêng ngang 10. TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NHA TRANG ❖ 165 Taïp chí Khoa hoïc - Coâng ngheä Thuûy saûn Soá 4/2012 5. Đánh giá khả năng chịu đựng sóng gió thực tế (qđ là góc xác định trên đồ thị ổn định động mà tại Về mặt phương pháp có thể giải quyết vấn đó ứng với nó giá trị của mômen giới hạn được xác đề đặt ra trên cơ sở đánh giá mức độ phù hợp về định với giả thiết không xét ảnh hưởng của góc vào mặt ổn định của tàu đối với hệ tiêu chuẩn kiểm tra ở các trạng thái ổn định giới hạn [4] theo trình tự sau: 5.1. Tính và xây dựng đồ thị ổn định ứng với các chế độ tải trọng tính toán; nước qf). Đối với kết cấu không kín nước của tàu cá lưới vây Ninh Thuận hầu hết đều chọn lỗ khoét là cửa sổ mạn cabin ở khu vực hầm máy [4]. Trong trường hợp này góc vào nước qf được xác định như mô tả trên hình 3 theo công thức: 5.2. Ứng với các giá trị giả lập K = 1, 2... kiểm tra sự (13) phù hợp của tiêu chuẩn thời tiết ở trạng thái ổn định giới hạn bằng cách: Trong đó: - Xác định mômen lật giới hạn Mgh từ đồ thị ổn định động có xét tới ảnh hưởng của góc vào nước. - Tính mômen gây nghiêng Mng theo K từ công thức: Mng = ; h - chiều cao tính từ mặt boong đến mép dưới cửa sổ cabin f - chiều cao mạn khô bcb- chiều rộng cabin (11) Xác định áp suất gió Pv (cấp gió) ứng với giá trị mômen gây nghiêng Mng theo công thức Pv = (12) 5.3. Kiểm tra sự phù hợp của tiêu chuẩn thống kê theo trình tự: - Tăng dần cao độ trọng tâm zG của tàu ở chế độ tải trọng tính toán cho đến khi thỏa mãn zG = [zG] ([zG] là cao độ trọng tâm cho phép của tàu) mà tại đó một trong những đại lượng ổn định tính toán xấp xỉ giá trị tương ứng với hệ tiêu chuẩn thống kê. - Ứng với đồ thị ổn định giới hạn đã vừa được xác định, xác định giá trị mômen lật cho phép; - Thực hiện tương tự như trên với các giá trị giả lập K = 1, 2... để xác định áp lực gió Pv và tương ứng là cấp sóng gió tàu có thể chịu đựng được mà không bị lật. Hình 3. Sơ đồ xác định góc vào nước θf của tàu 7. Kết quả tính toán ổn định và đánh giá khả năng chịu đụng sóng gió thực tế của các tàu khảo sát Khả năng chịu đựng sóng gió thực tế của các tàu khảo sát sau khi kiểm nghiệm điều kiện thời tiết và hệ tiêu chuẩn thống kê được tổng hợp thành các bảng 3 và 4. Trên bảng các thông số in đậm là điều 6. Ảnh hưởng của góc vào nước đến ổn định kiện ổn định phù hợp tương ứng đối với từng tàu của tàu được chỉ ra sau khi kiểm chứng. Theo đó với các Như đã biết ảnh hưởng của góc vào nước qf hệ số an toàn (K=Ki) tính được cho từng tàu thì khả được xem xét bằng cách ngắt đồ thị ổn định tại điểm năng chịu đựng được sóng gió tất cả chỉ có thể là đó [3]. Tàu hoàn toàn mất ổn định ở những góc qđ > qf cấp 8. 166 ❖ TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NHA TRANG Taïp chí Khoa hoïc - Coâng ngheä Thuûy saûn Soá 4/2012 Bảng 3. Kiểm tra sự phù hợp của tiêu chuẩn thời tiết Ghi chú: Các đại lượng được ghi trong bảng có ý nghĩa như sau: Lmax -chiều dài lớn nhất LTK - chiều dài thiết kế Bmax -chiều rộng lớn nhất BTK - chiều rộng thiết kế Dtp - chiều cao đến mạn chắn sóng Dmb - chiều cao đến mép boong d - mớn nước CB - hệ số béo thể tích tại mớn nước d ∆ - lượng chiếm nước ở chế độ tính toán ∆ 0 - trọng lượng tàu không ZG0 - chiều cao trọng tâm tàu không ZG - cao độ trọng tâm tàu ở chế độ đầy tải Bảng 4. Kiểm tra sự phù hợp của tiêu chuẩn thống kê Ghi chú: Các đại lượng được ghi trong bảng có ý nghĩa như sau: ho - chiều cao ổn tâm ban đầu S - diện tích mặt hứng gió Z - chiều cao tâm hứng gió Mgh - mômen cho phép K - hệ số an toàn lmax - tay đòn ổn định tĩnh lớn nhất θm - góc ứng với tay đòn ổn định tĩnh lớn nhất ld - cánh tay đòn ổn định động kín nước θv - góc lặn TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NHA TRANG ❖ 167 Taïp chí Khoa hoïc - Coâng ngheä Thuûy saûn IV. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Kết quả nghiên cứu cho thấy khi xét ảnh hưởng mômen gây nghiêng bổ sung trong quá trình tàu thu lưới thì ổn định của các tàu khảo sát bị suy giảm nghiêm trọng. Trong trường hợp này hệ số an toàn K hầu như tiến dần (giảm) về giá trị giới hạn. Nghĩa là khả năng dự trữ ổn định của các tàu thực tế còn rất bé.. Do vậy trong thực tế tính và kiểm tra ổn định của tàu lưới vây không thể không xem xét ảnh hưởng của momen phụ phát sinh khi thu lưới. 2. Với xác suất ngẫu nhiên, kết hợp với công bố từ các kết quả nghiên cứu thống kê trước đó [1] đề nghị chọn phạm vi biến thiên của cao độ trọng tâm tàu không đối với tàu lưới vây Ninh Thuận: zG0= (0.7 ÷ 0.8)D. Với D là chiều cao mạn đến mép boong tàu. 3. Đối với tàu cá lưới vây Ninh Thuận với kết cấu như hiện nay, để xét ảnh hưởng của góc vào nước khi tính toán ổn định trước tiên cần tiến hành so sánh góc vào nước tại các vị trí miệng hầm cá và góc tại vị trí các lỗ khoét trên mạn cabin (hoặc cửa ra vào cabin). Chọn giá trị nào nhỏ hơn trong hai trường hợp trên để tính toán. Trong trường hợp chọn góc tại vị trí các lỗ khoét trên mạn cabin (hoặc cửa ra vào cabin) để tránh hiện tượng nước tràn vào tàu qua những lỗ khoét và đảm bảo được các yêu cầu của quy phạm về ổn tính thì chiều cao h của các lỗ khoét trên mạn cabin phải thỏa mãn: Soá 4/2012 (14) Với : bcb - chiều rộng cabin tàu. f = 0,45 - chiều cao mạn khô sau khi đã hiệu chỉnh [5]. 4. Để giảm bớt tác dụng do momen thu lưới gây ra, nâng cao được khả năng ổn định nhưng vẫn đảm bảo đủ không gian thao tác cho tàu trong điều kiện khai thác thực tế, cần tính toán thiết kế sao cho biên dạng đường boong phía mũi đối với kiểu tàu lưới vây giảm đều kể từ vị trí giữa tàu. Điều này có nghĩa cần tính chọn yA sao cho biểu thức (8) có giá trị nhỏ nhất. 5. Dựa trên các kết luận khoa học thu được từ kết quả nghiên cứu cho thấy nguy cơ gây mất an toàn cho tàu đánh cá lưới vây khi thực hiện quá trình thu lưới là rất lớn (thể hiện từ giá tri Ki tính được trong bảng 3) do trong giai đoạn này ổn định của tàu suy giảm mạnh, đặc biệt càng nghiêm trọng hơn nếu góc vào nước không thỏa mãn công thức (14) và quá trình này lại diễn ra trong điều kiện thời tiết bất lợi. Do vậy để đảm bảo an toàn cho tàu lưới vây đang khai thác có đủ một lượng dự trữ ổn định cần thiết thì việc kiểm tra phân cấp tàu phải dựa trên mức độ thỏa mãn ổn định thực tế trong điều kiện khai thác ứng với áp suất gió cụ thể khi tính toán được. Nhiệm vụ này yêu cầu phải thực hiện một cách khoa học và nghiêm túc. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Nguyễn Quang Minh (2006). Một số vấn đề lý thuyết tàu thủy nâng cao "Advanced problems in ship theory". NXB Nông nghiệp, TP. Hồ Chí Minh. 2. Vũ Văn Xứng. Thiết bị khai thác cá. NXB Nông nghiệp. 3. Sevestianop.N.B; Ananiep. DM.; Nhechaep. Iu.I, người dịch Phạm Ngọc Hòe - Lê Ngọc Phước (1991). Ổn tính cho tàu đi biển. NXB Giao thông vận tải - NXB Nông nghiệp. 4. Trần Gia Thái, 2012. Đánh giá tình trạng kỹ thuật và mức độ an toàn của đội tàu đánh cá tỉnh Ninh Thuận. Báo cáo tổng kết chuyên đề 2 đề tài nghiên cứu khoa học và phát triển công nghệ. 5. Tiêu chuẩn Việt Nam TCVN-7111:2002. Quy phạm phân cấp và đóng tàu cá biển cỡ nhỏ. NXB Nông nghiệp, Hà Nội, 2003. 168 ❖ TRÖÔØNG ÑAÏI HOÏC NHA TRANG
- Xem thêm -

Tài liệu liên quan

Tài liệu vừa đăng