BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG NGUYỄN NGỌC THẢO

NGHIÊN CỨU ĐÁNH GIÁ MỨC ĐỘ ỔN ĐỊNH THỰC TẾ
CỦA LOẠI TÀU LƯỚI VÂY KHAI THÁC XA BỜ TẠI TỈNH NINH THUẬN Chuyên ngành: Kỹ thuật tàu thủy
Mã số:.60 52 32 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. Trần Gia Thái


Nguyễn Ngọc Thảo

ii

LỜI CAM ĐOAN
Đề tài được tôi đề xuất nghiên cứu thực ra không phải là một lĩnh vực hoàn toàn
mới vì ổn định và tính toán nó không phải là một khái niệm và công việc xa lạ đối với
những ai lâu nay quan tâm đến tàu thủy. Tuy nhiên đề tài tôi chọn vẫn đảm bảo được
tính mới thể hiện ở chổ giải quyết bài toán thực tiễn rất thiết thực nhưng chưa được ai
quan tâm đó là: Đánh giá ổn định thực tế nhằm xác định điều kiện sóng gió mà tàu
lưới vây của tỉnh Ninh Thuận có khả năng chịu đựng được mà không bị lật kể cả ở chế
độ hành trình cũng như khi khai thác.
Tôi xin cam đoan rằng số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là
trung thực và chưa hề được sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Tôi cũng xin cam đoan
rằng mọi tài liệu liên quan và các thông tin trích dẫn sử dụng trong luận văn đã được
chỉ rõ nguồn gốc.

Học viên Nguyễn Ngọc Thảo

1.1. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU 13
1.2. TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 14
1.3. MỤC TIÊU, PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 14
1.3.1. Mục tiêu nghiên cứu 14
1.3.2. Phương pháp và nội dung nghiên cứu 15
1.3.3. Giới hạn phạm vi nghiên cứu 15
1.4. KHÁI QUÁT CHUNG VỀ NGHỀ LƯỚI VÂY NINH THUẬN 15
1.4.1. Đặc điểm ngư trường 15
1.4.2. Năng suất khai thác và hiệu quả đầu tư 16
Chương 2: MỘT SỐ VẤN ĐỀ VỀ LÝ THUYẾT ỔN ĐỊNH 17
2.1. CÁC KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ ỔN ĐỊNH TÀU THỦY 17
2.2. CÁC CÔNG THỨC TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH 17
2.2.1.Bản chất của ổn định 17
2.2.2. Ổn định tĩnh và biểu thức tính cánh tay đòn ổn định tĩnh 18
2.2.3. Khái niệm về tâm nổi và tâm ổn định 23
2.2.4. Ổn định động và biểu thức tính tay đòn ổn định động 24
2.2.5. Cơ sở lý thuyết của thuật toán tính ổn định 28
2.2.6. Tiêu chuẩn ổn định 29
2.2.7. Các phương pháp tính tay đòn ổn định 34
2.3. THUẬT TOÁN TÍNH ỔN ĐỊNH BẰNG PHƯƠNG PHÁP TRỰC TIẾP 39
Chương 3 : KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 46 iv

3.1. KHẢO SÁT VÀ PHÂN TÍCH CÁC MẪU TÀU LƯỚI VÂY THỰC TẾ 46
3.1.1. Đo đạc và xây dựng đường hình 46
3.1.2. Phân tích đặc điểm hình dáng và kết cấu các mẫu tàu khảo sát 48
3.2. CHƯƠNG TRÌNH TÍNH ỔN ĐỊNH TÀU THỦY 58
3.2.1. Các dữ liệu đầu vào 58


v

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT
AFT - Hướng về lái
B - Chiều rộng tàu
B
max
- Chiều rộng lớn nhất
Bml, R - Bán kính tâm nghiêng dọc
Bmt, r - Bán kính tâm nghiêng ngang
B
tk
- Chiều rộng thiết kế
B
w
- Chiều rộng mớn tải
CB - Hệ số béo thể tích
CM - Hệ số diện tích mặt cắt ngang
CP - Hệ số lăng trụ dọc tàu
CW - Hệ số diện tích mặt đường nước
D - Chiều cao mạn
d - Chiều chìm trung bình
d
L
- Chiều chìm lái
d
M
- Chiều chìm mũi
FWD - Hướng về mũi

Lst, l
θ
- Tay đòn ổn định tĩnh
L
tk
- Chiều dài thiết kế
L
tl
- Tay đòn ổn định trọng lượng vi

Mc,
hp
M

- Mômen phục hồi
M
L
,
l
ng
M

- Mômen nghiêng do thu lưới gây ra
M
o
- Momen nghiêng ngang 1
o


- Số gia chiều chìm lái
Δδ
- Độ nghiêng dọc
θ
- Góc nghiêng ngang
f
θ

- Góc vào nước
θ
m
- Góc ứng với tay đòn ổn định tĩnh cực đại
gh
θ

- Góc lật
θ
v
- Góc lặn của đồ thị
Ψ - Góc nghiêng dọc
Σ
M

- Mômen nghiêng tổng
Σ
θ

- Biên độ lắc tổng
L

θ
,


2
f
θ
,


3
f
θ
,


4
f
θ
phụ thuộc góc nghiêng tàu

39
Bảng 3.1. Bảng số liệu đo đạc đường sườn 47
Bảng 3.2. Mô tả phạm vi khảo sát các đặc điểm hình học của 4 mẫu tàu lựa chọn 48
Bảng 3.3. Bảng ghi thứ tự và vị trí các sườn 59
Bảng 3.4. Bảng ghi thứ tự và vị trí các đường nước 59
Bảng 3.5. Bảng ghi thứ tự và vị trí hoành độ vòm đuôi 60
Bảng 3.6. Bảng ghi tọa độ vỏ tàu 60
Bảng 3.7 So sánh sai số tính toán của chương trình tính ổn định 67
Bảng 3.8. Cột gió Beaufort và miêu tả. 82

Hình 2.4. Xác định chiều cao tâm ổn định 21
Hình 2.5. Giá trị của mômen hồi phục theo lý thuyết ổn định ban đầu 22
Hình 2.6. Tâm nổi và tâm ổn định 23
Hình 2.7. Đồ thị ổn định động 25
Hình 2.8. Xác định mômen lật trên đồ thị ổn định động 26
Hình 2.9. Xác định mômen lật trên đồ thị ổn định động khi tàu có góc lắc ban đầu.27
Hình 2.10. Ảnh hưởng của góc vào nước đối với cánh tay đòn ổn định động 28
Hình 2.11. Đồ thị tay đòn hình dáng, tay đòn trọng lượng và đồ thị ổn định tĩnh 29
Hình 2.12. Nội suy Spline 29
Hình 2.13. Đồ thị tay đòn hình dáng, tay đòn trọng lượng và đồ thị ổn định tĩnh 29
Hình 2.14. Hiệu chỉnh giá trị
1
y
44
Hình 2.15. Lưu đồ thuật toán của chương trình tính cánh tay đòn hình dáng 45
Hình 3.1. Đo đạc các kích thước đường bao thân tàu 46
Hình 3.2. Đo đạc đường sườn tàu 47
Hình 3.3. Bản vẽ đường hình tàu NT-020810 57
Hình 3.4. Bản vẽ kết cấu tàu NT-020810 57
Hình 3.5. Bản vẽ đường hình tàu NT-120810. 57
Hình 3.6. Bản vẽ kết cấu tàu NT-120810 57
Hình 3.7. Bản vẽ đường hình tàu NT-101110 57
Hình 3.8. Bản vẽ kết cấu tàu NT101110- 57
Hình 3.9. Bản vẽ đường hình tàu NT-040111 57
Hình 3.10. Bản vẽ kết cấu tàu NT-040111 57
Hình 3.11. Vị trí các sườn (mặt cắt ngang) 58
Hình 3.12. Vị trí các mặt đường nước 59
Hình 3.13. Qui ước dấu của hoành độ vòm đuôi so với trục lái 59
Hình 3.14. Thứ tự nhập các dữ liệu 60
Hình 3.15. Mô tả cấu trúc tập tin dữ liệu 61

Tác động của ngoại cảnh như sóng gió, bão tố v v là nguyên nhân khách quan tồn tại
ngoài ý muốn của con người, trong khi tàu lại là một thực thể hiện hữu hoạt động trong
môi trường chịu sự tác động đó nên việc nghiên cứu tương tác giữa tàu và môi trường
nhằm đảm bảo và nâng cao tính an toàn cho tàu đi biển có ý nghĩa thực tiễn thiết thực.
Trong thực tế, an toàn cho tàu đi biển là một khái niệm rộng và việc xem xét mức độ an
toàn cho tàu phải dựa trên hàng loạt chỉ tiêu kỹ thuật, xuất phát từ hệ thống kiến thức
tổng hợp từ nhiều ngành khoa học khác nhau như các định luật thủy động được sử dụng
để tính toán hình dáng thân tàu và thiết bị đẩy, ngành khí động học là cơ sở để tính chọn
hình dáng phù hợp của phần nổi thân tàu, các môn học lý thuyết đàn hồi, cơ học kết cấu,
làm nền tảng cho việc tính toán sức bền thân tàu, các định luật cơ học, nhiệt động học,
động học là các định luật được ứng dụng để tính toán các tính năng hàng hải con tàu.
Trong khuôn khổ đề tài, do điều kiện thời gian và nguồn lực có hạn nên trong số những
vấn đề liên quan đến an toàn, chúng tôi lựa chọn và quan tâm bài toán đảm bảo ổn định,
tính năng hàng hải có vai trò quan trọng trong giải quyết bài toán an toàn cho tàu đi biển
nhất là đối với các tàu đánh cá thường xuyên phải hoạt động trong điều kiện khắc nghiệt
Tuy nhiên cho đến hiện nay, vấn đề ổn định đối với tàu thủy nói chung và tàu
đánh cá nói riêng vẫn còn tồn tại nhiều bài toán chưa được giải quyết thỏa đáng, nhất là
đối với đội tàu đánh cá Việt Nam khi mà còn bị quá nhiều những yếu tố khách quan chi
phối. Chính vì thế, vấn đề “Nghiên cứu đánh giá mức độ ổn định thực tế của loại tàu
lưới vây khai thác xa bờ tại tỉnh Ninh Thuận” là một trong những bài toán được chúng
tôi chọn để nghiên cứu nhằm mục đích đánh giá sự thỏa mãn cũng như khả năng dự trữ
ổn định thực tế của loại tàu lưới vây đang khai thác hiện tại và dựa trên cơ sở đó để bổ
sung và đóng góp cơ sở lý thuyết cho quá trình nghiên cứu xây dựng các mẫu tàu đánh
cá vỏ gỗ truyền thống điển hình, đại diện cho từng nghề khai thác, trong đó có nghề lưới
vây là một trong những nghề khai thác đạt hiệu quả và năng suất cao của địa phương
hiện nay.
Đề tài không phải là công trình lớn và cũng không phải là lĩnh vực hoàn toàn mới
nhưng theo tôi nó có ý nghĩa thực tiễn vô cùng cấp bách và thiết thực, là kỳ vọng lớn
13

Chương 1 : ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1. TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU
Như đã biết, đa số tàu cá ở nước ta nói chung và của tỉnh Ninh Thuận nói riêng
là loại tàu đánh cá vỏ gỗ, do ngư dân tự đóng theo mẫu truyền thống của địa phương
dựa trên kinh nghiệm và ý thích của ngư dân và hầu như chưa được tính toán, thiết kế.
Sau khi đóng xong, các tàu mới được lập hồ sơ thiết kế tàu 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.
Mặt khác, các hồ sơ hoàn công nếu có cũng chỉ mang tính hình thức, không đảm bảo
độ chính xác nên không đánh giá mức độ an toàn của tàu trong điều kiện khai thác.
Đặc điểm này không chỉ tạo ra chi phí bất hợp lý cho người dân và gây nhiều trở ngại
cho công tác quản lý kinh tế - kỹ thuật của cơ quan quản lý loại tàu đánh bắt thủy sản
mà còn ảnh hưởng đến an toàn và hiệu quả khai thác của đội tàu cá nước ta hiện nay.
Do đó, mặc dù vẫn đủ ổn định theo tính toán lý thuyết và được phép ra khơi khai thác
nhưng thực tế cho thấy nhiều tàu đã bị tai nạn lật tàu do không đảm bảo được ổn định,
nhất là trong điều kiện khai thác thực tế của nghề khi gặp điều kiện thời tiết bất lợi.
Đặc biệt đối với đội tàu lưới vây, một trong những nghề đánh bắt cá có năng suất cao
của tỉnh Ninh Thuận hiện nay thì tai nạn lật tàu xảy ra ngay trong quá trình khai thác
xuất hiện khá lớn do đặc điểm và điều kiện làm việc của nghề này khá phức tạp. Mặt
khác, công cụ pháp lý hiện hành duy nhất được áp dụng để kiểm tra và phân cấp tàu cá
hiện nay là TCVN 7111:2002 “Qui phạm phân cấp và đóng tàu cá biển cỡ nhỏ” qui
định kiểm tra ổn định chủ yếu ở bốn chế độ tải trọng hành trình và chỉ lưu ý kiểm tra
ổn định bổ sung đối với các tàu thu lưới và cá bằng cẩu nhưng lại áp dụng chung cho
mọi loại tàu cá, không xem xét các trường hợp riêng. Trong khi mỗi nghề khai khác lại
có đặc thù riêng nên điều kiện hoạt động của các tàu tương ứng khác nhau, tùy thuộc

thuộc cơ cấu nghề vây của tàu đánh cá Ninh Thuận, bằng cách đặt tàu trong môi trường
làm việc cụ thể để phân tích đầy đủ các tác nhân có thể gây ảnh hưởng đến ổn định tàu
và dựa trên cơ sở đó tính toán, kiểm tra để đánh giá mức độ thỏa mãn ổn định cũng như
khả năng chịu đựng sóng gió của tàu trong điều kiện khai thác thực tế.
1.3. MỤC TIÊU, PHƯƠNG PHÁP VÀ NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
1.3.1. Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu đề tài là nghiên cứu đánh giá mức độ ổn định thực tế và khả năng chịu
đựng sóng gió của tàu đánh cá lưới vây truyền thống khai thác xa bờ tại Ninh Thuận,
trên cơ sở đó bổ sung một phần cơ sở lý thuyết làm tiền đề cho việc nghiên cứu xây
dựng các mẫu tàu thích hợp với nghề này cho địa phương ở những nghiên cứu tiếp
theo. 15

1.3.2. Phương pháp và nội dung nghiên cứu
Với mục tiêu đặt ra, phương pháp nghiên cứu ở đây là tiến hành khảo sát thực
tế đường hình một số mẫu tàu đánh cá lưới vây điển hình của địa phương Ninh Thuận
và thực hiện tính toán cần thiết để đánh giá mức độ ổn định thực tế của các tàu khảo
sát. Với cách đặt vấn đề như thế, đề tài bao gồm những nội dung chính như sau:
1. Khảo sát thực tế và phân loại các mẫu tàu đánh cá lưới vây điển hình của tỉnh
Ninh Thuận;
2. Phân tích trạng thái tải trọng nguy hiểm thực tế của tàu lưới vây và tính toán
ổn định của các mẫu tàu khảo sát;
3. Đánh giá mức độ ổn định thực tế và khả năng chịu đựng sóng gió của các mẫu
tàu lưới vây khảo sát;
4. Phân tích và đề xuất tiêu chuẩn ổn định phù hợp với mẫu tàu lưới vây khảo sát.
Trên cơ sở đó, cấu trúc đề tài được phân thành các chương cụ thể như sau:
Chương 1 : Đặt vấn đề
Chương 2 : Một số vấn đề lý thuyết ổn định

thì tàu phải được trang bị các thiết bị khai thác nhằm cơ giới hóa quá trình thu lưới, cá.
Tùy qui mô đầu tư, giá thành một tàu vây ở Ninh Thuận khoảng (1,5  2,0) tỷ đồng,
năng suất khai thác của tàu vây xa bờ khá lớn, bình quân khoảng (100 150) tấn/năm,
tập trung chủ yếu vào thời điểm vụ cá nam (khoảng tháng 4 đến tháng 10 hàng năm).
Bảng 1.1 thống kê cơ cấu nghề theo công suất của đội tàu cá xa bờ Ninh Thuận
tính đến hiện nay (trích số liệu của Chi cục Khai thác và Bảo vệ nguồn lợi thủy sản
Ninh Thuận [12]).
Bảng 1.1. Thống kê theo công suất cơ cấu nghề của tàu cá xa bờ Ninh Thuận

Nghề khai thác Phân loại tàu
theo công suất
(HP)
Nghề
Câu
Lưới
rê
Pha
xúc
Lưới
kéo
Lưới
vây
Nghề khác
(Chong,dịch vụ)

90  N
e
< 250
03 51 334 25 59 20
250  N

khi các mômen ngoại lực làm tàu nghiêng ra khỏi vị trí cân bằng đó ngưng tác dụng.
Ổn định tàu chia thành ổn định ngang, tương ứng độ lệch của tàu khỏi vị trí cân bằng
theo phương ngang, đặc trưng bởi góc nghiêng ngang tàu , và ổn định dọc tương ứng
độ lệch tàu khỏi vị trí cân bằng theo phương dọc, đặc trưng bởi góc nghiêng dọc .
Ngoài ra khi xét ổn định còn phân thành ổn định góc nghiêng nhỏ (ổn định ban đầu),
tương ứng các góc nghiêng nhỏ, trong khoảng (8
o
 12
o
) và ổn định góc nghiêng lớn.
Ổn định ban đầu được nghiên cứu như một trường hợp riêng trong mối quan hệ đối với
ổn định trong các góc nghiêng lớn.
Khi nghiên cứu ổn định góc nghiêng lớn, lại khảo sát riêng cho từng trường hợp
là ổn định tĩnh và ổn định động. Ổn định tĩnh của tàu được xét trong trường hợp
mômen ngoại lực gây nghiêng tàu có tác dụng tĩnh, tàu nghiêng từ từ không thu gia
tốc. Số đo của ổn định tĩnh chính là mômen hồi phục xuất hiện trong quá trình nghiêng
tàu. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của mômen hồi phục hay cánh tay đòn ổn định tĩnh
theo góc nghiêng ngang gọi là đồ thị ổn định tĩnh hay đồ thị Read - tên kỹ sư đóng tàu
người Anh. Ổn định động là ổn định tàu được khảo sát khi mômen gây nghiêng tác
động lên tàu có tính chất động, tàu nghiêng đột ngột làm xuất hiện gia tốc quán tính
trong khi nghiêng. Do góc nghiêng thay đổi theo thời gian nên số đo ổn định động
không còn là mômen hồi phục mà là công của nó sản ra để chống lại công do mômen
ngoại lực gây nghiêng. Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc giữa công của mômen hồi phục
hay cánh tay đòn ổn định động (tương ứng với nó) theo góc nghiêng động được gọi là
đồ thị ổn định động.
2.2. CÁC CÔNG THỨC TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH
2.2.1.Bản chất của ổn định
Khi nổi cân bằng trên mặt nước, tàu chịu tác động của hai vectơ lực chính gồm:
z
y
o

Hình 2.1. Bản chất của hiện tượng ổn định
Giả sử tàu cân bằng tại mớn nước ban đầu WL. Sau khi chịu tác dụng của mômen
ngoại lực gây nghiêng, tàu bị nghiêng ngang góc  tương ứng mớn nước mới là W
1
L
1
.
Do hình dáng của phần dưới nước thay đổi nên tâm nổi của tàu di chuyển từ C
0
 C
1

(về phía có thể tích phần chìm gia tăng) làm xuất hiện mômen hồi phục M
hp
).
2.2.2. Ổn định tĩnh và biểu thức tính cánh tay đòn ổn định tĩnh
Khảo sát tàu ở trường hợp nghiêng ngang trong hệ tọa độ liên kết Oxyz đã biết.
Giả sử ban đầu tàu nổi cân bằng ở vị trí thẳng đứng tương ứng với mớn nước tàu WL.
Sau đó dưới tác động của mômen gây nghiêng làm tàu nghiêng một góc  tương ứng
với mớn nước mới W
1
L
1
(hình 2.2).
0
1
0
0

Hình 2.2.Xác định cánh tay đòn ổn định tĩnh
Như đã nêu ở trên, quá trình tàu nghiêng làm tâm nổi C dịch chuyển dẫn tới
việc xuất hiện mômen hồi phục M
hp
(mômen tĩnh).
M
hp
= Dl

( 2.1)
Như vậy, để xác định M
hp
cần phải xác định được giá trị cánh tay đòn hồi phục
l

. Cánh tay đòn l

được xác định dựa vào điều kiện cân bằng của tàu tại góc nghiêng
, tương ứng mớn nước W
1
L
1
từ điều kiện tổng các thành phần mômen của hệ đối với
điểm bất kỳ, ví dụ như điểm C
o

(z
c
- z
co
) + P(z
G
- z
co
)sinθ = 0 (2.2)
Thay D
1
= Dcos, D
2
= Dsin, P = D, M
ng
= M
hp
= Dl

vào (2.2) ta có:
Dl

+ D(z
G
– z
co
)sin - Dy
c
cos - Dsin(z
c

hd
= y
c
cos + z
c
sin - tay đòn hình dáng, chỉ phụ thuộc tọa độ tâm
nổi C, tức chỉ phụ thuộc hình dáng phần thân tàu ngập nước.
l
tl
= z
c
sin - tay đòn trọng lượng, chỉ phụ thuộc cao độ
trọng tâm tàu, tức chỉ phụ thuộc sự phân bố tải trọng trên tàu.
Đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc của l

vào góc nghiêng  xác định theo công thức
(2.4) trong hệ tọa độ vuông góc (Ol

) được gọi tên là đồ thị ổn định tĩnh hoặc là đồ
thị Read. Trường hợp tàu có ổn định ban đầu dương và không có góc nghiêng ngang
ban đầu thì đồ thị Read có dạng như trên hình 2.3.
Do mối quan hệ toán học giữa mômen hồi phục M
hp
và tay đòn ổn định tĩnh l

là
quan hệ tỉ lệ M
hp
= Dl


phản ảnh tính năng ổn định của
tàu, người ta còn xây dựng khái niệm khác được đặc trưng bởi đại lượng h - gọi là độ
cao tâm ổn định của tàu và được định nghĩa như sau:
h =


d
dl
(2.5)
Thay biểu thức (2.4) vào biểu thức (2.5) nhận được biểu thức:
h =






d
)sinzsinzcosy(d
Gcc

=

d
dy
c
cos - y
c
sin +


dy
c
c
(2.7)
Thay (2.7) vào (2.6) ta được:
h = r - y
c
sin + z
c
cos - z
G
cos (2.8)
0
d
G
C
C
z
dz
dy
0
2
0
1
1
C
C
G
W
L

c
- z
G
(2.9)
trong đó : h
o
- chiều cao tâm ổn định ban đầu
r
o
- bán kính tâm ổn định ban đầu
Theo hình 2.5, khi   0 thì tâm ổn định M nằm ngay trên trục Oz và h
o
=
MG
. Khi đó ta được:
l

=
GH
=
GM
sin = h
o
sin (2.10)
Vì  bé nên sin  , do đó có thể viết lại biểu thức (2.10) dưới dạng:
l

= h
o
 (2.11)

M
o
y
z
W
L
L
W
G
C
C
1
1
0
0
0

Hình 2.5. Giá trị của mômen hồi phục theo lý thuyết ổn định ban đầu
Chọn  = 1 radian (57
o
3’) thì từ biểu thức (2.12) có thể suy ra được h
o
= DC (là đoạn
cạnh góc vuông DC trong tam giác vuông OCD được minh họa trong hình 2.3). Như
vậy, khi nghiên cứu ổn tính của tàu trong giai đoạn ổn định ban đầu thì độ lớn của
mômen hồi phục được xác định như sau:
M
hp
= Dh
o


23

 - góc nghiêng dọc.
2.2.3. Khái niệm về tâm nổi và tâm ổn định
Trong nghiên cứu ổn định, thực nghiệm và lý thuyết đã chứng minh được rằng,
khi tàu nghiêng thì tâm nổi C sẽ dịch chuyển theo một đường cong không có qui luật,
gọi là đường cong tâm nổi, chỉ biết rằng mỗi điểm trên đường cong tâm nổi xác định
tương ứng một vị trí tâm nổi tại góc nghiêng nào đó ứng với đường nước đang xét.
Tiếp tuyến với đường cong tâm nổi tại điểm bất kỳ song song với đường nước ứng với
vị trí tâm nổi, còn pháp tuyến tại điểm này sẽ vuông góc đường nước đang xét kể trên.
Gọi C
o
là vị trí ban đầu của tâm nổi khi tàu nổi cân bằng ở đường nước WL và C
1
là vị
trí tâm nổi của tàu khi nghiêng một góc , tương ứng với đường nước W
1
L
1
.
W
2
0
d
S
1
2
S
M

1
, W
2
L
2
là đường nước tương ứng của tàu tại các góc nghiêng  và ( + d).
Khi d  0, hai pháp tuyến với đường cong tâm nổi dựng từ điểm C
1
và C
2
giao nhau
tại điểm M, còn được gọi là tâm nghiêng hay tâm ổn định tức thời tại góc nghiêng .
Đặt r = MC
1
(gọi là bán kính ổn tâm hay bán kính tâm ổn định của tàu) và độ lớn của
nó được xác định từ quan hệ toán học như trình bày trên hình 2.6.
Theo định lý di chuyển trọng tâm ta có:








V
V
SS
CC
CC//SS

S
1
S
2
V =
dx.d.y.y
2
1
y
3
4
2/L
2/L




=
dxyd
3
2
3
2/L
2/L




= I
x

mômen phục hồi không tham dự mà là công của nó tham gia quá trình gây nghiêng.
Trong trường hợp này tưởng tượng như tàu đang lăn trên một cơ cấu đặc biệt nào đó
và công sinh ra trong quá trình lăn nói trên chính là công của mômen hồi phục A
hp
()
sinh ra để chống lại công của mômen ngoại lực A
ng
() làm nghiêng tàu khỏi vị trí đó.
Theo mối quan hệ cơ học ta có:
A
hp
=



0
hp
dM
=




0
dDl
= D





0
dl
(2.23)
Khai triển biểu thức (2.23) với chú ý l

được xác định theo công thức (2.4) ta
được:
l
d
= y
c
sin + z
c
(1 - cos) - z
G
(cos - 1) (2.24)
Về mặt toán, từ công thức (2.23) nhận thấy đồ thị l
d
là đường tích phân của l

.
Trên cơ sở của đồ thị Read, quan hệ của hai họ đường này tìm được như sau:
- Giá trị cực đại của l
d
đạt được tại góc  = 
v

- Điểm uốn của đường cong l
d
tại  = 

hp
và giá trị cánh tay đòn ổn định động của tàu l
d

cũng được biểu diễn dưới dạng A
hp
= Dl
d
(D = const) nên hoàn toàn có thể nhận được
đồ thị biểu diễn A
hp
() từ đồ thị l
d
() chỉ bằng thay đổi tỉ lệ xích trên hệ trục tọa độ.
Để đánh giá mức độ an toàn khi đi biển thường yêu cầu xác định mômen
nghiêng động nào đó mà khi vượt qua nó, dù chỉ là giá trị nhỏ cũng dẫn tới nguy cơ lật

Trích đoạn TÍNH KIỂM TRA ỔN ĐỊNH CỦA CÁC TÀU KHẢO SÁT Lựa chọn trạng thái nguy hiểm trong quá trình khai thác của tàu lưới vây Kết quả tính tốn ổn định thực tế của các tàu khảo sát

---