a

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Họ và tên sinh viên: Bùi Công Lộc Lớp: 50DT2
Ngành: Đóng tàu Khoa: KTGT
Tên Đề tài: “Viết chương trình vẽ đường hình và tính toán tính năng các mẫu
tàu khác nhau theo mẫu truyền thống tỉnh Ninh Thuận”
Số trang: 294 Số chương: 05 Số tài liệu kham khảo: 7
Hiện vật: 02 quyển đồ án; 02CD

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Kết luận: ĐIỂM CHUNG
Bằng chữ
Bằng số

ĐIỂM
Bằng chữ
Bằng số ĐIỂM CHUNG
Bằng chữ
Bằng số Nha Trang, ngày … tháng … năm 2012
Cán bộ phản biện
(Ký và ghi rõ họ tên)

Nha Trang, ngày … tháng … năm 2012
Chủ tịch hội đồng
(Ký và ghi rõ họ tên)

i

Lời nói đầu A
CHƯƠNG 1: ĐẶT VẤN ĐỀ 1
1.1. TỔNG QUAN CỦA ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 1
1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 2

3.4.1. Giới thiệu phần mềm 83
3.4.2. Kết quả chạy phần mềm vẽ đường hình 84
3.4.3. Xuất bảng tọa độ đường hình trên AutoCAD và Notepad 89
3.4.4. Kết quả chạy Modun vẽ đồ thị Bonjean 91
3.4.5. Kết quả chạy modun vẽ đồ thị thủy tĩnh (Hydrostatic-Curves) 96
3.4.6. Kết quả chạy modun vẽ đồ thị pantokaren 100
3.4.7. Kết quả chạy modun vẽ đồ thị ổn định 103
3.5. ĐÁNH GIÁ ĐỘ CHÍNH XÁC CỦA PHẦN MỀM 113
3.5.1. Đánh giá độ chính xác của phần mềm vẽ đồ thị Bonjean 113
3.5.2. Đánh giá độ chính xác của phần mềm vẽ đồ thị thủy tĩnh 114
3.5.3. Đánh giá độ chính xác của phần mềm vẽ đồ thị Pantokaren 116
CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG CƠ SỞ DỮ LIỆU CHO CHƯƠNG TRÌNH 119
4.1. Xây Dựng Cơ Sở Dữ Liệu Cho Modun Vẽ Đường Hình 119
4.2. Xây Dựng Cơ Sở Dữ Liệu Cho Modun Vẽ Đồ Thị Thủy Tĩnh 124
4.3. Xây Dựng Cơ Sở Dữ Liệu Cho Modun Vẽ Đồ Thị Pantokaren 127
Chương 5: THẢO LUẬN KẾT QUẢ 132
5.1 Kết Luận 132
5.2 Những Định Hướng Nghiên Cứu Trong Tương Lai 132
iii

TÀI LIỆU THAM KHẢO 133
PHỤ LỤC 134
Phụ lục I: Kết Quả Tính Đồ Thị Pantokaren 134
Phụ lục II: Code chương trình 181
Phụ lục III. Code chương trình vẽ đồ thị thủy tĩnh 248
Phụ lục IV: Code chương trình vẽ đồ thị Pantokaren 263
Phụ lục V: Code chương trinhg vẽ đồ thị ổn định 271
Phụ lục VI: Kết quả tính cho mẫu tàu cụ thể 279
Hình 3. 10: Báo lỗi khi không phù hợp với tỷ lệ kích thước 87
Hình 3. 11: Kết quả khi xuất tuyến hình 2D 87
Hình 3. 12: Kết quả của việc xuất ngược từ 2D sang 3D 88
Hình 3. 13: Xuất tuyến hình 3D 88
Hình 3. 14: Xuất trị số tuyến hình ra NOTEPAD 89
Hình 3. 15: Hộp thoại xuất AutoCAD 90
Hình 3. 16: Xuất tuyến hình trên AutoCAD 90
Hình 3. 17: Giao diện chương trình vẽ đồ thị Bonjean 91
Hình 3. 18: Menu ngữ cảnh của chương trình 92
Hình 3. 19: Thông báo khi nhập thông số đầu vào không phù hợp 93
Hình 3. 20: Chương trình đang thực hiện vẽ đồ thị Bonjean 94
Hình 3. 21: Bản vẽ đồ thị Bonjean do phần mềm xuất ra 95
Hình 3. 22: Kết quả diện tích được xuất ra file “.txt” 95
vi

Hình 3. 23: Giao diện phần mềm vẽ đồ thị thủy tĩnh 96
Hình 3. 24: Chọn vị trí vẽ đồ thị thủy tĩnh 97
Hình 3. 25: Kết quả phần mềm vẽ đồ thị thủy tĩnh 97
Hình 3. 26: Thông báo mặc định của phần mềm 98
Hình 3. 27: Kết quả xuất bảng kết quả trên nền AutoCAD 98
Hình 3. 28: Hộp thoại xuất file Notepad 99
Hình 3. 29: Kết quả xuất file Notepad 99
Hình 3. 30: Gọi chương trình từ menu phụ 100
Hình 3. 31: Gọi chương trình từ menu ngữ cảnh 100
Hình 3. 32: Giao diện chương trình vẽ đồ thị Pantokaren 101
Hình 3. 33: Yêu cầu chọn vị trí vẽ đồ thị 101
Hình 3. 34: Kết quả vẽ đồ thị Pantokaren 102
Hình 3. 35: Hộp thoại xuất kết quả trên AutoCAD 102
Hình 3. 36: Phần mềm xuất bản vẽ với bảng kết quả kèm theo 103
Hình 3. 37: Gọi chương trình từ menu phụ 103

Bảng 2. 1: Xác định vị trí đường sườn Tchebyshev 15
Bảng 2. 2: Bảng tính Pantokaren cho DN 1 – tại góc nghiêng δΦ = 10
0
17
Bảng 3.1: Bảng đánh giá độ chính xác của phần mềm vẽ đồ thị Bonjean 113
Bảng 3. 2: Bảng đánh giá độ chính xác của phần mềm vẽ đồ thị thủy tĩnh 115
Bảng 3. 3 Đánh giá độ sai số của phần mềm vẽ đồ thị Pantokaren so với phần mềm
Autohydro 118
Bảng 4. 1: Xác định vị trí đường sườn Tchebyshev 127
Bảng 4. 2: Bảng tính các r theo phương pháp Krylop – Dargnies 130
Bảng 4. 3: Bảng tính giá trị Zc của tàu lưới rê 130
Bảng 4. 4: Bảng tính giá trị Yc của tàu lưới rê 131
A

LỜI NÓI ĐẦU
Đất nước ta có nguồn tài nguyên biển phong phú và đa dạng nên thuận lợi cho sự
phát triển của ngành khai thác thủy sản nói chung và đội tàu đánh cá vỏ gỗ nói riêng.
Tuy nhiên, do các mẫu tàu đánh cá thường chỉ được đóng theo kinh nghiệm, chưa
được tính toán và thử nghiệm thực tế nên gây ra nhiều khó khăn cho công việc quản
lý. Mặt khác, các mẫu đường hình tàu đánh cá truyền thống ở nước ta hiện nay có độ
cong và độ gẫy khúc phức tạp nên việc thiết kế các mẫu đường hình trên không chỉ
gây ra nhiều vấn đề khó khăn mà còn có độ chính xác chưa cao khi mà công việc thiết
kế đường hình chỉ dừng lại ở các phần mềm thông dụng như phần mềm AutoCAD. Vì
thế, vấn đề tự động hóa việc vẽ chính xác đường hình và tính toán tính năng cho các
mẫu tàu đánh cá vỏ gỗ đang là bài toán đã và đang đặt ra cho các nhà nghiên cứu.
Vì lý do đó, chúng tôi đã đặt vấn đề và được giao thực hiện đề tài tốt nghiệp với tên
gọi: “Viết chương trình vẽ đường hình và tính toán tính năng các mẫu tàu khác nhau

được tính toán hoặc thử nghiệm thực tế phù hợp yêu cầu đặt ra mà chủ yếu được lựa chọn
chỉ vì thói quen và ý thích của các ngư dân của địa phương, tàu đã qua thực tế khai thác
trong nhiều năm, đồng thời phù hợp với trình độ và kinh nghiệm thi công loại tàu vỏ gỗ
một cách thủ công của các cơ sở đóng tàu ở các địa phương nghề cá. Đặc điểm trên
không chỉ gây nhiều vấn đề phức tạp trong công tác quản lý kinh tế - kỹ thuật của các cơ
quan quản lý tàu thuyền nghề, mà còn có ảnh hưởng rất lớn đến mức độ an toàn, hiệu quả
khai thác và nhiều yếu tố khác của đội tàu đánh cá tại Ninh Thuận hiện nay. Chính vì vậy
bài toán thiết kế đường hình tàu đánh cá phù hợp với đặc điểm khai thác và tính toán các
tính năng cần thiết cho các mẫu tàu truyền thống tại Ninh Thuận có ý nghĩa lý thuyết và
thực tiễn rất quan trọng và hiện cũng đang được các nhà khoa học trong và ngoài nước
quan tâm nghiên cứu. Ngoài ra, để tạo thuận lợi trong việc áp dụng vào thực tế thiết kế và
chế tạo các tàu đánh cá, nhất là trong điều kiện kinh tế kỹ thuật còn kém, cần phải đặt vấn
đề xây dựng một phần mềm tự động hoá quá trình thiết kế đường hình và tính toán các
tính năng cần thiết theo các mẫu tàu đánh cá truyền thống tại Ninh Thuận, cho phép
người sử dụng ở các cơ sở đóng tàu đánh cá, thường chưa được đào tạo trình độ cao có
thể tự mình thiết kế và tính toán các tính năng cần thiết cho các mẫu tàu đánh cá theo
đúng mẫu truyền thống đang hoạt động trên địa bàn tỉnh Ninh Thuận
Xuất phát từ nhu cầu thực tế, Khoa Kỹ thuật Giao thông Trường Đại học Nha Trang -
một trong các đơn vị đào tạo truyền thống đội ngũ kỹ sư đóng tàu cá ở Việt Nam hiện nay
2

đã thực hiện nhiều dự án thiết kế chuẩn hóa các mẫu tàu đánh cá theo mẫu truyền thống
cho những địa phương nghề cá điển hình ở nước ta nói chung và của tỉnh Ninh Thuận nói
riêng. Trong quá trình thực hiện các dự án này, để hỗ trợ cho việc vẽ đường hình của các
mẫu tàu đánh cá của các địa phương, chúng tôi đã được giao thực hiện đề tài tốt nghiệp
với tên gọi :
“ Viết chương trình vẽ đường hình và tính toán tính năng các mẫu tàu khác nhau
theo mẫu truyền thống tỉnh Ninh Thuận”
Nội dung đề tài sẽ đi vào nghiên cứu xây dựng phương pháp và thuật toán thiết kế
đường hình và tính toán tính năng cần thiết đáp ứng được hầu hết các yêu cầu hết sức đa

vỏ gỗ nước ta vẫn còn nhiều điểm hạn chế, cụ thể như sau :
1) Giá thành phần mềm quá cao, không chỉ vượt quá xa khả năng của các ngư dân
mà còn của các cơ quan Nhà nước hiện nay
2) Kỹ thuật vẽ phức tạp, không phù hợp với trình độ sử dụng của các ngư dân
3) Hầu hết các phần mềm đồ hoạ nói chung và phần mềm thiết kế tàu thủy nói riêng
hiện nay đều vẽ đường hình tàu theo thuật toán vẽ đường B- Splines như đã biết
hoặc dùng mặt cong toán học NURBS (Non Uniform Ration B-Spline Surfaces).
Khi đó, phần mềm thực tế chỉ là công cụ để hỗ trợ cho việc vẽ đường hình tàu
thủy hoặc theo đường B - Spline, hoặc dựng mặt NURBS để tạo ra bề mặt cong
vỏ tàu. Một số phần mềm như Prolines lại dùng thư viện các tàu mẫu đã được vẽ
sẵn và người sử dụng sẽ lấy hình dáng đường hình từ các tàu mẫu đã có trong thư
viện tàu để chỉnh sửa lại cho đến khi đạt được các yêu cầu đã được đề ra trong
nhiệm vụ thư. Do đó việc sử dụng những phần mềm như thế thường không mang
tính chủ động, do phải lệ thuộc khá nhiều vào thư viện các tàu mẫu đã nhập sẵn
trong phần mềm, kỹ thuật vẽ và nhất là cũng không thật đơn giản, tốn nhiều công
4

sức và đòi hỏi người sử dụng phải có kinh nghiệm trong thiết kế và kỹ thuật vẽ
trên máy tính.
4) Các tính toán thường được xây dựng dựa theo Quy phạm nước ngoài nên trong
nhiều trường hợp có thể không phù hợp với yêu cầu của Quy phạm Việt Nam.
5) Công việc tính toán tính năng trên các phần mềm này đều được thực hiện qua các
bước khá phức tạp và đòi hỏi người sử dụng phải có trình độ chuyên môn cao.
Vì thế theo ý kiến chúng tôi, việc sử dụng những phần mềm nước ngoài để thiết kế
đường hình và tính toán tính năng tàu cá ở nước ta nói chung và tại Ninh Thuận nói riêng
còn gặp nhiều khó khăn, nhất là đối với những mẫu truyền thống đóng dựa theo kinh
nghiệm dân gian của từng vùng và do đó cũng khó có thể đáp ứng được các yêu cầu đa
dạng và phong phú của người sử dụng đối với tàu thiết kế.
1.3. MỤC TIÊU, PHƯƠNG PHÁP, NỘI DUNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU
1.3.1. Mục tiêu đề tài

viết chương trình tự động vẽ đường hình và tính toán tính năng từ các thông số
kích thước chính của tàu thiết kế trên cơ sở đường hình tàu khảo sát
Với cách đặt vấn đề như trên, đề tài gồm các chương chính như sau :
Chương 1: Đặt vấn đề
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Chương 3: Kết quả nghiên cứu
Chương 4: Xây dựng cơ sở dữ liệu chương trình
Chương 5: Thảo luận kết quả
6

1.3.3. Phạm vi nghiên cứu
Kết quả khảo sát thực tế các nghề khai thác thủy sản Ninh Thuận hiện nay cho thấy,
mặc dù có khá nhiều nghề khác nhau nhưng các nghề phổ biến và đạt năng suất cao hiện
nay ở tỉnh Ninh Thuận chủ yếu là những tàu làm các nghề lưới vây, lưới kéo, lưới rê và
pha xúc. Vì thế trong đề tài chỉ giới hạn trong vẽ đường hình và tính toán tính năng của
các tàu đang làm các nghề này.
7

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 . VẼ ĐƯỜNG HÌNH THEO MẪU
Trong thực tế hiện nay có rất nhiều phương pháp khác nhau để thiết kế tuyến hình tàu
nói chung và tàu đánh cá nói riêng. Một trong những phương pháp vẽ đường hình tàu
thiết kế được ứng dụng rộng rãi hiện nay đó chính là phương pháp đồng dạng hình học
(affine) dựa trên bảng tọa độ tàu mẫu. Phương pháp vẽ đồng dạng khá đơn giản và đảm
bảo được tính trơn đều của tàu thiết kế nếu đường hình của tàu mẫu trơn đều, nhưng có
nhược điểm là chỉ có thể làm thay đổi được các kích thước chính L, B, T trong khi vẫn
giữ nguyên các hệ số hình dáng ,  như tàu mẫu. Nói cách khác, phương pháp biến đổi
đồng dạng chỉ cho phép vẽ đường hình tàu đảm bảo yêu cầu về các kích thước chính
nhưng chưa đảm bảo được yêu cầu về các hệ số hình dáng. Do đó phương pháp vẽ đường
hình nói trên thường chỉ được phép sử dụng trong trường hợp tốc độ V

tk
)LBT(
)LBT(
V
m

- Diện tích mặt đường nước (hoành độ đường cong diện tích mặt đường nước)

(S
ji
)
tk
=
m
tk
)LB(
)LB(
(S
ji
)
m

- Diện tích mặt cắt ngang 
ij
(tung độ đường cong diện tích mặt cắt ngang)
(
ij
)
tk
=

- Mômen quán tính diện tích mặt đường nước thiết kế đối với trục dọc Ox và Oy
I
xtk
=
3
mm
3
tktk
BL
BL
I
xo

I
ytk
=
3
mm
3
tktk
LB
LB
I
yo

2.2. TÍNH TOÁN CÁC TÍNH NĂNG
2.2.1. Đồ Thị Thủy Tĩnh
Trong quá trình thiết kế và sử dụng tàu thường xuất hiện nhu cầu cần phải xác định
nhanh các yếu tố đường hình và yếu tố tính nổi nói trên ở các mớn nước tàu thực tế khác
nhau. Có thể giải quyết vấn đề này bằng cách tính giá trị này ở một số mớn nước tàu khác

nước
10

Do bề mặt vỏ tàu thường chỉ được biểu diễn dưới dạng các đường cong hình dáng
nên để tính được giá trị tích phân nói trên cần sử dụng các phương pháp gần đúng, việc
tính hình thang cong chuyển sang việc tính hình thang thuần tuý bằng cách chia nhỏ
thành các phần tử hữu hạn mà cụ thể các phương pháp này bao gồm: phương pháp hình
thang, phương pháp Simpson , mỗi phương pháp tính mang một tính ưu việt khác nhau.
Phương pháp hình thang được sử dụng rộng rãi, độ chính xác tuỳ theo ý muốn tuỳ thuộc
vào khối lượng tính toán. Phương pháp Simpson cho kết quả chính xác hơn phương pháp
hình thang tuy nhiên khối lượng tính toán lớn hơn.
2.2.2. Đồ Thị Bonjean
Đường cong các yếu tố thủy tĩnh mặc dù cho phép xác định các thông số tính nổi của
tàu nhưng chỉ trong trường hợp tàu nằm cân bằng không có góc nghiêng ngang và
nghiêng dọc. Do đó trong thực tế để xác định các thông số tính nổi của tàu trong trường
hợp nghiêng dọc là điều không thực hiện được. Trong trường hợp này, sử dụng đồ thị
Bonjean hoặc còn gọi là đường cong diện tích các sườn là tập hợp các đường cong biểu
diễn diện tích phần chìm của các sườn theo chiều chìm
Quá trình xây dựng đồ thị Bonjean được thực hiện lần lượt theo các bước sau:
 Tính lần lượt giá trị diện tích mặt cắt ngang ω
i
(i = 0 ÷ n ) và momen tĩnh
M
ω
của diện tích mặt cắt ngang này đối với trục Ox ứng với sự thay đổi của
mớn nước
ω =

T
0

,
z
C
được xác định như sau:

Với k: số khoảng chia theo cao độ z, n: số khoảng chia theo hoành độ x.
Trong đó, để xác định giá trị diện tích mặt cắt ngang và momen tĩnh dựa theo phương
pháp hình thang, có công thức tính cụ thể sau:
- Công thức tính diện tích mặt cắt ngang:

- Momen tĩnh của thể tích V đối với mặt yOz:
)
2
(
0
0
2/
2/





n
n
i
L
L
LdxV


, z
C
, nhưng để tìm các giá trị đó ta phải tính toán với khối
lượng lớn. Để khắc phục nhược điểm trên Phiaxốp đã đưa ra một dạng đồ thị khác, đó là
đồ thị Phiaxốp.
2.2.3. Đồ Thị Pantokanren
Đồ thị Pantokaren là tập hợp các đường cong l
F
(φ, V) lập cho trong trường hợp V
i
=
const, i = 1, 2, với góc nghiêng thay đổi từ 0 đến góc bất kỳ ví dụ đến 90
0
.Họ đường
cong Pantokaren (Cross Curves) được dùng để xác định L(hd) tại từng góc nghiêng khác
nhau tương ứng với V
const
như vậy rất thuận tiện cho xác định L(hp) khi đã biết Zg dựa
theo công thức L(hp) = L(hd) – Zg.sinθ. Trên thực tế hiện nay có rất nhiều phương pháp
xây dựng họ đường cong Pantokaren như:
1: Phương pháp Schulz – Fellow, còn gọi là phương pháp tích phân, sử dụng máy đo
diện tích khi xác định diện tích phần chìm của các sườn tính toán trên tàu, cho mỗi trạng
thái nghiêng. Theo cách này thể tích phần chìm của mỗi trạng thái nghiêng được tính
bằng phép tích phân giới hạn từ 0 đến L của tàu, hàm tích phân chính là diện tích các
đường sườn vừa được đo.
Tọa độ tâm nổi được xác định cho nỗi trạng thái nghiêng, trong phương pháp này sử
dụng phương pháp Tchebyshev để tính toán
2: Phương pháp Krylov – Dargniers
Phương pháp này được mệnh danh là phương pháp giải tích kết hợp với đồ họa. Thực
phần giải tích nêu ra ở trên nhằm ca ngợi công lao của nhà khoa học Krylop – Dargniers,

0
;
 Qua tâm S
0
của đường nước ban đầu vẽ đường nước ban đầu vẽ đường nước
phụ thứ nhất WL’
1
dưới góc nghiêng ∆φ( lấy bằng 10
0
hoặc 15
0
) như trên
hình 2.3

Hình 2.3 : Phương pháp Krylop_ Dargnies
Tìm khoảng cách từ tâm đường nước phụ S’
1
đến C
0
: η
1
theo công thức
η
i
=
1
2
)(
)(
22

;
 Qua O
0
dựng đường song song với WL’
1
. Đường này chính là đường nước thể tích
tương đương WL’
1
; từ S’
1
hạ đường vuông góc xuống WL’
1
. S
1
là trọng tâm của
WL’
1
;
 Đường nước phụ WL’
2
vẽ qua điểm S
1
, đường nước phụ WL’
3
sẽ vẽ qua S
2
và cứ
tiếp tục như vậy cho đến hết;
 Tính các giá trị r(φ) bằng phương pháp tích phân gần đúng
 Tính các giá trị y

xuống đường nước đó. Mômen quán tính diện
tích đường nước, bán kính tâm nghiêng tính theo công thức :