Tự động hóa biến đổi thông số hình dáng tàu áp dụng phương pháp Lackenby

 TẠP CHÍ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI, SỐ 31-02/2019 
27 
TỰ ĐỘNG HÓA BIẾN ĐỔI THÔNG SỐ HÌNH DÁNG TÀU 
ÁP DỤNG PHƯƠNG PHÁP LACKENBY 
AUTOMATIC PARAMETRIC HULL FORM VARIATION APPLYING 
LACKENBY METHOD 
1Nguyễn Thị Ngọc Hoa, 2Vũ Ngọc Bích 
1,2Trường Đại học Giao thông vận tải TPHCM 
1hoa_vt@hcmutrans.ut.edu.vn, 2vubich@ut.edu.vn 
Tóm tắt: Bài báo trình bày công cụ biến đổi thông số hình dáng tàu dựa trên tuyến hình 
tàu mẫu theo phương pháp Lackenby. Qua đó, trong giai đoạn thiết kế sơ bộ, tàu được thiết 
kế sẽ thừa hưởng những tính năng tốt từ tàu mẫu cũng như thỏa mãn thông số hình dáng theo 
nhiệm vụ thư. Thuật toán được xây dựng trên nền MATLAB và hướng đến việc hỗ trợ công 
tác tự động hóa thiết kế. Trong bài báo này, kết quả biến đổi hình dáng được minh họa thông 
qua đường cong diện tích sườn của mẫu tàu chở hàng và container. 
Từ khóa: Lackenby, thiết kế sơ bộ, biến đổi thông số hình dáng, đường cong diện tích 
sườn. 
Chỉ số phân loại: 2.1 
Abstract: The paper presents a tool for parametric hull form variation based on a parent 
ship using Lackenby. Thereby, in the preliminary design stage, the vessel is designed to 
inherit good features from the parent ship as well as satisfy the parameters according to the 
design requirement. The algorithm is built on MATLAB platform and aims to support the 
automatic design work. In this paper, the results of ship variation are illustrated through the 
sectional area curve of the cargo ship and container ship. 
Keywords: Lackenby, preliminary design stage, parametric hull form variation, sectional 
area curve. 
Classification number: 2.1 
1. Giới thiệu 
Hiện nay, trong giai đoạn thiết kế sơ bộ, 
thiết kế tuyến hình (hình dáng) của tàu, ảnh 
hưởng trực tiếp tới toàn bộ các tính toán thiết 
kế sau này và liên quan đến các tính năng 
hàng hải của phương tiện thủy. Hiện nay có 
hai cách tiếp cận để thiết kế tuyến hình tàu là 
thiết kế mới và thiết kế theo mẫu. 
Thiết kế mới tuyến hình là một công việc 
đòi hỏi thời gian, yêu cầu người thiết kế phải 
có kiến thức và kinh nghiệm toàn diện trong 
công tác thiết kế tàu. Ngoài ra, tuyến hình tàu 
mới không có các kết quả thử nghiệm và thực 
tế về các tính năng hàng hải như ổn định tàu, 
động lực học tàu sẽ không đảm bảo độ tin 
cậy cho người thiết kế và chủ tàu [1]. Thiết 
kế theo tàu mẫu, trong thực tế, dùng những 
tuyến hình tàu đã có tính năng tốt là cơ sở 
chọn đường hình dáng. Việc thiết kế tuyến 
hình tàu theo phương pháp chỉnh sửa, biến 
đổi hình dáng tàu mẫu thường được ưa 
chuộng vì có thể giảm thiểu tối đa các rủi ro 
so với thiết kế mới hoàn toàn. Tuy nhiên, để 
thiết kết một con tàu có tính năng tốt, tuyến 
hình của tàu thiết kế được điều chỉnh dựa 
trên tàu mẫu phải có đặc điểm tương tự, vì 
thế hình dáng thân tàu được chỉnh sửa cần 
giữ những ưu điểm về đặc tính thủy tĩnh và 
động lực học của tàu mẫu. Tuy nhiên, các 
thông số hình học và lượng chiếm nước của 
tàu thiết kế sẽ khác so với tàu mẫu, vì thế cần 
phải có một giải pháp phù hợp để thay đổi, 
chỉnh sửa tuyến hình theo yêu cầu thiết kế 
mà vẫn giữ nguyên được những tính năng 
vượt trội của tàu mẫu [2]. 
Một cách đơn giản, hiệu chỉnh thiết kế là 
quá trình dịch chuyển khoảng sườn lý thuyết 
theo chiều dài tàu cho phù hợp với đường 
cong diện tích sườn mới. Thực tế công việc 
là hiệu chỉnh khoảng sườn từ mũi đến lái tàu 
tương ứng với sự chênh lệch hệ số béo lăng 
trụ tương ứng. Phương pháp 1–Cp được áp 
dụng hiệu quả và thuận tiện, theo đó phần 
thân ống được thêm vào hoặc bớt đi một cách 
28 
Journal of Transportation Science and Technology, Vol 31, Feb 2019 
phù hợp sao cho vẫn đảm bảo độ đầy đặn khu 
vực mũi và lái tàu và sự chênh lệch Cp + 
δCp. Tuy vậy, hạn chế của 1–Cp là chiều dài 
đoạn thân ống khu vực giữa tàu không thể 
thay đổi độc lập với hệ số lăng trụ trong khi 
đây là cách thiết kế theo mẫu hiệu quả và phổ 
biến hiện nay. 
Thực tiễn nêu trên cho thấy rằng chiều dài 
phần thân ống đoạn trước và sau sườn giữa 
tàu Lpf và Lpa cần cho phép hiệu chỉnh độc 
lập với hệ số lăng trụ Cp, nhằm thay đổi 
lượng chiếm nước ∇ so với tàu mẫu. 
Lackenby (1950) đề xuất phương pháp khắc 
phục sự phụ thuộc các thông số Cp, chiều dài 
đoạn thân ống phía trước Lpf và đoạn thân 
ống phía sau Lpa trong việc biến đổi hình 
dáng tàu thiết kế so với tàu mẫu. Với sự phát 
triển mạnh mẽ của máy tính điện tử và các 
công cụ lập trình tự động, tác giả xây dựng 
giải thuật tính toán các biến số hiệu chỉnh 
độc lập gồm Cp, Lpf và Lpa cho mẫu thiết kế 
tàu hàng và tàu container dựa trên phương 
pháp Lackenby. Kết quả tính toán thể hiện 
qua việc tự động hóa khởi tạo đường cong 
diện tích sườn tàu thiết kế thỏa mãn các yêu 
cầu đặt ra và đưa ra phân bố sườn lý thuyết 
phù hợp. Các biến số và giá trị tính toán liên 
quan trong giải thuật như Cp, Lpf và Lpa, ∇, 
hoành độ tâm nổi LCB sẽ là đầu vào phục vụ 
bài toán tối ưu thiết kế sau này. 
Hình 1. Kéo dài đoạn thân ống từ tàu mẫu. 
2. Xây dựng đường cong diện tích 
sườn (đường cong SAC) 
2.1. Vai trò đường cong SAC 
Giai đoạn đầu tiên trong thiết kế sơ bộ là 
thiết kế đường cong diện tích sườn. Trong 
thực tế, kỹ sư thiết kế tàu thường bắt đầu từ 
việc phác thảo hình dáng các mặt cắt ngang 
(hình 2), sau đó phát triển thành bản vẽ tuyến 
hình hoàn chỉnh sau khi tích hợp hệ thống 
mặt cắt đường nước và mặt cắt dọc. Chất 
lượng hệ thống các mặt cắt ngang thể hiện 
qua đường cong diện tích sườn SAC. Đường 
cong SAC còn hỗ trợ đánh giá lượng chiếm 
nước và tọa độ tâm nổi toàn tàu, qua đó sơ bộ 
thể hiện được tính năng hàng hải toàn tàu. 
Hình 2. Mặt cắt ngang sườn lý thuyết. 
Về mặt lý thuyết, dựa vào đường cong 
SAC có thể đánh giá sơ bộ chất lượng, độ 
trơn hình dáng phần hông, mũi và lái của tàu. 
Các thay đổi để đảm bảo tính năng tàu có thể 
được điều chỉnh từ đường cong SAC toàn tàu 
(hình 3). 
Hình 3. Đường cong SAC thể hiện 
 hình dáng tàu thiết kế. 
Theo trình tự, c