Bài giảng Tàu kéo (Chuẩn kiến thức)

−ợng, - Theo số đ−ờng trục chân vịt, - Theo loại thiết bị đẩy, - Theo thiết bị dùng lai dắt, - Theo công dụng - Theo công suất máy. Đ2- Tàu kéo biển: Phổ biến nhất là các tàu kéo viễn d−ơng, kéo biển, cứu hộ, tàu kéo chuyên tuyến, tàu kéo cảng, tàu kéo nhiều chức năng. 2.1- Tàu kéo Cảng: Dùng điều động tàu nên có kích th−ớc nhỏ, chất l−ợng quay trở cao, có trị số mạn khô tối thiểu. Điểm đặc biệt của loại tàu này là khả năng quay trở tự do giữa các tàu, giữa tàu và cầu cặp, luồn giữa dây chằng buộc tàu với cầu cảng. Tàu có kích th−ớc nhỏ nhờ sử dụng tối đa chiều chìm cho phép, giảm thiểu số phòng ở, phòng sinh hoạt chung, dự trữ nhiên liệu và n−ớc từ 3 đến 5 ngày đêm . Thuỷ thủ đoàn th−ờng sống trên bờ. Với khu mặt n−ớc hạn chế trong cảng, cho phép đơn giản hoá thiết bị kéo nên tàu chỉ dùng móc kéo, cột kéo và cột bít. Các tàu kéo dùng thao tác đảo chuyển các tàu lớn đỗ và làm hàng trong cảng, cần lực kéo lớn, chất l−ợng quay trở tốt nhất, kích th−ớc tối thiểu. Chiều dài giữa hai đ−ờng vuông góc từ 15 – 30 m, tốc độ tự do từ 10 – 12 hải lý, lực kéo trên móc từ 5 – 40 tấn. Khu vực đuôi do có sự hoạt động của dây cáp kéo nên để dễ dàng thao tác tàu cần có hành lang thông mạn. 2.2 – Tàu kéo Vịnh: Thực hiện thao tác kéo vùng ven biển cách xa Cảng 20 – 50 hải lý. Trên tàu đ−ợc bố trí phòng ở, các phòng sinh hoạt chung. Loại tàu này có chiều dài từ 13 đến 21 m, công suất 400 đến 800 cv, tốc độ tự do 10 hải lí /giờ. So với các tàu kéo Cảng, loại tàu này trang thiết bị bố trí nhiều hơn. Ngoài móc kéo có lực kéo trên móc khoảng 12 đến 15 tấn, tàu có tời kéo với lực kéo 3 tấn. Lầu lái đặt gần mũi có chiều dài (0,15 – 0,25) L. 2.3 – Tàu kéo biển chuyên tuyến : Loại tàu này có công suất lớn, N = ( 400 – 1200 ) cv và chiều dài 25 – 30 m 2.4 – Tàu kéo biển nhiều chức năng : Dùng phục vụ các tàu lớn, cứu hộ tàu bị mắc cạn, cứu hoả, lai dắt các công trình biển, công trình kỹ thuật lớn. Loại tàu này có công suất 1500 – 3000 cv. 2 Tàu cứu hoả trang bị súng bắn dây, vòi súng phun n−ớc. 2.5 – Tàu kéo viễn d−ơng : Hoạt động trong vùng không hạn chế, làm nhiệm vụ cứu hộ, lai dắt các công trình nổi loại lớn. Công suất của tàu từ 8000 – 10.000 cv. Tốc độ tự do đến 22 hải lý, tầm xa hoạt động đạt đến 18.000 hải lý. Đ3 - Tàu kéo nội địa : Là một trong các loại ph−ơng tiện phổ biến nhất hoạt động trên sông, hồ và vùng ven biển. Dùng lai dắt, kéo và đẩy các ph−ơng tiện vận chuyển nh− sà lan, phàChúng đ−ợc đặc tr−ng bởi công suất, chiều chìm, kích th−ớc và tỷ số kích th−ớc, loại kiến trúc và kết cấu. 3.1 – Tàu kéo và đẩy vịnh : Dùng điều chuyển ph−ơng tiện vận tải hoạt động tại các cảng nằm trong vịnh kín. Để có tính quay trở tốt tàu th−ờng sử dụng đạo l−u hoặc hệ chong chóng - đạo l−u xoay công suất từ 150 – 600 cv, lực kéo trên móc từ 4 – 6 tấn, tốc độ tự do 15 – 18 km/h. 3.2 – Tàu kéo-đẩy và tàu đẩy chuyên tuyến: Tuỳ theo loại kiến trúc, công suất và khu vực hoạt động chia ra 2 nhóm : Tàu sông cấp SII có công suất nhỏ. Tàu cấp SI công suất lớn hơn. Trong nhóm thứ nhất các tàu kéo-đẩy có công suất 60 – 500 cv còn trong nhóm thứ hai công suất từ 600 cv trở lên. Để nâng cao an toàn trong khai thác, lầu lái của tàu cao so với mặt n−ớc ( khi tàu toàn tải ) : Công suất ( cv ) Chiều cao ( m ) 150 1,4 – 3 300 3,2 – 3,8 600 5,5 – 6,0 800 6,0 – 8,0 1300 6,5 – 8,5 2000 8,5 – 9,0 4000 9,6 Tàu kéo-đẩy và tàu đẩy của các n−ớc châu Âu công suất 4000 cv có lực kéo trên móc 35 – 40 tấn, chiều dài 55 m, tốc độ tự do 28 km/h. Một số tàu đẩy hoạt đông trên sông Missisipi (USA) có công suất 9000 – 15.000 cv Đ4 - Đặc điểm của công tác kéo tàu : Công tác kéo là tổ hợp các thao tác thực hiện trong quá trình kéo tàu và các công trình nổi nhờ đây cáp kéo hoặc các dạng liên kết khác. Do đó tàu kéo phải có công suất lớn và trang bị các thiết bị sử dụng cho mục đích kéo. Để đảm bảo an toàn hành trình, tàu kéo cần đ−ợc trang bị các nghi khí hàng hải, ph−ơng tiện thông tin liên lạc phù hợp với tầm hoạt động. Các tàu kéo viễn d−ơng, kéo biển có tầm xa hoạt động lớn đòi hỏi chất l−ợng hàng hải cao, dự trữ nhiên liệu và các chủng loại vật t− sửa chữa, cáp, con lăn khá nhiều. Thiết bị liên lạc cũng yêu cầu cao do các ph−ơng tiện đ−ợc kéo có rất ít hoặc không có thuyền viên nên cần có thiết bị điều khiển các máy móc của chúng qua vô tuyến ( nh− đèn, còi, tời neo, van két cân bằng tàu). 3 Khi các ph−ơng tiện đ−ợc kéo lệch góc với ph−ơng tiến của tàu kéo thì khả năng mất ổn định ngang và ổn định h−ớng đi của tàu kéo sẽ tăng lên. Đặc biệt khi kéo các ụ nổi, việc điều động ụ đều nhờ dây cáp nối với cột mũi của tàu kéo. Do hiệu số giữa trọng l−ợng tàu và sóng điều hoà làm xuất hiện lực giật đứt dây kéo và truyền đến các liên kết gây phá huỷ. Để tránh điều đó, các tàu kéo cần có tời kéo tự động, dây cáp kéo có d− độ dài ( 750 – 800 ) m . Các tàu kéo biển phục vụ giữa các cảng cùng một biển hoặc các cảng ở các biển cạnh nhau, cần có các chỉ tiêu kỹ thuật khai thác, tính đi biển tốt cho phép hoạt động trong điều kiện thời tiết bất kỳ. Các tàu kéo biển cỡ nhỏ hoạt động gần bờ, tính đi biển phụ thuộc giới hạn cấp sóng. Các tàu kéo vịnh hoạt động vùng biển hở cần có tính quay trở tốt, đảm bảo dắt sà lan an toàn khi có gió lớn, sóng to và có khả năng dừng tàu ở trạng thái neo. Để kéo tàu vận tải, công trình nổi, sà lantàu kéo cảng biển cần đ−ợc bố trí các trang thiết bị và có tính quay trở cần thiết. Tàu cần đ−ợc thiết kế có ky nghiêng để cho phép thiết kế chong chóng đ−ờng kính lớn, bánh lái có diện tích lớn giảm bán kính l−ợn vòng. Để dễ quay trở và thay đổi quỹ đạo chuyển động vị trí móc kéo hoặc cột kéo đ−ợc đặt sau mặt phẳng s−ờn giữa trong mặt phẳng đối xứng một khoảng không lớn hơn 600 mm. Đ5 - Đặc điểm của công tác đẩy và kéo - đẩy : Hình thái đẩy là sự phát triển của ph−ơng pháp lai tàu không tự hành, nó không chỉ tạo ra loại tàu mới mà còn cả kiểu kết cấu và trang thiết bị. Để đẩy hoặc kéo sà lan phân đoạn, tàu kéo - đẩy cần có chất l−ợng kỹ thuật - khai thác phù hợp với tốc độ chuyển động, tải trọng tối −u trên một đơn vị công suất đẩy, tính điều khiển, khả năng quan sát và tầm nhìn tốt. Khi hoạt động đẩy các sà lan phân đoạn có chở hàng hoặc không có hàng đ−ợc ghép đội hình nên điều kiện và đặc điểm của thao tác đẩy hoặc kéo - đẩy phụ thuộc vào thành phần sà lan đẩy, vào hình dáng ph−ơng tiện đ−ợc đẩy, loại hàng và mức chất tải của ph−ơng tiện đ−ợc đẩy. Trọng tải của cả đoàn phụ thuộc vào công suất đẩy có thể đánh giá sơ bộ theo bảng sau : Công suất đẩy N (cv) Số sà lan ghép đội Chiều dài đoàn LC (m) Chiều rộng đoàn BC (m) Tổng trọng tải QC ( tấn) Tải trọng QC/N (tấn/cv) 480 4 100 11,4 x 2 2800 5,83 700 6 201 16 4800 6,85 980 2 146 15,2 5700 5,85 1260 4 164 18,4 5240 4,15 1800 9 170 22,5 4300 2,39 2400 4 320 15,9 13.100 4,10 3200 11 366 16,5 12.000 3,75 3500 8 320 15,9 x 2 20.000 5,70 4800 8 320 15,9 x 2 24.000 5,0 5400 3 260 15,2 11.700 2,16 8500 40 600 10 x 4 40.000 4,7 8500 12 320 15,9 x 3 39.300 4,62 4 Tổ hợp lái – thiết bị đẩy của tầu đẩy cần phải đảm bảo đ−ờng kính l−ợn vòng không lớn hơn 2 – 2,5 chiều dài đoàn đẩy và cho phép phát huy công suất lớn nhất khi chạy lùi gần bằng công suất khi chạy tiến. Chiều dài đoàn lớn nên việc quan sát, điều động sẽ khó khăn, lầu lái cần có 3 ữ 4 tầng để thoả mwn tầm nhìn, cho phép quan sát phía tr−ớc từ (1 ữ 1,5) km ( đôi khi trang bị cả ra đa quan trắc ). Kết cấu vách và cửa sổ lầu lái phải loại trừ sự loá ánh sáng đặc biệt về ban đêm. Hình thái đẩy có những −u việt so với hình thái kéo : - Tốc độ tăng 15 – 20% vì loại trừ đ−ợc sức cản phụ do dòng n−ớc của thiết bị đẩy của tàu đạp ra tác động lên đoàn nên sức cản giảm, tăng lực đẩy của thiết bị đẩy do hoạt động trong dòng theo của cả đoàn. - Tải trọng có ích trên một đơn vị công suất khi đẩy cao hơn khi kéo - Tăng tốc độ và khối l−ợng vận chuyển do tốc độ khai thác tăng. - Giảm tiêu hao nhiên liệu, dầu bôi trơn do chi phí công suất giảm từ 6 ữ 7% so với khi kéo. - Đảm bảo tin cậy trong điều động đoàn ph−ơng tiện đặc biệt là khi qua sông hoặc kênh hẹp, qua gầm cầu. - Giảm chi phí chuyên chở, tăng năng suất lao động, cải thiện điều kiện sống và lao động của thuỷ thủ trên sà lan do sinh hoạt tập trung và dễ bảo quản hàng. - Hình thành sà lan đẩy kiểu mới. Đ6 – Kiến trúc tàu kéo : Kiến trúc của tàu hình thành trên cơ sở các yêu cầu về chức năng, công dụng của tàu, mức độ thuận tiện cho quá trình điều động tàu và sử dụng các thiết bị kéo và chằng buộc, cho điều kiện làm việc và nghỉ ngơi của thuyền viên. 5 Chiều dài khoang máy lM từ 21% ữ 53 % chiều dài tàu ( tàu kéo Cảng có lM khoảng 43% L, tàu kéo biển lM = 28% ữ 32% L, tàu kéo vịnh và tàu kéo - đẩy lM = 29% ữ 36% L, tàu kéo - đẩy chuyên tuyến lM = 30% ữ 40% L ). Khoang máy phải đủ diện tích bố trí máy móc và các trang thiết bị, diện tích thao tác và sửa chữa. Phòng ở của thuyền viên bố trí về phía mũi, nơi có tiếng ồn nhỏ của máy chính và chân vịt. Giũa khoang ở và khoang máy bố trí két nhiên liệu và khoang cách ly. Hiện nay mức độ tự động hoá cao làm số l−ợng thuyền viên giảm nên phòng ở đ−ợc bố trí hết trên boong chính. Phải l−u ý hiện t−ợng chúi tàu khi nhiên liệu tiêu hao. Các tàu kéo biển phải bố trí lối đi thông mạn, tránh đi vòng qua phía mũi và lái. Buồng lái đ−ợc đặt ở vị trí cao nhất để có khả năng quan sát xung quanh tốt, buồng lái tàu kéo biển đ−ợc mở ra ở hai mạn. Khi ống khói và xuồng cứu sinh cản trở tầm nhìn về phía sau phải bố trí máy lái, chuông truyền lệnhtrên nóc lầu lái đảm bảo đứng thao tác an toàn. Đ7 – Lựa chọn công suất và tổ hơp lái – thiết bị đẩy : Muốn kéo đoàn sà lan với tốc độ định tr−ớc, tàu kéo phải có công suất mạnh thắng đ−ợc lực cản của đoàn sà lan, bản thân tàu kéo và dây cáp kéo. Để sơ bộ đánh giá sức cản của tàu kéo có thể sử dụng đồ thị xây dựng theo số liệu thử mô hình và tàu thực có L/B = 4,2 – 6,0 và δ = 0,52 – 0,58 của N.K Kena Hình 1- Đồ thị N.K.Kena Đồ thị mô tả quan hệ giữa sức cản d− và sức cản ma sát trên một tấn l−ợng chiếm n−ớc với tốc độ t−ơng đối F = L v với v ( hải lý ) – tốc độ tàu kéo Sức cản toàn phần khi kể đến phần nhô tăng 6%. Với các trị số B L < 4,5 hình dáng vỏ bao ảnh h−ởng không đáng kể đến sự tạo sóng, A.N. Gurovic và A.A. Rodionov kiến nghị công thức : 6 lg D RDU = 6,67 Fr – 1,37 Sức cản của dây cáp kéo tính theo công thức : RK = 0,5 ∆C.k.c.2l.d.v2ρ (KG) Trong đó : ∆C là hệ số tính đến độ giảm sức cản của dây cáp kéo do nghiêng góc α với đ−ờng nằm ngang và lấy theo bảng sau: α0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 ∆C 0,03 0,076 0,173 0,309 0,492 0,686 0,854 0,963 1,0 Khi α0 < 100 hệ số ∆C giảm không đáng kể k - hệ số tính đến độ nhám của dây cáp ( cáp thép k = 1,25 ; cáp thực vật k = 1,5 – 2 ) c - hệ số lực cản của hình trụ đặt vuông góc với dòng. Khi Re = 104 – 2.105 lấy c = 1,2 2l - chiều dài toàn bộ của dây cáp kéo ( m ) d - đ−ờng kính dây cáp (m) v - tốc độ kéo ( m/s ) ρ = 104,5 KG.s2/m4 – mật độ của n−ớc biển Chiều dài tối −u của dây cáp kéo : Công suất Ne ( KW) Chiều dài dây cáp kéo (m ) ≤ 75 80 – 150 75 – 220 150 – 200 220 – 370 200 – 250 370 – 600 250 – 300 Các tàu kéo cảng làm nhiệm vụ đảo chỗ của tàu, lực kéo yêu cầu cần thiết đ−ợc xác định thông qua các thao tác kéo điển hình : Hình 2 – Các thao tác kéo điển hình Theo “Quy định về an toàn trong công tác kéo tàu tại các cảng “, tốc độ tàu trong các thao tác kéo yêu cầu không lớn hơn 5 hải lý khi di chuyển dọc và 0,5 hải lý khi chuyển động quay. Lực kéo của tàu còn phụ thuộc vào tốc độ gió và dòng chảy nơi tàu kéo hoạt động. Một số cảng không có dòng chảy tự nhiên nh−ng vẫn tồn tại dòng chảy do gió gây ra có tốc độ tính theo công thức : ∆v = 0,1. ϕsin GIOv 7 trong đó vGIO (m/s) – tốc độ gió ϕ - vĩ độ của cảng trên bản đồ . Tốc độ dòng chảy tại các cảng của n−ớc ta khi tính theo công thức trên với lực gió lấy theo cấp 6 của bảng Bofor cho ∆v = 0,3 hải lý. Theo số liệu thống kê của nhiều cảng n−ớc ngoài, trong tính toán nhận giá trị tốc độ trung bình của dòng chảy vDC = 0,6 hải lý. a) Tàu di chuyển dọc : Giả thiết kéo tàu di chuyển dọc với tốc độ v = 5 hải lý bởi một tàu kéo phía tr−ớc, góc giữa ph−ơng của lực gió và mặt phẳng đối xứng tàu bằng 300. Ph−ơng trình cân bằng chuyển động có dạng : Z1 – RX – RDC – RGIO cos30 0 = 0 ⇒ Z1 = RX + RDC + RGIO cos30 0 b) Tàu di chuyển dọc với điều chỉnh : Việc kéo đảm bảo cho tàu chuyển động theo ph−ơng thẳng với tốc độ v bằng 5 hải lý, theo sơ đồ lực có hệ ph−ơng trình cân bằng : Z1 cos α1 – Z2 cos α2 – RX = 0 RGIO + RDC - Z1 sin α1 – Z2 sin α2 = 0 Z1 sin α1 2 L - Z2 sin α2 2 L = 0 Giả thiết góc α2 đw biết, từ hệ ph−ơng trình tính đ−ợc : Z2 = 2sin2 α GIODC RR + ; tg α1 = XRZ Z +22 22 cos sin α α ; Z1 = Z2 1 2 sin sin α α Lực kéo của tàu kéo phía đuôi dùng ngăn cản sự dạt của tàu đ−ợc kéo d−ới tác dụng của gió và dòng chảy nh−ng lại tạo ra lực cản phụ trong chuyển động dọc của tàu đ−ợc kéo. Lực kéo của tàu kéo phía đuôi sẽ đ−ợc sử dụng hợp lý nếu thoả mwn bất đẳng thức : Z2 sin α2 ≥ Z2 cos α2 Z2 cos α2 ≤ Z1 cos α1 Để xác định lực kéo của tàu kéo phía tr−ớc, tr−ờng hợp tối −u là α2 = 45 0 , tức là : 8 Z2 sin α2 = Z2 cos α2 Giải hệ ph−ơng trình khi α2 = 45 0 cho kết quả : Z2 = 0,71 ( RDC + RGIO ) ; tg α1 = XRZ Z +2 2 71,0 71,0 ; Z1 = 1 2 sin 71,0 α Z c) Di chuyển tàu ngang mạn : Khi tính lực kéo cần thiết, giả thiết lực kéo của 2 tàu là nh− nhau đặt tại các đầu mút của tàu và vuông góc với mặt phẳng đối xứng. Chiều tác dụng của gió và dòng chảy ng−ợc với ph−ơng di chuyển của tàu và cũng vuông góc với mặt phẳng đối xứng. Hệ ph−ơng trình cân bằng : Z = RS + RGIO Trong đó : Z = Z1 + Z2 = 2 Z1 ⇒ Z1 = Z / 2 RS = RY + R DC Sức cản của n−ớc khi tàu chuyển dịch ngang mạn xác định theo công thức : RY = ξY TLv ..2 2ρ Trong đó : - Không phụ thuộc vào hình dạng vỏ bao ξY = 1 (Theo số liệu của bể thử LKI Hăm buốc) - ρ là mật độ của n−ớc - v (m/s) tốc độ di chuyển của tàu - L (m) Chiều dài giữa 2 đ−ờng vuông góc - T (m) chiều chìm của tàu. - v = vTàU + vDC = ( 0,5 + 0,6 ) x 0,514 = 0,565 (m/s) Lực cản gió tính theo công thức : RGIO = ξGIO AvGIOGIO .2 2ρ - Hệ số ξGIO lấy theo thực nghiệm của Viện thí nghiệm vật lý Anh Loại tàu Trạng thái tải trọng Tàu dàu Tàu hàng Tàu khách Khi chạy có hàng 0,65 0,70 0,8 Khi chạy với n−ớc dằn 0,75 0,78 - - ρGIO = 0,125 KG s2/m4 là mật độ không khí ở 150C và cột áp H = 760 milimét cột n−ớc. - vGIO = 12,4 (m/s) tốc độ gió cấp 6 Bôfor. - A (m2) diện tích hình chiếu phần hứng gió lên mặt phẳng đối xứng. Thay các trị số trên vào ph−ơng trình có : 9 Z = 16,6 LT + 9,6 ξGIO.A Suy ra lực kéo của mỗi tàu : Z1 = 8,3 LT + 4,8 ξGIO.A d) Tàu di chuyển quay : 1- Quay quanh trọng tâm tàu : Momen quay do cặp Z1Z2 gây ra : MZ = Z1 2 L + Z2 2 L do Z1 ≅ Z2 ⇒ MZ = Z1. L Để quay tàu, momen quay ít nhất bằng momen cản của n−ớc khi tàu quay quanh trọng tâm : MZ = CM 2 ρ ω2 L3 SĐX Với : - CM = 0,065 là hệ số momen lực cản của n−ớc khi tàu quay quanh trọng tâm. - ω (vg/ph) – tốc độ quay của tàu ω = L v L v 2 2 = - SĐX (m 2) = L.T diện tích hình chiếu phần ngâm n−ớc lên mặt phẳng đối xứng. Thay các trị số vào ph−ơng trình có : Z1 = 4,3 L.T 2- Khi tàu quay quanh mút đuôi : Giả thiết lực gió có ph−ơng ng−ợc với ph−ơng chuyển động của mũi tàu, chuyển động quay quanh mút đuôi của tàu đ−ợc khảo sát nh− chuyển động của nửa chiều dài quay quanh trọng tâm tàu. Momen quay do tàu kéo sinh ra: MZ = Z1 .2 L Momen cản của n−ớc MY = CM 2 ρ ω2 L4 T.16 Đ−a vào các trị số cần thiết để tính lực kéo khi ch−a tính đến lực cản của gió : Z1 = 8,7 LT. áp lực gió tạo ra momen bổ sung khi tàu quay quanh mút đuôi : MGIO = RGIO 2 2L . Momen của lực cản do gió và và n−ớc đ−ợc tính : M = MY + MGIO = CM 2 ρ ω2 L4 T.16 + ξGIO AvGIOGIO .2 2ρ . 2 2L 10 Thay M = 2 Z1.L = MZ ⇒ Z1 = CM 2 ρ ω2 8 L3 T + ξGIO AvGIOGIO .4 2ρ . Thay trị số của các đại l−ợng đw biết vào biểu thức cho kết quả : Z1 = 8,7 LT + 4,8 ξGIO A So sánh trị số Z1 của các thao tác kéo điển hình, nhận giá trị lớn nhất để xác định công suất yêu cầu của tàu kéo. Để xác định công suất của tàu có thể dùng các công thức thống kê sau : Tàu kéo dùng đảo chuyển tàu hàng khô, tàu dàu có D đến 10.000 tấn N = 0,06D + 200 (cv) Tàu kéo trang bị thiết bị đẩy là chân vịt : N = 0,09D + 260 (cv) Công suất của tàu kéo dùng đảo chuyển các tàu có 10.000 t < D < 63.000 t : Thiết bị đẩy là chong chóng : N = 140 + 6,17 100 D - 0,005 ( 100 D )2 ( cv) Thiết bị đẩy là chân vịt : N = 224 + 8,85 100 D - 0,007 ( 100 D )2 ( cv) Công suất của tàu kéo hoạt động vùng có băng lấy tăng từ 1,2 ữ 1,4 lần công suất tính theo các công thức trên. Loại thiết bị đẩy chủ yếu dùng cho tàu kéo là chong chóng có b−ớc cố định từ 3 ữ 6 cánh nh−ng phổ biến là loại 4 cánh. Hiện nay đa số tàu kéo sử dụng hệ chong chóng - đạo l−u do hệ này tăng lực kéo trên móc đến 40% ở chế độ buộc bến và tăng 20% ữ 30% khi kéo ph−ơng tiện với vận tốc 5 ữ 6 hải lý( 9 ữ 11 km ). Đạo l−u bảo vệ chong chóng không bị quấn cáp kéo, giảm va đập của chong chóng do lọt khí khi tàu hoạt động trên sóng. Đạo l−u xoay còn tăng c−ờng khả năng điều động của tàu. Chân vịt biến b−ớc cho đặc tr−ng kéo tốt khi tàu kéo hoạt động với chế độ lực cản khác nhau của đoàn kéo nh−ng do giá thành cao, cơ cấu điều chỉnh phức tạp và dễ h− hại khi hoạt động trong sông có nhiều vật trôi nổi nên ch−a đ−ợc sử dụng rộng rwi. Thiết bị phụt chủ yếu sử dụng trên các tàu kéo, đẩy có chiều chìm T < 0,9 m hoạt động trong vùng n−ớc nông. Chân vịt sử dụng chủ yếu cho tàu kéo cảng có yêu cầu đặc biệt cao về tính quay trở. Thực tế khai thác cho thấy các tàu kéo biển, kéo vịnh chuyên tuyến sử dụng tổ hợp thiết bị lái - đẩy là chong chóng - đạo l−u. Tàu kéo đảo chuyển tại cảng và trong vịnh sử dụng chong chóng trong đạo l−u xoay hoặc chân vịt. Thiết bị phụt sử dụng cho các tàu kéo, đẩy hoạt động với chiều chìm 0,3 – 0,9 m trên tuyến sông nông. Đ8 – Đặc tr−ng kéo : Lực kéo của tàu kéo là chỉ tiêu đặc tr−ng cho hiệu quả sử dụng công suất khi lựa chọn các yếu tố cơ bản của thân tàu và thiết bị đẩy. Để đánh giá đặc tính kéo của tàu ở các tốc độ hoạt động khác nhau ( từ buộc bến đến tốc độ chạy tự do ) phải tính toán xây dựng đồ thị đặc tính vận hành gồm các đ−ờng cong là hàm của tốc độ tàu : 1- Tổng công suất ΣN của máy chính 2- Tổng lực kéo có ích ΣPe. 3- Sức cản của tàu đẩy RĐ hoặc của tàu kéo RK và sức cản của cả tàu đẩy hoặc tàu kéo với đoàn ph−ơng tiện RC khi toàn tải. 11 4- Lực kéo Z trên móc nhận đ−ợc bằng cách lấy tung độ đ−ờng cong ΣPe trừ đi tung độ đ−ờng cong RĐ hoặc RK ở tốc độ chuyển động v 5- Hiệu suất kéo xác định theo công thức ηK = N vZ .75 . Hình3 : Đồ thị đặc tính kéo của tàu đẩy Plevna công suất 1340 cv Trên đồ thị này có 3 điểm đặc tr−ng : Điểm A- t−ơng ứng với lực đẩy lớn nhất của thiết bị đẩy khi v = 0 là lực kéo khi buộc bến Điểm B - t−ơng ứng với tốc độ lớn nhất của tàu khi chạy tự do không có đoàn ph−ơng tiện. Điểm C- T−ơng ứng với trị số tốc độ chuyển động của tàu kéo hoặc tàu đẩy cùng với đoàn ph−ơng tiện Đối với tàu kéo sự thay đổi điều kiện khai thác xác định trên cơ sở sự thay đổi lực cản của đoàn ph−ơng tiện tức là sự thay đổi của trị số lực kéo trên móc kéo. Do vậy đặc tính kéo của tàu kéo đ−ợc đánh giá chủ yếu bằng các đ−ờng cong Z = f(v) và ηK = f (v). Trên hình 3 cho thấy tàu trang bị chong chóng b−ớc cố định, lực kéo lớn nhất Z0 đạt tại chế độ buộc bến còn ở chế độ kéo ZK và chạy tự do vTD lực kéo không phải là lớn nhất. Tàu kéo đ−ợc phân cấp theo công dụng nên khi giải quyết các nhiệm vụ thiết kế cần đáp ứng các yêu cầu đặt ra cho từng loại tàu vì các bài toán thiết kế th−ờng tiến hành lựa chọn trong tổ hợp các ph−ơng án một vài đại l−ợng có trị số cần đạt đ−ợc. Chẳng hạn tàu kéo làm nhiệm vụ đảo chuyển luôn hoạt động ở chế độ gần với chế độ buộc bến nên khi thiết kế cần đảm bảo cho tàu có trị số lớn nhất ở chế độ buộc bến. Việc giảm tốc độ khi chạy tự do không là vấn đề quan trọng vì tốc độ th−ờng đ−ợc giới hạn bởi điều kiện và quy tắc hoạt động của loại tàu này trong cảng. Sự quay trở đối với tàu kéo hoặc đẩy chuyên tuyến không cần thiết bằng việc đảm bảo lực kéo lớn khi tốc độ kéo tăng. Để có chỉ tiêu kéo thoả mwn yêu cầu, tàu kéo phải có đ−ờng cong kéo đạt hiệu suất lớn nhất bằng cách lựa chọn hợp lý nhất tổ hợp thiết bị lái - đẩy (khi áp dụng chong chóng biến b−ớc sẽ cho khả năng sử dụng hết công 12 suất của máy chính và cho lực kéo trên móc ở tất cả các chế độ hoạt động cao hơn khi tàu sử dụng chong chóng b−ớc cố định) và các yếu tố của nó. Quan hệ giữa đ−ờng kính chong chóng, công suất của máy chính và số vòng quay trên trục của tàu kéo và tàu đẩy có thể biểu diễn qua công thức: DB = k. 4 2n N Trong đó : k = 0,72 – 0,85 Đ9– Xác định kích th−ớc chính : Giống nh− các loại tàu khác, việc lựa chọn kích th−ớc chủ yếu của tàu kéo, tàu đẩy là một trong những vấn đề quan trọng của công tác thiết kế. Trong chừng mực nào đó việc lựa chọn kích th−ớc chủ yếu quan hệ đến mức độ thuận tiện bố trí chung, tính quay trở và tính di động, lực kéo, giá thành đóng và các chỉ tiêu kinh tế – khai thác của tàu. Trong thiết kế sơ bộ có thể sử dụng các công thức thống kê sau : Chiều dài cho phép lớn nhất của tàu kéo: Theo Munro-Smit : L = 28233,0 −N + 13,7 ( m ) Theo Per Gring : L = 40 ft + ftN 3005,2 − ( ft ) Tuy nhiên các công thức trên ch−a hoàn toàn chú ý đến đặc điểm kiến trúc – kết cấu và các đặc tính của tàu kéo các cấp khác nhau. Chẳng hạn, công thức Munro-Smit chỉ áp dụng cho tàu kéo đảo chuyển Vịnh. Chiều dài giữa hai đ−ờng vuông góc : Có thể sử dụng đ−ờng cong trên các đồ thị sau : Đồ thị 1 – Sự quan hệ giữa chiều dài với công suất của tàu kéo Cảng. Tàu kéo đảo chuyển và tàu kéo cảng vịnh sử dụng chong chóng (x) Tàu kéo cảng biển và tàu kéo đảo chuyển có thiết bị đẩy là chân vịt (
) Tàu kéo đảo chuyển vịnh, biển sử dụng chân vịt (). 13 Đồ thị 2 – Quan hệ giữa chiều dài tàu kéo biển chuyên tuyến (1) và tàu kéo vịnh (2) với công suất. Đồ thị 3 – Quan hệ giữa chiều dài tàu kéo viễn d−ơng (1 ) và tàu kéo biển nhiều chức năng (2) với công suất Đồ thị 4 : Quan hệ giữa chiều dài L và chiều dài B của tàu kéo nội địa với công suất
– Tàu đẩy ( của Liên Xô ). X – tàu kéo ( của Liên Xô ), + – của n−ớc ngoài 14 Đồ thị 5 : Quan hệ giữa chiều rộng tàu kéo cảng, kéo vịnh, kéo biển với công suất. Đồ thị 6 : Quan hệ giữa chiều rộng của tàu kéo viễn d−ơng với công suất Ngoài ra có thể sử dụng các công thức sau để xác định chiều dài giữa hai đ−ờng vuông góc : Tàu kéo cảng và tàu kéo đảo chuyển thiết bị đẩy là chong chóng : L = 11,50 + 1,36 ( 100 N ) – 0,022 ( 100 N )2 m Tàu kéo đảo chuyển cảng biển sử dụng thiết bị đẩy là chân vịt : L = 16,50 + 0,8 ( 100 N ) – 0,003 ( 100 N )2 m Chiều dài tàu kéo Cảng ( N ≤ 400 cv ) sử dụng thiết bị đẩy là chân vịt lấy t−ơng tự chiều dài tàu kéo cảng sử dụng chong chóng. Tàu kéo vịnh một chong chóng khi N ≤ 750 cv L = 11,0 + 3,45 ( 100 N ) – 0,20 ( 100 N )2 m Tàu kéo biển chuyên tuyến và tàu kéo nhiều chức năng khi N ≥ 750 cv L = 15,7 + 3,45 ( 100 N ) – 0,20 ( 100 N )2 m L = 12,75 + 1,29 ( 100 N ) – 0,007 ( 100 N )2 m Chiều dài tàu kéo - đẩy và tàu đẩy : L = A + ) 50 200( 100 NN − m 15 Với hệ số: A = 9 – 15 cho động cơ nhẹ A = 18 – 24 cho động cơ trung bình có tăng áp ( 275 – 350 vg/ph) A = 25 – 28 cho động cơ không tăng áp. Dự trữ của tàu 20 ngày đêm Chiều rộng của tàu đẩy và tàu kéo đẩy : B = C + ) 200 50( 17000 NN − m Với hệ số : C = 4 – 5,7 cho động cơ nhẹ C = 5 – 6 cho động cơ trung bình có tăng áp ( 275 – 350 vg/ph) C = 6 – 7 cho động cơ không tăng áp và máy diezel - điện Trị số lớn cho tàu kéo đẩy. Dự trữ của tàu 20 ngày đêm. Chiều rộng tàu kéo cảng biển, kéo đảo chuyển, kéo cảng vùng có băng : tàu 2 chong chóng B = 0,235 L + 1,67 m tàu 1 chong chóng B = 0,268 L + 0,66 m tàu có thiết bị đẩy là chân vịt B = 0,285 L + 0,60 m Tàu kéo vịnh và kéo biển chuyên tuyến 1 chong chóng : B = 0,270 L m Tàu kéo đảo chuyển vịnh L ≤ 30 m : B = 0,270 L + 0,3 m Tàu kéo biển nhiều chức năng : B = 0,1 L + 5,7 m Chiều chìm của tàu kéo cảng biển và tàu kéo vịnh trong đa số tr−ờng hợp không bị giới hạn trong nhiệm vụ thiết kế vì độ sâu n−ớc vùng tàu hoạt động t−ơng đối lớn. Trong thực tiễn thiết kế chiều chìm của tàu kéo biển đ−ợc xác định qua việc tối −u hoá các tỉ số kích th−ớc chính, qua kinh nghiệm khai thác hoặc từ điều kiện đảm bảo độ ngập sâu của chong chóng có đ−ờng kính tối −u. Chiều chìm trung bình của tàu trong thiết kế sơ bộ có thể tính bằng các công thức sau : Tàu kéo đảo chuyển 2 chong chóng : T = 0,454 B – 0,86 m Tàu kéo cảng 1 chong chóng, tàu kéo đảo chuyển cảng và vịnh : T = 0,530 B – 0,8 m Tàu kéo cảng và tàu kéo đảo chuyển thiết bị dẩy là chân vịt : T = 0,326 B + 0,13 m Tàu kéo biển và kéo vịnh chuyên tuyến 1 đ−ờng trục : T = 0,304 B + 0,33 m Tàu kéo biển nhiều chức năng và tàu kéo viễn d−ơng : T = 0,477 B – 0,67 m Các tàu kéo và tàu đẩy nội địa có phạm vi biến đổi của tỉ số B/T khá rộng, trị số của T đ−ợc chọn lựa theo công suất trên trục và tính đến việc lắp đặt chong chóng có đ−ờng kính tối −u. Sau khi tính chiều chìm cần kiểm tra điều kiện hạn chế độ sâu của luồng lạch. Đồ thị d−ới đây cho vùng các điểm t−ơng ứng với chiều chìm của các tàu có công suất khác nhau. Chiều chìm cần lấy giá trị lớn nhất theo điều kiện cho 16 phép trên tuyến đ−ờng vì chỉ tiêu kéo và kích th−ớc chung của tàu phụ thuộc vào trị số này. Đồ thị 7 : Sự phụ thuộc chiều chìm của tàu đẩy và tàu kéo-đẩy vào công suất của chúng và độ sâu các sông Vôn ga (X) và Missisipi (O) Tuỳ thuộc vào chiều chìm, chiều rộng ghép đội ph−ơng tiện đ−ợc kéo và các đặc tr−ng của tàu thiết kế, có thể sử dụng các công thức của S.P.Arsenhiep khi xác định sơ bộ kích th−ớc chủ yếu của tàu kéo hoạt động vùng nội địa : + Chiều chìm của tàu đẩy hoặc tàu kéo khi có đủ dự trữ và thuyền viên : T ≤ ( hmin - ∆hmin ) kT Trong đó ∆hmin - trị số dự trữ chiều chìm đ−ới đáy tàu chọn theo quy định của Quy phạm phân cấp và đóng tàu sông. kT – hệ số t−ơng quan giữa chiều chìm của tàu đẩy, tàu kéo và tàu không tự hành với độ sâu định mức hmin. Tàu đẩy kT = 0,85 – 0,90 ; Tàu kéo kT = 0,90 – 0,95 Chiều chìm tàu có thuyền viên và dự trữ tối thiểu cần phải đảm bảo hoạt động bình th−ờng của chong chóng( khi đó chiều chìm đuôi Tđ ≈ 0,9T ) vì đ−ờng kính của chong chóng khi thiết kế phụ thuộc vào Tđ, công suất trên trục thiết bị đẩy N0 và số vòng quay n của trục. Trị số chiều chìm cần thoả mwn điều kiện này : T ≥ 4/3 4/1 9,1 n X N CV         Với : N (kw) – Công suất của máy chính XCV – Số chong chóng N (vg/s) – số vòng quay của trục chong chóng. Chiều dài tàu đẩy và tàu kéo xác định theo các điều kiện : a) Đảm bảo dòng chảy tốt tới chân vịt : L min = 8 BT ( m ) 17 Với : hK ≥ 4,1 BTβ b) Có đ−ợc chỉ tiêu kéo cao và tính ổn định cần thiết: Trên cơ sở phân tích các tàu có chỉ tiêu tốt, tỷ số L/B = ( 1,4 ữ 1,55 ) 3 L nên chiều dài L ≈ 1,8 B3/2 ( m ) c) Bố trí khoang máy với chiều dài nhỏ nhất : L ≈ 3/2 9/4 B Nam ( m ) Trong đó : am là hệ số phụ thuộc vào loại động cơ chính am = 7,0 - Đối với động cơ Diesel không tăng áp am = 6,1 - Đối với động cơ Diesel có tăng áp am = 3,6 - Đối với các tàu nhỏ có động cơ cao tốc. Trên cơ sở các số liệu kể trên, S.P. Arsenhiep kiến nghị sử dụng các công thức sau dùng xác định chiều dài, chiều rộng của tàu kéo-đẩy và tàu kéo thiết bị đẩy là chân vịt : L = aLT N 0,19 T 0,29 B = aBT N 0,308 T -0,43 Với : aLT = 7,5 cho động cơ Diesel vòng quay trung bình không tăng áp, aLT = 7,1 cho động cơ có tăng áp , aLT = 5,7 cho động cơ cao tốc. Hệ số aBT t−ơng ứng bằng 0,89 ; 0,79 và 0,51. Tàu kéo chuyên tuyến và tàu kéo-đẩy hoạt động vùng n−ớc sâu, các tàu kéo-đẩy trực bến ( thuyền viên sống trên bờ) L = aL N 0,308 B = aB N 0,205 Với : aL = 4,58 cho động cơ Diesel vòng quay trung bình không tăng áp, aL = 4,18 cho động cơ có tăng áp , aL = 3,0 cho động cơ cao tốc. Hệ số aB t−ơng ứng bằng 1,85 ; 1,75 và 1,4. Tàu kéo chuyên tuyến và tàu kéo-đẩy hoạt động trên sông nhỏ, thuyền viên sống trên tàu(trong thân tàu và th−ợng tầng) : L = 3,2 ( STV.nTV + amN 2/3)0,46 B = 1,5 ( STV.nTV + amN 2/3)0,308 Với : STV là diện tích nhỏ nhất cần thiết dùng bố trí phòng ở cho thuyền viên. nTV số thuyền viên . am =1,3 cho động cơ Diesel vòng quay trung bình không tăng áp. am = 1,05 cho động cơ có tăng áp ; am = 0,48 cho động cơ cao tốc. Từ yêu cầu bố trí thiết bị năng l−ợng trên các tàu kéo-đẩy loại nhỏ : L = 2,9 3 X N ; B = 1,38 N1/16X1/2 Với : X – số động cơ. Đ10- Các hệ số béo : Trong thời gian hoạt động, tàu kéo có thể chạy tự do hoặc kéo ph−ơng tiện. Mỗi chế độ chuyển động sẽ có tốc độ t−ơng đối Fr khác nhau ( Fr = 0,29 – 0,36 khi chạy tự do, Fr = 0,22 – 0,26 khi kéo ph−ơng tiện không hàng và Fr = 0,14 – 0,19 khi kéo ph−ơng tiện đầy hàng). Do sự biến đổi rộng của tốc độ t−ơng đối, tàu di chuyển ở các độ sâu n−ớc khác nhau bao gồm cả sông nhỏ (tàu sông) và trên sóng( tàu biển) nên tàu kéo cần có các hệ số béo và hình dáng thân tàu thích hợp. 18 Bảng các hệ số béo đặc tr−ng của tàu kéo và tàu đẩy : Giới hạn giá trị của các hệ số béo Loại tàu δ α β ϕ Tàu kéo biển nhiều chức năng hoạt động vùng không hạn ...có động cơ Diesel vòng quay thấp Chiều dài khoang mũi, khoang đuôi của tàu xác định theo các công thức : L Lm = 0,06 ± 0,0047 ; L Ld = 0,07 ± 0,0078 (2.14) Tầm xa hoạt động lớn yêu cầu khối l−ợng nhiên liệu lớn, phải nhận n−ớc dằn để đảm bảo tính ổn định nên chiều cao đáy đôi tăng cao hơn trị số tối thiểu theo quy định của quy phạm. Trong thiết kế sơ bộ chiều cao đáy đôi có thể xác định theo công thức (2.7). Th−ợng tầng đặt ngay trên khoang máy loại trừ các tàu theo thiết kế của Mỹ nh− Sea – land , Sea – Witch còn có th−ợng tầng mũi. Đồ thị chiều dài khoang máy của tàu có động cơ Diesel vòng quay trung bình. Chiều dài và chiều cao th−ợng tầng xác định theo công thức : lTT = (0,14 ± 0,03)L ; hTT = ( 0,94 ± 0,17) H (2.15) Để bảo vệ boong mũi không bị sóng va đập, trên các tàu container có số container nhỏ và trung bình ( đến 1500 TEU ) boong nâng mũi đều có chiều cao đủ để bố trí d−ới nó các chồng container bổ sung. Các tàu container cỡ lớn đều thiết kế boong phẳng nh−ng đặt mạn chắn sóng cao để bảo vệ boong tàu (nh− các tàu container loại “Katakura Maru” do Nhật bản đóng). Chiều cao yêu cầu của mạn tại mũi tàu có thể tính theo công thức: 36 H = 9,0 2 ±S v (2.16) Trong đó vS (hải lí) – tốc độ khai thác của tàu. Tàu container sử dụng miệng hầm hàng giữa tàu, 2 hoặc 3 miệng hầm theo chiều rộng.Việc lựa chọn số quầy miệng xác định theo số container trong dwy và trọng l−ợng nắp hầm. Miệng hầm hàng giữa tàu chỉ áp dụng khi số container trong dwy ngang không lớn hơn 7, khi đó trọng l−ợng nắp không v−ợt quá 30 – 35 tấn để có thể đóng mở bằng cần trục. Tàu container chỉ sử dụng loại nắp ponton. Kết cấu mạn kép cho phép tăng độ cứng của thân tàu khi chịu xoắn nên hệ số miệng hầm đạt đến 85%. Trong mạn kép dùng bố trí các két nhiên liệu, n−ớc dằn, đặt lối đi dọc tàu và cửa vào các khoang container, đặt hệ thống ống và cáp điện. 4.3 - Các thành phần trọng l−ợng: Việc tính toán trọng l−ợng tàu container trong giai đoạn thiết kế sơ bộ rất khó khăn do không đủ số liệu cần thiết. Nếu chấp nhận giả thiết tổng trọng l−ợng của các vách dọc gần t−ơng ứng với trọng l−ợng các boong giữa của tàu hàng khô thì có thể sử dụng các số liệu đủ tin cậy d−ới đây khi thiết kế tàu container. Các thành phần trọng l−ợng của l−ợng chiếm n−ớc tàu không đ−ợc tính bằng ph−ơng pháp tính chuyển. Sự phân hoạch trọng l−ợng thành các tải trọng có tính đến các nhân tố sau: • Đạt đ−ợc tính tự nhiên cao nhất của công thức • Đảm bảo sự định vị của các tải trọng theo chiều dài và theo chiều cao. • Sự t−ơng ứng mw số của toàn bộ các thành phần tải trọng với các trọng l−ợng thành phần sử dụng khi thiết kế. Giả thiết cơ bản khi xác định trọng l−ợng thân tàu nhận trọng l−ợng thân tàu tham gia vào thanh t−ơng đ−ơng cho phép trong lần gần đúng đầu tiên tính ảnh h−ởng của momen uốn đến trọng l−ợng thân tàu. Thành phần trọng l−ợng này khi tính cho tàu container, trọng l−ợng đơn vị sử dụng trong công thức nh− khi tính cho tàu hàng khô là xuất phát từ giả thiết nói trên. Các mođun, trọng l−ợng đơn vị và công thức chứa độ lệch trung bình bình ph−ơng dùng tính l−ợng chiếm n−ớc tàu không của tàu container nh− trong bảng 12. Bảng 11 - Mw số t−ơng ứng của các tải trọng: TT Tên gọi của các thành phần tải trọng M số 1 Trọng l−ợng thép của thân tàu tham gia vào thanh t−ơng đ−ơng 01010101 – 01010106 01010202 – 01010207 01010302 2 Các vách ngang chính 01010301 3 Th−ợng tầng và ống khói 010104 4 Mũi và đuôi tàu 01010107 – 01010108 5 Boong nâng mũi và đuôi 01010201 6 Các kết cấu cục bộ 01010109 – 01010110 01010112 – 01010114 01010111 – 01010213 01010303 - 01010305 37 7 Các tấm gia c−ờng và bệ máy 0102 8 Các chi tiết riêng 0103 9 Phần phi kim loại của thân tàu 0104 10 Sơn , Thiết bị bảo vệ ( giấy, chì..) 0105 trừ ( 01050107 ) 11 Cách điện, cách nhiệt và lớp lót trong 0106 12 Trám ximăng 01050107 13 Không khí trong thân tàu 0107 14 Trang bị khoang, phòng 0108 ( trừ 01080505) 15 Trang thiết bị khoang chứa container 01080505 16 Thiết bị lái 0201, 090101 17 Thiết bị neo và chằng buộc 0203, 0204, 090103, 090104 18 Xuồng và các thiết bị cứu sinh 0205, 090105 19 Các hệ thống khoang và hệ thống cứu hoả 0301, 0302 , 030701 030702 , 090201 , 090202 20 Hệ thống n−ớc ngọt 0303 , 0304, 0305 030703 – 030705 090203 - 090205 21 Các hệ thống khác 0306 , 030706, 030707 090206 22 Thiết bị năng l−ợng 04, 0903 23 Hệ thống điện, hệ liên lạc và điều khiển 05 , 0904 24 Trang bị vũ trang 07, 0906 25 Hàng lỏng 12 26 N−ớc dằn 10 27 Dự trữ l−ợng chiếm n−ớc và ổn định 11 28 Trang bị thêm, tài sản 13 29 Thuyền viên, l−ơng thực, n−ớc 14 30 Hàng chuyên chở 15 31 Dự trữ nhiên liệu, dầu mỡ, n−ớc 16 32 N−ớc dằn 18 38 No Tên gọi của các thành phần trọng l−ợng Trọng l−ợng Pi ( tấn ) Hoành độ trọng tâm của trọng l−ợng XGi ( m ) Cao độ trọng tâm của trọng l−ợng ZGi ( m) 1 Trọng l−ợng thân tàu tham gia vào thanh t−ơng đ−ơng (1,04 ± 0,01)10-2 H TL 2/53/1δ ( 0,498 ± 0,013 ) L (0,539 ± 0,027) H 2 Các vách ngang chính (4,61 ± 0,63 )nVN δ B.H2/3 (0,498 ± 0,030) L (0,574 ± 0,039) H 3 Th−ợng tầng và ống khói: + Buồng máy ở đuôi tàu + Buồng máy ở vị trí trung gian (0,12L – 7,6) nTV XVTKM +( 0,091± 0,330 ) L XVTKM +(- 0,075 ± 0,370) L (1,590 ± 0,200) H 4 Các khoang mũi, lái ( 4,98 ± 0,99 ) L.B.H.10-3 ( 0,551 ± 0,119 ) L ( 0,633 ± 0,053) H 5 Boong nâng mũi, lái + Chiều dài boong nâng mũi và lái lớn hơn 0,3L + Chiều dài boong nâng mũi và lái nhỏ hơn 0,3L ( 0,428 ± 0,66 )LB.10- 2 ( 1,24 ± 0,48 )L.B.10- 2 ( 0,261 ±0,031) L ( 0,445 ± 0,028) L (1,35 ± 0,10) H 6 Kết cấu cục bộ ( 1,28 ± 0,26 ) L.B.H.10-2 ( 0,556 ± 0,056) L ( 0,695 ± 0,140) H 7 Các tấm gia c−ờng và bệ máy (3,25 ± 1,14 ).10-3.LBH ( 0,63 ± 0,058 ) L ( 0,78 ± 0,118) H 8 Các chi tiết riêng ( 3,38 ± 0,1 ).10-1(LBH)2/3 ( 0,530 ± 0,082).L ( 1,16 ± 0,20) H 9 Phần phi kim loại của thân tàu ( 2,00 ± 1,20 ).10-2(LBH)2/3 ( 0,543 ± 0,052)L (0,745 ± 0,136 ) H 10 Sơn , thiết bị bảo vệ ( 4,25 ± 0,99 ).10-2 ( 0,543 ± 0,046)L ( 0,810 ± 0,125 ) H 11 Cách điện, cách nhiệt và lớp lót trong ( 1,36 ± 0,35 ).10-1(LBH)2/3 ( 0,761 ± 0,062 )L ( 1,38 ± 0,15 ) H 12 Trám ximăng ( 2,75 ± 0,71 ).10-2LB ( 0,747 ± 0,057 ) L ( 1,065 ± 0,133 )H 13 Không khí trong thân tàu 1,1.10-3 D 0,5 L ZC 14 Trang thiết bị khoang, phòng ( 3,92 ± 0,55 ).nTV ( 0,69 ± 0,099 ) L ( 1,18 ± 0,17 ).H 15 Trang thiết bị khoang chứa container 0,713. nC 0,92 xf + )()(2 )()( 22 VTKMVSKMf VSKMfVTKM xxxx xxxx −−− −+− α α 2 ddhH + 16 Thiết bị lái (1,29 ± 0,38).10-4LT.vS2 xα + ( 0,067 ± 0,025 ) (0,730 ± 0,125 ).H 17 Thiết bị neo và chằng buộc ( 8,75 ± 1,60 ).10-3D xf + ( 0,137 ± 0,053 ) ( 1,17 ± 0,10 ).H 18 Xuồng và thiết bị cứu sinh ( 5,29 ± 0,92).10-1 nTV xVTKM + (0,755 ± 0,206). (xVSKM – xVTKM) (1,79 ± 0,23).H 19 Các hệ thống khoang và hệ thống cứu hoả (1,84 ± 0,21).10-3.LBH (0,598 ± 0,052).L ( 0,644 ± 0,070).H 20 Hệ thống n−ớc ngọt (2,43 ± 1,25).nTV xVTKM + (0,012 ± 0,450). (xVSKM – xVTKM) (1,060 ± 0,080 ).H 21 Các hệ thống khác ( 1,64 ± 0,83).10-4LBH ( 0,61 ± 0,079).L (0,940 ± 0,384).H 22 Thiết bị năng l−ợng ( 1,85 ± 0,22).Pm xVTKM + (0,555 ± 0,115). (xVSKM – xVTKM) ( 0,570 ± 0,074).H 23 Hệ thống điện, hệ liên lạc và điều khiển (5,16 ± 1,54).10-3.LBH xVTKM + (0,179 ± 0,240). (xVSKM – xVTKM) ( 0,831± 0,128).H 24 Trang bị vũ trang ***%)25( 5,53.05,1 −L N xVTKM + (0,149 ± 0,146). (xVSKM – xVTKM) ( 1,740 ± 0,210 ).H 25 Hàng lỏng ( 9,90 ± 2,50).10-3D (0,695 ± 0,049).L ( 0,345 ± 0,108).H Bảng12 - Modun trọng l−ợng 39 Các kí hiệu trong bảng : nVN - số vách ngang chính; nTV - số thuyền viên xVTKM , xVSKM - hoành độ vách tr−ớc và vách sau của khoang máy xf - hoành độ vách mũi, xα - hoành độ vách đuôi Pm - trọng l−ợng máy chính ; N(kW)- công suất máy chính Để tính toán vị trí trọng tâm tàu, chúng ta sử dụng hệ toạ độ chỉ ra trên hình sau: Hệ toạ độ này cho phép các đại l−ợng nhận trị số d−ơng, rất thuận tiện trong quá trình tính toán. Trọng l−ợng trung bình của container loại IC khi thiết kế nhận bằng 13,4 tấn cho tàu chuyển tải và nhận giá trị từ 12,2 – 14,4 tấn cho tàu chuyên dụng. Điểm đặc biệt của tàu container là toạ độ trọng tâm của khối hàng là đại l−ợng ngẫu nhiên không chỉ phụ thuộc vào số l−ợng container mà còn phụ thuộc vào l−ợng hàng chứa trong các container. Trong lần gần đúng đầu tiên có thể giả thiết trọng l−ợng các container là phân bố đều hoặc có qui cách còn độ lệch trọng tâm của các container khỏi trọng tâm hình học của nó có thể giả thiết tuân theo qui luật phân bố đều. Trọng l−ợng hàng của tàu container có thể xác định theo công thức : Ph = pK.nK ( 2.17 ) Trong đó : pK – Trọng l−ợng trung bình của container ch−ơng III - Tàu dầu Đ1- Phần mở đầu: Vận tải dầu bằng đ−ờng thuỷ là kết quả gián tiếp của việc tìm thấy giếng dầu đầu tiên đ−ợc khoan vào tháng 6 năm 1859 tại Pennsylvannia và lấy dầu từ độ sâu70 feet ngày 27- 08 -1879. Giếng dầu này là tiền lệ cho hàng ngàn giéng dầu tiép theo trên toàn thế giới của ngành công nghiệp dầu mỏ với sự phát triển mạnh mẽ trong 140 năm qua. Tàu Elizabeth đ−ợc đóng năm 1861 đ−ợc coi là tàu chuyên dùng đầu tiên chở dầu v−ợt Đại Tây D−ơng.Tàu đ−ợc đóng bằng vật liệu gỗ truyền thống,chạy buồm nh−ng chủ tàu và thuyền viên tiếp nhận con tàu với thái độ e ngại do họ coi dầu là loại hàng nguy hiểm, 40 nó rò rỉ từ các thùng chứa trong khoang hàng hình thành một l−ợng khí nguy hiểm, độc hại xâm nhập nơi ở và kèm theo các tai nạn khác,đồng thời còn gây bất tiện vì đèn thắp sáng và nấu bếp khi đó không đ−ợc phép sử dụng.Việc áp dụng vật liệu thép đw giải quyết đ−ợc phần nào khó khăn này dẫn đến một số thuyền buồm đ−ơc đóng để chở dầu, một vài tàu đ−oc lắp đặt các két sắt,lắp đặt bơm tay để trở hàng nhanh và an toàn.Thời điểm này ý t−ởng sử dụng tàu chạy bằng hơi n−ớc dùng chở dầu ch−a đ−ợc đề cập đếnvì sự nguy hiểm khi hơi dầu tiếp xúc với ngọn lửa trong buồng máy. Năm 1878 tàu Zoroaster đ−ợc đóng và sử dụng vỏ nh− một Container chứa dầu đw ứng dụng máy hơi n−ớc và tỏ rõ −u điểm vì ngoài hệ động lực các bơm cũng đ−ợc lai bằng động cơ hơi n−ớc.Các tàu chạy bằng hơi n−ớc đốt bằng than còn tồn tại đến thế chiến 1914-1918.Những tàu đ−ợc đóng trong khoảng thời gian giữa hai cuộc thế chiến đều có buồng máy đặt phía sau, các khoang hàng đ−ợc phân cách bởi khoang cánh ly (Cofferdams). Tàu có buồng máy phía sau và lầu lái đặt giữa tàu đ−ợc coi là khác th−ờng ở những năm cách đây 80-90 năm. Kỹ thuật hàn đw cho phép hàn các tấm thép theo đ−ờng thẳng, không gây cản trở dòng chảy của n−ớc dọc thân tàu loaị bỏ hiện t−ợng rò rỉ do đinh tán ri vê lỏng ra trong khai thác. Nghiên cứu sự mới của vật liệu, sự hao mòn trong môi tr−ờng biển, hoá chất dẫn đến việc áp dụng lớp phủ vật liệu giúp đơn giản hoá vấn đề xử lý các tàu chuyên chở loại chất lỏng có tính ăn mòn cao.Việc thử mô hình kích th−ớc lớn giúp ng−ời thiết kế kiểm tra đ−ợc vấn đề ứng suất và đơn giản quá trình thiết kế giảm đ−ợc giá thành chế tạo. Vào năm 1974 các tàu chở dầu đ−ợc phân loại theo kích cỡ nhằm hỗ trợ giá c−ớc chuyên chở: 1. Các tàu dành cho mục đích chung 16.500ữ24.999 DWT 2. Cỡ trung bình 25.000ữ44.999 DWT 3. L.R.1 (Cỡ lớn 1) 45.000ữ79.999 DWT 4. L.R.2 (Cỡ lớn 2) 80.000ữ159.999 DWT 5. V.L.C.C (Very Large Crude Carriers) 160.000-320.000 DWT 6. U.L.C.C (ULtra Large Crude Carriers Trên 320.000 DWT Loại tàu V.L.C.C và U.L.C.C chỉ dùng chở dầu thô, sau này loại L.R.2 và các tàu có trọng tải cỡ lớn hơn 100.000 DWT có xu h−ớng trở thành các tàu chở dầu thô chuyên dụng. Loại L.R.1 và các tàu có trọng tải nhỏ hơn 100.000 DWT th−ờng phân ra 2 loại: Chuyên chở các sản phẩm bẩn ; Chuyên chở sản phẩm sạch. Tàu chở sản phẩm bẩn th−ờng đ−ợc dùng chở dầu thô hoặc các sản phẩm sáp và cặn dầu thô do chúng có thể làm thay đổi nhiệt độ cháy của các sản phẩm bẩn nh− dầu nặng(FD). Các két hàng của tàu chở dầu bẩn có phủ lớp đặc biệt để giảm ăn mòn của dầu thô và n−ớc rửa két và tạo thuận lợi khi thay đổi chủng loại hàng chuyên chở. Tàu chở sản phẩm sạch có xu thế trọng tải nhỏ hơn 50.000. DWT.Các két phủ lớp chống ăn mòn và có hệ thống bơm rất tinh vi có khả năng bơm chuyển 12 loại dầu Các tàu dành cho mục đích chung bao gồm rất rộng các loại dầu khác nhau đ−ợc chuyên chở .(bao gồm cả tàu chở hoá chất, thành phẩm bẩn và sạch chạy tuyến ngắn ven biển). Một số tàu trọng tải nhỏ hơn 16.500. DWT đ−ợc đóng chở nhựa đ−ờng, hoá chất, axit và dầu bôi trơn. 41 Nhu cầu về dầu ngày càng tăng lên nhanh chóng vì có thể coi dầu là năng l−ợng chính yếu cho công nghiệp phát triển. Sự tăng tr−ởng trong ngành đóng tàu đw sản sinh ra một l−ợng lớn các loại tàu lớn(dài 1359 fut rộng trên 200 fut đ−ợc đẩy bởi các tua bin hơi n−ớc và 2 chân vịt trọng tải 550.000 DWT). Khi sự tiêu thụ dầu giảm do tình hình khủng hoảng giá dầu, rất nhiều tàu cỡ lớn dừng khai thác và phá sắt vụn. Những năm chiến tranh Iran-Irac và cuộc chiến Irac chiếm Kiwait tháng 8-1990 làm giá dầu tăng cao đến 30 USD/thùng làm rất nhiều tàu nằm bến và h− hỏng. Các công ty đw giảm độ lớn thông qua bán tàu cho t− nhân và sử dụng hình thức thuê lại có hạn định. Đ2- Kích th−ớc chủ yếu và các hệ số hình dáng của tàu dầu: 2.1- Kích th−ớc chủ yếu: Hệ số lợi dụng l−ợng chiếm n−ớc ηD : Theo Pluymert ηD =0,695 - 0,769. Theo số liệu của Hagan : L ( fut) v( hải lý/h) ηD 300 10 0,63 400 12 0,68 500 14 0,68 Theo Pavlik : Trọng tải (103 tấn ) 5 10 15 20 25 ηD 0,69 0,725 0,755 0,785 0,805 Theo Burgeas : tàu dầu cỡ lớn ηD = 0,715 - 0,77 tàu ven biển ηD = 0,625 - 0,715 Tỉ số L/B : Tàu cỡ lớn L/B = 7,3 - 7,5 ; tàu ven biển có tỉ số này nh− tàu hàng khô chạy ven biển Tỉ số B/T : Tỉ số này dao động trong khoảng 2,25 - 2,50 Theo Hagan B = 0,1L + 16 (fut) Theo Burgeas T = 0,331. 3 D Để đảm bảo sức bền dọc của thân tàu, Bragg kiến nghị : HB L + = 3,49 - 5,15 cho tàu có L = 60 - 160 m Công thức Giorgis Delbene: Qua phân tích số liệu tàu thực : 1- Chiều dài : L⊥ = k1 Pn 1/3 (m ) trong đó k1 = ( a 2 D b ηδ . 025,1 )1/3 với a = L/T ; b = L/T ; ηD = Pn/D và Pn( tấn ) - Trọng tải của tàu Trị số k1 đ−ợc lấy nh− sau : k1 = 5,15 - 6,05 khi Pn ≤ 20.000 tấn k1 = 5,95 - 6,05 20.000 ≤ Pn ≤ 35.000 tấn k1 = 5,9 - 6,05 khi Pn > 35.000 tấn 2- Chiều rộng B = k2 Pn 1/3 ( m ) 42 Trong đó k2 = ( a D b ηδ . 025,1 )1/3 Với: k2 = 0,79 + 10 -6 Pn khi 10.000 < Pn < 70.000 k2 = 0,86 khi Pn > 70.000 tấn 3- Chiều chìm T = k3 Pn 1/3 ( m ) Trong đó k3 = ( 1,025 ηD δ.a.b2 )1/2 Trị số k3 đ−ợc chọn k3 = 0,36 - 10 -6 Pn khi Pn ≤ 40.000 tấn k3 = 0,43 khi Pn >40.000 tấn 4- Chiều cao mạn H = k4 Pn 1/3 ( m ) Trong đó k4 = ( 1,025. ηD δ.a. H T H B H L )-1/3 trị số k4 = 0,47 - 10 -6 Pn khi Pn ≤ 40.000 tấn k4 = 0,43 khi Pn > 40.000 tấn 5- Các tỉ số kích th−ớc : Tàu dàu cỡ lớn B L < 7 ; trị số trung bình nh− sau : PnB L 61079,0 6 −+ = khi Pn < 70.000 tấn 7= B L khi Pn ≥ 70.000 tấn Tỉ số H L = 13 ữ 14 và đ−ợc chọn PnH L 61047,0 6 − − = khi Pn < 40.000 tấn H L = 14 khi Pn ≥ 40.000 tấn khi Pn ≥ 50.000 tấn trị số H L > 14 Tỉ số T L = Pn Pn 6 6 1036,0 1079,0 − − − + khi Pn ≤ 40.000 tấn Tỉ số T L = 32,0 1079,0 6 Pn−+ khi 40.000 < Pn < 70.000 tấn 6- Hệ số béo thể tích δ : Công thức của Alexander : δ = 1,08 – 0,5 L v Van Lammeren : δ = 1,137 – 5-0,6 L v Delbene : δ =               −+ 2 2,1505,0 L v L v Công thức Logachev : + Chiều dài : L⊥ = 5,85 Pn1/3 (m ) khi Pn = 10.000 – 50.000 tấn L⊥ = 14,5 Pn1/4 ( m ) Pn > 50.000 tấn + Chiều rộng : B = 0,85 Pn1/3 ( m ) + Chiều chìm T = 0,78 Pn1/4 ( m ) + Chiều dài lớn nhất LMAX = 1,035 L⊥ + 3,0 ( m). f- Tàu dàu cỡ nhỏ ven biển ( L = 25 - 85 m ): 43 1- Hệ số ηD = 0,5 - 0,7 theo quan hệ : DW ( tấn ) ηD 250 0,55 500 0,60 1000 0,65 2000 – 3000 0,675 3000 – 4000 0,7 2- Chiều dài : L = 6,6 3/1 2 2 ∇    +v v ( m ). Trong đó : v ( hải lý) - tốc độ tàu ∇( m3 ) - Thể tích chiếm n−ớc 3- Chiều rộng : B = 5,1 7 + L 4- Chiều chìm T = C. 3 D Khi D ( tấn ) C.10-2 ≤ 1000 3,6 1000 - 2000 3,5 2000 - 4000 3,4 4000 - 6000 3,3 5- Chiều cao mạn H L = 10 – 12 2.2- Các hệ số béo hình dáng : a- Hệ số béo δ : Tàu dầu chạy biển theo Alecxander : δ = K – 1,68 Fr với K = 1,015 và Fr = gL vK trong đó vK(m/s) – Tốc độ khai thác Khi chọn δ phải tránh vùng b−ớu của đ−ờng cong sức cản. Theo Baker và Kent vùng bất lợi của sức cản ở các trị số Fr sau : Fr = 0,196; 0,198; 0,24; 0,28. b- Hệ số béo s−ờn giữa β = δ1/9 + 0,015 ( công thức của A.Sik) c- Hệ số béo đ−ờng n−ớc α = 0,864ϕ + 0,18 ( công thức của Nogid) α = δ + 0,08 ( công thức Munro – Smith ) Đ3- Đặc điểm hình dáng thân tàu dàu : 1)Hoành độ tâm nổi Xc : Để đảm bảo sức cản là tối thiểu, đảm bảo cân bằng dọc, không lấy trị số XC v−ợt quá 0,03L⊥ về phía mũi. 2)Chiều dài và vị trí đoạn thân ống : Theo Linblad , chiều dài đoạn thân ống m, đoạn thon mũi e, đoạn thon đuôi r tính theo % của chiều dài tàu chọn theo bảng sau : δ e r m δ e r m δ e r m 0,7 38 42 20 0,74 29 39 31 0,78 25 35,5 39 0,71 36 41 23 0,75 28 39 33 0,79 24 33,5 42 0,72 33 40 27 0,76 27 38,5 34,5 0,80 24 32,5 43,5 0,73 31 39 29 0,77 26 37 37 0,81 24 32 44 3)Hình dáng mũi và đuôi : 44 Tàu dàu th−ờng áp dụng dạng mũi quả lê. Ban đầu dạng mũi này chỉ áp dụng cho tàu chạy nhanh ( Fr > 0,24 ) nhằm giảm sức cản sóng vì quả lê mũi giảm áp lực n−ớc trong vùng tạo sóng mũi nên giảm đ−ợc hệ thống sóng nũi. Các tàu dàu khai thác ở trị số Fr < 0,2 có thành phần sức cản sóng t−ơng đối nhỏ trong sức cản toàn bộ thì mũi quả lê có công dụng khác. Những thử nghiệm mô hình tàu dàu có δ = 0,72 – 0,82 và số Fr = 0,13 – 0,2 chỉ ra rằng việc áp dụng mũi quả lê phải đồng thời giảm góc vào n−ớc để tránh tạo vùng quẩn và giảm sức cản áp suất. Thực nghiệm so sánh các tàu Orisa và Orama trong khai thác mũi quả lê cho thấy : + Khi tàu chạy toàn tải l−ợng giảm công suất ( 4,8 – 7 )% , l−ợng tăng vận tốc ∆v = 0,25 hải lý + Khi tàu chạy với n−ớc dằn l−ợng giảm công suất (11,3 – 12,7 )% còn ∆v = 0,6 hải lý. 4) Dạng s−ờn : 1.-S−ờn gi−u: Tàu dàu có δ lớn nên s−ờn gi−w có dạng đáy bằng mạn phẳng, hông l−ợn tròn với bán kính l−ợn hông nhỏ. 2.-S−ờn vùng mũi: Tàu th−ờng sử dụng dạng mũi quả lê nên các s−ờn mũi có dạng U hoặc U vừa để dễ chuyển tiếp với qủa lê mũi,nh−ng phần trên đ−ờng n−ớc thuết kế s−ờn nghiêng nhiều ra phía ngoài đẻ giảm lắc dọc và tránh hắt n−ớc lên boong. 3.-S−ờn vùng đuôi: Tuỳ thuộc kiểu đuôi và vận tốc tàu.Kết quả thử nghiệm chỉ ra nên áp dụng dạng s−ờn U và U vừa sẽ cho dòng chảy đều đặn đến chân vịt và dễ chuyển tiếp với dạng đuôi quả lê,hay đuôi xì gà. Đ4-ổn định : Tàu dầu th−ờng thừa ổn định do hai nguyên nhân sau: + Cao độ trong tâm của khối hàng thấp + Chiều rộng tàu so với các kích th−ớc khác th−ờng có tỉ lệ lớn. Mặt thoáng khối hàng trong khoang trong nhiều tr−ờng hợp còn có lợi đối với tính vận hành của tàu. Do có tính ổn định tốt nên tàu dàu có mạn khô tối thiểu nhỏ hơn so với các loại tàu hàng khô khác. Trong thiết kế sơ bộ, tàu dàu có Pn ~ 100.000 t có: ho =(1-5)m h = 0,05-0,13. Chiều cao tâm nghiêng ban đầu ho = r + zc – zG - ∆h có thể tính gần đúng theo các công thức thống kê Đ5.Thiết bị boong: Tàu dầu có thiết bị boong khác tàu hàng khô, các thiết bị đặc tr−ng gồm: + Các miệng hầm nhỏ trên các khoang hàng + Có cầu nối chạy từ boong nâng đuôi đến boong nâng mũi trên vùng khoang hàng + Các hệ thống ống với mục đích sử dụng khác nhau bố trí trên boong. + Các động cơ điều chỉnh van d−ới đáy khoang hàng. - Miệng khoang hàng phải có kích th−ớc nhỏ nhất, đảm bảo thông gió tốt, lên xuống dễ dàng. Không bố trí 2 miệng hầm trong cùng một mặt phẳng s−ờn, nên đặt so le nhau. Miệng hầm có thể là hình tròn, hình elip, hình vuông với góc l−ợn tròn, kích th−ớc phụ thuộc vào kích th−ớc tàu. . Nắp miệng khoang có kết cấu kín dầu, kín khí.( hình tròn D = 0,8 – 1,2 m ; hình vuông 0,8 x 1,2 m hoặc 1,2 x 1,8 m. Chiều cao quầy miệng 875 mm ) 45 - Cầu nối đảm bảo an toàn cho thuyền viên đi lại dễ dàng trên boong, sử dụng treo dây cáp và các ống nhẹ do đó cần có kết cấu vững chắc .Trên tàu cỡ lớn, d−ới boong chính tại vị trí cầu nối , tàu đ−ợc thiết kế đ−ờng hầm kín dầu , kín khí đảm bảo an toàn tuyệt đối cho sự đi lại của thuyền viên. - Vùng khoang hàng mạn chắn sóng đ−ợc thay bởi lan can rào bảo vệ để tránh tụ khí dễ gây cháy nổ và để sóng tràn lên boong làm nguội khối hàng. - Thiết bị cẩu trên tàu dàu đ−ợc bố trí rất ít, th−ờng có 2 cẩu sức nâng 3ữ5 tấn lắp gần trạm điều khiển dùng cẩu ống mềm phục vụ tháo và nối ống với trạm bơm trên bờ,phục vụ trả hàng ở phần đuôi tàu, tiếp nhận dự trữ l−ơng thực thực phẩm cho thuyền viên. - Các thiết bị neo, lái, thiết bị chằng buộc nh− tàu hàng thông th−ờng, dây chằng buộc là sơi dây tổng hợp không dùng cáp thép. Đ6.Hệ thống làm hàng: Khi nhận hàng: dầu đ−ợc bơm từ bờ (th−ờng dùng các bơm trên bờ) qua các ống mềm xuống tàu (các ống mềm đ−ơc chở trên tàu) qua trạm điều khiển vào các ống sau đó đỏ vào khoang hàng. Dầu có thể chảy trực tiếp vào các khoang hoặc qua khoang bơm (không qua các bơm ) xuống các ống đặt d−ới đáy và vào khoang. Hệ thống ống d−ới đáy gồm các ống chính đặt dọc Chiều dài tàu, các ống phụ vẽ nhánh qua các van vào khoang hàng. Hệ thống này đặt theo 2 hình thức: 1.Hệ thống khép kín: Đặc điểm là hệ thống ống khép kín có 2 ống chính đặt song song dọc theo các khoang hàng và đ−ợc nôí khép kín bằng các ống đặt vuông góc. Hê thống ống và van đ−ợc đặt tại các vị trí thích hợp cho nhiều ph−ơng án bơm và làm vệ sinh từng đoạn ống hoặc tất cả hệ thống. Khi có hỏng hóc hệ thống cho phép tách đoạn ống hỏng hóc mà không gây gián đoạn quá trình bơm. Hệ thống này áp dụng cho nhiều loại hàng khác nhau. 2- Hệ thống các nhóm ống thẳng : Hệ thống ống thẳng có kết cấu đơn giản và khối l−ợng nhỏ hơn. Từng nhóm khoang có 1 ống chính riêng từ đó toả ra các nhánh ống phụ đến các khoang. Mỗi ống chính có một bơm phục vụ riêng. Khi một bơm bị hỏng hệ thống này cho phép chuyển ống chính của bơm đó sang bơm bất kỳ. Hệ thống nhóm các ống thẳng áp dụng trên tàu chở dầu thô và sản phẩm ch−a tinh chế (gọi là hàng bẩn). Những tàu này sau chuyến đi không đòi hỏi làm vệ sinh hệ thống hầm hàng. 46 Ngoài hai hệ thống trên còn có một hệ thống khác đơn giản hơn gọi là hệ thống dòng chảy tự do (free-flow). Hệ thống này không có đ−ờng ống mà chỉ có van đặt tại các vách ngang, vách dọc. Khi mở van dầu chảy về giếng đặt tr−ớc khoang bơm và từ đó đ−ợc bơm lên. Hệ thống này chỉ áp dụng trên tàu cỡ lớn. 3.Hệ thống bơm dầu cặn: Các van hệ thống làm hàng và bơm dầu cặn từ đáy khoang hàng đ−ợc điều chỉnh bằng tay hoặc bằng hệ thống cơ từ trên boong hoặc điều khiển tại trạm điều khiển. Chú ý: Do các khoang cách ly (cofferdams) có thể sử dụng làm khoang bơm nên một số tàu đặt khoang bơm ở giữa tàu. Các đ−ờng ống từ buồng bơm chạy về phía mũi và lái. Trong buồng bơm có 2 bơm piston chạy bằng hơi n−ớc. Một bơm phục vụ các két phía mũi, cái còn lại phục vụ các lái. Một vài tàu có máy chính đặt giữa tàu sử dụng bơm đặt ngay trong khoang bơm ngay tr−ớc buồng máy. Cả hai tr−ờng hợp trên đều không thích hợp để chở hàng có nhiệt độ bắt lửa thấp. Hệ thống đ−ờng tuần hoàn hoặc tuyến vòng chính nh− hình vẽ. A.Hệ thống ống trên hình 1: dùng cho tàu có tuyến ống ở giữa. Mỗi két hoặc khoang chứa dàu có 2 đ−ờng ống hút, một đ−ờng hút trực tiếp và một đ−ờng ống hút gián tiếp. Đ−ờng hút trực tiếp cho các két mạn trái do tuyến ống mạn trái phục vụ và dẫn đến bơm ở mạn trái. Đ−ờng hút gián tiếp cho các két mạn trái cung cấp cho tuyến ống mạn phải.Van chính đặt trên mỗi đ−ờng ống giữa các két cho phép ngăn cách các két riêng biệt khi cần thiết. Trong tr−ờng hợp này tàu không trang bị hệ thống thu gom. Các két không có vách chịu lực đ−ợc đặt van rót ( tự chảy). Khi mở van cho phép dầu chảy vào các két bên d−ới. Một số tàu còn đ−ợc trang bị tuyến ống nhỏ cỡ 6 inch phục vụ các két không có vách chịu lực thông qua đ−ờng hút độc lập. Để xả hết dầu từ két chính, tàu phải nghiêng lần l−ợt về hai phía nhằm duy trì họng hút luôn kín để dầu chảy thẳng về cửa hút. B- Hệ thống ống trên hình 2: là tuyến ống tuần hoàn hay tuyến vòng chính đ−ợc cải tiến cho tàu hai vách ngăn. Tàu đ−ợc trang bị hệ thống thu gom . Tuyến ống của hệ thống này chạy bên trong tàu, vòng quanh các két mạn nối thông từ phía này sang phía kia các két giữa. Mỗi két mạn đều có một đ−ờng ống hút ở giữa tuyến ống đi qua két. Các két giữa có hai đ−ờng ống hút, một vào tuyến ống mạn trái và một dẫn vào tuyến ống mạn phải. Van chính dùng tách riêng biệt các két bố trí nh− hệ thống tr−ớc. Đ−ờng ống chính phía mũi lái có đ−ờng kính 12 inch, nh−ng tại đ−ờng ống hút thu nhỏ lại còn 10 inch. Bơm chính có năng suất lớn không thích hợp dùng làm sạch két ( sẽ gây mài mòn và phá 47 thủng vỏ quá giới hạn cho phép) nên khi mức dầu giảm xuống còn 1foot thì bơm chính chuyển sang két đầy khác và bơm thu gom đ−ợc đ−a vào hoạt động. Đ−ờng ống tuyến thu gom có đ−ờng kính 6 inch và nhánh hút rẽ ngang có đ−ờng kính 4inch. Bơm vét có thể bơm dàu lên bờ theo đ−ờng ống riêng hoặc gom lại tất cả vào két giữa bằng hệ thống đẩy riêng biệt. Hai đ−ờng ống đứng nối các bơm với hệ thống ống trên boong. Khi dùng cả hai bơm để bơm vào một đ−ờng ống xả, các đ−ờng ống đứng đặt mỗi bên của buồng bơm đ−ợc nối thông nhau bằng nhánh ống nối thông. Các ống đứng h−ớng ra mạn ngay trên mặt boong và đ−ợc nối với đoạn ống chữ Y có đặt van nêm và đ−ờng ống mềm d−ờng kính 8 inch nối với d−ờng ống trên bờ. Nhiều tàu trang bị d−ờng ống 12 inch trên mặt boong chạy đến tận nơi xả phía lái (khi trả hàng cố định vào ụ bằng 2 neo mũi và dây buộc ở phía sau). Kiểu trả hàng này vẫn đ−ợc dùng tại một vài cảng ở ý và các n−ớc Địa Trung Hải. 4.Hệ thống thoát khí ở các khoang hàng: Khi chịu ảnh h−ởng của nhiệt, dàu không chỉ dwn nở còn bốc hơi và sự mất mát do bay hơi đối với hàng loại nhẹ là rất lớn nếu để khí thoát tự nhiên. Nếu hầm hàng làm kín hoàn toàn, khi nhiệt độ tăng hàng lại bốc hơi nhiều hơn cho đến khi hơi dàu đạt d−ợc áp suất ở bề mặt thoáng lại tác động vào vách bao quanh. Khi nhiệt độ tăng thêm áp suất hiện tại lại tăng thêm và tự giải phóng bằng cách phá vỡ điểm yếu nhất của hầm hàng. Hệ thống thông hơi của tàu dầu phải đảm bảo : + Hạn chế sự thoát ra của bất kỳ l−ợng hơi nào do áp suất quá cao. + Tạo sự an toàn với l−ợng hơi nguy hiểm ở môi tr−ờng khí bên ngoài. + Cung cấp l−ợng khí để thay thế độ chân không do dàu co lại trong các két tạo ra. a)Hệ thống thông hơi độc lập : Gồm đ−ờng ống đ−ờng kính 3 inch lắp vào mỗi két tại vị trí đỉnh két và có nón che phía trên. Độ cao ống khoảng 3 fut có bịt bằng nút thép và l−ới chống lửa. Khoảng giữa ống có đặt van áp suất cao khống chế bởi lò xo hoạt động khi áp suất v−ợt quá 2 pao và đóng ngay tức thời khi áp suất giảm xuống d−ới giá trị này. Van áp suất này đ−ợc thiết kế thêm chức năng cho không khí vào két nếu độ chân không tạo ra khi hàng bị co lại. Hệ thống này có giá thành thấp vì chiều dài ống không lớn nh−ng có nh−ợc điểm là khi dầu bốc hơi hệ thống không xả đ−ợc với tốc độ cần phân tán nhanh hơi dầu, van dễ bị tắc bởi cặn và sáp với l−ợng rất nhỏ và rất dễ sảy ra sự cố. b)Hệ thống thông hơi chung : Gồm những tuyến ống phục vụ cho từng khoang và nối vào đ−ờng ống lớn hơn chạy dọc khoang hàng và ddi lên cột cao 4m có thiết bị chặn lửa đặt trên boong. Tại chân cột có đặt một van chân không khống chế sự thất thoát của khí cháy và cho phép không khí đi vào các két. Mỗi két có một van cửa thông th−ờng đóng bằng tay để ngăn cách với các két còn lại. Hệ thống thông hơi chung có các −u điểm tất cả các khí đều đ−ợc xả một cách thích hợp ở phía trên cao của mặt boong. Nh−ợc điểm của hệ thống này là gây sự làm bẩn lẫn nhau qua hệ thống khi chuyên chở nhiều loai hàng khác nhau. Khi van áp suất ở mỗi cột bị hỏng hoặc kẹt, áp lực hơi sẽ lớn. c)Hệ thống thông hơi kiểu nhóm : Các tuyến ống khí riêng biệt cùng l−ới ngăn lửa đặt riêng cho từng nhóm két. Mỗi két có một van áp suất chân không phục vụ. Việc thông khí khi làm hàng rất quan trọng, các nắp hầm phải đóng chắc chắn. Nếu các nắp này đang trong sử dụng phải đ−ợc lắp đặt với l−ới bằng thép mịn thích hợp một cách chắc chắn hoặc l−ới dập lửa bên trên miệng hầm hoặc tại cửa kiểm tra khi hàng đang 48 bơm vào hoặc hút ra khỏi két. Nhiều Cảng quy định các nắp hầm phải đóng kín trong suốt thời gian làm hàng do đó hệ thống thông hơi đ−ợc đ−a vào sử dụng. Các tàu trang bị thiết bị tự động đo khoảng trống dễ dàng đáp ứng yêu cầu này mà không cần mở nắp để xác định mức chất lỏng trong két nhằm tránh khả năng trào dầu. Trong thực tế phải đóng tất cả các cửa, các lỗ kiểm tra két trên tàu. Các xuồng máy, ph−ơng tiện thuỷ trang bị động cơ Diesl hoặc xuồng cao tốc không đ−ợc phép cặp mạn tàu dàu khi tàu đang nhận hoặc trả hàng hoặc lấy n−ớc dằn. Các tàu chở xăng chỉ dùng hơi từ bờ cấp cho máy phụ trên boong và khi cần cho cả máy phát trên tàu. Nếu tàu không trang bị bếp điện thì việc nấu n−ớc phải tiến hành trên bờ. 5) Hệ thống khí trơ : Sử dụng khí trơ nạp đầy không gian giữa đỉnh hầm hàng và bề mặt thoáng làm môi tr−ờng hỗn hợp nổ trong két bị loại trừ khi tàu gặp sự cố. Khí trơ đ−ợc lọc qua thiết bị làm sạch các thành phần ăn mòn của hệ khí thải qua ống khói. Hệ thống khí trơ gồm các thiết bị dùng với mục đích giảm hàm l−ợng ô xy trong két đến ≤ 5%. Khí trơ gồm nhiều loại khí và chất khác nhau tuỳ thuộc vào chất l−ợng và loại nhiên liệu sử dụng cho nồi hơi. Hệ...ng l−ợng này của n−ớc dằn. Để xác định khối l−ợng n−ớc dằn trong lần gần đúng thứ nhất có thể sử dụng đồ thị sau: 81 4- Chiều cao mạn khô tối −u của phao đáy có tàu đặt trên không có những kiến nghị và quyết định khác nhau. Ví dụ ụ nổi có sức nâng 2500 tấn có chiều cao mạn khô của phao đáy là 75 mm. Tuy nhiên ở chiều cao mạn khô nhỏ nhất này sóng do tàu kéo cỡ nhỏ đi qua tạo ra lớp n−ớc trên mặt boong triền dày 10 m m. Điều này không gây ra nguy hiểm nh−ng rất khó chịu cho công việc trên boong triền. Điều này yêu cầu cần giữ mạn khô của ụ có chiều cao từ 200 – 300 mm. Khi thiết kế ụ nổi kiến nghị nhận trị số mạn khô của phao đáy bằng 300 mm.Trị số của momen gây uốn ụ nổi khi có tàu đặt trên sẽ bằng không nếu biểu đồ lực nâng của ụ có hình dạng và trị số tung độ cân bằng với biểu đồ lực phân bố trọng l−ợng của hệ ụ – tàu. Để thực hiện điều này có thể thiết kế các phao có chiều cao khác nhau. ảnh h−ởng của việc giảm chiều cao của các phao đầu mút ụ chỉ ra trên hình 8 và trong bảng 1. Chiều cao của các phao trên đặt các đoạn chiều dài tàu khác nhau có trị số lực cắt và momen uốn nhỏ nhất. Trong bảng 1 và trên hình 8 đ−ợc ttính cho 3 tr−ờng hợp : Hình 8.ảnh h−ởng của chiều dài tàu đến chiều cao phao đáy khi momen uốn nhỏ nhất LC = Lđ ; LC = 1,2 Lđ ; LC = 0,8 Lđ Chúng ta thấy rằng tuỳ thuộc vào điều kiện phục vụ của ụ thiết kế, việc giảm chiều cao của các phao mút có thể thay bằng phao có độ nhọn ( để giảm sức cản khi kéo ụ nổi) hoặc là áp dụng các giải pháp kết cấu khác. Tuy nhiên việc sử dung các phao có chiều cao khác nhau dẫn đến các phao có dộ dài khác nhau và sử dụng các bơm có năng suất khác nhau. Bảng 1: Sự phụ thuộc của chiều cao các phao mút vào chiều dài t−ơng đối của ụ nổi với chiều dài tàu của tàu lên ụ Tỷ số giữa chiều dài ụ và chiều dài tàu lên ụ Số phao đáy LC = Lđ LC = 1,1 Lđ LC = 0,8 Lđ 1 0,62 0,9 0,42 2 0,91 0,94 0,83 3 1,0 1,0 1,0 4 1,0 1,0 1,0 5 0,91 0,94 0,83 6 0,62 0,90 0,42 Khi không có hệ thống tin cậy xác định mức n−ớc trong các khoang dằn và độ võng của từng khoang để dễ dàng chỉ ra trạng thái có thể dẫn đến tai nạn, dẫn tới sự tạo 82 ra chiều cao không bằng nhau của các phao cần phải rất thận trọng, các ụ nổi có kết cấu nh− vậy đ−ợc sử dụng rất hạn chế. Đ 7 – Xác định kích th−ớc chính của ụ vận tải Các kích th−ớc chính của ụ vận tải có một số khác biệt với ụ sửa chữa. Chiều dài của ụ vận tải phụ thuộc vào các yếu tố sau: + Chiều dài LC của tàu mà ụ chuyên chở + Giới hạn cho phép của chiều dài ụ L trên tuyến hoạt động. Chẳng hạn khi ụ đi qua kênh và hồ chứa n−ớc chiều dài của ụ không đ−ợc lớn hơn 95% chiều dài âu tàu. Chiều rộng của ụ vận tải phụ thuộc vào chiều rộng tàu mà ụ chuyên chở, khe hở giữa mạn tàu và kết cấu bên trong thân ụ, chiều rộng âu tàu có trên tuyến đ−ờng, tính ổn định cần thiết của hệ ụ – tàu trong quá trình nâng hạ tàu, vào thời gian hành trình trên tuyến. Theo khả năng hàng hải, chiều rộng ụ cần phải nhỏ nhất, vì vậy khe hở giữa tàu với thân ụ đ−ợc lựa chọn tối thiểu đ−ợc phép theo điều kiện đ−a tàu ra vào ụ an toàn ( trong giới hạn 0,35 – 0,5 m ). Từ đó: Bđ = BC + ( 0,7 – 1,0 ) + 2Bb m Trong đó Bb – là chiều rộng tháp ụ Chiều rộng của tháp ụ đ−ợc xác định bằng tính toán ổn định nh− khi thiết kế ụ sửa chữa, áp lực tính toán của gió nhận không thấp hơn 40 – 50 kg/m2. Tính ổn định cần thiết của ụ vận tải trong quá trình nó nổi lên và dìm xuống cùng với tàu có thể đảm bảo hoặc là ụ nổi có đủ chiều rộng hoặc tăng momen quán tính diện tích đ−ờng n−ớc bằng biện pháp chằng buộc với mạn ụ một sà lan hoặc phao nhỏ. Chiều cao tháp hoặc mạn ( ụ không tháp) của ụ vận tải có chú ý đến đảm bảo chiều cao mạn khô đ−ợc tính theo công thức: Hb = TC + hh.b + hL + ∆T m Hoặc là: H = TC + hh.b + hCT + ∆T m Với Hb – chiều cao tháp của ụ vận tải H – chiều cao mạn của ụ vận tải không tháp hhb – chiều cao mạn khô của ụ ở trạng thái có tàu ( chiều cao này kiến nghị nhận không nhỏ hơn 0,6 m) hL – Chiều cao dầm đỡ của ụ hCT – chiều cao dầm đỡ trên đ−ờng nền ụ ∆T – khe hở giữa đáy tàu và mặt trên dầm đỡ Nếu ng−ỡng cửa đóng kín phía đuôi cao hơn chiều cao dầm đỡ thì chiều cao hL nhận bằng chiều cao ng−ỡng cửa. Chiều chìm của ụ vận tải đ−ợc xác định bằng ph−ơng pháp áp dụng cho ụ sửa chữa Ch−ơng VII - Tàu cá Đ1-Phân loại tàu: Tr−ớc đây tàu cá đ−ợc phân loại quy −ớc thành cỡ lớn, cỡ trung bình, cỡ nhỏ và thuyền đánh cá để thuận tiện cho công tác thống kê. Hiện nay cùng với sự phát triển mạnh mẽ của ngành đánh cá đại d−ơng và nói riêng là đánh bắt bằng l−ới, đw xuất hiện nhiều loại tàu đánh cá kiểu mới có trang bị thiết bị làm lạnh và chế biến. Tàu cá đ−ợc phân theo hai nhóm chính: + Theo các đặc tr−ng công nghiệp nghề cá. 83 + Theo các đặc tr−ng chung của tàu. Đ2-Đặc điểm hình dáng: Các tàu đánh cá có phạm vi biến đổi của kích th−ớc t−ơng đối lớn. Chẳng hạn các thuyền đánh cá có chiều dài (15 – 20) m, l−ợng chiếm n−ớc 60 – 100 tấn. Tàu đánh cá cỡ lớn có chiều dài 90 – 115 m, l−ợng chiếm n−ớc 6000 – 10000 tấn. Bảng thống kê cho phạm vi biến đổi kích th−ớc, hệ số béo của các cỡ tàu đánh cá đ−ợc phân loại theo quy −ớc: tàu cỡ lớn có chiều dài lớn hơn (70 – 75) m, cỡ trung bình có chiều dài 35 – 55 m , tàu cỡ nhỏ có chiều dài 20 – 30 m, thuyền đánh cá chiều dài nhỏ hơn hoặc bằng 20 m. Các tỷ số kích th−ớc chính Các hệ số béo hình dáng Loại tàu L/B L/H B/H B/T δ α β Fr Cỡ lớn 5,4 -6,0 7,5-7,7 1,3 -1,4 2,5 - 2,7 0,57- 0,66 0,78 - 0,82 0,96- 0,98 0,23- 0,25 Cỡ TB 4,7–5,2 10-10,5 2,0 -2,1 2,3 - 2,9 0,55 - 0,58 0,77- 0,83 0,82- 0,88 0,25- 0,28 Cỡ nhỏ 3,1-3,4 6,3-7,2 1,9- 2,3 2,1 - 3,2 0,38 - 0,47 0,71- 0,80 0,60- 0,75 0,29- 0,34 TĐC 2,9-3,0 6,0-6,3 2,0 -2,1 2,6 - 3,0 0,40- 0,45 0,74- 0,76 0,62-0,65 0,33- 0,35 Trong lần gần đúng thứ nhất, khi xác định hệ số béo thể tích của tàu cá cỡ lớn có Fr = 0,25 – 0,28 và L/B ≈ 6 có thể sử dụng công thức Telfer : δ = 1,0 – 1,25 ( 1B L + ) Fr khi Fr = 0,24 – 0,30 có thể tính ϕ và β theo công thức: ϕ = 0,325 0,5Fr ; 0,53,08(1 1, 4 )Fr Frβ = − hệ số béo đ−ờng n−ớc của các tàu này có thể tính theo công thức: α = 0,74ϕ + 0,28 Đặc tr−ng công nghiệp nghề cá Đặc tr−ng chung của tàu Hình thức tổ chức đánh bắt Vùng bơi lội Các kiểu đánh bắt cá Vật liệu đóng tàu Ph−ơng pháp kéo l−ới Kiến trúc tàu Mức độ chế biến cá Loại thiết bị năng l−ợng Ph−ơng pháp chế biến cá Loại thiết bị đẩy Tự động chế biến Tự động chế biến – thăm dò cá L−ói vét, l−ới rút, L−ới nổi, liên hợp đánh bắt Kéo l−ới đuôi Kéo l−ới mạn Kéo l−ới đôi Cá −ớp muối Cá −ớp lạnh Cá đóng hộp Cá t−ơi Thành phẩm , bán thành phẩm Vùng không hạn chế, vùng hạn chế Vùng ven biển Thép, chất dẻo, gỗ, ximăng l−ới thép, compuzit Tàu một boong Tàu hai boong, đuôi tuần d−ơng, buông máy ở đuôi, giữa tàu Động cơ Diesel Diesel - điện Chong chóng b−ớc cố định Chong chóng biến b−ớc 84 Khi xác định δ và α của tàu cá cỡ trung bình, Munro –Smit kiến nghị sử dụng công thức: δ =1,14 – 2,0 Fr ; α = δ + 0,25 Để đảm bảo tính hàng hải của tàu cá, cần phải lựa chọn thận trọng các tỷ số L/B và B/T. Đặc biệt là hệ số béo dọc ϕ có quan hệ mật thiết với tính di động và tính hàng hải của tàu. Để lựa chọn ϕ một cách hợp lý, có thể tham khảo đồ thị biểu diễn quan hệ giữa ϕ và Fr do Ridgli - Nevit thống kê từ 50 tàu cá có chiều dài t−ơng đối l < 5 sau: Đồ thị Ridgli - Nevit : Trị số tối −u của hệ số béo dọc ϕ của các tàu cá cỡ trung bình Theo đồ thị Ridgli – Nevit, khi số Fr < 0,3 trị số tối −u của ϕ = 0,53 – 0,55 là trị số đ−ợc coi là không có khả năng thực tế vì các đầu mút đ−ờng n−ớc rất nhọn, rất khó làm trơn và công nghệ sẽ khó khăn, làm giảm dự trữ nổi cục bộ tại các đầu mút nên trong thực tế th−ờng nhận trị số của ϕ = 0,57. Khi lựa chọn hình dáng vỏ bao thân tàu cũng nh− các tỷ số kích th−ớc chính và các hệ số béo lý thuyết cần chú ý đến các yêu cầu khác nhau nh− dung tích, cân bằng tàu, tính di động và tính ổn định. Để thiết kế dạng vỏ bao của tàu cá cần tham khảo kết quả thử tính di động của các mô hình trong bể thử nhằm đảm bảo tốt tính di động cho tàu. Để đánh giá trị số của sức cản trong giai đoạn thiết kế sơ bộ th−ờng sử dụng các ph−ơng pháp tính gần đúng mà cơ sở của các ph−ơng pháp này là kết quả thử mô hình và thử tàu trong thực tế. Đồ thị do V.D. Bliumki xây dựng có thể sử dụng để tính sức cản của tàu cá có các yếu tố hình dáng thoả mwn giới hạn đw chỉ ra. Với tàu cá có kích th−ớc khác nhau, s−ờn mũi th−ờng áp dụng dạng chữ V có độ nghiêng nhiều từ đ−ờng n−ớc thiết kế trở lên nhằm giảm hắt n−ớc lên boong. Điều này rất có ý nghĩa đối với các tàu cá cỡ nhỏ và trung bình kéo l−ới mạn. Góc vào n−ớc của đ−ờng n−ớc thiết kế của tất cả các tàu đánh cá xấp xỉ 300. Các thuyền đánh cá kéo l−ới có góc này từ 400 – 450. Các tàu cá th−ờng thiết kế dạng mũi nghiêng, sống mũi nghiêng so với mặt phẳng đ−ờng n−ớc từ 250 – 300 có tác dụng giảm hiệng t−ợng sóng va đập vào mũi, giảm đ−ợc lắc dọc, tăng dự trữ nổi ở mũi tránh hiện t−ợng mũi ngập vào sóng. Các tàu cá cỡ lớn có thể áp dụng mũi quả lê hoặc dạng mũi bầu. Việc áp dụng mũi quả lê cho các tàu cá có Fr = 0,3 sẽ làm giảm sức cản của tàu từ ( 10 – 15 )% nh−ng phải tiến hành thử mô hình trong bể thử. S−ờn đuôi dạng chữ V cũng áp dụng cho hầu hết các tàu cá, đặc biệt là các tàu kéo l−ới đuôi. Đuôi tàu cá th−ờng là đuôi tuần d−ơng hoặc bán tuần d−ơng. Để mở rộng tối đa diện tích mặt boong tạo thuận lợi cho việc đánh bắt, tàu sử dụng đuôi hình thang. Các tàu kéo l−ới đuôi ngoài việc phải quan tâm đến dạng đuôi cần chú ý đến kích th−ớc và kiểu triền kéo l−ới. Có hai dạng triền chính hiện nay th−ờng 85 sử dụng là triền cong elip và triền phẳng. Dạng triền elip giảm đ−ợc lực ma sát lúc kéo và thả l−ới, chiều dài của triền ngắn, diện tích boong thao tác cá ít tổn thất và tận dụng đ−ợc không gian phía d−ới triền để bố trí khoang máy lái hoặc kho chứa nh−ng công nghệ khó. Đồ thị V.D. Bliumki dùng xác định sức cản d− Loại triền phẳng có lực ma sát lớn hơn triền cong khi thả và kéo l−ới, cần độ dài lớn để có góc nghiêng thích hợp nên làm giảm diện tích boong đuôi nh−ng công nghệ dễ hơn triền cong. Khi thiết kế triền phải quan tâm đến các thông số hình học của triền bao gồm chiều rộng triền, chiều dài từ đ−ờng vuông góc đuôi đến mặt boong, góc nghiêng của triền phẳng và bán kính cong của triền elíp. Các thông số này của triền phụ thuộc vào lực ma sát giữa l−ới với triền và đ−ợc tính toán thiết kế sao cho l−ới có thể tự chảy. Đ3-Tính ổn định của tàu Việc đánh giá tính ổn định của tàu cá căn cứ vào các trạng thái tải trọng tàu khai thác: 1 - trạng thái tàu rời bến ra ng− tr−ờng với toàn bộ dự trữ 86 2 - trạng thái tàu từ ng− tr−ờng về bến, khoang cá chứa đầy và dự trữ tối thiểu. Có thể còn trạng thái khi tàu từ ng− tr−ờng về bến với các khoang đầy cá, trên boong còn l−ới −ớt chứa đầy cá. Kết quả thống kê trong bảng cho thấy, chiều cao tâm nghiêng ban đầu của tàu phụ thuộc vào từng trạng thái tải trọng.` Trị số chiều cao tâm nghiêng h (m) Loại tàu Tàu không Từ bến ra ng− tr−ờng 1 Từ ng− tr−ờng về bến 2 Tàu cỡ lớn 0,25 – 0,40 0,75 –1,35 0,30 – 0,40 Tàu cỡ trung bình 0,50 – 0,60 0,70 – 0,90 0,65 – 0,80 Tàu cỡ nhỏ 1,00 – 1,20 0,75 – 0,80 0,70 – 0,75 Thuyền đánh cá 0,75 – 0,90 0,75 – 0,80 0,75 – 0,80 Để cải thiện tính lắc, các tàu cá bố trí vây giảm lắc. Khi thiết kế cần chú ý kích th−ớc của vây và vị trí đặt vây giảm lắc là các yếu tố cơ bản. Chiều dài và chiều rộng của vây đ−ợc xác định dựa trên yêu cầu diện tích đủ lớn thông qua tính toán, qua các công thức thực nghiệm hoặc dựa vào tàu mẫu cùng loại. Vị trí của vây xác định theo chiều dài và chiều cao mạn. Vị trí đặt tốt nhất là ở vùng hông tàu có độ cong lớn. Mép ngoài của vây không đ−ợc v−ợt quá chiều rộng tàu. Các tàu cỡ trung bình và nhỏ nếu thiết kế vây hợp lý sẽ giảm biên độ lắc mạn từ (25 – 30) %. Ch−ơng 8 .Tàu chở gỗ Đ1- Hàng gỗ trong vận tải biển Trong vận tải biển gỗ đ−ợc chuyên chở ở hai dạng: gỗ tròn và gỗ ván, đ−ợc đặt trực tiếp trong khoang hàng d−ới dạng từng bó gỗ tròn, từng khối gỗ tấm hay từng cây gỗ hoặc từng tấm ván riêng. Kích th−ớc của từng khối gỗ đw đ−ợc bó đến nay vẫn ch−a đ−ợc tiêu chuẩn hoá. Th−ờng gỗ tròn đ−ợc bó trong các khối có kích th−ớc là (2,6 đến 2,7m) x (2,7 đến 2,8m) hay (2,6 đến 2,7 m) x 1,4m. Gỗ tấm trong các khối có kích th−ớc 1,35 x 1,30 m; 1,1 x 1,0m; 0,85 x 0,60m. Chiều dài của từng khối gỗ tấm xuất khẩu là 12, 16, 20, 22 foot (đổi ra mét là 3,7; 4,4; 6,1; 6,8). Với các kích th−ớc trên, giả thiết hệ số điền đầy gỗ trong các khố xếp là 0,9 và trọng l−ợng riêng của gỗ là 0,43t/m3 ta có trọng l−ợng của từng bó gỗ tấm là 2,0 đến 6,5 tấn, còn trọng l−ợng của bó gỗ tròn nên lấy không quá 10 tấn, do vậy sức nâng của các thiết bị cẩu bố trí trên tàu gỗ không đ−ợc nhỏ hơn 5 tấn. Dung tích các khoang chở gỗ xác định theo quy cách các bó gỗ nhất định. Các quy cách đó rất khác nhau và th−ờng bằng từ 7,67 đến 3,4 m3. Những n−ớc khác nhau sử dụng những quy cách khác nhau. Nếu lấy trung bình thể tích của một bó gỗ tấm là 6,5m3(kích th−ớc th−ờng sử dụng nhất) và trọng l−ợng trung bình của bó là 2,8 tấn thì hệ số chở hàng bằng 2,32m3/t. Trong thực tế khai thác cho thấy hệ số sử dụng khoang hàng phụ thuộc nhiều vào kích th−ớc chủ yếu của tàu. Ví dụ: 1 bó gỗ tấm theo quy cách trên đ−ợc đặt trong khoang hàng của tàu có trọng tải 5000t cần 6m3 dung tích, trên tàu với trọng tải 3000t cần 6,5m3, trên tàu 1000t cần 7,5m3 do vậy giá trị 2,32m3/t cuẩ hệ số sử dụng khoang hàng đ−ợc coi là giá trị trung bình. Do hệ số chở hàng của gỗ lớn nên khoang hàng của các tàu có kích th−ớc hình dáng thông th−ờng không thể chứa hết số gỗ cần chuyên chở. Để có thể sử dụng hết trọng tải của tàu thì một phần gỗ phải đ−ợc chuyên chở trên boong. Số l−ợng gỗ trên bằng khoảng 1/3 toàn bộ l−ợng gỗ mà tàu phải chuyên chở. 87 Trong khi khai thác tàu nếu gỗ đ−ợc bó trong các bó với quy cách nhất định thì thời gian bốc xếp hàng sẽ giảm đi 2 lần. Nh−ng việc chuyên chở gỗ trong các quy cách sẽ mất 10ữ15% dung tích khoang hàng, từ đó hệ số chở hàng sẽ tăng lên từ 2,6 đến 2,7 m3/t và l−ợng gỗ xếp trên boong cũng tăng lên dẫn đến chiều cao trọng tâm của khối hàng cũng tăng, điều này cần cân nhắc và kiểm tra trong thiết kế. Đ2- Đặc điểm tàu chở gỗ. Trong thực tế khai thác và trong các tài liệu chuyên môn rất ít khi gặp những tàu thiết kế chỉ để chở gỗ. Tên tàu chở gỗ đ−ợc áp dụng cho những tàu đ−ợc thiết kế và trang bị phù hợp với việc chuyên chở gỗ, đồng thời có thể chuyên chở các loại hàng rời khác nh− lúa mì và đôi khi là chở hàng bách hóa. Ph−ơng án thiết kế này làm tăng tính kinh tế trong khai thác của tàu trong cả năm. Bởi vì điều kiện khí hậu ở những tuyến đ−ờng mà ta quan tâm là những tuyến ở Bắc Đại Tây D−ơng trong đó có Nga và Phần Lan là hai n−ớc xuất khẩu gỗ chỉ cho phép vận chuyển gỗ trong những tháng mùa hè còn lại tàu phải chuyên chở những loại hàng khác. Tàu đ−ợc thiết kế theo ph−ơng án trên có −u điểm là có thể có những nguồn hàng cố định ở những chuyến hành trình ng−ợc lại trong cả năm. Trong những ch−ơng này các chỉ dẫn thiết kế sẽ đ−ợc áp dụng cho những tàu chở gỗ theo ph−ơng án nói trên. Do sự khác nhau giữa hàng gỗ và các loại hàng khác nh− hàng hạt nên khi thiết kế sẽ có một số vấn đề đặc tr−ng cần giải quyết cho phù hợp với mục đích sử dụng của tàu. Vấn đề khó nhất xuất phát từ sự khác nhau giữa hệ số chở hàng của gỗ (trung bình khoảng 2,32m3/t) và hệ số chở hàng của hàng hạt (từ 1,3 đến 1,45 m3/t). Thiết kế tàu chở gỗ là loại tàu có mạn khô tối thiểu phải tính toán điều chỉnh để có dung tích khoang hàng đủ lớn sao cho số l−ợng gỗ bố trí trên boong là tối thiểu (khoảng 1/3 tổng số gỗ chuyên chở), đồng thời phải thoả mwn các yêu cầu về gia c−ờng boong chính và trang bị các thiết bị chằng buộc trên boong, đảm bảo an toàn cho công việc của thuyền viên. Vấn đề quan trọng thứ hai là cao độ trọng tâm tàu khi chở gỗ lớn hơn cao độ trọng tâm của tàu khi chở hàng hạt gây khó khăn cho việc xác định kích th−ớc chủ yếu của tàu nhất là chiều rộng. Vấn đề này liên quan đến độ ổn định thích hợp của tàu. Nếu tàu đủ ổn định khi chở một loại hàng thì sẽ hoặc thừa ổn định hoặc không đủ ổn định khi chở loại hàng kia. Sự mâu thuẫn này có thể đ−ợc giải quyết bằng hai ph−ơng pháp : + Chọn hình dáng đặc biệt cho thân vỏ (mạn đ−ợc mở rộng ở phía trên) nhằm cải thiện tính ổn định. + Lấy thêm l−ợng dằn tàu khi hành trình với gỗ xếp trên boong. Từ đó ta có 2 loại tàu chở gỗ : tàu chạy với n−ớc dằn và tàu không dằn. Phần lớn tàu chở gỗ phải dằn với l−ợng 8 đến 15% trọng l−ợng hàng hoá, trung bình là 10% Theo trọng l−ợng hàng hoá chuyên chở tàu chở gỗ đ−ợc chia làm 3 nhóm : Nhóm tàu cỡ nhỏ : trọng l−ợng hàng hoá đến 2000tấn bằng 650 đến 750 khối gỗ theo quy cách. Nhóm tàu cỡ trung : trọng l−ợng hàng hoá từ 3000t đến 3500t bằng 950 đến 1100 khối gỗ theo quy cách. Nhóm tàu cỡ lớn : trọng l−ợng hàng hoá từ 5000 đên 5500t bằng 1600 đến 1800 khối gỗ theo quy cách. 88 Vận tốc của tàu chở gỗ là vận tốc trung bình từ 12 đến 15 hải lý. Điều này đ−ợc giải thích là do tàu chở gỗ là loại tàu có kích th−ớc không lớn, chi phí khai thác nhỏ và thời gian đỗ trong cảng lớn. Tầm xa bơi lội khoảng từ 6000 đến 8000 hl, trong vận tải viễn d−ơng lên tới 11.000 đến 16.000hl. Đ3 - Đặc điểm kết cấu và kiến trúc của tàu chở gỗ Tàu chở gỗ khi chở gỗ trên boong có mạn khô tối thiểu nhỏ hơn mạn khô tối thiểu mùa hè. Khi đó chiều chìm của tàu sẽ lớn hơn khoảng 5 đến 6% chiều chìm bình th−ờng ( hiệu giữa 2 chiều chìm này ứng với 7 đến 10% trọng tải). Để có mạn khô tối thiểu khi chở gỗ, tàu phải thoả mwn một loạt những yêu cầu quy định trong Công −ớc Quốc tế về đ−ờng n−ớc chở hàng năm 1966. Tr−ớc hết tàu phải thoả mwn các yêu cầu về sức bền đối với chiều chìm lớn hơn khi tàu chở gỗ và đối với l−ợng gỗ sắp xếp trên boong. Điều này sẽ làm tăng kích thứơc của các kết cấu và trọng l−ợng thân vỏ sẽ lớn hơn tàu hàng thông th−ờng khác. Chiều cao cho phép của các khối gỗ xếp trên boong xác định theo quy phạm. Chiều cao này không đ−ợc lớn hơn chiều cao tiêu chuẩn của th−ợng tầng, nghĩa là: 1,83m đối với tàu có chiều dài L ≤ 76,2m 2,29m đối với tàu có chiều dài L ≥ 122m Đối với các giá trị trung gian của L xác định theo ph−ơng pháp nội suy. Chiều cao tối đa của lớp gỗ xếp trên boong khi tàu hành trình vào mùa đông không nên v−ợt quá 1/3 chiều rộng lớn nhất của tàu, vào mùa hè chiều cao này không giới hạn. Trong thực tế khai thác trong các tàu gỗ lớn, chiều cao này khoảng 5,5 đến 6,5m và bị hạn chế do các tiêu chuẩn về ổn định. áp lực trên boong xác định theo các điều luật của quy phạm. Trong tính toán phải để ý đến độ ngấm n−ớc của gỗ và lấy trọng l−ợng gỗ tăng từ 10 đến 15%. Ngoài ra theo yêu cầu của quy phạm tàu gỗ phải có th−ợng tầng mũi với chiều dài không nhỏ hơn 7% chiều dài tàu. Để đảm bảo an toàn cho tàu khi khai thác, lớp gỗ trên boong phải đ−ợc chằng buộc bằng các thiết bị phù hợp xác định theo luật và mạn chắn sóng hoặc hàng rào bảo vệ phải có kết cấu vững chắc và thoát n−ớc dễ dàng, chiều cao tối thiểu là 990mm. Khi thiết kế và bố trí chung toàn tàu, theo yêu cầu của quy phạm khi tàu chở gỗ trên boong phải bố trí lối đi an toàn và dễ dàng cho thuyền viên đến nơi làm việc, buồng máy, buồng ở. Các yêu cầu của quy phạm cũng liên quan tới các két d−ới đáy đôi. Các két ở đáy đôi vùng giữa tàu phải đ−ợc chia làm 2 phần ở mặt phẳng đối xứng bằng sống chính kín n−ớc. Trên tàu chở gỗ, một vấn đề quan trọng là phải đảm bảo cho tàu có măt boong rộng rwi để xếp hàng gỗ, điều này liên quan đến việc lựa chọn cẩu. Trên tàu chở gỗ th−ờng áp dụng cần cẩu đơn, cần trục có sức nâng không nhỏ hơn 5 tấn, tầm với ngoài mạn không nhỏ hơn 5 – 6 m. Khi tàu vận hành các cẩu đ−ợc định vị ở t− thế thẳng. Do đặc điểm của loại hàng, tàu chở gỗ đ−ợc thiết kế là tàu một boong có số vách ngang tối thiểu và buồng máy đặt tại đuôi, boong hở. Đ 4 - ổn định và các vấn đề liên quan Sự khác nhau trong việc bố trí hàng hoá theo chiều cao của tàu khi chở gỗ và khi chở hàng hạt dẫn đến sự dao động rất lớn của cao độ trọng tâm khối hàng và của tàu. Ví dụ : Tàu chở gỗ có trọng tải 5000 tấn khi chở gỗ có cao dộ trọng tâm Zgỗ = 7.82 m, khi chở hàng hạt : Zhạt = 5.43 m. ứng với cao dộ trọng tâm của tàu khi chở gỗ Ztg = 7.12 m, khi 89 chở hàng hạt Zth = 5.83 m. Hiệu giữa hai ZG là 1.29 m hay 22%Zth. Sự dao động của ZG dẫn đến sự thay đổi lớn ổn định của tàu, điều đó gây khó khăn trong việc xác định kích th−ớc chủ yếu của tàu. Nếu kích th−ớc chủ yếu của tàu đ−ợc chọn sao cho thoả mwn tính ổn định của tàu khi chở gỗ thì độ ổn định sẽ thừa khi tàu chở hàng hạt. Nếu khi chọn kích th−ớc chủ yếu của tàu ta quan tâm đến việc thoả mwn yêu cầu về ổn định khi tàu chở hàng hạt thì trong tr−ờng hợp tàu chở gỗ tính ổn định sẽ không đảm bảo. Nh− trên đw giới thiệu, vấn đề này có thể giải quyết bằng cách : -Trong hành trình tàu chuyên chở gỗ thì bơm n−ớc dằn vào những két tại đáy đôi nhằm giảm cao độ trọng tâm của tàu. - Lựa chọn hình dáng s−ờn của tàu sao cho ổn định hình dáng của tàu tăng cùng sự tăng của chiều chìm. Để tăng độ ổn định của tàu có thể chọn hình dáng s−ờn nghiêng nhiều ra ngoài mạn, bắt đầu từ vị trí đ−ờng n−ớc t−ơng ứng với chiều chìm khi chở hàng hạt. Đa số các tàu chở gỗ là tàu nhận dằn, mặc dù nhận dằn sẽ giảm trọng l−ợng hàng có ích bằng đúng l−ợng n−ớc dằn ( trung bình là 10% ) Trong thực tế thiết kế tàu chở gỗ, chiều cao tâm nghiêng ban đầu đối với trạng thái toàn tải, dời bến th−ờng lấy trong khoảng 0,2 m đến 0,3 m. Từ đó, chiều cao tâm nghiêng t−ơng đối của tàu khi chở gỗ khoảng hgỗ/B = 0,012 ữ 0,02, khi chở hàng hạt hhạt/B = 0,06 ữ 0,065. Nếu biết số l−ợng, toạ độ trọng tâm của khối hàng và đặc điểm về ổn định của tàu thì có thể xác định đ−ợc l−ợng n−ớc dằn cần thiết và vị trí của các két chứa, cũng nh− độ nghiêng của mạn. ảnh h−ởng lớn nhất đến tỷ số giữa l−ợng n−ớc dằn cần thiết và l−ợng chiếm n−ớc Pd/D là tỷ số B/Thạtvà H/Thạt.Tỷ số B/Thạt tăng dẫn đến l−ợng n−ớc dằn giảm. Tỷ số H/Thạt tăng dẫn đến l−ợng n−ớc dằn tăng. L−ợng n−ớc dằn càng ít nếu cao độ trọng tâm của tàu khi chở gỗ trên boong có giá trị thấp và khi tàu chở hàng hạt thì ZG có giá trị lớn. Do vậy khi thiết kế cố gắng giảm cao độ trọng tâm của khối hàng gỗ và n−ớc dằn; tăng cao độ trọng tâm của khối hàng hạt, nhất là trong việc bố trí chung toàn tàu, ví dụ có thể bố trí l−ợng nhiên liệu ở vị trí khác nhau khi tàu chở gỗ và khi tàu chở hàng hạt. Sự dao động của trọng l−ợng và thể tích của các quy cách gỗ đòi hỏi trong quá trình thiết kế kiểm tra ổn định không chỉ đối với hệ số chở hàng àg =2,32 m3/t mà còn phải kiểm tra đối với àg trong phạm vi àg =1,8 ữ 2,7 m3/t. Điểm đặc biệt của tàu chở gỗ là phải lấy n−ớc dằn khi tàu dời bến với 100% trọng tải và 100% dự trữ. Do vậy hệ thống các két n−ớc dằn ở tàu chở gỗ sẽ khác các tàu khác. Hệ thống két n−ớc dằn ở tàu chở gỗ phải thoả mwn những điều kiện sau : + L−ợng n−ớc dằn lấy lên tàu phải gần với l−ợng n−ớc dằn tính toán đối với hàng gỗ có hệ số chở hàng nhất định. + Các két n−ớc dằn phải đ−ợc chứa đầy, không có mặt thoáng tự do. + Để tăng hiệu quả dằn tàu, các két chứa n−ớc dằn phải đ−ợc bố trí ở vị trí thấp nhất của vỏ tàu. Các két n−ớc dằn ở đáy đôi thoả mwn điều kiện trên. Số l−ợng các két ở tàu chở gỗ không lớn hơn số l−ợng két ở tàu hàng bách hoá. Dung tích của két nằm trong khoảng từ ( 35 ữ 85 ) m3 phụ thuộc và kích th−ớc tàu. Các két n−ớc dằn d−ới đáy đôi đ−ợc phân chia theo hệ thống ngang, hệ thống dọc và hệ thống hỗn hợp 90 Trong hệ thống ngang, đáy đôi đ−ợc phân chia thành các két bằng các đà ngang kín n−ớc và sống dọc chính kín n−ớc. Hệ thống này rất thuận tiện trong việc điều chỉnh chiều chìm tàu, nh−ng hạn chế trong việc cân bằng ngang của tàu, ngoài ra trong thời gian bơm, n−ớc dằn ở các két đ−ợc tạo thành mặt thoáng tự do có mômen quán tính dọc lớn. Hệ thống dọc có −u điểm và khuyết điểm ng−ợc lại với hệ thống ngang. Hệ thống hỗn hợp đ−ợc áp dụng nhiều trong thực tế. Hệ thống hỗn hợp có các két dọc ở vùng giữa tàu và các két ngang ở các vùng cuối tàu. Hệ thống này cho phép điều chỉnh dễ dàng chiều chìm mũi, đuôi tàu và cân bằng ngang tàu trong tr−ờng hợp hàng gỗ bị ẩm ở một bên mạn. Cần nhớ rằng tàu chở gỗ phải đ−ợc dằn khi hành trình do yêu cầu nâng cao tính ổn định của tàu. L−ợng n−ớc dằn cần đ−ợc bố trí đối xứng qua mặt phẳng dọc tâm trong các két ở đáy đôi. Đ5 - Một số số liệu sử dụng trong tính toán thiết kế tàu chở gỗ. Trên cơ sở các số liệu thống kê của những tàu chở gỗ đw đóng ng−ời ta đw rút ra đ−ợc một số các giá trị hay khoảng dao động của các giá trị đó, đ−ợc sử dụng rất hiệu quả trong tính toán thiết kế sơ bộ. Quan hệ giữa trọng l−ợng hàng hoá của hàng hạt và trọng tải của tàu đối với hàng hạt đ−ợc biểu diễn bằng công thức : Pn.h =(1.12 ữ 1.14)Pkh.h Quan hệ giữa trọng tải của tàu khi chở gỗ và trọng tải của tàu khi chở hàng hạt đ−ợc biểu diễn bằng công thức : Pn.g =(1.06 ữ 1.09)Pn.h Hệ số lợi dụng l−ợng chiếm n−ớc của tàu đối với hàng hạt dao động trong phạm vi hẹp : (ηDW)h = 0.63 ữ 0.66 đối với vận tốc v = (11.5 ữ 13.5) hải lý/h. (ηDW)h = 0.62 ữ 0.64 đối với vận tốc v = (14 ữ 15) hải lý/h. Công thức sau biểu diễn mối quan hệ giữa các hệ số lợi dụng l−ợng chiếm n−ớc của tàu đối với hàng hạt và hàng gỗ : (ηDW)g =(ηDW)h + 0.02 Tỷ số (H/T)h ứng với mạn khô tối thiểu đ−ợc biểu diễn trên hình : Cao độ trọng tâm t−ơng đối ξi phụ thuộc vào kích th−ớc chủ yếu, kiểu kiến trúc, bố trí chung toàn tàu. Trong thiết kế sơ bộ có thể lấy những giá trị sau đối với tàu chở gỗ cỡ trung bình và lớn : Cao độ trọng tâm t−ơng đối của tàu không : Khi buồng máy đặt tại giữa tàu hay dịch về phía đuôi : ξtk = 0.84 ữ 0.86 Khi buồng máy đặt tại đuôi : ξtk = 0.88 ữ 0.89 Khi buồng máy đặt tại đuôi, tàu có boong che chở : ξtk = 0.9 ữ 0.92 Cao độ trọng tâm t−ơng đối của tàu khi chở gỗ và không dằn : ξ’g = 0.85 ữ 0.88 đối với hàng hạt : ξ’h = 0.69 ữ 0.72 Cao độ trọng tâm t−ơng đối của khối hàng gỗ trong khoang : ξg.k = 0.65 ữ 0.70 91 Cao độ trọng tâm t−ơng đối của khối n−ớc dằn trong các két d−ới đáy đôi : ξdằn = 0.08 ữ 0.12 Các giá trị ξg.k trên đ−ợc tính với giả thiết khoang hàng chứa đầy hàng. Các trọng l−ợng đơn vị của tàu chở gỗ không khác với các trọng l−ợng đơn vị của tàu hàng bách hoá cùng kích th−ớc. Riêng trọng l−ợng đơn vị vỏ của tàu chở gỗ, do gia c−ờng boong và các phần kết cấu khác lớn hơn tàu hàng bách hoá, có thể lấy gần đúng khoảng 10%. Đ6 Ví dụ một số tàu chở gỗ đã đóng. 6.1. Tàu “ Matojarostaniec” : Đây là tàu chở gỗ cỡ trung, loại tàu một boong, buồng máy đặt dịch về phía đuôi. Tàu có 3 khoang hàng tr−ớc buồng máy và 1 khoang hàng phía sau buồng máy. Dung tích khoang hàng đủ để chứa 1070 quy cách gỗ với hệ số chở hàng từ 1.8 ữ 2.6 m3/t. Thông số kỹ thuật chính : L= 94.00 m Pn.g = 3600 tấn Ne = 2000 ml B= 14.36 m Th = 5.77 m v =12.3 hải lý/h H= 7.10 m Pn.h =3.330 tấn r = 8 000 hải lý Tg= 6.00 m Dung tích khoang hàng đ−ợc cho trong bảng III.4.1 : Bảng III.4.1 Khoang hàng Dung tích đối với gỗ ,m3 Dung tích đối với hàng hạt, m3 Nr1 Nr2 Nr3 Nr4 Miệng khoang 1005 1310 1480 910 460 1062 1348 1512 978 460 Tổng cộng 5165 5360 Bảng III.4.2 giới thiệu các thành phần trọng tải : Bảng III.4.2 Trọng l−ợng Hàng gỗ Hàng hạt Hệ số chở hàng ,m3/t 2.32 2.58 1.30 Nhiên liệu, n−ớc, dầu mỡ bôi trơn. Thuyền viên Vật liệu dự trữ Hàng trong khoang Hàng trên boong 313 313 313 4 9 9 11 11 11 2220 2000 3007 788 878 - Tổng cộng 3008 2867 3007 259 400 - Pn 3600 3600 3340 Thiết bị cẩu gồm các cẩu có sức nâng 5 và 15 tấn, trong thời gian tàu hành trình, các cẩu đ−ợc định vị theo ph−ơng thẳng đứng . 92 6.2. Tàu “ Witegrales” đóng tại CCCP. Đây là loại tàu một buồng máy đặt dịch về phía đuôi. Tàu có 3 khoang hàng tr−ớc buồng máy và một khoang hàng sau buồng máy. Thông số kỹ thuật chính : L=113.00 m ; B=16.70 m ; Tg=7.12 m ; Th=6.77 m; Dg= 9644 t ; Dh= 9240 t ; H = 8.30 m ; Ne = 5200 ml ; v = 14.5 hải lý/h ; r = 6000 hải lý Tàu đ−ợc thiết kế có thể chở hàng bách hoá, hàng hạt và gỗ với số l−ợng 1700 đến 1850 bó theo quy cách. Thiết bị cẩu gồm các cần cẩu 5t và một cẩu có sức nâng lớn 50 tấn. Sự sắp xếp hàng hoá trong các khoang hàng đ−ợc giới thiệu ở bảng III.4.3 Bảng III.4.3 Khoang hàng Hàng gỗ Hàng hạt Hệ số chở hàng ,m3/t 2.2 2.32 2.50 2.70 1.3/1.5 Nr-1 Nr-2 Nr-3 Nr-4 Boong 650 625 580 537 605/960 1025 985 910 845 1860/1620 1015 970 900 833 1840/1590 595 570 530 490 830/965 1815 1870 1920 1760 - Tổng cộng N−ớc dằn 5100 5020 4840 4465 5135/5135 388 519 653 794 - L−ợng chiếm n−ớc 9593 9644 9600 9364 9240/9240 6.3. Tàu “ Nikolay Novikow”: Tàu đ−ợc đóng tại Ba Lan. Tàu đ−ợc thiết kế có thể chở gỗ và các loại hàng rời. Đây là tàu cỡ lớn có trọng tải 14100 tấn. Tàu có 1 chong chóng, buồng máy đặt tại đuôi, tàu có 5 khoang hàng, kết cấu mạn kép. Tàu chở gỗ trong các bó kích th−ớc 1.3 2.8 m và 1.4 1.4 trong khoang và trên mặt boong đ−ợc xếp 2600 tấn gỗ theo quy cách, ở độ cao 3.9 m trên mặt boong. Tàu có thể chở hàng rời, hàng bách hoá, hàng thùng trong các khoang 2,3,4, và 5. Thông số kỹ thuật chính : Lma= 151.75 m Tg = 8.69 m Ne = 9900 ml LPP= 140.00 m Pn =14100 t Vk =17070/1620 m 3 B = 21.00 m Th = 8.54 m v = 15.8 hải lý/h H = 11.60 m Số đo : 978 BRT/2260 NRT Z = 12000/15000 hải lý. Dung tích các két, hầm : Nhiên liệu : 1326 m3. - Dầu nặng : 37 m3. - N−ớc ngọt : 176 m3. - N−ớc dằn :3191 m3. - Nhiên liệu/ n−ớc dằn : 1241 m3.