Luận án Nghiên cứu thiết kế hệ thống thông báo ổn định theo thời gian thực cho tàu hàng rời.

Tên luận án:

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ HỆ THỐNG THÔNG BÁO ỔN ĐỊNH THEO THỜI GIAN THỰC CHO TÀU HÀNG RỜI

Ngành:

Khoa học hàng hải; mã số: 9840106

Tóm tắt nội dung tài liệu:

Luận án "Nghiên cứu thiết kế hệ thống thông báo ổn định theo thời gian thực cho tàu hàng rời" của NCS. Nguyễn Xuân Long, thuộc ngành Khoa học hàng hải, được hoàn thành tại Trường Đại học Hàng hải Việt Nam vào năm 2020. Luận án giải quyết tính cấp thiết của việc đảm bảo an toàn hàng hải, đặc biệt đối với tàu hàng rời, vốn thường xuyên chịu tác động của ngoại lực như sóng gió và có nguy cơ suy giảm ổn định. Thống kê chỉ ra rằng nhiều vụ tai nạn chìm tàu liên quan đến việc không đảm bảo ổn định nguyên vẹn và ổn định tai nạn, nhấn mạnh nhu cầu cấp thiết về việc liên tục cập nhật và cảnh báo tình trạng ổn định của tàu.

Mục tiêu chính của đề tài là thiết lập một hệ thống có khả năng hiển thị liên tục các thông số đặc trưng cho ổn định nguyên vẹn của tàu hàng rời theo thời gian thực, đồng thời cảnh báo khi các giá trị này không thỏa mãn tiêu chuẩn quy định trong Bộ luật ổn định nguyên vẹn (IS Code 2008) của Tổ chức Hàng hải quốc tế (IMO). Đối tượng nghiên cứu tập trung vào tàu hàng rời, tính ổn định và các phương pháp đánh giá ổn định của chúng trong điều kiện hành trình trên biển, khi tàu nổi cân bằng và không bị nghiêng ngang tĩnh.

Luận án đã áp dụng các phương pháp nghiên cứu đa dạng như phân tích, tổng hợp, mô hình hóa, chuyên gia, ứng dụng công nghệ thông tin và thực nghiệm. Về mặt khoa học, đề tài đã hệ thống hóa cơ sở lý luận về ổn định tàu và đặc trưng của tàu hàng rời, đồng thời đưa ra phương pháp xác định ổn định tàu liên tục dựa trên chuyển động lắc ngang. Về mặt thực tiễn, luận án đã xây dựng một hệ thống tích hợp phần cứng và phần mềm cho phép đo, xử lý thông tin ổn định theo thời gian thực và cảnh báo suy giảm ổn định, góp phần nâng cao an toàn hàng hải và hỗ trợ công tác đào tạo.

Những đóng góp mới của luận án bao gồm việc xây dựng phần mềm thông báo ổn định tàu hàng rời có khả năng tự động tính toán, hiển thị liên tục chiều cao thế vững (GoM), đồ thị đường cong cánh tay đòn ổn định tĩnh (GoZ) và cảnh báo khi ổn định suy giảm hoặc không đạt tiêu chuẩn. Hệ thống phần cứng và phần mềm hoàn chỉnh này được xem là công cụ hỗ trợ sĩ quan hàng hải hiệu quả và có thể ứng dụng trong công tác đào tạo.

Luận án đã triển khai thực nghiệm thành công hệ thống trên một số tàu hàng rời, bao gồm tàu BMC BRAVO trong điều kiện chạy biển và trao đổi nước dằn. Kết quả thực nghiệm cho thấy sai lệch về chu kỳ lắc ngang và GoM xác định bởi hệ thống đều nằm trong giới hạn cho phép, chứng tỏ hệ thống hoạt động ổn định và tin cậy, đáp ứng các yêu cầu của IMO về ổn định nguyên vẹn tàu hàng rời.

Mục lục chi tiết:

• MỞ ĐẦU

  • 1. Tính cấp thiết của luận án
  • 2. Tổng quan các công trình nghiên cứu liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu của đề tài luận án ở trong nước và nước ngoài
  • 3. Mục tiêu nghiên cứu
  • 4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
  • 5. Phương pháp nghiên cứu
  • 6. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
  • 7. Những điểm đóng góp mới của luận án
  • 7. Kết cấu của luận án

• CHƯƠNG 1. CƠ SỞ LÝ LUẬN VỀ ỔN ĐỊNH TÀU HÀNG RỜI THEO THỜI GIAN THỰC

  • 1.1. Khái niệm chung về tàu hàng rời
    • 1.1.1. Kích thước thông thường của một số tàu chở hàng rời
    • 1.1.2. Các loại tàu hàng rời cơ bản
  • 1.2. Ổn định tàu hàng
    • 1.2.1. Khái niệm ổn định tàu hàng
      • 1.2.1.1 Ổn định tàu tại góc nghiêng nhỏ
      • 1.2.1.2. Ổn định tàu tại góc nghiêng lớn
    • 1.2.2. Quy định của Bộ luật quốc tế về ổn định nguyên vẹn
      • 1.2.2.1. Tiêu chuẩn đối với đặc tính đường cong cánh tay đòn ổn định tĩnh [29]
      • 1.2.2.2 Tiêu chuẩn ổn định khi có tác động của gió giật và lắc ngang (tiêu chuẩn ổn định thời tiết) [29]
  • 1.3. Ổn định tàu hàng rời
    • 1.3.1. Ổn định tàu hàng rời theo thời gian thực
      • 1.3.1.1. Cơ sở dữ liệu theo thời gian thực
      • 1.3.1.2. Ổn định tàu hàng rời theo thời gian thực
    • 1.3.2. Các yếu tố ảnh hưởng bất lợi đến ổn định của tàu hàng rời
    • 1.3.3. Một số phương pháp hiệu chỉnh chiều cao thế vững nhằm gia tăng tính ổn định của tàu hàng rời
  • 1.4. Kết luận chương 1

• CHƯƠNG 2. TÍNH TOÁN ỔN ĐỊNH TÀU HÀNG RỜI THEO THỜI GIAN THỰC THÔNG QUA CHU KỲ LẮC NGANG

  • 2.1. Tổng quan về chuyển động lắc của tàu
  • 2.2. Phương pháp xác định chu kỳ lắc ngang của tàu từ thiết bị đo góc nghiêng được đặt trên tàu
  • 2.3. Xác định các thông số ổn định của tàu hàng rời từ chu kỳ lắc ngang
    • 2.3.1. Xác định chiều cao thế vững của tàu hàng rời thông qua chu kỳ lắc ngang
    • 2.3.2. Vẽ đường cong cánh tay đòn ổn định tĩnh và xác định các thông số đánh giá ổn định theo tiêu chuẩn của IMO
  • 2.4. Kết luận chương 2

• CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ VÀ XÂY DỰNG HỆ THỐNG THÔNG BÁO ỔN ĐỊNH TÀU HÀNG RỜI THEO THỜI GIAN THỰC

  • 3.1. Mô hình kiến trúc hệ thống
    • 3.1.1. Mô hình kiến trúc hệ thống
    • 3.1.2. Nguyên lý hoạt động
  • 3.2. Các yêu cầu đối với hệ thống
    • 3.2.1. Yêu cầu về chức năng của hệ thống
    • 3.2.2. Phạm vi áp dụng của hệ thống
  • 3.3. Xây dựng hệ thống phần cứng
    • 3.3.1. Khối cảm biến
    • 3.3.2. Khối xử lí trung tâm
    • 3.3.3. Khối hiển thị
    • 3.3.4. Khối cảnh báo
    • 3.3.5. Hệ thống nhớ
  • 3.4. Xây dựng chương trình phần mềm
    • 3.4.1. Thuật toán điều khiển hệ thống
    • 3.4.2. Xây dựng phần mềm tính toán thông số ổn định tàu
  • 3.5. Kết luận chương 3

• CHƯƠNG 4. THỰC NGHIỆM HỆ THỐNG THÔNG BÁO ỔN ĐỊNH TÀU HÀNG RỜI THEO THỜI GIAN THỰC

  • 4.1. Bố trí hệ thống trên tàu thực nghiệm
    • 4.1.1. Hệ thống thiết bị phục vụ cho công tác thực nghiệm
    • 4.1.2. Vận hành hệ thống
  • 4.2. Các bước tiến hành thực nghiệm
  • 4.3. Kết quả thực nghiệm trên một số tàu hàng rời
    • 4.3.1. Thực nghiệm trên tàu Tàu hàng rời CHANG CHANG NAN HAI
    • 4.3.2. Thực nghiệm trên tàu Tàu hàng rời SERENE JUNIPER
    • 4.3.3. Thực nghiệm trên tàu Tàu hàng rời LI DIAN 3
    • 4.3.4. Thực nghiệm trên tàu LUCKY STAR
    • 4.3.5. Thực nghiệm trên tàu hàng rời BMC BRAVO
    • 4.3.6. Thực nghiệm trên tàu hàng rời TÂN BÌNH 234
    • 4.3.7. Đánh giá kết quả thực nghiệm
  • 4.4. Kết luận chương 4

• KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

  • 1. KẾT LUẬN
    • 1.1. Hệ thống hóa các quy định liên quan đến ổn định nguyên vẹn của tàu hàng nói chung và tàu hàng rời nói riêng.
    • 1.2. Đê tài luận án đã xây dựng được thuật toán xác định chu kỳ lắc ngang của tàu từ góc nghiêng ngang theo thời gian thực.
    • 1.3. Phân tích, lựa chọn công thức làm cơ sở để xác định chiều cao thế vững (GoM) của tàu theo thời gian thực thông qua chu kỳ lắc ngang, đây là công thức được đề cập đến trong nhiều hồ sơ xếp tải của tàu hàng rời, phù hợp với yêu cầu của Bộ luật quốc tế về ổn định nguyên vẹn (IS Code).
    • 1.4. Xây dựng mô hình kiến trúc của hệ thống thông báo ổn định tàu hàng rời theo thời gian thực, nguyên lý hoạt động và các yêu cầu của hệ thống.
    • 1.5. Triển khai thực nghiệm thành công hệ thống trên một số tàu hàng rời.
  • 2. KIẾN NGHỊ
    • 2.1. Trong luận án đã xây dựng hoàn thiện phần cứng, phần mềm hệ thống thông báo ổn định theo thời gian thực cho tàu hàng rời và có thể hoạt động độc lập khi được lắp đặt trên tàu hàng rời, nhưng hệ thống phần cứng vẫn còn tốn diện tích nếu được lắp đặt trên tàu.
    • 2.2. Các tàu hàng rời được triển khai thực nghiệm hệ thống là các tàu đang neo đậu làm hàng hoặc hoạt động ven bờ trong điều kiện thời tiết cho phép.
    • 2.3. Sau khi hệ thống được tinh giản, gọn nhẹ và có độ tin cậy cao, nghiên cứu sinh sẽ tiến hành tìm hiểu nhu cầu của các công ty quản lý khai thác tàu hàng rời về việc trang bị hệ thống thông báo ổn định theo thời gian thực cho tàu hàng rời để hướng tới thương mại hóa sản phẩm đề tài nếu có đơn vị đặt hàng.

• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CÔNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN ĐỀ TÀI LUẬN ÁN